摘要：在復(fù)雜零件加工方面數(shù)控技術(shù)表現(xiàn)出了較強(qiáng)的可擴(kuò)展性、可操作性、可縮放性、可移植性等優(yōu)勢(shì)同時(shí)具有更加顯著的自動(dòng)化、集成化以及智能化等特點(diǎn)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用為了提升復(fù)雜零件的加工效果文章對(duì)數(shù)控加工工藝及編程技術(shù)進(jìn)行了研究

關(guān)鍵詞復(fù)雜零件;數(shù)控加工工藝;編程技術(shù)

中圖法分類號(hào)：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)械制造行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ?。在社?huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升且科技持續(xù)發(fā)展的背景下，人們對(duì)各項(xiàng)產(chǎn)品提出了越來(lái)越多且越來(lái)越高的要求，若仍應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)械制造方法，人民群眾的發(fā)展需求將難以得到滿足。而數(shù)控加工工藝之中融合了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)等，十分有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，且可以對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行生產(chǎn)。為了切實(shí)提升復(fù)雜零件的生產(chǎn)效果以及生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜零件的數(shù)控加工工藝及編程技術(shù)進(jìn)行探討具有重要意義。

1? 相關(guān)概念

數(shù)控加工工藝指的是以零件圖樣以及相關(guān)基本要求為基礎(chǔ)，對(duì)已經(jīng)編寫(xiě)完成的數(shù)控加工程序進(jìn)行應(yīng)用，再輸入該程序至數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，由數(shù)控機(jī)床以程序內(nèi)容為根據(jù)，對(duì)刀具及工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，以落實(shí)零件的生產(chǎn)加工工作[1]。實(shí)際上，數(shù)控技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)具有一致性，特別是在加工內(nèi)容和方法上具有較高的相似度。不過(guò)，因?yàn)閿?shù)控技術(shù)之中包含數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控系統(tǒng)，所以可以借助數(shù)字化的形式開(kāi)展零件加工工作。計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作，不僅可以大幅度節(jié)約勞動(dòng)力，而且零件生產(chǎn)加工的效率和質(zhì)量也隨之提升。同時(shí)，因?yàn)椴捎脭?shù)字化控制的工作模式，所以通過(guò)數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)加工的零件，相對(duì)于人工加工的零件規(guī)范性更強(qiáng)，出現(xiàn)誤差的概率更小。

在對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，數(shù)控編程技術(shù)是重要組成部分，其主要指由分析零件圖樣開(kāi)始，直至完成合格產(chǎn)品加工的整個(gè)過(guò)程。數(shù)控編程技術(shù)可以分為兩個(gè)類型，即“手工編程”和“自動(dòng)編程”。手工編程指的是主要采用手工方式對(duì)工件生產(chǎn)程序中各個(gè)環(huán)節(jié)的編程工作進(jìn)行落實(shí)，通常在復(fù)雜程度較低的零件加工工作之中應(yīng)用該編程方法，應(yīng)用過(guò)程便捷且成本較低[2] ;自動(dòng)編程指的是多數(shù)編程工作由計(jì)算機(jī)完成。所以，也可以將該編程方法稱為“計(jì)算機(jī)輔助編程方法”，通常在復(fù)雜程度較高的零件加工工作中進(jìn)行應(yīng)用，有利于提升三維曲面零件的生產(chǎn)加工效果 [3]。另外，在零件生產(chǎn)中，如果刀具運(yùn)行軌跡的復(fù)雜程度較高，應(yīng)用自動(dòng)編程方法也可提升工作質(zhì)量和效率，同時(shí)降低誤差概率。

相較于傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，數(shù)控技術(shù)具有勞動(dòng)化程度較低的特點(diǎn)。這是因?yàn)閿?shù)控技術(shù)具有自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)，僅在對(duì)零件進(jìn)行裝卸時(shí)，需要采用人工操作的形式，其他各個(gè)工序均可直接由數(shù)控機(jī)床自行完成，能夠大幅度減少勞動(dòng)力以及減輕相關(guān)工作人員的工作負(fù)擔(dān)。并且，對(duì)于飛機(jī)、汽車、輪船以及動(dòng)力設(shè)備來(lái)說(shuō)，復(fù)雜零件的需求量較大且要求較高，復(fù)雜零件的質(zhì)量對(duì)設(shè)備的整體性產(chǎn)生重要影響，所以在復(fù)雜零件的加工過(guò)程中，必須提升零件質(zhì)量。在復(fù)雜零件的生產(chǎn)加工工作中，利用傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)無(wú)法有效開(kāi)展工作。其中，利用數(shù)控技術(shù)具備準(zhǔn)備工作時(shí)間較短的優(yōu)勢(shì)，僅需一定時(shí)間設(shè)計(jì)圖樣和編寫(xiě)程序，所以整體生產(chǎn)效率大幅度提升，同時(shí)零件加工的精準(zhǔn)度較高、零件質(zhì)量良好，且不需進(jìn)行人為調(diào)整，也就不會(huì)受到技術(shù)水平的影響。與此同時(shí)，因?yàn)閿?shù)控技術(shù)具有較高的自動(dòng)化水平，所以在生產(chǎn)過(guò)程中可以自行更換刀具以及自行開(kāi)展各項(xiàng)輔助操作，使生產(chǎn)工序得以縮減，有效縮短了生產(chǎn)周期、提升了生產(chǎn)效率[4]。

