數(shù)控車床的編程要領(lǐng)和技巧

　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快和人們需求的多樣化，產(chǎn)品的生產(chǎn)也趨向種類多樣化、批量中小型化。為適應(yīng)這一變化，數(shù)控（NC）設(shè)備在企業(yè)中的作用愈來愈大。我校作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)職校，為順應(yīng)時(shí)代潮流，重點(diǎn)建設(shè)數(shù)控專業(yè)，選購了BIEJING-FANUCPowerMateO數(shù)控車床。它與普通車床相比，一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)零件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，更換零件只需改變相應(yīng)的程序，對(duì)刀具進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整即可做出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機(jī)。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用，不僅要有良好的硬件，（如：優(yōu)質(zhì)的刀具、機(jī)床的精度等），更重要的是軟件：編程，即根據(jù)不同的零件的特點(diǎn)，編制合理、高效的加工程序。通過多年的編程實(shí)踐和教學(xué)，我摸索出一些編程技巧。

　　數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對(duì)提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。

　　1.靈活設(shè)置參考點(diǎn)

　　BIEJING-FANUCPowerMateO數(shù)控車床共有二根軸，即主軸Z和刀具軸X。棒料中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)，各刀接近棒料時(shí)，坐標(biāo)值減小，稱之為進(jìn)刀；反之，坐標(biāo)值增大，稱為退刀。當(dāng)退到刀具開始時(shí)位置時(shí)，刀具停止，此位置稱為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)是編程中一個(gè)非常重要的概念，每執(zhí)行完一次自動(dòng)循環(huán)，刀具都必須返回到這個(gè)位置，準(zhǔn)備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調(diào)整刀具及主軸的實(shí)際位置與坐標(biāo)數(shù)值保持一致。然而，參考點(diǎn)的實(shí)際位置并不是固定不變的，編程人員可以根據(jù)零件的直徑、所用的刀具的種類、數(shù)量調(diào)整參考點(diǎn)的位置，縮短刀具的空行程。從而提高效率。

　　2.化零為整法

　　在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長(zhǎng)徑比大約為2~3，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質(zhì)量。如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個(gè)零件，由于軸向尺寸較短，造成機(jī)床主軸滑塊在床身導(dǎo)軌局部頻繁往復(fù)，彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁。長(zhǎng)時(shí)間工作之后，便會(huì)造成機(jī)床導(dǎo)軌局部過度磨損，影響機(jī)床的加工精度，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓹C(jī)床報(bào)廢。而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作，則會(huì)導(dǎo)致控制電器的損壞。要解決以上問題，必須加大主軸送進(jìn)長(zhǎng)度和彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作間隔，同時(shí)不能降低生產(chǎn)率。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個(gè)零件，則主軸送進(jìn)長(zhǎng)度為單件零件長(zhǎng)度的數(shù)倍，甚至可達(dá)主軸最大運(yùn)行距離，而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間間隔相應(yīng)延長(zhǎng)為原來的數(shù)倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時(shí)間分?jǐn)傇跀?shù)個(gè)零件上，每個(gè)零件的輔助時(shí)間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計(jì)中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個(gè)子程序中，而將有關(guān)機(jī)床控制的命令字段及切斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個(gè)零件時(shí)，由主程序通過調(diào)用子程序命令調(diào)用一次子程序，加工完成后，跳轉(zhuǎn)回主程序。需要加工幾個(gè)零件便調(diào)用幾次子程序，十分有利于增減每次循環(huán)加工零件的數(shù)目。通過這種方式編制的加工程序也比較簡(jiǎn)潔明了，便于修改、維護(hù)。值得注意的是，由于子程序的各項(xiàng)參數(shù)在每次調(diào)用中都保持不變，而主軸的坐標(biāo)時(shí)刻在變化，為與主程序相適應(yīng)，在子程序中必須采用相對(duì)編程語句。

　　3.減少刀具空行程

　　在BIEJING-FANUCPowerMateO數(shù)控車床中，刀具的運(yùn)動(dòng)是依靠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)的，盡管在程序命令中有快速點(diǎn)定位命令G00，但與普通車床的進(jìn)給方式相比，依然顯得效率不高。因此，要想提高機(jī)床效率，必須提高刀具的運(yùn)行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完畢后退回參考點(diǎn)所運(yùn)行的距離。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運(yùn)行效率。（對(duì)于點(diǎn)位控制的數(shù)控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)路線是無關(guān)緊要的。）在機(jī)床調(diào)整方面，要將刀具的初始位置安排在盡可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時(shí)彼此盡可能分散，在很接近棒料時(shí)彼此就不會(huì)發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實(shí)際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對(duì)刀具的參考點(diǎn)位置進(jìn)行修改，使之與實(shí)際情況相符，與此同時(shí)再配合快速點(diǎn)定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內(nèi)從而提高機(jī)床加工效率。

　　4.優(yōu)化參數(shù)，平衡刀具負(fù)荷，減少刀具磨損

　　由于零件結(jié)構(gòu)的千變?nèi)f化，有可能導(dǎo)致刀具切削負(fù)荷的不平衡。而由于自身幾何形狀的差異導(dǎo)致不同刀具在剛度、強(qiáng)度方面存在較大差異，例如：正外圓刀與切斷刀之間，正外圓刀與反外圓刀之間。如果在編程時(shí)不考慮這些差異。用強(qiáng)度、剛度弱的刀具承受較大的切削載荷，就會(huì)導(dǎo)致刀具的非正常磨損甚至損壞，而零件的加工質(zhì)量達(dá)不到要求。因此編程時(shí)必須分析零件結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度、剛度較高的刀具承受較大的切削載荷，用強(qiáng)度、剛度小的刀具承受較小的切削載荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大體相近的壽命，減少磨刀及更換刀具的次數(shù)。

　　本文總結(jié)的一些具體結(jié)論僅適用于BIEJING-FANUCPowerMateO數(shù)控車床，但是它表現(xiàn)的編程思想具有普遍意義。要編制合理高效的加工程序，必須要熟悉所使用機(jī)床的程序語言并能加以靈活運(yùn)用，了解機(jī)床的主參數(shù)，深入分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料特性及加工工藝等。

　　BIEJING-FANUCPowerMateO數(shù)控車床指令包括G、M、S、T。其中指令為準(zhǔn)備功能指令，M指令為輔助功能指令，S為主軸轉(zhuǎn)速控制指令，T為刀具選擇指令。下表列出了部分常用的指令代碼及含義。

　　代碼符號(hào)代碼含義代碼符號(hào)代碼含義

　　G90絕對(duì)值輸入G31等導(dǎo)程螺紋切削

　　G91相對(duì)值輸入G32跳步功能

　　G00快速點(diǎn)定位M02程序結(jié)束

　　M03主軸正轉(zhuǎn)M04主軸反轉(zhuǎn)M05主軸停止

　　G01直線插補(bǔ)M00程序停機(jī)

　　G02、G03順圓和逆圓插補(bǔ)M01選擇停機(jī)

　　G28自動(dòng)返回參考點(diǎn)M98調(diào)用子程序

　　G04暫停M99子程序結(jié)束