數控編程技巧
數控編程技巧【1】
摘 要：數控已在機械行業(yè)中占有較大的市場(chǎng)，機床已得到了廣泛的應用，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中我們應發(fā)揮機床的特點(diǎn)，巧用程序中的指令及工藝，提高工件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
本人通過(guò)多年的數控理論與實(shí)踐經(jīng)驗闡述數控編程方面的技巧。
關(guān)鍵詞：數控 編程 走刀路線(xiàn) 循環(huán)指令 G代碼
正文：數控機床適用性較強，我們應發(fā)揮數控機床的優(yōu)勢，通過(guò)編程與操作的手段盡量提高加工效率。
數控編程分為手工和自動(dòng)編程兩種，對于形狀簡(jiǎn)單的零件，手工編程比較簡(jiǎn)單，而且經(jīng)濟、及時(shí)。
因此手工編程應用廣泛，只有對形狀復雜的工件采用自動(dòng)編程。
以下談?wù)勗跀悼鼐幊碳记伞?/p>
1 工件原點(diǎn)的選擇
工件原點(diǎn)又稱(chēng)編程原點(diǎn)。
為了方便編程，首先要在零件圖上選定一個(gè)編程原點(diǎn)，并以此點(diǎn)為原點(diǎn)建立一個(gè)新的坐標系，稱(chēng)編程坐標系或零件坐標系。
為了方便于坐標點(diǎn)的計算、加工過(guò)程中的對刀以及滿(mǎn)足設計基準與工藝基準的統一，保證加工精度，在數控車(chē)床上編程原點(diǎn)一般設在工件的右端面或左端面與主軸回轉中心線(xiàn)的交點(diǎn)上;在數控銑床上，為了方便編程，一般要根據工件形狀和標注尺寸的基準，以及計算最方便的原則來(lái)確定工件上某一點(diǎn)為工件原點(diǎn)。
2 走刀路線(xiàn)的選擇與優(yōu)化
主要遵循以下原則：
(1)保證零件的加工精度和表面粗糙度。
銑床上加工位置精度要求較高的孔系時(shí)，如果加工孔順序安排不當，就可將坐標軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。
如圖所示零件上六個(gè)尺寸相同的孔，有兩種走刀路線(xiàn)，如圖1(b)、(c)。
如采用(b)圖加工路線(xiàn)加工時(shí)，由于5、6孔與1、2、3、4孔定位方向相反，x向反向間隙會(huì )使定位誤差增加，從而影響5、6孔與其他孔的位置精度;如采用圖c加工路線(xiàn)加工時(shí)，加工完4孔后往上移動(dòng)一段距離，然后在折回來(lái)再進(jìn)行5、6孔的加工，使各孔的加工進(jìn)給方向一致，避免反向間隙的引入，提高了5、6孔的位置精度。
(如圖1)
刀具的進(jìn)退刀路線(xiàn)要盡量避免在輪廓處停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。
(2)使走刀路線(xiàn)最短，減少刀具空行程時(shí)間，提高加工效率。
(如圖2)
如圖2所示，(b)圖的進(jìn)刀路線(xiàn)可使各孔間距的總和最小，空程最短，節省定位時(shí)間。
(3)最終輪廓一次走刀完成
如圖所示，(a)圖采用行切法加工內輪廓，不留死角，但兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留有殘余高度，影響表面粗超度，(b)圖采用環(huán)切法，表面粗超度小，但刀位計算略為復雜，走刀路線(xiàn)也較行切法長(cháng)。
(c)圖的走刀路線(xiàn)為先用行切法，再用環(huán)切法，使表面光整。
所以方案c最佳。
(如圖3)
3 循環(huán)指令的合理選用
在FANUC oi數控系統中，切削循環(huán)加工指令有很多種，每一種指令都有其各自的加工特點(diǎn)，工件加工后的加工精度也有所不同，所以我們在選擇的時(shí)候要仔細分析每個(gè)指令的特點(diǎn)，合理選用，爭取加工出精度較高的零件。
