數控編程技巧
數控編程技巧【1】
摘 要：數控已在機械行業中占有較大的市場，機床已得到了廣泛的應用，在教學實踐過程中我們應發揮機床的特點，巧用程序中的指令及工藝，提高工件的質量和生產效率。
本人通過多年的數控理論與實踐經驗闡述數控編程方面的技巧。
關鍵詞：數控 編程 走刀路線 循環指令 G代碼
正文：數控機床適用性較強，我們應發揮數控機床的優勢，通過編程與操作的手段盡量提高加工效率。
數控編程分為手工和自動編程兩種，對于形狀簡單的零件，手工編程比較簡單，而且經濟、及時。
因此手工編程應用廣泛，只有對形狀復雜的工件采用自動編程。
以下談談在數控編程技巧。
1 工件原點的選擇
工件原點又稱編程原點。
為了方便編程，首先要在零件圖上選定一個編程原點，并以此點為原點建立一個新的坐標系，稱編程坐標系或零件坐標系。
為了方便于坐標點的計算、加工過程中的對刀以及滿足設計基準與工藝基準的統一，保證加工精度，在數控車床上編程原點一般設在工件的右端面或左端面與主軸回轉中心線的交點上;在數控銑床上，為了方便編程，一般要根據工件形狀和標注尺寸的基準，以及計算最方便的原則來確定工件上某一點為工件原點。
2 走刀路線的選擇與優化
主要遵循以下原則：
(1)保證零件的加工精度和表面粗糙度。
銑床上加工位置精度要求較高的孔系時，如果加工孔順序安排不當，就可將坐標軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。
如圖所示零件上六個尺寸相同的孔，有兩種走刀路線，如圖1(b)、(c)。
如采用(b)圖加工路線加工時，由于5、6孔與1、2、3、4孔定位方向相反，x向反向間隙會使定位誤差增加，從而影響5、6孔與其他孔的位置精度;如采用圖c加工路線加工時，加工完4孔后往上移動一段距離，然后在折回來再進行5、6孔的加工，使各孔的加工進給方向一致，避免反向間隙的引入，提高了5、6孔的位置精度。
(如圖1)
刀具的進退刀路線要盡量避免在輪廓處停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。
(2)使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率。
(如圖2)
如圖2所示，(b)圖的進刀路線可使各孔間距的總和最小，空程最短，節省定位時間。
(3)最終輪廓一次走刀完成
如圖所示，(a)圖采用行切法加工內輪廓，不留死角，但兩次走刀的起點和終點間留有殘余高度，影響表面粗超度，(b)圖采用環切法，表面粗超度小，但刀位計算略為復雜，走刀路線也較行切法長。
(c)圖的走刀路線為先用行切法，再用環切法，使表面光整。
所以方案c最佳。
(如圖3)
3 循環指令的合理選用
在FANUC oi數控系統中，切削循環加工指令有很多種，每一種指令都有其各自的加工特點，工件加工后的加工精度也有所不同，所以我們在選擇的時候要仔細分析每個指令的特點，合理選用，爭取加工出精度較高的零件。
G71、G72與G73的選擇。
G71為外圓粗車循環指令，它適用于軸向尺寸較長的棒料毛坯的加工，需多次走刀才能完成的粗加工。
但該指令的應用有它的局限性，即零件輪廓必須符合X軸、Z軸方向同時單調遞增或遞減。
G72為端面粗車循環指令，它也是一種復合循環指令。
與G71不同的是該指令適用于Z向余量小、X向余量大的回轉體零件的粗加工，所加工零件輪廓同樣必須符合X軸、Z軸方向同時單調遞增或遞減。
G73為復合固定循環指令，它是一種多次成形封閉循環指令，該指令適于粗車輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近的毛坯，如：鑄件、鍛件類毛坯。
對零件的單調性沒有要求。
使用G71、G72指令則會產生許多無效切削，且浪費時間。
這三個指令不可同時混淆使用。
G92與G76的選擇。
G92是直切法切削，X向進刀的同時Z向切入點不變化適合小螺距，但牙形精度較高。
由于刀具移動切削均靠編程完成，所以加工程序較長，由于刀刃在加工中易磨損，因此在加工中要經常測量。
