數控機床加工技術淺析

數控機床是按照事先編制好的數控程序自動地對工件進行加工的高效自動化設備。

一、數控車床加工過程

1.編制加工程序

編制數控機床的程序過程主要包括分析零件圖樣、制定加工工藝、數值計算、編制加工程序及程序較驗等。

(1)分析零件圖樣并制定加工工藝。根據圖樣對零件的幾何形狀尺寸、技術要求進行分析，明確加工的內容及要求，決定加工方案.確定加工順序，設計夾具，選擇刀具，確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。正確選擇對刀點、切入方式，盡量減少諸如換刀、轉位等輔助時間。

(2)數值計算。編程前，根據零件的幾何特征，先建立一個工件坐標系，根據零件圖樣的要求，制定加工路線，計算出刀具運動時的各節點坐標。如直線和圓弧組成的零件，要計算出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值。

(3)編制加工程序。加工路線和工藝參數確定以后，根據數控系統規定的程序段格式，編寫零件加工程序。

(4)程序輸入及校驗。將編制好的加工程序輸入到數控車床中后，要通過數控車床的作圖功能對加工程序進行校正。

2.零件的加工

零件加工要控制好首件的加工安全和誤差。

(1)對刀并驗證刀補，確保對刀正確防止碰撞。

(2)控制公差，利用刀具的磨耗功能控制零件的公差。

(3)首件加工合格后進行批量加工。

二、數控車床編程方法

數控車床編程根據問題復雜程度的不同，數控加工程序可以分為手工編程和自動編程。

手工編程是指從零件圖樣的分析、工藝處理、數值計算、編制程序和程序檢驗等都是由人工來完成，它要求編程人員不僅要熟悉數控機床的性能、數控指令及編程規則，而且要具備數控車床加工工藝和一定的計算能力。目前，在數控車床加工中手工編程是一種普遍的編程方法，它廣泛用于零件輪廓不太復雜、工作量不是很大的場合。

自動編程是借助于計算機或數控系統提供的編程軟件輔助程序完成數控程序的一種編程方法，編程人員只需借助軟件提供的各種功能對加工零件的幾何參數、工藝參數和加工過程進行描述后，由計算機自動完成程序編制的全過程，因此自動編程解決了手工編程難以解決的復雜零件的編程問題，減輕了編程人員的勞動強度，又提高了效率和準確性，在數控加工中應用日益廣泛。自動編程輔助軟件如 Mastercam、UG、Pro/E、CAXA等，這些軟件對零件造型后，設置各項參數，通過軟件后置處理生成數控加工程序，傳輸到數控車床后就可加工零件了。

三、數控加工技術的發展

數控機床非常適合那些形狀復雜、精密和批量小的零件加工，而一般的普通機床根本無法滿足這個要求，就連仿形機床和組合機床也解決不了高精度與小批量這個矛盾。

零件加工面臨的一個主要問題是產品的高精度、多樣性和批量小的矛盾。這就要求從機床到數控都需要柔性，數控系統采用軟件控制，具有了很大的柔性。數控機床突出的優點是可以進行高精度加工和多樣化加工。由于數控機床是按照預定的程序自動加工，加工過程不需要人工干預，加工精度還可以通過軟件進行校正及補償，因此可以提高零件的加工精度，穩定產品的質量。

另外，采用數控機床可以提高生產率，一般可以提高生產效率2～3倍，對于某些復雜零件的加工精度，生產率可提高10倍，甚至更高。一些數控機床，具有多工序、自動換刀裝置，因此可以實現一機多用，不但提高了生產效率，也能節省廠房面積。

數控機床的指標中最重要的是可靠性，一般用平均無故障時間(MTBF，單位為小時)和故障率[failur rate，單位為次/(月臺)]來描述。數控機床的無故障時間一般為 500h，這就要求數控系統的無故障時間大于它。現在國內數控系統的無故障時間可以達到5000～10000h，甚至更高，國外為 10000h以上。

日益增多的復雜形狀零件和高精、高效的加工對數控編程技術提出了越來越高的要求。CAM技術的發展在數控加工中得到了廣泛的應用，對于制造業，尤其是對于模具加工業來說，就是要在保證模具加工精度的前提下，充分利用數控機床的性能，提高加工效率，縮短加工時間，保證產品及時上市。在現代社會生產領域中，計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助分析(CAE)、計算機輔助質量管理(CAQ)以及將它們有機集成起來的計算機集成制造系統(CIMS)已經成為企業科技進步和實現現代化的標志。

(作者單位:河南省洛陽高級技工學校)