现代数控编程技术的应用分析

高明慧

摘 要：数控编程技术作为数控加工技术中的关键环节之一，已经成为CAM、CAD以及CAPP系统中发挥效益最好的环节。有效应用数控编程技术可以进一步提高零件的加工质量，缩短产品的研发周期。简要分析了现代数控编程技术的应用趋势。

关键词：数控加工技术；数控编程技术；仿真系统；CAD模型

中图分类号：TG659 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.143

数控技术，即数字控制技术，是利用数字控制的方式实现工业加工生产的自动化控制。该技术的应用不仅可以提高产品的生产质量和生产效率，还可以解放劳动力，减轻工作人员的负担，避免出现质量问题，进而提高企业的经济效益。数控编程技术的应用是保证数控加工技术良好发挥的前提，充分利用其优势，从科学、高效等角度进行优化，可以激发数控加工的潜在优势。

1 数控编程技术分析

数控编程技术的应用主要是对加工要求进行分析，并且完成相应的工艺设计，确定产品的最终加工方案。其中包括加工机床、夹具和刀具等设备的选择；确定合理的走刀路线、切削用量等；建立工件几何模型，计算产品加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹和机床的运动轨迹；按照数控系统能够接受的程序格式，形成完整的零件加工程序，最后经过验证和修改，得到完整的产品加工程序。对于加工难易程度不同的工件来说，可以选择手工编程或自动编程的方式获得最终的加工程序。其中，手工编程及编制数控加工程序的所有步骤均由人工完成，包括零件图样分析，工艺处理，确定加工路线、工艺参数、计算数控机床所需输入数据等，一般适用于形状简单、加工程序较短以及计算不烦琐的零件。但从整体上分析，手工编程具有效率低、易出错等缺点，且每个坐标的计算量大，对编程人员的专业技能要求很高。自动编程，即利用计算机及相应软件系统生成数控加工程序，整个过程除了少数零件图样的设计和工艺方案的制订由手工编程方式完成外，其余均可以通过计算机软件自动完成。与手工编程相比，自动编程效率更高，并且出错率非常低，可以满足复杂形状工件的加工需求。

2 数控编程技术应用实例分析

2.1 CAD模型

待加工零件毛坯的长、宽、高分别为298 mm、298 mm、210 mm，并且分成3个区域来精加工处理。

2.2 加工方案

在规划、分析头盔模具产品的加工工艺时，需要结合产品的加工需求，从粗加工、半精加工、分区精加工和清根加工等几方面来进行，具体内容如表1所示。

通过CAM可视化刀轨仿真可以得到粗加工和半精加工后的IPW。通过分析目前的加工状态发现，工件粗加工处理后存在残留材料不均匀的问题，并且加工痕迹非常明显，而经过半精加工处理后的残留余量相对均匀。由于拐角处大直径刀具在操作上具有较大的难度，加工效果不好控制，因此，应将清根加工刀具轨迹的设计控制在相邻曲面的连接位置。

表1 加工工艺规划表

工序 内容

粗加工 利用圆鼻刀D30R3型腔铣

半精加工 结合IPW功能，利用圆鼻刀D20R2型和D15R2型腔铣进行2次半精加工处理

分区精加工 分区进行3次精加工。在区域1进行精加工处理时，选用高轮廓铣；而在区域2和区域3进行精加工处理时，选用固定轴曲面区域铣。所用的刀具为圆鼻刀D10R2、球刀D10R5以及D10R5

清根加工 需要进行2次清根加工处理，参考刀具直径分别为10 mm和5 mm，所用的球刀分别为D5R2.5和D2R1

2.3 数控加工仿真、检验和优化

工件的加工处理主要采用仿真系统VERICUT，而仿真系统VERICUT由ARTCLSF仿真和G代码仿真两部分组成。通过分析G代码仿真视图和局部视图，可以更全面地掌握加工环境状况，且系统仿真与实际加工状态比较接近，可以更好地掌握工件的整个加工过程，便于及时发现问题并作相应的调整，以免存在设计误差，从而对加工效果造成极大的影响。

对本案例所述工件的加工，采用恒定体积去除率与恒定切屑厚度相结合的方式进行粗加工、半精加工、分区精加工和清根加工等各环节的优化。其中，粗加工和半精加工的优化选用恒定体积去除率处理方式，而分区精加工和清根加工则选用恒定切屑厚度与恒定体积去除率相结合的方式进行优化。各刀具优化前总加工时间为296.26 min，优化处理后，总加工时间缩短至228.01 min，大幅度缩短了工件的加工周期，不但确保了工件的加工质量，还提升了加工效率。优化处理确保了稳定体积的去除率，避免了冲击荷载，并且利用数控机床可以延长加工刀具的使用寿命，进而提高整个加工过程的稳定性，避免各类因素对工件加工质量造成影响。

3 结束语

综上所述，现代数控编程技术具有系统性特点。数控编程技术利用CAD、CAM和数控加工仿真技术等，对工件加工的过程进行详细编程，分析各个细节，结合加工实际需求编制出合理、高效的NC程序，并通过数控加工仿真系统软件生成NC代码进行仿真、检验以及优化编辑，提高整个加工流程的合理性和准确性，从而提高工件的加工效率和质量。

参考文献

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[2]陈长亮.数控编程技术及其典型应用研究[J].黑龙江科技信息，2014（17）：73-74.

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〔编辑：刘晓芳〕