數(shù)控沖床程序設(shè)計(jì)工藝過(guò)程分析與處理簡(jiǎn)介

    隨著沖壓設(shè)備的發(fā)展，數(shù)控沖裁加工工藝用得越來(lái)越多，本文通過(guò)研究和分析數(shù)控沖加工的工藝特點(diǎn)，提出了在數(shù)控沖的程序設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的一些事項(xiàng)，并以相應(yīng)的實(shí)例闡述了具體完成各項(xiàng)工作的正確方法。文章作者實(shí)際經(jīng)驗(yàn)很豐富，因些文章具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

   數(shù)控沖床是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)鈑料進(jìn)行沖裁加工的設(shè)備。理想的加工程序不僅應(yīng)能保證加工出符合設(shè)計(jì)要求的合格零件，同時(shí)也應(yīng)能使數(shù)控沖床得到合理的應(yīng)用并使其性能得到充分的發(fā)揮。

    進(jìn)行數(shù)控程序設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析，然后擬定加工方案、制定正確合理的加工工藝過(guò)程，還要選擇合適的模具及加工速度。在數(shù)控程序的設(shè)計(jì)中，更應(yīng)注意一些程序設(shè)計(jì)的工藝方法。如果忽視了一些工藝細(xì)節(jié)問(wèn)題，有時(shí)即使加工程序是正確的，但由于程序的工藝方法不合理，也根本無(wú)法加工出合格的零件，更有甚者，會(huì)造成機(jī)床的報(bào)警及損害。

    本文將就數(shù)控沖程序設(shè)計(jì)中常見的問(wèn)題進(jìn)行剖析，并針對(duì)具體問(wèn)題給出相應(yīng)的解決辦法。

    數(shù)控沖裁程序設(shè)計(jì)工藝過(guò)程分析

    1. 選擇合適的編程基準(zhǔn)

    數(shù)控沖床在加工中，都是以機(jī)床的原點(diǎn)為定位基準(zhǔn)的，一般情況下，也是以這個(gè)基準(zhǔn)為編程基準(zhǔn)。但是有時(shí)選擇合適的編程基準(zhǔn)，可以大大降低程序設(shè)計(jì)中的數(shù)值計(jì)算，減少程序段和編程工作量，增加程序的可讀性及可修改性，減少程序設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。編程基準(zhǔn)可以選擇在零件或機(jī)床的任何位置，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有確定的關(guān)系。為了保證加工精度，減少程序設(shè)計(jì)中的計(jì)算量，編程基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。

    例如，圖1中的O點(diǎn)是機(jī)床原點(diǎn)，對(duì)于這個(gè)零件，如果將編程基準(zhǔn)置于Oa點(diǎn)，由于此零件的多數(shù)型孔以Y方向?qū)ΨQ，那么Y方向坐標(biāo)尺寸的計(jì)算將變得非常簡(jiǎn)單，而且如果Y方向的展開尺寸有變化時(shí)，程序的修改也比較容易，只需再次確定Oa點(diǎn)的位置即可完成程序的修改。

圖1

    2. 工序最大限度集中

    為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)，提高生產(chǎn)效率和保證加工質(zhì)量，在數(shù)控沖床加工編程中應(yīng)遵循工序最大限度集中的原則，即零件在一次裝夾中，力求完成本臺(tái)數(shù)控機(jī)床所能加工的全部型孔及外形的加工，防止出現(xiàn)重復(fù)定位誤差。對(duì)于有些必須重復(fù)定位的零件，也應(yīng)充分考慮重復(fù)定位的方法，而且在出現(xiàn)重復(fù)定位的情況下，也應(yīng)使有相關(guān)尺寸的孔盡量在一次加工定位中能夠完成，如圖1中8-Ф6.0及方孔(120mm×80mm)等。因?yàn)樽鳛橐唤M有關(guān)聯(lián)尺寸要求的型孔，如果分兩次定位來(lái)加工完成，就極有可能出現(xiàn)加工誤差，無(wú)法保證關(guān)聯(lián)尺寸的要求，達(dá)不到零件要求的尺寸精度。

