FANUC數(shù)控機(jī)床自動(dòng)編程在實(shí)踐中的應(yīng)用

王利峰

摘 要：隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，編程技術(shù)手段也在不斷地更新。目前在實(shí)踐應(yīng)用中主要有自動(dòng)編程和手動(dòng)編程兩種方法。自動(dòng)編程是借助于CAD/CAM軟件來實(shí)現(xiàn)編程加工，相對(duì)于手動(dòng)編程來講，自動(dòng)編程加工更為快捷。文章通過對(duì)比兩種方法的特點(diǎn)，對(duì)自動(dòng)編程在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；自動(dòng)編程；應(yīng)用

1 自動(dòng)編程與手動(dòng)編程的對(duì)比特點(diǎn)

在實(shí)際的生產(chǎn)加工過程中，編程人員通常是利用手動(dòng)編程或者自動(dòng)編程的方法來獲取零件的加工程序。其中手動(dòng)編程方法主要用于其零件圖紙輪廓相對(duì)比較簡(jiǎn)單，程序量比較小，便于編程和修改的場(chǎng)合。可以通過常用的G代碼或者固定的功能指令格式來實(shí)現(xiàn)編程，使用時(shí)比較方便和快捷。但對(duì)于比較復(fù)雜的零件輪廓，用手動(dòng)編程就比較繁瑣，要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去編寫程序，并且出錯(cuò)率比較高，大大降低了生產(chǎn)效率。如果利用自動(dòng)編程的方法，通過CAD/CAM輔助軟件來實(shí)現(xiàn)編程加工，就可以解決這些問題[1]。

2 CAD/CAM軟件的選擇

自動(dòng)編程的初期是通過使用微機(jī)和專用的編程器，利用編程軟件以人機(jī)對(duì)話的形式來確定所需的加工對(duì)象和加工條件，然后編程器自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算和生成加工代碼，其實(shí)就是在計(jì)算機(jī)上使用一些編程軟件從而來實(shí)現(xiàn)零件程序編制和加工的過程。隨著我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)過程中，越來越多形狀復(fù)雜的零件、帶有曲線輪廓的零件在加工中隨處可見，顯然手工編程已經(jīng)適應(yīng)不了生產(chǎn)的需求。那么如何能在最短的時(shí)間內(nèi)制定出最高效、最準(zhǔn)確的加工程序，才能滿足生產(chǎn)的需求。正是在這種生產(chǎn)需求的推動(dòng)下，自動(dòng)編程技術(shù)才得到了很快的發(fā)展。對(duì)于這種自動(dòng)編程方式，形狀比較簡(jiǎn)單的輪廓，可以很快地完成編程工作。如果加工零件的輪廓是樣條曲線或是三維立體曲面組成的，這種自動(dòng)編程方法就無法生成所需的加工程序。那么就只能利用一些CAD/CAM軟件來解決在數(shù)控自動(dòng)編程中的這些問題。目前，使用比較廣泛的CAC/CAM軟件有UG，CAXA，PRO/E，Mastercam等，這些軟件各有各的特點(diǎn)，功能比較強(qiáng)大。通過充分利用這些CAD/CAM軟件，可以提高生產(chǎn)的效率和零件的質(zhì)量，同時(shí)也縮短了編程時(shí)間，不僅能夠展示數(shù)控機(jī)床的加工的特點(diǎn)，還能提升制造業(yè)的整體生產(chǎn)水平[2]。

3 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程加工的方法

3.1 利用M-CARD卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和加工

在使用前，首先將初次使用的MC卡進(jìn)行格式化（格式成FAT格式），將生成的G代碼拷貝到MC卡中，并建立程序名；其次，將系統(tǒng)20號(hào)參數(shù)設(shè)置成“4”，允許通過外部MC卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；然后正確地將M-CARD卡插入FANUC系統(tǒng)顯示器左側(cè)的M-CARD插槽中，通過按鍵操作來實(shí)現(xiàn)MC卡的DNC加工。這種方法操作比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)一卡多用，在多臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，但是對(duì)于MC卡的正確使用要求比較高，使用者必須按照以下正確的方法來操作，才能完成MC卡和數(shù)控系統(tǒng)之間程序的互通。

