在数控车床的操作中，要达到高级工、技师的水平，一定要解决几个难点问题，主要包括以下4个方面：①仿形加工；②梯形螺纹加工；③非圆曲线加工；④组合件加工。下面以SIEMENS 802S为例，分别加以解决。

 

　　一、仿形加工如所示的手柄零件，主要结构特点是成形面、轮廓内凹形状，可利用，采用仿形加工，路线如所示，从大到小分层循环切削，直至*后完成。这里探讨2种编程方法：G91增量子程序循环切削方法和G158坐标偏移指令程序循环切削方法。

 

　　1.G91增量子程序循环切削方法（1）加工分析。由于每次走刀路线都是与外形轮廓相同的，所以采用循环切削方法。将外形轮廓向外偏移一定距离后，各个点的坐标X增大，虽然由于点多很难计算确定其坐标，但各点之间的相对位置是固定的，且坐标增量不变，即相对坐标不变，因此在编程中只能采用相对坐标的方法。只要循环起点不断靠近工件，就能实现分层仿形加工。

 

　　在数控车床的操作中，要达到高级工、技师的水平，肯定会遇到一系列难点问题，本文选取几个方面，结合实例进行了分析解决，希望能对提高数控车技能有所帮助。

 

　　数控加工技术效率的发挥在很大程度上和企业本身的技术管理模型相关。数控加工程序编制的规范化、标准化，在一定程度上体现了企业自身数控加工技术应用水平，通过规范化来约束数控程序的多样化，提高刀具轨迹的质量，比如在工艺文件中注明定位基准、对刀基准、坐标系、刀具参数与切削参数；对于程序的编制可从二维轮廓加工、三维曲面加工、固定循环、刀具补偿和刀具轨迹加工策略等多个方面进行规范化编程；在典型零件加工工艺经验的基础上，建立标准化、规范化的数控程序模板，可以大幅度提高编程质量和产品的加工效率。对于企业成功的产品加工工艺与数控加工经验，可以以模板形式保存，既有利于资源的重复利用，同时还可作为技术交流的资源。因此，有效的数控加工工艺与数控编程模板、相应规范的使用，可在很大程度上减少质量事故，降低成本，提高加工的效率。

 

　　为了重点说明子程序的编写应用，不对外形尺寸进行加工，假设直接选用Φ30mm的毛坯，用T4加工内凹成形面。

 

　　（2）参考程序如下（以A点为编程原点）。

 

　　主程序SKG91.MPF M03S600 T04D01 G90G0X30Z2 G01X30Z0F0.1 L91P15（调用子程序）G90G0X80Z80 M5 M30子程序L91.SPF G91G01X-2F0.1（增量到A点）G3X17.5Z-5.16CR=10（到B点）G3X1.8Z-46.71CR=50（到C点）G2X3.33Z-13.28CR=12（到D点）G3X7.37Z-9.85CR=15（到E点）G1Z-5（到F点）X2（X方向退刀）G0Z80（Z方向快退）G1X-32F0.1（X方向进刀）M17（或M02）（子程序结束）（3）关于主程序的几点说明。

 

　　**，调用子程序的格式：L x x P n n.子程序名除了SIEMENS规定的命令方法外，也可以用字母“L”后面加数字xx表示，Lxx是子程序名，Pnn则表示调用子程序nn次，如L91P15，表示调用子程序L91共15次。

 

　　第二，调用子程序前后段都要用坐标G90，一般不能省略。

 

　　第三，调用子程序循环次数的确定。①先确定*大加工余量，可用刀毛坯直径减去零件*小尺寸，本例毛坯直径是30mm，零件*小尺寸在轮廓起点A点为0，所以*大加工余量是X m a x =30mm-0=30mm.②确定每层切深t，本例取t=2mm.

 

　　③循环次数n=X max /t=30m m/2m m=15.④调用子程序前循环起点X s、Z s坐标计算：X s =X 0 +△d×n（其中X 0为轮廓起点的X坐标，△d为每层切削深度，n为调用子程序次数）。循环起点Z s坐标与轮廓起点的Z o坐标相同。本例中，轮廓起点为A点，坐标（0，0），因此X 0为0，Z o为0，△d为2，n为15，则X s =X 0 +△d×n=0+2×15=30，Z s =Z o =0，所以循环起点定为X30Z0.

