淺談典型數(shù)控系統(tǒng)加工指令及應(yīng)用

郭紅星

江蘇省鹽城市射陽縣明達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城 224343

1 單行程數(shù)控加工指令

一個實際零件的輪廓外形，大多數(shù)情況下是由直線、圓弧等簡單幾何元素組成的，一些復(fù)雜的曲線、曲面（包括一些用離散數(shù)據(jù)表示的列表曲線、曲面），經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗螅部捎弥本€、圓弧去逼近擬合，并達(dá)到規(guī)定的精度要求。

數(shù)控機(jī)床控制的核心問題是如何控制刀具和工作臺的運(yùn)動，在進(jìn)行數(shù)控加工時，數(shù)控裝置根據(jù)程序中關(guān)于加工對象的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，按一定的方法產(chǎn)生直線、圓弧等基本線型，用這些基本線型去逼近擬合加工對象的輪廓軌跡，那么我們把輪廓中單段直線或圓弧的加工稱為單行程加工。單行程加工指令如：G01直線插補(bǔ)（切削進(jìn)給），指令格式G01 X(U) Z(W) F[3]；刀具以指定的進(jìn)給速度移至坐標(biāo)值為X、Z的點上。如圖1。

圖1

G01 X35 Z-10 F100；

G02(G03)順時針（逆時針）圓弧插補(bǔ)，指令格式G02(G03)X(U) Z(W) R F[3]， 刀具以給定的進(jìn)給速度沿半徑R移至圓弧終點X、Z點上。如圖2的AB圓弧。

發(fā)那科-OiT數(shù)控系統(tǒng)：G03 X60 Z-25 R10 F0.2。

使用G02、G03加工指令時需注意：由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)不同、布局的不同，同一段圓弧加工時所用指令代碼也會有所不同，圖二中AB圓弧，如果用廣數(shù)928TE數(shù)控系統(tǒng)CK6136數(shù)控車床加工，程序則表達(dá)為：G02 X60 Z-25 R10 F100；

用華中HNC-1T數(shù)控車床加工，程序表達(dá)為：G03 X60 Z-25 R10 F100。

大多數(shù)來判別圓弧的順時針和逆時針方向是在笛卡爾標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系內(nèi)，沿與圓弧所在坐標(biāo)平面相垂直之坐標(biāo)軸負(fù)方向看去，順時針為G02，逆時針為G03，但也有例外，因此編成之前我們必須要查看機(jī)床編成說明書。

圖2

以上3個指令均為單行程加工指令，一個程序段只能控制刀具相對于工件運(yùn)動一步。車削中我們常用的毛坯多為圓柱棒料，從棒料到零件之間有加工余量大小之分，如果余量小，在刀具允許、精度允許的情況下我們可以一次切削成型。如果余量大，我們可根據(jù)工件精度要求分為粗、精（半精）的加工工序，假設(shè)即便把精加工余量去除，粗加工余量又過大，一次性切除余量只會使切屑力增大，工件變形增大，引起振動，從而降低加工精度，惡化表面粗糙度。如何來解決這一問題呢？結(jié)合普通機(jī)床的切削加工用量進(jìn)行比較，我們會發(fā)現(xiàn)在普通機(jī)床上加工零件，車床加工的切削用量、工序安排以及走刀路線等內(nèi)容，都是由操作人員決定，并按圖紙要求按一定的切削深度逐層把毛坯余量切除，從而保證零件的加工質(zhì)量。

顯然如果用單行程加工指令加工毛坯余量大的工件，我們主要采用逐層切削的方法去除余量，程序要逐層分段給出。這樣一來程序雖然可以編寫，但也給手工編程帶來了不便，對于一個切削余量比較大的零件，它的程序長度也可想而知，不僅增加了編程時間，也增加了手工輸入的工作量。在講到這部分內(nèi)容的時候，自然而然的就會引發(fā)了下一個加工指令的出現(xiàn)。

2 單一型固定循環(huán)數(shù)控加工指令

之所以稱之為單一型固定循環(huán)，是因為只要一個程序段就可以完成“切入-切削-退刀-返回”這四種順序加工動作。在單行程加工指令的基礎(chǔ)上簡化了編程[3]。如圖3所示，工件進(jìn)行外徑車削，我們可利用3種不同的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行程序編寫，從而比較指令的用法和系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的差異與聯(lián)系。

廣州數(shù)控：G90 X18 Z-20 F100；

華中數(shù)控：G80 X18 Z-20 F100；

發(fā)那科數(shù)控：G90 X18 Z-20 F0.2。

雖然3種系統(tǒng)的指令字與用法有所差異，但其格式表達(dá)基本相同，從加工路線上來講也是完全相同的。同理我們還可以把單一型固定循環(huán)的端面車削、螺紋車削指令一起拿出來比較，在找到記憶的相同點和不同點的同時，也了解了更多的數(shù)控系統(tǒng)知識。

圖3

單一型固定循環(huán)加工指令在應(yīng)用時也有它的局限性，它的每一個程序段最多也只能走四步，對于一些形狀復(fù)雜，切削余量又大，又需要多次反復(fù)加工的零件，這種編程模式顯然又滿足不了我們的要求，那么固定循環(huán)中的另外一種編程模式就出現(xiàn)了。這種循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)方式，特別有助于我們對編程指令的理解及應(yīng)用。

3 復(fù)合型固定循環(huán)數(shù)控加工指令

復(fù)合循環(huán)與單一固定循環(huán)不同，它有若干個程序段參加循環(huán)。復(fù)合循環(huán)指令只須指定精加工路線和粗加工背吃刀量、退刀量，系統(tǒng)會自動計算出粗加工路線和加工次數(shù)，大大簡化編程[2]。我們以外圓粗車復(fù)合循環(huán)為例：

圖4

雖然不同數(shù)控系統(tǒng)指令格式表達(dá)有所不同，但所用指令卻是相同的，指令所表達(dá)的作用與加工路線也是相同的。我們可以通過機(jī)床編程說明書或教材了解指令格式中每一個指令字的含義。在實際加工時我們就可以根據(jù)具體所用的數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的對比轉(zhuǎn)換。

下面我們再針對一種數(shù)控系統(tǒng)對同一加工零件利用不同類型加工指令進(jìn)行編程比較。如圖4所示工件，同一種數(shù)控系統(tǒng)可以有幾種編程方式來完成加工程序。

3.1 利用單行程加工指令：(發(fā)那科OiT)

3.2 利用單一型固定循環(huán)指令加工：(發(fā)那科OiT)

3.3 利用復(fù)合型固定循環(huán)指令加工：(發(fā)那科OiT)

通過以上對比，我們可以逐步理解數(shù)控加工指令的含義及應(yīng)用，同樣也能夠分析出面對類型不同的零件采用什么樣的指令加工最為合適，什么樣的編程方式加工速度快，什么樣的編程方式可以簡化程序，在此同時我們又能很好的與普通車床加工相比較，在理解加工指令的同時更好的了解加工指令。這種循序漸進(jìn)和對比的學(xué)習(xí)方式，從易到難，更容易被大家接受。

總之，要想更好的掌握數(shù)控技術(shù)，就必須要學(xué)會數(shù)控編程，掌握更多的數(shù)控知識，不斷的充實自己，才能不斷的為我們的目標(biāo)打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]劉戰(zhàn)術(shù).數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)[M].2版.人民郵電出版社，2008，11.

[2]睦潤舟.數(shù)控編程與加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001，8.

[3]楊洋.數(shù)控加工技術(shù)及編程[M].1版.人民郵電出版社，2007，6.