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数控车床编程与操作教学体会说
作者：黄永娜
关键词：数控车床；编程；操作
大多数人对数控车床编程与操作的学习有一种误解，认为数控车床的操作非常简单，难就难在编程，只要学会了编程，那么整个操作就没问题了，把程序输入机床，使其自动运行即可，其实不然。编程虽是数控车床学习的难点之一，但真正的实际加工才是数控车床学习中的难点。教学中指导学生操作也要比教授编程花费时间。笔者根据多年的教学经验，将数控编程与操作教学中经常遇到的较难解决的问题以及教学方法和体会归纳出来，供同行们参考。
程序编写
数控程序由指令组成，而不同的指令分别表示不同的含义。教师首先要让学生知道，数控指令的作用是什么。可列举一些简单的例子，如G指令表示的是刀具运动，常用的有G01（直线插补，即指挥刀具走直线，运用此指令时，刀具会沿着某条直线进行加工），G02/G03（圆弧插补，即刀具的路线为圆弧形）；M指令为辅助指令，常用的有M00（程序暂停），M03（主轴正转）；T为刀具功能指令，T0202表示的是将二号刀位的车刀换到当前工作位置，准备进行加工，同时调用第二组刀补（刀补值已事先输入机床）等等。这些看似杂乱而且繁多的指令其实并不像想象中的难以记忆，只要在平时的训练中多归纳，多使用，要做到熟练运用并不太难。
熟记指令的含义与格式刚接触数控程序时，学生最头疼的就是指令，而且有的指令格式很长。然而，只有运用正确的指令和格式才能得到正确的程序。所以在学习时，我们可以运用归纳记忆，如记住常用的G指令、M指令，多用它们进行编程。指令的格式往往大同小异，只要将最长的一组指令格式记下，其余的就没问题了。学生在刚接触到新知识时总会觉得非常混乱且无从下手，那么教师在教学中就要先帮他们归纳，进而引导他们进行归纳和记忆。
刀具运动的起始点与终止点是同一点指导学生运用单一固定循环指令时，要强调的是刀具运动的起始点与终止点是同一点，这与之前学习的单一运行指令是不一样的。现对比以下两组程序：
（1）G00 X50 Z5
G01 X30 Z-20 F50
（2）G00 X50 Z5
G90 X30 Z-20 F50
刀具在执行（1）组程序时，起始点在上一段程序表示，即G00后的指定的点（50，5），终点是G01后指定的点（30，-20）；在执行（2）组程序时，刀具运动的起点与终点都是G00后指定的点（50，5），而G90后指定的点（30，-20）只是切削的终止点，不是刀具运动的终点，这一点必须重点强调。
正确运用复合循环指令运用这些指令有利于缩短加工程序，减少在程序输入中出现的错误。但是在运用复合循环指令时也要注意，因为这些指令的格式相对复杂，而且各指令的格式又很相似，所以容易出错。在广州数控系统980T当中最常用的几个复合循环指令是外圆粗车循环指令G71、封闭切削循环指令G73、复合循环切断切槽指令G75和复合螺纹切削循环指令G76。
在这四个指令当中，G71与G73最难区分，因为两者的格式很相似，刚接触的人很容易混淆。这样的指令，在教学过程中可采用对比法，将两个指令的格式同时列出，进行逐项比较，使学生在学习过程中加深印象。如：
G71的格式：G71 U__ R__
G71 P__ Q__ U__ W__ F__
G73的格式：G73 U__ W__ R__
G73 P__ Q__ U__ W__ F__
可以看出两者第二行的格式是完全一样的，都是控制循环的程序段、精加工余量以及进给速度的，区别就在第一行，使用的时候要非常注意。G71第一行的U表示每次的切深，并且使用的是半径值（在数控车床程序中，如果没有特别说明，X方向都使用直径值），如U2就表示每一次进刀单边切除2mm；而G73中第一行的U则表示X轴方向退刀的距离及方向，同样使用半径值。G71中的R表示每次的退刀量，而G73的R则表示粗车的次数，并且它的表达很特殊，如要粗车5次则表达为R0.005，这也是这个指令当中比较容易弄错的地方，在教学中要反复强调。另外G71只能用于轮廓单调增或单调减的零件（即在长度方向上，零件的直径逐渐增大或减小），不能出现中间凹或凸的形状，否则只能用G73来进行编程切削。
在运用G75和G76要注意的是，在两者的格式当中，有些数据以毫米为单位，而有些数据则以微米为单位，
如：G75 R__
G75 X__ Z__ P__ Q__ F__
在指令格式的第二行中，P和Q分别表示刀具在X方向上的每次切深量以及在Z方向上的每次偏移量，而这两个量都以微米为单位，并且P表示的是半径值，如：P8000表示在[微软中国1]X方向上每次切深为8mm，Q2000表示在Z方向上的每次偏移量是2mm。没有另外强调的都是以毫米为单位，且X方向都使用直径值。