    3. 合理地選擇換模次序及走刀路線 

    在數(shù)控沖床的程序設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)選擇合理的換模次序，其一般原則是：先圓孔后方孔，先小孔后大孔、先中間后外形。同時(shí)一套模具在選用以后，出于縮短加工時(shí)間的考慮，應(yīng)該完成其在這個(gè)零件上的所有需要加工的型孔。在合理選擇換模次序的同時(shí)也應(yīng)該選取模具的最佳走刀路線，以減少空行程，提高生產(chǎn)效率，并保證機(jī)床安全可靠的運(yùn)行。

    在圖2中，都是從左下角的第一個(gè)孔開始加工，a圖（G37）的走刀路線是沿Y方向迂回往返加工，這樣不但加工時(shí)間比較長(zhǎng)，而且在網(wǎng)孔的數(shù)控沖加工中由于殘余應(yīng)力的存在，必然引起鈑料的變形，再以 Y方向迂回加工，極有可能使得鈑料與機(jī)床的上下轉(zhuǎn)盤發(fā)生碰撞、卷料，構(gòu)成極不安全的隱患。如果以b圖（G36）的方式加工，不但加工時(shí)間比較短，而且由于以X方向迂回加工，使得鈑料的變形部分在加工的過(guò)程中逐步退出上下轉(zhuǎn)盤之間，極大地降低了鈑料與機(jī)床發(fā)生碰撞、卷料的危險(xiǎn)。

a) G37

b) G36

    圖2 走刀路線選擇

  4. 合理的夾鉗位置及移位方式

    數(shù)控沖床每一次夾鉗定位都有一定的加工范圍， 如我所的PEGA-345，一次夾鉗定位的加工范圍是：X方向1270mm，Y方向1000mm。當(dāng)在X方向超過(guò)這個(gè)行程時(shí)，就必須通過(guò)夾鉗移位來(lái)完成其余的加工。夾鉗移位時(shí)，首先，壓料塊壓住鈑料，夾鉗松開，夾鉗移動(dòng)到指定的位置，再次夾緊，繼續(xù)加工。

    數(shù)控沖在加工中，由于毛坯料的定位邊直線度不好，夾鉗位置、壓料塊的位置不當(dāng)，外形加工時(shí)很容易出現(xiàn)臺(tái)階，各個(gè)型孔距邊的尺寸公差也難以保證，如圖3所示。

圖3

    筆者通過(guò)長(zhǎng)期的編程實(shí)踐及生產(chǎn)實(shí)際操作，總結(jié)出了以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

    (1)要盡可能地保證定位邊良好的直線度，在必要的情況下，可以在數(shù)控剪床上再次精裁一刀；

    (2)第一次的夾鉗位置應(yīng)盡可能的大，以使夾鉗夾持得更加平穩(wěn)、可靠；

    (3)可在不移位的情況下加工的孔，應(yīng)盡可能地一次加工完成；

    (4)有相關(guān)尺寸的孔，應(yīng)盡量在一次移位中加工完成；

    (5)為使鈑料有良好的剛性，應(yīng)適當(dāng)?shù)囟嗔粢恍┪⑦B接；

    (6)壓料塊的位置：Y方向應(yīng)壓在鈑料的中心位置，而在X方向應(yīng)壓在偏向夾鉗要移動(dòng)的位置。

    只要做到以上幾點(diǎn)，就可以很好地克服夾鉗移位帶來(lái)的一系列問(wèn)題，保證零件加工的合格。
 
    5. 合理的排料方式

    對(duì)于中小型零件的數(shù)控沖加工，為了縮短輔助加工工時(shí)，節(jié)約加工時(shí)間，提高材料的利用率，一般采用排版加工程序。排版加工程序可以分為自動(dòng)排版與人工排版兩種。

    自動(dòng)排版的優(yōu)點(diǎn)是只須由編程者編輯出單個(gè)程序，然后由軟件自動(dòng)生成排版程序，省時(shí)、省力，而且走刀路線、換模次序較為合理。但是，這樣做有兩大弊�。�

