試論數(shù)控加工程序編制過(guò)程中的數(shù)值計(jì)算方法

黃肖群

摘要：數(shù)控技術(shù)是一種高精度、高效率的技術(shù)，在機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛。本文就數(shù)控程序的編制過(guò)程與其數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行分析，旨在提高數(shù)控車的使用效率與穩(wěn)定數(shù)控加工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車加工；程序編制；計(jì)算方法

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0013-02

在數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，對(duì)所加工的零件中的各種信息進(jìn)行數(shù)字化，按照特定的編程方法進(jìn)行數(shù)控車床的加工，從而對(duì)機(jī)床的各個(gè)部件的預(yù)定行進(jìn)軌道與行進(jìn)速度進(jìn)行合理的規(guī)劃。所以，在數(shù)據(jù)機(jī)床的數(shù)控加工中，合理的進(jìn)行加工程序的編寫非常重要。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐表明，合理的程序編制需要包含很多計(jì)算因素，下面就對(duì)數(shù)控車床的加工程序編制過(guò)程中的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 程序編制時(shí)的數(shù)值計(jì)算方法

1.1 基點(diǎn)計(jì)算

基點(diǎn)計(jì)算是程序編制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，相鄰的基點(diǎn)間所形成的幾何元素決定著零件的輪廓。所以在編程時(shí)應(yīng)該按照基點(diǎn)去劃分程序段，程序段間的近似區(qū)間越大，則基點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)該越小。假設(shè)程序段間的誤差為d，d應(yīng)該小于等于規(guī)定編程誤差范圍，且d的取值應(yīng)當(dāng)在1/5到1/10間。

基點(diǎn)計(jì)算目前分為兩種計(jì)算，分別是人工計(jì)算與繪圖計(jì)算，人工計(jì)算要求程序的編制人員具有一定的初等數(shù)學(xué)能力，熟悉掌握方程計(jì)算與三角函數(shù)計(jì)算的方法，具有實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是相比之下效率較低且失誤率高。繪圖計(jì)算則是可以充分利用計(jì)算機(jī)中的繪圖軟件將數(shù)控加工所需的相關(guān)圖樣進(jìn)行直接的繪制，但是這要求程序的編制人員有一定繪畫基礎(chǔ)與繪圖軟件的使用能力。總的來(lái)說(shuō)，這兩種計(jì)算方法各有千秋，在數(shù)控加工的編程計(jì)算中應(yīng)該結(jié)合使用、取長(zhǎng)補(bǔ)短。

1.2 節(jié)點(diǎn)計(jì)算

多數(shù)的數(shù)控機(jī)床并不具備非圓曲線的插補(bǔ)指令，而在編制非圓曲線數(shù)控程序過(guò)程中一般使用直線和圓弧來(lái)替換的方法來(lái)進(jìn)行編程，因?yàn)橹本€替換法的操作簡(jiǎn)單，其表現(xiàn)形式也比較直觀，所以精度要求的滿足條件下，通常是以直線段折線代替非圓曲線[1]。

節(jié)點(diǎn)就是直線線段與圓弧線段之間的交點(diǎn)，這些直線段和弧線線段在圖形的構(gòu)成中可以對(duì)一些曲線非圓線段進(jìn)行代替，而這些圖形無(wú)法通過(guò)直接的計(jì)算求出相關(guān)的坐標(biāo)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)計(jì)算的零件其形狀往往較為復(fù)雜，因此，節(jié)點(diǎn)計(jì)算就根據(jù)零件的精度求出坐標(biāo)值，其算法最好采用就算量較大的人工計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。

1.3 刀位點(diǎn)軌跡計(jì)算

刀位點(diǎn)即刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，在數(shù)控車的加工中可以標(biāo)志出刀具不同位置的坐標(biāo)點(diǎn)，刀位點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)該根據(jù)不同類型的刀具而異，不同類型的刀具其刀位點(diǎn)也不盡相同，對(duì)于刀位點(diǎn)的軌跡計(jì)算而言，刀位點(diǎn)可以是刀尖位置點(diǎn)也可以是圓心位置點(diǎn)[2]。

2 實(shí)例計(jì)算分析

毛坯棒料的數(shù)控機(jī)床加工工件的程序原點(diǎn)如圖1所示。加工方法：第一，確定加工的路線，按照先主后次，先粗后精的加工原則進(jìn)行加工路線的確定，采用一種固定循環(huán)的指令對(duì)零件的外輪廓進(jìn)行加工，然后再進(jìn)行精加工，最后再進(jìn)行切斷；第二，在刀具的選擇上應(yīng)當(dāng)進(jìn)行四把刀的選用，一號(hào)刀具為粗加工外圓車刀，2號(hào)刀具為精加工外圓車刀，3號(hào)刀具為切槽刀，四號(hào)刀具為車螺紋刀，使用試切法進(jìn)行對(duì)刀，在對(duì)刀的同時(shí)把端面進(jìn)行合理的加工；第三，合理選擇切削的參數(shù)，各工序的切削速度與進(jìn)給速度如表1所示；第四，進(jìn)行程序的編制，最關(guān)鍵的是確定工件右端部與軸心線的交點(diǎn)。

