数控车床编程与加工技巧探讨

摘要：数控车床的编程和操作都比较复杂，好的编程能够根据车床和被加工零件的特点，使零件的加工质量和效率都得到大幅度的提升，而不好的编程则会限制数控车床性能的发挥，甚至最终影响到企业的生产效益。本文详细地探讨了数控车床的编程与加工技巧，旨在帮助编程技术人员提高数控车削的编程质量和效率，进而促使数控车床的性能得到真正有效的发挥。

关键词：数控车床；数控编程；技巧

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2015）04-0116-02

收稿日期：2015-03-03

作者简介：莫爵超（1969-），男，湛江机电学校讲师，本科。研究方向：数控车床编程与加工。（广东 湛江/524094） 一、引言

随着数控加工技术的不断发展，数控车床在企业生产制造中的应用也越来越广泛，这一方面提高了我国机械制造企业的生产水平，尤其是提高了零件的车削效率和精度，但同时也对机床操作人员的技术水平提出了更高的要求。与传统手工操作的车床相比，数控车床的编程和操作都比较复杂，好的编程能够根据车床和被加工零件的特点，使零件的加工质量和效率都得到大幅度的提升；而不好的编程则会限制数控车床性能的发挥，甚至最终影响到企业的生产效益。

要提高数控车床操作人员的编程水平，提高零件的车削加工精度和效率，除了需要加强编程方面的技术培训外，还需要一线的编程技术人员对日常编程过程中遇到的问题加以总结，尤其要重视对数控车削的编程和加工技巧进行分析，通过经验与技巧的不断积累以降低数控车削编程出错的几率，以切实提高编程质量，促进数控车床的性能可以在企业生产加工过程中得到最大限度的发挥。

二、数控车床概述

数控车床与普通车床的最大区别在于它装有数控加工系统，该系统能够对数控车床操作人员编写的加工代码进行译码，并根据译码结果对车床的进给运动进行控制，从而使车床按照加工代码的要求对零件进行车削加工。可以这样说，数控加工系统是整个数控车床的“大脑”，数控车床对车削加工过程中的控制都是按照加工代码要求并由数控系统执行完成的。与普通车床相比，数控车床通常具有以下特点：

（1）对零件的适应性强。数控车床的加工适应性好，当遇到新的车削加工任务时，只需要按照零件的特点和加工精度要求编写相应的代码即可，这节省了大量的加工准备时间，尤其对手工操作难度较大或中、小批量零件的车削加工意义重大。（2）车削精度高，车削加工质量稳定。目前，数控车床的脉冲当量普遍控制在了0.0001mm左右，而且很多高精度机床都采用了电主轴，这消除了机械传动误差对最终车削精度的影响，使得车床的车削精度得到了质的飞跃。同时，数控加工系统对加工过程采用了自动控制的方式，排除了个人车床操作水平对车削质量的影响，使得最终得到的零件产品质量的稳定性保持在了一个较高的水平。（3）车削效率高。数控车床的主轴转速和进给量的变化范围比普通车床大，因而可以在车削过程中选择最适当的进给量以提高车削效率，其车削效率一般可以达到普通车床的 2～3 倍。（4）良好的经济效益。数控车床对零件的适应性强，可以随时调整车削加工代码以适应不同零件的车削加工需求，这对单件、小批量生产特别重要，可以节省大量的生产费用，以获得一个满意的经济效益。（5）自动化程度高。 数控车床的自动化程度高，并且正向着智能化控制的方向发展，这对降低工人的劳动强度，实现无人工厂等有积极意义。

三、数控车床编程与加工技巧

1.巧用由CAD/CAM系统生成的加工代码

当前CAD/CAM一体化技术的发展，使得零件的三维造型一旦结束，系统就能自动生成与零件设计模型相匹配的数控加工代码，虽然因为代码智能生成方面的一些问题还有待完善，造成直接由CAD/CAM系统生成的车削加工代码存在很多错误的部分，但其中也蕴含了零件车削加工过程的大致框架，可以被作为初始“草稿”加以利用。编程技术人员可以在系统生成代码的基础上进行优化，从而有效提高车削加工代码的编写质量和效率。

2. 善于使用编程模板

车床一般加工回转体零件，而很多回转体零件在结构和加工精度上具有相似性，表现为其加工过程也具有相似性。有经验的数控车削编程人员往往会制定一个初始的编程模板，这个模板可以由确立刀偏、确定主轴转速、快速靠近工件、粗加工循环、精加工循环以及退刀等过程组成，可以适应绝大多数轴类零件的车削加工要求。在遇到一个新的车削加工任务时，编程人员可以快速地套用现有模板。例如，在一些模块内填入与该零件车削要求相一致的代码或删除、修改一些模块的代码等，以提高数控车削的编程效率。