 

　　（4）G91增量子程序编写说明。

 

　　子程序的结构，遵循“六步两原则”，六步即：**步，确定X方向进刀（G91增量坐标计算，每层切深2mm），至轮廓的起始点；第二步，沿着轮廓向前，一直到轮廓的终止点；第三步，X方向退刀（注意超过轮廓*高点）；第四步，Z方向快速退刀到起点；第五步，X方向再进刀，至X起点；第六步，子程序结束（M17）。两原则是：①子程序中所有X坐标值（带正负号）的代数和满足ΣX=-2；②子程序中所有Z坐标值（带正负号）的代数和满足ΣZ=0.其中“-2”是每层的切削深度，其大小可根据实际情况在编程中修改。

 

　　结果是执行子程序一次循环后，刀具停在比上一循环起点的X方向前进一个切削深度的位置。若ΣX＝0，说明循环一次后X方向的进刀量是0，不会在X方向继续切入零件；如果ΣX＞0，则每循环一次刀具在X方向向外退刀，越来越远离工件。

 

　　如果ΣZ为正数，刀具会边切边向右退；如果ΣZ为负数，刀具会边切边向左进，没有回到Z向起点，这些都是不正确的。

 

　　2.G158零点偏移指令程序循环切削（1）指令功能。对所有坐标轴编程零点偏移，也主要用于仿形偏移加工，或零件中多个相同结构的加工。后面的G158指令取代先前的可编程零点偏移指令；在程序段中仅输入G158指令而后面不跟坐标轴名称时，表示取消当前的可编程零点偏移。

 

　　（2）指令格式：G158 X_Z_（其中X_Z_为新编程原点位置，其中X为半径值。其后程序段中坐标都为新工件坐标系中位置）。格式还有两种特殊形式：G158 X_（X方向零点偏移）和G158 Z_（Z方向零点偏移）。G158指令要求一个独立的程序段。为实现循环切削，常用到子程序、宏程序。

 

　　其格式为：R1=*大单边切削厚度+精加工余量值MA1：G158 X=R1 Z0（建立零点偏移）L158（调用子程序，子程序用坐标值编程）R1=R1-每刀单边切入量IF R1>=精加工余量值GOTOB MA1 G158说明：每刀切入量=单边切削厚度/切削次数，可以将厚度略加修改，使得切削次数和单边切入量适中。循环切削次数通过IF条件语句判断确定，满足条件，返回MA1句，继续循环；不满足条件，则执行下一句G158，取消零点偏移。

 

　　（3）加工路线与G91增量子程序循环一样，子程序一般采用坐标编程，如所示。

 

　　（4）参考程序。

 

　　主程序SKG158.MPF M03S600 T04D01 G90G0X30Z2 R1=15.1（参数R1赋值）MA1：G158 X=R1（建立零点偏移）L158（调用子程序L158）R1=R1-0.5（切深0.5）IF R1>=0.1 GOTOB MA1（条件句）G158（取消零点偏移）L158（精加工）G0X80Z80 M5 M30子程序L158.SPF G01X0Z0F0.1（坐标，A点）G3X17.5Z-5.16CR=10（B点）G3X19.3Z-51.87CR=50（C点）G2X22.63Z-65.15CR=12（D点）G3X30Z-75CR=15（E点）G1Z-80（F点）X32（X方向退刀）G0Z0（Z方向快退）M17（子程序结束）二、梯形螺纹加工（1）零件加工梯形螺纹Tr36×6.

 

　　（2）加工分析。由于梯形槽较深、槽底较宽，加工方法有直进法、斜进法、左右切削法、车直槽法和分层法等，这里采用分层且左右偏移切削方法（）较好，可用子程序编程。

 

　　若用高速钢刀具，将梯形螺纹刀尖宽度磨至1.7mm，采用分层且左右切削法，即在加工时中间切入一刀，再左右各偏移0.114mm加工一次。左右偏移距离算法是槽底宽减去刀尖宽的一半，（1.928mm-1.7mm）/2=0.114mm.

