在數(shù)控車床的操作中，要達到高級工、技師的水平，一定要解決幾個難點問題，主要包括以下4個方面：①仿形加工；②梯形螺紋加工；③非圓曲線加工；④組合件加工。下面以SIEMENS 802S為例，分別加以解決。

 

　　一、仿形加工如所示的手柄零件，主要結(jié)構(gòu)特點是成形面、輪廓內(nèi)凹形狀，可利用尖刀，采用仿形加工，路線如所示，從大到小分層循環(huán)切削，直至*后完成。這里探討2種編程方法：G91增量子程序循環(huán)切削方法和G158坐標偏移指令程序循環(huán)切削方法。

 

　　1.G91增量子程序循環(huán)切削方法（1）加工分析。由于每次走刀路線都是與外形輪廓相同的，所以采用循環(huán)切削方法。將外形輪廓向外偏移一定距離后，各個點的絕對坐標X增大，雖然由于點多很難計算確定其坐標，但各點之間的相對位置是固定的，且坐標增量不變，即相對坐標不變，因此在編程中只能采用相對坐標的方法。只要循環(huán)起點不斷靠近工件，就能實現(xiàn)分層仿形加工。

 

　　在數(shù)控車床的操作中，要達到高級工、技師的水平，肯定會遇到一系列難點問題，本文選取幾個方面，結(jié)合實例進行了分析解決，希望能對提高數(shù)控車技能有所幫助。

 

　　數(shù)控加工技術(shù)效率的發(fā)揮在很大程度上和企業(yè)本身的技術(shù)管理模型相關(guān)。數(shù)控加工程序編制的規(guī)范化、標準化，在一定程度上體現(xiàn)了企業(yè)自身數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用水平，通過規(guī)范化來約束數(shù)控程序的多樣化，提高刀具軌跡的質(zhì)量，比如在工藝文件中注明定位基準、對刀基準、坐標系、刀具參數(shù)與切削參數(shù)；對于程序的編制可從二維輪廓加工、三維曲面加工、固定循環(huán)、刀具補償和刀具軌跡加工策略等多個方面進行規(guī)范化編程；在典型零件加工工藝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，建立標準化、規(guī)范化的數(shù)控程序模板，可以大幅度提高編程質(zhì)量和產(chǎn)品的加工效率。對于企業(yè)成功的產(chǎn)品加工工藝與數(shù)控加工經(jīng)驗，可以以模板形式保存，既有利于資源的重復利用，同時還可作為技術(shù)交流的資源。因此，有效的數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程模板、相應(yīng)規(guī)范的使用，可在很大程度上減少質(zhì)量事故，降低成本，提高加工的效率。

 

　　為了重點說明子程序的編寫應(yīng)用，不對外形尺寸進行加工，假設(shè)直接選用Φ30mm的毛坯，用T4尖刀加工內(nèi)凹成形面。

 

　　（2）參考程序如下（以A點為編程原點）。

 

　　主程序SKG91.MPF M03S600 T04D01 G90G0X30Z2 G01X30Z0F0.1 L91P15（調(diào)用子程序）G90G0X80Z80 M5 M30子程序L91.SPF G91G01X-2F0.1（增量到A點）G3X17.5Z-5.16CR=10（到B點）G3X1.8Z-46.71CR=50（到C點）G2X3.33Z-13.28CR=12（到D點）G3X7.37Z-9.85CR=15（到E點）G1Z-5（到F點）X2（X方向退刀）G0Z80（Z方向快退）G1X-32F0.1（X方向進刀）M17（或M02）（子程序結(jié)束）（3）關(guān)于主程序的幾點說明。

 

　　**，調(diào)用子程序的格式：L x x P n n.子程序名除了SIEMENS規(guī)定的命令方法外，也可以用字母“L”后面加數(shù)字xx表示，Lxx是子程序名，Pnn則表示調(diào)用子程序nn次，如L91P15，表示調(diào)用子程序L91共15次。

 

　　第二，調(diào)用子程序前后段都要用絕對坐標G90，一般不能省略。

 

　　第三，調(diào)用子程序循環(huán)次數(shù)的確定。①先確定*大加工余量，可用刀毛坯直徑減去零件*小尺寸，本例毛坯直徑是30mm，零件*小尺寸在輪廓起點A點為0，所以*大加工余量是X m a x =30mm-0=30mm.②確定每層切深t，本例取t=2mm.

