对于数控加工工序来说,一个优秀的加工程序可最大限度的减少机床的加工时间,降低操作者的操作强度,减少刀具的损耗,为工厂节约成本,同时将人为参与管理变为数控设备计算机自动控制,用程序解决加工过程中出现的质量、安全的问题是最经济实用的选择。

在高铁侧墙加工工序,是由配备了西门子840D数控系统的三台60米五轴加工中心完成的。在侧墙生产过程中,应用数控系统的强大功能,不断总结改进、完善,使铝合金车体侧墙加工工艺及数控程序不断完善,消除了可能导致工件报废的风险隐患,显著的提高了加工效率,创造了经济效益。

高速动车侧墙加工程序改进主要分以下几部分:

一、在工件建立原点程序中自动刷新原点数值,同时显示工件找正数值。

 1、对于数控加工,一个准确的工件原点是至关重要的,所有的加工步骤和加工路线都是围绕这个基准来展开的。程序改进前侧墙工件建立原点的操作步骤是执行完验原点程序后,需要对照原点列表把X、Y、Z三个方向的零点坐标值用笔在纸上记录下来,再加上校验原点得出的零点偏差值,经过笔算后得出正确的X、Y、Z零点坐标值,然后再手动输入“设定原点子程序”中,这样做不仅费时费力,而且极易出错,一旦抄写错误或笔算出错,都将造成无法弥补的损失,整个侧墙就有可能报废,不仅会耽误生产,还将造成巨大的经济损失。

(1)原加工程序分析

优化前原点子程序概述:

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原子程序需要在原点校验主程序运行完毕后,打开此程序手动改写程序中的 X、Y、Z 数值,而且屏幕中不能显示校验的精确偏差数值结果,从而不能进行正确性和效果的参考分析,实用性不强;且校验过程需反复2-3次进行精确零点偏差数值,手动过程较为繁琐且存在输入出错风险,如果有一个数值输入有误,就会失之毫厘差之千里,造成零件过切、报废等不可弥补的损失,因此需对程序进一步优化。

(2)校验原点程序优化并加入工件找正步骤

优化后原点子程序概述:

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以上是优化后的“原点设定子程序”和“原点刷新改写子程序”,首先调用校验原点主程序,其中把原点列表G54、G55、G56、G57的数值进行清零,然后再把上一个侧墙的原点数值X=R36、Y=R37、Z=R38的数值调入原点列表G54中进行使用;使用当前G54进行初步校验,基于X、Y、Z均值坐标偏差计算程序,运算出上一个侧墙的原点数值与当前侧墙粗原点的分别三维坐标差值,再调用“原点刷新改写子程序”,自动把旧的“原点子程序”中的内容全部删除,重新自动刷新输入新的原点数值(包括具体偏差值)和原点输入程序进而形成新的初步“原点子程序”;经过主程序几次调用校验运行之后,“原点子程序”中R36、R37、R38等式中括号内的具体偏差数值就越来越小,同时括号前面的数值也跟着做相应的加减变化,直至最后形成当前最终的“原点子程序”,这样新的侧墙原点数值就建立完毕了。优化后的程序,既简单又方便,不仅减少了人工手动输入的麻烦、减少了出错的几率,同时又可以显示出校验原点时的精确偏差值(括号内的数值)从而使操作者可进行更为直观的校验结果分析,使其能够比较踏实的进行后续切削加工。

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              校验原点程序运行完毕后机床提示各项偏差数值内容(绿色字母和数值)

经过原点二次校验程序,建立工件原点的正确率和准确率达到100%

二、刀具基体清零

840d系统提供了灵活的刀具参数使用方法,在程序调试或加工中,可以填写数值增加刀具长度和减少刀具长度,以增加刀具的使用范围。生产过程中由于设备有多人操作,刀具数据里面,可能有员工对刀具数据基体参数进行更改,而没有进行恢复,其他员工进行操作时就容易产生过切现象,形成产品质量事故。程序改进后在加工程序中加入刀具基体清零语句,避免过切等质量事故也减少了操作者加工前检查刀具参数的步骤节省加工时间。下图是程序一开始,就把刀具从第1把刀到第21把最后一把刀进行刀具基体清零。

