數(shù)控加工作為機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，經(jīng)過(guò)10余年的引進(jìn)與發(fā)展，已經(jīng)在汽車(chē)、航空、航天和模具等行業(yè)發(fā)揮了巨大作用。
數(shù)控編程是影響數(shù)控加工質(zhì)量和效率的一個(gè)重要方面，尤其在高速和精密加工中更為突出。在機(jī)械行業(yè)中，由于數(shù)控編程人員的水平高低不同，因此需要通過(guò)建立一定的規(guī)范，讓大家避免低層次錯(cuò)誤和重復(fù)性問(wèn)題的發(fā)生。
一、數(shù)控加工編程流程
數(shù)控加工編程的一般流程包括：確定編程依據(jù)、建立工藝模型、定義加工操作、生成刀位軌跡、加工軌跡仿真、后處理、數(shù)控加工程序仿真模擬、數(shù)控加工程序校對(duì)檢查、發(fā)放現(xiàn)場(chǎng)加工和數(shù)控加工程序定型等。
1.確定編程依據(jù)
數(shù)控編程依據(jù)主要包括三維模型、工程圖樣和零件制造指令(數(shù)控工藝規(guī)程)，通過(guò)數(shù)控編程依據(jù)可獲取以下信息：零件信息、數(shù)控加工工藝方案、數(shù)控機(jī)床類(lèi)型、裝夾定位方式、刀具、工序以及工步、加工程序號(hào)和產(chǎn)品加工狀態(tài)等。
2.建立工藝模型
在零件三維模型和工程圖樣的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝模型的設(shè)計(jì)，主要包括：零件三維模型的修剪、建立工藝參考面、建立工藝定位孔、壓板及位置設(shè)計(jì)和加工面的余量處理等。
3.定義加工操作生成刀位軌跡
定義加工操作，生成刀位軌跡，主要內(nèi)容包括：定義編程坐標(biāo)系，充分考慮加工材料特性、刀具切削特性、機(jī)床切削特性和零件需要去除的材料狀況等因素，依據(jù)工藝要求定義加工方式(包括各種走刀策略等)、工藝參數(shù)(包括余量、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和加工刀路的跨距等)以及輔助屬性(包括對(duì) 刀點(diǎn)、安全面和數(shù)控機(jī)床屬性等)，最終生成刀位軌跡。
4.加工軌跡仿真驗(yàn)證
加工軌跡仿真驗(yàn)證主要內(nèi)容包括：檢查刀具、機(jī)床、工件、夾具定義是否齊備，尺寸是否準(zhǔn)確;檢查加工操作，定義每一個(gè)工序應(yīng)該達(dá)到的零件尺寸是否正確;檢查加工操作定義中的加工方式(如粗加工策略、刀補(bǔ)加工和腔體加工等選擇)
是否正確、合理;檢查加工過(guò)程中數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)、被加工零件、刀具和夾具之間是否存在過(guò)切、欠切或碰撞干涉等問(wèn)題;檢查工藝參數(shù)是否合理等。
5.后置處理
后置處理可以是獨(dú)立的處理過(guò)程，也可以與刀位文件的生成過(guò)程合為一體，根據(jù)處理軟件的功能，選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?，而?duì)于后處理有以下幾點(diǎn)要求：
生成特定數(shù)控系統(tǒng)專(zhuān)用的加工程序，應(yīng)選擇其特定的后置處理軟件;后置處理軟件的開(kāi)發(fā)或定制，要結(jié)合特定的控制系統(tǒng)和機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)類(lèi)型;后置處理軟件要保證刀位加工信息的充分轉(zhuǎn)換，且滿足控制系統(tǒng)語(yǔ)法的要求;后置處理時(shí)，自動(dòng)將必要的注釋說(shuō)明加入到加工程序中。
6.數(shù)控加工程序仿真驗(yàn)證
在編程軟件或結(jié)合數(shù)控仿真軟件(Vericut)功能的基礎(chǔ)上，盡可能地對(duì)數(shù)控加工程序所涉及的各個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證，以保證最終加工程序的正確性，并對(duì)相應(yīng)的數(shù)控加工程序仿真驗(yàn)證進(jìn)行記錄。
仿真驗(yàn)證主要包括以下內(nèi)容：檢查加工程序中，注釋信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，加工方式的選擇是否正確;檢查加工程序中，刀具尺寸信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，每一個(gè)工序應(yīng)該達(dá)到的零件尺寸信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，刀具補(bǔ)償信息是否正確;檢查數(shù)控加工程序中，是否有過(guò)切、欠切或碰撞干涉等問(wèn)題;檢查數(shù)控加工程序中，主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度是否與當(dāng)前數(shù)控機(jī)床相匹配等。