G71、G72與G73的選擇。
G71為外圓粗車(chē)循環(huán)指令，它適用于軸向尺寸較長(cháng)的棒料毛坯的加工，需多次走刀才能完成的粗加工。
但該指令的應用有它的局限性，即零件輪廓必須符合X軸、Z軸方向同時(shí)單調遞增或遞減。
G72為端面粗車(chē)循環(huán)指令，它也是一種復合循環(huán)指令。
與G71不同的是該指令適用于Z向余量小、X向余量大的回轉體零件的粗加工，所加工零件輪廓同樣必須符合X軸、Z軸方向同時(shí)單調遞增或遞減。
G73為復合固定循環(huán)指令，它是一種多次成形封閉循環(huán)指令，該指令適于粗車(chē)輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近的毛坯，如：鑄件、鍛件類(lèi)毛坯。
對零件的單調性沒(méi)有要求。
使用G71、G72指令則會(huì )產(chǎn)生許多無(wú)效切削，且浪費時(shí)間。
這三個(gè)指令不可同時(shí)混淆使用。
G92與G76的選擇。
G92是直切法切削，X向進(jìn)刀的同時(shí)Z向切入點(diǎn)不變化適合小螺距，但牙形精度較高。
由于刀具移動(dòng)切削均靠編程完成，所以加工程序較長(cháng)，由于刀刃在加工中易磨損，因此在加工中要經(jīng)常測量。
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，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，以防止螺紋亂扣的產(chǎn)生。
G76是斜切法切削，系統自動(dòng)計算每一刀的切入點(diǎn)，即每一刀x向進(jìn)刀的同時(shí)z向切入點(diǎn)會(huì )向前變化，終點(diǎn)不變，適合大螺距螺紋，也有利的保護了刀具，但牙形精度較差。
但工藝性比較合理，編程效率較高。
4 G代碼與M代碼指令的應用
4.1 G28與G29
參考點(diǎn)是機床上的一個(gè)固定點(diǎn)，通過(guò)參考點(diǎn)返回功能刀具可以容易地移動(dòng)到該位置。
參考點(diǎn)主要用作自動(dòng)換刀或設定坐標系。
G28為返回參考點(diǎn)指令，它用以表示各軸以快速移動(dòng)速度定位到中間點(diǎn)或參考點(diǎn)。
因此，為了安全，在執行該指令之前，應該清除刀具半徑補償和刀具長(cháng)度補償。
G29為從參考點(diǎn)返回指令，從參考點(diǎn)經(jīng)過(guò)中間點(diǎn)沿著(zhù)指定軸自動(dòng)地移動(dòng)到指定點(diǎn)。
實(shí)際加工中，應巧妙利用返回參考點(diǎn)指令，可以提高產(chǎn)品的精度。
4.2 M00與M05
M00為程序暫停指令，M05為主軸停轉指令。
系統執行M00指令時(shí)，進(jìn)給、切削液停止，但是主軸仍在轉動(dòng)，如果與M05指令結合使用，主軸停轉，就可進(jìn)行某一手動(dòng)操作，如換刀、零件的調頭、測量零件尺寸等。
系統保持這種狀態(tài)，直到重新啟動(dòng)機床，繼續執行M00程序段后面的程序。
4.3 M98與M99
M98為程序調用指令，M99返回主程序指令。
某些被加工的零件中，常常會(huì )出現幾何形狀完全相同的加工軌跡，在程序編制中，將有固定順序和重復模式的程序段，作為子程序存放，可使程序簡(jiǎn)單化，主程序執行過(guò)程中如果需要某一個(gè)子程序，可以通過(guò)M98指令調用子程序，執行完后通過(guò)M99返回主程序，繼續執行后面的程序段。
4.4 G00與G01
G00指令為快速定位指令，G01為直線(xiàn)插補指令。
G00指令使刀具移動(dòng)的速度是由機床系統設定的，G01指令使刀具移動(dòng)的速度是根據切削要求確定的，在程序段中，只要刀具做進(jìn)刀和退刀動(dòng)作(刀具與工件無(wú)接觸)，都盡量使用G00指令，以提高零件的生產(chǎn)效率。