 

　　（3）参考程序。

 

　　主程序SKG33.MPF M03S180 T01D01 G90G95G0X38Z3 M8 G1X36F0.1 L33P35（调用子程序）G90G0X80Z80 M9 M5 M30子程序L33.SPF G91G1X-0.2F1（增量X进刀）G33Z-38K6（直切螺纹）G1X9F5（退刀）Z38.114（退回，右偏0.114）X-9（X进刀）G33Z-38.114K6（右偏切螺纹）G1X9F5 Z37.886（退回，左偏0.114）X-9 G33Z-37.886K6（左偏切螺纹）G1 G1X9F5 Z38（退回到中间）X-9 M17三、非圆曲线加工1.非圆曲线非圆曲线主要是指椭圆或抛物线等形状的轮廓，应用宏程序编程。下面以椭圆“X 2 /144+Z 2 /400=1”加工为例来分析。

 

　　2.加工分析（1）粗加工。粗加工时从大到小分层切削，路线如所示。每次走刀终点坐标确定：用参数变量确定，先用两个参数替代长短轴方向长度，再分析点坐标X、Z与参数之间关系。若短轴用参数R 1表示，则X=2×R 1，R 1*大值是24mm/2mm=12mm；若长轴用参数R 2表示，则R 2 =20×（1-R 1 2 /144），化为编程表达式为R 2 =20×SQRT（1-R 1×R 1 /144），对应坐标Z=R 2 -20（为负值）。由于是粗加工，保留0.2mm精加工余量，取Z=R 2 -19.8.

 

　　所以每层走刀终点坐标为（2×R 1，R 2 -19.8），R 1的取值从12mm到0，不断分层减少。

 

　　（2）精加工。精加工沿轮廓线从右端点到*高点，利用参数编程将轮廓线细分为成百上千个插补点。点坐标确定与粗加工相同。

 

　　（3）粗精加工参考程序。

 

　　程序名TY.MPF M03S600 G90G95 T1（粗加工）G1X25Z2F3 R1=12 MA1：G1X=2R1 F0.15 R2=20SQRT（1-R1R1/144）G1 Z=R2-19.8 F0.15 G1X=（2R1+1）G0 Z2 R1=R1-1（每次切深单边1）IF R1>=0 GOTOB MA1（注意空格！）G0X80Z80；T2S800（精加工）G0X0Z1 R1=0 MA2：R2=20SQRT（1-R1R1/144）G1 X=2R1 Z=R2-20 F0.06 R1=R1+0.05 IF R1<=12 GOTOB MA2 G1 X24 Z-20（不用省略）G0X80Z80 M5 M30四、组合件的加工如零件1和中的零件2，加工完成后可相互配合：零件1的右端端面凸台与零件2的左端端面凹槽配合，零件1的左端与零件2的右端的内外螺纹及圆弧面能相互配合，零件图如所示。

 

　　（1）加工分析。很多这样的组合件，要充分利用它们之间的配合来解决加工时的装夹问题，难点在于加工件1的右端时的装夹，要靠旋合在件2的内孔中。因此正确安排加工顺序很重要，可减少装夹次数，提高精度，节约时间，提高效率。

 

　　（2）加工顺序。本组合件加工顺序安排如下：①装夹件1毛坯Φ45mm的左端，平右端面，加工出右端台阶，调头加工出总长；②装夹右端台阶，完成件1的左端加工（外形、退刀槽和螺纹）；③加工件2总长；④加工件2左端（钻孔、内孔轮廓、内端面槽和外形轮廓）；⑤加工件2右端（内孔轮廓、内螺纹、外形轮廓和外槽）；⑥将件1外螺纹旋上件2内孔，加工件1的右端（先加工内槽，再加工外形）。注意，在外形粗加工后，取下件1再旋上，半精加工后再松合一次，这样在精加工后，就可以直接用手松开螺纹了。

 

　　总之，在数控车床操作中，要不断分析解决实践中的难点问题，并勤于思考，活学活用，才能不断提高技能，成为行业中的。