數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)及對刀操作中的相關(guān)問題探索

王宇雷

摘 ?要：伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，機(jī)械行業(yè)也在不斷變革，對數(shù)控機(jī)床技術(shù)提出了新要求，在數(shù)控機(jī)床編程與加工過程中，蘊(yùn)含著多中技術(shù)問題，因此，全面地了解和掌握數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)以及加工中的問題，對整體數(shù)控編程操作有著重要作用。該文主要是從數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)入手，針對數(shù)控編程過程中的原則、加工方法等進(jìn)行簡單分析，而后對刀操作中兩方面的相關(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床編程技術(shù) ?對刀操作 ?工件坐標(biāo)系 ?機(jī)床坐標(biāo)系

中圖分類號：TG659 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（c）-0055-02

當(dāng)今機(jī)械加工行業(yè)不斷更新加工技術(shù)，而數(shù)控機(jī)床被越來越多的機(jī)械行業(yè)所應(yīng)用，在技術(shù)不斷提高下，制造業(yè)也對人才的需求也在不斷提高，要求技術(shù)人員不僅要多對數(shù)控編程掌握扎實(shí)，同時(shí)也要對數(shù)控設(shè)備操作熟練。從工作實(shí)際情況看，雖然數(shù)控加工程序與計(jì)算機(jī)語言程序相比較為簡單，也比一般機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)要簡單，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，對很多剛開始接觸數(shù)控機(jī)床初學(xué)者而言，在技術(shù)掌握方面任然具有一定困難。由此可見，該文對數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)及對刀操作中的相關(guān)問題的研究，有著十分重要的意義。

1 ?數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)

數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)主要任務(wù)就是要掌握數(shù)控機(jī)床的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掌握數(shù)控車床的手工編程以及掌握數(shù)控銑床的手工編程，再有就是要會基本操作，能夠獨(dú)立完成零件的編程與加工，對加工中心的編程與操作有所了解。最終實(shí)現(xiàn)能夠自動編程獨(dú)立完成零件的編程與加工。

很多初學(xué)者在進(jìn)行數(shù)控編程技術(shù)學(xué)習(xí)時(shí)常常會遇到諸多困難，尤其對于數(shù)控編程前做好哪些準(zhǔn)備工作;數(shù)控機(jī)床與加工程序存在什么關(guān)系，數(shù)控機(jī)床通過什么方法構(gòu)建與加工之間的聯(lián)系的？以及數(shù)控加工前什么要對刀，關(guān)鍵點(diǎn)是什么？從這些問題看，主要就是利用對數(shù)控編程缺乏正確的指導(dǎo)，使得數(shù)控與數(shù)控操作沒有很好的銜接[1]。

2 ?數(shù)控編程過程中相關(guān)問題

2.1 數(shù)控編程原則

在數(shù)控編程過程中，程序員需要將工件固定連結(jié)一個(gè)工件坐標(biāo)系，目的是將將工件裝夾到機(jī)床上，使得工件坐標(biāo)系每個(gè)坐標(biāo)軸與機(jī)床坐標(biāo)系的相應(yīng)坐標(biāo)軸相互平行，其中兩個(gè)坐標(biāo)系原點(diǎn)并非是重合的。因此，可以將工件上隨意一點(diǎn)作為工件坐標(biāo)原點(diǎn)。此外，在編程時(shí)也需要著重考慮機(jī)床上的安裝具體位置。

進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，通過在機(jī)床上安裝刀具和工件，通過傳動機(jī)構(gòu)的輔助帶動，促使刀具和工件進(jìn)行相對運(yùn)動，并且按照一定規(guī)律。數(shù)控機(jī)床通過3種方式促使刀具與工件的相對運(yùn)動[2]。

（1）當(dāng)工件靜止時(shí)，各個(gè)坐標(biāo)的方向刀具與工件的相對運(yùn)動。

（2）當(dāng)?shù)毒哽o止時(shí)，各個(gè)坐標(biāo)方向工件相對刀具運(yùn)動。

（3）當(dāng)?shù)毒吲c工件同時(shí)進(jìn)行部分運(yùn)動時(shí)，有坐標(biāo)方向是刀具相對工件運(yùn)動，剩余部分及時(shí)工件相對刀具運(yùn)動，是有刀具和工件進(jìn)行合成進(jìn)進(jìn)而相對運(yùn)用。

在進(jìn)行編程時(shí)，工件相對刀具都是靜止的，即使機(jī)床在進(jìn)行不同軌跡的運(yùn)動時(shí)，也就是說是由刀具產(chǎn)生的相對工件的運(yùn)動，可以總結(jié)為，在加工過程中實(shí)質(zhì)就是在刀具與工件產(chǎn)生的相對運(yùn)動，無論機(jī)床是怎樣的運(yùn)動軌跡，都當(dāng)作是刀具在工件坐標(biāo)系上的運(yùn)動情況。可見，主要是工件坐標(biāo)系決定坐刀具運(yùn)動路線，與機(jī)床沒有直接關(guān)聯(lián)，坐標(biāo)數(shù)據(jù)也都是依據(jù)工件坐標(biāo)系進(jìn)行確定[3]。

