關于數控自動編程加工的后處理問題

湖南工業職業技術學院 張云

近年來，現代制造技術離不開數控自動編程加工，UG-CAM技術的發展不斷完善數控機床的使用功能，提高企業生產效益，工作人員通過分析零件的特征，充分利用現有的編程軟件及設備進行自動編程，制訂合適的編程策略，優化編程設計要求，精準識別NC程序，提高零件生產質量與加工精度。合理選擇數控刀具，規范數控自動編程加工的后處理流程，充分發揮數控自動編程的優勢，降低企業生產經營成本，提高企業的經濟效益和生產水平。

1 UG-CAM數控自動編程軟件系統的相關理論研究

1.1 數控自動編程軟件系統

數控編程系統包括繪制圖形、做出軌跡、輸出加工代碼以及協調加綜合工藝，如建立加工圖形，生成刀具運行軌跡，經過后期處理快速生成NC代碼，保證程序穩定運行，提高零件加工質量，優化調試和修改程序，提高可讀性，針對系列零件不需要過多編程，可以編一種修改尺寸數據。降低費用支出，提高編程員業務水平。數控自動編程通過計算機操作，實現機床程序編制，工作人員只需要按照格式輸入零件的尺寸形狀、走刀路線等，計算機內部的數控自動編程軟件就可以開始運行，經過編譯、計算、處理后，實現零件加工流程，如確定加工程序、建立刀具路徑圖，或者借助通信電纜以及接口輸出數控機床程序。采用自動編程可以制作復雜的空間曲面工件，減少計算錯誤，提高工件生產效率與生產質量，縮短產品生產周期。

1.2 數控自動編程加工后處理原理簡述

數控自動編程為了有效加工零件、制造刀軌，一般通過借助UG進行模塊加工，但是原始的刀軌文件，是不能直接進行機床加工的，需要經過計算機處理，因為機床種類不同，擁有的控制系統、物理結構也不同，需要優化NC程序，使其指令與格式符合數控機床的要求。因此，只有經過處理的刀軌數據才能更好滿足不同種類的機床要求，即利用電腦實現數控自動程序加工后處理，優化NC代碼，方便不同機床可以高效識別刀軌數據（NC代碼）。即數控制造軟件主要作用是生成合適的刀具軌跡，機床參數、物理結構不同，CAM軟件的刀軌數據是不符合要求的，不能直接加工零件，必須修正來滿足不同機床的特定要求[1]。

2 找正加工零件與精確對刀定位數控機床

開展自動編程工作，需要關注零件的裝夾與找正，明確裝夾零件的重要性。在夾緊工作推進的過程中，需要將與數控機床連接的加工零件參考方向對齊。通常找到一個方向，例如x軸或y軸方向，該方法是將千分表安裝在機床的主軸上，處理部的一側在指示器的接觸指上方，例如在X軸方向的某側，因此可以查看手輪指示器指針的移動。如果擺動范圍在誤差范圍內，則意味著工件的X軸和機床的X軸基本相同。相反，需要調整零件（請注意放置方向應和機床的工作坐標方向一致），直到千分表在允許的誤差范圍內擺動。

對于數控機床的精確對刀定位工作內容，刀具設置是刀尖和編程原點的重合。如：加工立方體的上表面時候，如果在建模過程中以立方體的上表面中心為原點，則應使用邊緣接觸法使工具的尖端達到空白點的多維數據集。設置工具時需要設置特定點，即機器坐標系的原點；將刀尖升至程序的開頭，如XOY0230。不同的控制系統使用不同的方法來設置機器坐標系的原點，不同的系統必須選擇不同的處理方法，完善對刀定位的設置，優化數控機床的性能，提高零件生產質量。

3 數控自動編程加工的后處理研究

3.1 傳送經過處理的NC程序到數控機床控制器

直接使用系統軟件在PC和數控機床制造商提供的數控控制器之間進行通信。如果沒有專用的通信軟件，只要經過RS232通用接口，就可以使用CAM軟件的內部通信軟件來傳輸NC文件。方法如下所示：在控制器上選擇編輯模式（EDIT模式）。按照PRGRM鍵選擇處理程序頁面；打開存儲使用的保護開關；輸入“O”和“程序號”；按下INPUT鍵，這時將閃爍并且顯示“IN”；輸入處理程序之后，關閉程序的保護開關。

進行刀具偏置的有效輸入：在控制器上選擇MDI模式；按OFFSET鍵選擇刀具偏置數據的顯示面。將光標移動到要輸入偏移號，并且輸入偏移數量；按下INFUT鍵輸入屏幕上顯示的偏移量。傳輸參數的設置：傳輸格式為ASCII；傳輸速度為4800；數據位是7；止位龍是2；同位的校驗為E；根據計算機情況設置通訊端口，對于masteream軟件，方法是選擇文件主文件功能表，將下一頁傳輸，并且可以設置傳輸參數；若選擇在其他屏幕上顯示，則還可以觀察文件傳輸過程。由CAM系統自動生成的數控文件的格式必須符合機器控制，系統的規格可以自動處理[2]。

