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1、1. 数控车削加工中妙用 G00 及保证尺寸精度的技巧一、程序首句妙用 G00 的技巧目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以 G50 X Z 作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(X Z)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用 种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到 G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。 1. 对刀后，装夹好工件毛坯； 2. 主轴正转，手轮基准刀平工件右端面 A； 3. Z 轴不动，沿 X 轴释放刀具至 C 点，输入 G50 Z0，电脑记忆该点； 4. 程序录入方
2、式，输入 G01W-8F50，将工件车削出一台阶； 5. X 轴不动，沿 Z 轴释放刀具至 C 点，停车测量车削出的工件台阶直径 ，输入 G50 X，电脑记忆该点； 6. 程序录入方式下，输入 G00 X Z，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入 G50 X Z，电脑记忆该程序原点。 上述步骤中，步骤 6 即刀具定位在 XZ 处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到 XZ 处的过程繁琐，一旦出现意外，X 或 Z 轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对 G50 设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作
3、用，需重新将刀具运行至XZ 位置并重设 G50。如果 批量生产，加工完一件后，回G50 起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用 G50 建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句 G50 XZ 改为 G00 X Z 后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找 G50 过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5 后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00 代替 G5
4、0的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于 G50 X Z程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。 二、控制尺寸精度的技巧1. 修改刀补值保证尺寸精度 由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下： 绝对坐标输入法 根据“大减小，小加大”的原则，在刀补 001004 处修改。如用 2号切断刀切槽时工件尺寸大了 0.1mm，而 002 处刀补显示是 X3.8，则可输入 X3.7，减少 2 号刀补。 b. 相对坐标法 如上例，002 刀补处输入 U-0.1，亦可收到同样的效果
5、。 同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用 1 号外圆刀加工某处轴段，尺寸 了 0.1mm，可在 001 刀补处输入 W0.1。 2. 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用 1 号刀 G71 粗加工外圆之后，可在 001 刀补处输入 U0.3，调用 G70 精车一次，停车测量后，再在 001 刀补处输入 U-0.3，再次调用 G70 精车一次。1. 笔者从事数控加工技术的学习与实践已有四个年头，总结了一些数控铣削加工编程中刀具半
6、径补偿及新工艺的应用技巧，在此以实例分析解说的方式与大家分享：一、圆孔的加工：如图 1（下页）所示，对于此类的圆孔，孔径尺寸不大不小（一般指 2040）、孔深不是太深（一般不超过 20mm）、精度要求也不是太高（一般指 IT7 级）。在数控铣床上可直接用一把立铣刀完成。工艺及编程分析：1、刀具的选择：对于此类的圆孔，工件材料若为 45#钢调质处理，可选一把硬质合金立铣刀，刀具的直径要根据孔的直径来确定。刀具直径太小，那么刀具走一整圆下来可能中间还有一定的残料铣不到，刀具直径太大，可能刀具在这个小范围内连刀补都建不起来。假定孔径为 D、刀具直径为 d、它们之间的关系应是：D/3 d D/2分析计
7、算后发现可以在 12 和 14 中选一种，刀具直径越大、铣削效率当然就越高，所以最终确定选 14 的三刃立铣刀。2、由于数控铣床良好的机械性能，特别是滚珠丝杆采用双螺母调隙，不存在反向窜刀的现象，从提高刀具耐用度和降低加工表面粗糙度的角度考虑，一般优先采用顺铣。按传统的铣削工艺，加工内腔需先钻一个工艺孔、再扩孔，那么，钻孔、换刀、建坐标系（主要是 Z 轴长度设定）、编程等会浪费一定的时间，我们可以以“少吃走快”的方法，即每次慢下刀 0.5mm左右、主轴转速尽量高、走刀速度尽量快 (此时的切削要素主要由刀具性能决定)，这样以来刀具主要是受高转速下的离心力，切削力的影响已经不大。而且加工的铁屑均为
8、颗粒状，加上冷却液的冲刷可以带走大量的切削热、降低切削温度。该方法下切削加工的时间并没有增加、反而省去了大部分的辅助工作时间。3、编程路径的确定： 注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法，过度圆弧的半径 r 必须大于刀具的半径、且小于圆孔的半径，否则刀具路径就不是我们想要的那样。选择 r=8mm，刀具实际的中心轨迹4、粗精加工的安排和程序处理：把刀具路径编在一个子程序里、每次慢下刀 0.5mm、子程序连续调用 24 次、刀补值设定为 7.2、即可完成粗加工；精加工只需调用一次子程序、一次下刀到孔底、走刀量减小 5 倍、刀补值设定为理论值、其它不变、即可完成精加工。5、参考加工程序：（注：按华