 

　?、垩h(huán)次數(shù)n=X max /t=30m m/2m m=15.④調(diào)用子程序前循環(huán)起點X s、Z s坐標計算：X s =X 0 +△d×n（其中X 0為輪廓起點的X坐標，△d為每層切削深度，n為調(diào)用子程序次數(shù)）。循環(huán)起點Z s坐標與輪廓起點的Z o坐標相同。本例中，輪廓起點為A點，坐標（0，0），因此X 0為0，Z o為0，△d為2，n為15，則X s =X 0 +△d×n=0+2×15=30，Z s =Z o =0，所以循環(huán)起點定為X30Z0.

 

　?。?）G91增量子程序編寫說明。

 

　　子程序的結(jié)構(gòu)，遵循“六步兩原則”，六步即：**步，確定X方向進刀（G91增量坐標計算，每層切深2mm），至輪廓的起始點；第二步，沿著輪廓向前，一直到輪廓的終止點；第三步，X方向退刀（注意超過輪廓*高點）；第四步，Z方向快速退刀到起點；第五步，X方向再進刀，至X起點；第六步，子程序結(jié)束（M17）。兩原則是：①子程序中所有X坐標值（帶正負號）的代數(shù)和滿足ΣX=-2；②子程序中所有Z坐標值（帶正負號）的代數(shù)和滿足ΣZ=0.其中“-2”是每層的切削深度，其大小可根據(jù)實際情況在編程中修改。

 

　　結(jié)果是執(zhí)行子程序一次循環(huán)后，刀具停在比上一循環(huán)起點的X方向前進一個切削深度的位置。若ΣX＝0，說明循環(huán)一次后X方向的進刀量是0，不會在X方向繼續(xù)切入零件；如果ΣX＞0，則每循環(huán)一次刀具在X方向向外退刀，越來越遠離工件。

 

　　如果ΣZ為正數(shù)，刀具會邊切邊向右退；如果ΣZ為負數(shù)，刀具會邊切邊向左進，沒有回到Z向起點，這些都是不正確的。

 

　　2.G158零點偏移指令程序循環(huán)切削（1）指令功能。對所有坐標軸編程零點偏移，也主要用于仿形偏移加工，或零件中多個相同結(jié)構(gòu)的加工。后面的G158指令取代先前的可編程零點偏移指令；在程序段中僅輸入G158指令而后面不跟坐標軸名稱時，表示取消當前的可編程零點偏移。

 

　?。?）指令格式：G158 X_Z_（其中X_Z_為新編程原點位置，其中X為半徑值。其后程序段中坐標都為新工件坐標系中位置）。格式還有兩種特殊形式：G158 X_（X方向零點偏移）和G158 Z_（Z方向零點偏移）。G158指令要求一個獨立的程序段。為實現(xiàn)循環(huán)切削，常用到子程序、宏程序。

 

　　其格式為：R1=*大單邊切削厚度+精加工余量值MA1：G158 X=R1 Z0（建立零點偏移）L158（調(diào)用子程序，子程序用絕對坐標值編程）R1=R1-每刀單邊切入量IF R1>=精加工余量值GOTOB MA1 G158說明：每刀切入量=單邊切削厚度/切削次數(shù)，可以將厚度略加修改，使得切削次數(shù)和單邊切入量適中。循環(huán)切削次數(shù)通過IF條件語句判斷確定，滿足條件，返回MA1句，繼續(xù)循環(huán)；不滿足條件，則執(zhí)行下一句G158，取消零點偏移。

 

　?。?）加工路線與G91增量子程序循環(huán)一樣，子程序一般采用絕對坐標編程，如所示。

 

　　（4）參考程序。

 

　　主程序SKG158.MPF M03S600 T04D01 G90G0X30Z2 R1=15.1（參數(shù)R1賦值）MA1：G158 X=R1（建立零點偏移）L158（調(diào)用子程序L158）R1=R1-0.5（切深0.5）IF R1>=0.1 GOTOB MA1（條件句）G158（取消零點偏移）L158（精加工）G0X80Z80 M5 M30子程序L158.SPF G01X0Z0F0.1（絕對坐標，A點）G3X17.5Z-5.16CR=10（B點）G3X19.3Z-51.87CR=50（C點）G2X22.63Z-65.15CR=12（D點）G3X30Z-75CR=15（E點）G1Z-80（F點）X32（X方向退刀）G0Z0（Z方向快退）M17（子程序結(jié)束）二、梯形螺紋加工（1）零件加工梯形螺紋Tr36×6.

