淺談數(shù)控車床編程能力的要求

摘 要：現(xiàn)代制造技術(shù)中，數(shù)控編程能力是一種十分重要的能力。數(shù)控編程的能力具體可分解為：解析零件設(shè)計(jì)圖紙的能力；優(yōu)化走刀路線的能力；高效運(yùn)用編程指令的能力；設(shè)計(jì)“回零”路線的能力等。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；編程能力；編程要求

在數(shù)控車削中，程序貫穿整個(gè)零件的加工過程。要獲得高精度的加工零件及較高的生產(chǎn)效率，必須具有強(qiáng)有力的程序編制能力。編程人員通過對(duì)零件加工和程序指令的深入理解和把握，將二者高度融合，才可能編制出既簡潔、實(shí)用，又能夠加工出滿足零件尺寸要求甚至優(yōu)于要求的加工程序。個(gè)人的編程能力可根據(jù)編程的一般步驟，細(xì)分為以下能力，這些能力的達(dá)成，是編程能力符合實(shí)際要求的重要保障。

1 解析零件設(shè)計(jì)圖紙的能力

正確閱讀零件設(shè)計(jì)圖紙，深入了解并全面掌握零件幾何參數(shù)和尺寸要求等相關(guān)信息，是保證機(jī)床加工編程質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)。做好零件設(shè)計(jì)圖紙解析工作，主要從以下幾個(gè)方面著手：（1）對(duì)零件加工輪廓的幾何參數(shù)，特別是圖紙上沒有明確的尺寸和封閉的尺寸鏈等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和明確。（2）對(duì)零件尺寸公差信息進(jìn)行明確，公差大小決定著零件加工的精密程度，根據(jù)圖紙上零件的公差要求選擇合適的加工工藝及配套的刀具和切削用量等。（3）對(duì)零件幾何形狀和布局位置的公差進(jìn)行明確。在數(shù)控車床加工中，車床機(jī)械的運(yùn)動(dòng)精度對(duì)于零件產(chǎn)品的幾何形狀和布局位置的誤差具有決定性影響。如何妥善解決車床機(jī)械運(yùn)動(dòng)給零件加工精度帶來的不利影響等問題，是數(shù)控車床編程時(shí)需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。（4）對(duì)零件表面光滑程度、原材料處理要求、毛坯件加工要求及加工數(shù)量等問題進(jìn)行明確，這些問題都是影響加工工序安排和走刀路線設(shè)計(jì)的重要信息。

2 優(yōu)化走刀路線的能力

走刀路線的好壞直接關(guān)系到零件加工的質(zhì)量、效率和經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)一套科學(xué)、合理、高效、低耗的車床走刀路線是編程工作的重要任務(wù)。走刀路線設(shè)計(jì)水平的高低很大程度上體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)能力和經(jīng)驗(yàn)豐富程度。數(shù)控車床車削加工時(shí)刀具一般情況下都是沿零件輪廓前進(jìn)，所以走刀路線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于前期毛坯加工階段和空行程走刀路線的設(shè)計(jì)。車床加工走刀路線從刀具啟動(dòng)到回歸原位，整個(gè)過程由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，比如刀具的引入、切出和車削過程等，都是走刀路線的基礎(chǔ)組成部分。優(yōu)化走刀路線，關(guān)鍵在于滿足加工要求的前提下走刀路線長度最短。在其他條件不變的前提下，走刀路線越短，加工時(shí)長越少，生產(chǎn)效率和成本消耗就越低。更短的走刀路線就意味著更大的經(jīng)濟(jì)效益。這也就是優(yōu)化走刀路線的根本目的所在。圖1表示的是矩形循環(huán)命令下的三種車錐方法，以此為例對(duì)走刀路線優(yōu)化進(jìn)行說明。

a b c

圖1

圖1a表示的是平行車錐法，該法的特點(diǎn)是車刀移動(dòng)方向與原料錐體母線相平行，Z方向加工進(jìn)度隨著車刀每次進(jìn)出逐步加大。加工方法與普通車床錐體加工相同，簡單易學(xué)，適合初學(xué)者使用。Z向尺寸可以按照公式C=D-d/L計(jì)算，如果C為1：10，意味著直徑每減少1mm，Z向尺寸就增加10mm。采用該種方法可以使編程簡單化，同時(shí)有利于車削加工更加均勻。圖1b表示的是改變錐角車錐法。該法在Z向尺寸與圖紙尺寸保持一致的前提下沿X向進(jìn)刀，逐步調(diào)整錐角大小，直至達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。車錐法的優(yōu)點(diǎn)在于免去了Z向尺寸的計(jì)算過程，編程過程更加簡單，但由于Z向尺寸保持不變，造成了走刀路線長、切削余量波動(dòng)大、零件表面較為粗糙的問題。常用于錐面短、車削余量小的錐體加工。

