一、 问题的提出

目前， 品种多、 批量小以及形状复杂， 精度高的零件越来越多。为合理解决多品种、 小批量生产的实际需要， 在机械切削加工的企业已逐步使用数控机床来进行切削加工。而数控机床是一种以数字量作为指令信息形式， 通过计算机对这种信息进行处理而实现自动控制的机床， 是计算技术、 电子技术、 自动控制、 伺服驱动、精密测量和精密机械结构等新技术的综合应用。它已成为金属切削机床的发展方向， 但是数控机床的编程操作比较复杂，对数控编程操作人员素质要求较高， 同时数控机床价格比较昂贵， 一旦编程操作不慎， 发生碰撞， 其后果不堪设想。 因此编程操作人员必须经过专业培训。 近几年来， 制造业向中国转移， 以及国内制造企业的不断发展壮大， 面向制造企业的技能型人才呈现供不应求的局面， 企业亟需大量有理论基础和实践的实用型人才来提升企业的竞争力而举办各类各样的培训班。但是在培训班上， 初学数控编程的学员对理解数控加工指令及

加工工艺往往存在困难。 笔者根据教学体会， 谈一下怎样才能理解好数控编程加工指令及加工工艺。

二、 加工指令及加工工艺

首先， 数控加工工艺及程序编制教程对指令为读者作了如下解释： 快速定位 （G00） ： G00X__Z__， 刀具分别以各轴快速进给速度移动到 X、 Z 值点上。

直线插补（G01） ： G01X__Z__F__刀具以指令的进给速度移至坐标值为X、 Z的点上。 例如， 如图1 所示G01X45Z-20F30（A—B） ：

圆弧插补G02 （顺时针） 和G03 （逆时针） ： G02 （G03） X__Z__R__F__， 刀具以F速度沿半径R 移至圆弧终点X、 Z 点上。 例如， 如图 2 所示 G03X50Z-10R10F100 （A—B） ：

接下来是教程对上述加工指令的应用进行举例，

如图 3所示。

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O0001

G00 X100Z100； 定起刀点

M03 S800 T0101； 主轴正转， 调1 号刀

G00X35Z0； 快速定位至端面加工起点

G01X0Z0F100 ； 车端面至圆弧 R15 的起点

G03X21.88Z-24.92R15F80； 加工 R15 圆弧面

G02X26Z-32.81R5F80； 加工 R5圆弧面

G01X26Z-36.81F80； 加工圆 26 外圆面

G01X32Z-36.81F80； 加工台阶面

G01X32Z-45F80； 加工圆 32外圆面

G00X100Z100； 回起刀点

M05； 主轴停止

M30； 程序结束

从上面所列的内容看， 教程只让读者了解指令的定义及格式。但是， 我们都知道车削加工常用的毛坯多为圆棒料， 从圆棒料到零件之间有加工余量大小的问题。 在确定背吃刀量 （即切削深度aP） 时， 一般是先把精加工 （半精加工） 余量扣除， 然后把剩下的粗加工余量尽可能一次切除。 如果粗加工余量较大，机床功率不足， 刀具强度较低， 应分几次切除余量， 否则会损坏刀具。对加工尺寸精度， 表面粗糙度要求较高的工件， 如果增大背吃刀量aP， 则切削力增大得较快， 引起切削加工的振动， 会使加工零件的表面质量下降， 所以吃刀深度要合理。因此， 初学数控编程的学员往往会问： 数控加工余量大时如何加工？所以单从指令进行讲解会使读者产生疑惑与困难。

