关于数控自动编程加工的后处理问题

湖南工业职业技术学院 张云

近年来，现代制造技术离不开数控自动编程加工，UG-CAM技术的发展不断完善数控机床的使用功能，提高企业生产效益，工作人员通过分析零件的特征，充分利用现有的编程软件及设备进行自动编程，制订合适的编程策略，优化编程设计要求，精准识别NC程序，提高零件生产质量与加工精度。合理选择数控刀具，规范数控自动编程加工的后处理流程，充分发挥数控自动编程的优势，降低企业生产经营成本，提高企业的经济效益和生产水平。

1 UG-CAM数控自动编程软件系统的相关理论研究

1.1 数控自动编程软件系统

数控编程系统包括绘制图形、做出轨迹、输出加工代码以及协调加综合工艺，如建立加工图形，生成刀具运行轨迹，经过后期处理快速生成NC代码，保证程序稳定运行，提高零件加工质量，优化调试和修改程序，提高可读性，针对系列零件不需要过多编程，可以编一种修改尺寸数据。降低费用支出，提高编程员业务水平。数控自动编程通过计算机操作，实现机床程序编制，工作人员只需要按照格式输入零件的尺寸形状、走刀路线等，计算机内部的数控自动编程软件就可以开始运行，经过编译、计算、处理后，实现零件加工流程，如确定加工程序、建立刀具路径图，或者借助通信电缆以及接口输出数控机床程序。采用自动编程可以制作复杂的空间曲面工件，减少计算错误，提高工件生产效率与生产质量，缩短产品生产周期。

1.2 数控自动编程加工后处理原理简述

数控自动编程为了有效加工零件、制造刀轨，一般通过借助UG进行模块加工，但是原始的刀轨文件，是不能直接进行机床加工的，需要经过计算机处理，因为机床种类不同，拥有的控制系统、物理结构也不同，需要优化NC程序，使其指令与格式符合数控机床的要求。因此，只有经过处理的刀轨数据才能更好满足不同种类的机床要求，即利用电脑实现数控自动程序加工后处理，优化NC代码，方便不同机床可以高效识别刀轨数据（NC代码）。即数控制造软件主要作用是生成合适的刀具轨迹，机床参数、物理结构不同，CAM软件的刀轨数据是不符合要求的，不能直接加工零件，必须修正来满足不同机床的特定要求[1]。

2 找正加工零件与精确对刀定位数控机床

开展自动编程工作，需要关注零件的装夹与找正，明确装夹零件的重要性。在夹紧工作推进的过程中，需要将与数控机床连接的加工零件参考方向对齐。通常找到一个方向，例如x轴或y轴方向，该方法是将千分表安装在机床的主轴上，处理部的一侧在指示器的接触指上方，例如在X轴方向的某侧，因此可以查看手轮指示器指针的移动。如果摆动范围在误差范围内，则意味着工件的X轴和机床的X轴基本相同。相反，需要调整零件（请注意放置方向应和机床的工作坐标方向一致），直到千分表在允许的误差范围内摆动。

对于数控机床的精确对刀定位工作内容，刀具设置是刀尖和编程原点的重合。如：加工立方体的上表面时候，如果在建模过程中以立方体的上表面中心为原点，则应使用边缘接触法使工具的尖端达到空白点的多维数据集。设置工具时需要设置特定点，即机器坐标系的原点；将刀尖升至程序的开头，如XOY0230。不同的控制系统使用不同的方法来设置机器坐标系的原点，不同的系统必须选择不同的处理方法，完善对刀定位的设置，优化数控机床的性能，提高零件生产质量。

3 数控自动编程加工的后处理研究

3.1 传送经过处理的NC程序到数控机床控制器

直接使用系统软件在PC和数控机床制造商提供的数控控制器之间进行通信。如果没有专用的通信软件，只要经过RS232通用接口，就可以使用CAM软件的内部通信软件来传输NC文件。方法如下所示：在控制器上选择编辑模式（EDIT模式）。按照PRGRM键选择处理程序页面；打开存储使用的保护开关；输入“O”和“程序号”；按下INPUT键，这时将闪烁并且显示“IN”；输入处理程序之后，关闭程序的保护开关。

进行刀具偏置的有效输入：在控制器上选择MDI模式；按OFFSET键选择刀具偏置数据的显示面。将光标移动到要输入偏移号，并且输入偏移数量；按下INFUT键输入屏幕上显示的偏移量。传输参数的设置：传输格式为ASCII；传输速度为4800；数据位是7；止位龙是2；同位的校验为E；根据计算机情况设置通讯端口，对于masteream软件，方法是选择文件主文件功能表，将下一页传输，并且可以设置传输参数；若选择在其他屏幕上显示，则还可以观察文件传输过程。由CAM系统自动生成的数控文件的格式必须符合机器控制，系统的规格可以自动处理[2]。

