數控加工中心的編程加工模（mó）式（shì）淺議
2016-3-11 來源：南寧燎旺車燈有限責任公司 作者：陳國信
【摘要】通過對數控加工中心作業原理的簡單描述，簡要介（jiè）紹數控加工中心的主要結構特點（diǎn）以及編程模塊的發展，利用簡單的加工實例，介紹數控加工中（zhōng）心的主要操作方法和加工控製，為加（jiā）工中心（xīn）的作業人員（yuán）乃至模具加（jiā）工以及其他精加工的設計人員提供借鑒。
【關鍵詞（cí）】 數控加工中心；聯動數量；加工中心精度；CNC加工中心；虛擬（nǐ）軸技（jì）術
現代生（shēng）產過程中，數控加工中（zhōng）心被廣泛的運用於自動生產線中，數控加工中心的研製和生產應用已成為高技術鄰（lín）域（yù）內迅速發展起來的一門新興的技（jì）術，為模具製造和精（jīng）密加工提供（gòng）了前所（suǒ）未有（yǒu）的廣闊應用空間，無論是模具設計者還是模具（jù）加工（gōng）活動參（cān）與者都需要對模具的加工性和（hé）設備（bèi）應用情況有（yǒu）一（yī）定的了解，充分應用好這一有力的工具。
1 數控加工中心的基本結構特（tè）征
隨著加工中（zhōng）心的日（rì）益被加工行業所接受，更多的加工（gōng）中心（xīn）被用於實際（jì）生產和各類加工中，一般對於加工能力來分，我們可以采用三軸二聯動、三軸三聯動、四軸三聯動、五軸（zhóu）四聯動、六軸（zhóu）五聯動等，其加工中心運動坐標數和同時（shí）控製的坐標數是我們（men）能（néng）夠產生各種複雜運動的基礎，根（gēn）據不（bú）同的加工需要決定了加工中心能夠完成動作的（de）複雜（zá）程度，加（jiā）上控製（zhì）係統可以同時（shí）控製運動的坐標數即聯動（dòng）數量，決定了一個加工（gōng）中心能夠（gòu）實現的加工，同時根據工作台麵的不同，也可以分為單工作台加工（gōng）中心、雙工作（zuò）台加工（gōng）中（zhōng）心，和多工作台加工中心。
對於（yú）加工中心而已，無論立式臥式，對於加工過程來說，除了其動作的性能之外，加工中心精度是加工中心的（de）主要指標。根據精度不同分為普通（tōng）加工中心和高精度加工中心。高精度加工中心、分辨率為（wéi）0.1μm，最（zuì）大進給速度（dù）為15～100m／min，定位精度為2μm左右。介於2～10μm之間的，以±5μm較多，可稱精密級。
加工中心一般均采（cǎi）用（yòng）封閉和半封閉結構（gòu），對於廠（chǎng）房的設置要求不高，同（tóng）時適合聯排設置，較易於實現（xiàn）規模生產。同時選（xuǎn）擇不同的（de）刀具（jù）可以實現（xiàn）多種加工作業，具有用（yòng）途多、加工（gōng）精度高的特（tè）點，同時隨著程序化作業模式的普及，加工中心的操作會更加便捷，用（yòng）途更加廣泛。
2 編程模塊的指令化整合優（yōu）勢
隨著加工中心技（jì）術的普及和廣泛應用，加工中心的眾多指令被已經模塊化的操作指令代替，編程工作變得越發簡單，同時結合模擬示教操作技術的不斷完善，因為不需（xū）要真正熟悉（xī）晦澀難懂的FANUC編程語言，加工中心的編程難度（dù）在逐漸減小，其是（shì）融入虛擬軸（zhóu）技術的CNC加工中心為編程的簡（jiǎn）潔化和可操作性又增添（tiān）了新的活（huó）力。
CNC加工中心是利（lì）用虛擬軸（zhóu）機床（chuáng）主軸的刀具僅需作三維平移運動（dòng），其姿態為固定值，因此在加工常規零件是，組合機械臂的六個運動自由度，隻需要通過三個平移矢量計算。由於虛擬軸機床中不存在沿固定方向導（dǎo）向的導軌，數控加工所需的刀（dāo）具運動軸X、Y、Z等並不真正存在，因（yīn）此稱（chēng）為虛（xū）擬軸，所（suǒ）以即（jí）使僅需獲得三維刀具運（yùn）動 （姿態恒定僅位置（zhì）變化），也必需對動平台進行六自由度控製。這樣僅需要對三個矢量坐標進行運算，就（jiù）可以精確掌握和分配，而成為一種簡潔準（zhǔn）確的（de）控製方法，被認為是本世紀最具革命性的機床設計突破。
3 加工中心的基本作業程序（xù）和程（chéng）序組設定
加（jiā）工中心的（de）常用指令和編程指令兩種，一般不同的加工（gōng）中心所使（shǐ）用的編程語言（yán）有所區別，但大多以固定格式的語句的形式進（jìn）行編程作業，同時若幹語句形成一個固定的作業組，這樣（yàng）就使得編程人員能夠很快適應編程的方式，實質上這是一種固定的語句，通過示教形式反映的操作指令，與程序原有的內部（bù）程序形（xíng）成一（yī）種通信的（de）方（fāng）式，需（xū）要在操作過程中不斷熟悉摸索，達到融會貫通的應用。
