現(xiàn)代數(shù)控編程技術的應用分析

張傳勇，劉海川，張媛

（中國石油集團濟柴動力總廠，山東 濟南 250306）

20 世紀40年代，一些復雜外形零件的加工任務使得人們對加工制造工藝提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的人工加工制造方式顯然已經(jīng)難以適應當下的發(fā)展步伐。為滿足自動化加工的現(xiàn)實需求，數(shù)控加工技術日漸出現(xiàn)，數(shù)控加工技術中集成了計算機技術、自動控制技術、現(xiàn)代數(shù)控編程技術等多種技術，使得機械加工制造的效率更高、精度更準。當下隨著數(shù)控加工行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控編程技術在該行業(yè)中的應用越來越廣泛，未來有著巨大的技術發(fā)展空間。

1 數(shù)控編程技術分析

數(shù)控編程技術是數(shù)控加工領域的重要技術，這一技術在具體的應用過程中，可以在加工需求的基礎上進行工藝設計優(yōu)化與改進，經(jīng)由編程形成產(chǎn)品的加工制造方案?，F(xiàn)代數(shù)控編程技術輔助下所形成的產(chǎn)品加工制造方案中包含加工制造的流程、工藝和技術參數(shù)等基本內容，比如，機床、夾具與工裝設備選型；刀具路徑和切削；工件的幾何模型、運行軌跡和產(chǎn)品加工計算彈道等都是基本內容，在科學的數(shù)控編程技術下，有效保障了機械零部件加工的效率和精度，對提升產(chǎn)品質量有著重要的作用。但因為在當前的數(shù)控加工領域，存在著加工難度系數(shù)的不同，在處理程序的選擇過程中，可以對比手動編程和自動編程的優(yōu)缺點，選擇最佳的處理程序。通常情況下，NC 加工下的編程全部是手工完成的，無論是零件加工還是模式分析，都是通過手工編程后的程序運行實現(xiàn)的，根據(jù)相應的程序運行結果，也就可以得出最佳的加工路線和工藝參數(shù)，在一些結構形狀相對簡單且處理程度少的零件加工中，多選用的是手工編程。相比而言，手工編程的效率低下且極易出現(xiàn)錯誤，每個坐標都包含很多的計算任務，對于程序員的專業(yè)素質要求較高。而自動編程則有所不同，主要是通過計算機系統(tǒng)或者軟件系統(tǒng)中的相關編程模塊來完成自動編程，整個數(shù)控程序的編制過程中，除了部分環(huán)節(jié)需手工編程來實現(xiàn)，其他的大部分工作都可以由計算機軟件自動完成。

2 現(xiàn)代數(shù)控編程技術的技術分析

2.1 分析零件圖樣和工藝處理

2.1.1 確定加工方案

數(shù)控編程中，為最大程度地發(fā)揮數(shù)控機床的功能優(yōu)勢，專業(yè)人員應在考慮數(shù)控機床經(jīng)濟性、合理性的基礎上進行零件圖樣的科學分析，進而確定最符合要求、最合理的加工方案，以實現(xiàn)數(shù)控加工制造的低成本、高精度、高效率目標。

2.1.2 工具夾的設計和選擇

現(xiàn)代數(shù)控編程技術的存在是為了實現(xiàn)零件加工制造的自動化、數(shù)字化，由于機械零部件加工的特殊性，數(shù)控編程技術應用的過程中同樣需注意工具夾的設計和選擇。從根本上看，整個的機械零部件加工領域，工具夾的存在是為了滿足各種工件、加工物件的夾持和定位需求，以通過這些控制提升加工效率。在夾具的選擇過程中，應重點考慮安裝的便捷性、協(xié)調工作是否方便開展、機床坐標系尺寸關系是否合理。工具夾的實施過程中，重點需注意以下要點：（1）結合加工需求，保障編程原點和坐標系選擇的科學性，在此基礎上準確定位工具夾擺放位置。（2）走刀路線的科學選擇。通常情況下，如果起刀路線相對較短，可以有效提升總體的加工效率，但科學的起刀點、切入點、切入方式對比和選擇，可以使得整個的切入過程保持在相對平穩(wěn)的情況下，避免加工過程中出現(xiàn)異常的走刀沖擊，使得加工的零部件精度、粗糙度等各項指標符合要求。（3）刀具選擇要正確，數(shù)控機床加工中的刀具選擇與整體的加工效率和精度有著直接的關系，在刀具選擇時應綜合考慮多方面的因素，比如，結合工作材料性能、機床加工能力和加工工序要求等。

2.2 數(shù)字處理

數(shù)控編程技術應用中，數(shù)字處理是其中的關鍵工序，是工藝完成后的工作程序，具體是對一切刀位數(shù)據(jù)開展的數(shù)字化處理。根據(jù)數(shù)控加工領域的現(xiàn)代數(shù)控編程技術發(fā)展和應用現(xiàn)狀，刀位數(shù)據(jù)獲取時，需獲得關于零件尺寸、加工路線、刀具半徑補償?shù)确矫娴膬热荩诖嘶A上準確計算出刀具的運動軌跡，最后再獲得刀位數(shù)據(jù)方面的信息。

