1引言

數(shù)控機(jī)床是按照零件加工程序?qū)ぜM(jìn)行加工的犬绒。一個(gè)好的加工程序不僅能保證加工出符合要求的工件,還應(yīng)能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能,使其安全涡相、可靠、高效地運(yùn)行堪侯。零件加工程序是數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì),數(shù)控機(jī)床停機(jī)的原因中,有20%～30%是由于編不出加工程序。為了提高數(shù)控機(jī)床的利用率,編程員應(yīng)努力提高編程能力,迅速編制出優(yōu)良的零件加工程序荔仁。

2零件加工程序的評(píng)價(jià)

一個(gè)零件的加工程序決不是唯一的,諸多程序(方案)中,肯定有最優(yōu)的伍宦。可否從以下方面評(píng)價(jià):

(1)保證程序是正確的,零件加工質(zhì)量穩(wěn)定乏梁。

(2)程序方便調(diào)試和修改,程序的可讀性好次洼。例如:要改變非圓曲線的逼近步長(zhǎng)或曲面的走刀行距,只需修改某一個(gè)參數(shù)即可,而不必修改整個(gè)程序。

(3)程序的穩(wěn)定性好遇骑。當(dāng)刀具半徑變化或零件安裝位置改變,不需改變程序卖毁。

(4)充分發(fā)揮系統(tǒng)功能,使程序最短。例如:系統(tǒng)有檢腔宏指令,一條指令可以編出一個(gè)銑腔程序落萎。若棄之不用,改為一刀一刀的描述,則勢(shì)必使程序變得冗長(zhǎng)亥啦。

(5)程序的通用性好。若有系列零件,則只需編一種,其余只要修改關(guān)鍵尺寸,程序即可使用练链。

(6)編程成本低翔脱。為編出某一程序,所花的人工費(fèi)用和機(jī)器費(fèi)用要低奴拦。當(dāng)然人工成本與編程員的熟練程度有關(guān),不便量化。但是只需一個(gè)計(jì)算器和一臺(tái)計(jì)算機(jī)輔助編程(CAM)系統(tǒng),其成本是可比的匀铸。

(7)運(yùn)行成本要低裙系。能用三軸機(jī)床,盡量不用四軸機(jī)床；能用四軸機(jī)床加一分度轉(zhuǎn)臺(tái),盡量不用五軸機(jī)床午伍。例如:在一圓錐內(nèi)面銑曲線槽,可以考慮車削中心,也可以考慮三軸機(jī)床加一旋轉(zhuǎn)軸,錐面用一夾具變角,這樣僅四軸機(jī)床足夠,而不用五軸機(jī)床眼膊。

(8)后續(xù)加工成本低。如一模具型腔,用通用球頭刀具整張曲面加工,刀具成本低,編程容易,但下道工序拋光成本高,且不易保證精度傲轮。用專用刀具分型面加工,雖然編程和刀具成本高,但拋光成本低,極易保證精度舆鸿。要權(quán)衡利弊,擇優(yōu)選用。

具體的零件,究竟確定什么樣的加工程序,要根據(jù)實(shí)際情況決定百膳。在實(shí)際編程中要有優(yōu)化意識(shí),尤其用CAM編制的零件加工程序,由于CAM的后置處理功能比較弱,更應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)
化翰发。

3CAM編制的零件加工程序的優(yōu)化

由于CAM具有很強(qiáng)的圖形數(shù)學(xué)處理功能,免去了手工編程中繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算,CAM源程序相對(duì)零件加工程序較短,因此很受歡迎。由于數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床各異,CAM的后置處理,盡管有專用后置或萬能后置,但與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)功能相比,仍有相當(dāng)差距冀态。在實(shí)際使用中,若能既充分發(fā)揮CAM的優(yōu)點(diǎn),又能避免其不足,還能充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),就需要對(duì)CAM編制的零件加工程序進(jìn)行優(yōu)化,使之編出一個(gè)高水準(zhǔn)的零件加工程序吮骑。優(yōu)化加工程序建議從以下幾方面考慮。

