數(shù)控機(jī)床編程中的關(guān)鍵控制要素探討

程娜 劉洋 譚嬌

【摘 要】數(shù)控程序作為將設(shè)計轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實的信息載體，直接控制機(jī)床的切削動作，是數(shù)控加工的關(guān)鍵。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)數(shù)控與CAD/CAM軟件不斷推陳出新，性能越來越完善，功能越來越強(qiáng)大，并且代表了以后機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。但我國制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用水平仍然非常低。文中針對數(shù)控機(jī)床編程過程中，需要正確理解的幾個關(guān)鍵點以及容易混淆的幾個點進(jìn)行闡述，明確數(shù)控機(jī)床中各個點之間的關(guān)系，以及各點在數(shù)控編程應(yīng)用過程中的注意事項。

【關(guān)鍵詞】圖形自動編程；數(shù)控；CAD/CAM

0.引言

數(shù)控程序作為將設(shè)計轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實的信息載體，直接控制機(jī)床的切削動作，是數(shù)控加工的關(guān)鍵。在制造業(yè)中，提高編程質(zhì)量和效率對降低成本，增強(qiáng)企業(yè)競爭能力具有積極意義。在數(shù)控車床使用過程中，合適的程序和熟練的操作是保證加工質(zhì)量和充分發(fā)揮機(jī)床效率必不可少的兩個重要環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)存在問題，都會影響機(jī)床性能的發(fā)揮和生產(chǎn)效率的提高。

1.機(jī)床原點；工件原點；參考點

數(shù)控加工中機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床的基本坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系的原點也稱機(jī)床原點或零點，這個原點是機(jī)床固有的點，由生產(chǎn)廠家確定，不能隨意改變，是其他坐標(biāo)系和機(jī)床內(nèi)部參考點的出發(fā)點。不同數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的原點位置不同。一些數(shù)控機(jī)床將機(jī)床原點設(shè)在卡盤中心處（數(shù)控車床），還有一些數(shù)控機(jī)床將機(jī)床原點設(shè)在機(jī)床直線運動的極限點附近（數(shù)控銑床）。

用機(jī)床坐標(biāo)系原點計算被加工零件上各點的坐標(biāo)值并進(jìn)行編程是很不方便的，在編寫零件的加工程序時，常常還選擇一個工件坐標(biāo)系（又稱編程坐標(biāo)系）。工件坐標(biāo)系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素（如點、直線、圓弧等）的位置而建立的坐標(biāo)系，是編程人員在編程時使用的。工件坐標(biāo)系的原點就是工件原點又稱編程原點。工件原點是人為設(shè)定的，工件坐標(biāo)系的位置以機(jī)床坐標(biāo)系為參考點，其坐標(biāo)軸的方向與機(jī)床坐標(biāo)系軸的方向保持一致。

參考點也稱基準(zhǔn)點，是大多數(shù)具有增量位置測量系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床所必須具有的。它是數(shù)控機(jī)床工作區(qū)確定的一個點，與機(jī)床零點有確定的尺寸聯(lián)系。參考點在各軸以硬件方式用固定的凸塊或限位開關(guān)實現(xiàn)。機(jī)床每次通電后，都要有回參考點的操作，數(shù)控裝置通過參考點確認(rèn)出機(jī)床原點的位置，數(shù)控機(jī)床也就建立了機(jī)床坐標(biāo)系。

2.對刀；換刀點；刀位點

對刀點就是在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點。因為加工程序時從這個點開始編寫的，所以又稱為程序起點或起刀點。數(shù)控加工過程中常常需要換刀，為了避免換刀時碰傷工件，編程時要設(shè)置一個換刀點，換刀點可以是某一個固定點，也可以是任意一點。在編程時，合理選擇“對刀點”和“換刀點”的位置，則可以有效縮短刀具在對刀和換刀過程中的空行程距離，提高加工效率。

所謂刀位點，在數(shù)控加工編程時，往往是將刀具濃縮為一個點，這個點就是刀位點，它是加工程序編制中表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準(zhǔn)，對刀時應(yīng)使對刀點與刀位點重合。一般來說立銑刀、端銑刀的刀位點是刀具中心線與刀具底面的交點；球頭銑刀的刀位點是球頭的球心點；車刀、鏜刀的刀位點是刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭的刀位點是鉆頭頂點或鉆頭底面中心。在編程時是用刀位點來編制刀具軌跡，實際加工的刀具軌跡是由刀具的外輪廓切削工件形成，刀具路徑與實際的加工輪廓并非重合，但有一定的變化聯(lián)系。

3.切入點和切出點

刀具的切入切出點應(yīng)按以下原則進(jìn)行。

（1）切入點選擇的原則。即在進(jìn)刀或切削曲面的過程中，要保證刀具不受損壞。一般來說，對粗加工而言，選擇曲面內(nèi)的最高角點作為曲面的切入點，因為該點的切削余量較小，進(jìn)刀時不易損壞刀具；對精加工而言，選擇曲面內(nèi)某個曲率比較平緩的角點作為曲面的切入點，因為在該點處，刀具所受的彎矩較小，不易折斷刀具。

（2）切出點選擇的原則。主要應(yīng)該考慮曲面能夠連續(xù)完整地進(jìn)行加工，或者是使曲面加工間的非切削時間盡可能地減短，并使得換刀方便。對于被加工曲面為開放型曲面，用曲面的某角點作為切出點；對于被加工曲面為封閉型曲面，只能用曲面的一個角點作為切出點。

數(shù)控銑削平面零件外輪廓時，一般采用立銑刀的側(cè)刃銑削。為了避免在輪廓的切入點和切出點處留下刀痕，刀具切入零件時應(yīng)考慮切入點和切出點處的程序處理，應(yīng)沿輪廓外形的延長線切入和切出。延長線可由相切的圓弧和直線組成，這樣可以保證加工處的零件輪廓切入點和切出點的處理平滑。

銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，此時刀具的切入切出點應(yīng)盡量選在能輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時，為防止刀具在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入切出點應(yīng)遠(yuǎn)離拐角。

4.結(jié)束語

數(shù)控編程的關(guān)鍵是掌握機(jī)床各坐標(biāo)系和編程時所涉及到各個點的具體含意及相應(yīng)選擇，正確區(qū)分和掌握數(shù)控機(jī)床中“點”的概念和作用是正確、安全使用數(shù)控機(jī)床的前提，本文中對數(shù)控編程中的幾個關(guān)鍵點進(jìn)行了詳盡的論述，弄清楚了它們的概念和彼此之間的聯(lián)系。只要我們善于分析比較，挖掘數(shù)控機(jī)床中各“點”的異同點，并在實踐中加以區(qū)分，總結(jié)積累優(yōu)化使用的經(jīng)驗，那么一定會使數(shù)控機(jī)床的“點”在使用數(shù)控技術(shù)的提高中發(fā)揮巨大的作用。

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