数控机床编程技术及对刀操作中的相关问题探索

王宇雷

摘  要：伴随我国社会经济不断发展，机械行业也在不断变革，对数控机床技术提出了新要求，在数控机床编程与加工过程中，蕴含着多中技术问题，因此，全面地了解和掌握数控机床编程技术以及加工中的问题，对整体数控编程操作有着重要作用。该文主要是从数控机床编程技术入手，针对数控编程过程中的原则、加工方法等进行简单分析，而后对刀操作中两方面的相关问题进行了详细的分析。

关键词：数控机床编程技术  对刀操作  工件坐标系  机床坐标系

中图分类号：TG659   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）01（c）-0055-02

当今机械加工行业不断更新加工技术，而数控机床被越来越多的机械行业所应用，在技术不断提高下，制造业也对人才的需求也在不断提高，要求技术人员不仅要多对数控编程掌握扎实，同时也要对数控设备操作熟练。从工作实际情况看，虽然数控加工程序与计算机语言程序相比较为简单，也比一般机床机械结构要简单，但是在实际应用过程中，对很多刚开始接触数控机床初学者而言，在技术掌握方面任然具有一定困难。由此可见，该文对数控机床编程技术及对刀操作中的相关问题的研究，有着十分重要的意义。

1  数控机床编程技术

数控机床编程技术主要任务就是要掌握数控机床的组成及结构特点，掌握数控车床的手工编程以及掌握数控铣床的手工编程，再有就是要会基本操作，能够独立完成零件的编程与加工，对加工中心的编程与操作有所了解。最终实现能够自动编程独立完成零件的编程与加工。

很多初学者在进行数控编程技术学习时常常会遇到诸多困难，尤其对于数控编程前做好哪些准备工作;数控机床与加工程序存在什么关系，数控机床通过什么方法构建与加工之间的联系的？以及数控加工前什么要对刀，关键点是什么？从这些问题看，主要就是利用对数控编程缺乏正确的指导，使得数控与数控操作没有很好的衔接[1]。

2  数控编程过程中相关问题

2.1 数控编程原则

在数控编程过程中，程序员需要将工件固定连结一个工件坐标系，目的是将将工件装夹到机床上，使得工件坐标系每个坐标轴与机床坐标系的相应坐标轴相互平行，其中两个坐标系原点并非是重合的。因此，可以将工件上随意一点作为工件坐标原点。此外，在编程时也需要着重考虑机床上的安装具体位置。

进行数控加工时，通过在机床上安装刀具和工件，通过传动机构的辅助带动，促使刀具和工件进行相对运动，并且按照一定规律。数控机床通过3种方式促使刀具与工件的相对运动[2]。

（1）当工件静止时，各个坐标的方向刀具与工件的相对运动。

（2）当刀具静止时，各个坐标方向工件相对刀具运动。

（3）当刀具与工件同时进行部分运动时，有坐标方向是刀具相对工件运动，剩余部分及时工件相对刀具运动，是有刀具和工件进行合成进进而相对运用。

在进行编程时，工件相对刀具都是静止的，即使机床在进行不同轨迹的运动时，也就是说是由刀具产生的相对工件的运动，可以总结为，在加工过程中实质就是在刀具与工件产生的相对运动，无论机床是怎样的运动轨迹，都当作是刀具在工件坐标系上的运动情况。可见，主要是工件坐标系决定坐刀具运动路线，与机床没有直接关联，坐标数据也都是依据工件坐标系进行确定[3]。

2.2 数控编程加工方法

数控程序只能对刀具运动中一个点进行控制，如果数控机床只有x、y、z这3个直线运动坐标，此时在加工过程中刀具运动状态保持不变，各个点之间的运动形态是极为相似的。如果按照“可以编程”分析刀具运动，其可以描述为刀具运用的任意一点，为了达到简化编程的目的，在选择刀位点时，一般情况下会选择刀具上相对突出的点，按照刀位点在工件坐标中的进行编写运动轨迹，这也就是数控加工程序方法[4]。

