數(shù)控技術(shù)

牛毅

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展得到了高度重視，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控，這種技術(shù)是用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。所以，需要我們掌握數(shù)控編程方法，即手工編程、自動編程和計算機CAD/CAM軟件編程。

關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控機床 手工編程 自動編程 指令代碼

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

數(shù)控機床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服裝置、輔助控制裝置、檢測裝置和機床本體組成。數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。它由輸入裝置、控制運算器和輸出裝置等構(gòu)成。

數(shù)控機床的工作原理如下所示：

數(shù)控編程的方法有手工編程、自動編程和CAD/CAM軟件編程。手工編程是所有編程的基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)編程之前，首先要了解工件坐標(biāo)系、機床坐標(biāo)系、工件原點、機床原點及機床參考點。工件原點是編程原點，程序中所有坐標(biāo)點都以工件原點為基準(zhǔn)。

其次，要熟知編程所需的各種指令代碼。程序段順序號N，用在程序段首，用來標(biāo)記程序段，根據(jù)順序號可以找到所需的程序段；若發(fā)生程序語法錯誤時，數(shù)控系統(tǒng)可以提示存在語法問題的程序段位置；可用于對于加工程序的校對和檢索；順序號可以不按照從小到大依次排列，不過依照咱們正常思路，大數(shù)情況下仍以遞增方法編程，并且可以以間隔增量2、4、5或10遞增的方法，這樣的話，如果漏掉某一程序，可以插入該程序，原程序仍然可以按照依次遞增的順序排列，比如N1—N20—N10三段程序段；準(zhǔn)備功能G，用來控制機床刀具坐標(biāo)軸的運動。G0～G99分為模態(tài)指令和非模態(tài)指令。最常用的指令有快速點定位G00，直線插補G01，圓弧插補G02/G03，（后置刀架順時針圓弧插補G02，逆時針圓弧插補G03；前置刀架順時針圓弧插補G03，逆時針圓弧插補G02）；暫停指令G04，地址碼X或U或P為暫停時間。其中X或U后面可用帶小數(shù)點的數(shù)，單位為s，P后面不允許用小數(shù)點，單位為ms。如G04 X5.0，執(zhí)行完前面的程序后，暫停5秒，再接著執(zhí)行下面的程序段；不同的機床可能使用不同的單位，可以用r/min和m/min兩種單位。如：S1200 —主軸轉(zhuǎn)速為1200 r/min，G96 S200--其恒線速度值為200 m/min；進(jìn)給功能F，用來指定機床的進(jìn)給速度。不同的機床可能使用不同的單位，即：mm/min和mm/r兩種單位；刀具功能T，用來指定切削時的刀具號或刀架號和刀補號。加工中心Txx，數(shù)控車床Txxdd，比如T0202-選擇第4號刀具、使用刀具偏置表中4號偏置地址的尺寸；輔助功能M，用來控制機床的輔助動作和加工程序的流程，它由輔助功能地址符M和兩位數(shù)字組成：Mxx，常用指令有：指定數(shù)控程序停止M00、主軸啟動及順逆時針旋轉(zhuǎn)M02、M03、主軸停止M05、換刀M06、程序結(jié)束并返回M30、冷卻液開與關(guān)M07 M08等等；坐標(biāo)尺寸字X Y Z （U V W ）A B C Q D E R 等；特殊符號結(jié)束語CR、 Lf或者不書寫，一般可以省略不寫。

在熟知以上內(nèi)容后，還要了解數(shù)控加工的工藝分析，根據(jù)工藝分析的加工路線可以確定正確的走刀路線，之后才可進(jìn)行編程。在這里主要講述手工編程。對于數(shù)控機床編程，有車削編程、銑削編程和加工中心，各自有其特點。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。車削中心則可在一次裝夾中完成更多的加工工序。

