數(shù)控加工作為機械制造業(yè)中先進生產(chǎn)力的代表，經(jīng)過10余年的引進與發(fā)展，已經(jīng)在汽車、航空、航天和模具等行業(yè)發(fā)揮了巨大作用。

 

數(shù)控編程是影響數(shù)控加工質(zhì)量和效率的一個重要方面，尤其在高速和精密加工中更為突出。在機械行業(yè)中，由于數(shù)控編程人員的水平高低不同，因此需要通過建立一定的規(guī)范，讓大家避免低層次錯誤和重復性問題的發(fā)生。

 

一、數(shù)控加工編程流程

數(shù)控加工編程的一般流程包括：確定編程依據(jù)、建立工藝模型、定義加工操作、生成刀位軌跡、加工軌跡仿真、后處理、數(shù)控加工程序仿真模擬、數(shù)控加工程序校對檢查、發(fā)放現(xiàn)場加工和數(shù)控加工程序定型等。

 

1.確定編程依據(jù)

數(shù)控編程依據(jù)主要包括三維模型、工程圖樣和零件制造指令(數(shù)控工藝規(guī)程)，通過數(shù)控編程依據(jù)可獲取以下信息：零件信息、數(shù)控加工工藝方案、數(shù)控機床類型、裝夾定位方式、刀具、工序以及工步、加工程序號和產(chǎn)品加工狀態(tài)等。

 

2.建立工藝模型

在零件三維模型和工程圖樣的基礎(chǔ)上進行工藝模型的設計，主要包括：零件三維模型的修剪、建立工藝參考面、建立工藝定位孔、壓板及位置設計和加工面的余量處理等。

 

3.定義加工操作生成刀位軌跡

定義加工操作，生成刀位軌跡，主要內(nèi)容包括：定義編程坐標系，充分考慮加工材料特性、刀具切削特性、機床切削特性和零件需要去除的材料狀況等因素，依據(jù)工藝要求定義加工方式(包括各種走刀策略等)、工藝參數(shù)(包括余量、進給速度、主軸轉(zhuǎn)速和加工刀路的跨距等)以及輔助屬性(包括對 刀點、安全面和數(shù)控機床屬性等)，最終生成刀位軌跡。

 

4.加工軌跡仿真驗證

加工軌跡仿真驗證主要內(nèi)容包括：檢查刀具、機床、工件、夾具定義是否齊備，尺寸是否準確;檢查加工操作，定義每一個工序應該達到的零件尺寸是否正確;檢查加工操作定義中的加工方式(如粗加工策略、刀補加工和腔體加工等選擇)

是否正確、合理;檢查加工過程中數(shù)控機床工作臺、被加工零件、刀具和夾具之間是否存在過切、欠切或碰撞干涉等問題;檢查工藝參數(shù)是否合理等。

 

5.后置處理

后置處理可以是獨立的處理過程，也可以與刀位文件的生成過程合為一體，根據(jù)處理軟件的功能，選擇適當?shù)奶幚矸绞?，而對于后處理有以下幾點要求：

生成特定數(shù)控系統(tǒng)專用的加工程序，應選擇其特定的后置處理軟件;后置處理軟件的開發(fā)或定制，要結(jié)合特定的控制系統(tǒng)和機床運動結(jié)構(gòu)類型;后置處理軟件要保證刀位加工信息的充分轉(zhuǎn)換，且滿足控制系統(tǒng)語法的要求;后置處理時，自動將必要的注釋說明加入到加工程序中。

 

6.數(shù)控加工程序仿真驗證

在編程軟件或結(jié)合數(shù)控仿真軟件功能的基礎(chǔ)上，盡可能地對數(shù)控加工程序所涉及的各個方面進行驗證，以保證最終加工程序的正確性，并對相應的數(shù)控加工程序仿真驗證進行記錄。

