巧用綜合編程方式提高數控銑加工效率初探

摘要：在數控銑編程中，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，實現兩者的優勢互補，使加工程序變得簡潔高效，提高數控加工的效率，有著重要的現實意義。

關鍵詞：綜合編程；手工編程；自動編程；數控銑加工；數控編程 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

數控編程作為數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、數值計算、編寫零件加工程序單、制作控制介質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控加工程序，編程人員只需根據零件圖樣的要求使用數控語言，由計算機自動地進行數值計算及后置處理，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控機床，指揮機床工作的過程。程序的編制效率和質量在很大程度上決定了產品的加工精度和生產效率，尤其是隨著數控加工不斷朝著高速、精密加工的方向發展，提高數控程序的編制效率和質量，對提高制造企業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。

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，而隨著深度的增加，程序的行數也成倍增加，如下所示：

通過對比可知手工編程與自動編程的優缺點如下：

手工編程的優點是：（1）通用性強，程序簡潔明了，邏輯嚴密，程序設計質量高；（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）零件圖上給出的數據一般要經過數據轉換才能用于編程，運算過程中容易產生人為錯誤；（2）復雜零件的數學處理和計算十分困難，計算過程中容易出現遺漏和錯誤，并難以查找；（3）手工編程的效率低。

自動編程的優點是：（1）數學處理能力強。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控加工程序，且不會出現語法錯誤；（3）程序自檢、糾錯能力強。自動編程能夠通過系統的診斷功能，完成對數控加工程序的動態模擬，檢查刀具加工軌跡和零件加工輪廓，發現問題能及時進行修改。

自動編程的缺點：（1）自動編程產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，如果有一個數據或參數發生改變，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，實現兩者的優勢互補，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

下面以某數控比賽的圖紙為例，說明綜合編程方式對提高數控銑加工效率的作用。

通過分析發現，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，已經超出很多數控機床內存容量的極限，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，實現刀具路徑的優化。經過優化加工策略后，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。雖然程序已經大大減小，但是程序還有優化的空間，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，實現它的分層切深功能，而一些有規律分布的輪廓，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。根據輪廓的深度要求，加入簡單宏程序實現輪廓的分層加工，然后根據輪廓的分布情況，通過使用旋轉、鏡像等指令加上基礎程序的方式實現其他輪廓的加工，這樣就可以達到盡量縮小程序、節約數據傳輸時間的目的。

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，無論在數據傳輸，還是在機床執行程序上，都能夠大大地節約時間，所以也肯定能大大提高數控銑加工的效率。

4 結語

在數控銑加工中，零件中出現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化后的自動加工程序，對優化刀具路徑、壓縮程序大小、節省傳輸數據的時間，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點，避免無謂的時間浪費，使加工程序變得簡潔高效，提高數控加工的效率，有著重要的現實意義。

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：數控加工。

（責任編輯：陳 潔）