探討數(shù)控車工編程加工工藝設(shè)計(jì)技巧

◎高永杰

一、數(shù)控車床在生產(chǎn)中的意義及必要性

1.數(shù)控車床在生產(chǎn)中的意義。要想了解數(shù)控車床在生產(chǎn)中的意義，首先要了解什么是數(shù)控車床，數(shù)控車床是用來干什么的，優(yōu)勢在哪里，首先數(shù)控車床是指通過電腦控制機(jī)械對物件進(jìn)行制造與加工的機(jī)器，數(shù)控車床是集電信號、機(jī)械操控、液壓控制、微電子技術(shù)的綜合載體，數(shù)控技術(shù)在一些歐美發(fā)達(dá)國家非常成熟，是衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)準(zhǔn)，這就是數(shù)控車床在生產(chǎn)中起到的真正意義。

2.數(shù)控車床在生產(chǎn)中的必要性。數(shù)控車床的必要性，可以說是顯而易見的，一個(gè)生產(chǎn)制造廠如果有它，可以更有效率，更精確的制造產(chǎn)品，而且由于它是通過計(jì)算機(jī)控制，可以制作人工無法精確制造的形狀，它具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。有些高級的數(shù)控車床在出廠前，廠家就已經(jīng)設(shè)定好了很多種常用的形狀，如橢圓、拋物線、雙曲線等非圓曲線，方便編程人員操作，機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度；對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高，使產(chǎn)品更有競爭性，在市場上處于領(lǐng)先的不敗之地。作為一個(gè)制造企業(yè)，什么才是核心競爭力，首先是技術(shù)人才，而光有優(yōu)秀的人才，你也要給他一個(gè)能夠充分發(fā)揮他技術(shù)的工具，還有一句老話說的好，工欲善其事必先利其器，一個(gè)好的工具也是非常重要的，所以數(shù)控車床在一個(gè)制造型企業(yè)所起的作用就顯而易見了。

二、數(shù)控加工需要遵循的原則

1.先粗后精。為了提高生產(chǎn)效率并確保零件精加工質(zhì)量，在切削過程中，應(yīng)先安排粗加工工序，快速去掉精加工前大量的加工余量，粗加工完成產(chǎn)品的框架，再進(jìn)行半精加工，這一步必須進(jìn)行換刀，組織半精加工是在粗加工后剩余余量的均勻性不能滿足精加工要求時(shí)，將半精加工組織為過渡工藝，為后續(xù)精加工做鋪墊，使精加工余量小而均勻。

2.先近后遠(yuǎn)。在數(shù)控加工時(shí)要做好定位，先近后遠(yuǎn)地進(jìn)行加工，這里的遠(yuǎn)和近是基于工件對刀點(diǎn)的距離來劃分的，在正常情況下，特別是在粗加工期間，通常先處理刀點(diǎn)附近的部位，遠(yuǎn)離刀點(diǎn)的部位后進(jìn)行加工，以減小刀具移動，縮短空行程時(shí)間，對于車削加工，還有利于保持原始或半成品部件的剛度并改善切削條件。

3.先里后外。對于需要加工內(nèi)部和外表面的部件，需要按照先里后外的順序，先加工內(nèi)形和內(nèi)腔，后加工外形表面，減少障礙，避免出現(xiàn)難以控制內(nèi)表面的尺寸和形狀、工件剛性差，刀尖的耐久性低等現(xiàn)象。

三、數(shù)控編程的基本過程

1. 建立或者獲取零件模型。零件的CAD 模型是數(shù)控編程的前提和基礎(chǔ)，CAM軟件數(shù)控程序的編制必須有CAD 模型作為加工對象。常用CAM 軟件如Mastercam、caxa 數(shù)控車等具有強(qiáng)大的CAD 系統(tǒng)，用戶可以通過模塊之間的切換，在零件設(shè)計(jì)、曲面造型等模塊中建立所需的零件CAD 模型，完成后再切換到相應(yīng)的數(shù)控加工模塊中。CAM 軟件也具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，用戶可以首先將其他CAD 系統(tǒng)所建立的零件模型轉(zhuǎn)換為公共的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式，再導(dǎo)入軟件得到零件模型。

2.加工工藝分析及規(guī)劃。加工工藝分析和規(guī)劃在很大程度上決定了數(shù)控程序的質(zhì)量，主要是確定加工區(qū)域、加工性質(zhì)、走刀方式、使用刀具、主軸轉(zhuǎn)速和切削進(jìn)給等項(xiàng)目。加工工藝分析和規(guī)劃主要包括以下內(nèi)容：