3.1.1 由MC卡傳至NC

步驟：首先，解除程序?qū)懕Ｗo(hù)并調(diào)至編輯模式。其次，選擇程序鍵，按界面[操作]再按最右邊擴(kuò)展鍵找到[輸入出]，然后按下[F輸入]鍵。最后，輸入在MC卡中的程序號(hào)按下[F設(shè)定]鍵，再輸入該程序的程序名稱，按下[O設(shè)定]鍵，接著再按下[執(zhí)行]鍵就可以看到有光標(biāo)[輸入]在閃爍，閃爍停止后表示程序輸入已經(jīng)完成。

3.1.2 由NC傳至MC卡

步驟：首先，解除程序?qū)懕Ｗo(hù)并調(diào)至編輯模式。其次，選擇程序鍵，按界面[操作]再按最右邊擴(kuò)展鍵找到[輸入出]，然后按下[F輸出]鍵。最后，輸入在NC中的程序號(hào)按下[F設(shè)定]鍵，再輸入該程序的程序名稱，按[O設(shè)定]鍵，接著再按下[執(zhí)行]鍵就可以看到有光標(biāo)[輸出]在閃爍，閃爍停止后表示程序輸出已經(jīng)完成。

3.1.3 利用MC卡進(jìn)行DNC加工

步驟：（1）將系統(tǒng)參數(shù)0138的第#7位設(shè)定為1，表明允許使用MC卡進(jìn)行DNC加工。（2）把加工所需程序拷貝到MC卡中，并建立程序名稱。（3）解除程序?qū)懕Ｗo(hù)并選擇DNC模式。（4）調(diào)至[程序]畫面，依次按下[+][列表][操作][+][設(shè)備][M-F][+][更新]按鍵，然后輸入加工所需的程序名，再按下[DNC]鍵。（5）選擇機(jī)床循環(huán)啟動(dòng)按鈕，機(jī)床就開始DNC加工。

3.2 利用RS-232串行數(shù)據(jù)端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和加工

FANUC系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床操作面板的右側(cè)都配有RS-232串行數(shù)據(jù)接口，使用前通過數(shù)據(jù)電纜電腦和機(jī)床正確地連接，并在電腦中安裝傳輸軟件，設(shè)置好與機(jī)床相匹配的傳輸參數(shù)，將系統(tǒng)20號(hào)參數(shù)設(shè)置成“1”，選擇DNC模式，按下循環(huán)啟動(dòng)鍵，然后通過傳輸軟件將程序發(fā)送到機(jī)床，完成在線加工，具體操作如下。這種在線加工方法可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)床同時(shí)控制，在現(xiàn)代的智能工廠中應(yīng)用比較廣泛。

3.2.1 由PC機(jī)傳至NC

步驟：首先，要在PC機(jī)中打開傳輸軟件，設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)，解除寫保護(hù)并選擇編輯狀態(tài)。其次，切換至程序界面，按下[操作]鍵，再按右邊擴(kuò)展鍵找到[輸入出]并選擇[F輸入]鍵。最后，輸入程序名按下[O設(shè)定]再按[執(zhí)行]鍵，同時(shí)在PC機(jī)中的傳輸軟件里面選擇加工程序，并發(fā)送該文件，此時(shí)可以看到NC界面有光標(biāo)[輸入]在閃爍，閃爍停止后表明傳輸完成。

3.2.2 由NC傳至PC機(jī)

步驟：首先，要在PC機(jī)中打開傳輸軟件，設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)，解除寫保護(hù)并選擇編輯狀態(tài)。其次，切換至程序界面，按下[操作]鍵，再按右邊擴(kuò)展鍵找到[輸入出]并選擇[F輸出]鍵。最后，輸入NC里面的程序名稱按下[O設(shè)定]，然后在PC端的傳輸軟件中選擇接收文件，同時(shí)按下[執(zhí)行]鍵，就可以看到NC界面有光標(biāo)[輸出]在閃爍，閃爍停止后表明輸出就完成了。