3.2 数控刀具的选择

提高数控工作效率需要准确选择数控刀具，实现数控刀具资源的科学有效配置。不仅可以避免由于闲置的单个工具而造成的资源浪费，还可以降低单个刀具的使用频率，避免降低生产的准确性，增加刀具的制约作用。一般在数控编程人机交互的情况下开始执行刀具的选择，选择工具的一般原则是：易于安装和调整、良好的刚性、高耐用性和高精度。在实现加工需求的情况下，尝试选择较短的刀柄可以增强刀具加工的良好刚性。企业进行刀具选择的时候，使用的尺寸需要兼容要加工的工件表面尺寸，立铣刀通常用于加工扁平零件的外轮廓，铣削时，应选择硬质合金刀片进行铣刀。在加工零件凸台与凹槽时，应选择高速钢立铣刀进行加工；在钻削粗糙表面或进行粗糙加工时，可以选择硬质合金刀片进行玉米铣刀；当处理立体面和可变斜边轮廓形状时，经常使用球头铣刀、盘式铣刀。在加工自由曲面的时候，球形端头工具的端部切削速度为0，为了确保加工精度，通常会获得非常接近的切削线间距，因此通常使用球形端头工具进行精加工，在表面处理质量和切割效率方面，平头工具优于球形头工具，只要保证不被切削，无论是对曲面的粗、精加工，平头工具都应该是首选。另外，工具的耐用性和准确性与工具的价格有很大关系，一般情况下，所选择的刀具会增加刀具的成本，但是零件的加工质量和加工效率将得到改善，也可以大大降低整体加工成本[3]。

3.3 数控自动编程的加工工序分析

数控自动编程的加工计划一般包括：加工程序、加工步骤和刀具路径等。由于零件的复杂性和多样性，具备不同的轮廓形状与毛坯、尺寸，在加工过程中应制定特定的零件加工程序，并且为了实现高质量、高效率和低消耗的目标，应该综合考虑工作灵活性，进行合理的安排，加工程序的整体布置原理应当遵循具体工作要求。

从粗加工到精加工需要使用很短的时间，才能获得更高质量的零件。切割时，应合理安排粗、精加工。在确保加工质量的情况下，刀具的耐用性和机床-工件-刀具系统的刚性前提下，充分利用机床的性能和刀具的切削性能，并且应尽可能少地使用较大的切削深度进行粗加工。精加工前每个零件的加工条件数要尽可能均匀，即尽可能减少刀具的次数并缩短粗加工的工作时间，精加工主要确保零件的加工精度与质量，因此零件的最终轮廓通常应在最终切割之前连续进行。当同一刀具集中在数控机床加工时，为了减少换刀所使用的时间，可以使用刀具集中对零件进行加工，将相同的切削零件放置在工件表面上，尽可能使用同一工具进行零件加工。为了确定粗加工刀具路径，可以选择最短的刀具路径，在粗加工中选择较大的切削深度可以有效减少切削数量，缩短切削时间。因此，在保证加工质量的前提下，加工程序具有最短的刀具路径，可以节省加工切削时间，减少刀具磨损与消耗。

3.4 数控自动编程图形输入研究

数控自动编程系统使用图形输入的方法，进行屏幕选单，通过系统的图形生成与编辑功能，在计算机上输入零件的几何形状，以完成零件建模，并且输入相应的加工参数确定零件的加工类型、方法方向，通过软件系统加工进行刀具路径文件的自动生成，明确显示刀具运动动态以及处理路径。该编程系统具有较好的交互性、较强的直观性以及较快的运行速度，方便修改检查，容易掌握使用。自动编程系统实现建模工具路径生成与加工程序自动生成的集成，可以处理零件的几何建模、工具路径文件的以及零件处理程序的生成。

针对零件几何建模，自动编程系统通常建立CAD设计模块，可以轻松构建零件几何模型，另外，自动编程系统还提供了标准的图形转换界面，以获得编程系统的实际图形格式，实现几何造型，提高零件生产质量；刀具路径文件的生成需要在完成零件的几何建模后进行，数控自动编程系统可以根据零件实际情况生成合适的刀具路径。其基本过程一般是：明确零件的加工类型，根据零件特性选择加工位置，可以选择切削的方式进行零件预处理，选择需要的零件切削参数来更精准进行零件生产，例如刀具参数，编程系统一般以零件的几何模型数据与切削加工的数据为基础进行计算，从而生成刀具运动路径的精确数据，即刀具位置文件，并展示刀具实际加工运动的路径[4]。

4 结语

经济全球化，数控机床技术在生产实践中得到广泛应用，数控编程是企业进行数控加工需要重点关注的核心问题，想要完成数控编程，就需要进行工艺处理，通过参考国内外先进的技术原理实操，科学合理进行工艺处理，提高零件加工质量与效率。数控加工可编程，可以进行柔性加工，不过其设备成本高、耗能大，一般用于频繁更换产品、生产周期短的场合，程序质量与工作人员的业务水平和工艺实施过程有关，良好的数控自动程序可以有效提高零件的加工质量，充分发挥数控机床的性能，促使数控加工技术有效应用于更多复杂的零件加工中，从而缩短产品生产周期，降低企业生产成本，提高社会经济效益。