2? 數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)已經(jīng)全面進(jìn)入信息化時(shí)代，工業(yè)領(lǐng)域正在發(fā)生翻天覆地的變化，現(xiàn)代化生產(chǎn)制造技術(shù)大量替代傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)。特別是將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域后，生產(chǎn)加工質(zhì)量和效率均得到了提升。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)越來(lái)越成熟，其作為數(shù)控技術(shù)的重要組成部分，可以促使數(shù)控技術(shù)發(fā)展成為機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的核心。比如，在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，廣西機(jī)電技師學(xué)院推出自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)以及微電子等諸多高新技術(shù)教學(xué)板塊，它們具有十分顯著的專業(yè)自動(dòng)化特點(diǎn)，同時(shí)專業(yè)技術(shù)教學(xué)功能多樣性豐富，可以促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)教學(xué)的長(zhǎng)足發(fā)展。目前，世界范圍內(nèi)大量重大數(shù)控研究工作陸續(xù)啟動(dòng)，且獲得了越來(lái)越多的支持，逐漸呈現(xiàn)出開(kāi)放性特點(diǎn)，在集成化的前提下，開(kāi)始進(jìn)行小型化發(fā)展，并對(duì)計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)進(jìn)行更加深入的應(yīng)用，使數(shù)控技術(shù)的控制能力更強(qiáng)、控制效果更好。

3? 復(fù)雜零件的數(shù)控加工工藝流程

數(shù)控技術(shù)是一種自動(dòng)控制技術(shù)，主要通過(guò)數(shù)字化信息對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制。雖然數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)在工作內(nèi)容及方法上均存在較多相似之處，但數(shù)控技術(shù)以數(shù)字化控制為主導(dǎo)，所以生產(chǎn)效率和精準(zhǔn)度更高。對(duì)于數(shù)控加工工作來(lái)說(shuō)，主要環(huán)節(jié)之一是數(shù)控編程，即以將要進(jìn)行加工的零件為基礎(chǔ)，根據(jù)圖紙、工藝、技術(shù)，對(duì)加工順序進(jìn)行合理安排，科學(xué)設(shè)置刀具運(yùn)動(dòng)的方向及軌跡，同時(shí)借助數(shù)控系統(tǒng)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將相關(guān)代碼、規(guī)則、格式等編制成文件，再輸入到控制介質(zhì)中。通常情況下，數(shù)控編程涵蓋圖樣分析、工藝確認(rèn)、數(shù)值計(jì)算、程序編寫(xiě)、走刀路徑設(shè)計(jì)、控制介質(zhì)、制作校驗(yàn)程序以及首件試切等[5]。

（1）圖樣分析

圖樣分析指的是針對(duì)復(fù)雜零件的形狀、尺寸以及投影等各項(xiàng)基本要素進(jìn)行分析，同時(shí)根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求合理選擇機(jī)床，再根據(jù)加工工藝要求合理選擇夾具，最后確認(rèn)零件位置及刀具位置。選擇夾具的過(guò)程中，應(yīng)該注意對(duì)以下原則進(jìn)行落實(shí)：其一，需要進(jìn)行加工的部位應(yīng)保持敞開(kāi)狀態(tài)，夾具不可對(duì)正常給進(jìn)造成影響;其二，若小型零件所需加工時(shí)間較短，則可對(duì)數(shù)個(gè)零件進(jìn)行同步加工;其三，控制輔助時(shí)間，以提升夾具裝卸便捷程度;其四，對(duì)零件的夾緊效果以及變形情況進(jìn)行控制;其五，所選用的夾具應(yīng)該能夠與工作臺(tái)及工件定位表面間的原件進(jìn)行連接;其六，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單[6]。

（2）工藝確認(rèn)

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

三個(gè)因素對(duì)切削用量起到影響作用，即切削的深度、速度以及進(jìn)給量。采用不同的方式進(jìn)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(chǎn)工作效率。而在粗加工過(guò)程中，應(yīng)該盡量提升加工效率、刀具耐用程度以及金屬切除率。開(kāi)展細(xì)加工工作時(shí)，應(yīng)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(guò)程中應(yīng)用的刀具應(yīng)具有較高的參數(shù)，以保障切削的效果和速度。選擇刀具時(shí)，則應(yīng)以數(shù)控機(jī)床自身特點(diǎn)以及將要進(jìn)行加工的零件要求、輪廓為依據(jù)，刀具的精度、剛度、強(qiáng)度以及耐用度均對(duì)切削工作的效率產(chǎn)生影響，所以應(yīng)該根據(jù)工序合理選擇刀具，通?？蛇x用工具鋼、高速鋼以及其他質(zhì)地堅(jiān)硬的合金所制作的刀具。

