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書名：數(shù)控加工工藝與編程
作者名：曹井新主編
本章字?jǐn)?shù)： 2973字
更新時(shí)間： 2018-12-27 19:32:51

任務(wù)一外圓柱面Ⅰ數(shù)控加工程序的編制

一、項(xiàng)目任務(wù)書

外圓柱面數(shù)控加工程序的編制項(xiàng)目任務(wù)書，見(jiàn)表1-1。

表1-1 項(xiàng)目任務(wù)書

二、學(xué)習(xí)導(dǎo)讀

1.數(shù)控編程的內(nèi)容

數(shù)控編程的內(nèi)容主要包括分析圖樣并確定加工工藝過(guò)程、數(shù)值計(jì)算、編寫零件加工程序、程序輸入、程序校驗(yàn)和試切削。

（1）分析圖樣并確定加工工藝過(guò)程：分析圖樣，根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸、精度、毛坯形狀和熱處理要求等確定加工方案，選擇合適的數(shù)控機(jī)床。然后確定加工工藝過(guò)程，主要考慮：確定加工方案，刀具、工夾具的設(shè)計(jì)和選擇，選擇對(duì)刀點(diǎn)，確定加工路線，確定切削用量等。

（2）數(shù)值計(jì)算：按已確定的加工路線和允許的零件加工誤差，計(jì)算出所需的輸入數(shù)控裝置的數(shù)據(jù)。其主要內(nèi)容是在規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算零件輪廓和刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡的坐標(biāo)值。

（3）編寫零件加工程序：根據(jù)所使用數(shù)控系統(tǒng)的指令、程序段格式，逐段編寫零件加工程序。

（4）程序輸入：將編制好的程序單上的內(nèi)容輸入至數(shù)控裝置中。

（5）程序校驗(yàn)和試切削：通常采用空走刀校驗(yàn)、空運(yùn)轉(zhuǎn)畫圖校驗(yàn)等。

2.加工程序段的構(gòu)成

數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編程和自動(dòng)編程。

手工編程指主要由人工來(lái)完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。一般對(duì)幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需的加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算比較簡(jiǎn)單，用手工編程比較合適。

手工編程的特點(diǎn)是耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無(wú)法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一段程序的編寫時(shí)間與其在機(jī)床上運(yùn)行加工的實(shí)際時(shí)間之比，平均約為 30∶1，而數(shù)控機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因中有 20%～30%是由于加工程序編制困難、編程時(shí)間較長(zhǎng)造成的。

在數(shù)控裝置中，程序的記錄是由程序號(hào)來(lái)辨別的，調(diào)用某個(gè)程序可通過(guò)程序號(hào)來(lái)調(diào)出，編輯程序也要首先調(diào)出程序號(hào)。程序號(hào)由 4 位數(shù)（1～9999）表示。程序編號(hào)方式為O××××，可以在程序編號(hào)的后面注上程序的名字并用括號(hào)括起。程序名可用 16 位字符表示，要求有利于理解。程序編號(hào)要單獨(dú)使用一個(gè)程序段。

程序段主要是由程序段序號(hào)和各種功能指令構(gòu)成的：

          N__  G__  X（U）__  Z（W）__  F__   M__    S__   T__；

其中 N——程序段序號(hào)；

G——準(zhǔn)備功能；

X（U），Z（W）——工件坐標(biāo)系中X、Z軸移動(dòng)至終點(diǎn)的位置，X、Z為絕對(duì)坐標(biāo)， U、W為相對(duì)坐標(biāo)，X、Z與U、W在一個(gè)程序段內(nèi)可以混用；

F——進(jìn)給功能指令；

M——輔助功能指令；

S——主軸功能指令；

T——刀具功能指令。

3.加工程序的構(gòu)成

一個(gè)完整的加工程序由若干程序段構(gòu)成，程序的開(kāi)頭是程序名，結(jié)束時(shí)寫有程序結(jié)束指令。例如：

          O0001；//程序名
          N10  G92  X0  Y0  Z200．0；
          N20  G90  G00  X50．0  Y60．0  S300  M03；
          N30  G01  X10．0  Y50．0  F150 ；
          ……
          N110  M30；//程序結(jié)束指令

其中第一個(gè)程序段“O0001”是整個(gè)程序的程序號(hào)，也叫程序名，由地址碼O和四位數(shù)字組成。每一個(gè)獨(dú)立的程序都應(yīng)有程序號(hào)，它可作為識(shí)別、調(diào)用該程序的標(biāo)志。不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序號(hào)地址碼可不相同，如 FANUC 系統(tǒng)用 O，AB8400 系統(tǒng)用 P，而西門子系統(tǒng)用%。編程時(shí)應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書的規(guī)定使用，否則系統(tǒng)將不接受。每個(gè)程序段以程序段號(hào)“N××××”開(kāi)頭，用“；”表示程序段結(jié)束（有的系統(tǒng)用 LF、CR 等符號(hào)表示），每個(gè)程序段中有若干個(gè)指令字，每個(gè)指令字表示一種功能，所以也稱功能字。功能字的開(kāi)頭是英文字母，其后是數(shù)字，如G90、G01、X100．0等。一個(gè)程序段表示一個(gè)完整的加工工步或加工動(dòng)作。