9、中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）粗加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐标系，程序初始化N2M03 S2500主轴正转，转速 2500r/minN3G00 X0 Y0 Z10 M07快速定位，打开切削液N4G01 Z0 F300定位到切削起点N5M98 P1000 L24调用 24 次子程序N6G01 Z10 F300加工完成抬刀N7G00 Z100 M09抬刀至安全位置，关闭切削液N8M30主程序完并复位N9%1000子程序名N10G91 G01 Z-0.5 F50增量慢下刀 0.5mmN11G90 G01 G41 X8 Y-8 D01 F100
10、0绝对编程，建立左刀补（刀补值 7.2mm）N12G03 X16 Y0 R8圆弧过度切向切入N13I-16 J0铣削整圆N14X8 Y8 R8圆弧过度切向切出N15G01 G40 X0 Y0取消刀补，回到下刀起点N16M99子程序完（精加工时只需将 N5 中“L24”删掉，N10 中改为“Z-12”,刀补值改成理论值即可）。由此例可见，通过巧妙应用刀具半径补偿、选择合理的刀具、制定最优化的刀具路径和新工艺“少吃走快”的大胆应用，就能快速、高效、准确地加工出类似的孔类零件。二、内外壁的加工要在一个平面上铣出一条封闭的沟槽，槽宽有精度要求。在数控铣床上也可用一把立铣刀完成。通过图形和工艺分析应选一
11、把 12 硬质合金三刃立铣刀，加工思路也应该是“少吃走快”。现在关键的问题是图素较复杂，各节点计算难度大。按常规的编程思路就要把内外壁轮廓上各点坐标先计算出来，再把加工内壁编写一个程序、加工外壁编写一个程序，然后分别加工。显而易见，在竞赛类的场合或急需时这种方法非常浪费时间。能不能通过巧妙地应用刀具半径补偿，使工作量大减、节约时间，又能合理地加工出类似的合格工件呢？我们只需按尺寸标注计算出图 4 中所示内壁上 A、B、C、D、E、F、G、H 各点坐标值（其实只有 B、C、F、G 四点中任意一点需计算），确定下刀点为 O 点，按图 4 所示轨迹建立刀补编写一个程序即可。当加工内壁时，把刀补值设为
12、刀具的实际半径，此时走出的轮廓；加工外壁时，刀补值设为（槽宽刀具半径），此时走出的轮廓采用此方法加工内外壁的特点就是只需编写一个程序，通过不断修改刀补值来完成内外壁的粗精加工。需要注意的是精加工内壁时采用的是顺铣，精加工外壁时采用的是逆铣，所以加工过程中还需要合理调整切削加工参数，以获得最好的加工效果。参考加工程序：（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）粗加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐标系，程序初始化N2M03 S3000主轴正转，转速 3000r/minN3G00 X-47.5 Y0 Z10 M07快速定位，打开切削液N4G01 Z0
13、 F300定位到切削起点N5M98 P1000 L10调用 10 次子程序N6G01 Z10 F300加工完成抬刀N7G00 X0 Y0 Z100 M09抬刀至安全位置，关闭切削液N8M30主程序完并复位N9%1000子程序名N10G91 G01 Z-0.5 F50增量慢下刀 0.5mmN11G90 G01 G41 X-40 Y10 D01 F1000绝对编程，建立左刀补N12G02 X-24 Y18 R10AB 圆弧进给N13G03 X24 R40BC 圆弧进给N14G02 X40 Y10 R10CD 圆弧进给N15G01 Y-10DE 直线进给N16G02 X24 Y-18 R10EF 圆
14、弧进给N17G03 X-24 R40FG 圆弧进给N18G02 X-40 Y-10 R10GH 圆弧进给N19G01 Y10HA 直线进给N20G01 G40 X-47.5 Y0取消刀补，回到下刀起点N21M99子程序完（需要注意的是粗加工内外壁设置刀补值要把精加工余量考虑进去，而且内壁是在刀补值上加上余量、外壁是在刀补值上减去余量，想想为什么？）类似这种内外壁加工、薄壁加工、阴阳模加工等，都是根据图纸尺寸标注只计算一条轮廓上的节点，巧妙设置下刀起点，正确加入刀补指令，合理设置刀补值及切削参数来完成工件的加工。三、轮廓周边倒圆角的加工提起轮廓周边倒圆角的加工大家可能感到疑惑，这跟刀具半径补偿的
15、应用有关系吗？轮廓周边倒圆角那属于曲面加工，应该用 CAM 软件自动生成加工程序，这样既方便又准确。当然笔者不否认 CAM 软件的强大功能。当你看了下面这个用设置刀具半径补偿手工编写宏程序在轮廓周边倒圆角的例子之后，一定颇有感慨。如图 6 所示，两圆两边用直线相切连接形成一个封闭轮廓，要在此轮廓周边倒半径为 6mm 的圆角。这种轮廓若用 CAM 软件自动生成加工程序，需要把三维图形画出来，按照曲面加工的思路来进行。用过 CAM 软件的人就应该知道，如果真的是非常复杂的曲面用手工编程无法完成的情况下，那当然没有选择。CAM 软件生成的曲面加工程序往往要走上好几个小时（甚至数十个小时），所以像图
16、6 这样的例子我们就千万不要选择 CAM 软件加工。手工编程、建立刀补、编写宏程序，是最佳思路。我们只需要计算出图 7 所示 A、B、C、D、E 几个节点坐标， 分两步走。第一步：选择一把稍大一点的硬质合金三刃立铣刀，按图 7 所示选择一个下刀点，建立刀补编写轮廓二维加工程序。注意粗精加工的切削参数选用和刀补值的设置。以最快最准的速度加 工出二维轮廓。可见只要刀具性能好，此道工序用不了多长时间。第二步：加工周边圆角。曲面加工，选择球头铣刀要比平底立铣刀好的多。编辑宏程序的思路是先选择一个合适的剖切平面，在平面上做数学模型分析，推导出相关参数的计算程式，再结合空间几何概念，建立循环语句。通过该例分析，我们还是按轮廓建立刀补编程，根据每一层面上刀补的偏置值不同，循序渐进，一层一层把圆角铣出来。我们选择 8 硬质合金球头铣刀（当然不一定要选 8，根据实际情况
