加工中心編程技巧和安全操作初探

 隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展，功能越來(lái)越完善，使用越來(lái)越方便，可靠性越來(lái)越高，性能價(jià)格比也越來(lái)越高。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用已得到一定程度的普及，而高性能高效率的加工中心也逐漸成為社會(huì)所需。從而使越來(lái)越多的學(xué)校購(gòu)買數(shù)控機(jī)床，開展數(shù)控機(jī)床的教學(xué)。通過幾年的加工中心實(shí)際應(yīng)用和教學(xué)實(shí)踐及摸索，筆者將一些積累的經(jīng)驗(yàn)和讀者分享，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)批評(píng)指出。 
　　一、加工中心幾個(gè)常用指令的編程技巧
 
　　1、M00、M01、M02和M30的區(qū)別與聯(lián)系
　　學(xué)生在初學(xué)加工中心編程時(shí)，對(duì)以上幾個(gè)M代碼容易混淆，主要原因是學(xué)生對(duì)加工中心加工缺乏認(rèn)識(shí)，加上個(gè)別教材敘述不詳細(xì)。它們的區(qū)別與聯(lián)系如下：
  
　　M00為程序暫停指令。程序執(zhí)行到此進(jìn)給停止，主軸停轉(zhuǎn)。重新按啟動(dòng)按鈕后，再繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。主要用于編程者想在加工中使機(jī)床暫停（檢驗(yàn)工件、調(diào)整、排屑等）。
　　M01為程序選擇性暫停指令。程序執(zhí)行時(shí)控制面板上“選擇停止”鍵處于“ON”狀態(tài)時(shí)此功能才能有效，否則該指令無(wú)效。執(zhí)行后的效果與M00相同，常用于關(guān)鍵尺寸的檢驗(yàn)或臨時(shí)暫停。  
　　
　　M02為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到此指令，進(jìn)給停止，主軸停止，冷卻液關(guān)閉。但程序光標(biāo)停在程序末尾。 
 
　　M30為主程序結(jié)束指令。功能同M02，不同之處是，光標(biāo)返回程序頭位置，不管M30后是否還有其他程序段。
  
　　2、刀具補(bǔ)償參數(shù)地址D、H的應(yīng)用
  
　　在部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)（如FAUNC）中，刀具補(bǔ)償參數(shù)D、H具有相同的功能，可以任意互換，它們都表示數(shù)控系統(tǒng)中補(bǔ)償寄存器的地址名稱，但具體補(bǔ)償值是多少，關(guān)鍵是由它們后面補(bǔ)償號(hào)地址中的數(shù)值來(lái)決定。所以在加工中心中，為了防止出錯(cuò)，一般人為規(guī)定H為刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)刂�，補(bǔ)償號(hào)從1～20號(hào)，D為刀具半徑補(bǔ)償?shù)刂�，補(bǔ)償號(hào)從21號(hào)開始（20把刀的刀庫(kù)）。 
 
　　例如：G00G43H1Z60.0;  
　　G01G41D21X30.0Y45.0F150; 

　　3、G92與G54～G59的應(yīng)用
  
　　G54～G59是調(diào)用加工前設(shè)定好的坐標(biāo)系，而G92是在程序中設(shè)定的坐標(biāo)系，用了G54～G59就沒有必要再使用G92，否則G54～G59會(huì)被替換，應(yīng)當(dāng)避免。

  　注意：（1）一旦使用了G92設(shè)定坐標(biāo)系，再使用G54～G59不起任何作用，除非斷電重新啟動(dòng)系統(tǒng)，或接著用G92設(shè)定所需新的工件坐標(biāo)系。（2）使用G92的程序結(jié)束后，若機(jī)床沒有回到G92設(shè)定的原點(diǎn)，就再次啟動(dòng)此程序，機(jī)床當(dāng)前所在位置就成為新的工件坐標(biāo)原點(diǎn)，易發(fā)生事故。所以，一定要慎用。
 
　　4、暫停指令 
 
　　G04X_/P_ 是指刀具暫停時(shí)間（進(jìn)給停止，主軸不停止），地址P或X后的數(shù)值是暫停時(shí)間。X后面的數(shù)值要帶小數(shù)點(diǎn)，否則以此數(shù)值的千分之一計(jì)算，以秒（s）為單位，P后面數(shù)值不能帶小數(shù)點(diǎn)（即整數(shù)表示），以毫秒（ms）為單位。
  
  　例如，G04 X2.0;或G04 X2000;　　　暫停2秒  
　　G04 P2000;  
　　
　　但在某些孔系加工指令中（如G82、G88及G89），為了保證孔底的粗糙度，當(dāng)?shù)毒呒庸ぶ量椎讜r(shí)需有暫停時(shí)間，此時(shí)只能用地址P表示，若用地址X表示，則控制系統(tǒng)認(rèn)為X是X軸坐標(biāo)值進(jìn)行執(zhí)行。
  
  　例如，G82X80.0Y60.0Z-20.0R5.0F200P2000; 
  　鉆孔（80.0，60.0）至孔底暫停2秒  
  　G82X80.0Y60.0Z-20.0R5.0F200X2.0； 
  　鉆孔（2.0，60.0）至孔底不會(huì)暫停。
  
