呂波厚 姚軍偉 姜文超

摘要：數(shù)控機床是先進機械結(jié)構(gòu)技術(shù)、計算機技術(shù)和自動化控制技術(shù)綜合應(yīng)用的加工設(shè)備，從機床的設(shè)計制造到數(shù)控編程加工構(gòu)成一個完整的體系，本文從數(shù)控加工編程理論分析入手，并詳細(xì)闡述了數(shù)控編程及自動化加工的應(yīng)用，旨在推動當(dāng)前產(chǎn)品研制領(lǐng)域的進一步發(fā)展，并就此推進其不斷完善自身生產(chǎn)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程;數(shù)控加工

1數(shù)控編程簡介

數(shù)控技術(shù)是多學(xué)科交叉的技術(shù)，集機械、電子、電氣控制、計算機技術(shù)于一體，綜合性很強。數(shù)控加工基礎(chǔ)條件是根據(jù)工件構(gòu)型已確定的軌跡，憑借數(shù)控系統(tǒng)來操控數(shù)控機床，按照程序指定和加工參數(shù)展開表面成型運動行為，并最終完成產(chǎn)品加工的目標(biāo)。數(shù)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(shù)控程序的好壞將影響數(shù)控加工的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量以及機床和刀具的使用壽命等。數(shù)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(shù)控加工程序單和上機測試數(shù)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(shù)控自動編程系統(tǒng)由計算機輔助生成零件的加工程序。編程人員只需借助數(shù)控編程系統(tǒng)就能完成對加工過程的描述，由編程系統(tǒng)自動完成加工程序的編制。UG?NX在數(shù)控加工中的應(yīng)用可貫穿整個零件的加工過程，從建立零件的三維模型、設(shè)計和仿真加工過程、修改加工參數(shù)，到后置處理、生成數(shù)控程序等一系列任務(wù)都可全權(quán)參與，減少編程員的工作量，提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2數(shù)控加工工藝的特點

根據(jù)大量加工實例分析，數(shù)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(shù)控工藝和數(shù)控程序中必須注意加工過程中的每一個細(xì)節(jié)。若數(shù)控加工的工藝設(shè)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(shù)控加工的工藝設(shè)計是數(shù)控加工中的重要環(huán)節(jié)，處理正確與否，關(guān)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(shù)控加工的質(zhì)量、效益以及程序編制的效率。數(shù)控加工工藝的特點：（1）數(shù)控加工工藝的“內(nèi)容十分具體、工藝設(shè)計工作相當(dāng)嚴(yán)密”。數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝相比較，由于采用數(shù)控機床加工具有加工工序少，所需專用工裝數(shù)量少等特點，克服了普通傳動工藝方法的弱點，一般說來，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。從編程來看，加工程序的編制要比普通機床編制工藝規(guī)程復(fù)雜。（2）數(shù)控加工的工藝“復(fù)合性”。采用數(shù)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(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點，也可以說數(shù)控加工工藝的工序把傳統(tǒng)工藝中的工序“集成”了，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較大的提高。

3利用CAD/CAM軟件自動編程涉及的關(guān)鍵技術(shù)

（1）復(fù)雜形狀零件的幾何建模。對基于型面特征點測量數(shù)據(jù)的復(fù)雜形狀零件的數(shù)控編程，其首要環(huán)節(jié)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(xué)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(zhì)量、形位誤差等加工工藝信息，幾何建模系統(tǒng)無法提供，需要依靠另一種建模方式———特征建模系統(tǒng)來解決這一問題。特征建模系統(tǒng)既能提供零件的幾何信息又能提供零件的工藝信息，其內(nèi)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(guān)形面特征的位置、尺寸及其公差;形面特征之間的關(guān)聯(lián);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(tǒng)。

（2）加工方案與加工參數(shù)的合理選擇。數(shù)控加工的效率與質(zhì)量有賴于加工方案與加工參數(shù)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(yōu)化選擇與自適應(yīng)是近年來所研究的重點問題。其目標(biāo)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(fù)雜零件數(shù)控加工中最重要的內(nèi)容，同時也是研究最為廣泛深入的內(nèi)容。刀具軌跡生成的首要目標(biāo)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(zhì)量高等要求，同時，刀具軌跡生成還應(yīng)滿足通用性好、穩(wěn)定性好、編程效率高、代碼量小等條件。

（4）數(shù)控加工仿真。盡管目前在工藝規(guī)劃和刀具軌跡生成等技術(shù)方面已取得很大進展，但由于零件形狀的復(fù)雜多變以及加工環(huán)境的復(fù)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(shù)控加工仿真通過軟件模擬加工環(huán)境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗并優(yōu)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(zhì)量的重要措施。

（5）后置處理。后置處理是數(shù)控加工自動編程技術(shù)的一個重要內(nèi)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(tǒng)一在工件坐標(biāo)系中進行，而不考慮具體機床結(jié)構(gòu)及指令格式，從而簡化系統(tǒng)軟件。后置處理的任務(wù)是根據(jù)具體機床運動結(jié)構(gòu)和控制指令格式將前置計算的刀位數(shù)據(jù)變換成機床各軸的運動數(shù)據(jù)，并按其控制指令格式進行轉(zhuǎn)換，成為數(shù)控機床的加工程序。有效的后置處理對于保證加工質(zhì)量、加工效率及機床可靠運行具有重要的作用。

4結(jié)束語

數(shù)控編程加技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)體系中占有舉足輕重的地位，是保證加工質(zhì)量、實現(xiàn)機械加工產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展的前提和保障。因此我們必須大力發(fā)展數(shù)控編程技術(shù)，促進計算機領(lǐng)域、機械加工領(lǐng)域以及機械控制領(lǐng)域的深化合作，為企業(yè)謀取更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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

[2]向杰.基于CAD/CAM技術(shù)的零件數(shù)控編程方法研究[D].電子科技大學(xué)，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(tǒng)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(yè)于煙臺職業(yè)學(xué)院機電一體化專業(yè)。現(xiàn)為龍口市澳雷樽傳動機械有限公司，技術(shù)部技術(shù)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(yè)于寧夏理工學(xué)院機械工程及自動化專業(yè)。現(xiàn)為龍口中宇熱管理系統(tǒng)科技有限公司技術(shù)部工程師，主要從事汽車熱管理產(chǎn)品設(shè)計和應(yīng)用的工作。

姜文超（1987年-），男，2010年7月畢業(yè)于魯東大學(xué)交通運輸專業(yè)?，F(xiàn)為山東中際智能裝備有限公司研發(fā)辦技術(shù)員，主要從事電機定子自動化生產(chǎn)裝備開發(fā)工作。