仿真驗證主要包括以下內(nèi)容：檢查加工程序中，注釋信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，加工方式的選擇是否正確;檢查加工程序中，刀具尺寸信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，每一個工序應該達到的零件尺寸信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，刀具補償信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，是否有過切、欠切或碰撞干涉等問題;檢查數(shù)控加工程序中，主軸轉(zhuǎn)速、進給速度是否與當前數(shù)控機床相匹配等。

 

7.數(shù)控加工程序校對檢查

數(shù)控程序的校對與工藝文件的校對完全不同，程序格式是一個個坐標點，如果一行行地校對程序內(nèi)容，需要花費大量的時間，也是不切實際的。

 

程序的校對工作主要從以下幾個方面考慮。

①模型。模型是保證程序正確的基本要素，需要校對模型的正確性，分析模型所有數(shù)據(jù)與工藝文件要素是否一致。

②坐標系。檢查編程的加工坐標系方向與工藝文件要求的是否相符、是否便于操作、坐標系選擇是否合理以及是否便于控制尺寸。

③加工策略。不同的加工策略生成的程序是絕然不同的，程序量也大小不一，而分析加工策略的合理性，主要是控制程序的刀具軌跡，控制加工質(zhì)量和效率。

④刀具。刀具材料、規(guī)格和形式是根據(jù)零件材料和零件加工部位確定的，不同的刀具直接影響加工效率和加工質(zhì)量。

⑤進刀點和退刀點。進刀點和退刀點是造成刀啃傷、扎傷零件的主要因素，也是影響表面質(zhì)量的重要方面。

⑥程序格式。不同的數(shù)控系統(tǒng)對程序的格式要求不同，一般可以通過對后處理程序的編輯，生成滿足不同控制系統(tǒng)要求的加工程序，程序格式的校對主要是在程序首尾部分，不影響程序的加工質(zhì)量。

 

數(shù)控程序必須做到完整、正確、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，保證操作者能夠正確使用程序，加工出合格產(chǎn)品。數(shù)控加工程序應能保證整個過程的合理性、安全性和穩(wěn)定性。

 

8.數(shù)控程序現(xiàn)場試加工及加工程序定型

對一些工藝性復雜、加工難度大、尺寸精度高或批量大的零件，要組織數(shù)控編程人員、車間工藝主管人員、操作人員和檢驗人員等對現(xiàn)場試加工情況進行跟蹤、記錄，以便即時更正不合理的裝夾定位方式和切削參數(shù)等。

對于一些單件生產(chǎn)的零件，在工藝性好、尺寸精度不高的情況下，應盡量避免試切加工，而是留到數(shù)控加工仿真環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題并更正，以便提高編程效率，降低生產(chǎn)成本。對于批量生產(chǎn)的零件，應該在第一批次生產(chǎn)完后，對數(shù)控加工程序進行定型、入庫統(tǒng)一管理。

 

二、數(shù)控程序及制造大綱(FO)的管理

 

1.數(shù)控程序的命名

為方便查閱，易于識別、調(diào)用和管理，必須對第一個數(shù)控程序文件進行合理的命名。數(shù)控機床的編碼的倍數(shù)不同，且一般只識別數(shù)字和字母，不同的數(shù)控系統(tǒng)所識別的程序格式也不同。

因此，數(shù)控程序命名的形式一般為：名稱+后綴。

 

(1)名稱組成一般為：產(chǎn)品代號_加工類型+工序號_程序版次。

其中“產(chǎn)品代號”即為引用涉及零件的圖號;“加工類型”即為是銑(M)還是車(L);“工序號”即為工藝文件中的工序號;“程序版次”即新版(NEW)，換版后可以用001、002……等依次類推進行管理。

 

(2)后綴組成：一般為txt、mpf等。

 

(3)數(shù)控程序命名示例：某產(chǎn)品代號為D25—1155—12—00，有三道工序需要數(shù)控加工，其中工序15為數(shù)控銑加工工序，第一次編制的數(shù)控程序，則其相應的數(shù)控程序文件在程序庫中的名稱如圖2所示。

 

(4)數(shù)控程序的命名以符合控制系統(tǒng)要求，以及便于識別、調(diào)用和管理為原則。

 

