摘要：數(shù)控車編程中G指令功能豐富，本文針對(duì)高職學(xué)生形象思維、動(dòng)手能力強(qiáng)特點(diǎn)，在教學(xué)中將理論與操作整合，重點(diǎn)闡述編程G指令“是什么”， 結(jié)合數(shù)控仿真軟件指出編程指令“怎么用”。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車 G指令 仿真教學(xué)

《典型零件的數(shù)控加工》是機(jī)械制造的專業(yè)課，其中數(shù)控編程是基礎(chǔ)，特別是G指令功能豐富。高職學(xué)生形象思維、動(dòng)手能力強(qiáng)，邏輯思維能力相對(duì)弱，對(duì)于G指令中的參數(shù)理解，結(jié)合數(shù)控仿真軟件，選用FANUC 0iT系統(tǒng)進(jìn)行表述，以便于學(xué)生掌握編程技能。

1 縱橫捭闔

對(duì)于車床的進(jìn)刀方式，主要分為橫向和縱向，橫向進(jìn)刀方向與床臺(tái)保持垂直、縱向進(jìn)刀方向與床臺(tái)保持平行。在編程基礎(chǔ)中對(duì)于車床的縱、橫向給予規(guī)定，但在實(shí)際編程運(yùn)用中易混淆，如G90、G94進(jìn)刀方式的差別。

分析圖1基本信息，設(shè)置毛坯直徑82mm、長(zhǎng)度160mm，首先采用縱向進(jìn)刀G90方式編程，主要程序段如下。

N040G00X85Z5

N050G94X80Z-70F100

N060X70

N070X60

N080X50

N090X40

其進(jìn)刀方式路線如圖2所示。

其次采用橫向進(jìn)刀G94方式編程，主要程序段如下。

N040G00X85Z5

N050G94X40Z-10F100

N060Z-20

N070Z-30

N080Z-40

N090Z-50

N100Z-60

N110Z-70

其進(jìn)刀方式路線如圖3所示。

通過仿真走刀軌跡可以直接觀察出，G90方式的刀具軌跡與工件回轉(zhuǎn)中心即Z軸平行，而G94與工件回轉(zhuǎn)中心垂直，前者即為縱向方式、后者為橫向方式進(jìn)刀。經(jīng)過比較可以清楚表達(dá)縱、橫向方式“是什么”，二者差別的成因是什么。

對(duì)“N050G94X40Z-10F100”

進(jìn)行分解所得程序段如下，刀軌

如圖4所示。

N040G00X85Z5

N050G00X80

N060G01Z-70F100

N070X85

通過圖2和圖4的對(duì)比，可以直觀表達(dá)出G90進(jìn)刀方式軌跡成因，G94方式與此相似，清楚表現(xiàn)，在表達(dá)出“是什么”的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理解“為什么”。

2 內(nèi)外兼修

G指令格式中參數(shù)較多，即便在同一指令中相同的字符，如G71中U字符所代表的意義在二行中存在差別，在教學(xué)中僅對(duì)參數(shù)含義進(jìn)行板書及語(yǔ)言闡述，表述中易混淆，學(xué)生基本無法全面理解。針對(duì)圖1所示內(nèi)容，運(yùn)用仿真軟件演示，讓學(xué)生直接觀察各參數(shù)對(duì)于加工軌跡的影響，從“是什么”到“怎么用”，如G71中參數(shù)性能。

G71指令格式“是什么”，直接書寫。

G71 U （Δd） R（e）

G71 P（ns） Q（nf） U（Δu） W（Δw） F（f） S（s） T（t）

參數(shù)含義如下：

Δd為背吃刀量；e為退刀量；ns為精加工輪廓程序段中開始段的段號(hào)；nf為精加工輪廓程序段中結(jié)束段的段號(hào)；Δu為留給X軸方向的精加工（直徑值）余量；Δw為留給Z軸方向的精加工余量；f、s、t為粗車時(shí)的進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速及所用刀具。

對(duì)于各個(gè)參數(shù)“怎么用”，結(jié)合圖1所示臺(tái)階前端。

2.1 Δd的內(nèi)含與運(yùn)用

當(dāng)Δd=2，程序格式N050G71U2R0.5；

走刀軌跡如圖5所示。

■

圖5 Δd為2的刀軌 圖6 Δd為4的刀軌

當(dāng)Δd=4，程序格式N050G71U4R0.5；

走刀軌跡如圖6所示。

在教學(xué)仿真中可通過直接修改Δd數(shù)值由2變成4，在其它參數(shù)不變的情況下，對(duì)于圖2和圖3的實(shí)線進(jìn)行比較，直觀表現(xiàn)出Δd的意義與作用。