7.數(shù)控加工程序校對(duì)檢查
數(shù)控程序的校對(duì)與工藝文件的校對(duì)完全不同，程序格式是一個(gè)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，如果一行行地校對(duì)程序內(nèi)容，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，也是不切實(shí)際的。
程序的校對(duì)工作主要從以下幾個(gè)方面考慮。
①模型。模型是保證程序正確的基本要素，需要校對(duì)模型的正確性，分析模型所有數(shù)據(jù)與工藝文件要素是否一致。
②坐標(biāo)系。檢查編程的加工坐標(biāo)系方向與工藝文件要求的是否相符、是否便于操作、坐標(biāo)系選擇是否合理以及是否便于控制尺寸。
③加工策略。不同的加工策略生成的程序是絕然不同的，程序量也大小不一，而分析加工策略的合理性，主要是控制程序的刀具軌跡，控制加工質(zhì)量和效率。
8.數(shù)控程序現(xiàn)場(chǎng)試加工及加工程序定型
對(duì)一些工藝性復(fù)雜、加工難度大、尺寸精度高或批量大的零件，要組織數(shù)控編程人員、車(chē)間工藝主管人員、操作人員和檢驗(yàn)人員等對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試加工情況進(jìn)行跟蹤、記錄，以便即時(shí)更正不合理的裝夾定位方式和切削參數(shù)等。
對(duì)于一些單件生產(chǎn)的零件，在工藝性好、尺寸精度不高的情況下，應(yīng)盡量避免試切加工，而是留到數(shù)控加工仿真環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并更正，以便提高編程效率，降低生產(chǎn)成本。對(duì)于批量生產(chǎn)的零件，應(yīng)該在第一批次生產(chǎn)完后，對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行定型、入庫(kù)統(tǒng)一管理。
二、數(shù)控程序及制造大綱(FO)的管理
1.數(shù)控程序的命名
為方便查閱，易于識(shí)別、調(diào)用和管理，必須對(duì)第一個(gè)數(shù)控程序文件進(jìn)行合理的命名。數(shù)控機(jī)床的編碼的倍數(shù)不同，且一般只識(shí)別數(shù)字和字母，不同的數(shù)控系統(tǒng)所識(shí)別的程序格式也不同。
因此，數(shù)控程序命名的形式一般為：名稱(chēng)+后綴。
(1)名稱(chēng)組成一般為：產(chǎn)品代號(hào)_加工類(lèi)型+工序號(hào)_程序版次。
其中“產(chǎn)品代號(hào)”即為引用涉及零件的圖號(hào);“加工類(lèi)型”即為是銑(M)還是車(chē)(L);“工序號(hào)”即為工藝文件中的工序號(hào);“程序版次”即新版(NEW)，換版后可以用001、002……等依次類(lèi)推進(jìn)行管理。
(2)后綴組成：一般為txt、mpf等。
(3)數(shù)控程序命名示例：某產(chǎn)品代號(hào)為D25—1155—12—00，有三道工序需要數(shù)控加工，其中工序15為數(shù)控銑加工工序，第一次編制的數(shù)控程序，則其相應(yīng)的數(shù)控程序文件在程序庫(kù)中的名稱(chēng)如圖2所示。
(4)數(shù)控程序的命名以符合控制系統(tǒng)要求，以及便于識(shí)別、調(diào)用和管理為原則。
④刀具。刀具材料、規(guī)格和形式是根據(jù)零件材料和零件加工部位確定的，不同的刀具直接影響加工效率和加工質(zhì)量。
⑤進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)。進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)是造成刀啃傷、扎傷零件的主要因素，也是影響表面質(zhì)量的重要方面。
⑥程序格式。不同的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)程序的格式要求不同，一般可以通過(guò)對(duì)后處理程序的編輯，生成滿足不同控制系統(tǒng)要求的加工程序，程序格式的校對(duì)主要是在程序首尾部分，不影響程序的加工質(zhì)量。
數(shù)控程序必須做到完整、正確、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，保證操作者能夠正確使用程序，加工出合格產(chǎn)品。數(shù)控加工程序應(yīng)能保證整個(gè)過(guò)程的合理性、安全性和穩(wěn)定性。
2.刀具的命名
