探討數控車工編程加工工藝設計技巧

◎高永杰

一、數控車床在生產中的意義及必要性

1.數控車床在生產中的意義。要想了解數控車床在生產中的意義，首先要了解什么是數控車床，數控車床是用來干什么的，優勢在哪里，首先數控車床是指通過電腦控制機械對物件進行制造與加工的機器，數控車床是集電信號、機械操控、液壓控制、微電子技術的綜合載體，數控技術在一些歐美發達國家非常成熟，是衡量一個國家工業發達程度的標準，這就是數控車床在生產中起到的真正意義。

2.數控車床在生產中的必要性。數控車床的必要性，可以說是顯而易見的，一個生產制造廠如果有它，可以更有效率，更精確的制造產品，而且由于它是通過計算機控制，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。有些高級的數控車床在出廠前，廠家就已經設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，機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高，使產品更有競爭性，在市場上處于領先的不敗之地。作為一個制造企業，什么才是核心競爭力，首先是技術人才，而光有優秀的人才，你也要給他一個能夠充分發揮他技術的工具，還有一句老話說的好，工欲善其事必先利其器，一個好的工具也是非常重要的，所以數控車床在一個制造型企業所起的作用就顯而易見了。

二、數控加工需要遵循的原則

1.先粗后精。為了提高生產效率并確保零件精加工質量，在切削過程中，應先安排粗加工工序，快速去掉精加工前大量的加工余量，粗加工完成產品的框架，再進行半精加工，這一步必須進行換刀，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，將半精加工組織為過渡工藝，為后續精加工做鋪墊，使精加工余量小而均勻。

2.先近后遠。在數控加工時要做好定位，先近后遠地進行加工，這里的遠和近是基于工件對刀點的距離來劃分的，在正常情況下，特別是在粗加工期間，通常先處理刀點附近的部位，遠離刀點的部位后進行加工，以減小刀具移動，縮短空行程時間，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。對于需要加工內部和外表面的部件，需要按照先里后外的順序，先加工內形和內腔，后加工外形表面，減少障礙，避免出現難以控制內表面的尺寸和形狀、工件剛性差，刀尖的耐久性低等現象。

三、數控編程的基本過程

1. 建立或者獲取零件模型。零件的CAD 模型是數控編程的前提和基礎，CAM軟件數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 數控車等具有強大的CAD 系統，用戶可以通過模塊之間的切換，在零件設計、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的數控加工模塊中。CAM 軟件也具有強大的數據轉換接口，用戶可以首先將其他CAD 系統所建立的零件模型轉換為公共的數據轉換格式，再導入軟件得到零件模型。

2.加工工藝分析及規劃。加工工藝分析和規劃在很大程度上決定了數控程序的質量，主要是確定加工區域、加工性質、走刀方式、使用刀具、主軸轉速和切削進給等項目。加工工藝分析和規劃主要包括以下內容：

（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控車床上加工。數控車加工的工藝適應性也是有一定限制的，有些特殊部位是不適合加工的，應使用線切割或者電加工來加工；而某些加工內容可能使用普通機床有更好的經濟性，如孔的加工可以使用鉆床、平面加工可以用銑床來加工。

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

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

3.完善零件模型。

（1）確定坐標系。坐標系是加工的基準，將坐標系定位在適合機床操作人員確定的位置，同時保持坐標系的統一。

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

（3）修整輪廓曲線。對于通過公共數據轉換格式得到的零件CAD 模型，看似光滑的曲線可能存在斷點，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造出最佳的加工輪廓曲線。然后構建刀路限制邊界，構建出邊界曲線來限制加工區域。

4.設置加工參數。參數設置可視為對工藝分析和規劃的具體實施，它構成了利用CAD 軟件進行數控編程的主要操作內容，直接影響生成的數控程序質量。參數設置的內容主要有以下幾個方面：

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

（2）設置切削方式。指定刀軌的類型及相關參數。

（3）設置刀具及機械參數。針對每一個加工工序選擇適合的加工刀具，并在軟件中設置相應的機械參數，包括主軸轉速、切削進給、切削液控制等。

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

5.生成數控刀路。在完成參數設置后，CAM 軟件將自動進行刀軌的計算。

6.檢驗數控刀路。為確保數控程序的安全性，必須對生成的刀軌進行檢查校驗，檢查刀路是否有明顯過切或者加工不到位，同時檢查是否發生與工件及夾具的干涉。對檢查中發現的問題，應該調整參數的設置，再重新進行計算、校驗，直到準確無誤。

7.生成數控程序。前面生成的只是數控刀軌，還需要將刀軌以規定的標準格式轉換為數控代碼并輸出保存。數控程序文件可以用記事本進行打開。在生成數控程序后，還需要檢查這個程序文件，特別對程序頭及程序尾部分的語句進行檢查，如有必要可以修改。數控程序文件可以通過傳輸軟件傳輸到數控機床的控制器上，由控制器按程序語句驅動機床加工。

結束語：數控車床加工程序的編程雖然比一般普通機床復雜，但是數控加工的工作效率更高，能夠最大限度的減少勞動強度，更能節約成本，所以在進行數控加工時，需要不斷總結經驗，提高工藝水平，提升工件加工質量和效率。