3.2 數控刀具的選擇

提高數控工作效率需要準確選擇數控刀具，實現數控刀具資源的科學有效配置。不僅可以避免由于閑置的單個工具而造成的資源浪費，還可以降低單個刀具的使用頻率，避免降低生產的準確性，增加刀具的制約作用。一般在數控編程人機交互的情況下開始執行刀具的選擇，選擇工具的一般原則是：易于安裝和調整、良好的剛性、高耐用性和高精度。在實現加工需求的情況下，嘗試選擇較短的刀柄可以增強刀具加工的良好剛性。企業進行刀具選擇的時候，使用的尺寸需要兼容要加工的工件表面尺寸，立銑刀通常用于加工扁平零件的外輪廓，銑削時，應選擇硬質合金刀片進行銑刀。在加工零件凸臺與凹槽時，應選擇高速鋼立銑刀進行加工；在鉆削粗糙表面或進行粗糙加工時，可以選擇硬質合金刀片進行玉米銑刀；當處理立體面和可變斜邊輪廓形狀時，經常使用球頭銑刀、盤式銑刀。在加工自由曲面的時候，球形端頭工具的端部切削速度為0，為了確保加工精度，通常會獲得非常接近的切削線間距，因此通常使用球形端頭工具進行精加工，在表面處理質量和切割效率方面，平頭工具優于球形頭工具，只要保證不被切削，無論是對曲面的粗、精加工，平頭工具都應該是首選。另外，工具的耐用性和準確性與工具的價格有很大關系，一般情況下，所選擇的刀具會增加刀具的成本，但是零件的加工質量和加工效率將得到改善，也可以大大降低整體加工成本[3]。

3.3 數控自動編程的加工工序分析

數控自動編程的加工計劃一般包括：加工程序、加工步驟和刀具路徑等。由于零件的復雜性和多樣性，具備不同的輪廓形狀與毛坯、尺寸，在加工過程中應制定特定的零件加工程序，并且為了實現高質量、高效率和低消耗的目標，應該綜合考慮工作靈活性，進行合理的安排，加工程序的整體布置原理應當遵循具體工作要求。

從粗加工到精加工需要使用很短的時間，才能獲得更高質量的零件。切割時，應合理安排粗、精加工。在確保加工質量的情況下，刀具的耐用性和機床-工件-刀具系統的剛性前提下，充分利用機床的性能和刀具的切削性能，并且應盡可能少地使用較大的切削深度進行粗加工。精加工前每個零件的加工條件數要盡可能均勻，即盡可能減少刀具的次數并縮短粗加工的工作時間，精加工主要確保零件的加工精度與質量，因此零件的最終輪廓通常應在最終切割之前連續進行。當同一刀具集中在數控機床加工時，為了減少換刀所使用的時間，可以使用刀具集中對零件進行加工，將相同的切削零件放置在工件表面上，盡可能使用同一工具進行零件加工。為了確定粗加工刀具路徑，可以選擇最短的刀具路徑，在粗加工中選擇較大的切削深度可以有效減少切削數量，縮短切削時間。因此，在保證加工質量的前提下，加工程序具有最短的刀具路徑，可以節省加工切削時間，減少刀具磨損與消耗。

3.4 數控自動編程圖形輸入研究

數控自動編程系統使用圖形輸入的方法，進行屏幕選單，通過系統的圖形生成與編輯功能，在計算機上輸入零件的幾何形狀，以完成零件建模，并且輸入相應的加工參數確定零件的加工類型、方法方向，通過軟件系統加工進行刀具路徑文件的自動生成，明確顯示刀具運動動態以及處理路徑。該編程系統具有較好的交互性、較強的直觀性以及較快的運行速度，方便修改檢查，容易掌握使用。自動編程系統實現建模工具路徑生成與加工程序自動生成的集成，可以處理零件的幾何建模、工具路徑文件的以及零件處理程序的生成。

針對零件幾何建模，自動編程系統通常建立CAD設計模塊，可以輕松構建零件幾何模型，另外，自動編程系統還提供了標準的圖形轉換界面，以獲得編程系統的實際圖形格式，實現幾何造型，提高零件生產質量；刀具路徑文件的生成需要在完成零件的幾何建模后進行，數控自動編程系統可以根據零件實際情況生成合適的刀具路徑。其基本過程一般是：明確零件的加工類型，根據零件特性選擇加工位置，可以選擇切削的方式進行零件預處理，選擇需要的零件切削參數來更精準進行零件生產，例如刀具參數，編程系統一般以零件的幾何模型數據與切削加工的數據為基礎進行計算，從而生成刀具運動路徑的精確數據，即刀具位置文件，并展示刀具實際加工運動的路徑[4]。

4 結語

經濟全球化，數控機床技術在生產實踐中得到廣泛應用，數控編程是企業進行數控加工需要重點關注的核心問題，想要完成數控編程，就需要進行工藝處理，通過參考國內外先進的技術原理實操，科學合理進行工藝處理，提高零件加工質量與效率。數控加工可編程，可以進行柔性加工，不過其設備成本高、耗能大，一般用于頻繁更換產品、生產周期短的場合，程序質量與工作人員的業務水平和工藝實施過程有關，良好的數控自動程序可以有效提高零件的加工質量，充分發揮數控機床的性能，促使數控加工技術有效應用于更多復雜的零件加工中，從而縮短產品生產周期，降低企業生產成本，提高社會經濟效益。