數控車床編程與操作教學體會說

摘要：在數控車床編程與操作的教學中，教師應使學生掌握兩個方面的內容，一是程序編寫中容易混淆的指令格式應如何去記憶，二是在車床操作過程中，如何解決加工時出現的具體問題。

關鍵詞：數控車床；編程；操作

大多數人對數控車床編程與操作的學習有一種誤解，認為數控車床的操作非常簡單，難就難在編程，只要學會了編程，那么整個操作就沒問題了，把程序輸入機床，使其自動運行即可，其實不然。編程雖是數控車床學習的難點之一，但真正的實際加工才是數控車床學習中的難點。教學中指導學生操作也要比教授編程花費時間。筆者根據多年的教學經驗，將數控編程與操作教學中經常遇到的較難解決的問題以及教學方法和體會歸納出來，供同行們參考。

程序編寫

數控程序由指令組成，而不同的指令分別表示不同的含義。教師首先要讓學生知道，數控指令的作用是什么。可列舉一些簡單的例子，如G指令表示的是刀具運動，常用的有G01（直線插補，即指揮刀具走直線，運用此指令時，刀具會沿著某條直線進行加工），G02/G03（圓弧插補，即刀具的路線為圓弧形）；M指令為輔助指令，常用的有M00（程序暫停），M03（主軸正轉）；T為刀具功能指令，T0202表示的是將二號刀位的車刀換到當前工作位置，準備進行加工，同時調用第二組刀補（刀補值已事先輸入機床）等等。這些看似雜亂而且繁多的指令其實并不像想象中的難以記憶，只要在平時的訓練中多歸納，多使用，要做到熟練運用并不太難。

熟記指令的含義與格式剛接觸數控程序時，學生最頭疼的就是指令，而且有的指令格式很長。然而，只有運用正確的指令和格式才能得到正確的程序。所以在學習時，我們可以運用歸納記憶，如記住常用的G指令、M指令，多用它們進行編程。指令的格式往往大同小異，只要將最長的一組指令格式記下，其余的就沒問題了。學生在剛接觸到新知識時總會覺得非常混亂且無從下手，那么教師在教學中就要先幫他們歸納，進而引導他們進行歸納和記憶。

刀具運動的起始點與終止點是同一點指導學生運用單一固定循環指令時，要強調的是刀具運動的起始點與終止點是同一點，這與之前學習的單一運行指令是不一樣的。現對比以下兩組程序：

（1）G00 X50 Z5

G01 X30 Z-20 F50

（2）G00 X50 Z5

G90 X30 Z-20 F50

刀具在執行（1）組程序時，起始點在上一段程序表示，即G00后的指定的點（50，5），終點是G01后指定的點（30，-20）；在執行（2）組程序時，刀具運動的起點與終點都是G00后指定的點（50，5），而G90后指定的點（30，-20）只是切削的終止點，不是刀具運動的終點，這一點必須重點強調。

正確運用復合循環指令運用這些指令有利于縮短加工程序，減少在程序輸入中出現的錯誤。但是在運用復合循環指令時也要注意，因為這些指令的格式相對復雜，而且各指令的格式又很相似，所以容易出錯。在廣州數控系統980T當中最常用的幾個復合循環指令是外圓粗車循環指令G71、封閉切削循環指令G73、復合循環切斷切槽指令G75和復合螺紋切削循環指令G76。

在這四個指令當中，G71與G73最難區分，因為兩者的格式很相似，剛接觸的人很容易混淆。這樣的指令，在教學過程中可采用對比法，將兩個指令的格式同時列出，進行逐項比較，使學生在學習過程中加深印象。如：

G71的格式：G71 U__ R__

G71 P__ Q__ U__ W__ F__

G73的格式：G73 U__ W__ R__

G73 P__ Q__ U__ W__ F__

可以看出兩者第二行的格式是完全一樣的，都是控制循環的程序段、精加工余量以及進給速度的，區別就在第一行，使用的時候要非常注意。G71第一行的U表示每次的切深，并且使用的是半徑值（在數控車床程序中，如果沒有特別說明，X方向都使用直徑值），如U2就表示每一次進刀單邊切除2mm；而G73中第一行的U則表示X軸方向退刀的距離及方向，同樣使用半徑值。G71中的R表示每次的退刀量，而G73的R則表示粗車的次數，并且它的表達很特殊，如要粗車5次則表達為R0.005，這也是這個指令當中比較容易弄錯的地方，在教學中要反復強調。另外G71只能用于輪廓單調增或單調減的零件（即在長度方向上，零件的直徑逐漸增大或減小），不能出現中間凹或凸的形狀，否則只能用G73來進行編程切削。

在運用G75和G76要注意的是，在兩者的格式當中，有些數據以毫米為單位，而有些數據則以微米為單位，

如：G75 R__

G75 X__ Z__ P__ Q__ F__

在指令格式的第二行中，P和Q分別表示刀具在X方向上的每次切深量以及在Z方向上的每次偏移量，而這兩個量都以微米為單位，并且P表示的是半徑值，如：P8000表示在[微軟中國1]X方向上每次切深為8mm，Q2000表示在Z方向上的每次偏移量是2mm。沒有另外強調的都是以毫米為單位，且X方向都使用直徑值。

