数控编程与加工工艺的关系研究

许启高

（湖南财经工业职业技术学院，湖南 衡阳 421002）

加工工艺是编程工作得以实施的重要基础，数控编程如果离开工艺将难以呈现出较好效果。在机床不同情况下，刀板接口、刀具配备会有所不同，同时加工轨迹也会呈现出差异性，进而数控程序进行编制时会出现误差[1]。

1 数控编程概念

数控机床是根据已经编制的加工程序以自动性方式加工工件，加工程序需保证加工图样当中要求的工件，并且使数控机床在功能上能够得到充分发挥以及合理运用，进而使数控机床在工作时体现出可靠性、安全性、高效性。数控机床进行工件加工过程中，需结合工件工艺过程和其他辅助依序运动[2]，且通过指令性程序格式在控制介质中记录，运用人机交互设备实现进入到数控装置中，进而完成工件加工全部过程，由工件图样到数控机床需要控制介质的整个获取过程，可以将其称之为程序编制。

2 数控编程基本内容和要求

2.1 工艺处理与图样分析

加工工艺在确定过程中，编程工作人员需结合零件图样针对工件尺寸、工件形状、工件具体要求展开分析，进而选择科学、合理的加工方案，确定加工路线、加工顺序、刀具、装夹工具、切削参数等[3]。为了使机床充分发挥自身作用与价值，需对机床实际指令功能进行详细考虑，尽量使加工路线最短，并且选择合适换刀点以及对刀点，进而减少换刀次数。

2.2 数值处理

结合图样尺寸确定最终工艺路线，并且设定坐标系，针对工件粗加工和精加工时的运动轨迹进行计算，获得刀具位置，在工件坐标系和编程坐标系之间出现不一致时，需换算坐标[4]。在加工形状较为简单的零件时，需将几何起点算出，同时计算圆弧圆心、终点、几何元素切点或者是交点，部分情况下需将刀具进行中心运动时的轨迹坐标值计算出来。零件在形状较为复杂情况下，需通过圆弧段或者直线段逼近，结合实际精度要求将各节点中的坐标值计算出来。

2.3 编写加工程序单

需确定工艺参数、加工路线、刀位数据，编程工作人员可以结合数控系统当中规定程序段格式、指令代码等进行程序单编写加工，填写相关文件，包括刀具明细、加工工序等等。在数控编程不断发展过程中，多数机床已经能够进行自动编程。

2.4 输入数控系统

输入数控系统在使用时需将加工程序编制好，运用某种介质向数控系统传输。传统模式下，数控机床进行程序输入过程中，多数会通过穿孔纸带，其程序代码在纸带阅读器作用下向数控系统输入[5]。在计算机不断发展过程中，数控机床当前多运用键盘进行程序输入，进而使程序进入到计算机当中。

2.5 程序检验与适切

就程序单来讲，需在检验与适切基础上方能使用。检验方法为运用直接方式使加工程序输入数控系统当中，然后使机床实现空运转，将笔代替刀，工件也通过坐标纸替代，进而将加工的路线画出，对机床在运行过程中的运动轨迹能否呈正确状态进行检验[6]。在机床具备图形功能情况下，可以通过模拟刀具切削展开检验，但这些检验仅仅能检查运动正确与否，不能检查出工件的实际精度。因此，需针对零件展开首件试切[7]。在此过程中，需运用单程序段方式加工，并对加工情况进行监控，及时对切削参数以及切削状态进行调整。在数控编程过程中，需了解机床结构、机床标准、机床功能、加工工艺等多方面内容，数控编程与加工工艺之间联系十分紧密。

3 数控加工工艺的主要特点

数控加工工艺和普通工艺相比基本相同，在设计加工工艺过程中，需遵守与普通工艺一致的方法及原则，详细考虑工艺自身特点以及编程具体要求。对于数控机床来讲，在自动化程度方面比较高，在控制方式上会有所不同，并且设备费用也比较高；对于数控加工来讲，其特点主要体现在以下几个方面。

