浅谈数控编程与数控加工的联系与分工

吕波厚 姚军伟 姜文超

摘要：数控机床是先进机械结构技术、计算机技术和自动化控制技术综合应用的加工设备，从机床的设计制造到数控编程加工构成一个完整的体系，本文从数控加工编程理论分析入手，并详细阐述了数控编程及自动化加工的应用，旨在推动当前产品研制领域的进一步发展，并就此推进其不断完善自身生产系统。

关键词：数控编程;数控加工

1数控编程简介

数控技术是多学科交叉的技术，集机械、电子、电气控制、计算机技术于一体，综合性很强。数控加工基础条件是根据工件构型已确定的轨迹，凭借数控系统来操控数控机床，按照程序指定和加工参数展开表面成型运动行为，并最终完成产品加工的目标。数控编程就是生成具体型号机床加工零件的程序指令的过程。数控程序的好坏将影响数控加工的效率和产品的质量以及机床和刀具的使用寿命等。数控编程的方法有很多种，其主要包括四个步骤：分析零件图样与工艺;计算加工过程中刀具轨迹;编制具体机床的数控加工程序单和上机测试数控程序。程序可通过手工或计算机自动编程获得。计算机自动编程需借助数控自动编程系统由计算机辅助生成零件的加工程序。编程人员只需借助数控编程系统就能完成对加工过程的描述，由编程系统自动完成加工程序的编制。UG NX在数控加工中的应用可贯穿整个零件的加工过程，从建立零件的三维模型、设计和仿真加工过程、修改加工参数，到后置处理、生成数控程序等一系列任务都可全权参与，减少编程员的工作量，提高加工效率和产品质量。

2数控加工工艺的特点

根据大量加工实例分析，数控加工中失误的主要原因多为工艺方面考虑不周和计算与编程时粗心大意。在编制数控工艺和数控程序中必须注意加工过程中的每一个细节。若数控加工的工艺设计方案不合理，往往要成倍增加工作量，有时甚至要推翻重来，造成一些不必要的损失。因此数控加工的工艺设计是数控加工中的重要环节，处理正确与否，关系到所编制零件加工程序的正确性与合理性，其工艺方案的好坏，直接影响数控加工的质量、效益以及程序编制的效率。数控加工工艺的特点：（1）数控加工工艺的“内容十分具体、工艺设计工作相当严密”。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺相比较，由于采用数控机床加工具有加工工序少，所需专用工装数量少等特点，克服了普通傳动工艺方法的弱点，一般说来，数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容复杂。从编程来看，加工程序的编制要比普通机床编制工艺规程复杂。（2）数控加工的工艺“复合性”。采用数控加工后，工件在一次装夹下能完成镗、铣、铰、攻丝等多种加工，因此，数控加工工艺具有复合性特点，也可以说数控加工工艺的工序把传统工艺中的工序“集成”了，这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件装夹次数及周转时间也大大减少了，从而使零件的加工精度和生产效率有了较大的提高。

3利用CAD/CAM软件自动编程涉及的关键技术

（1）复杂形状零件的几何建模。对基于型面特征点测量数据的复杂形状零件的数控编程，其首要环节是建立被加工零件的几何模型。目前普遍采用的建模方式有线架造型、曲面造型和实体造型。这3种建模方式都是基于计算机图形学原理，描述加工对象的几何形状及尺寸。而对于零件的材料、加工精度、表面质量、形位误差等加工工艺信息，几何建模系统无法提供，需要依靠另一种建模方式———特征建模系统来解决这一问题。特征建模系统既能提供零件的几何信息又能提供零件的工艺信息，其内容归纳起来有：零件的几何形状信息;作为加工对象的孔、沟槽及面的形面特征;有关形面特征的位置、尺寸及其公差;形面特征之间的关联;各加工面的表面粗糙度等。例如：P roe软件就具备特征建模系统。

（2）加工方案与加工参数的合理选择。数控加工的效率与质量有赖于加工方案与加工参数的合理选择，其中刀具和刀轴控制方式、走刀路线和进给速度的自动优化选择与自适应是近年来所研究的重点问题。其目标是：在满足加工要求、机床正常运行和保证一定的刀具寿命的前提下，争取得到尽可能高的加工效率。

（3）刀具轨迹的生成。刀具轨迹的生成，是复杂零件数控加工中最重要的内容，同时也是研究最为广泛深入的内容。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑和代码质量高等要求，同时，刀具轨迹生成还应满足通用性好、稳定性好、编程效率高、代码量小等条件。

（4）数控加工仿真。尽管目前在工艺规划和刀具轨迹生成等技术方面已取得很大进展，但由于零件形状的复杂多变以及加工环境的复杂性，要确保所生成的加工程序不存在过切与欠切、避免机床各部件之间的干涉碰撞等仍然十分困难。尤其对于高速加工，这些问题常常是致命的。因此实际加工前采取一定的措施对加工程序进行检验并修正是十分必要的。数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切除过程来检验并优化加工程序，具有柔性好、成本低、效率高且安全可靠等特点，是提高编程效率与质量的重要措施。

（5）后置处理。后置处理是数控加工自动编程技术的一个重要内容。在自动编程中，将刀位轨迹计算过程称为前置处理。为使前置处理通用化，按照相对运动原理，将刀位轨迹计算统一在工件坐标系中进行，而不考虑具体机床结构及指令格式，从而简化系统软件。后置处理的任务是根据具体机床运动结构和控制指令格式将前置计算的刀位数据变换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令格式进行转换，成为数控机床的加工程序。有效的后置处理对于保证加工质量、加工效率及机床可靠运行具有重要的作用。

4结束语

数控编程加技术在现代工业体系中占有举足轻重的地位，是保证加工质量、实现机械加工产业的巨大发展的前提和保障。因此我们必须大力发展数控编程技术，促进计算机领域、机械加工领域以及机械控制领域的深化合作，为企业谋取更大的经济效益。

参考文献：

[1]陈长亮.数控编程技术及其典型应用研究[J].黑龙江科技信息.2014（17）：73-74.

[2]向杰.基于CAD/CAM技术的零件数控编程方法研究[D].电子科技大学，2011.

（作者单位：龙口市澳雷樽传动机械有限公司1

龙口中宇热管理系统科技有限公司2

山东中际智能装备有限公司3）

作者简介：

吕波厚（1982年-），男，2004年7月毕业于烟台职业学院机电一体化专业。现为龙口市澳雷樽传动机械有限公司，技术部技术员，主要从事机加工车间和装配车间工装工艺制定，加工中心程序编写。

姚军伟（1987年-），男，2010年6月毕业于宁夏理工学院机械工程及自动化专业。现为龙口中宇热管理系统科技有限公司技术部工程师，主要从事汽车热管理产品设计和应用的工作。

姜文超（1987年-），男，2010年7月毕业于鲁东大学交通运输专业。现为山东中际智能装备有限公司研发办技术员，主要从事电机定子自动化生产装备开发工作。