先进的 NC 程序安全验证方法

              

在数控加工中，尤其是车铣复合和五轴铣削加工中，NC程序的安全性是一个普遍的关切。NC程序的安全性验证，占用了大量的编程时间。本文中，我们利用机床本身的功能，探讨一种安全、快捷、高效的NC程序验证方法。

通过这种方法，数控机床操作者可以在正式加工之前，快速检查刀长补正和加工坐标系零点位置是否准确无误。

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应用场景

数控加工中，常见的安全问题包括：碰撞、干涉和过切等。导致这些安全问题的原因有多种，有时是NC程序有问题，有时是现场加工参数设置错误导致。目前，通常使用验证软件来发现NC程序中存在的上述问题。但使用验证软件验证时，必须创建准确的模拟环境，模拟实际加工中的机床、夹具、刀具、毛坯等要素。这是一个复杂繁琐的过程。而且，如果是机床参数设置错误导致的安全问题，这种方法是无法预先发现的，而只能在加工时才能发现。以下所述的就是这样一种情形。

图中的3D模型，需要进行端面、外圆的车削，以及径向、端面、锥面的铣槽和钻孔加工。可以用津上TMA8J 或 MAZAK INTEGREX J-200 车铣复合机床加工。J200 机床具备B轴摆头，可以实现径向、轴向车铣加工，具备3+2定向加工功能。一次装夹就能加工出复杂的零件。

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典型问题

在工件的调试加工过程中，我们发现了以下几个问题：

1. 径向、轴向和斜向加工时，必须分别对刀。刀补数据不同，数据容易混杂。

如果同一把刀具，先在B90度时径向加工，然后在B0度时端面加工，则需要分别调用两个刀补号。例如，径向车外圆需要在B90度时对刀，而轴向车内孔需要在B0度时对刀，两种状态的刀具号相同，但刀补号和刀补数值不同，人工设置时，很容易弄错。

以车刀为例，同一把车刀在B0和B90状态下分别对刀，得到的数据如下：

2. 同一把刀具可对应多个刀补地址。

使用对刀仪自动对刀时，所用的刀补号容易与NC程序中的刀补号不一致，导致实际加工时刀具补偿加载错误，发生碰撞。

下面的NC程序片段，包含径向车端面和端面钻孔。

在上面程序中，换刀后刀具快速定位到距离工件很近的起刀点，并同时旋转B轴。如果操作者在对刀时，刀补号中的补正值输入错误，将产生严重的后果。对于多工序、多刀具、需要多次装夹的工件，更要注意这个问题。操作者必须谨慎检查机床面板上的刀补是否与实际刀长完全一致，是否与NC程序中的刀补号完全对应。这是一项耗时耗力，但必须认真对待的工作，不能出现丝毫差错。

其实，通过优化NC程序，完美地解决这个问题。无论是车刀还是铣刀，无论是在B0、B90度，或任意一个B角，每次换刀后，先使刀尖快速移动到某一个指定的位置，比如（X0，Y0，Z50）。如果刀尖能触碰这个位置，就说明这把刀具的参数设置是正确的。为了快速验证，还可以使用机床的跳转功能，跳过所有的切削程序段。使用这种方法，就能在实际加工之前，快速检查加工零点和刀补是否准确无误了。

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解决方案

在本例中，先将G54工件零点设置到工件右端面中心。每次加工之前，先将机床面板上的【选择程序段跳过】开关切换到【ON】。

程序在执行到换刀后，先快速定位到X0. Y0. Z50.。任何前带【/】的程序段，都会自动跳过，直接执行M01暂停。此时，机床各轴处于静止状态。操作者可以打开机床门，用高度为50毫米的标准量块放在刀尖和工件右端面之间，核对当前的刀尖位置是否精确处于X0. Y0. Z50.的位置。以量块作为标尺，可以很快发现刀尖位置是否正确。如果位置有差异，可以及时停下来重新对刀。

这个样件的NC程序一共使用了12把刀具，包括外圆车刀、内孔车刀、立铣刀、钻头、丝锥等。所有刀具依次用这种方法来验证，在5分钟之内验证完成，效率非常高，且无漏检。验证无误后，将机床面板上的【选择程序段跳过】开关切换到【OFF】。从头运行NC程序，开始正式加工。

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总 结

利用数控机床的先进功能，能够快速方便地验证NC程序。但后处理与数控机床必须紧密结合，挖掘机床的各种功能。生成灵活、安全、便于现场使用的NC程序。这样的NC程序，可避免因操作失误导致的安全问题，更能大幅提高现场加工的自动化水平，提高生产效率。

END