復雜零件的數控加工工藝及編程技術研究

摘要：在復雜零件加工方面數控技術表現出了較強的可擴展性、可操作性、可縮放性、可移植性等優勢同時具有更加顯著的自動化、集成化以及智能化等特點數控技術在機械制造領域發揮了重要作用為了提升復雜零件的加工效果文章對數控加工工藝及編程技術進行了研究

關鍵詞復雜零件;數控加工工藝;編程技術

中圖法分類號：TG659文獻標識碼：A

Research on NC machining technology and programming technology ofcomplex parts

LIANG Chaolin

（Guangxi Technician College Mechinery&.Electricity，Liuzhou，Guangxi 545005，China）

Abstract：In terms of complex parts processing， CNC technology shows strong scalability， operability，scalability， portability and other advantages， and has more significant automation， integration and intelligence characteristics. Therefore， numerical control technology has played an important role in the field of machinery manufacturing. In order to improve the machining effect of complex parts， it is necessary to further study the CNC machining process and programming technology.

Key words： complex parts，NC machining process，programming technology

機械制造行業是我國國民經濟持續發展的重要動力之一。在社會經濟水平不斷提升且科技持續發展的背景下，人們對各項產品提出了越來越多且越來越高的要求，若仍應用傳統機械制造方法，人民群眾的發展需求將難以得到滿足。而數控加工工藝之中融合了微電子技術、計算機技術以及控制技術等，十分有利于提升產品質量及生產效率，且可以對復雜零件進行生產。為了切實提升復雜零件的生產效果以及生產效率，對復雜零件的數控加工工藝及編程技術進行探討具有重要意義。

1? 相關概念

數控加工工藝指的是以零件圖樣以及相關基本要求為基礎，對已經編寫完成的數控加工程序進行應用，再輸入該程序至數控機床系統，由數控機床以程序內容為根據，對刀具及工件之間的相對運動進行控制，以落實零件的生產加工工作[1]。實際上，數控技術和傳統機械加工技術具有一致性，特別是在加工內容和方法上具有較高的相似度。不過，因為數控技術之中包含數控機床以及數控系統，所以可以借助數字化的形式開展零件加工工作。計算機以及自動控制系統能夠全面代替傳統人工操作，不僅可以大幅度節約勞動力，而且零件生產加工的效率和質量也隨之提升。同時，因為采用數字化控制的工作模式，所以通過數控技術生產加工的零件，相對于人工加工的零件規范性更強，出現誤差的概率更小。

在對數控技術進行應用的過程中，數控編程技術是重要組成部分，其主要指由分析零件圖樣開始，直至完成合格產品加工的整個過程。數控編程技術可以分為兩個類型，即“手工編程”和“自動編程”。手工編程指的是主要采用手工方式對工件生產程序中各個環節的編程工作進行落實，通常在復雜程度較低的零件加工工作之中應用該編程方法，應用過程便捷且成本較低[2] ;自動編程指的是多數編程工作由計算機完成。所以，也可以將該編程方法稱為“計算機輔助編程方法”，通常在復雜程度較高的零件加工工作中進行應用，有利于提升三維曲面零件的生產加工效果 [3]。另外，在零件生產中，如果刀具運行軌跡的復雜程度較高，應用自動編程方法也可提升工作質量和效率，同時降低誤差概率。

相較于傳統機械加工技術來說，數控技術具有勞動化程度較低的特點。這是因為數控技術具有自動化程度較高的特點，僅在對零件進行裝卸時，需要采用人工操作的形式，其他各個工序均可直接由數控機床自行完成，能夠大幅度減少勞動力以及減輕相關工作人員的工作負擔。并且，對于飛機、汽車、輪船以及動力設備來說，復雜零件的需求量較大且要求較高，復雜零件的質量對設備的整體性產生重要影響，所以在復雜零件的加工過程中，必須提升零件質量。在復雜零件的生產加工工作中，利用傳統機械加工技術無法有效開展工作。其中，利用數控技術具備準備工作時間較短的優勢，僅需一定時間設計圖樣和編寫程序，所以整體生產效率大幅度提升，同時零件加工的精準度較高、零件質量良好，且不需進行人為調整，也就不會受到技術水平的影響。與此同時，因為數控技術具有較高的自動化水平，所以在生產過程中可以自行更換刀具以及自行開展各項輔助操作，使生產工序得以縮減，有效縮短了生產周期、提升了生產效率[4]。