3.1發(fā)揮系統(tǒng)刀具半徑補(bǔ)償功能

數(shù)控系統(tǒng)一般都具有刀具半徑補(bǔ)償功能,即以零件輪廓編程,刀具自動(dòng)偏移一個(gè)半徑矢量,刀心軌跡由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算「秤觯現(xiàn)以圖1零件為例循头。

零件加工程序源自某CAM系統(tǒng)。從CAM編的零件程序看(見NC代碼加工程序),其外拐角的刀心軌跡為圍繞尖角的圓弧(相當(dāng)B刀補(bǔ)),數(shù)控系統(tǒng)一般為遠(yuǎn)離尖點(diǎn)的直線轉(zhuǎn)接(C刀補(bǔ)),對(duì)保持尖點(diǎn)有利,CAM編的零件程序包含外拐角的轉(zhuǎn)接程序段,而數(shù)控系統(tǒng)用刀具半徑補(bǔ)償功能自動(dòng)生成轉(zhuǎn)接程序段,零件程序中不出現(xiàn)炎疆。這樣,程序段數(shù)量減少,便于閱
讀卡骂。

若以輪廓編程,系統(tǒng)用刀具半徑補(bǔ)償功能控制刀心,當(dāng)改變刀具尺寸時(shí),操作者只需改變刀補(bǔ)值,不必改變程序。

CAM若要生成刀心軌跡沿零件輪廓的加工程序,只需將刀具半徑設(shè)置為零形入。如果CAM不能生成刀具補(bǔ)償?shù)腉代碼,操作者可將刀補(bǔ)G代碼加入程序中全跨。此時(shí)的零件加工程序,既體現(xiàn)了CAM的數(shù)學(xué)處理的優(yōu)勢(shì),避免了繁瑣的手工計(jì)算,又體現(xiàn)了帶有刀具半徑補(bǔ)償程序的靈活
性。

自動(dòng)生成的NC代碼加工程序如下:%

OOOOO

(PROGRAMNAME-EX1)

(DATE＝DD―MM―YY―11―04―00TIME＝HH:MM―15:29)

(12.END_MILL_FLATTOOL―1DIA.OFF.―21LEN.―1DIA.―12.)

N100G21

N102G0G40G49G80G90

N104T1M6

N106G0G90G55X―6.Y25.S600M3

N108G43H1Z7.M8

N110G1Z―10.F15

N112Y135.

N114G2X0.Y141.I6.

N116G3X19.Y160.J19.

N118G2X25.Y166.I6.

N120G1X75.

N122G2X81.Y160.J―6.

N124G3X100.Y141.I19.N126G2X106.Y135.J―6.

N128G1Y25.

N130G2X100.Y19.I―6.

N132G3X81.Y0.J―19.

N134G2X75.Y―6.I―6.

N136G1X25.

N138G2X19.Y0.J6.

N140G3X0.Y19.I―19.

N142G2X―6.Y25.J6.

N144G0Z1.

N146M5

N148G91G28Z0.M9

N150M30

%

3.2以圓弧插補(bǔ)功能代替直線逼近

在曲面加工中,CAM一般以直線逼近生成零件加工程序亿遂。如果是對(duì)稱形狀,則一般只出第一象限的曲面加工程序,其余象限的加工用系統(tǒng)的鏡象功能解決浓若。就是第一象限的程序有時(shí)也很長(zhǎng),超過了系統(tǒng)的內(nèi)存。筆者曾遇到一個(gè)程序超出系統(tǒng)內(nèi)存,若擴(kuò)大內(nèi)存,則需投資4～5萬元,而且以后的利用率很低蛇数；若分段加工則效率低挪钓。曲線是在G18平面內(nèi),改用圓弧逼近輪廓,程序段數(shù)量大幅下降,內(nèi)存還有剩余。但程序中Z軸需進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償,操作者要查看系統(tǒng)有否此功能苞慢。