2.刀具的命名

在編制加工工藝時，需要定義各種刀具類型、刀具材料和刀具本身的幾何參數(shù)等。

在未建立切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫前，只能靠手動輸入，因此效率較低，而且完成的也只是簡單的重復勞動，最終生成的程序?qū)τ诓僮髡邅碚f不直觀，對工藝人員的水平要求較高。

通過實際加工中的經(jīng)驗總結(jié)，可以通過相應的CAM軟件(NX軟件)建立加工數(shù)據(jù)庫，在以后的操作中可以直接從庫中調(diào)用。建立庫則應先定義刀具編號，為便于標識可在NX刀具庫中用如下方法表示。

 

(1)立銑刀：LX+D+直徑+L+刀具伸出長度+La+刀具刃長+Z+刃數(shù)+R+底齒半徑。如LXD25L50La25Z3R1.5_L7表示：立銑刀的直徑為25mm，工作長度要求最小50mm，刃長要求最小25mm，刃數(shù)為3刃，底角為R1.5mm;L7為加工7075進口鋁材。

 

(2)鉆頭：ZT+D+直徑+刀具伸出長度+La+刀具刃長+Z+刃數(shù)+J+鉆角。如ZTD6.5L30La20Z2J120表示：此鉆頭的直徑為6.5mm，工作長度要求最小30mm，刃長要求最小20mm，刃數(shù)為2刃，鉆尖角為120°。

 

在后置時，要求其刀具信息一起輸出，這樣可以防止操作者在漏改刀號或刀長的情況下運行程序。其主要目的是為數(shù)控程序編制和程序仿真建立統(tǒng)一標準，也便于刀具的統(tǒng)一發(fā)放和校對。

 

3.數(shù)控加工工序內(nèi)容要求

在制造大綱(FO)中，有必要對數(shù)控加工工序內(nèi)容提出出一些要求，防止制造大綱(FO)與數(shù)控程序不一致，造成零件的報廢。

 

具體要求如下：

(1)要清楚地標明毛坯或零件的裝夾定位面和工件坐標原點及坐標系，并保證坐標原點及坐標系與加工程序一致;

(2)要清楚地標明壓板壓緊零件或毛坯的位置，以及壓板螺栓上頂面的極限高度;

(3)要簡要敘述所需刀具的必要規(guī)格參數(shù)，和該刀具所加工的零件部位;

(4)要準確地表達加工零件的數(shù)控程序名;

(5)要準確地表達加工該零件的工裝。

 

數(shù)控技術(shù)作為多年來的先進制造技術(shù)，其技術(shù)含量很高，涉及多方面的內(nèi)容，尤其是數(shù)控加工編程的快速高效化、高速切削的應用、數(shù)控工藝程序編制的規(guī)范化和標準化等方面。

 

數(shù)控加工技術(shù)效率的發(fā)揮在很大程度上和企業(yè)本身的技術(shù)管理模型相關(guān)。數(shù)控加工程序編制的規(guī)范化、標準化，在一定 程度上體現(xiàn)了企業(yè)自身數(shù)控加工技術(shù)應用水平，通過規(guī)范化來約束數(shù)控程序的多樣化，提高刀具軌跡的質(zhì)量，比如在工藝文件中注明定位基準、對刀基準、坐標系、刀具參數(shù)與切削參數(shù);對于程序的編制可從二維輪廓加工、三維曲面加工、固定循環(huán)、刀具補償和刀具軌跡加工策略等多個方面進行規(guī)范化編程;在典型零件加工工藝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，建立標準化、規(guī)范化的數(shù)控程序模板，可以大幅度提高編程質(zhì)量和產(chǎn)品的加工效率。

對于企業(yè)成功的產(chǎn)品加工工藝與數(shù)控加工經(jīng)驗，可以以模板形式保存，既有利于資源的重復利用，同時還可作為技術(shù)交流的資源。

 

因此，有效的數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程模板、相應規(guī)范的使用，可在很大程度上減少質(zhì)量事故，降低成本，提高加工的效率。