浅谈数控车床编程能力的要求

摘 要：现代制造技术中，数控编程能力是一种十分重要的能力。数控编程的能力具体可分解为：解析零件设计图纸的能力；优化走刀路线的能力；高效运用编程指令的能力；设计“回零”路线的能力等。

关键词：数控车床；编程能力；编程要求

在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。要获得高精度的加工零件及较高的生产效率，必须具有强有力的程序编制能力。编程人员通过对零件加工和程序指令的深入理解和把握，将二者高度融合，才可能编制出既简洁、实用，又能够加工出满足零件尺寸要求甚至优于要求的加工程序。个人的编程能力可根据编程的一般步骤，细分为以下能力，这些能力的达成，是编程能力符合实际要求的重要保障。

1 解析零件设计图纸的能力

正確阅读零件设计图纸，深入了解并全面掌握零件几何参数和尺寸要求等相关信息，是保证机床加工编程质量和效率的基础。做好零件设计图纸解析工作，主要从以下几个方面着手：（1）对零件加工轮廓的几何参数，特别是图纸上没有明确的尺寸和封闭的尺寸链等相关数据进行分析和明确。（2）对零件尺寸公差信息进行明确，公差大小决定着零件加工的精密程度，根据图纸上零件的公差要求选择合适的加工工艺及配套的刀具和切削用量等。（3）对零件几何形状和布局位置的公差进行明确。在数控车床加工中，车床机械的运动精度对于零件产品的几何形状和布局位置的误差具有决定性影响。如何妥善解决车床机械运动给零件加工精度带来的不利影响等问题，是数控车床编程时需要重点考虑的内容。（4）对零件表面光滑程度、原材料处理要求、毛坯件加工要求及加工数量等问题进行明确，这些问题都是影响加工工序安排和走刀路线设计的重要信息。

2 优化走刀路线的能力

走刀路线的好坏直接关系到零件加工的质量、效率和经济效益。设计一套科学、合理、高效、低耗的车床走刀路线是编程工作的重要任务。走刀路线设计水平的高低很大程度上体现了设计人员的业务能力和经验丰富程度。数控车床车削加工时刀具一般情况下都是沿零件轮廓前进，所以走刀路线设计的重点在于前期毛坯加工阶段和空行程走刀路线的设计。车床加工走刀路线从刀具启动到回归原位，整个过程由多个环节组成，比如刀具的引入、切出和车削过程等，都是走刀路线的基础组成部分。优化走刀路线，关键在于满足加工要求的前提下走刀路线长度最短。在其他条件不变的前提下，走刀路线越短，加工时长越少，生产效率和成本消耗就越低。更短的走刀路线就意味着更大的经济效益。这也就是优化走刀路线的根本目的所在。图1表示的是矩形循环命令下的三种车锥方法，以此为例对走刀路线优化进行说明。

a b c

图1

图1a表示的是平行车锥法，该法的特点是车刀移动方向与原料锥体母线相平行，Z方向加工进度随着车刀每次进出逐步加大。加工方法与普通车床锥体加工相同，简单易学，适合初学者使用。Z向尺寸可以按照公式C=D-d/L计算，如果C为1：10，意味着直径每减少1mm，Z向尺寸就增加10mm。采用该种方法可以使编程简单化，同时有利于车削加工更加均匀。图1b表示的是改变锥角车锥法。该法在Z向尺寸与图纸尺寸保持一致的前提下沿X向进刀，逐步调整锥角大小，直至达到设计目标。车锥法的优点在于免去了Z向尺寸的计算过程，编程过程更加简单，但由于Z向尺寸保持不变，造成了走刀路线长、切削余量波动大、零件表面较为粗糙的问题。常用于锥面短、车削余量小的锥体加工。

图1c表示的是台阶加工锥体法。该法中车刀移动方向与工件中轴线相平行，将工件表面车成台阶状，然后再按设计图沿锥体斜面走刀车削，完成加工。使用台阶加工法时，为保障加工质量，需要提前制作1：1比例图。同时，由于工件表面呈台阶状，提高了车削余量的控制难度，工件表面加工质量难以保障。从上述对比分析中，我们可以看到，在前提条件相同的情况下，锥体加工使用平行法车削结果最为理想。这也是平行法在日常生产中较为多见的原因。同时，我们也应该看到，对于机床车削加工质量来说，程序编写人员对于走刀路线的设计和优化能力非常关键。

3 高效运用编程指令的能力

前面论及的两种能力都是编程人员在零件加工技术方面所应具有的品质，而要将其对零件加工的深入理解和认识转变为高水平数控车床程序上，还需要编程人员具有高效运营编程语言的能力。就编程作业本身而言，编写出来的程序结构越简单，执行效率就越高，发生错误的可能性就越低。数控车床的程序具有模块化的特点，装置设备能够对直线和圆弧进行插补运算。程序语句的数量规模，在很大程度上由零件几何要素的多寡和加工工艺的复杂性所决定。通过对G命令的合理选择运用，在保证走刀路线最短的前提下，将程序段数量控制到最低。同样是图1中所示零件，在棒料毛坯的前提下，可以用来编程的命令包括直线插补命令G01、矩形循环命令G90和复合循环命令G71，都可以实现相同的加工目标。那么如何选择最适合的编程指令，就体现出编程人员对编程指令的认识和运用能力了。

图2中a、b、c三幅图分别对应使用G01、G90和G71指令进行编程的情况。其中，使用G01和G90指令所设计的走刀路线相同，但使用G01编辑的程序较使用G90的更加复杂，对于精密加工更为适合。使用G71指令编程确定的走刀路线不仅路线长度较短，而且切削作业更加均匀，加工质量更有保障，条件允许的情况下还可以进一步优化程序，使程序简化，是实际生产中最为理想的选择。

a b c

图2

4 设计“回零”路线的能力

“回零”是数控车床程序编写过程中的一项基础内容，是简化程序、方便校核、减少错误的重要措施。但由于“回零”动作中会产生一定走刀距离，过长的走刀距离会降低加工效率。所以，如何科学设计“回零”路线，既保证后续程序的顺畅执行，又将走刀距离控制在最小范围内就成了考验编程人员业务能力的一项指标。

5 结束语

数控编程能力是由多项分支能力所支撑的，只有各个分支能力达到要求，才能形成总的合力。同时在编程中也应当遵循相关的原则，保障加工程序的合理性与精确性。

参考文献

[1]陈公牧.数控机床及加工中心的编程与操作（第一版）[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]李均.数控车床编程与仿真加工[M].重庆大学出版社，2007.

[3]彭效润.数控车工（第一版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.

作者简介：庞贤学（1989，10-），男，汉族，本科，工学学士，教师，助理讲师，职业资格：数控车工技师。