比如需加工高精度、大螺距的螺紋，則可采用G92、G76混用的辦法，即先用G76進行螺紋粗加工，用G92進行精加工。
需要注意的是粗精加工時的起刀點要相同，以防止螺紋亂扣的產生。
G76是斜切法切削，系統自動計算每一刀的切入點，即每一刀x向進刀的同時z向切入點會向前變化，終點不變，適合大螺距螺紋，也有利的保護了刀具，但牙形精度較差。
但工藝性比較合理，編程效率較高。
4 G代碼與M代碼指令的應用
4.1 G28與G29
參考點是機床上的一個固定點，通過參考點返回功能刀具可以容易地移動到該位置。
參考點主要用作自動換刀或設定坐標系。
G28為返回參考點指令，它用以表示各軸以快速移動速度定位到中間點或參考點。
因此，為了安全，在執行該指令之前，應該清除刀具半徑補償和刀具長度補償。
G29為從參考點返回指令，從參考點經過中間點沿著指定軸自動地移動到指定點。
實際加工中，應巧妙利用返回參考點指令，可以提高產品的精度。
4.2 M00與M05
M00為程序暫停指令，M05為主軸停轉指令。
系統執行M00指令時，進給、切削液停止，但是主軸仍在轉動，如果與M05指令結合使用，主軸停轉，就可進行某一手動操作，如換刀、零件的調頭、測量零件尺寸等。
系統保持這種狀態，直到重新啟動機床，繼續執行M00程序段后面的程序。
4.3 M98與M99
M98為程序調用指令，M99返回主程序指令。
某些被加工的零件中，常常會出現幾何形狀完全相同的加工軌跡，在程序編制中，將有固定順序和重復模式的程序段，作為子程序存放，可使程序簡單化，主程序執行過程中如果需要某一個子程序，可以通過M98指令調用子程序，執行完后通過M99返回主程序，繼續執行后面的程序段。
4.4 G00與G01
G00指令為快速定位指令，G01為直線插補指令。
G00指令使刀具移動的速度是由機床系統設定的，G01指令使刀具移動的速度是根據切削要求確定的，在程序段中，只要刀具做進刀和退刀動作(刀具與工件無接觸)，都盡量使用G00指令，以提高零件的生產效率。
4.5 G04
G04為時間暫停指令。
程序在執行到某一段后，需要暫停一段時間，進行某些人為的調整。
當暫停時間一到，繼續執行下一段程序。
總之，數控機床在機械制造業中的應用越來越廣泛，為了充分發揮數控機床的作用，我們必須要在編程中掌握一定的技巧，結合生產實際，編制出合理、高效的加工程序，能使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發揮，讓學生在以后的工作中學有所用。
參考文獻
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數控編程的技巧【2】
摘要： 數控機床是信息技術與機械制造技術相結合的產物，代表了現代基礎機械的技術水平與發展趨勢。
近年來，我國數控機床工業發展較快，目前已有數控機床生產廠近百家。
同時有一個更為突出的問題：勞動力市場出現數控技術應用型人才的嚴重短缺，媒體不斷呼吁“高薪難聘高素質的數控技工” 。
高素質的數控技工既是：“懂工藝、會編程、能操作”的數控技能人才。
如何成為熟練的編程人員，談一些自己的看法。
關鍵詞： 數控;編程;技巧
1 具有扎實的基礎知識
數控機床加工受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動進行的。
數控機床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量，走刀路線，刀具尺寸以及機床的運動過程。
我們要想熟練的掌握數控編程，首先必須了解數控機床的組成及工作原理，對數控機床的性能、特點、運動方式、刀具系統、切削規范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。
其次要具有扎實的數學基礎，例如在手工編程中要遇到一些復雜形狀零件的基點的計算，可根據零件圖樣給定的尺寸，運用代數、三角函數、幾何或解析幾何的有關知識，直接求出數值。
再次，數據結構、離散數學、計算機高級語言，編譯原理，這些是計算機科學的基礎，如果不掌握它們，很難寫出高水平的程序。