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                                                                            刀具库中的刀具基体清零

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                                  每个加工程序中也加入了当前刀具基体清零的语句

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                                                                                  刀具基体清零

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                                 刀具基体内有上道工序赋值3

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                               刀具基体未清零造成侧墙窗口深度未加工透

三、加工前对相应的R参数赋值,防止测量,加工出错。

1、加工大型的工件尤其侧墙这样的大件,加工部位多,加工量大,R参数的使用是大量的、必须的。在程序改进前,工件测量前先全部将R参数里面的数值清零,然后再对加工部位进行测量,保存测量R参数的数值,加工时调用进行补偿。但是生产过程中由于操作的固化、习惯化,操作者一旦出现麻痹大意的状况,程序丢漏对加工部位没有测量,加工部位的实际数值没有体现到相应的R参数中,那么此时进行加工此部位参数数值为0,或由于设备的因素,造成某个部位没有测量测量探头就返回或测量数值错误,然而数据没有超出设备设定区域范围,设备加工时对参数认可没有报警,按正常加工,实际上数据是有错误的,这样就造成工件的过切或余量过大,甚至可能机床与工件或工装相撞,而操作者没有意识R参数有问题继续操作,将造成重大损失。程序改进后将R参数自动清零改为赋值为较大数值9999999999后,如遇到没有探点测量等问题加工时,调用的R参数就超出设备运行范围机床报警,机床停止程序无法向下运行迫使操作者查找原因防止事故发生。

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                             以前是将R参数都清成0

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                清R参数列表中数值的程序

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             现在将R参数全部赋999999999十个9的数值

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               测量丢漏进行加工机床调用较大的赋值机床报警提示操作者查找

2、铝合金高速动车侧墙中间车加工中,每片侧墙有十多个窗口需要加工,每个窗口加工前需要对窗口测量20个数值用于确定窗口相对于整片侧墙的XYZ位置、挠度、窗口形状外围各点的高度值以用于加工时调用,十多个窗口在测量中如果某个数值异常就可能在加工中出现事故。程序改进后在程序中对窗口高度测量的数值进行判断就有效地避免了高度方向过切或余量过大的现象。测量每个窗口参数高度时,就进行对每一个测量高度判断偏差,如果超差就显示报警,并且显示超差数值,非常直观,清楚。

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               窗口高度数值进行判断超出范围报警提示,并显示数值

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            程序改进前窗口高度测量数值异常没有发现,加工发生过切现象

四、判断语句的应用,防止选错左、右墙

程序运行前加入判断语句,对机床所在位置与选择的左,右工位侧墙加工程序是否对应自动识别判断,防止程序选取错误造成设备超出运行范围发生撞击隔音房事故。 防止选错使用加工程序程序文件。

FOOKE数控加工中心全长为61.5米,分为2个工作胎位,分别用于加工左、右两种侧墙,拿到生产订单选择程序,容易将左、右墙程序选混了,在左侧墙胎位却选取右侧墙加工程序或在右侧墙胎位却选取左侧墙加工程序。选错程序的话,机床没在正确的胎位上,机床就会根据操作者选取的程序运行到对应位置操作加工,此时设备在隔音房里面,容易撞到隔音房的端面大门,造成安全事故,给生产带来不便,耽误生产计划的完成。为防止这样的事故发生,在机床运行程序前加入判断语句,当选取程序与机床位置不对应时程序形成死循环,程序跳转到结束机床每运行动做,促使操作者查找原因。防止事故发生。

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               机床在负向时与相应程序位置判断

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               机床在正向时与相应程序位置判断

     综上所述  通过充分挖掘840d系统编程功能,将高铁侧墙加工操作简单化,显著的提高了加工效率,降低了对操作者的技能要求,简化了操作步骤,消除了手动操作导致工件报废的风险,同时缩短工件手工计算、手工操作的辅助时间,提高了生产效率。可为其他类型的工件的加工编程提供一定的借鉴作用。