在數控車床的操作中，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，主要結構特點是成形面、輪廓內凹形狀，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增量子程序循環切削方法和G158坐標偏移指令程序循環切削方法。

 

　　1.G91增量子程序循環切削方法（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。只要循環起點不斷靠近工件，就能實現分層仿形加工。

 

　　在數控車床的操作中，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，結合實例進行了分析解決，希望能對提高數控車技能有所幫助。

 

　　數控加工技術效率的發揮在很大程度上和企業本身的技術管理模型相關。數控加工程序編制的規范化、標準化，在一定程度上體現了企業自身數控加工技術應用水平，通過規范化來約束數控程序的多樣化，提高刀具軌跡的質量，比如在工藝文件中注明定位基準、對刀基準、坐標系、刀具參數與切削參數；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、刀具補償和刀具軌跡加工策略等多個方面進行規范化編程；在典型零件加工工藝經驗的基礎上，建立標準化、規范化的數控程序模板，可以大幅度提高編程質量和產品的加工效率。對于企業成功的產品加工工藝與數控加工經驗，可以以模板形式保存，既有利于資源的重復利用，同時還可作為技術交流的資源。因此，有效的數控加工工藝與數控編程模板、相應規范的使用，可在很大程度上減少質量事故，降低成本，提高加工的效率。

 

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

 

　　（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）（子程序結束）（3）關于主程序的幾點說明。

 

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

 

　　第二，調用子程序前后段都要用絕對坐標G90，一般不能省略。

 

　　第三，調用子程序循環次數的確定。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.

 

　　③循環次數n=X max /t=30m m/2m m=15.④調用子程序前循環起點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為調用子程序次數）。循環起點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，所以循環起點定為X30Z0.

 

　　（4）G91增量子程序編寫說明。

 

　　子程序的結構，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，子程序結束（M17）。兩原則是：①子程序中所有X坐標值（帶正負號）的代數和滿足ΣX=-2；②子程序中所有Z坐標值（帶正負號）的代數和滿足ΣZ=0.其中“-2”是每層的切削深度，其大小可根據實際情況在編程中修改。

 

　　結果是執行子程序一次循環后，刀具停在比上一循環起點的X方向前進一個切削深度的位置。若ΣX＝0，說明循環一次后X方向的進刀量是0，不會在X方向繼續切入零件；如果ΣX＞0，則每循環一次刀具在X方向向外退刀，越來越遠離工件。

 

　　如果ΣZ為正數，刀具會邊切邊向右退；如果ΣZ為負數，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構的加工。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。為實現循環切削，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，可以將厚度略加修改，使得切削次數和單邊切入量適中。循環切削次數通過IF條件語句判斷確定，滿足條件，返回MA1句，繼續循環；不滿足條件，則執行下一句G158，取消零點偏移。

 

　?。?）加工路線與G91增量子程序循環一樣，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R1賦值）MA1：G158 X=R1（建立零點偏移）L158（調用子程序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（子程序結束）二、梯形螺紋加工（1）零件加工梯形螺紋Tr36×6.

 

　　（2）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：用參數變量確定，先用兩個參數替代長短軸方向長度，再分析點坐標X、Z與參數之間關系。若短軸用參數R 1表示，則X=2×R 1，R 1*大值是24mm/2mm=12mm；若長軸用參數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。

 

　?。?）精加工。精加工沿輪廓線從右端點到*高點，利用參數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。

 

　?。?）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！）G0X80Z80；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的右端的內外螺紋及圓弧面能相互配合，零件圖如所示。

 

　?。?）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的內孔中。因此正確安排加工順序很重要，可減少裝夾次數，提高精度，節約時間，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、內孔輪廓、內端面槽和外形輪廓）；⑤加工件2右端（內孔輪廓、內螺紋、外形輪廓和外槽）；⑥將件1外螺紋旋上件2內孔，加工件1的右端（先加工內槽，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，成為行業中的佼佼者。