3.1 工艺详细且具体

数控加工工艺中文件内容以及文件格式存在的区别比较大，其中主要体现在刀具配置、加工顺序、刀具轨迹、使用顺序、切削参数等，这种工序在内容方面更为详细。通用机床加工会存在较多工艺问题，其中主要为工艺的具体划分、刀具形状、顺序安排等，对于这些问题，多数情况下都是操作人员结合实践经验处理。进行数控加工过程中，需由编程工作人员通过编程进行预先确定，即加工普通机床时，人工操作下能够对工艺细节展开适时调整，数控加工过程中，需先进行程序的预先设计与预先安排。

3.2 工艺要求严密

数控机床在自动化程度方面比较高，但是自适性比较差，不能在加工出现问题时通过合理方式进行调整。如深孔加工时，难以充分了解孔中是否切屑已经挤满，什么时间退刀，不能在切屑被清除之后加工，加工状态会一直持续。因此，数控加工在进行工艺设计时，需关注加工各个细节，特别是对于图形的计算、数字处理，需保证准确无误，为数控加工得以顺利进行创造良好条件。

3.3 加工保证适应性

数控加工自动化程度比较高，质量稳定，多坐标联动，工序集中，但是使用时对于技术要求比较高，价格也较为昂贵。因此，在加工对象与加工方法选择时需慎重，尽量在不对工件性能做出改变情况下，对其尺寸、形状、结构等进行适当调整，在此情况下才能将数控加工工艺优点充分发挥，也能获得可观经济效益。

3.4 复杂表面自动控制

针对简单表面进行加工过程中，数控加工和一般加工之间差别并不大。对于具有特殊要求或复杂的曲面，数控加工工艺表现出的加工方法则与普通方法不同。加工曲线或者是曲面时，普通加工方式会运用钳工、画线等方法展开，加工生产率比较低，并且加工精度也难以得到充分保证。数控加工能够实现多轴联动，具有普通加工不具备的优势。

3.5 工序集中

数控机床在切削参数范围方面比较广，精度也比较高，能够使用的刀具数量比较多，一次夹装中就能将多个加工工序完成，工作台上可以加工多个相同工件。在此情况下，生产周期以及工艺路线会得到极大缩短，进而减少工件以及加工设备实际运输量。

4 数控加工工艺规划

对于数控加工工艺来讲，设计过程中需了解零件加工表面，确定不同表面具体加工方法，一步便是一个工序，同时针对工序内容需展开先后排序，研究哪些工艺可以划分到一个工序当中，然后针对工序进行划分，进而将其他工序插入，使数控加工时的工序序列得到有效衔接，然后获得相应工艺路线。数控机床进行零件加工时，工序可以相对集中，运用一次装夹方式将工序完成，在此过程中，需保证精度。对于数控加工来讲，在工序要求上应尽可能实现集中，精加工与粗加工能够在一次装夹中完成，为了减少切削力变形以及热变形对工件位置精度、形状精度、尺寸精度等产生的影响，可以将粗加工与细加工二者分开进行。就盘类零件与轴类型零件来讲，可以先进行粗加工，少量进行精加工，进而使表面质量具体要求能够得到充分保证。同时需注重生产效率提升，减少换刀次数，进而使换刀时间得到有效节约，减少空行程，尽量通过最短工位便能到达加工部位。进行零件加工时，工序上需尽量做到比较集中，一次装夹中便能将较多工序完成，结合零件图样，详细考虑加工零件是否能够在同一机床中进行加工。在加工的过程中，可以结合结构特点对加工工位进行划分，将其划分为几部分，其中主要为外形、内形、平面、曲面，进行外形加工过程中，通过外形进行定位，然后进行工序划分。为了将换刀次数减少，将空程时间压缩，最大程度上节约时间，将不必要误差减少，可以运用刀具集中方式对零件进行加工。