程序人人都會寫，但當你發現寫到一定程度很難提高的時候，就應該回過頭來學學這些最基本的理論。
同時，金屬切削與刀具也是我們必須要掌握的基礎知識，在實習的過程中，用相同的加工程序加工出來的零件表面粗糙度卻有較大的差別，這主要是刀具的角度刃磨不合理，刀具的刃磨在數控加工中顯得尤為重要。
2 豐富的想象力
不要拘泥于固定的思維方式，遇到問題時要多想幾種解決問題的方案，試試別人從未想到的方法，豐富的想象力是建立在豐富的知識基礎上，除計算機之外，多涉獵其它的學科，比如天文、地理、數學等等。
開闊的思維對程序員來說很重要。
3 最簡單的是最好的
這也許是所有科學都遵循的一條準則，簡單的方法更容易被人理解，更容易實現，更容易維護。
遇到問題時優先考慮最簡單的方案，只有簡單方案不能滿足時再考慮復雜的方案。
例如簡單的外圓加工，我們就可以直接利用G01來實現，沒必要用G71來加工。
再例如在數控銑削加工中，如果要實現零件的粗精加工，可以將刀具的運動軌跡編制成子程序，通過改變刀具半徑補償值和調用子程序來加工。
4 不鉆牛角尖
當你遇到障礙時，不妨暫時遠離電腦，看看窗外的風景，聽聽輕音樂，和朋友聊聊天。
當我編程遇到障礙的時候，我會暫時看會報紙或者雜志，讓負責編程的那部分大腦細胞得到充分的休息。
當重新開始工作的時候，我會發現那些難題會迎刃而解。
5 對答案的渴求
人類自然科學的發展史就是一個渴求得到答案的過程，即使只能得到答案的一小部分也值得我們去付出。
只要你堅定信念，一定能找到答案，你才會付出精力去探索，即使最后沒有得到答案，在過程中你也會學到很多東西。
例如剛開始學習用宏程序加工橢圓，程序怎么也不運行，第二天重新仔細看了一遍，原來在三角函數的角度外面忘記加一個中括號。
雖然我第一天沒有把程序編制成功，但是我在這個過程中至少對變量的使用、控制語句加深了理解。
當然在三角函數的角度上一定要加中括號這一點，使我牢記心中。
6 多與別人交流
三人行必有我師，也許和別人一次不經意的談話中，就可以迸發出靈感的火花。
多讀讀別人的程序，看看別人對問題的看法，會對你有很大啟發。
例如下圖的加工實例，我就從別人的程序中學到了很好的編程思想和非常有用的見解，寫出來大家共享。(圖1)
尺寸為?準100x25mm的圓柱加工20個半徑均為5.0mm的花邊槽(僅編制銑削花邊槽的程序)。(表1)
上面編寫的普通程序綜合運用了子程序的嵌套、旋轉坐標系。
每次加工完一個孔，然后將坐標系繞工件原點旋轉18°，程序非常簡潔。
這又進一步拓寬了我的編程思路，向更高方向的發展邁進了一步。
7 良好的編程風格
注意養成良好的習慣，如程序中要使用程序段號、字與字之間要有空格、多寫注釋語句等，使程序清晰，便于閱讀和修改。
大家都知道如何排除代碼中的錯誤，卻往往忽視了對注釋的排錯。
注釋是程序的一個重要的組成部分，它可以使你的代碼更容易理解，而如果代碼已經清楚地表達了你的思想，就不必再加注釋了，如果注釋和代碼不一致，那就更加糟糕。
指令代碼的格式嚴格按照語法來書寫，變量的命名規則要始終一致。
總之，隨著科學技術的飛速發展，數控機床由于具有優越的加工特點，在機械制造業中的應用越來越廣泛，為了充分發揮數控機床的作用，我們需要在編程中掌握一定的技巧，編制出合理、高效的加工程序，保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時能使數控機床的功能得到合理的應用與充分的發揮，使數控車床能安全、可靠、高效地工作。
本文總結的一些具體結論適用于FANUC0i數控機床，但是它表現的編程思想具有普遍意義。
要編制合理高效的加工程序，必須要熟悉所使用機床的程序語言并能加以靈活運用，了解機床的主要參數，深入分析零件的結構特點、材料特性及加工工藝等。
參考文獻：
[1]榮瑞芳，關雄飛.數控加工工藝與編程.西安電子科技大學出版社，2006，8.
[2]陳紅康，杜洪香.數控編程與加工.山東大學出版社，2003，8.
[3]張超英.數控編程技術―手工編程.化學工業出版社，2008，3.
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