数控加工手工变量编程在汽轮机行业的应用

摘 要：目前，先进制造业快速发展，数控机床已经在企业占据着主导地位，由于企业产品类型的差异，数控编程方式和方法也不相同。常规加工条件下，数控编程大致分为计算机辅助编程技术、手工编程、人机对话式编程。手工变量编程在汽轮机行业得到了广泛应用，有效的提高了生产效率。在实际生产中，工艺编程人员、机床操作者充分发挥手工编程的优势，对新程序进行模拟和空运行，确保程序的正确性，发挥手工变量编程的优势，从而更好的服务于生产。

关键词：数控加工；编程；汽轮机

1 数控编程的分类

1.1 计算机辅助编程技术

计算机辅助编程技术也称为计算机自动编程技术，发展速度日新月异，迅速成为数控加工编程领域的主要技术手段。

优点：由软件生成加工程序，可信度高，数据准确，可加工复杂曲面。自动编程多用于加工复杂工件，例如汽轮机三维叶片、水轮机转轮叶片等复杂型面。

缺点：前期准备时间长，需要运用软件建立模型，再设置刀具和毛坯等等，不适于简单工件的加工；程序冗长，一个复杂曲面的加工程序可能达到几十兆大小，需要在线加工，机床内存无法存储这么大的程序；由于各种编程软件自身侧重点不同，或者由于编程人员对该软件的熟练程度不同，编制的程序有可能出现刀具路径不理想、有很多空行程的现象，降低生产效率。

1.2 手工编程

手工编程多用于数控车床和数控铣床等简单产品的加工。 手工编程方便快捷，并且可以最大程度优化刀具路径，省略很多走空刀行程。程序内容小巧，发现错误刀具路径时容易查找，在线加工情况下修改方便。缺点：编制复杂工件程序困难，比如特殊曲面的程序，当宏程序变量较多时，程序出错率较高。相对计算机编程，程序数据容易出现错误，建议多次复核和空运行检查。同时，对编程人员有较高的要求，编程人员需要具有丰富的加工经验，掌握合理的加工参数。

1.3 人机对话式编程

这是一种介于计算机自动编程和手工编程之间的编程技术，以西门子、HEIDENHANIN、DMG、米克朗等为代表的企业开发了这种编程技术。其主要特点是经过培训的专业人员可以在机床上通过图形式人机对话，完成程序的编制。目前，在欧洲发达国家，这种编程方式越来越普及。优点：更加方便和快速，对操作人员的技术培训成本低。缺点：需要设备的支持，费用成本相对高。（只有最新的欧美设备才配置了这种软件系统，而且系统中的编程模块并非完美，性能跟采购价格成正比。

2 手工变量编程应用于汽轮机制造业的应用

2.1 手工变量编程应用于汽轮机制造业的优势

汽轮机产品零件特点有一定的规范性，手工编程可以处理大多数常见的几何形状。汽轮机产品不同型号零件之间有一定的相似性，手工变量编程的宏程序有很广泛的适应性。汽轮机产品很多零件具有键槽台阶的特性，适合手工编程分层铣削加工。汽轮机产品部件外形巨大，加工时间长，刀具磨损后必须更换，手工编程可以灵活地处理好机床停机和关机对加工造成的不良影响。制造业的特殊性，对保密工作有很高的要求，手工变量编程技术可以减少泄密的环节和因素。

2.2 手工变量编程应用于汽轮机制造业的加工实例

2.2.1 例一、例二、例三简单形状的分层铣削加工（为了简洁，示例中不含程序头及辅助指令）。以上方法适用于深槽、深腔、凸台等典型特征的加工，以及长时间加工。

2.2.2 圆周均布多个相同单元的加工，按照一定规律分布，可以通过改变其中的参数，如图所示，

2.2.3 循环嵌套实例：机床：四轴卧室加工中心 产品名称：框架，圆周均布80个内腔

2.2.4 球面手工变量编程 。对球面的手工编程，程序简单明了，选手不同型号的刀具时，只需更改刀具直径即可。如果计算机编程，程序段将达到几千段，修改程序繁琐。

作者简介：高永江（1981，11-），男，职务职称：高级工程师，主要研究方向：汽轮机大件机械加工数控编程及操作。

摘 要：目前，先进制造业快速发展，数控机床已经在企业占据着主导地位，由于企业产品类型的差异，数控编程方式和方法也不相同。常规加工条件下，数控编程大致分为计算机辅助编程技术、手工编程、人机对话式编程。手工变量编程在汽轮机行业得到了广泛应用，有效的提高了生产效率。在实际生产中，工艺编程人员、机床操作者充分发挥手工编程的优势，对新程序进行模拟和空运行，确保程序的正确性，发挥手工变量编程的优势，从而更好的服务于生产。