指令的熟悉運用數控車床的編程指令很多，前面已經介紹的有單一指令，單一固定循環指令以及復合指令，而教師在教授學生如何編程時，應要求他們能熟悉且靈活地運用各種指令。

機床操作

數控車床的操作不僅僅是對控制面板的熟悉，教師在教學過程中應該讓學生知道，學會輸入程序，然后進行工件車削并不難，真正的難點在于操作者在加工的過程中遇到各種導致加工中斷的問題時該如何去處理。只有獨立解決加工過程中出現的問題，才算是真正掌握了操作數控車床。下面列舉幾個在教學中常見的問題。

準確地控制刀具的方向對于初學者來說，準確控制刀具的方向（兩個坐標軸的方向：當操作者面對著機床時，Z軸正方向水平向右，X軸正方向則是水平指向操作者）是最重要的，因為辨清方向可避免手動加工時出現不必要的撞刀，特別是在刀架移動超程時，要進行取消超程的操作（如：刀架向﹣Z方向移動時超程了，那么要解除超程則必須使刀架向﹢Z方向移動），若方向不正確會造成機床的損壞。

程序的正確輸入程序輸入錯誤造成的扎刀與撞刀現象是最常見的，所以在程序輸入完成后要仔細檢查，最有效的辦法是運用單步運行。如果有圖形模擬更好，鎖住機床各運動軸，讓程序運行，觀察模擬圖形，看刀具軌跡與理想軌跡是否相符，坐標值是否正確，如果不相符，說明程序輸入有誤，要找到對應的程序加以修改。在程序輸入中最容易輸漏或是輸錯的主要有以下幾個地方：（1）緊接著G00（快速點定位）的G指令格式當中的進給速度F，若漏輸了這個F值，那么刀具會以G00的進給速度進行切削，撞刀就難以避免了。（2）在粗車完畢精車之前常常要進行尺寸的檢測，方法是：在粗加工程序完成后，要編入M05和M00使主軸停止并使程序暫停。而繼續加工時很多人會忘記編入主軸正轉指令M03，導致加工中斷。在這種情況下，如果使用的是試切對刀法，則可直接手動按下<暫停>鍵，并在“手動方式”下啟動主軸使其正轉，再按下<循環啟動>鍵繼續加工；若用的是定點對刀法，則要先用<程序回零>鍵將刀具移回加工起始點，才能進行以上操作。（3）在操作者對面板熟悉之后，輸入指令速度自然會加快，但是對于通過面板輸入指令的經濟型數控車床來說，數控系統的識別速度還不是很快，有時在輸入指令時，明明已按了按鍵，可是字符卻未在屏幕上出現，所以操作者在輸入指令的時候要特別注意不要出現遺漏。

對刀編寫程序并輸入車床之后，接下來的主要工作就是對刀了。數控車床的對刀方法有兩種，即定點對刀法和試切對刀法。對初學者來說，對刀是非常難，又非常麻煩的。因為它的操作步驟太多，不可能一次就完全掌握，只能在不斷地操作練習當中，慢慢掌握并逐漸熟悉。在指導學生學習定點對刀法時，要注意強調兩點：一是在輸入刀補之前必須在位置頁面清零，二是若在加工過程中出現任何問題，必須用<程序回零>鍵將刀具移動到G50所設定的加工起始點；而試切對刀法不必清零，只是輸入刀補的頁面與定點對法不同，并且要記住試切時的測量值。運用試切法對刀，在加工暫停后不必回到原起始點，在機床上任一位置都能繼續進行加工（使用試切對刀法加工時，程序開始不需要用G50指定刀具起始點）。

尺寸調整在數控車床加工中，因為車床間隙或是手動對刀產生的誤差等原因，不可避免地會出現尺寸誤差，如果加工誤差超出了允許范圍，那么必須要修改（指在能夠修改的情況下）。在進行機床操作的教學中，一定要讓學生掌握如何進行尺寸調整，因為只有學會了調整尺寸，才能更有效地提高加工精度。尺寸調整的方法有三種：修改刀補、移動刀架及修改程序尺寸。我們在教學中要求學生對這三種方法都能掌握，以便在遇到不同的問題時，使用不同的方法解決。其中，修改程序尺寸法是比較麻煩卻是相對有效的，因為一旦使用這種方法，就必須把精車程序的所有相關尺寸都改變，但它不用考慮因為機床間隙導致刀補值的不準確或是刀架重復定位的誤差，只要把尺寸變回原來的理想尺寸就可以進行批量加工。

掌握數控機床的操作不只是以上幾點，但這幾點是比較難掌握而且對學生處理問題比較重要的。所以，在教學當中應不斷強調，讓學生在使用過程中對各種方法進行比較，歸納其優缺點，這對于他們今后獨立解決問題是非常有幫助的。

教師在教學中除了教會學生如何編寫程序以及操作機床外，還要教會他們在遇到問題時，如何具體問題具體分析，并加以解決，這才是教學的真正目的。筆者在幾年的實訓教學當中，始終注重對學生的引導，啟發他們自己發現問題、解決問題，然后再對這些問題加以強調，幫助學生加強記憶，取得良好的效果。

參考文獻：

[1]勞動和社會保障部教材辦公室．數控加工工藝學[M]．北京：中國勞動社會保障出版社，2004．

[2]許祥泰，劉艷芳．數控加工編程實用技術[M]．北京：機械工業出版社，2001．