2? 數控技術發展現狀

我國已經全面進入信息化時代，工業領域正在發生翻天覆地的變化，現代化生產制造技術大量替代傳統機械生產技術。特別是將數控技術應用于傳統工業領域后，生產加工質量和效率均得到了提升。與此同時，計算機技術越來越成熟，其作為數控技術的重要組成部分，可以促使數控技術發展成為機械制造產業的核心。比如，在數控技術教學中，廣西機電技師學院推出自動檢測、自動控制、計算機以及微電子等諸多高新技術教學板塊，它們具有十分顯著的專業自動化特點，同時專業技術教學功能多樣性豐富，可以促進機械制造業教學的長足發展。目前，世界范圍內大量重大數控研究工作陸續啟動，且獲得了越來越多的支持，逐漸呈現出開放性特點，在集成化的前提下，開始進行小型化發展，并對計算機和多媒體技術進行更加深入的應用，使數控技術的控制能力更強、控制效果更好。

3? 復雜零件的數控加工工藝流程

數控技術是一種自動控制技術，主要通過數字化信息對機械設備進行控制。雖然數控技術與傳統機械加工技術在工作內容及方法上均存在較多相似之處，但數控技術以數字化控制為主導，所以生產效率和精準度更高。對于數控加工工作來說，主要環節之一是數控編程，即以將要進行加工的零件為基礎，根據圖紙、工藝、技術，對加工順序進行合理安排，科學設置刀具運動的方向及軌跡，同時借助數控系統對工藝參數進行設置，并將相關代碼、規則、格式等編制成文件，再輸入到控制介質中。通常情況下，數控編程涵蓋圖樣分析、工藝確認、數值計算、程序編寫、走刀路徑設計、控制介質、制作校驗程序以及首件試切等[5]。

（1）圖樣分析

圖樣分析指的是針對復雜零件的形狀、尺寸以及投影等各項基本要素進行分析，同時根據相關技術要求合理選擇機床，再根據加工工藝要求合理選擇夾具，最后確認零件位置及刀具位置。選擇夾具的過程中，應該注意對以下原則進行落實：其一，需要進行加工的部位應保持敞開狀態，夾具不可對正常給進造成影響;其二，若小型零件所需加工時間較短，則可對數個零件進行同步加工;其三，控制輔助時間，以提升夾具裝卸便捷程度;其四，對零件的夾緊效果以及變形情況進行控制;其五，所選用的夾具應該能夠與工作臺及工件定位表面間的原件進行連接;其六，夾具結構應盡量簡單[6]。

（2）工藝確認

對零件加工過程中需要應用的工藝以及夾緊形式進行確定，以提升工藝流程及順序的合理性，并選擇類型和規格均適宜的刀具、刀柄、切削量，最后對整體工藝路線進行擬定。對工藝流程進行確定時，應該遵守“先面后孔”“先基準后其他”“先粗后精”的原則，以刀具為中心開展裝夾工作，保證一次性完成粗加工以及細加工兩項工作。與此同時，還應注重保障加工精度、熱處理效果以及表面粗糙度等。對削切用量進行選擇時，應該注意充分考慮加工余量相關問題。

三個因素對切削用量起到影響作用，即切削的深度、速度以及進給量。采用不同的方式進行加工，切削用量自然各不相同，保障切削用量的合理性有利于提升生產工作效率。而在粗加工過程中，應該盡量提升加工效率、刀具耐用程度以及金屬切除率。開展細加工工作時，應注重首先保障精度以及表面粗糙度，其次考慮效率。另外，在此過程中應用的刀具應具有較高的參數，以保障切削的效果和速度。選擇刀具時，則應以數控機床自身特點以及將要進行加工的零件要求、輪廓為依據，刀具的精度、剛度、強度以及耐用度均對切削工作的效率產生影響，所以應該根據工序合理選擇刀具，通常可選用工具鋼、高速鋼以及其他質地堅硬的合金所制作的刀具。