3.2.3 利用RS-232數(shù)據(jù)端口進(jìn)行DNC加工

步驟：首先，打開機(jī)床，解除寫保護(hù)并選擇DNC模式。其次，打開PC機(jī)中的傳輸軟件，并選擇加工的程序準(zhǔn)備發(fā)送。最后，按下機(jī)床循環(huán)啟動(dòng)按鈕，再點(diǎn)擊傳輸軟件中的程序發(fā)送，此時(shí)機(jī)床就可以進(jìn)行DNC加工了。

4 自動(dòng)編程在實(shí)踐中的應(yīng)用過程

4.1 零件的形狀建模

對(duì)于生產(chǎn)零件圖紙以及具體特征輪廓數(shù)據(jù)的復(fù)雜零件要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程，首先要對(duì)被加工零件的幾何要素建立模型，通常要借助于CAD/CAM軟件來完成。

4.2 優(yōu)化加工參數(shù)和方案

自動(dòng)編程的加工效率和質(zhì)量主要依靠最為合理的加工方案和加工參數(shù)來保證，只有加工使用的刀具、刀軸、進(jìn)給路線和走刀速度的方案選擇是滿足加工要求的，是最為優(yōu)化的，那么自動(dòng)編程加工才能體現(xiàn)出與手動(dòng)編程的優(yōu)勢(shì)。

4.3 刀具軌跡的生成

刀軌的生成是自動(dòng)編程加工中最為重要的內(nèi)容，刀軌生成是否正確有效，直接會(huì)影響到加工的可行性，以及效率與質(zhì)量。刀軌生成是否可行的前提是刀具在加工中軌跡必須要滿足無干涉、無碰撞、表面光滑、切削作用力小、效率高。同時(shí)，還應(yīng)具有很好的穩(wěn)定性、通用性以及編程效率高、程序量小等條件。

4.4 在線模擬加工

由于在實(shí)踐應(yīng)用中環(huán)境的復(fù)雜性以及零件輪廓的多樣性，為了保證所生成的加工程序準(zhǔn)確無誤，在實(shí)際加工前，要對(duì)加工過程中的干涉碰撞、機(jī)床各部件之間的相對(duì)位置以及過切與欠切等進(jìn)行模擬加工。尤其對(duì)于高速、高精度切削，這些問題尤為關(guān)鍵。在線模擬加工可以通過CAD/CAM軟件自帶的模擬加工環(huán)境，進(jìn)行刀具路徑以及加工中的干涉碰撞檢測(cè)，同時(shí)可以優(yōu)化程序，具有很好的柔性。這樣就大大降低了切削成本，在保證高效的同時(shí)還有很好的安全可靠性，更是提高了自動(dòng)編程的效率。

4.5 后置處理

后置處理是自動(dòng)編程技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過把前置處理生成的刀位軌跡轉(zhuǎn)換成適用于實(shí)際機(jī)床所能識(shí)別的數(shù)據(jù)。主要處理內(nèi)容包含刀具幾何運(yùn)動(dòng)建模與計(jì)算、機(jī)床結(jié)構(gòu)性誤差補(bǔ)償、機(jī)床運(yùn)動(dòng)非線性誤差修正、機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)性的修正、走刀速度的校核修正及轉(zhuǎn)換代碼等。所以，后置處理對(duì)于保證加工質(zhì)量、效率及機(jī)床運(yùn)行可靠性具有非常重要的作用[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)提出了更高的要求。今后的機(jī)械制造業(yè)要向更加智能化的方向發(fā)展，要不斷地創(chuàng)新、豐富現(xiàn)代化制造手段，更新現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)，用現(xiàn)代化技術(shù)來滿足生產(chǎn)和發(fā)展的需要。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]王琨.淺談《數(shù)控自動(dòng)編程》在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2008（12）：155-156.