指令的熟悉运用数控车床的编程指令很多，前面已经介绍的有单一指令，单一固定循环指令以及复合指令，而教师在教授学生如何编程时，应要求他们能熟悉且灵活地运用各种指令。
机床操作
数控车床的操作不仅仅是对控制面板的熟悉，教师在教学过程中应该让学生知道，学会输入程序，然后进行工件车削并不难，真正的难点在于操作者在加工的过程中遇到各种导致加工中断的问题时该如何去处理。只有独立解决加工过程中出现的问题，才算是真正掌握了操作数控车床。下面列举几个在教学中常见的问题。
准确地控制刀具的方向对于初学者来说，准确控制刀具的方向（两个坐标轴的方向：当操作者面对着机床时，Z轴正方向水平向右，X轴正方向则是水平指向操作者）是最重要的，因为辨清方向可避免手动加工时出现不必要的撞刀，特别是在刀架移动超程时，要进行取消超程的操作（如：刀架向﹣Z方向移动时超程了，那么要解除超程则必须使刀架向﹢Z方向移动），若方向不正确会造成机床的损坏。
程序的正确输入程序输入错误造成的扎刀与撞刀现象是最常见的，所以在程序输入完成后要仔细检查，最有效的办法是运用单步运行。如果有图形模拟更好，锁住机床各运动轴，让程序运行，观察模拟图形，看刀具轨迹与理想轨迹是否相符，坐标值是否正确，如果不相符，说明程序输入有误，要找到对应的程序加以修改。在程序输入中最容易输漏或是输错的主要有以下几个地方：（1）紧接着G00（快速点定位）的G指令格式当中的进给速度F，若漏输了这个F值，那么刀具会以G00的进给速度进行切削，撞刀就难以避免了。（2）在粗车完毕精车之前常常要进行尺寸的检测，方法是：在粗加工程序完成后，要编入M05和M00使主轴停止并使程序暂停。而继续加工时很多人会忘记编入主轴正转指令M03，导致加工中断。在这种情况下，如果使用的是试切对刀法，则可直接手动按下<暂停>键，并在“手动方式”下启动主轴使其正转，再按下<循环启动>键继续加工；若用的是定点对刀法，则要先用<程序回零>键将刀具移回加工起始点，才能进行以上操作。（3）在操作者对面板熟悉之后，输入指令速度自然会加快，但是对于通过面板输入指令的经济型数控车床来说，数控系统的识别速度还不是很快，有时在输入指令时，明明已按了按键，可是字符却未在屏幕上出现，所以操作者在输入指令的时候要特别注意不要出现遗漏。
对刀编写程序并输入车床之后，接下来的主要工作就是对刀了。数控车床的对刀方法有两种，即定点对刀法和试切对刀法。对初学者来说，对刀是非常难，又非常麻烦的。因为它的操作步骤太多，不可能一次就完全掌握，只能在不断地操作练习当中，慢慢掌握并逐渐熟悉。在指导学生学习定点对刀法时，要注意强调两点：一是在输入刀补之前必须在位置页面清零，二是若在加工过程中出现任何问题，必须用<程序回零>键将刀具移动到G50所设定的加工起始点；而试切对刀法不必清零，只是输入刀补的页面与定点对法不同，并且要记住试切时的测量值。运用试切法对刀，在加工暂停后不必回到原起始点，在机床上任一位置都能继续进行加工（使用试切对刀法加工时，程序开始不需要用G50指定刀具起始点）。
尺寸调整在数控车床加工中，因为车床间隙或是手动对刀产生的误差等原因，不可避免地会出现尺寸误差，如果加工误差超出了允许范围，那么必须要修改（指在能够修改的情况下）。在进行机床操作的教学中，一定要让学生掌握如何进行尺寸调整，因为只有学会了调整尺寸，才能更有效地提高加工精度。尺寸调整的方法有三种：修改刀补、移动刀架及修改程序尺寸。我们在教学中要求学生对这三种方法都能掌握，以便在遇到不同的问题时，使用不同的方法解决。其中，修改程序尺寸法是比较麻烦却是相对有效的，因为一旦使用这种方法，就必须把精车程序的所有相关尺寸都改变，但它不用考虑因为机床间隙导致刀补值的不准确或是刀架重复定位的误差，只要把尺寸变回原来的理想尺寸就可以进行批量加工。
掌握数控机床的操作不只是以上几点，但这几点是比较难掌握而且对学生处理问题比较重要的。所以，在教学当中应不断强调，让学生在使用过程中对各种方法进行比较，归纳其优缺点，这对于他们今后独立解决问题是非常有帮助的。
教师在教学中除了教会学生如何编写程序以及操作机床外，还要教会他们在遇到问题时，如何具体问题具体分析，并加以解决，这才是教学的真正目的。笔者在几年的实训教学当中，始终注重对学生的引导，启发他们自己发现问题、解决问题，然后再对这些问题加以强调，帮助学生加强记忆，取得良好的效果。
参考文献：
[1]劳动和社会保障部教材办公室．数控加工工艺学[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2004．
[2]许祥泰，刘艳芳．数控加工编程实用技术[M]．北京：机械工业出版社，2001．