4.5 G04
G04為時(shí)間暫停指令。
程序在執行到某一段后，需要暫停一段時(shí)間，進(jìn)行某些人為的調整。
當暫停時(shí)間一到，繼續執行下一段程序。
總之，數控機床在機械制造業(yè)中的應用越來(lái)越廣泛，為了充分發(fā)揮數控機床的作用，我們必須要在編程中掌握一定的技巧，結合生產(chǎn)實(shí)際，編制出合理、高效的加工程序，能使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，讓學(xué)生在以后的工作中學(xué)有所用。
參考文獻
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數控編程的技巧【2】
摘要： 數控機床是信息技術(shù)與機械制造技術(shù)相結合的產(chǎn)物，代表了現代基礎機械的技術(shù)水平與發(fā)展趨勢。
近年來(lái)，我國數控機床工業(yè)發(fā)展較快，目前已有數控機床生產(chǎn)廠(chǎng)近百家。
同時(shí)有一個(gè)更為突出的問(wèn)題：勞動(dòng)力市場(chǎng)出現數控技術(shù)應用型人才的嚴重短缺，媒體不斷呼吁“高薪難聘高素質(zhì)的數控技工” 。
高素質(zhì)的數控技工既是：“懂工藝、會(huì )編程、能操作”的數控技能人才。
如何成為熟練的編程人員，談一些自己的看法。
關(guān)鍵詞： 數控;編程;技巧
1 具有扎實(shí)的基礎知識
數控機床加工受控于程序指令，加工的全過(guò)程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的。
數控機床加工程序不僅要包括零件的工藝過(guò)程，而且還要包括切削用量，走刀路線(xiàn)，刀具尺寸以及機床的運動(dòng)過(guò)程。
我們要想熟練的掌握數控編程，首先必須了解數控機床的組成及工作原理，對數控機床的性能、特點(diǎn)、運動(dòng)方式、刀具系統、切削規范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。
其次要具有扎實(shí)的數學(xué)基礎，例如在手工編程中要遇到一些復雜形狀零件的基點(diǎn)的計算，可根據零件圖樣給定的尺寸，運用代數、三角函數、幾何或解析幾何的有關(guān)知識，直接求出數值。
再次，數據結構、離散數學(xué)、計算機高級語(yǔ)言，編譯原理，這些是計算機科學(xué)的基礎，如果不掌握它們，很難寫(xiě)出高水平的程序。
程序人人都會(huì )寫(xiě)，但當你發(fā)現寫(xiě)到一定程度很難提高的時(shí)候，就應該回過(guò)頭來(lái)學(xué)學(xué)這些最基本的理論。
同時(shí)，金屬切削與刀具也是我們必須要掌握的基礎知識，在實(shí)習的過(guò)程中，用相同的加工程序加工出來(lái)的零件表面粗糙度卻有較大的差別，這主要是刀具的角度刃磨不合理，刀具的刃磨在數控加工中顯得尤為重要。
2 豐富的想象力
不要拘泥于固定的思維方式，遇到問(wèn)題時(shí)要多想幾種解決問(wèn)題的方案，試試別人從未想到的方法，豐富的想象力是建立在豐富的知識基礎上，除計算機之外，多涉獵其它的學(xué)科，比如天文、地理、數學(xué)等等。
開(kāi)闊的思維對程序員來(lái)說(shuō)很重要。
3 最簡(jiǎn)單的是最好的
這也許是所有科學(xué)都遵循的一條準則，簡(jiǎn)單的方法更容易被人理解，更容易實(shí)現，更容易維護。
遇到問(wèn)題時(shí)優(yōu)先考慮最簡(jiǎn)單的方案，只有簡(jiǎn)單方案不能滿(mǎn)足時(shí)再考慮復雜的方案。
例如簡(jiǎn)單的外圓加工，我們就可以直接利用G01來(lái)實(shí)現，沒(méi)必要用G71來(lái)加工。
再例如在數控銑削加工中，如果要實(shí)現零件的粗精加工，可以將刀具的運動(dòng)軌跡編制成子程序，通過(guò)改變刀具半徑補償值和調用子程序來(lái)加工。
