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數(shù)控車削編程技巧
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摘 要 盡管現(xiàn)在CAD/CAM軟件已相當(dāng)普遍，但手工編程仍有它的應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)榉奖憧旖莶恍枰浖湍芰⒏鸵娪�，特別是現(xiàn)在高端數(shù)控系統(tǒng)擁有很多固定循環(huán)。
文中所列出的技巧及注意事項(xiàng)都是作者通過產(chǎn)、教、研的實(shí)踐得出并驗(yàn)證過的，具有一定實(shí)用價(jià)值。
以FANUC0i-C系統(tǒng)為例，就數(shù)控車加工中的手工編程技巧進(jìn)行探討，著重談循環(huán)、宏程序及其他指令使用的細(xì)節(jié)與妙用。
關(guān)鍵字 數(shù)控編程、循環(huán)、宏程序
一、基礎(chǔ)篇
(一)進(jìn)給路線如何優(yōu)化。
編寫程序其實(shí)編寫的就是進(jìn)給路線，也就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，是編寫程序的重要依據(jù)之一。
那么進(jìn)給路線如何優(yōu)化對(duì)于數(shù)控加工是很重要的。
通常應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
1.減少空刀。
在整個(gè)切削軌跡中要避免連續(xù)的退刀或空刀等，保證刀具的每次移動(dòng)都在有效切削，縮短加工時(shí)間，提高效率;2.合理安排起刀點(diǎn)。
如在循環(huán)加工中，根據(jù)工件的實(shí)際加工情況，合理安排起刀點(diǎn)，在確保零件能夠按預(yù)想的工藝加工出來及安全和滿足換刀需要的前提條件下，使起刀點(diǎn)盡量靠近工件，減少空走刀行程，縮短進(jìn)給路線，減少空刀節(jié)省在加工過程中的執(zhí)行時(shí)間;3.選用合適的切削要素。
在兼顧被加工零件的剛性及加工工藝性等要求下，選擇合理的切削要素采取最短的切削進(jìn)給路線，提高生產(chǎn)效率，降低刀具磨損，提高刀具壽命;4.合理安排刀具。
第一，粗精加工刀具合理安排、充分發(fā)揮刀具的性能，同樣可以減短刀具路徑。
比如可以用切槽刀車削外圓、倒角。
第二，對(duì)于大批量生產(chǎn)，加工時(shí)間多精確到秒，那么換刀和退刀可能會(huì)占到總加工時(shí)間相當(dāng)大的比例。
在安排刀具時(shí)要考慮按工藝順序安排刀具安裝位置，長(zhǎng)短刀具的協(xié)調(diào)，以便減少退刀距離。
也可以使用一些復(fù)合刀具完成，比如復(fù)合臺(tái)階鉆、絞刀等。
(二)零件精度保證。
1.尺寸值的確定。
為便于尺寸控制，修改刀具磨損。
編程中尺寸值都按中間尺寸編寫;2.合理選取起刀切入點(diǎn)和切入方式，保證切入過程平穩(wěn)，沒有沖擊。
可以采用圓弧切入切出的方式。
為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，精加工時(shí)，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀連續(xù)加工出來。
認(rèn)真考慮刀具的切入和切出路線，盡量減少在輪廓處停刀而留下刀痕;3.對(duì)于一些配合后要求圓滑過渡的曲面，可以先分開加工，并留合適的余量，然后配合起來再加工，輕松解決曲面連接問題;4.選擇工件在加工后變形較小的路線。
對(duì)細(xì)長(zhǎng)零件或薄板零件，應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸，或采取對(duì)稱去余量法安排進(jìn)給路線。
在確定軸向移動(dòng)尺寸時(shí)，應(yīng)考慮刀具的引入長(zhǎng)度和超越長(zhǎng)度。
(三)加工過程的安全保障要點(diǎn)。
1.要避免刀具與非加工面的干涉，并避免刀具與工件相撞。
進(jìn)刀速度不能用“G0”速度。