三、 改进方法

笔者认为在讲解加工指令的同时应讲解加工工艺， 以便读者理解接受所讲的加工指令。 在普通车床加工零件， 车床加工的切削用量， 工序工步安排以及走刀路线等内容， 往往都是由操作工人决定， 操作工人会按零件图样的技术要求， 按一定的切削深度， 逐层把毛坯的余量切除， 不会因吃刀深度太大而损坏车刀， 从而保证加工零件的质量。 而数控加工的所有工序工步， 切削用量， 走刀路线， 加工余量和所用的尺寸及类型等都要编入程序中， 编程可参照普通车床的逐层加工过程的原理， 使用有关的加工指令把加工过程逐层编写出来即可。所以笔者在讲授数控加工指令时， 会结合普通机加工的切削用量进行一起比较分析。 如上面所列的数控加工例子， 应在讲解有关G01，G02， G03等指令时， 要讲吃刀深度问题， 若吃刀深度过大， 可分层应用有关加工指令逐层编程加工， 次走刀才按照零件图样的尺寸进行编程。这样可避免初学数控加工的学员误解数控加工工艺与数控加工指令的关系而产生困惑。经过按每次走刀的吃刀深度， 逐层加工编程之后， 初学数控编程的学员已经对加工指令有了初步的认识， 然后对车削加工余量较大，一个表面需要进行多次反复加工的零件， 为简化编程可使用固定循环指令 （如G71、 G72、 G73、 G84 等） 编程加工， 若精度要求比较高的零件再配合精车循环（G70）进行编程加工。例如车削如图 4 所示的台阶工件， 直径从 45mm车至 25mm， 台阶长度为 35mm。

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那么在讲解这个零件加工的有关数控加工指令时， 可参照普通车床分层切削过程的方式， 应用有关的数控加工编程指令对这个零件进行分层编写车削程序，程序如下：

……

N20 G00 X50 Z2 T0101；刀具快速移动到 S

N30 G01 X40 F80； 车削第 1 次进刀， 背吃刀量 2.5mm

N40 Z-35； 切削

N50 G00 X50； 退刀

N60 Z2； 返回(50， 2)的坐标点

N70 G00 X35； 车削第2 次进刀， 背吃刀量2.5mm

N80 G01Z-35 F80； 切削

N90 G00 X50； 退刀

N100 Z2； 返回(50， 2)的坐标点

N110 G00 X30； 车削第 3 次进刀， 背吃刀量 2.5mm

N120 G01 Z-35 F80； 切削

N130 G00 X50； 退刀

N140 Z2； 返回(50， 2)的坐标点

N150 G00 X25； 车削第4 次进刀， 背吃刀量 2.5mm

N160 G01 Z-35 F80； 切削

N170 G00 X50； 退刀

N180 G00 X100 Z100；返回换刀点 （100， 100） 上

……

从对这个零件进行分层循环加工的过程中， 可从上述有关数控编程看出， 数控循环车削过程包括了 “切入—切削—退刀—返回” 等 4 个动作， 每次进刀深度都为2.5mm。它与普通车床手动加工相一致。这样讲解就方便初学数控编程的学员理解加工指令与加工工艺。在此基础上为减少编程工作量和进一步提高编程水平， 可用循环指令 （GSK980T 车床数控系统）编写这个零件车削程序如下：

……

N20 G00 X50 Z2 T0101； 刀具快速移动到 S 点

N30G71U2.5R0.5；粗车循环开始， 背吃刀量2.5mm， 退刀量 0.5mm

N40 G71 P50 Q70 U0.3 W0.2 F80；

N50 G00 X25； 参加粗车循环的段程序

N60 G01 X25 Z-35 F80；

N70 G01 X50 Z-35； 参加粗车循环的段程序

N80 G00 X100 Z100； 返回换刀点(100， 100)上

N90 T0202； 调精车刀

N100 G70 P50 Q70； 精车 N50~N70所程序段到尺寸

N110 G00 X100 Z100； 返回换刀点(100， 100)上

M30； 程序结束

或者采用TUN120CNC车床G84纵向车削循环编程如下：

N20 G00 X50 Z2； 刀具快速至S 点

N30 G84 X25 Z-35D32500F 100；D32500为分层切削深度

总而言之，在给初学数控编程的学员讲解数控加工指令时， 应把数控加工指令及加工工艺综合在一起进行讲授， 从简单到复杂讲解有关数控加工指令。

四、 总结

通过对数控加工指令及加工工艺综合在一起进行分析讲授， 实际情况证明， 这种方法能够使初学数控编程的学员较好地理解数控加工指令及加工工艺， 使初学者对数控的学习变得比较容易， 从而满足初学数控编程的学员对数控编程知识的要求， 为提高我国制造业技术水平打下基础。

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