关键词：数控加工；编程；汽轮机

1 数控编程的分类

1.1 计算机辅助编程技术

计算机辅助编程技术也称为计算机自动编程技术，发展速度日新月异，迅速成为数控加工编程领域的主要技术手段。

优点：由软件生成加工程序，可信度高，数据准确，可加工复杂曲面。自动编程多用于加工复杂工件，例如汽轮机三维叶片、水轮机转轮叶片等复杂型面。

缺点：前期准备时间长，需要运用软件建立模型，再设置刀具和毛坯等等，不适于简单工件的加工；程序冗长，一个复杂曲面的加工程序可能达到几十兆大小，需要在线加工，机床内存无法存储这么大的程序；由于各种编程软件自身侧重点不同，或者由于编程人员对该软件的熟练程度不同，编制的程序有可能出现刀具路径不理想、有很多空行程的现象，降低生产效率。

1.2 手工编程

手工编程多用于数控车床和数控铣床等简单产品的加工。 手工编程方便快捷，并且可以最大程度优化刀具路径，省略很多走空刀行程。程序内容小巧，发现错误刀具路径时容易查找，在线加工情况下修改方便。缺点：编制复杂工件程序困难，比如特殊曲面的程序，当宏程序变量较多时，程序出错率较高。相对计算机编程，程序数据容易出现错误，建议多次复核和空运行检查。同时，对编程人员有较高的要求，编程人员需要具有丰富的加工经验，掌握合理的加工参数。

1.3 人机对话式编程

这是一种介于计算机自动编程和手工编程之间的编程技术，以西门子、HEIDENHANIN、DMG、米克朗等为代表的企业开发了这种编程技术。其主要特点是经过培训的专业人员可以在机床上通过图形式人机对话，完成程序的编制。目前，在欧洲发达国家，这种编程方式越来越普及。优点：更加方便和快速，对操作人员的技术培训成本低。缺点：需要设备的支持，费用成本相对高。（只有最新的欧美设备才配置了这种软件系统，而且系统中的编程模块并非完美，性能跟采购价格成正比。

2 手工变量编程应用于汽轮机制造业的应用

2.1 手工变量编程应用于汽轮机制造业的优势

汽轮机产品零件特点有一定的规范性，手工编程可以处理大多数常见的几何形状。汽轮机产品不同型号零件之间有一定的相似性，手工变量编程的宏程序有很广泛的适应性。汽轮机产品很多零件具有键槽台阶的特性，适合手工编程分层铣削加工。汽轮机产品部件外形巨大，加工时间长，刀具磨损后必须更换，手工编程可以灵活地处理好机床停机和关机对加工造成的不良影响。制造业的特殊性，对保密工作有很高的要求，手工变量编程技术可以减少泄密的环节和因素。

2.2 手工变量编程应用于汽轮机制造业的加工实例

2.2.1 例一、例二、例三简单形状的分层铣削加工（为了简洁，示例中不含程序头及辅助指令）。以上方法适用于深槽、深腔、凸台等典型特征的加工，以及长时间加工。

2.2.2 圆周均布多个相同单元的加工，按照一定规律分布，可以通过改变其中的参数，如图所示，

2.2.3 循环嵌套实例：机床：四轴卧室加工中心 产品名称：框架，圆周均布80个内腔

2.2.4 球面手工变量编程 。对球面的手工编程，程序简单明了，选手不同型号的刀具时，只需更改刀具直径即可。如果计算机编程，程序段将达到几千段，修改程序繁琐。

作者简介：高永江（1981，11-），男，职务职称：高级工程师，主要研究方向：汽轮机大件机械加工数控编程及操作。

摘 要：目前，先进制造业快速发展，数控机床已经在企业占据着主导地位，由于企业产品类型的差异，数控编程方式和方法也不相同。常规加工条件下，数控编程大致分为计算机辅助编程技术、手工编程、人机对话式编程。手工变量编程在汽轮机行业得到了广泛应用，有效的提高了生产效率。在实际生产中，工艺编程人员、机床操作者充分发挥手工编程的优势，对新程序进行模拟和空运行，确保程序的正确性，发挥手工变量编程的优势，从而更好的服务于生产。