一個(gè)程序的最大長(zhǎng)度取決于數(shù)控系統(tǒng)中零件程序存儲(chǔ)區(qū)的容量。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)區(qū)容量已足夠大，一般情況下已足夠使用。一個(gè)程序段的字符數(shù)也有一定的限制，如某些數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定一個(gè)程序段的字符數(shù)≤90 個(gè)，一旦大于限定的字符數(shù)，就把它分成兩個(gè)或多個(gè)程序段。

4.指令應(yīng)用舉例

（1）快速點(diǎn)定位（G00）指令應(yīng)用舉例

快速點(diǎn)定位指令格式：

          G00 X__  Z__  ；
          G00 U__  W__  ；

其中，（X，Z）、（U，W）為定位點(diǎn)坐標(biāo)。

【例1-1】如圖1-1所示刀具快速點(diǎn)定位（快速進(jìn)刀）運(yùn)動(dòng)（動(dòng)作）編程如下：

圖1-1 刀具快速點(diǎn)定位

              G00 X50．0 Z6．0；
          或  G00 U-70．0 W-84．0；

G00指令要求刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在位置以最快的速度移動(dòng)到指定位置。它只實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，并保證在指定的位置停止，在移動(dòng)時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)速度并沒(méi)有嚴(yán)格的精度要求。如果兩坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量和最大速度相等，則運(yùn)動(dòng)軌跡是一條 45°斜線；如果是一條非45°斜線，則刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是一條折線。

使用G00時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

① G00是模態(tài)指令。例如，由A點(diǎn)到B點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)定位時(shí)，因前面程序段已設(shè)定了G00，所以后面程序段就可不再重復(fù)設(shè)定定義G00，只寫出坐標(biāo)值即可。

② 快速點(diǎn)定位移動(dòng)速度不能用程序指令設(shè)定。其速度已由生產(chǎn)廠家預(yù)先調(diào)定或由引導(dǎo)程序確定。若在快速點(diǎn)定位程序段前設(shè)定了進(jìn)給速度F，則該指令對(duì)G00程序段無(wú)效。

③ 快速點(diǎn)定位指令G00的執(zhí)行過(guò)程是，刀具由程序起始點(diǎn)開(kāi)始加速移動(dòng)至最大速度，然后保持快速移動(dòng)，最后減速到達(dá)終點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)定位，這樣可以提高數(shù)控機(jī)床的定位精度。

（2）直線插補(bǔ)（G01）指令應(yīng)用舉例

直線插補(bǔ)也稱直線切削，其特點(diǎn)是刀具以直線插補(bǔ)運(yùn)算聯(lián)動(dòng)方式由某坐標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)到另一坐標(biāo)點(diǎn)，移動(dòng)速度是由進(jìn)給功能指令 F 設(shè)定的。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行 G01 指令時(shí)，在該程序段中必須含有F指令。G01和F都是模態(tài)指令。

直線插補(bǔ)指令格式：

          G01 X___  Z__  F__  ；
          G01 U__  W__  F__  ；

其中（X，Z）、（U，W）——直線終點(diǎn)坐標(biāo)；

F——進(jìn)給指令，單位為mm/r（毫米/轉(zhuǎn)）。

該指令用于直線或斜線運(yùn)動(dòng)，可沿X軸、Z軸方向執(zhí)行單軸運(yùn)動(dòng)，也可沿XZ平面內(nèi)任意斜率的直線運(yùn)動(dòng)。

【例1-2】如圖1-2所示外圓柱切削的編程如下：

圖1-2 外圓柱切削

          G01 X60．0 Z-80．0 F0．3；
          或   G01 U0 W-80．0 F0．3；

5.階梯軸的形式與車削

階梯軸可分為低臺(tái)階軸和高臺(tái)階軸兩種形式。與其相對(duì)應(yīng)，階梯軸的車削方法有低臺(tái)階車削法和高臺(tái)階車削法兩種。當(dāng)相鄰兩圓柱體直徑差較小時(shí)，該階梯軸為低臺(tái)階軸，可由車刀一次切出，如圖1-3（a）所示，其加工路線為A→B→C→D→E，這就是低臺(tái)階車削法；當(dāng)相鄰兩圓柱體直徑差較大時(shí)，該階梯軸為高臺(tái)階軸，需要采用分層切削，如圖 1-3（b）所示，粗加工路線為 A1→B1，A2→B2、A3→B3，精加工路線為 A→B→C→D→E，這就是高臺(tái)階車削法。