4 不鉆牛角尖
當你遇到障礙時(shí)，不妨暫時(shí)遠離電腦，看看窗外的風(fēng)景，聽(tīng)聽(tīng)輕音樂(lè )，和朋友聊聊天。
當我編程遇到障礙的時(shí)候，我會(huì )暫時(shí)看會(huì )報紙或者雜志，讓負責編程的那部分大腦細胞得到充分的休息。
當重新開(kāi)始工作的時(shí)候，我會(huì )發(fā)現那些難題會(huì )迎刃而解。
5 對答案的渴求
人類(lèi)自然科學(xué)的發(fā)展史就是一個(gè)渴求得到答案的過(guò)程，即使只能得到答案的一小部分也值得我們去付出。
只要你堅定信念，一定能找到答案，你才會(huì )付出精力去探索，即使最后沒(méi)有得到答案，在過(guò)程中你也會(huì )學(xué)到很多東西。
例如剛開(kāi)始學(xué)習用宏程序加工橢圓，程序怎么也不運行，第二天重新仔細看了一遍，原來(lái)在三角函數的角度外面忘記加一個(gè)中括號。
雖然我第一天沒(méi)有把程序編制成功，但是我在這個(gè)過(guò)程中至少對變量的使用、控制語(yǔ)句加深了理解。
當然在三角函數的角度上一定要加中括號這一點(diǎn)，使我牢記心中。
6 多與別人交流
三人行必有我師，也許和別人一次不經(jīng)意的談話(huà)中，就可以迸發(fā)出靈感的火花。
多讀讀別人的程序，看看別人對問(wèn)題的看法，會(huì )對你有很大啟發(fā)。
例如下圖的加工實(shí)例，我就從別人的程序中學(xué)到了很好的編程思想和非常有用的見(jiàn)解，寫(xiě)出來(lái)大家共享。(圖1)
尺寸為?準100x25mm的圓柱加工20個(gè)半徑均為5.0mm的花邊槽(僅編制銑削花邊槽的程序)。(表1)
上面編寫(xiě)的普通程序綜合運用了子程序的嵌套、旋轉坐標系。
每次加工完一個(gè)孔，然后將坐標系繞工件原點(diǎn)旋轉18°，程序非常簡(jiǎn)潔。
這又進(jìn)一步拓寬了我的編程思路，向更高方向的發(fā)展邁進(jìn)了一步。
7 良好的編程風(fēng)格
注意養成良好的習慣，如程序中要使用程序段號、字與字之間要有空格、多寫(xiě)注釋語(yǔ)句等，使程序清晰，便于閱讀和修改。
大家都知道如何排除代碼中的錯誤，卻往往忽視了對注釋的排錯。
注釋是程序的一個(gè)重要的組成部分，它可以使你的代碼更容易理解，而如果代碼已經(jīng)清楚地表達了你的思想，就不必再加注釋了，如果注釋和代碼不一致，那就更加糟糕。
指令代碼的格式嚴格按照語(yǔ)法來(lái)書(shū)寫(xiě)，變量的命名規則要始終一致。
總之，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數控機床由于具有優(yōu)越的加工特點(diǎn)，在機械制造業(yè)中的應用越來(lái)越廣泛，為了充分發(fā)揮數控機床的作用，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)能使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，使數控車(chē)床能安全、可靠、高效地工作。
本文總結的一些具體結論適用于FANUC0i數控機床，但是它表現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床的程序語(yǔ)言并能加以靈活運用，了解機床的主要參數，深入分析零件的結構特點(diǎn)、材料特性及加工工藝等。
參考文獻：
[1]榮瑞芳，關(guān)雄飛.數控加工工藝與編程.西安電子科技大學(xué)出版社，2006，8.
[2]陳紅康，杜洪香.數控編程與加工.山東大學(xué)出版社，2003，8.
[3]張超英.數控編程技術(shù)―手工編程.化學(xué)工業(yè)出版社，2008，3.
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