为了确定编程过程中的刀位点的运用轨迹，需要在工件坐标系选定刀位起始点，如在一件工件上要进行加工，得到两个直径相同的孔位，首先就要将刀具位置放到一种一个孔位上，在进行钻孔，而后在将刀具放到另一个孔的轴线上，将孔钻出。在这个过程中，编程人员在进行刀具移动的位置点就是刀点，也就是现对于工件运动的起始刀点，因此，要确定好起始刀点的位置。当出现大批量工件生产时，要对工件进行定位处理，机床上同一批工件安装位置应该是相同的，所以，在进行编程时，程序起点就是起刀点，同时也是终点，一个程序结束时，刀具会重新回到起刀位置，这样使得同一批工件在进行加工时需要编程一次即可，很大程度上提高了机床生产效率。

值得注意的是，如果操作程序需要两把以上的刀具，那么在编程时，需要增加换刀点。总而言之，编程时要结合有关的工艺原则进行刀具选择，要掌握好加工切削用量。

3  数控机床对刀操作相关问题

3.1 数控机床对刀的目的

首先是工件与机床坐标系的相互变换，在进行数控加工中，基于机床坐标系，数控系统控制刀具运用，工件坐标系对零件以及刀具运动轨迹进行规划，因此无法观察到加工程序与数控机床的关系，不需要担心机床无法按照规定程序进行运动。这需要对数控系统进行输入加工程序，使得数控系统依据刀位点进行机床坐标系中的坐标换算。

例如，将一个工件夹到机床上后，空间点任意一点可以满足机床坐标系和工件坐标系的坐标之间的关系，如果数控系统掌握了工件坐标原点在机床坐标系中的位置坐标，则可以利用刀点位置进行换算，最终得到机床坐标系中的坐标。

3.2 数控机床对刀操作方法

通过实践研究，在建立工件与机床坐标系联系的方法有很多种。第一，在数控加工准备阶段，可以利用MDI功能将在机床坐标系中的工件坐标系原点输入给数控系统，该种方法主要是提前设定6个坐标系。第二，利用G92功能设置在工件坐标系中的起刀点坐标。而后在运行过程中，需要将刀具在G92指定起到点位置进行移动，在执行目标任务时，会及时记录起到点在工件与机床坐标系中的坐标位置，进而也得到了工件坐标系原定在机床坐标系位置的换算。

对刀操作方法也有很多种，以下简单介绍几种。

（1）可以利用G54-G59建立干件坐标系，其主要操作关键就是进行模拟试切，换算出6个坐标原点在机床坐标系中的坐标位置。通过这种方法，需要在程序上进行刀具补偿。然后在利用MDI功能，对数控系统输入G54-G59的坐标原点。

（2）G92对刀操作。主要是通过试切找到起刀点在机床坐标系的位置，如果是批量生产工件，最好是在对刀后记录机床坐标系中的起刀点，这样可以避免机床不执行命令，重复试切对刀。

4  结语

综上所述，数控技术不仅给传统制造业带来了革命性的变化，同时它也对国计民生发展起着越来越重要的作用。通过对数控机床编程技术及对刀操作中的相关问题的分析，在工件与机床坐标系枝江的坐标变换建立加工程序与数控机床的联系，通过多种坐標系的建立方法，对对刀操作的目的以及操作重点进行了说明。在数控机床编程和对刀操作中建立联系，使得学习者更好地掌握数控编程知识，掌握数控编程技术，并对科学合理地使用数控设备。

参考文献

[1] 孙钦海.数控机床自动编程技术中尺寸公差的研究[J].中国科技投资，2017（18）：101-103.

[2] 张敏.数控车床编程与操作教学中不能忽视的几个问题[J].现代制造技术与装备，2017（5）：187-188.

[3] 满瑞.数控机床的仿真及编程技术典型应用[J].南方农机，2018，49（12）：31-32.

[4] 陈隆波.基于数控车床手动编程实例分析[J].科技资讯，2017（18）：57-58.