數控編程與加工工藝的關系研究

許啟高

（湖南財經工業職業技術學院，湖南 衡陽 421002）

加工工藝是編程工作得以實施的重要基礎，數控編程如果離開工藝將難以呈現出較好效果。在機床不同情況下，刀板接口、刀具配備會有所不同，同時加工軌跡也會呈現出差異性，進而數控程序進行編制時會出現誤差[1]。

1 數控編程概念

數控機床是根據已經編制的加工程序以自動性方式加工工件，加工程序需保證加工圖樣當中要求的工件，并且使數控機床在功能上能夠得到充分發揮以及合理運用，進而使數控機床在工作時體現出可靠性、安全性、高效性。數控機床進行工件加工過程中，需結合工件工藝過程和其他輔助依序運動[2]，且通過指令性程序格式在控制介質中記錄，運用人機交互設備實現進入到數控裝置中，進而完成工件加工全部過程，由工件圖樣到數控機床需要控制介質的整個獲取過程，可以將其稱之為程序編制。

2 數控編程基本內容和要求

2.1 工藝處理與圖樣分析

加工工藝在確定過程中，編程工作人員需結合零件圖樣針對工件尺寸、工件形狀、工件具體要求展開分析，進而選擇科學、合理的加工方案，確定加工路線、加工順序、刀具、裝夾工具、切削參數等[3]。為了使機床充分發揮自身作用與價值，需對機床實際指令功能進行詳細考慮，盡量使加工路線最短，并且選擇合適換刀點以及對刀點，進而減少換刀次數。

2.2 數值處理

結合圖樣尺寸確定最終工藝路線，并且設定坐標系，針對工件粗加工和精加工時的運動軌跡進行計算，獲得刀具位置，在工件坐標系和編程坐標系之間出現不一致時，需換算坐標[4]。在加工形狀較為簡單的零件時，需將幾何起點算出，同時計算圓弧圓心、終點、幾何元素切點或者是交點，部分情況下需將刀具進行中心運動時的軌跡坐標值計算出來。零件在形狀較為復雜情況下，需通過圓弧段或者直線段逼近，結合實際精度要求將各節點中的坐標值計算出來。

2.3 編寫加工程序單

需確定工藝參數、加工路線、刀位數據，編程工作人員可以結合數控系統當中規定程序段格式、指令代碼等進行程序單編寫加工，填寫相關文件，包括刀具明細、加工工序等等。在數控編程不斷發展過程中，多數機床已經能夠進行自動編程。

2.4 輸入數控系統

輸入數控系統在使用時需將加工程序編制好，運用某種介質向數控系統傳輸。傳統模式下，數控機床進行程序輸入過程中，多數會通過穿孔紙帶，其程序代碼在紙帶閱讀器作用下向數控系統輸入[5]。在計算機不斷發展過程中，數控機床當前多運用鍵盤進行程序輸入，進而使程序進入到計算機當中。

2.5 程序檢驗與適切

就程序單來講，需在檢驗與適切基礎上方能使用。檢驗方法為運用直接方式使加工程序輸入數控系統當中，然后使機床實現空運轉，將筆代替刀，工件也通過坐標紙替代，進而將加工的路線畫出，對機床在運行過程中的運動軌跡能否呈正確狀態進行檢驗[6]。在機床具備圖形功能情況下，可以通過模擬刀具切削展開檢驗，但這些檢驗僅僅能檢查運動正確與否，不能檢查出工件的實際精度。因此，需針對零件展開首件試切[7]。在此過程中，需運用單程序段方式加工，并對加工情況進行監控，及時對切削參數以及切削狀態進行調整。在數控編程過程中，需了解機床結構、機床標準、機床功能、加工工藝等多方面內容，數控編程與加工工藝之間聯系十分緊密。

3 數控加工工藝的主要特點

數控加工工藝和普通工藝相比基本相同，在設計加工工藝過程中，需遵守與普通工藝一致的方法及原則，詳細考慮工藝自身特點以及編程具體要求。對于數控機床來講，在自動化程度方面比較高，在控制方式上會有所不同，并且設備費用也比較高；對于數控加工來講，其特點主要體現在以下幾個方面。

