数控车床的程序编辑与检验

伯特利数控陈生

1、 前言

数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备， 是综合应用计算机、 自动控制、 自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于数控技术方面人才的需求量必将不断增加。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。它是通过将编制好的程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床的伺服电机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度， 再配以主轴转速和转向， 便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。因此我们必须熟练掌握数控编程的指令与方法， 灵活运用。

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2、 编程方法

数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、 数据计算、 编写程序单、 制作控制介质、 输入程序到程序校验等各步骤主要有手工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多， 编程易于完成，而且经济、 及时的场合。但对于几何形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线及曲面的零件，数值的工作相当烦琐， 容易出错， 程序校验也较困难， 用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。同时， 也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程， 二者相辅相成。

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3、 编程步骤

拿到一张零件图纸后， 首先应对零件图纸分析， 确定加工工艺过程， 也即确定零件的加工方法 （如采用的工夹具、 装夹定位方法等） ， 加工路线 （如进给路线、 对刀点、 换刀点等） 及工艺参数 （如进给速度、 主轴转速、切削速度和切削深度等）。其次应进行数值计算。绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点 （或切点）的坐标值， 得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。最后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单， 并输入CNC装置的存储器中。

4、 典型零件加工编程分析数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、 切槽等。例如，要加工形状如图 1 所示零件，采用手工编程方法比较合适。 以华中数控系统为例，应进行如下操作。

4.1 确定加工路线。 按先主后次，先粗后精的加工

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原则确定加工路线， 以外轮廓为主， 先进行粗加工， 再对外轮廓进行精加工， 车出退刀槽和螺纹所需要的外圆表面， 而后加工出退刀槽，以方便车螺纹时螺纹刀的退出， 最后车螺纹时要分粗加工和精加工两个阶段。

4.2 装夹方法和对刀点的选择。采用三爪自定心卡盘自定心夹紧， 对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。

4.3 刀具的选择。根据加工要求， 选用四把刀， 1 号为外圆粗车刀， 2 号为外圆精车刀， 3号刀为切槽刀， 4 号为螺纹车刀。

4.4 确定切削用量。采用试切法对刀， 对刀的同时把端面加工出来。车外圆， 粗车主轴转速为 S500， 进给速度为 F0.2， 精车主轴转速为S1800， 进给速度为F0.1， 切槽时，主轴转速为S400， 进给速度为 F0.1， 车螺纹时， 主轴转速为 F600， 进给速度为 F1.5。

4.5 程序编制。 （1） 固定进刀退刀模式。每把车刀从换刀点以G0模式运动到进刀点， 进刀点应在X、 Z两个方向离工件有一定距离，太远太近都不行。太远会增加 G01 进给的空行程，造成加工效率低； 太近会增加安全隐患。退刀时必须以G1 方式退刀， 然后使用G0 模式。 （2） 换刀点设定模块化。换刀点的设定关系到加工的效率和安全问题。换刀点设得太远，刀具从换刀点运动到进刀点的时间就会加长，降低了效率； 若太近， 在换刀时就可能会和工件发生干涉， 造成刀具、工件及机床的损坏。确定轴心线与球头中心的交点为编程原点。

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5、 程序的检验

5.1 在加工前一定要从头到尾仔细检查程序的正确性。机床产生碰撞的原因有以下几种：（1）程序数据输入错误。有时把 G01 输成 G00， 或 X、 Z 值输错， 或者小数点点错。所以要在程序输入后不要急于开动机床，应定下心来仔细检查，把这些错误消除； （2） 编程错误，有些程序在结构和句法上没有错误，但当装上工件和刀具加工时，程序中缺少了一段，就可能发生碰撞。

5.2 养成程序检查的习惯。 （1）我们必须把G0 速度选择开关打在F0 挡上， 让刀具以较慢的速度靠近工件，假如刀偏值有误， 就会有充裕的时间来调整； （2）在检测时，必须使机床处于单步执行状态。操作者在机床执行上一句语句后，必须再次检查下一句的正误性和合理性， 并相应作出调整； （3） 机床在运动时，操作者要时刻观察屏幕上刀具坐标的变化和程序中的运动终点坐标与刀具实际运动坐标是否一致； （4）检测过程中， 操作者可将手指放在循环开始按钮上和另循环保持按钮边，以便在紧急时刻能及时停止程序的执行。另外时刻记住紧急按钮的位置，以便不时之需。

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6、 结束语

要实现数控加工，编程是关键。由于数控车床可以加工普通车床无法加工的复杂曲面， 加工精度高， 质量容易保证， 发展前景十分广阔， 因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要。

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