淺談數控編程與數控加工的聯系與分工

呂波厚 姚軍偉 姜文超

摘要：數控機床是先進機械結構技術、計算機技術和自動化控制技術綜合應用的加工設備，從機床的設計制造到數控編程加工構成一個完整的體系，本文從數控加工編程理論分析入手，并詳細闡述了數控編程及自動化加工的應用，旨在推動當前產品研制領域的進一步發展，并就此推進其不斷完善自身生產系統。

關鍵詞：數控編程;數控加工

1數控編程簡介

數控技術是多學科交叉的技術，集機械、電子、電氣控制、計算機技術于一體，綜合性很強。數控加工基礎條件是根據工件構型已確定的軌跡，憑借數控系統來操控數控機床，按照程序指定和加工參數展開表面成型運動行為，并最終完成產品加工的目標。數控編程就是生成具體型號機床加工零件的程序指令的過程。數控程序的好壞將影響數控加工的效率和產品的質量以及機床和刀具的使用壽命等。數控編程的方法有很多種，其主要包括四個步驟：分析零件圖樣與工藝;計算加工過程中刀具軌跡;編制具體機床的數控加工程序單和上機測試數控程序。程序可通過手工或計算機自動編程獲得。計算機自動編程需借助數控自動編程系統由計算機輔助生成零件的加工程序。編程人員只需借助數控編程系統就能完成對加工過程的描述，由編程系統自動完成加工程序的編制。UG?NX在數控加工中的應用可貫穿整個零件的加工過程，從建立零件的三維模型、設計和仿真加工過程、修改加工參數，到后置處理、生成數控程序等一系列任務都可全權參與，減少編程員的工作量，提高加工效率和產品質量。

2數控加工工藝的特點

根據大量加工實例分析，數控加工中失誤的主要原因多為工藝方面考慮不周和計算與編程時粗心大意。在編制數控工藝和數控程序中必須注意加工過程中的每一個細節。若數控加工的工藝設計方案不合理，往往要成倍增加工作量，有時甚至要推翻重來，造成一些不必要的損失。因此數控加工的工藝設計是數控加工中的重要環節，處理正確與否，關系到所編制零件加工程序的正確性與合理性，其工藝方案的好壞，直接影響數控加工的質量、效益以及程序編制的效率。數控加工工藝的特點：（1）數控加工工藝的“內容十分具體、工藝設計工作相當嚴密”。數控機床加工工藝與普通機床加工工藝相比較，由于采用數控機床加工具有加工工序少，所需專用工裝數量少等特點，克服了普通傳動工藝方法的弱點，一般說來，數控加工的工序內容要比普通機床加工的工序內容復雜。從編程來看，加工程序的編制要比普通機床編制工藝規程復雜。（2）數控加工的工藝“復合性”。采用數控加工后，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，因此，數控加工工藝具有復合性特點，也可以說數控加工工藝的工序把傳統工藝中的工序“集成”了，這使得零件加工所需的專用夾具數量大為減少，零件裝夾次數及周轉時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產效率有了較大的提高。

3利用CAD/CAM軟件自動編程涉及的關鍵技術

（1）復雜形狀零件的幾何建模。對基于型面特征點測量數據的復雜形狀零件的數控編程，其首要環節是建立被加工零件的幾何模型。目前普遍采用的建模方式有線架造型、曲面造型和實體造型。這3種建模方式都是基于計算機圖形學原理，描述加工對象的幾何形狀及尺寸。而對于零件的材料、加工精度、表面質量、形位誤差等加工工藝信息，幾何建模系統無法提供，需要依靠另一種建模方式———特征建模系統來解決這一問題。特征建模系統既能提供零件的幾何信息又能提供零件的工藝信息，其內容歸納起來有：零件的幾何形狀信息;作為加工對象的孔、溝槽及面的形面特征;有關形面特征的位置、尺寸及其公差;形面特征之間的關聯;各加工面的表面粗糙度等。例如：P?roe軟件就具備特征建模系統。

（2）加工方案與加工參數的合理選擇。數控加工的效率與質量有賴于加工方案與加工參數的合理選擇，其中刀具和刀軸控制方式、走刀路線和進給速度的自動優化選擇與自適應是近年來所研究的重點問題。其目標是：在滿足加工要求、機床正常運行和保證一定的刀具壽命的前提下，爭取得到盡可能高的加工效率。

（3）刀具軌跡的生成。刀具軌跡的生成，是復雜零件數控加工中最重要的內容，同時也是研究最為廣泛深入的內容。刀具軌跡生成的首要目標是使所生成的刀具軌跡能滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑和代碼質量高等要求，同時，刀具軌跡生成還應滿足通用性好、穩定性好、編程效率高、代碼量小等條件。

（4）數控加工仿真。盡管目前在工藝規劃和刀具軌跡生成等技術方面已取得很大進展，但由于零件形狀的復雜多變以及加工環境的復雜性，要確保所生成的加工程序不存在過切與欠切、避免機床各部件之間的干涉碰撞等仍然十分困難。尤其對于高速加工，這些問題常常是致命的。因此實際加工前采取一定的措施對加工程序進行檢驗并修正是十分必要的。數控加工仿真通過軟件模擬加工環境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗并優化加工程序，具有柔性好、成本低、效率高且安全可靠等特點，是提高編程效率與質量的重要措施。

（5）后置處理。后置處理是數控加工自動編程技術的一個重要內容。在自動編程中，將刀位軌跡計算過程稱為前置處理。為使前置處理通用化，按照相對運動原理，將刀位軌跡計算統一在工件坐標系中進行，而不考慮具體機床結構及指令格式，從而簡化系統軟件。后置處理的任務是根據具體機床運動結構和控制指令格式將前置計算的刀位數據變換成機床各軸的運動數據，并按其控制指令格式進行轉換，成為數控機床的加工程序。有效的后置處理對于保證加工質量、加工效率及機床可靠運行具有重要的作用。

4結束語

數控編程加技術在現代工業體系中占有舉足輕重的地位，是保證加工質量、實現機械加工產業的巨大發展的前提和保障。因此我們必須大力發展數控編程技術，促進計算機領域、機械加工領域以及機械控制領域的深化合作，為企業謀取更大的經濟效益。

參考文獻：

[1]陳長亮.數控編程技術及其典型應用研究[J].黑龍江科技信息.2014（17）：73-74.

[2]向杰.基于CAD/CAM技術的零件數控編程方法研究[D].電子科技大學，2011.

（作者單位：龍口市澳雷樽傳動機械有限公司1

龍口中宇熱管理系統科技有限公司2

山東中際智能裝備有限公司3）

作者簡介：

呂波厚（1982年-），男，2004年7月畢業于煙臺職業學院機電一體化專業。現為龍口市澳雷樽傳動機械有限公司，技術部技術員，主要從事機加工車間和裝配車間工裝工藝制定，加工中心程序編寫。

姚軍偉（1987年-），男，2010年6月畢業于寧夏理工學院機械工程及自動化專業。現為龍口中宇熱管理系統科技有限公司技術部工程師，主要從事汽車熱管理產品設計和應用的工作。

姜文超（1987年-），男，2010年7月畢業于魯東大學交通運輸專業。現為山東中際智能裝備有限公司研發辦技術員，主要從事電機定子自動化生產裝備開發工作。