2.2 數(shù)控編程加工方法

數(shù)控程序只能對刀具運(yùn)動中一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行控制，如果數(shù)控機(jī)床只有x、y、z這3個(gè)直線運(yùn)動坐標(biāo)，此時(shí)在加工過程中刀具運(yùn)動狀態(tài)保持不變，各個(gè)點(diǎn)之間的運(yùn)動形態(tài)是極為相似的。如果按照“可以編程”分析刀具運(yùn)動，其可以描述為刀具運(yùn)用的任意一點(diǎn)，為了達(dá)到簡化編程的目的，在選擇刀位點(diǎn)時(shí)，一般情況下會選擇刀具上相對突出的點(diǎn)，按照刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)中的進(jìn)行編寫運(yùn)動軌跡，這也就是數(shù)控加工程序方法[4]。

為了確定編程過程中的刀位點(diǎn)的運(yùn)用軌跡，需要在工件坐標(biāo)系選定刀位起始點(diǎn)，如在一件工件上要進(jìn)行加工，得到兩個(gè)直徑相同的孔位，首先就要將刀具位置放到一種一個(gè)孔位上，在進(jìn)行鉆孔，而后在將刀具放到另一個(gè)孔的軸線上，將孔鉆出。在這個(gè)過程中，編程人員在進(jìn)行刀具移動的位置點(diǎn)就是刀點(diǎn)，也就是現(xiàn)對于工件運(yùn)動的起始刀點(diǎn)，因此，要確定好起始刀點(diǎn)的位置。當(dāng)出現(xiàn)大批量工件生產(chǎn)時(shí)，要對工件進(jìn)行定位處理，機(jī)床上同一批工件安裝位置應(yīng)該是相同的，所以，在進(jìn)行編程時(shí)，程序起點(diǎn)就是起刀點(diǎn)，同時(shí)也是終點(diǎn)，一個(gè)程序結(jié)束時(shí)，刀具會重新回到起刀位置，這樣使得同一批工件在進(jìn)行加工時(shí)需要編程一次即可，很大程度上提高了機(jī)床生產(chǎn)效率。

值得注意的是，如果操作程序需要兩把以上的刀具，那么在編程時(shí)，需要增加換刀點(diǎn)。總而言之，編程時(shí)要結(jié)合有關(guān)的工藝原則進(jìn)行刀具選擇，要掌握好加工切削用量。

3 ?數(shù)控機(jī)床對刀操作相關(guān)問題

3.1 數(shù)控機(jī)床對刀的目的

首先是工件與機(jī)床坐標(biāo)系的相互變換，在進(jìn)行數(shù)控加工中，基于機(jī)床坐標(biāo)系，數(shù)控系統(tǒng)控制刀具運(yùn)用，工件坐標(biāo)系對零件以及刀具運(yùn)動軌跡進(jìn)行規(guī)劃，因此無法觀察到加工程序與數(shù)控機(jī)床的關(guān)系，不需要擔(dān)心機(jī)床無法按照規(guī)定程序進(jìn)行運(yùn)動。這需要對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行輸入加工程序，使得數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)刀位點(diǎn)進(jìn)行機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)換算。

例如，將一個(gè)工件夾到機(jī)床上后，空間點(diǎn)任意一點(diǎn)可以滿足機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)之間的關(guān)系，如果數(shù)控系統(tǒng)掌握了工件坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，則可以利用刀點(diǎn)位置進(jìn)行換算，最終得到機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

3.2 數(shù)控機(jī)床對刀操作方法

通過實(shí)踐研究，在建立工件與機(jī)床坐標(biāo)系聯(lián)系的方法有很多種。第一，在數(shù)控加工準(zhǔn)備階段，可以利用MDI功能將在機(jī)床坐標(biāo)系中的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)輸入給數(shù)控系統(tǒng)，該種方法主要是提前設(shè)定6個(gè)坐標(biāo)系。第二，利用G92功能設(shè)置在工件坐標(biāo)系中的起刀點(diǎn)坐標(biāo)。而后在運(yùn)行過程中，需要將刀具在G92指定起到點(diǎn)位置進(jìn)行移動，在執(zhí)行目標(biāo)任務(wù)時(shí)，會及時(shí)記錄起到點(diǎn)在工件與機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，進(jìn)而也得到了工件坐標(biāo)系原定在機(jī)床坐標(biāo)系位置的換算。

對刀操作方法也有很多種，以下簡單介紹幾種。

（1）可以利用G54-G59建立干件坐標(biāo)系，其主要操作關(guān)鍵就是進(jìn)行模擬試切，換算出6個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置。通過這種方法，需要在程序上進(jìn)行刀具補(bǔ)償。然后在利用MDI功能，對數(shù)控系統(tǒng)輸入G54-G59的坐標(biāo)原點(diǎn)。

（2）G92對刀操作。主要是通過試切找到起刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的位置，如果是批量生產(chǎn)工件，最好是在對刀后記錄機(jī)床坐標(biāo)系中的起刀點(diǎn)，這樣可以避免機(jī)床不執(zhí)行命令，重復(fù)試切對刀。

4 ?結(jié)語

綜上所述，數(shù)控技術(shù)不僅給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，同時(shí)它也對國計(jì)民生發(fā)展起著越來越重要的作用。通過對數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)及對刀操作中的相關(guān)問題的分析，在工件與機(jī)床坐標(biāo)系枝江的坐標(biāo)變換建立加工程序與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)系，通過多種坐標(biāo)系的建立方法，對對刀操作的目的以及操作重點(diǎn)進(jìn)行了說明。在數(shù)控機(jī)床編程和對刀操作中建立聯(lián)系，使得學(xué)習(xí)者更好地掌握數(shù)控編程知識，掌握數(shù)控編程技術(shù)，并對科學(xué)合理地使用數(shù)控設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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[4] 陳隆波.基于數(shù)控車床手動編程實(shí)例分析[J].科技資訊，2017（18）：57-58.