2.3 數(shù)控編程的方法

2.3.1 手工編程

現(xiàn)代數(shù)控編程技術有手動編程和自動編程之分，零件圖樣分析、加工工藝過程與數(shù)值計算、零部件加工程序編寫等環(huán)節(jié)都是由手工編程的方式來實現(xiàn)的，程序員需具有極高的編程能力，不僅熟悉數(shù)控代碼、編程規(guī)則方面的東西，還能兼具數(shù)控加工工藝和數(shù)值計算等方面的能力。如果在加工領域面臨的是幾何形狀簡單、計算量少且程序流程少的零件，利用手工編程的方式更合適。

2.3.2 自動編程

自動編程與手工編程不同，包含APT 語言自動編程和CAD/CAM 集成數(shù)控編程。首先，就APT 語言自動編程而言，數(shù)控加工程序的編制是由計算機專用軟件或者模塊來完成的，編程人員在確定程序時，用APT 語言書寫好的零件加工程序直接輸入計算機系統(tǒng)中，計算機自動化模塊在程序執(zhí)行的過程中，就可以直接對刀位文件進行后置處理，處理結束后也就形成了數(shù)控系統(tǒng)可接受的數(shù)控加工工序流程。其次，在CAD/CAM 集成數(shù)控編程技術下，計算機及其軟件系統(tǒng)是其中的重要構成，在這些輔助下，也就可以自動生成相應的數(shù)控加工過程，編程的自動化程度非常高。

2.4 后處理技術

現(xiàn)代數(shù)控編程技術中的后處理技術也尤為重要，這一技術應用是否合理，將決定數(shù)控軟件是否與機床控制要求的匹配性。后置處理的過程中，一系列的處理流程下，數(shù)控機床控制系統(tǒng)中的源文件也就被轉換為了NC 代碼，這一轉換過程中，可以有效保障數(shù)控機床的加工效率和精度，因此，專業(yè)的程序員在編程過程中應注重技術的創(chuàng)新。對于一般的CAD/CAM 系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)中因為包含預編程后處理技術，在這一技術的輔助下，預編程軟件文件源文件也就可以在一定的條件下被轉換為數(shù)控機床可自動識別的NC 代碼，再加上其給系統(tǒng)提供了對應的智能識別軟件，機床類型與功能的智能化識別，使得后處理程序可以高效執(zhí)行。

3 數(shù)控編程技術的發(fā)展前景展望

3.1 集成化

隨著當前數(shù)控加工行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，行業(yè)對現(xiàn)代數(shù)控編程技術提出了越來越高的標準，隨著行業(yè)發(fā)展規(guī)模的日漸擴大，現(xiàn)代數(shù)控編程技術在未來將朝著集成化的方向邁進，以推進過程控制系統(tǒng)、計算機輔助編程系統(tǒng)、系統(tǒng)后處理系統(tǒng)的有效集成?，F(xiàn)代數(shù)控編程技術的集成化發(fā)展使得在特定的空間范圍內，不僅可以有效進行內部空間資源的合理應用，還可以保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院桶踩?，?jié)約資源的同時也可以進一步提升數(shù)控加工產(chǎn)品的效率和效益。

3.2 智能化

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，現(xiàn)代數(shù)控編程技術在當下及未來的發(fā)展中要堅持智能化的發(fā)展趨勢，通過編程的智能化，可以減少在數(shù)控編程系統(tǒng)中的手動編程，使得數(shù)控加工領域的人力投入量大大減少，避免人為誤差所引起的加工質量和安全問題。此外，現(xiàn)代數(shù)控編程技術的智能化趨勢，還可以將人的判斷、專業(yè)知識等充分融入集成系統(tǒng)中，即使是一些簡單的加工步驟，也可以被機械識別和控制，整個的數(shù)控機床加工更為便捷與高效。智能化的數(shù)控編程技術，專家系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫、自學習系統(tǒng)、應用系統(tǒng)都是其中的重要構成。

3.3 并行化

對于任何一個機械零部件的加工而言，其整體的加工流程復雜，只有做好了數(shù)控加工中的全面協(xié)同，才可以提升加工效率和精度。因此，現(xiàn)代數(shù)控編程技術在當下及未來還應朝著并行化的方向發(fā)展，以構建完善的計算機協(xié)同系統(tǒng)，使得在機械加工過程中，能夠改變傳統(tǒng)單一、獨立的工作模式，形成并行化運行機制。

4 結語

隨著工業(yè)化發(fā)展步伐的加快，數(shù)控機床技術在近年來取得了卓越的發(fā)展成就，但因為現(xiàn)代數(shù)控編程技術是數(shù)控加工中的關鍵技術，在當下及未來的加工領域，都應該注重現(xiàn)代數(shù)控編程技術的應用與創(chuàng)新，以充分改變數(shù)控機床加工領域的控制方式，提升總體的系統(tǒng)運行能力。