3.选择好编程原点

对数控车削编程原点的选择，应尽量满足代码编制过程简单、尺寸换算少以及加工精度高等要求。一般而言，为了方便计算和编程，降低车削误差，编程原点一般都设在零件轴线及其端面上，在增量编程时还可以将编程原点设在卡爪前端面的交点上。编程原点的设置原则是尽量使工艺基准与零件的设计、装配基准相一致。对于数控车床而言，编程原点一般通过偏移纵坐标得到，横坐标不偏移，但在某些特殊的加工要求下（如在加工非圆曲线或大深度圆弧不能利用毛坯切削循环时），也可以将编程原点沿横坐标方向进行适当偏移。

4.制定好刀具轨迹

刀具轨迹（如图1所示）是零件成形的关键，刀具轨迹制定的优劣对数控车削效率、表面质量和车削精度都会产生重要的影响。编程技术人员在制定刀具轨迹时应从以下几个方面进行考虑：（1）尽量缩短刀具轨迹以提高车削效率。首先应选好循环起点。在循环加工中，将循环起刀点与对刀点分离，在满足零件加工需要的前提下，使起刀点尽量靠近零件，减少空走刀行程。其次，应设置好切削循环参数。在充分保障被加工零件刚性和工艺性要求的基础上，可以把切削深度设置地大一些，把粗切削次数设置地小一些，以减少循环次数，缩短刀具轨迹路线。（2）精加工表面应一次连续加工完成。为了保障零件加工精度满足设计要求，在安排零件可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工完成。此时，车刀的进、退刀位置要合理设置，并尽量避免在连续加工过程中安排切入、切出或其他停顿等过程，以避免因切削力的变化而造成零件弹性变形，甚至造成光滑连接轮廓上产生表面划伤。（3）确保加工过程的安全性。编写车削加工代码时，要避免车刀的加工轨迹与工件相撞、避免车刀与非加工面的干涉。在加工过程中容易犯这样的错误，忽视零件工序的毛坯尺寸，而仅仅依据最终尺寸来编写车削加工代码，导致进刀或退刀时撞工件。

图1粗车某零件左端外形的刀具轨迹曲线

5.选择适合的圆弧的加工方法

对于较浅的圆弧，可以通过一次走刀车削完成；而对于深度较大的圆弧或高度较高的凸圆弧，为了避免一次走刀的背吃刀量过大，应采取多次车削走刀的加工方法。此时，为了简化加工代码，一般采用条件跳转的加工方式，如深凹圆弧通常采取等玄长加工和等半径的加工方式；高凸圆弧通常采取仿形法或逼近法的加工方式。

数控车床编程与加工技巧探讨 6.用好循环和子程序

为了简化编程，对于大余量车削加工，通常在编写加工代码时应注重应用好循环模式和子程序调用。例如，在工件中含有圆柱、圆弧、宽沟槽、螺纹以及椭圆表面时，通常首先采取毛坯循环加工单调递增的圆柱和圆弧表面，然后利用切槽循环加工沟槽，再利用螺纹切削循环加工螺纹，椭圆曲线不能利用循环加工，要另外编写子程序来加工。此外，在零件的实际车削加工过程中，经常容易碰到某一固定的车削走刀过程重复出现，此时可以将这部分加工过程编写成子程序，并在根据需要时随时调用。对于那些车削走刀轨迹的图形结构一致，仅仅只是图形大小和一些具体尺寸存在差异的系列零件的编程，可以采用变量编程法以提高编程效率。

7.养成规范的调试动作

在编写车削加工代码时，要养成规范的调试动作。如把G0速度选择开关打在F0挡上，让刀具以较慢的速度靠近工件；编程技术人员在车床执行上一句语句后，必须再次检查下一句的正误性和合理性，并相应作出调整；车床在执行加工任务的过程中，编程人员必须实时关注程序中的运动终点坐标与刀具实际运动坐标是否一致；调试过程中，编程技术人员要时刻记住紧急按钮的位置，以便在需要时紧急终止代码执行，减少因为编程和操作不当而造成对数控车床的损害。

四、结语

通过以上分析可知，数控车床编程的最终目的是要高效、高质、安全地完成零件的车削加工任务，而不是为了编程而编程。只有在正确理解数控车床加工代码含义的基础上，通过编程经验积累并掌握一定的技巧，才能使数控车床的性能得到真正有效的发挥。

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责任编辑朱守锂