2.2 e的內(nèi)含與運(yùn)用

當(dāng)e=0.5、Δd=4，程序格式N050G71U4R0.5；

走刀軌跡如圖5所示。

當(dāng)e=2、Δd=4程序格式N050G71U4R1；

走刀軌跡如圖7所示。

在教學(xué)仿真中可通過直接修改e數(shù)值由0.5變成2，以其它參數(shù)不變的情況下，對(duì)于圖5和圖7的虛線進(jìn)行比較，直觀表現(xiàn)出e的意義與作用。

其它參數(shù)，可通過類似方式，進(jìn)行演示。圖中右上角所示為程序，表現(xiàn)每個(gè)參數(shù)深含其“內(nèi)”在意義，細(xì)線是刀具“外”部行動(dòng)軌跡，通過真實(shí)的三維加工仿真過程，讓學(xué)生在觀察中加深理解，達(dá)到“內(nèi)外兼修”的目標(biāo)。

■

圖7 e為2的刀軌 圖8 半球頭階梯軸

3 化繁為簡(jiǎn)

由G00、G01組合簡(jiǎn)化到G90、G94單一循環(huán)，在此基礎(chǔ)上觀察G90與G71的走刀軌跡可以發(fā)現(xiàn)，后者進(jìn)一步簡(jiǎn)化程序。在圖1的基礎(chǔ)上，當(dāng)工件形狀發(fā)生變化時(shí)，既要明白“如何做”，又要通過分析、對(duì)比選擇“如何好”。如圖8所示，比較G90與G71的編程方式。

G90編程時(shí)候需要對(duì)前端根據(jù)X2+Z2=R2通過背吃刀量確定X的數(shù)值，從而計(jì)算出Z的數(shù)值，然后轉(zhuǎn)化為編程時(shí)工作坐標(biāo)系中參數(shù)。G90方式編程，主要程序段如下。

N040X85Z5

N050G90X80Z-70F100

N060X70

N070X60

N080X50

N090X40

N100X40Z-20

N110X32Z-8

N120X24Z-4

N130X16Z-0.92

N140X8Z-0.4

N160X0Z0

走刀軌跡如圖9所示。

G71方式編程，主要程序段如下。

N040G00X85Z5

N050G71U4R1

N060G71P070Q110U2W1F100S800

N070G00X0

N080G01Z0

N090G03X40Z-20R20

N100G01Z-50

N110X85

此時(shí)，走刀軌跡如圖

10所示。

在G71可減少編程人員的數(shù)值計(jì)算，節(jié)省程序編譯周期，特別對(duì)于復(fù)雜曲面，其軌跡數(shù)值運(yùn)算量較大。對(duì)二者走刀軌跡分析，G90方式每次回到循環(huán)起點(diǎn)，G70方式通過R值的設(shè)置，減少刀具空行程。通過G71方式可將“繁冗”的數(shù)值分析工作“簡(jiǎn)化”到數(shù)控編譯過程。

在數(shù)控仿真教學(xué)中，從教學(xué)思想、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法等方面均以學(xué)生為中心，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。在分析授課內(nèi)容性質(zhì)基礎(chǔ)上研究學(xué)生，運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)方法，創(chuàng)立適宜的教學(xué)模式，將理論與實(shí)踐整合，提高學(xué)生的認(rèn)知能力、實(shí)踐能力、探索能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗艷，胡斌勇，周儒榮，顧瑋.二坐標(biāo)數(shù)控編程中復(fù)雜環(huán)的等距算法研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1998（03）.

[2]張國(guó)峰.仿真軟件在數(shù)控編程教學(xué)中的應(yīng)用[J].硅谷，2009（02）.

[3]張建華.也談多軸數(shù)控編程[J].航天制造技術(shù)，2005（05）.

[4]張棉好.鉆削深孔通用子程序的開發(fā)[J].機(jī)械制造，2006（03）.

作者簡(jiǎn)介：

王小剛（1979-），男，江蘇徐州人，講師，研究方向：機(jī)電工程教育。