數控編程加工工藝實例分析

數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物，它嚴格按照加工程序，自動地對被加工工件進行加工。隨著數控機床的發展與普及，現代化企業對于懂得數控加工技術、能進行數控加工編程的技術人才的需求量必將不斷增加。

數控車床是目前使用最廣泛的數控機床之一。數控編程是指從零件圖樣到獲得數控加工程序的全部工作過程。編制數控加工程序是使用數控機床的一項重要技術工作，理想的數控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應該使數控機床的功能得到合理的a應用與充分的發揮，使數控機床能安全、可靠、高效地工作。

一、數控程序編制的內容及步驟

數控編程是指從零件圖樣到獲得數控加工程序的全部工作過程，如圖1所示。

二、編程方法

數控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。

1.手工編程

手工編程指主要由人工來完成數控編程中各個階段的工作，如圖2所示。

一般對幾何形狀不太復雜的零件，所需的加工程序不長，計算比較簡單，用手工編程比較合適。

手工編程的特點：耗費時間較長，容易出現錯誤，無法勝任復雜形狀零件的編程。據國外資料統計，當采用手工編程時，一段程序的編寫時間與其在機床上運行加工的實際時間之比，平均約為30:1，而數控機床不能開動的原因中有20%～30%是由于加工程序編制困難，編程時間較長。

2.計算機自動編程

自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。

采用計算機自動編程時，數學處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復雜形狀零件的編程難題。

在自動編程中即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成，可以有效解決復雜零件的加工問題，也是數控編程未來的發展趨勢。同時，也要看到手工編程是自動編程的基礎，自動編程中許多核心經驗都來源于手工編程，二者相輔相成。

二、編程步驟

拿到一張零件圖樣后，首先應對零件圖樣分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等），加工路線（如進給路線、對刀點、換刀點等）及工藝參數（如進給速度、主軸轉速、切削速度和切削深度等）。其次應進行數值計算。絕大部分數控系統都帶有刀補功能，只需計算輪廓相鄰幾何元素的交點（或切點）的坐標值，得出各幾何元素的起點終點和圓弧的圓心坐標值即可。最后，根據計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確定的加工參數及輔助動作，結合數控系統規定使用的坐標指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序，并輸入CNC裝置的存儲器中。

三、典型實例分析

數控車床主要是加工回轉體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，要加工形狀如圖3所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數控系統其編程指令代碼有所不同，因此，應根據設備類型進行編程。以西門子802S數控系統為例，應進行如圖3所示的操作。

1.確定加工路線

按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環指令對外輪廓進行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。

2.裝夾方法和對刀點的選擇

采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點選在工件的右端面與回轉軸線的交點。

3.選擇刀具

根據加工要求，選用四把刀，1號為粗加工外圓車刀，2號為精加工外圓車刀，3號為切槽刀，4號為車螺紋刀。采用試切法對刀，對刀的同時把端面加工出來。

4.確定切削用量

車外圓，粗車主軸轉速為500r/min，進給速度為0.3mm/r，精車主軸轉速為800r/min，進給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時，主軸轉速為300r/min，進給速度為0.1mm/r。

5.程序編制

確定軸心線與球頭中心的交點為編程原點，零件的加工程序如下：

主程序

JXCP1.MPF

N05 G90 G95 G00 X80 Z100 （換刀點）

N10 T1D1 M03 S500 M08（外圓粗車刀）

-CNAME=“L01”

R105=1 R106=0.25 R108=1.5 （設置坯料切削循環參數）

R109=7 R110=2 R111=0.3 R112=0.08

N15 LCYC95 （調用坯料切削循環粗加工）

N20 G00 X80 Z100 M05 M09

N25 M00

N30 T2D1 M03 S800 M08 （外圓精車刀）

N35 R105=5 （設置坯料切削循環參數）

N40 LCYC95 （調用坯料切削循環精加工）

N45 G00 X80 Z100 M05 M09

N50 M00

N55 T3D1 M03 S300 M08 （切槽車刀，刀寬4mm）

N60 G00 X37 Z-23

N65 G01 X26 F0.1

N70 G01 X37

N75 G01 Z-22

N80 G01 X25.8

N85 G01 Z-23

N90 G01 X37

N95 G00 X80 Z100 M05 M09

N100 M00

N105 T4D1 M03 S300 M08 （三角形螺紋車刀）

R100=29.8 R101=-3 R102=29.8（設置螺紋切削循環參數）

R103=-18 R104=2 R105=1 R106=0.1

R109=4 R110=2 R111=1.24 R112=0

R113=5 R114=1

N110 LCYC97（調用螺紋切削循環）

N115 G00X80 Z100 M05 M09

N120 M00

N125 T3D1 M03 S300 M08（切斷車刀，刀寬4mm）

N130 G00 X45 Z-60

N135 G01 X0 F0.1

N140 G00 X80 Z100 M05 M09

N145 M02

子程序

L01.SPF

N05 G01X0 Z12

N10 G03 X24 Z0 CR=12

N15 G01 Z-3

N20 G01 X25.8

N25 G01 X29.8 Z－5

N30 G01 Z－23

N35 G01 X33

N40 G01 X35 Z－24

N45 G01 Z－33

N50 G02 X36.725 Z－37.838 CR=14

N55 G01 X42 Z－45

N60 G01 Z－60

N65 G01 X45

N70 M17

要實現數控加工，編程是關鍵。本文雖然只對一例數控車床加工零件進行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數控車床可以加工普通車床無法加工的復雜曲面，加工精度高，質量容易保證，發展前景十分廣闊，因此，掌握數控車床的加工編程技術尤為重要。

（作者單位：清遠市高級技工學校）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文