关键词：数控加工；编程；汽轮机

1 数控编程的分类

1.1 计算机辅助编程技术

计算机辅助编程技术也称为计算机自动编程技术，发展速度日新月异，迅速成为数控加工编程领域的主要技术手段。

优点：由软件生成加工程序，可信度高，数据准确，可加工复杂曲面。自动编程多用于加工复杂工件，例如汽轮机三维叶片、水轮机转轮叶片等复杂型面。

缺点：前期准备时间长，需要运用软件建立模型，再设置刀具和毛坯等等，不适于简单工件的加工；程序冗长，一个复杂曲面的加工程序可能达到几十兆大小，需要在线加工，机床内存无法存储这么大的程序；由于各种编程软件自身侧重点不同，或者由于编程人员对该软件的熟练程度不同，编制的程序有可能出现刀具路径不理想、有很多空行程的现象，降低生产效率。

1.2 手工编程

手工编程多用于数控车床和数控铣床等简单产品的加工。 手工编程方便快捷，并且可以最大程度优化刀具路径，省略很多走空刀行程。程序内容小巧，发现错误刀具路径时容易查找，在线加工情况下修改方便。缺点：编制复杂工件程序困难，比如特殊曲面的程序，当宏程序变量较多时，程序出错率较高。相对计算机编程，程序数据容易出现错误，建议多次复核和空运行检查。同时，对编程人员有较高的要求，编程人员需要具有丰富的加工经验，掌握合理的加工参数。

1.3 人机对话式编程

这是一种介于计算机自动编程和手工编程之间的编程技术，以西门子、HEIDENHANIN、DMG、米克朗等为代表的企业开发了这种编程技术。其主要特点是经过培训的专业人员可以在机床上通过图形式人机对话，完成程序的编制。目前，在欧洲发达国家，这种编程方式越来越普及。优点：更加方便和快速，对操作人员的技术培训成本低。缺点：需要设备的支持，费用成本相对高。（只有最新的欧美设备才配置了这种软件系统，而且系统中的编程模块并非完美，性能跟采购价格成正比。

2 手工变量编程应用于汽轮机制造业的应用

2.1 手工变量编程应用于汽轮机制造业的优势

汽轮机产品零件特点有一定的规范性，手工编程可以处理大多数常见的几何形状。汽轮机产品不同型号零件之间有一定的相似性，手工变量编程的宏程序有很广泛的适应性。汽轮机产品很多零件具有键槽台阶的特性，适合手工编程分层铣削加工。汽轮机产品部件外形巨大，加工时间长，刀具磨损后必须更换，手工编程可以灵活地处理好机床停机和关机对加工造成的不良影响。制造业的特殊性，对保密工作有很高的要求，手工变量编程技术可以减少泄密的环节和因素。

2.2 手工变量编程应用于汽轮机制造业的加工实例

2.2.1 例一、例二、例三简单形状的分层铣削加工（为了简洁，示例中不含程序头及辅助指令）。以上方法适用于深槽、深腔、凸台等典型特征的加工，以及长时间加工。

2.2.2 圆周均布多个相同单元的加工，按照一定规律分布，可以通过改变其中的参数，如图所示，

2.2.3 循环嵌套实例：机床：四轴卧室加工中心 产品名称：框架，圆周均布80个内腔

2.2.4 球面手工变量编程 。对球面的手工编程，程序简单明了，选手不同型号的刀具时，只需更改刀具直径即可。如果计算机编程，程序段将达到几千段，修改程序繁琐。

作者简介：高永江（1981，11-），男，职务职称：高级工程师，主要研究方向：汽轮机大件机械加工数控编程及操作。