巧用綜合編程方式提高數(shù)控銑加工效率初探

摘要：在數(shù)控銑編程中，不管是手工編程方式還是自動編程方式，都存在一些固有的缺點，如果能夠合理運用手工編程+自動編程的綜合編程方式，實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補，使加工程序變得簡潔高效，提高數(shù)控加工的效率，有著重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：綜合編程；手工編程；自動編程；數(shù)控銑加工；數(shù)控編程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG659 文章編號：1009-2374（2016）02-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.020

1 概述

數(shù)控編程作為數(shù)控加工的關鍵技術之一，分為手工編程和自動編程兩種方法。手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序單、制作控制介質(zhì)到程序校驗都是人工完成。自動編程也稱為計算機編程，是指利用計算機專用軟件來編制數(shù)控加工程序，編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求使用數(shù)控語言，由計算機自動地進行數(shù)值計算及后置處理，編寫出零件加工程序單，加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作的過程。程序的編制效率和質(zhì)量在很大程度上決定了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率，尤其是隨著數(shù)控加工不斷朝著高速、精密加工的方向發(fā)展，提高數(shù)控程序的編制效率和質(zhì)量，對提高制造企業(yè)的競爭力有著極其重要的意義。單純使用手工編程或者自動編程的方式進行數(shù)控編程都存在局限性，所以是否能夠結合兩種編程方式的優(yōu)缺點，采用綜合編程的方法，來達到提高加工效率的目的，是值得我們探討的問題。

2 兩種編程方式的優(yōu)缺點對比

簡單的6行宏程序，只要設定深度和每層的切深量，就可以實現(xiàn)控制刀具螺旋下刀的動作，而且深度增加并不會增加程序的行數(shù)。

自動編程：由于CAD/CAM軟件生成程序時，空間的曲線基本是由直線逼近，所以螺旋下刀層高為1mm的一圈，需要48行程序才能實現(xiàn)，而隨著深度的增加，程序的行數(shù)也成倍增加，如下所示：

通過對比可知手工編程與自動編程的優(yōu)缺點如下：

手工編程的優(yōu)點是：（1）通用性強，程序簡潔明了，邏輯嚴密，程序設計質(zhì)量高；（2）程序的可讀性、可修改性強；（3）手工編程的學習難度低，容易掌握，編程不需要增加額外的軟件和硬件，成本低。

手工編程的缺點是：（1）零件圖上給出的數(shù)據(jù)一般要經(jīng)過數(shù)據(jù)轉換才能用于編程，運算過程中容易產(chǎn)生人為錯誤；（2）復雜零件的數(shù)學處理和計算十分困難，計算過程中容易出現(xiàn)遺漏和錯誤，并難以查找；（3）手工編程的效率低。

自動編程的優(yōu)點是：（1）數(shù)學處理能力強。計算機能自動編制極為復雜零件的加工程序，編程速度快，周期短，程序精度高；（2）自動生成數(shù)控程序。自動編程在完成計算刀具運動軌跡之后，后置處理程序能自動生成數(shù)控加工程序，且不會出現(xiàn)語法錯誤；（3）程序自檢、糾錯能力強。自動編程能夠通過系統(tǒng)的診斷功能，完成對數(shù)控加工程序的動態(tài)模擬，檢查刀具加工軌跡和零件加工輪廓，發(fā)現(xiàn)問題能及時進行修改。

自動編程的缺點：（1）自動編程產(chǎn)生的加工程序一般都比較龐大，并難以判讀、分析、修改；（2）自動編程的通用性不強。CAD/CAM軟件很難進行手工修改，如果有一個數(shù)據(jù)或參數(shù)發(fā)生改變，必須重新計算刀具軌跡，重新生成程序，所以通用性差。

針對兩者的優(yōu)缺點，要達到程序簡潔的目的，就必須利用綜合編程的方法，即輪廓程序由軟件生成，其他的簡單加工如分層加工、螺旋下刀等用手工編程代替，實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補，縮小程序，以縮短傳輸時間，盡量避免在線加工，突破在線加工傳輸速度慢的瓶頸，達到提高加工效率的目的。

3 綜合編程應用實例

下面以某數(shù)控比賽的圖紙為例，說明綜合編程方式對提高數(shù)控銑加工效率的作用。

通過分析發(fā)現(xiàn)，零件的輪廓比較復雜，深度也較深，而且需要去除的余量不均勻，如果用手工編程的話，基點運算是一個難點，所以單純用手工編程簡直是一個不可能完成的任務，如果用自動編程軟件編程的話，生成的程序空刀很多，程序很長，達到161K，已經(jīng)超出很多數(shù)控機床內(nèi)存容量的極限，如圖2所示，這種情況下只能進行在線加工。

針對這種情況，解決的辦法是：

第一步，通過運用多種加工策略加工，實現(xiàn)刀具路徑的優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化加工策略后，加工時間從26分鐘減少為不到11分鐘，程序大小由161K減少為46.1K，如圖3、圖4所示：

第二步，生成基礎程序。雖然程序已經(jīng)大大減小，但是程序還有優(yōu)化的空間，像一些輪廓軌跡相同，只是深度不同的程序完全可以用自動編程+手工編程的方式，實現(xiàn)它的分層切深功能，而一些有規(guī)律分布的輪廓，我們也可以通過用自動編程生成其中的一個程序，然后加入旋轉、鏡像等指令達到程序瘦身的目的，所以為了方便后面的手工修改程序，我們應選擇最基本的輪廓以切深一層為基準生成代碼作為基礎程序。

第三步，通過在基礎程序中加入切深程序、旋轉、鏡像指令等變成加工程序。根據(jù)輪廓的深度要求，加入簡單宏程序?qū)崿F(xiàn)輪廓的分層加工，然后根據(jù)輪廓的分布情況，通過使用旋轉、鏡像等指令加上基礎程序的方式實現(xiàn)其他輪廓的加工，這樣就可以達到盡量縮小程序、節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時間的目的。

通過用宏程序替換分層加工的程序，用旋轉指令實現(xiàn)程序的快速修改，程序的大小就從46.1K減少為不到5K，程序得到了極大的精簡，無論在數(shù)據(jù)傳輸，還是在機床執(zhí)行程序上，都能夠大大地節(jié)約時間，所以也肯定能大大提高數(shù)控銑加工的效率。

4 結語

在數(shù)控銑加工中，零件中出現(xiàn)有相同或相似輪廓的機會很多，而且很多輪廓的加工因為深度的原因離不開分層加工，如果能夠合理地利用宏程序、旋轉指令、鏡像指令等常用的手工編程指令結合優(yōu)化后的自動加工程序，對優(yōu)化刀具路徑、壓縮程序大小、節(jié)省傳輸數(shù)據(jù)的時間，作用是十分明顯的。所以如果能夠合理運用手工編程+自動編程的綜合編程方式，綜合利用兩種編程方式的優(yōu)點，避免無謂的時間浪費，使加工程序變得簡潔高效，提高數(shù)控加工的效率，有著重要的現(xiàn)實意義。

作者簡介：甘斌達（1976-），男，廣西南寧人，廣西南寧高級技工學校一級實習指導教師，研究方向：數(shù)控加工。

（責任編輯：陳 潔）