3.3利用系統(tǒng)的簡(jiǎn)化編程功能

系統(tǒng)提供了大量的簡(jiǎn)化編程功能,如固定循環(huán)诵原、刀具補(bǔ)償、輪廓直接編程挽放、比例縮放和鏡象狠寒、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、典型形狀(圓周、矩陣)孔位描述計(jì)算伐狼、規(guī)則形狀(圓形臣塑、矩形)挖腔、不規(guī)則形狀挖腔岁十、帶孤島型挖腔等功能特干。若CAM的后置處理,能按這些功能處理出零件加工程序,則可大大縮短程序。

例如曲面加工,只編出一個(gè)象限的加工程序,利用系統(tǒng)的鏡象功能加工其余象限,則程序?yàn)樵瓉淼?/4惦踩。在鏈輪等重復(fù)形狀的輪廓加工中,用CAM編出一個(gè)形狀的輪廓,其余用旋轉(zhuǎn)功能,程序縮短的更可觀涨剧。又如矩形腔的挖腔程序,多刀多層切削程序較長(zhǎng),若能處理成挖腔宏指令,則只需一段程序便能完成整個(gè)挖腔加工。

3.4發(fā)揮系統(tǒng)空間刀具半徑補(bǔ)償功能

對(duì)曲面,CAM一般生成刀心直線運(yùn)動(dòng)的加工程序敲骏。曲面加工一般用球頭刀,若要改變刀具則必須改變程序,給加工帶來不便樊淑。如果系統(tǒng)有空間三維刀具半徑補(bǔ)償功能,則CAM可以按曲面生成程序,并同時(shí)生成刀心矢量,實(shí)際的刀心位置由系統(tǒng)按刀心矢量計(jì)算。這樣,刀具半徑大小在一定范圍內(nèi)可調(diào),給加工帶來方便蝇降。

3.5利用系統(tǒng)的用戶宏程序功能,縮短非圓曲線輪廓铜缠、空間曲線甚至曲面的加工程序

以非圓曲線輪廓為例,CAM一般生成直線逼近程序。在加工中,若要改變步長(zhǎng),則需重新編程而且程序較長(zhǎng)(成百上千段程序)饵骨。對(duì)程序正確性的檢驗(yàn),只能靠圖形顯示或?qū)嶋H切削,變化很不方便翘悉。

CAM若能按系統(tǒng)的宏程序格式生成系統(tǒng)的宏程序,加工程序則由系統(tǒng)自動(dòng)生成。筆者遇到一例:輪廓由二段擺線和一段包絡(luò)線組成,先是用CAM編出的程序,又是直線又是圓弧而且很長(zhǎng),加工程序段約千段居触。后改用宏程序編程,而宏程序僅幾十段,調(diào)整修改都非常方便妖混。經(jīng)比較,操作者選用了宏程序編輯的程序女饺。而且,當(dāng)產(chǎn)品有幾個(gè)規(guī)格,又做了賦值程序,只需輸入幾個(gè)關(guān)鍵尺寸便可改變尺寸的輸入值下风。宏程序是通用的,深受操作者歡迎。

3.6利用子程序功能簡(jiǎn)化編程

用CAM編制子程序加工程序,由數(shù)控系統(tǒng)編制主程序和子程序調(diào)用功能。子程序中有大量的數(shù)值計(jì)算工作量,由CAM來完成砖瞧。主程序多調(diào)用指令用手工編程,這樣程序靈活且編程工作量又不大。

4結(jié)束語

綜上所述,數(shù)控系統(tǒng)的編程功能有基本指令,如輪廓描述的直線與圓弧指令,簡(jiǎn)化指令,固定循環(huán)嚷狞、刀補(bǔ)功能,比例縮放與鏡象,坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能,宏指令等,還有用戶宏程序功能块促。CAM一般按基本指令編制零件加工程序,有的用部分簡(jiǎn)化指令,如固定循環(huán)等,未能充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能。如果使用者能對(duì)CAM編制的零件加工程序進(jìn)行優(yōu)化,將數(shù)控系統(tǒng)的高級(jí)功能與CAM相結(jié)合,則可編制出優(yōu)良的加工程序床未。

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