① 数控编程与加工技术论文

数控车削编程中常遇问题的思考

【摘要】为了更好的运用数控技术，合理编程，现将数控车床编程指令中意思相近，功能相似，格式参数较多，轨迹复杂的指令加以分析。文章介绍了它们的异同点，难点，以便于合理运用。
【关键词】数控车削；数控系统；编程指令；分析；运动轨迹

数控机床以其优越性逐步取代普通机床，专用机床，运用在工业加工领域中。数控系统是由译码、刀补、插补、界面等相对独立的任务所组成的实时多任务系统。它把编程人员输入的数控程序，转变为数控机床的运动。运动轨迹完全取决于输入的程序。程序是由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。作为主体的程序内容是编程人员根据各个零件的外形差异，用数控指令编写。每个指令都有着自己的运动轨迹。
一、数控车削编程中，指令的使用（华中系统）
（一）G00和G01的区别，如何正确使用
G00是快速点定位指令。功能是使刀具以点位控制方式，从刀具当前所在点以各轴设定的最高允许速度（乘以进给修调倍率）快速移动到定位目标点。
G01是直线插补指令。功能是作直线轮廓的切削加工运动。有时也作很短距离的空行程运动。
这两个指令都可以使刀具从当前所在点移到定位目标点。所以，在实际运用中，容易将它们混淆使用。为了正确的运用G00和G01，就要找出它们的不同之处，加以区分。
首先，G00指令的格式中不带F参数。它的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定。故在执行G00指令时，由于各个轴以各自速度移动，根据实际情况的不同，各轴到达终点的先后次序也会有所不同，因而联动直线轴的合成轨迹有时是直线，有时是折线。为此，运行G00指令时，要先搞清楚刀具运动轨迹，避免刀具与工件或夹具发生碰撞。G01指令格式中带F参数，刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，运行到达终点。它的联动直线轴的合成轨迹始终为直线。
其次，使用的场合不同。G00适用场合一般为加工前的快速定位或加工后的快速退刀。正确运行过程中，始终不与工件接触。G01一般作为直线轮廓的切削加工运动。有时也作很短距离的空行程运动，以防止G00指令在短距离高速度运动时可能出现的惯性过冲现象。
（二）G02和G03方向的判断
G02，G03分别为顺时针圆弧插补和逆时针圆弧插补。判断圆弧是用G02加工还是G03加工的方法是：站在垂直于圆弧所在平面（插补平面）的坐标轴的正方向进行观察判断。如图1所示。

图1：圆弧插补G02/G03方向的规定
数控车床加工回转体零件，只需标出X轴 和Z轴。故它的插补平面为XOZ平面。我们根据右手笛卡儿坐标系原理，可以表示出Y坐标轴。Y轴的方向为垂直于X轴和Z轴，箭头指向朝里。根据判断方法可以得出：图1中的（a）圆弧起点到圆弧终点是顺时针方向，用G02加工；图1中的（b）圆弧起点到圆弧终点是逆时针方向，用G03加工。
（三）粗车复合循环G71指令运动轨迹的确定
G71是粗车复合循环指令。它的指令格式为：G71 U(△d) R(e) P(ns) Q(nf) X( △u) Z(△w) F(f) T(T) S(s) 这个指令参数教多，分别表示：△d—切削深度、e—退刀量、 ns—精加工路线的第一个程序段顺序号、nf—精加工路线的最后一个程序段顺序号、△u/2—Z轴方向保留的精加工余量、△w—X轴方向保留的精加工余量。
在执行含有G71指令的程序段时，刀具粗加工的运动轨迹取决于程序段N（ns）～N（nf）给定的精加工轨迹和刀具执行G71指令前的所在位置（循环起点）。
如图2所示，
图2：内/外径粗车复合循环
A为循环起点，A→A′→B′→B为精加工编程轨迹。在进行G71粗加工前，为了保证X轴和Z轴方向的精加工余量，系统将循环起点A的坐标值分别在X轴和Z轴方向加上对应的精加工余量求得C点。把刀具先由A点位移到C点，再进行粗加工复合循环。粗加工路线和加工次数由系统根据指定的精加工路线和粗加工的切削深度、退刀量，自动计算得出。由此可见，在执行G71指令时，系统早已将精加工程序段进行扫描，译码并确定其轮廓。要注意的地方就是，在编写精加工程序时， 刀具从A→A′之间的程序段在Z轴方向不能产生位移。并且循环起点A必须是工件外一点。 /////数控加工的特点
数控加工，也称之为NC(N帅ericalConb01)加工，是以数值与符号构成的信息，控制机
床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制
造技术。数控加工的最大特征有二点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工
时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也
就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加
工具有如下优点：
1)提高生产效率；
(2)不需要熟练的机床操作人员；
(3)提高加工精度并且保持加工质量
(4)可以减少工装卡具：
(5)容易进行加工过程管理；
(6)可以减少检查工作量；
(7)可以降低废、次品率；
(8)便于设计加工变更，加工设定柔性强
(9)容易实现操作过程的自动化，一人可以操作多台机床；
(10)操作容易，极大减轻体力劳动强度。
随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模
具行业，掌握数控技术与否及加工过程中数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象
征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造(CAD／CAM)系统的质量。
CAD／CAM已成为促进国民经济发展的关键技术，是实现制造技术现代化的必由之路。
如何进行数控加工程序的编制是影响数控加工效率及质量的关键，传统的手工编程方
法复杂、烦琐，易于出错，难于检查，难以充分发挥数控机床的功能。在模具加工中，经常
遇到形状复杂的零件，其形状用自由曲面来描述，采用手工编程方法基本上无法编制数控加
工程序。近年来，由于计算机技术的迅速发展，计算机的图形处理功能有了很大增强，基于
CAD／CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