圖1c表示的是臺(tái)階加工錐體法。該法中車刀移動(dòng)方向與工件中軸線相平行，將工件表面車成臺(tái)階狀，然后再按設(shè)計(jì)圖沿錐體斜面走刀車削，完成加工。使用臺(tái)階加工法時(shí)，為保障加工質(zhì)量，需要提前制作1：1比例圖。同時(shí)，由于工件表面呈臺(tái)階狀，提高了車削余量的控制難度，工件表面加工質(zhì)量難以保障。從上述對(duì)比分析中，我們可以看到，在前提條件相同的情況下，錐體加工使用平行法車削結(jié)果最為理想。這也是平行法在日常生產(chǎn)中較為多見的原因。同時(shí)，我們也應(yīng)該看到，對(duì)于機(jī)床車削加工質(zhì)量來說，程序編寫人員對(duì)于走刀路線的設(shè)計(jì)和優(yōu)化能力非常關(guān)鍵。

3 高效運(yùn)用編程指令的能力

前面論及的兩種能力都是編程人員在零件加工技術(shù)方面所應(yīng)具有的品質(zhì)，而要將其對(duì)零件加工的深入理解和認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚綌?shù)控車床程序上，還需要編程人員具有高效運(yùn)營編程語言的能力。就編程作業(yè)本身而言，編寫出來的程序結(jié)構(gòu)越簡單，執(zhí)行效率就越高，發(fā)生錯(cuò)誤的可能性就越低。數(shù)控車床的程序具有模塊化的特點(diǎn)，裝置設(shè)備能夠?qū)χ本€和圓弧進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。程序語句的數(shù)量規(guī)模，在很大程度上由零件幾何要素的多寡和加工工藝的復(fù)雜性所決定。通過對(duì)G命令的合理選擇運(yùn)用，在保證走刀路線最短的前提下，將程序段數(shù)量控制到最低。同樣是圖1中所示零件，在棒料毛坯的前提下，可以用來編程的命令包括直線插補(bǔ)命令G01、矩形循環(huán)命令G90和復(fù)合循環(huán)命令G71，都可以實(shí)現(xiàn)相同的加工目標(biāo)。那么如何選擇最適合的編程指令，就體現(xiàn)出編程人員對(duì)編程指令的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用能力了。

圖2中a、b、c三幅圖分別對(duì)應(yīng)使用G01、G90和G71指令進(jìn)行編程的情況。其中，使用G01和G90指令所設(shè)計(jì)的走刀路線相同，但使用G01編輯的程序較使用G90的更加復(fù)雜，對(duì)于精密加工更為適合。使用G71指令編程確定的走刀路線不僅路線長度較短，而且切削作業(yè)更加均勻，加工質(zhì)量更有保障，條件允許的情況下還可以進(jìn)一步優(yōu)化程序，使程序簡化，是實(shí)際生產(chǎn)中最為理想的選擇。

a b c

圖2

4 設(shè)計(jì)“回零”路線的能力

“回零”是數(shù)控車床程序編寫過程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容，是簡化程序、方便校核、減少錯(cuò)誤的重要措施。但由于“回零”動(dòng)作中會(huì)產(chǎn)生一定走刀距離，過長的走刀距離會(huì)降低加工效率。所以，如何科學(xué)設(shè)計(jì)“回零”路線，既保證后續(xù)程序的順暢執(zhí)行，又將走刀距離控制在最小范圍內(nèi)就成了考驗(yàn)編程人員業(yè)務(wù)能力的一項(xiàng)指標(biāo)。

5 結(jié)束語

數(shù)控編程能力是由多項(xiàng)分支能力所支撐的，只有各個(gè)分支能力達(dá)到要求，才能形成總的合力。同時(shí)在編程中也應(yīng)當(dāng)遵循相關(guān)的原則，保障加工程序的合理性與精確性。

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作者簡介：龐賢學(xué)（1989，10-），男，漢族，本科，工學(xué)學(xué)士，教師，助理講師，職業(yè)資格：數(shù)控車工技師。