3.1 工藝詳細且具體

數控加工工藝中文件內容以及文件格式存在的區別比較大，其中主要體現在刀具配置、加工順序、刀具軌跡、使用順序、切削參數等，這種工序在內容方面更為詳細。通用機床加工會存在較多工藝問題，其中主要為工藝的具體劃分、刀具形狀、順序安排等，對于這些問題，多數情況下都是操作人員結合實踐經驗處理。進行數控加工過程中，需由編程工作人員通過編程進行預先確定，即加工普通機床時，人工操作下能夠對工藝細節展開適時調整，數控加工過程中，需先進行程序的預先設計與預先安排。

3.2 工藝要求嚴密

數控機床在自動化程度方面比較高，但是自適性比較差，不能在加工出現問題時通過合理方式進行調整。如深孔加工時，難以充分了解孔中是否切屑已經擠滿，什么時間退刀，不能在切屑被清除之后加工，加工狀態會一直持續。因此，數控加工在進行工藝設計時，需關注加工各個細節，特別是對于圖形的計算、數字處理，需保證準確無誤，為數控加工得以順利進行創造良好條件。

3.3 加工保證適應性

數控加工自動化程度比較高，質量穩定，多坐標聯動，工序集中，但是使用時對于技術要求比較高，價格也較為昂貴。因此，在加工對象與加工方法選擇時需慎重，盡量在不對工件性能做出改變情況下，對其尺寸、形狀、結構等進行適當調整，在此情況下才能將數控加工工藝優點充分發揮，也能獲得可觀經濟效益。

3.4 復雜表面自動控制

針對簡單表面進行加工過程中，數控加工和一般加工之間差別并不大。對于具有特殊要求或復雜的曲面，數控加工工藝表現出的加工方法則與普通方法不同。加工曲線或者是曲面時，普通加工方式會運用鉗工、畫線等方法展開，加工生產率比較低，并且加工精度也難以得到充分保證。數控加工能夠實現多軸聯動，具有普通加工不具備的優勢。

3.5 工序集中

數控機床在切削參數范圍方面比較廣，精度也比較高，能夠使用的刀具數量比較多，一次夾裝中就能將多個加工工序完成，工作臺上可以加工多個相同工件。在此情況下，生產周期以及工藝路線會得到極大縮短，進而減少工件以及加工設備實際運輸量。

4 數控加工工藝規劃

對于數控加工工藝來講，設計過程中需了解零件加工表面，確定不同表面具體加工方法，一步便是一個工序，同時針對工序內容需展開先后排序，研究哪些工藝可以劃分到一個工序當中，然后針對工序進行劃分，進而將其他工序插入，使數控加工時的工序序列得到有效銜接，然后獲得相應工藝路線。數控機床進行零件加工時，工序可以相對集中，運用一次裝夾方式將工序完成，在此過程中，需保證精度。對于數控加工來講，在工序要求上應盡可能實現集中，精加工與粗加工能夠在一次裝夾中完成，為了減少切削力變形以及熱變形對工件位置精度、形狀精度、尺寸精度等產生的影響，可以將粗加工與細加工二者分開進行。就盤類零件與軸類型零件來講，可以先進行粗加工，少量進行精加工，進而使表面質量具體要求能夠得到充分保證。同時需注重生產效率提升，減少換刀次數，進而使換刀時間得到有效節約，減少空行程，盡量通過最短工位便能到達加工部位。進行零件加工時，工序上需盡量做到比較集中，一次裝夾中便能將較多工序完成，結合零件圖樣，詳細考慮加工零件是否能夠在同一機床中進行加工。在加工的過程中，可以結合結構特點對加工工位進行劃分，將其劃分為幾部分，其中主要為外形、內形、平面、曲面，進行外形加工過程中，通過外形進行定位，然后進行工序劃分。為了將換刀次數減少，將空程時間壓縮，最大程度上節約時間，將不必要誤差減少，可以運用刀具集中方式對零件進行加工。