5 数控编程与加工工艺的关系

5.1 数控加工工艺内容

在开展数控加工作业前，需做好加工工艺准备工作，且需要在进行数控编程前开始，因为只有明确当前工件的加工工艺设计方案后，才能为数控编程提供依据。相反，如果没有全面考虑加工工艺设计，就会导致之后的加工作业无法顺利进行，还可能增加工作量，严重情况下还会引发加工事故。要保证数控加工程序质量，其关键在于数控加工工艺，因此相关数控编程人员在进行编程之前，首先应做好工艺设计。

数控加工工艺内容具体如下：1）对当前需要进行加工零件的技术要求有基本了解和掌握，如尺寸精度、加工材料、硬度、加工数量等等，以上都需要明确记录在加工图纸中；2）对当前加工零件的图纸中提出的要求进行工艺分析，其中有零件结构工艺性、加工材料和设计精度合理性、加工流程以及技术要求等[4]；3）通过对加工工艺进行全面分析，从中获取所有当前零件加工的工艺信息，主要有加工路线、刀具走动轨迹、切削用量等等，同时还要根据加工实际将加工信息填入工序卡和工艺过程卡中，以此保证加工信息有迹可循；4）结合需要进行加工的零件图和已经制定好的工艺内容，以此为基础使用数控系统中规定指令代码、程序格式开展数控编程编写；5）通过传输接口，连接已经编写好的编程，将其输至数控机床的数控装置中，在加工前对机床进行相应调整，然后调用已经编写好的程序，即可根据图纸要求进行零件加工。

5.2 数控加工工艺参数

在数控加工过程中，影响加工质量的因素还有加工工艺参数。工艺参数对加工效率、刀具使用寿命、零件加工精度等方面有直接性影响。因此，在进行初步切削用量选择时，应结合以往丰富的加工经验、当前加工工件设计中的刀具切削用量推荐值来决定，但最终确定的切削用量参数应结合数控程序调试结果以及加工实际来决定。

1）对于粗加工部分，对加工所使用的工件材料进行大体积切除处理，该阶段对于工件表面的质量要求相对比较低，一般情况下对于表面粗糙度Ra的要求为12.5μm～25μm；对于切削深度、径向切深的要求通常是3 mm～6 mm、2.5 mm～5 mm，除以上之外，还要为之后进行半精加工预留出一定的加工余量，一般在1 mm～2 mm之间，如果粗加工后直接进行精加工，预留加工余量为0.5 mm～1 mm即可。

2）对于半精加工部分，就是在粗加工的基础上继续进行精细化的加工处理，如将工件表面进行光滑加工处理，与此同时，将工件凸脚存在的残余材料进行切除处理，在切除的同时，还要为下一步的精加工预留一定厚度且均匀的加工余量。经过半精加工处理后，要求工件表面粗糙度Ra达到3.2μm～12.5μm；对于轴向、径向的切削深度达到1.5 mm～2 mm即可。另外，还要为之后的精加工预留加工余量，一般为0.3 mm～0.5 mm。

3）对于精加工部分，所谓精加工是加工达成尺寸精度和表面粗糙度标准要求，一般情况下，对于精加工部分的工件表面粗糙度Ra应达到0.8μm～3.2μm，对于轴向、纵向的切削深度分别为0.5 mm～1 mm、0.3 mm～0.5 mm。

4）数控编程并不是以独立状态存在，系统性特点明显，属于系统性技术，与工艺技术、数控加工仿真、CAM技术、CAD技术之间的联系十分紧密，工艺方法的运用对于数控编程效果具有决定性作用，在进行数控编程过程中，需先考虑加工工艺。

6 结语

综上所述，数控编程与加工工艺联系较为紧密，加工工艺属于数控编程的重要组成，数控编程效果会受到加工工艺影响。因此，进行数控编程时需做好对加工工艺的把控，保证加工工艺的科学性与合理性，进而使数控编程呈现出良好使用效果。