無人干預數控加工技術的解決方案

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

無人干預數控加工技術的解決方案

王國松 趙昌輝 王德安

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

無人干預數控加工是制造業努力追求的目標，也是黎明公司近幾年開展的重點工作。本文根據零件加工實際情況結合黎明公司工作流程，從編制加工工藝開始到最終現場加工，根據不同環節的工作特點和工作內容，論述了實現無人干預加工的解決方法。

無人干預加工；數控程序；仿真加工；參數優化

近年來，國內數控加工技術正面臨著快速發展，數控加工技術水平逐步提高，但與國外發達國家相比還有著明顯的差距。在國內，由于設備水平、技術應用水平的局限性，這類技術還沒有得到成熟廣泛的應用。典型數控設備，長期以來加工對象較為單一、應用水平低，在一定程度上限制了設備潛能的發揮。因此，如何在現有條件下最大限度地提高技術水平、提高效率和追趕國際先進水平，是我們發展的主要目標。目前我公司零件數控加工從工藝準備到零件制造可分解為下面各個環節：接收設計圖→設計工藝規范→工藝路線評審→審簽工藝規程→創建工序模型→編制數控加工程序→后置處理→單工序仿真加工→數控程序審簽→上機調試（切削參數優化及數控加工方案確定）→零件加工（手動裝夾、手動找正、手動測量、手動換刀、手動調整刀具補償、單個程序加工）。從總體情況來看，要實現無人干預數控加工，我們需要在工藝編制、數控編程、仿真加工和參數優化等多方面做出更多的改進工作。

1 數控加工，工藝先行

隨著設計由二維發圖改為三維模型發圖形式的改變，我們可以根據設計模型來設計工藝規程，改變原來的工藝編制方式，以三維模式編制工藝規程。隨著MBD技術的不斷發展，數字化工藝將是制造現場越來越需要的。數字化工藝的優勢在于：1）工序模型可以使工藝準備工作并行開展。可以借助工藝規程中的工序模型生成數控加工模型，數控編程可與工藝規程設計同步進行，減少模型構建時間及縮短編程周期。還可以使工裝設計同步進行，工裝設計人員通過引用工序模型設計工裝，大大提高了工裝設計的質量，這些都將大大縮短工藝準備時間。2）工藝模型與設計模型及尺寸標注相關聯，大大提高了工藝信息的正確性，減少了工藝更改的可能。

2 提高數控程序編制質量

2.1 刀具軌跡

編程模型質量的好壞決定刀具軌跡質量的好壞，刀具軌跡是保證零件質量的基本條件，因此在采用自動編程方式時，一定要安排合理的走刀樣式，這樣才能夠保證零件的加工精度、表面質量、受力變形等情況的產生。而且在生成刀具軌跡的同時必要對一些加工內容進行設置，如在UG中編程時，需設定好坐標系的寄存器號、刀號、速度以減少后置處理后的代碼人為手動修改。

2.2 加工參數

合理的加工參數不僅可以提高加工效率，保證零件加工質量，而且更能發揮機床功效，更能合理的管理刀具使用情況。如加工速率等不需要操作者手動調節。

2.3 后置處理

為保證數控程序的準確性，對后置處理器的準確性、完整性要求更高。只有好的后置處理器才能生成準確的G代碼文件，無需進行人為更改直接輸入機床即可使用。創建后置處理器時除說明性語言外不允許使用TEXT進行編輯，需從CAM環境中提取的變量，要求使用MOM變量進行定義。

3 完善仿真加工

數控程序的仿真加工，可預知程序中的錯誤，避免零件或機床因程序原因造成的損壞。目前，我公司普通采用VERICUT軟件進行數控程序的仿真加工，其仿真加工的內容主要是干涉、碰撞、過切、欠切等內容，不進行自動換刀、工作臺轉換、超程、在線測量等的仿真加工，而且有些機床的仿真模型尺寸并不是很精準。為實現精確、高效的數控加工，換刀、工作臺轉換、超程、在線測量等必須進行仿真加工，這些內容的仿真加工可以確保加工的連續性、準確性。

4 工藝參數優化

對某些復雜零件經常會有這樣的現象：同樣的數控程序，不同的人，加工出的產品卻有的合格，有的不合格。什么原因導致數控程序中的加工參數選擇不合理，有經驗的操作者根據經驗手動修改了加工參數。如何能減少這些不確定因素的出現，在零件加工前必須使加工參數固化。

4.1 根據經驗，合理選刀。

刀具類型及刀片材料直接影響零件的加工質量、效率及成本等。現代航空發動機產品越來越復雜，難加工材料越來越多。刀具的選型也變得越來越重要。在選刀過程一定要多咨詢，多比較。

4.2 做好準備，合理試切

隨著發動機性能及結構的不斷發展和變化，新材料、新工藝越來越多，因此必須進行試切，以獲得合理的加工參數。刀具類型、數控工藝路線、加工參數這些都是需要試驗才能確定的。

4.3 知識積累，自動優化

通過試切或其他方法獲得的加工參數，可以作為一種知識積累，形成參數資源庫，利用軟件對加工參數進行優化，減少試切的時間和成本。

5 實際加工過程控制

目前零件在機加包括裝夾找正、換刀、測量、調整刀具補償等，這些都是操作者手動完成的，這對于操作者的技能水平要求很高。如果使用先進的夾具，實現快速裝夾、自動找正、準確定位、在線測量，不僅會減少機床準備時間，提高加工效率，而且會使零件的加工質量大大提高。在檢測方面，一是要提高檢測手段，購置先進的計量器具、儀器儀表，批量生產零件可視情況，設計制作專用的樣板及專用檢測量具或夾具，以減少零件的交檢時間；二是要提高檢驗人員的業務能力，主要是提高檢驗人員的視圖能力及使用量具量儀的能力。

6 人員素質

實現無人干預數控加工，必須要全面提高人員的技術水平和綜合素質。無論是工藝編制、數控編程還是參數優化，其前提是必須保證產品的質量。參與數控加工的人員，從制定工藝路線到編制數控加工程序，再到零件現場制造，都需要經驗豐富的從業人員，而且要具有較強的領悟能力和勇于創新的精神。我公司的現狀是能夠掌握自動編程技術的人員都是一些剛從大專院校畢業不久的年輕技術人員，而經驗豐富的是那些在企業從事了多年傳統工藝的技術人員，但他們又很少能掌握自動編程技術。如果能加強實踐與理論的結合，將二者結合起來，無疑對產品質量和加工效率的提高是一件好事。

[1]臥式無人干預高速加工技術[J].金屬加工（冷加工），2011（07）.

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