　　5、同一條程序段中，相同指令（相同地址符）或同一組指令，后出現(xiàn)的起作用。 
  　例如：G01G90Z30.0Z20.0F200; 執(zhí)行的是Z20.0，Z軸直接到達(dá)Z20.0，而不是Z30.0。 
  　G01G00X30.0Y20.0F200; 執(zhí)行的是G00（雖有F值，但也不執(zhí)行G01）。 
  　但不同一組的指令代碼，在同一程序段中互換先后順序執(zhí)行效果相同。 
  　例如：G90G54G00X0Y0Z60.0;和G00G90G54X0Y0Z60.0;相同。
  
　　6、程序段順序號(hào) 
  
　　程序段順序號(hào)，用地址N表示。一般數(shù)控裝置本身存儲(chǔ)器空間有限（64K），為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，程序段順序號(hào)都省略不要。N只表示程序段標(biāo)號(hào)，可以方便查找編輯程序，對(duì)加工過程不起任何作用，順序號(hào)可以遞增也可遞減，也不要求數(shù)值有連續(xù)性。但在使用某些循環(huán)指令，跳轉(zhuǎn)指令，調(diào)用子程序及鏡像指令時(shí)不可以省略。  
  
　　二、安全操作加工中心加工 
  
　　數(shù)控機(jī)床的加工過程中，有一點(diǎn)至關(guān)重要，那就是在編制程序和操作加工時(shí)，一定要避免使機(jī)床發(fā)生碰撞。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的價(jià)格非常昂貴，少則幾十萬(wàn)元，多則上百萬(wàn)元，維修難度大且費(fèi)用高。但是，碰撞的發(fā)生是有一定規(guī)律可循的，是能夠避免的，可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)。 
  
　　1、利用計(jì)算機(jī)模擬仿真系統(tǒng)
 
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工教學(xué)的不斷擴(kuò)大，數(shù)控加工模擬仿真系統(tǒng)越來(lái)越多，其功能日趨完善。因此可用于初步檢查程序，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)，以確定是否有可能碰撞。 
　　
　　2、利用機(jī)床自帶的模擬顯示功能 
　　
　　一般較為先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床圖形顯示功能。當(dāng)輸入程序后，可以調(diào)用圖形模擬顯示功能，詳細(xì)地觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便檢查刀具與工件或夾具是否有可能碰撞。 
　　
　　3、利用機(jī)床的空運(yùn)行功能 
　　
　　利用機(jī)床的空運(yùn)行功能可以檢查走刀軌跡的正確性。當(dāng)程序輸入機(jī)床后，可以裝上刀具或工件，然后按下空運(yùn)行按鈕，此時(shí)主軸不轉(zhuǎn)，工作臺(tái)按程序軌跡自動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)便可以發(fā)現(xiàn)刀具是否有可能與工件或夾具相碰。但是，在這種情況下必須要保證裝有工件時(shí)，不能裝刀具；裝刀具時(shí)，就不能裝工件，否則會(huì)發(fā)生碰撞。 
  
　　4、利用機(jī)床的鎖定功能 
  
　　一般的數(shù)控機(jī)床都具有鎖定功能（全鎖或單軸鎖）。當(dāng)輸入程序后，鎖定Z軸，可通過Z軸的坐標(biāo)值判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞。此功能的應(yīng)用應(yīng)避開換刀等運(yùn)作，否則無(wú)法程序通過。 
　　
　　5、坐標(biāo)系、刀補(bǔ)的設(shè)置必須正確 
　　
　　在啟動(dòng)機(jī)床時(shí)，一定要設(shè)置機(jī)床參考點(diǎn)。機(jī)床工作坐標(biāo)系應(yīng)與編程時(shí)保持一致，尤其是Z軸方向，如果出錯(cuò)，銑刀與工件相碰的可能性就非常大。此外，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置必須正確，否則，要么是空加工，要么是發(fā)生碰撞。 
  
　　6、提高編程技巧 
　　
　　程序編制是數(shù)控加工至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，提高編程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞。 
　　例如：銑削工件內(nèi)腔，當(dāng)銑削完成時(shí)，需要銑刀快速退回至工件上方100mm處，如果用N50 G00 X0 Y0 Z100 編程，這時(shí)機(jī)床將三軸聯(lián)動(dòng)，，則銑刀有可能會(huì)與工件發(fā)生碰撞，造成刀具與工件損壞，嚴(yán)重影響機(jī)床精度，這時(shí)可采用下列程序N40 G00 Z100;　 N50 X0 Y0;　即刀具先退至工件上方 100mm處，然后再返回編程零點(diǎn)，這樣便不會(huì)碰撞�！　� 
　 
　　總之，掌握加工中心的編程技巧，能夠更好地提高加工效率、加工質(zhì)量，避免加工中出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。這需要我們?cè)趯?shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高，從而使編程、加工能力進(jìn)一步加強(qiáng)，為數(shù)控加工事業(yè)的發(fā)展作貢獻(xiàn)。 

  參考文獻(xiàn)： 
  1、實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)編委會(huì)編 《實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)》 北京：兵器工業(yè)出版社，1995 
  2、唐健編 《數(shù)控加工及程序編輯基礎(chǔ)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 
  3、勞動(dòng)和社會(huì)保障部編 《加工中心操作工》 北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001  
  4、OMC綜合切削中心機(jī)程式設(shè)計(jì) 臺(tái)灣 1999