現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)的應(yīng)用分析

高明慧

摘 要：數(shù)控編程技術(shù)作為數(shù)控加工技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，已經(jīng)成為CAM、CAD以及CAPP系統(tǒng)中發(fā)揮效益最好的環(huán)節(jié)。有效應(yīng)用數(shù)控編程技術(shù)可以進(jìn)一步提高零件的加工質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。簡要分析了現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)的應(yīng)用趨勢。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工技術(shù)；數(shù)控編程技術(shù)；仿真系統(tǒng)；CAD模型

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.143

數(shù)控技術(shù)，即數(shù)字控制技術(shù)，是利用數(shù)字控制的方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)加工生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。該技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還可以解放勞動(dòng)力，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控編程技術(shù)的應(yīng)用是保證數(shù)控加工技術(shù)良好發(fā)揮的前提，充分利用其優(yōu)勢，從科學(xué)、高效等角度進(jìn)行優(yōu)化，可以激發(fā)數(shù)控加工的潛在優(yōu)勢。

1 數(shù)控編程技術(shù)分析

數(shù)控編程技術(shù)的應(yīng)用主要是對(duì)加工要求進(jìn)行分析，并且完成相應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)，確定產(chǎn)品的最終加工方案。其中包括加工機(jī)床、夾具和刀具等設(shè)備的選擇；確定合理的走刀路線、切削用量等；建立工件幾何模型，計(jì)算產(chǎn)品加工過程中刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡；按照數(shù)控系統(tǒng)能夠接受的程序格式，形成完整的零件加工程序，最后經(jīng)過驗(yàn)證和修改，得到完整的產(chǎn)品加工程序。對(duì)于加工難易程度不同的工件來說，可以選擇手工編程或自動(dòng)編程的方式獲得最終的加工程序。其中，手工編程及編制數(shù)控加工程序的所有步驟均由人工完成，包括零件圖樣分析，工藝處理，確定加工路線、工藝參數(shù)、計(jì)算數(shù)控機(jī)床所需輸入數(shù)據(jù)等，一般適用于形狀簡單、加工程序較短以及計(jì)算不煩瑣的零件。但從整體上分析，手工編程具有效率低、易出錯(cuò)等缺點(diǎn)，且每個(gè)坐標(biāo)的計(jì)算量大，對(duì)編程人員的專業(yè)技能要求很高。自動(dòng)編程，即利用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)軟件系統(tǒng)生成數(shù)控加工程序，整個(gè)過程除了少數(shù)零件圖樣的設(shè)計(jì)和工藝方案的制訂由手工編程方式完成外，其余均可以通過計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)完成。與手工編程相比，自動(dòng)編程效率更高，并且出錯(cuò)率非常低，可以滿足復(fù)雜形狀工件的加工需求。

2 數(shù)控編程技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

2.1 CAD模型

待加工零件毛坯的長、寬、高分別為298 mm、298 mm、210 mm，并且分成3個(gè)區(qū)域來精加工處理。

2.2 加工方案

在規(guī)劃、分析頭盔模具產(chǎn)品的加工工藝時(shí)，需要結(jié)合產(chǎn)品的加工需求，從粗加工、半精加工、分區(qū)精加工和清根加工等幾方面來進(jìn)行，具體內(nèi)容如表1所示。

通過CAM可視化刀軌仿真可以得到粗加工和半精加工后的IPW。通過分析目前的加工狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，工件粗加工處理后存在殘留材料不均勻的問題，并且加工痕跡非常明顯，而經(jīng)過半精加工處理后的殘留余量相對(duì)均勻。由于拐角處大直徑刀具在操作上具有較大的難度，加工效果不好控制，因此，應(yīng)將清根加工刀具軌跡的設(shè)計(jì)控制在相鄰曲面的連接位置。

表1 加工工藝規(guī)劃表

工序 內(nèi)容

粗加工 利用圓鼻刀D30R3型腔銑

半精加工 結(jié)合IPW功能，利用圓鼻刀D20R2型和D15R2型腔銑進(jìn)行2次半精加工處理

分區(qū)精加工 分區(qū)進(jìn)行3次精加工。在區(qū)域1進(jìn)行精加工處理時(shí)，選用高輪廓銑；而在區(qū)域2和區(qū)域3進(jìn)行精加工處理時(shí)，選用固定軸曲面區(qū)域銑。所用的刀具為圓鼻刀D10R2、球刀D10R5以及D10R5

清根加工 需要進(jìn)行2次清根加工處理，參考刀具直徑分別為10 mm和5 mm，所用的球刀分別為D5R2.5和D2R1

2.3 數(shù)控加工仿真、檢驗(yàn)和優(yōu)化

工件的加工處理主要采用仿真系統(tǒng)VERICUT，而仿真系統(tǒng)VERICUT由ARTCLSF仿真和G代碼仿真兩部分組成。通過分析G代碼仿真視圖和局部視圖，可以更全面地掌握加工環(huán)境狀況，且系統(tǒng)仿真與實(shí)際加工狀態(tài)比較接近，可以更好地掌握工件的整個(gè)加工過程，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并作相應(yīng)的調(diào)整，以免存在設(shè)計(jì)誤差，從而對(duì)加工效果造成極大的影響。

對(duì)本案例所述工件的加工，采用恒定體積去除率與恒定切屑厚度相結(jié)合的方式進(jìn)行粗加工、半精加工、分區(qū)精加工和清根加工等各環(huán)節(jié)的優(yōu)化。其中，粗加工和半精加工的優(yōu)化選用恒定體積去除率處理方式，而分區(qū)精加工和清根加工則選用恒定切屑厚度與恒定體積去除率相結(jié)合的方式進(jìn)行優(yōu)化。各刀具優(yōu)化前總加工時(shí)間為296.26 min，優(yōu)化處理后，總加工時(shí)間縮短至228.01 min，大幅度縮短了工件的加工周期，不但確保了工件的加工質(zhì)量，還提升了加工效率。優(yōu)化處理確保了穩(wěn)定體積的去除率，避免了沖擊荷載，并且利用數(shù)控機(jī)床可以延長加工刀具的使用壽命，進(jìn)而提高整個(gè)加工過程的穩(wěn)定性，避免各類因素對(duì)工件加工質(zhì)量造成影響。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)具有系統(tǒng)性特點(diǎn)。數(shù)控編程技術(shù)利用CAD、CAM和數(shù)控加工仿真技術(shù)等，對(duì)工件加工的過程進(jìn)行詳細(xì)編程，分析各個(gè)細(xì)節(jié)，結(jié)合加工實(shí)際需求編制出合理、高效的NC程序，并通過數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件生成NC代碼進(jìn)行仿真、檢驗(yàn)以及優(yōu)化編輯，提高整個(gè)加工流程的合理性和準(zhǔn)確性，從而提高工件的加工效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張美欣.適合現(xiàn)場使用自動(dòng)編程技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽：中國科學(xué)院研究生院（沈陽計(jì)算技術(shù)研究所），2008.

[2]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.

[3]韓式國，趙軍，陳曉曉，等.數(shù)控編程技術(shù)及其典型應(yīng)用研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012（03）：100-103.

〔編輯：劉曉芳〕