（3）數(shù)值計(jì)算

在對(duì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要針對(duì)基點(diǎn)坐標(biāo)值、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值以及相關(guān)輔助點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，以構(gòu)建起完整的坐標(biāo)系，并為源文件生成提供基礎(chǔ)。與此同時(shí)，數(shù)值計(jì)算過(guò)程中需要注意控制零件誤差和編程誤差，以保障中間結(jié)果的準(zhǔn)確性和最后結(jié)果的精準(zhǔn)程度。

（4）程序編寫(xiě)

編寫(xiě)程序的過(guò)程中，應(yīng)該注意選擇適宜的方法。如果開(kāi)展簡(jiǎn)單零件加工工作，一般選擇手工編程的模式即可;若對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行加工，則應(yīng)首選自動(dòng)編程模式。原因在于，手工編程所具有的優(yōu)勢(shì)為計(jì)算量小、程序段數(shù)相對(duì)較少，可以對(duì)各方面情況進(jìn)行更加直觀且清晰地展現(xiàn)，且操作便捷、成本較低。但是，復(fù)雜零件普遍具有空間自由、形狀復(fù)雜的特點(diǎn)，需要進(jìn)行計(jì)算的刀具軌跡也就更加復(fù)雜，生產(chǎn)加工工作量大，編程工作中更易出現(xiàn)失誤，所以需要采用自動(dòng)編程模式。自動(dòng)編程是指借助計(jì)算機(jī)和相應(yīng)編程軟件，針對(duì)加工條件及加工對(duì)象，采用自動(dòng)計(jì)算的方式生成指令。當(dāng)前，應(yīng)用頻率較高的編程軟件如表1 中所列。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用頻率更高的編程軟件為 UG，Caria 以及 Pro/E 。UG 通常在飛機(jī)零件加工工作中進(jìn)行應(yīng)用，不僅刀具路徑十分精準(zhǔn)，具有較高的可靠性，且可以直接針對(duì)曲面開(kāi)展加工工作，客戶還可以對(duì)界面進(jìn)行自定義，使其整體呈現(xiàn)出更加顯著的人性化特點(diǎn)，所以能夠?qū)Σ煌募庸し绞竭M(jìn)行相對(duì)自由的選擇。同時(shí)，UG 的刀具庫(kù)完整，加工參數(shù)管理能力較強(qiáng); Caria 在曲面造型功能強(qiáng)大的同時(shí)，還具有編程能力良好的優(yōu)勢(shì)，能滿足諸多復(fù)雜程度較高的零件加工需求;Pro/E 在機(jī)械、電子、玩具和模具等諸多民用企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，功能包括零件設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)以及造型設(shè)計(jì)等[7]。

（5）走刀路徑設(shè)計(jì)和控制

對(duì)走刀路徑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)以及精準(zhǔn)控制，可以避免出現(xiàn)過(guò)切情況，從而為產(chǎn)品切割質(zhì)量提供保障。對(duì)于復(fù)雜零件的切割工作來(lái)說(shuō)，走刀過(guò)程中應(yīng)該盡量減少空程，并縮短路線?？傮w來(lái)說(shuō)要求如下：避免出現(xiàn)空程情況，要求走刀路徑與機(jī)床呈90°或是0°進(jìn)行切割，以盡可能避免誤差;提升切割連續(xù)性，盡可能減少提刀轉(zhuǎn)移的次數(shù)，以對(duì)切割效果進(jìn)行控制，同時(shí)提升生產(chǎn)效率、降低誤差出現(xiàn)的概率;針對(duì)深腔結(jié)構(gòu)的復(fù)雜零件來(lái)說(shuō)，需要保障其中側(cè)壁的成型效果，同時(shí)盡量避免切割過(guò)程中刀具受到不良影響。

總之，在開(kāi)展復(fù)雜零件的數(shù)控加工工作過(guò)程中，通常應(yīng)用由上至下的“繞行切割”切削模式，以盡量簡(jiǎn)化切削過(guò)程中走刀路徑的復(fù)雜程度，從整體上降低誤差、提升效率，保障走刀的準(zhǔn)確性，同時(shí)提升刀具的使用壽命。但是，對(duì)于刀具進(jìn)行90°切割還是0°切割，則需以實(shí)際情況為參考，進(jìn)行合理調(diào)節(jié)和充分控制，以盡可能保障復(fù)雜零件的加工效果。

4? 結(jié)語(yǔ)

在零件加工產(chǎn)業(yè)之中，數(shù)控技術(shù)以及相關(guān)編程技術(shù)占據(jù)重要地位，數(shù)控技術(shù)所具有的諸多優(yōu)勢(shì)能夠?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要?jiǎng)恿ΑＬ貏e是對(duì)于復(fù)雜零件的加工工作來(lái)說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用數(shù)控加工工藝及編程技術(shù)，其加工效果得到了大幅度提升。與此同時(shí)，必須注重相關(guān)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化，在生產(chǎn)過(guò)程中選擇適宜的機(jī)床、工序、刀具、切削用量等，以對(duì)生產(chǎn)消耗進(jìn)行有效控制，從而提升生產(chǎn)效果和效率，進(jìn)而推動(dòng)復(fù)雜零件加工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

梁超林（1978—） ，本科，一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。