數(shù)控沖床程序設(shè)計工藝過程分析與處理簡介

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

   數(shù)控沖床是按照事先編制好的加工程序，自動地對鈑料進行沖裁加工的設(shè)備。理想的加工程序不僅應(yīng)能保證加工出符合設(shè)計要求的合格零件，同時也應(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。

    進行數(shù)控程序設(shè)計時，無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，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)計中，更應(yīng)注意一些程序設(shè)計的工藝方法。如果忽視了一些工藝細節(jié)問題，有時即使加工程序是正確的，但由于程序的工藝方法不合理，也根本無法加工出合格的零件，更有甚者，會造成機床的報警及損害。

    本文將就數(shù)控沖程序設(shè)計中常見的問題進行剖析，并針對具體問題給出相應(yīng)的解決辦法。

    數(shù)控沖裁程序設(shè)計工藝過程分析

    1. 選擇合適的編程基準(zhǔn)

    數(shù)控沖床在加工中，都是以機床的原點為定位基準(zhǔn)的，一般情況下，也是以這個基準(zhǔn)為編程基準(zhǔn)。但是有時選擇合適的編程基準(zhǔn)，可以大大降低程序設(shè)計中的數(shù)值計算，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)計中的錯誤。編程基準(zhǔn)可以選擇在零件或機床的任何位置，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)計中的計算量，編程基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。

    例如，圖1中的O點是機床原點，對于這個零件，如果將編程基準(zhǔn)置于Oa點，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)尺寸的計算將變得非常簡單，而且如果Y方向的展開尺寸有變化時，程序的修改也比較容易，只需再次確定Oa點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)控機床的優(yōu)勢，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，力求完成本臺數(shù)控機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。因為作為一組有關(guān)聯(lián)尺寸要求的型孔，如果分兩次定位來加工完成，就極有可能出現(xiàn)加工誤差，無法保證關(guān)聯(lián)尺寸的要求，達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。同時一套模具在選用以后，出于縮短加工時間的考慮，應(yīng)該完成其在這個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，并保證機床安全可靠的運行。

    在圖2中，都是從左下角的第一個孔開始加工，a圖（G37）的走刀路線是沿Y方向迂回往返加工，這樣不但加工時間比較長，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程中逐步退出上下轉(zhuǎn)盤之間，極大地降低了鈑料與機床發(fā)生碰撞、卷料的危險。

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方向超過這個行程時，就必須通過夾鉗移位來完成其余的加工。夾鉗移位時，首先，壓料塊壓住鈑料，夾鉗松開，夾鉗移動到指定的位置，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)，外形加工時很容易出現(xiàn)臺階，各個型孔距邊的尺寸公差也難以保證，如圖3所示。

圖3

    筆者通過長期的編程實踐及生產(chǎn)實際操作，總結(jié)出了以下幾點經(jīng)驗。

    (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的位置。

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

    對于中小型零件的數(shù)控沖加工，為了縮短輔助加工工時，節(jié)約加工時間，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排版與人工排版兩種。

    自動排版的優(yōu)點是只須由編程者編輯出單個程序，然后由軟件自動生成排版程序，省時、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，由于是批量加工，因此必須進行首件檢驗。但是，當(dāng)按下工控柜上的“FIRST”鍵時，并不能完整地加工出第一個零件。這樣就給首件檢驗帶來了一定的難度，容易造成批量報廢。

    (2)自動排版的編輯性差

    由于自動排版產(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)程序錯誤、機床報警、卷料以及其他情況而使機床急停時，在解除報警、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，對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)計方法有兩種：手工編程及自動編程。手工編程方法是指從分析零件圖樣、制定工藝規(guī)程、計算坐標(biāo)點、編寫零件加工程序直到程序的校核，整個的過程都是由人工完成的。對于零件不太復(fù)雜，坐標(biāo)點的計算比較簡單的情況，采用手工編程比較容易實現(xiàn)。但是對于外形比較復(fù)雜，坐標(biāo)點的計算難度比較大的零件，就應(yīng)該采用自動編程。自動編程是指從工藝處理、坐標(biāo)點的計算直至程序生成、校核完全由計算機完成。與手工編程相比，自動編程的編程質(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、語句規(guī)范、可讀性好、可修改性強。特別是對于單件小批量數(shù)控生產(chǎn)，可能隨時需要在機床工控柜上對程序進行修改、調(diào)整，程序的可讀性和可修改性就顯得格外重要。同時，為了簡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，為縮短程序長度，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，不是一個單純的將設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為機床可以識別的代碼的過程，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)計人員和優(yōu)秀的機床操作人員。他們對機床及機床的各項參數(shù)做到足夠地了解，對所有的模具做到心中有數(shù)。程序設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)數(shù)控沖床的加工工藝特點，進行全面的分析，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，同時也應(yīng)使數(shù)控沖床能得到合理應(yīng)用和充分的發(fā)揮。