规范数控编程流程

规范数控编程流程,提高编程质量

陈思涛.CAD/CAM与制造业信息化.2010(7):72-74

数控加工作为机械制造业中先进生产力的代表，经过10余年的引进与发展，已经在汽车、航空、航天和模具等行业发挥了巨大作用。数控编程是影响数控加工质量和效率的一个重要方面，尤其在高速和精密加工中更为突出。在机械行业中，由于数控编程人员的水平高低不同，因此需要通过建立一定的规范，让大家避免低层次错误和重复性问题的发生。

一、数控加工编程流程

数控加工编程的一般流程包括：确定编程依据、建立工艺模型、定义加工操作、生成刀位轨迹、加工轨迹仿真、后处理、数控加工程序仿真模拟、数控加工程序校对检查、发放现场加工和数控加工程序定型等。其具体编制流程如图1所示。

1.确定编程依据

数控编程依据主要包括三维模型、工程图样和零件制造指令(数控工艺规程)，通过数控编程依据可获取以下信息：零件信息、数控加工工艺方案、数控机床类型、装夹定位方式、刀具、工序以及工步、加工程序号和产品加工状态等。

2.建立工艺模型

在零件三维模型和工程图样的基础上进行工艺模型的设计，主要包括：零件三维模型的修剪、建立工艺参考面、建立工艺定位孔、压板及位置设计和加工面的余量处理等。

3.定义加工操作生成刀位轨迹

定义加工操作，生成刀位轨迹，主要内容包括：定义编程坐标系，充分考虑加工材料特性、刀具切削特性、机床切削特性和零件需要去除的材料状况等因素，依据工艺要求定义加工方式(包括各种走刀策略等)、工艺参数(包括余量、进给速度、主轴转速和加工刀路的跨距等)以及辅助属性(包括对 刀点、安全面和数控机床属性等)，最终生成刀位轨迹。

4.加工轨迹仿真验证

加工轨迹仿真验证主要内容包括：检查刀具、机床、工件、夹具定义是否齐备，尺寸是否准确;检查加工操作，定义每一个工序应该达到的零件尺寸是否正确;检查加工操作定义中的加工方式(如粗加工策略、刀补加工和腔体加工等选择)

是否正确、合理;检查加工过程中数控机床工作台、被加工零件、刀具和夹具之间是否存在过切、欠切或碰撞干涉等问题;检查工艺参数是否合理等。

5.后置处理

后置处理可以是独立的处理过程，也可以与刀位文件的生成过程合为一体，根据处理软件的功能，选择适当的处理方式，而对于后处理有以下几点要求：生成特定数控系统专用的加工程序，应选择其特定的后置处理软件;后置处理软件的开发或定制，要结合特定的控制系统和机床运动结构类型;后置处理软件要保证刀位加工信息的充分转换，且满足控制

系统语法的要求;后置处理时，自动将必要的注释说明加入到加工程序中。

6.数控加工程序仿真验证

在编程软件或结合数控仿真软件(Vericut)功能的基础上，尽可能地对数控加工程序所涉及的各个方面进行验证，以保证最终加工程序的正确性，并对相应的数控加工程序仿真验证进行记录。仿真验证主要包括以下内容：检查加工程序中，注释信息是否正确;检查数控加工程序中，加工方式的选择是否正确;检查加工程序中，刀具尺寸信息是否正确;检查数控加工程序中，每一个工序应该达到的零件尺寸信息是否正确;检查数控加工程序中，刀具补偿信息是否正确;检查数控加工程序中，是否有过切、欠切或碰撞干涉等问题;检查数控加工程序中，主轴转速、进给速度是否与当前数控机床相匹配等。

7.数控加工程序校对检查

数控程序的校对与工艺文件的校对完全不同，程序格式是一个个坐标点，如果一行行地校对程序内容，需要花费大量的时间，也是不切实际的。程序的校对工作主要从以下几个方面考虑。①模型。模型是保证程序正确的基本要素，需要校对模型的正确性，分析模型所有数据与工艺文件要素是否一致。②坐标系。检查编程的加工坐标系方向与工艺文件要求的是否相符、是否便于操作、坐标系选择是否合理以及是否便于控制尺寸。③加工策略。不同的加工策略生成的程序是绝然不同的，程序量也大小不一，而分析加工策略的合理性，主要是控制程序的刀具轨迹，控制加工质量和效率。④刀具。刀具材料、规格和形式是根据零件材料和零件加工部位确定的，不同的刀具直接影响加工效率和加工质量。⑤进刀点和退刀点。进刀点和退刀点是造成刀啃伤、扎伤零件的主要因素，也是影响表面质量的重要方面。⑥程序格式。不同的数控系统对程序的格式要求不同，一般可以通过对后处理程序的编辑，生成满足不同控制系统要求的加工程序，程序格式的校对主要是在程序