5 數控編程與加工工藝的關系

5.1 數控加工工藝內容

在開展數控加工作業前，需做好加工工藝準備工作，且需要在進行數控編程前開始，因為只有明確當前工件的加工工藝設計方案后，才能為數控編程提供依據。相反，如果沒有全面考慮加工工藝設計，就會導致之后的加工作業無法順利進行，還可能增加工作量，嚴重情況下還會引發加工事故。要保證數控加工程序質量，其關鍵在于數控加工工藝，因此相關數控編程人員在進行編程之前，首先應做好工藝設計。

數控加工工藝內容具體如下：1）對當前需要進行加工零件的技術要求有基本了解和掌握，如尺寸精度、加工材料、硬度、加工數量等等，以上都需要明確記錄在加工圖紙中；2）對當前加工零件的圖紙中提出的要求進行工藝分析，其中有零件結構工藝性、加工材料和設計精度合理性、加工流程以及技術要求等[4]；3）通過對加工工藝進行全面分析，從中獲取所有當前零件加工的工藝信息，主要有加工路線、刀具走動軌跡、切削用量等等，同時還要根據加工實際將加工信息填入工序卡和工藝過程卡中，以此保證加工信息有跡可循；4）結合需要進行加工的零件圖和已經制定好的工藝內容，以此為基礎使用數控系統中規定指令代碼、程序格式開展數控編程編寫；5）通過傳輸接口，連接已經編寫好的編程，將其輸至數控機床的數控裝置中，在加工前對機床進行相應調整，然后調用已經編寫好的程序，即可根據圖紙要求進行零件加工。

5.2 數控加工工藝參數

在數控加工過程中，影響加工質量的因素還有加工工藝參數。工藝參數對加工效率、刀具使用壽命、零件加工精度等方面有直接性影響。因此，在進行初步切削用量選擇時，應結合以往豐富的加工經驗、當前加工工件設計中的刀具切削用量推薦值來決定，但最終確定的切削用量參數應結合數控程序調試結果以及加工實際來決定。

1）對于粗加工部分，對加工所使用的工件材料進行大體積切除處理，該階段對于工件表面的質量要求相對比較低，一般情況下對于表面粗糙度Ra的要求為12.5μm～25μm；對于切削深度、徑向切深的要求通常是3 mm～6 mm、2.5 mm～5 mm，除以上之外，還要為之后進行半精加工預留出一定的加工余量，一般在1 mm～2 mm之間，如果粗加工后直接進行精加工，預留加工余量為0.5 mm～1 mm即可。

2）對于半精加工部分，就是在粗加工的基礎上繼續進行精細化的加工處理，如將工件表面進行光滑加工處理，與此同時，將工件凸腳存在的殘余材料進行切除處理，在切除的同時，還要為下一步的精加工預留一定厚度且均勻的加工余量。經過半精加工處理后，要求工件表面粗糙度Ra達到3.2μm～12.5μm；對于軸向、徑向的切削深度達到1.5 mm～2 mm即可。另外，還要為之后的精加工預留加工余量，一般為0.3 mm～0.5 mm。

3）對于精加工部分，所謂精加工是加工達成尺寸精度和表面粗糙度標準要求，一般情況下，對于精加工部分的工件表面粗糙度Ra應達到0.8μm～3.2μm，對于軸向、縱向的切削深度分別為0.5 mm～1 mm、0.3 mm～0.5 mm。

4）數控編程并不是以獨立狀態存在，系統性特點明顯，屬于系統性技術，與工藝技術、數控加工仿真、CAM技術、CAD技術之間的聯系十分緊密，工藝方法的運用對于數控編程效果具有決定性作用，在進行數控編程過程中，需先考慮加工工藝。

6 結語

綜上所述，數控編程與加工工藝聯系較為緊密，加工工藝屬于數控編程的重要組成，數控編程效果會受到加工工藝影響。因此，進行數控編程時需做好對加工工藝的把控，保證加工工藝的科學性與合理性，進而使數控編程呈現出良好使用效果。