（3）數值計算

在對數值進行計算時，需要針對基點坐標值、節點坐標值以及相關輔助點進行計算，以構建起完整的坐標系，并為源文件生成提供基礎。與此同時，數值計算過程中需要注意控制零件誤差和編程誤差，以保障中間結果的準確性和最后結果的精準程度。

（4）程序編寫

編寫程序的過程中，應該注意選擇適宜的方法。如果開展簡單零件加工工作，一般選擇手工編程的模式即可;若對復雜零件進行加工，則應首選自動編程模式。原因在于，手工編程所具有的優勢為計算量小、程序段數相對較少，可以對各方面情況進行更加直觀且清晰地展現，且操作便捷、成本較低。但是，復雜零件普遍具有空間自由、形狀復雜的特點，需要進行計算的刀具軌跡也就更加復雜，生產加工工作量大，編程工作中更易出現失誤，所以需要采用自動編程模式。自動編程是指借助計算機和相應編程軟件，針對加工條件及加工對象，采用自動計算的方式生成指令。當前，應用頻率較高的編程軟件如表1 中所列。

相對來說，應用頻率更高的編程軟件為 UG，Caria 以及 Pro/E 。UG 通常在飛機零件加工工作中進行應用，不僅刀具路徑十分精準，具有較高的可靠性，且可以直接針對曲面開展加工工作，客戶還可以對界面進行自定義，使其整體呈現出更加顯著的人性化特點，所以能夠對不同的加工方式進行相對自由的選擇。同時，UG 的刀具庫完整，加工參數管理能力較強; Caria 在曲面造型功能強大的同時，還具有編程能力良好的優勢，能滿足諸多復雜程度較高的零件加工需求;Pro/E 在機械、電子、玩具和模具等諸多民用企業中得到了廣泛應用，功能包括零件設計、模具開發以及造型設計等[7]。

（5）走刀路徑設計和控制

對走刀路徑進行合理設計以及精準控制，可以避免出現過切情況，從而為產品切割質量提供保障。對于復雜零件的切割工作來說，走刀過程中應該盡量減少空程，并縮短路線。總體來說要求如下：避免出現空程情況，要求走刀路徑與機床呈90°或是0°進行切割，以盡可能避免誤差;提升切割連續性，盡可能減少提刀轉移的次數，以對切割效果進行控制，同時提升生產效率、降低誤差出現的概率;針對深腔結構的復雜零件來說，需要保障其中側壁的成型效果，同時盡量避免切割過程中刀具受到不良影響。

總之，在開展復雜零件的數控加工工作過程中，通常應用由上至下的“繞行切割”切削模式，以盡量簡化切削過程中走刀路徑的復雜程度，從整體上降低誤差、提升效率，保障走刀的準確性，同時提升刀具的使用壽命。但是，對于刀具進行90°切割還是0°切割，則需以實際情況為參考，進行合理調節和充分控制，以盡可能保障復雜零件的加工效果。

4? 結語

在零件加工產業之中，數控技術以及相關編程技術占據重要地位，數控技術所具有的諸多優勢能夠為相關企業的經濟發展提供重要動力。特別是對于復雜零件的加工工作來說，通過應用數控加工工藝及編程技術，其加工效果得到了大幅度提升。與此同時，必須注重相關工藝設計的優化，在生產過程中選擇適宜的機床、工序、刀具、切削用量等，以對生產消耗進行有效控制，從而提升生產效果和效率，進而推動復雜零件加工產業健康發展。

參考文獻：

[1] 廖劍斌.分析復雜型面數控加工工藝及編程技術[J].山東工業技術，2017（6）：35?36.

[2] 喬振華.基于工作過程的數控加工編程課程改革[J].科技創新導報，2013（33）：123.

[3] 閆玉玲.復雜型面數控加工工藝及編程技術的分析[J].山東工業技術，2017（15）：113.

[4] 劉澤惠.煤炭企業社會責任對企業財務績效的影響研究[D].包頭：內蒙古科技大學，2010.

作者簡介：

梁超林（1978—） ，本科，一級實習指導教師，研究方向：數控加工技術。