在編制加工工藝時(shí)，需要定義各種刀具類(lèi)型、刀具材料和刀具本身的幾何參數(shù)等。 在未建立切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)前，只能靠手動(dòng)輸入，因此效率較低，而且完成的也只是簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)，最終生成的程序?qū)τ诓僮髡邅?lái)說(shuō)不直觀，對(duì)工藝人員的水平要求較高。
通過(guò)實(shí)際加工中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可以通過(guò)相應(yīng)的CAM軟件(NX軟件)建立加工數(shù)據(jù)庫(kù)，在以后的操作中可以直接從庫(kù)中調(diào)用。建立庫(kù)則應(yīng)先定義刀具編號(hào)，為便于標(biāo)識(shí)可在NX刀具庫(kù)中用如下方法表示。
(1)立銑刀：LX+D+直徑+L+刀具伸出長(zhǎng)度+La+刀具刃長(zhǎng)+Z+刃數(shù)+R+底齒半徑。如LXD25L50La25Z3R1.5_L7表示：立銑刀的直徑為25mm，工作長(zhǎng)度要求最小50mm，刃長(zhǎng)要求最小25mm，刃數(shù)為3刃，底角為R1.5mm;L7為加工7075進(jìn)口鋁材。
(2)鉆頭：ZT+D+直徑+刀具伸出長(zhǎng)度+La+刀具刃長(zhǎng)+Z+刃數(shù)+J+鉆角。如ZTD6.5L30La20Z2J120表示：此鉆頭的直徑為6.5mm，工作長(zhǎng)度要求最小30mm，刃長(zhǎng)要求最小20mm，刃數(shù)為2刃，鉆尖角為120°。
在后置時(shí)，要求其刀具信息一起輸出，這樣可以防止操作者在漏改刀號(hào)或刀長(zhǎng)的情況下運(yùn)行程序。其主要目的是為數(shù)控程序編制和程序仿真建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也便于刀具的統(tǒng)一發(fā)放和校對(duì)。
3.數(shù)控加工工序內(nèi)容要求
在制造大綱(FO)中，有必要對(duì)數(shù)控加工工序內(nèi)容提出出一些要求，防止制造大綱(FO)與數(shù)控程序不一致，造成零件的報(bào)廢。
具體要求如下：
(1)要清楚地標(biāo)明毛坯或零件的裝夾定位面和工件坐標(biāo)原點(diǎn)及坐標(biāo)系，并保證坐標(biāo)原點(diǎn)及坐標(biāo)系與加工程序一致;
(2)要清楚地標(biāo)明壓板壓緊零件或毛坯的位置，以及壓板螺栓上頂面的極限高度;
(3)要簡(jiǎn)要敘述所需刀具的必要規(guī)格參數(shù)，和該刀具所加工的零件部位;
(4)要準(zhǔn)確地表達(dá)加工零件的數(shù)控程序名;
(5)要準(zhǔn)確地表達(dá)加工該零件的工裝。
數(shù)控技術(shù)作為多年來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)，其技術(shù)含量很高，涉及多方面的內(nèi)容，尤其是數(shù)控加工編程的快速高效化、高速切削的應(yīng)用、數(shù)控工藝程序編制的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化等方面。
數(shù)控加工技術(shù)效率的發(fā)揮在很大程度上和企業(yè)本身的技術(shù)管理模型相關(guān)。數(shù)控加工程序編制的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，在一定 程度上體現(xiàn)了企業(yè)自身數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用水平，通過(guò)規(guī)范化來(lái)約束數(shù)控程序的多樣化，提高刀具軌跡的質(zhì)量，比如在工藝文件中注明定位基準(zhǔn)、對(duì)刀基準(zhǔn)、坐標(biāo)系、刀具參數(shù)與切削參數(shù);對(duì)于程序的編制可從二維輪廓加工、三維曲面加工、固定循環(huán)、刀具補(bǔ)償和刀具軌跡加工策略等多個(gè)方面進(jìn)行規(guī)范化編程;在典型零件加工工藝經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)控程序模板，可以大幅度提高編程質(zhì)量和產(chǎn)品的加工效率。
對(duì)于企業(yè)成功的產(chǎn)品加工工藝與數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn)，可以以模板形式保存，既有利于資源的重復(fù)利用，同時(shí)還可作為技術(shù)交流的資源。
因此，有效的數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程模板、相應(yīng)規(guī)范的使用，可在很大程度上減少質(zhì)量事故，降低成本，提高加工的效率。
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