例如如下程（chéng）序組：
G04 X(U)-/P指刀具暫停時間，可以自（zì）主（zhǔ）設置進給（gěi）停止，保（bǎo）持暫（zàn）停狀（zhuàng）態；可以設置為G04 X2.0或者G04 X3.0等，表示不同的暫停時間。
G02， G03代表順時針和逆時（shí）針插補，可以通過（guò）語句模式，控製以某點做圓弧起點和終點坐標，加上圓弧到圓心在各個（gè）坐標軸的增加值，規定圓弧半徑和進給量，就可以完成程序語（yǔ）句。通（tōng）過常用的程序語句，加上（shàng）基本（běn）的定（dìng）位和刀具類型、加工基本信息等輔助語句就可以形成一個完整的程序組，例如下邊的基本切削指令組示例（lì）如下：
T1
M6
G0G90G54X0Y0S400M3
G1G43H1Z50F1000M8
Z10F1000
#1=-45
Z#1
G41D1Y36F100
N10G91G3J-36Z2
#1=#1+2
IF[#1LT1]GOTO10
G1G40G90Y0F1000
Z10F1000
G55X0Y0
#1=-45
Z#1
G41D1Y36F100
N20G91G3J-36Z2
#1=#1+2
IF[#1LT1]GOTO20
G1G40G90Y0F1000
G0G49Z0M9
M5
M30
4
刀具的調整和更（gèng）換
實際加工中首（shǒu）先通過調整刀偏，設定刀具調（diào）整公差，直到首件（jiàn）螺紋塞（sāi）規檢查零（líng）件檢驗合格，對於常用的（de）數控加工中（zhōng）心而言，一（yī）致性的優異就可以完全保證加工合格。
加工中心（xīn）的加工過程就是刀具切削作業過程，換刀是作業者的主要工作，注（zhù）意（yì）換刀位置的檢查，並同時取消刀具補償和循環作業，關（guān）閉冷卻液，成（chéng）熟的加工中（zhōng）心都是設定專門的（de）換刀程序，以滿足設備保養和（hé）維護（hù）的需要，通常的換刀程序結構大同小（xiǎo）異，都以滿足（zú）加工中心的各類設備需要為主要程序控（kòng）製點，以達到完善設備安全運行的目的。
以PMC-10V20加工中心為（wéi）例， 程序組編製如下：
02002
（program name）
G80G40G49
(取消固定循環、 刀具補償)
M05
（主軸停止）
M09
（冷卻液關閉）
G91G30Z0
（Z軸回到第二原點）
M06;
（換刀作業）
M99;
（子程序（xù）結束）
在該程序下，隻要鍵入進入相應的程序組，即可實現刀具（jù）更換，既方便作業也可以避免許多不必要的失誤， 方便可行。
5 加工中（zhōng）心的加（jiā）工特（tè）點
對於加工中心而言，並不是隻是單單替代了原有的加工設備，而是從作業效率和加工精（jīng）度的一場革命，能夠充分實現（xiàn）以前的連（lián）接部件直接一次加工成型，同時在加工（gōng）精（jīng）度上較前受到加工工具，模具的影響所（suǒ）產生的加工（gōng）累計誤差得以消除，充分保證（zhèng）了加工效率和（hé）加工（gōng）精度的優勢。
例如需要加工大尺寸螺紋對外（wài）形的（de）對稱度≤0.3的鈦合金加（jiā）工，依靠傳（chuán）統（tǒng）的加工方法（fǎ）不但精度無法保證（zhèng），甚至根本無法加工，而利用數控加工中心實現螺紋（wén）螺紋銑削加工，通過裝有螺紋刀片的鏜刀，可以加工不同不同旋（xuán）向的內外螺紋，從而（ér）實現既保證螺紋結構，同時可以自主選擇螺紋旋向的情況下，實現零件一體（tǐ）加工完成，而（ér）不需要通過多次加工組裝完成（chéng），大大提高了加工效率，同（tóng）時免（miǎn）除了（le）機加過渡扣或退（tuì）刀槽結構的設計加工（gōng），可以（yǐ）起到事半功倍的效果，這是在前加工中（zhōng）心時代無（wú）法想象的（de）。而輔助工具的簡化，以及螺（luó）旋銑刀的耐用程度（dù）的提高，也為企業加工降低（dī）成本提供了前提保（bǎo）證，也減少了作（zuò）業工人的勞動強度和對（duì）機械修複能力的要求（qiú）。
6 結（jié）語
數控加工中心的優勢在於作（zuò）業（yè）整合化和程式化，因此對操作者的細心（xīn）程度和對設備的了解程度要（yào）求較（jiào）高，設備安全作業的（de）責（zé）任心（xīn）也（yě）需要較強，嚴格執（zhí）行設（shè）備（bèi）作（zuò）業規範需要著重（chóng）注意的作業習慣。
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