淺談數控車床編程能力的要求

摘 要：現代制造技術中，數控編程能力是一種十分重要的能力。數控編程的能力具體可分解為：解析零件設計圖紙的能力；優化走刀路線的能力；高效運用編程指令的能力；設計“回零”路線的能力等。

關鍵詞：數控車床；編程能力；編程要求

在數控車削中，程序貫穿整個零件的加工過程。要獲得高精度的加工零件及較高的生產效率，必須具有強有力的程序編制能力。編程人員通過對零件加工和程序指令的深入理解和把握，將二者高度融合，才可能編制出既簡潔、實用，又能夠加工出滿足零件尺寸要求甚至優于要求的加工程序。個人的編程能力可根據編程的一般步驟，細分為以下能力，這些能力的達成，是編程能力符合實際要求的重要保障。

1 解析零件設計圖紙的能力

正確閱讀零件設計圖紙，深入了解并全面掌握零件幾何參數和尺寸要求等相關信息，是保證機床加工編程質量和效率的基礎。做好零件設計圖紙解析工作，主要從以下幾個方面著手：（1）對零件加工輪廓的幾何參數，特別是圖紙上沒有明確的尺寸和封閉的尺寸鏈等相關數據進行分析和明確。（2）對零件尺寸公差信息進行明確，公差大小決定著零件加工的精密程度，根據圖紙上零件的公差要求選擇合適的加工工藝及配套的刀具和切削用量等。（3）對零件幾何形狀和布局位置的公差進行明確。在數控車床加工中，車床機械的運動精度對于零件產品的幾何形狀和布局位置的誤差具有決定性影響。如何妥善解決車床機械運動給零件加工精度帶來的不利影響等問題，是數控車床編程時需要重點考慮的內容。（4）對零件表面光滑程度、原材料處理要求、毛坯件加工要求及加工數量等問題進行明確，這些問題都是影響加工工序安排和走刀路線設計的重要信息。

2 優化走刀路線的能力

走刀路線的好壞直接關系到零件加工的質量、效率和經濟效益。設計一套科學、合理、高效、低耗的車床走刀路線是編程工作的重要任務。走刀路線設計水平的高低很大程度上體現了設計人員的業務能力和經驗豐富程度。數控車床車削加工時刀具一般情況下都是沿零件輪廓前進，所以走刀路線設計的重點在于前期毛坯加工階段和空行程走刀路線的設計。車床加工走刀路線從刀具啟動到回歸原位，整個過程由多個環節組成，比如刀具的引入、切出和車削過程等，都是走刀路線的基礎組成部分。優化走刀路線，關鍵在于滿足加工要求的前提下走刀路線長度最短。在其他條件不變的前提下，走刀路線越短，加工時長越少，生產效率和成本消耗就越低。更短的走刀路線就意味著更大的經濟效益。這也就是優化走刀路線的根本目的所在。圖1表示的是矩形循環命令下的三種車錐方法，以此為例對走刀路線優化進行說明。

a b c

圖1

圖1a表示的是平行車錐法，該法的特點是車刀移動方向與原料錐體母線相平行，Z方向加工進度隨著車刀每次進出逐步加大。加工方法與普通車床錐體加工相同，簡單易學，適合初學者使用。Z向尺寸可以按照公式C=D-d/L計算，如果C為1：10，意味著直徑每減少1mm，Z向尺寸就增加10mm。采用該種方法可以使編程簡單化，同時有利于車削加工更加均勻。圖1b表示的是改變錐角車錐法。該法在Z向尺寸與圖紙尺寸保持一致的前提下沿X向進刀，逐步調整錐角大小，直至達到設計目標。車錐法的優點在于免去了Z向尺寸的計算過程，編程過程更加簡單，但由于Z向尺寸保持不變，造成了走刀路線長、切削余量波動大、零件表面較為粗糙的問題。常用于錐面短、車削余量小的錐體加工。

圖1c表示的是臺階加工錐體法。該法中車刀移動方向與工件中軸線相平行，將工件表面車成臺階狀，然后再按設計圖沿錐體斜面走刀車削，完成加工。使用臺階加工法時，為保障加工質量，需要提前制作1：1比例圖。同時，由于工件表面呈臺階狀，提高了車削余量的控制難度，工件表面加工質量難以保障。從上述對比分析中，我們可以看到，在前提條件相同的情況下，錐體加工使用平行法車削結果最為理想。這也是平行法在日常生產中較為多見的原因。同時，我們也應該看到，對于機床車削加工質量來說，程序編寫人員對于走刀路線的設計和優化能力非常關鍵。

3 高效運用編程指令的能力

前面論及的兩種能力都是編程人員在零件加工技術方面所應具有的品質，而要將其對零件加工的深入理解和認識轉變為高水平數控車床程序上，還需要編程人員具有高效運營編程語言的能力。就編程作業本身而言，編寫出來的程序結構越簡單，執行效率就越高，發生錯誤的可能性就越低。數控車床的程序具有模塊化的特點，裝置設備能夠對直線和圓弧進行插補運算。程序語句的數量規模，在很大程度上由零件幾何要素的多寡和加工工藝的復雜性所決定。通過對G命令的合理選擇運用，在保證走刀路線最短的前提下，將程序段數量控制到最低。同樣是圖1中所示零件，在棒料毛坯的前提下，可以用來編程的命令包括直線插補命令G01、矩形循環命令G90和復合循環命令G71，都可以實現相同的加工目標。那么如何選擇最適合的編程指令，就體現出編程人員對編程指令的認識和運用能力了。

圖2中a、b、c三幅圖分別對應使用G01、G90和G71指令進行編程的情況。其中，使用G01和G90指令所設計的走刀路線相同，但使用G01編輯的程序較使用G90的更加復雜，對于精密加工更為適合。使用G71指令編程確定的走刀路線不僅路線長度較短，而且切削作業更加均勻，加工質量更有保障，條件允許的情況下還可以進一步優化程序，使程序簡化，是實際生產中最為理想的選擇。

a b c

圖2

4 設計“回零”路線的能力

“回零”是數控車床程序編寫過程中的一項基礎內容，是簡化程序、方便校核、減少錯誤的重要措施。但由于“回零”動作中會產生一定走刀距離，過長的走刀距離會降低加工效率。所以，如何科學設計“回零”路線，既保證后續程序的順暢執行，又將走刀距離控制在最小范圍內就成了考驗編程人員業務能力的一項指標。

5 結束語

數控編程能力是由多項分支能力所支撐的，只有各個分支能力達到要求，才能形成總的合力。同時在編程中也應當遵循相關的原則，保障加工程序的合理性與精確性。

參考文獻

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[2]李均.數控車床編程與仿真加工[M].重慶大學出版社，2007.

[3]彭效潤.數控車工（第一版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2008.

作者簡介：龐賢學（1989，10-），男，漢族，本科，工學學士，教師，助理講師，職業資格：數控車工技師。