“G0”指令在退刀時(shí)盡量避免“X、Z”同時(shí)移動(dòng)使用。
對(duì)于FANUC0i-C系統(tǒng)特別要注意“G0”的走刀方式，它是先按45度方向運(yùn)動(dòng)后再單方向運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)位置的，在安排快速進(jìn)退刀時(shí)往往會(huì)忽略這點(diǎn)，導(dǎo)致撞刀;2.務(wù)必確認(rèn)機(jī)床進(jìn)給量的默認(rèn)單位，如果不能確定，那么在程序的起始就寫好相應(yīng)指令如G98為mm/r或G99為mm/min;3.在使用G70循環(huán)加工時(shí)要先加刀具定位，防止在測(cè)量修改刀補(bǔ)前，為便于測(cè)量等移動(dòng)了刀具使得刀具位置不當(dāng)，從而導(dǎo)致精加工結(jié)束后突然撞刀，特別是鏜孔加工。
因?yàn)镚70的思路是從哪個(gè)位置開始在最后結(jié)束回到那個(gè)位置。
(四)減少程序段數(shù)目和編制程序工作量。
1.在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，經(jīng)常會(huì)碰到某一固定的加工操作重復(fù)出現(xiàn)，可以把這部分操作編寫成子程序，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用。
對(duì)那些圖形一樣、尺寸不同或工藝路徑一樣、只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件，可以采用宏指令編程，減少編程時(shí)進(jìn)行煩瑣的數(shù)值計(jì)算，精簡(jiǎn)程序量; 2.區(qū)分好模態(tài)功能與非模態(tài)功能指令，對(duì)于連續(xù)使用模態(tài)指令可時(shí)可以不要充分寫該指令，減少程序量，還可減少輸入時(shí)的錯(cuò)誤率。
二、提高篇
(一)合理選用各個(gè)循環(huán)加工指令。
在FANUC0i-C數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控車床有十多種切削循環(huán)加工指令，每一種指令都有各自的加工特點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握各種循環(huán)切削指令的加工特點(diǎn)及其對(duì)工件加工精度所產(chǎn)生的影響,合理選用，爭(zhēng)取加工出精度高的零件。
1.認(rèn)清循環(huán)中參數(shù)值表示的含義，比如：表示加工余量，每次切入量時(shí)的U為半徑量，而表示精加工余量時(shí)的U則表示的為直徑量。
2.參數(shù)值的正負(fù)如何確定。
G71、G72、G73精加工余量的值使用根據(jù)機(jī)床刀架位置及加工走刀方式來決定的，很多編程者會(huì)經(jīng)常陷入混亂。
我總結(jié)了一個(gè)方法保證不會(huì)出錯(cuò)：先在零件想要的輪廓基礎(chǔ)上去加上余量畫條相同曲線，然后再放到坐標(biāo)系中分別看X與Z方向，將畫的曲線相對(duì)于實(shí)際想要的輪廓比較，看它相對(duì)往X與Z的正還是負(fù)方向運(yùn)動(dòng)了，那么參數(shù)的正負(fù)與它比較的結(jié)果同號(hào)。
3.G71、G72、G73等循環(huán)指令在加工時(shí)的切削用量由循環(huán)本身或在該語句之前指定的值來確定，對(duì)于精加工輪廓描述語句中的用量不予理睬，它們只有在G70時(shí)才有作用。
4.G71和G72選擇時(shí)主要是看軸向和徑向余量的比例。
一般軸向與徑向比大于1時(shí)用G71，對(duì)于等于1時(shí)要綜合考慮刀具刀具等因素來確定。
5.G71不能加工內(nèi)凹的零件，G73適用于余量比較均勻的零件。
加工零件時(shí)一般盡量采用G71，因?yàn)橄鄬?duì)于G73空刀較少。
有時(shí)可以將零件輪廓整合先用G71，然后再用G73修整輪廓。
6.用G74鉆孔前，必須將刀具移到0，0點(diǎn)，保證鉆頭軸心與零件中心線重合。
7.螺紋切削循環(huán)加工指令。