（1）加工對象的確定。通過對模型的分析，確定工件的哪些部位需要在數(shù)控車床上加工。數(shù)控車加工的工藝適應(yīng)性也是有一定限制的，有些特殊部位是不適合加工的，應(yīng)使用線切割或者電加工來加工；而某些加工內(nèi)容可能使用普通機(jī)床有更好的經(jīng)濟(jì)性，如孔的加工可以使用鉆床、平面加工可以用銑床來加工。

（2）加工工藝路線規(guī)劃。從粗加工到精加工，根據(jù)加工要素進(jìn)行加工流程規(guī)劃，做好加工余量分配。

（3）加工工藝和加工方式確定。進(jìn)行刀具選擇、加工工藝參數(shù)和數(shù)控車削方式的選擇等。

3.完善零件模型。

（1）確定坐標(biāo)系。坐標(biāo)系是加工的基準(zhǔn)，將坐標(biāo)系定位在適合機(jī)床操作人員確定的位置，同時(shí)保持坐標(biāo)系的統(tǒng)一。

（2）修補(bǔ)部分輪廓。對于因有不加工部位存在而造成的輪廓空缺部位，應(yīng)該補(bǔ)充完整。如鍵槽部位、銷孔部位、平面部位、退刀槽部位等，應(yīng)該將這些部位補(bǔ)充完整，這樣獲得的刀具路徑規(guī)范而且安全。

（3）修整輪廓曲線。對于通過公共數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式得到的零件CAD 模型，看似光滑的曲線可能存在斷點(diǎn)，或存在重線，看似一體的曲線在連接處可能不相交，這樣可以通過修整或者刪除重線構(gòu)造出最佳的加工輪廓曲線。然后構(gòu)建刀路限制邊界，構(gòu)建出邊界曲線來限制加工區(qū)域。

4.設(shè)置加工參數(shù)。參數(shù)設(shè)置可視為對工藝分析和規(guī)劃的具體實(shí)施，它構(gòu)成了利用CAD 軟件進(jìn)行數(shù)控編程的主要操作內(nèi)容，直接影響生成的數(shù)控程序質(zhì)量。參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)置加工對象。用戶通過交互手段選擇被加工幾何要素，確定毛坯、加工分區(qū)和避讓區(qū)域等。

（2）設(shè)置切削方式。指定刀軌的類型及相關(guān)參數(shù)。

（3）設(shè)置刀具及機(jī)械參數(shù)。針對每一個(gè)加工工序選擇適合的加工刀具，并在軟件中設(shè)置相應(yīng)的機(jī)械參數(shù)，包括主軸轉(zhuǎn)速、切削進(jìn)給、切削液控制等。

（4）設(shè)置加工程序參數(shù)。包括對進(jìn)退刀位置及方式、切削用量、行間距、加工余量等的設(shè)置。這是參數(shù)設(shè)置中最主要的內(nèi)容之一。

5.生成數(shù)控刀路。在完成參數(shù)設(shè)置后，CAM 軟件將自動進(jìn)行刀軌的計(jì)算。

6.檢驗(yàn)數(shù)控刀路。為確保數(shù)控程序的安全性，必須對生成的刀軌進(jìn)行檢查校驗(yàn)，檢查刀路是否有明顯過切或者加工不到位，同時(shí)檢查是否發(fā)生與工件及夾具的干涉。對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)該調(diào)整參數(shù)的設(shè)置，再重新進(jìn)行計(jì)算、校驗(yàn)，直到準(zhǔn)確無誤。

7.生成數(shù)控程序。前面生成的只是數(shù)控刀軌，還需要將刀軌以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換為數(shù)控代碼并輸出保存。數(shù)控程序文件可以用記事本進(jìn)行打開。在生成數(shù)控程序后，還需要檢查這個(gè)程序文件，特別對程序頭及程序尾部分的語句進(jìn)行檢查，如有必要可以修改。數(shù)控程序文件可以通過傳輸軟件傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的控制器上，由控制器按程序語句驅(qū)動機(jī)床加工。

結(jié)束語：數(shù)控車床加工程序的編程雖然比一般普通機(jī)床復(fù)雜，但是數(shù)控加工的工作效率更高，能夠最大限度的減少勞動強(qiáng)度，更能節(jié)約成本，所以在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高工藝水平，提升工件加工質(zhì)量和效率。