3 數(shù)控車加工的概述

3.1 數(shù)控車的加工

數(shù)控車床加工本身就是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機(jī)械加工方法。是通過(guò)圓柱形坯料做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具沿軸向進(jìn)給，從而加工出精確的直徑，以及合理的加工深度的加工方法。

3.2 數(shù)控車床加工的注意事項(xiàng)

在數(shù)控車床的加工中，有許多的事項(xiàng)值得注意，具體可以分為兩個(gè)方面：一方面，控制切削用量。切削用量是切削時(shí)各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的總稱，包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）。要確保數(shù)控車的零件加工的精度，降低生產(chǎn)的成本，提高生產(chǎn)率，就要時(shí)刻注意對(duì)切削深度，進(jìn)給速度的把控。另一方面，注意高效率走到路線的選取。走刀路線決定著數(shù)控加工中刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和工件表面的粗糙程度。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來(lái)，確保最小化走到路線，減少走刀時(shí)間，從而提高工作效率。

4 數(shù)控車加工過(guò)程中程序編制數(shù)值計(jì)算方法的沿用

4.1 加工程序的編制

編制加工程序是整個(gè)數(shù)控車加工的重要一環(huán)，一個(gè)完備的數(shù)據(jù)車加工程序應(yīng)當(dāng)是多個(gè)程序段的統(tǒng)一，利用基點(diǎn)的計(jì)算去劃分程序段，確保程序段的誤差在五分之一至十分之一之間。每一個(gè)程序段的加工動(dòng)作完成都稱為“字”，在數(shù)控車的加工程序編制中，主要利用“字”。“字”包括準(zhǔn)備指令G與輔助指令M，其中G指令用于為機(jī)床設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方式，M指令用于機(jī)床描述在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)而采用的一切工藝手段。

第一，手工編程在數(shù)學(xué)的處理上建立一個(gè)基點(diǎn)的坐標(biāo)體系，根據(jù)圖紙要求的加工路線去計(jì)算基點(diǎn)的幾何元素起點(diǎn)，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能不能滿足零件的幾何形狀時(shí)，則必須對(duì)曲線上的一定數(shù)量的離散點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，利用節(jié)點(diǎn)算法算出點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，再去按照精度計(jì)算出節(jié)點(diǎn)間的距離。第二，自動(dòng)編程相對(duì)于手工編程來(lái)說(shuō)，其優(yōu)勢(shì)是可以利用計(jì)算機(jī)的軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)控程序的編制，程序的編制人員只要按照零件的圖樣要求將其翻譯成數(shù)控語(yǔ)言，然后將其輸入到軟件當(dāng)中，有軟件進(jìn)行自動(dòng)化的數(shù)值計(jì)算和處理，在編寫完成后，將加工程序通過(guò)數(shù)控語(yǔ)言的形式輸入進(jìn)數(shù)控機(jī)床，來(lái)進(jìn)行機(jī)床工作的智慧。但是自動(dòng)編程的操作較為復(fù)雜，需要對(duì)計(jì)算機(jī)及數(shù)控軟件較為精通的人員進(jìn)行自動(dòng)編程。

4.2 加工程序的校檢

在數(shù)控車加工程序編寫完畢后，要養(yǎng)成良好的程序檢驗(yàn)習(xí)慣，不應(yīng)對(duì)加工程序的編寫存在僥幸程序。加工程序的校檢工作應(yīng)該具有以下四步，第一，檢測(cè)刀具和約束面之間是否存在碰撞與相互干擾；第二，關(guān)于刀具類型的選擇是否科學(xué)合理；第三，是否對(duì)切削量進(jìn)行合理的設(shè)置；第四，最終的程序是否可以滿足加工需求。如果在上述的校檢過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，那我們需要及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并使用軟件進(jìn)行加工模擬，然后重復(fù)程序的校檢直到最終加工需求的達(dá)成。

5 結(jié)語(yǔ)

一臺(tái)數(shù)控車床的造價(jià)相當(dāng)不菲，對(duì)于其的加工程序的編制一定要進(jìn)行認(rèn)真的研究與考察，掌握其的工作性能與加工的范圍。數(shù)控車在進(jìn)行數(shù)控程序的編制中，合理對(duì)其相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行沿用可以降低錯(cuò)誤率，提高編程效率，如果要對(duì)數(shù)控加工程序編制充分掌握，就一定以人工計(jì)算的方法進(jìn)行練習(xí)，才能了解數(shù)控編程的原理。

參考文獻(xiàn)

[1]宋兆沛.數(shù)控加工程序編制中非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算[J].現(xiàn)代制造工程，2008，（2）：63-65.

[2]吳曉蘇，林天極.數(shù)控加工程序編制時(shí)指令的程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].機(jī)械制造，2005，43（1）：57-59.endprint