 

　?。?）加工分析。由于梯形槽較深、槽底較寬，加工方法有直進法、斜進法、左右切削法、車直槽法和分層法等，這里采用分層且左右偏移切削方法（）較好，可用子程序編程。

 

　　若用高速鋼刀具，將梯形螺紋刀尖寬度磨至1.7mm，采用分層且左右切削法，即在加工時中間切入一刀，再左右各偏移0.114mm加工一次。左右偏移距離算法是槽底寬減去刀尖寬的一半，（1.928mm-1.7mm）/2=0.114mm.

 

　?。?）參考程序。

 

　　主程序SKG33.MPF M03S180 T01D01 G90G95G0X38Z3 M8 G1X36F0.1 L33P35（調(diào)用子程序）G90G0X80Z80 M9 M5 M30子程序L33.SPF G91G1X-0.2F1（增量X進刀）G33Z-38K6（直切螺紋）G1X9F5（退刀）Z38.114（退回，右偏0.114）X-9（X進刀）G33Z-38.114K6（右偏切螺紋）G1X9F5 Z37.886（退回，左偏0.114）X-9 G33Z-37.886K6（左偏切螺紋）G1 G1X9F5 Z38（退回到中間）X-9 M17三、非圓曲線加工1.非圓曲線非圓曲線主要是指橢圓或拋物線等形狀的輪廓，應(yīng)用宏程序編程。下面以橢圓“X 2 /144+Z 2 /400=1”加工為例來分析。

 

　　2.加工分析（1）粗加工。粗加工時從大到小分層切削，路線如所示。每次走刀終點坐標確定：用參數(shù)變量確定，先用兩個參數(shù)替代長短軸方向長度，再分析點坐標X、Z與參數(shù)之間關(guān)系。若短軸用參數(shù)R 1表示，則X=2×R 1，R 1*大值是24mm/2mm=12mm；若長軸用參數(shù)R 2表示，則R 2 =20×（1-R 1 2 /144），化為編程表達式為R 2 =20×SQRT（1-R 1×R 1 /144），對應(yīng)坐標Z=R 2 -20（為負值）。由于是粗加工，保留0.2mm精加工余量，取Z=R 2 -19.8.

 

　　所以每層走刀終點坐標為（2×R 1，R 2 -19.8），R 1的取值從12mm到0，不斷分層減少。

 

　　（2）精加工。精加工沿輪廓線從右端點到*高點，利用參數(shù)編程將輪廓線細分為成百上千個插補點。點坐標確定與粗加工相同。

 

　　（3）粗精加工參考程序。

 

　　程序名TY.MPF M03S600 G90G95 T1（粗加工）G1X25Z2F3 R1=12 MA1：G1X=2R1 F0.15 R2=20SQRT（1-R1R1/144）G1 Z=R2-19.8 F0.15 G1X=（2R1+1）G0 Z2 R1=R1-1（每次切深單邊1）IF R1>=0 GOTOB MA1（注意空格?。〨0X80Z80；T2S800（精加工）G0X0Z1 R1=0 MA2：R2=20SQRT（1-R1R1/144）G1 X=2R1 Z=R2-20 F0.06 R1=R1+0.05 IF R1<=12 GOTOB MA2 G1 X24 Z-20（不用省略）G0X80Z80 M5 M30四、組合件的加工如零件1和中的零件2，加工完成后可相互配合：零件1的右端端面凸臺與零件2的左端端面凹槽配合，零件1的左端與零件2的右端的內(nèi)外螺紋及圓弧面能相互配合，零件圖如所示。

 

　　（1）加工分析。很多這樣的組合件，要充分利用它們之間的配合來解決加工時的裝夾問題，難點在于加工件1的右端時的裝夾，要靠旋合在件2的內(nèi)孔中。因此正確安排加工順序很重要，可減少裝夾次數(shù)，提高精度，節(jié)約時間，提高效率。

 

　?。?）加工順序。本組合件加工順序安排如下：①裝夾件1毛坯Φ45mm的左端，平右端面，加工出右端臺階，調(diào)頭加工出總長；②裝夾右端臺階，完成件1的左端加工（外形、退刀槽和螺紋）；③加工件2總長；④加工件2左端（鉆孔、內(nèi)孔輪廓、內(nèi)端面槽和外形輪廓）；⑤加工件2右端（內(nèi)孔輪廓、內(nèi)螺紋、外形輪廓和外槽）；⑥將件1外螺紋旋上件2內(nèi)孔，加工件1的右端（先加工內(nèi)槽，再加工外形）。注意，在外形粗加工后，取下件1再旋上，半精加工后再松合一次，這樣在精加工后，就可以直接用手松開螺紋了。

 

　　總之，在數(shù)控車床操作中，要不斷分析解決實踐中的難點問題，并勤于思考，活學活用，才能不斷提高技能，成為行業(yè)中的佼佼者。