數(shù)控銑削主要用于加工平面及曲面輪廓的零件，例如凸輪、模具、葉片、螺旋槳等，可通過兩軸聯(lián)動加工零件的平面輪廓，通過二軸半控制、三軸或多軸聯(lián)動來加工空間曲面零件。以數(shù)控銑床主軸軸線方向為Z軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為Z軸正方向。X軸位于與工件安裝面相平行的水平面內(nèi)：對于臥式銑床，人面對機床主軸，左側(cè)方向為X軸正方向；對于立式銑床，人面對機床主軸，右側(cè)方向為X軸正方向。Y軸方向則根據(jù)X，Z軸按右手笛卡兒直角坐標(biāo)系來確定。編程特點有：盡量按刀具集中法安排加工工序，減少換刀次數(shù)，合理設(shè)計進(jìn)、退刀輔助程序段，選擇換刀點的位置；檢查，試運行，以減少程序出錯率。

再次我們要熟知數(shù)控機床的系統(tǒng)類型，確定編程的程序名。最常見的是發(fā)那科FANUC系統(tǒng)，其程序名為O；西門子SINUMERIK系統(tǒng)，其程序名為%，等等。下面舉個簡單的車削編程的例子。

以上的編程例子是一個簡單的階梯軸的車削編程。首先確定程序名發(fā)那科O，就如咱們每個人的名字的姓一樣，0123是名字，0123可以自己任意確定；第二，順序號N，從程序來看，順序號之所以沒有依次遞增，是因為檢查程序有誤時便于修改插入程序段；第三，建立工件坐標(biāo)系，車削通常用G50建立工件坐標(biāo)系G50 X100 Z50，銑削通常用G92建立工件坐標(biāo)系；第四，機床的準(zhǔn)備工作，比如選擇刀具T0101，主軸正轉(zhuǎn)800r/minS800 M03；第四，確定刀具起點，G00 X25 Z2；或者G00 U-75 W-48，前者為絕對值編程，后者為增量值編程，特別注意車削編程時絕對值采用的尺寸字為XYZ，增量值為UVW，但是銑削編程時不管絕對值還是增量值編程的尺寸字均為XYZ，不需改變；第五，直線插補G01，依據(jù)走刀路線確定各點坐標(biāo)；第六，車削完成退刀，GOO快速回到起刀原點；最后結(jié)束程序M30。

編程之后仔細(xì)檢查程序是否正確，如有錯誤，修改程序；沒有錯誤，即可將程序輸入數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，首先試運行，如無警報，則可進(jìn)行大批量加工零件。在此要注意，進(jìn)行加工零件之前，最重要的一步操作即是對刀；車削對刀有三種手動對刀、機外對刀儀對刀和自動對刀；手動對刀的過程大致如下：

（1）返回參考點；

（2）試切外圓。工件安裝好后，用MDI（手動數(shù)據(jù)輸入）方式操縱機床將工件外圓表面試切一刀，然后保持刀具在X軸方向上的位置不變，沿Z軸方向退刀、停止主軸轉(zhuǎn)動，測量試切后的直徑d，此即當(dāng)前位置上刀尖在工件坐標(biāo)系中的X值；

（3）試切端面。用同樣的方法再將工件右端面試切一刀，保持刀具Z坐標(biāo)不變，沿橫向（X向）退刀。當(dāng)取工件右端面0為工件原點時，對刀輸入為Z0，當(dāng)取工件左端面為工件原點時，測出試切端面至預(yù)定的工件原點的距離L，此即當(dāng)前位置處刀尖在工件坐標(biāo)系中的Z值。數(shù)控銑削對刀點的確定機床坐標(biāo)系是機床出廠后已經(jīng)確定不變的，工件在機床加工尺寸范圍內(nèi)的安裝位置卻是任意的。對刀點是工件在機床上找正、裝夾后，用于確定工件坐標(biāo)系在機床坐標(biāo)系中位置的基準(zhǔn)點。為保證加工的正確，在編制程序時，應(yīng)合理設(shè)置對刀點。

數(shù)控機床自動化程度高、適應(yīng)性強、精度高、效率高、功能強、可靠性高、減輕勞動強度、改善勞動條件、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，等等，諸多優(yōu)點使數(shù)控技術(shù)越來越得到廣泛的應(yīng)用，所以，數(shù)控技術(shù)的研究刻不容緩。

參考文獻(xiàn)

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