首尾部分，不影响程序的加工质量。

数控程序必须做到完整、正确、统一和协调，保证操作者能够正确使用程序，加工出合格产品。数控加工程序应能保证整个过程的合理性、安全性和稳定性。

8.数控程序现场试加工及加工程序定型

对一些工艺性复杂、加工难度大、尺寸精度高或批量大的零件，要组织数控编程人员、车间工艺主管人员、操作人员和检验人员等对现场试加工情况进行跟踪、记录，以便即时更正不合理的装夹定位方式和切削参数等。对于一些单件生产的零件，在工艺性好、尺寸精度不高的情况下，应尽量避免试切加工，而是留到数控加工仿真环节发现问题并更正，以便提高编程效率，降低生产成本。对于批量生产的零件，应该在第一批次生产完后，对数控加工程序进行定型、入库统一管理。

二、数控程序及制造大纲(FO)的管理

1.数控程序的命名

为方便查阅，易于识别、调用和管理，必须对第一个数控程序文件进行合理的命名。数控机床的编码的倍数不同，且一般只识别数字和字母，不同的数控系统所识别的程序格式也不同。因此，数控程序命名的形式一般为：名称+后缀。

(1)名称组成一般为：产品代号_加工类型+工序号_程序版次。其中“产品代号”即为引用涉及零件的图号;“加工类型”即为是铣(M)还是车(L);“工序号”即为工艺文件中的工序号;“程序版次”即新版(NEW)，换版后可以用001、002……等依次类推进行管理。

(2)后缀组成：一般为txt、mpf等。

(3)数控程序命名示例：某产品代号为D25—1155—12—00，有三道工序需要数控加工，其中工序15为数控铣加工工序，第一次编制的数控程序，则其相应的数控程序文件在程序库中的名称如图2所示。

(4)数控程序的命名以符合控制系统要求，以及便于识别、调用和管理为原则。

2.刀具的命名

在编制加工工艺时，需要定义各种刀具类型、刀具材料和刀具本身的几何参数等。在未建立切削参数数据库前，只能靠手动输入，因此效率较低，而且完成的也只是简单的重复劳动，最终生成的程序对于操作者来说不直观，对工艺人员的水平要求较高。通过实际加工中的经验总结，可以通过相应的CAM软件(NX软件)建立加工数据库，在以后的操作中可以直接从库中调用。建立库则应先定义刀具编号，为便于标识可在NX刀具库中用如下方法表示。

(1)立铣刀：LX+D+直径+L+刀具伸出长度+La+刀具刃长+Z+刃数+R+底齿半径。如LXD25L50La25Z3R1.5_L7表示：立铣刀的直径为25mm，工作长度要求最小50mm，刃长要求最小25mm，刃数为3刃，底角为R1.5mm;L7为加工7075进口铝材。

(2)钻头：ZT+D+直径+刀具伸出长度+La+刀具刃长+Z+刃数+J+钻角。如ZTD6.5L30La20Z2J120表示：此钻头的直径为6.5mm，工作长度要求最小30mm，刃长要求最小20mm，刃数为2刃，钻尖角为120°。

在后置时，要求其刀具信息一起输出，这样可以防止操作者在漏改刀号或刀长的情况下运行程序。其主要目的是为数控程序编制和程序仿真建立统一标准，也便于刀具的统一发放和校对。

3.数控加工工序内容要求

在制造大纲(FO)中，有必要对数控加工工序内容提出出一些要求，防止制造大纲(FO)与数控程序不一致，造成零件的报废。

具体要求如下：

(1)要清楚地标明毛坯或零件的装夹定位面和工件坐标原点及坐标系，并保证坐标原点及坐标系与加工程序一致;

(2)要清楚地标明压板压紧零件或毛坯的位置，以及压板螺栓上顶面的极限高度;

(3)要简要叙述所需刀具的必要规格参数，和该刀具所加工的零件部位;

(4)要准确地表达加工零件的数控程序名;

(5)要准确地表达加工该零件的工装。

三、结束语

数控技术作为多年来的先进制造技术，其技术含量很高，涉及多方面的内容，尤其是数控加工编程的快速高效化、高速切削的应用、数控工艺程序编制的规范化和标准化等方面。数控加工技术效率的发挥在很大程度上和企业本身的技术管理模型相关。数控加工程序编制的规范化、标准化，在一定 程度上体现了企业自身数控加工技术应用水平，通过规范化来约束数控程序的多样化，提高刀具轨迹的质量，比如在工艺文件中注明定位基准、对刀基准、坐标系、刀具参数与切削参数;对于程序的编制可从二维轮廓加工、三维曲面加工、固定循环、刀具补偿和刀具轨迹加工策略等多个方面进行规范化编程;在典型零件加工工艺经验的基础上，建立标准化、规范化的数控程序模板，可以大幅度提高编程质量和产品的加工效率。对于企业成功的产品加工工艺与数控加工经验，可以以模板形式保存，既有利于资源的重复利用，同时还可作为技术交流的资源。因此，有效的数控加工工艺与数控编程模板、相应规范的使用，可在很大程度上减少质量事故，降低成本，提高加工的效率