    (1)不能嚴(yán)格地執(zhí)行首件加工

    排版程序加工時(shí)，由于是批量加工，因此必須進(jìn)行首件檢驗(yàn)。但是，當(dāng)按下工控柜上的“FIRST”鍵時(shí)，并不能完整地加工出第一個(gè)零件。這樣就給首件檢驗(yàn)帶來(lái)了一定的難度，容易造成批量報(bào)廢。

    (2)自動(dòng)排版的編輯性差

    由于自動(dòng)排版產(chǎn)生的程序可閱讀性和可編輯性較差，當(dāng)加工中途出現(xiàn)程序錯(cuò)誤、機(jī)床報(bào)警、卷料以及其他情況而使機(jī)床急停時(shí)，在解除報(bào)警、消除隱患后很難再繼續(xù)加工。

    鑒于上述的原因，我們一般采用人工排版的辦法。其格式為:
    G98Xxa Yya Icx JcyPnx Kny ；排版設(shè)置
    U00
    … ；程序段
    V00
    G75(G76) W00 Q0 ；程序段調(diào)用
    ……

    只要我們合理安排換模次序及走刀路線，人工排版可以與自動(dòng)排版相媲美，而且完全可以消除上述兩大弊端。而且，當(dāng)鈑料規(guī)格不統(tǒng)一時(shí)，對(duì)鈑料上要加工的零件數(shù)量的改變，只需改變G98XxaYyaIcxJcyPnxKny中的P 、K值，就可以輕松地完成對(duì)程序的修改。

    6. 數(shù)控程序良好的可讀性、可修改性

    數(shù)控程序的設(shè)計(jì)方法有兩種：手工編程及自動(dòng)編程。手工編程方法是指從分析零件圖樣、制定工藝規(guī)程、計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)、編寫零件加工程序直到程序的校核，整個(gè)的過(guò)程都是由人工完成的。對(duì)于零件不太復(fù)雜，坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算比較簡(jiǎn)單的情況，采用手工編程比較容易實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于外形比較復(fù)雜，坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算難度比較大的零件，就應(yīng)該采用自動(dòng)編程。自動(dòng)編程是指從工藝處理、坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算直至程序生成、校核完全由計(jì)算機(jī)完成。與手工編程相比，自動(dòng)編程的編程質(zhì)量及效率大為提高。

    不管是手工編程還是自動(dòng)編程，所產(chǎn)生的數(shù)控程序都應(yīng)做到程序結(jié)構(gòu)清晰、語(yǔ)句規(guī)范、可讀性好、可修改性強(qiáng)。特別是對(duì)于單件小批量數(shù)控生產(chǎn)，可能隨時(shí)需要在機(jī)床工控柜上對(duì)程序進(jìn)行修改、調(diào)整，程序的可讀性和可修改性就顯得格外重要。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化編程及修改的工作，當(dāng)某段加工工序和加工路線重復(fù)使用時(shí)，為縮短程序長(zhǎng)度，應(yīng)盡量使用子程序及宏指令，從而有利于數(shù)控加工編程工作的最優(yōu)化。

    總結(jié)

    數(shù)控沖床的程序設(shè)計(jì)，不是一個(gè)單純的將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為機(jī)床可以識(shí)別的代碼的過(guò)程，優(yōu)秀的數(shù)控沖編程人員首先應(yīng)當(dāng)是優(yōu)秀的工藝設(shè)計(jì)人員和優(yōu)秀的機(jī)床操作人員。他們對(duì)機(jī)床及機(jī)床的各項(xiàng)參數(shù)做到足夠地了解，對(duì)所有的模具做到心中有數(shù)。程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)數(shù)控沖床的加工工藝特點(diǎn)，進(jìn)行全面的分析，不僅要保證編制出正確的數(shù)控程序，更應(yīng)保證加工出合格的零件，同時(shí)也應(yīng)使數(shù)控沖床能得到合理應(yīng)用和充分的發(fā)揮。