G76螺紋切削循環(huán)采用斜進(jìn)式進(jìn)刀方式進(jìn)行螺紋切削。
工藝性比較合理，編程效率較高。
此加工方法一般適用于大螺距低精度螺紋的加工。
G92螺紋切削循環(huán)采用直進(jìn)式進(jìn)刀方式進(jìn)行螺紋切削。
螺紋中徑誤差較大，但牙形精度較高。
一般建議采用G76加工螺紋，當(dāng)然有時(shí)也可以復(fù)合使用。
比如需加工高精度、大螺距的螺紋，則可采用G92、G76混用的辦法，即先用G76進(jìn)行螺紋粗加工，再用G92進(jìn)行精加工。
需要注意的是粗精加工時(shí)的起刀點(diǎn)要相同，以防止螺紋亂牙。
對(duì)于雙線螺紋，G76在使用時(shí)保證起刀點(diǎn)相差一個(gè)螺距。
還有注意的是G76中R(d)參數(shù)單位為mm，很多讀者會(huì)誤認(rèn)為是um。
(二)充分發(fā)揮指令功能，保證零件的加工質(zhì)量和精度。
1.G70的妙用
如果在一個(gè)零件上有重復(fù)出現(xiàn)的形狀為便于計(jì)算及快速編程也可以不采用子程序直接用G70調(diào)用，節(jié)省機(jī)床內(nèi)存空間及便于檢查程序，又不用另外重新開一新程序，便于程序管理。
2.宏程序的一些妙用
(1)橢圓與拋物線等曲線可以用宏程序編程，a.可以一般方程將它轉(zhuǎn)換成X=f(z)的表達(dá)式，然后取Z為自變量。
通過調(diào)整自變量的變化增量可以控制曲線的擬合精度，對(duì)于粗加工可以設(shè)置的大些。
或者使用參數(shù)方程將角度作為自變量。
b.設(shè)置計(jì)算程序時(shí)，始終將橢圓或拋物線的原點(diǎn)放在曲線的中心，待要輸出具體軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)再回歸具體零件的坐標(biāo)中來，計(jì)算時(shí)可以從曲線的數(shù)學(xué)原點(diǎn)相對(duì)于零件的坐標(biāo)原點(diǎn)去看，看它向正還負(fù)向移動(dòng)了，則輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的加或減移動(dòng)量，注意X方向要乘2，因?yàn)槭侵睆骄幊獭?/p>
C. 對(duì)于凹凸的曲線，只需對(duì)應(yīng)的在公式前添上正負(fù)號(hào)便可。
d.選擇跳轉(zhuǎn)或循環(huán)指令時(shí)一定要分清它在條件判斷后的程序走向。
以便建立正確的條件表達(dá)式和程序結(jié)構(gòu)。
(2)對(duì)于批量生產(chǎn)為方便控制精度及時(shí)修改不償值，比如每50件檢查一次，也可以用宏程序中的變量控制疊加跳轉(zhuǎn)來產(chǎn)生停止，便于提醒操作者測(cè)量檢驗(yàn)零件。
(3)機(jī)床維護(hù)、維修、檢驗(yàn)精度時(shí)，我們經(jīng)常需要讓機(jī)床來回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。
這時(shí)可以編制一個(gè)死循環(huán)的宏程序，讓機(jī)床往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到你需要停止時(shí)點(diǎn)擊復(fù)位REST鍵即終止程序。
三、結(jié)語：
以上我分兩大塊來總結(jié)，因水平有限，難免有不當(dāng)之處，望指出!總之，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控車床在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，為了充分發(fā)揮數(shù)控車床的作用，我們需要在編程中掌握一定的技巧，編制出合理、高效的加工程序，保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時(shí)能使數(shù)控車床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控車床能安全、可靠、高效地工作。
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