杨宇龙
(杨凌职业技术学院,陕西 咸阳 712100)
数控加工程序的编制方法有两种:手工编程和自动编程。手工编程是人工完成简单零件,自动编程是计算机完成复杂零件,但都是通过计算刀位点(CL 点)得到NC 程序[1]。
手工编程分为七步:零件图分析,工艺过程分析及设计,正确选择坐标系,数学处理,编写程序单,制作控制媒介,程序验证。具体编写参考相关手册,流程如图1 所示。
图1 手工编程
由计算机完成程序编制中的大部分或全部工作的编程方法,称为自动编程。常用工业级的CAD/CAM 软件有NX、MasterCAM、PowerMill、CAXA 制造工程师等,下面简述NX 自动编程,NX 自动编程如图2 所示。具体步骤为:①创建几何体。指定加工区域,即去除的材料。②确定加工方法。选择合适的加工策略,并设置相应的切削参数。③创建刀具。选择通用或专用的加工配置,即选用不同的模板来编写刀轨。同时考虑刀具的类型、直径、长度,根据加工部位,考虑是否存在干涉等,甚至要指定刀具几何尺寸。④生成NC 程序。一般需要程序校验,甚至在加工仿真软件进行后处理,检查工艺系统的碰撞干涉等问题,切实提升生学习成效,并提高教学质量[2],最终上传到数控机床运行。
图2 NX 自动编程
宇龙软件具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能。因此,通过仿真验证编程的正误,提高学生的初步操机水平,即虚拟数控。假定确定了零件的加工工艺和加工方法,且得到最终的NC 程序,下一步进行宇龙仿真,如图3 所示。
图3 宇龙仿真
具体步骤为:①选择机床及数控系统。根据实际,选择对应的数控机床,如数车、数铣、加工中心等,并选择数控系统,如FANUC、Siemens、华数、广数等。②机床回零。机床通电后,进行回零(参考点)操作,目的是建立机床坐标系。③设定毛坯并装夹毛坯。这里包括设定毛坯的材料、形状、尺寸等。装夹毛坯是将设置好的毛坯正确地装夹到机床上,使毛坯正确定位和夹紧。④选择并安装刀具。根据加工方法和加工顺序,选择合适刀具,设定刀具参数。⑤对刀,建立工件坐标系。对刀,主要有试切法和塞尺检测法。对刀就是确定程序原点在机床上的位置,使刀位点和对刀点重合,使编程坐标系和机床坐标系联系起来。⑥加载NC 代码。将编好的数控程序导入数控系统中。⑦自动仿真加工。按下机床操作面板上的自动运行按钮,进行加工的仿真。
下面以轴类零件为例进行全流程手工编程(零件简单)、仿真加工,零件图如图4 所示。
图4 轴类零件
首先,分析零件确定工艺路线等。毛坯为棒料,采用FANUC 数车;采用三把刀具——外圆车刀、方形切槽刀和螺纹车刀;工艺路线为车外圆—车端面球头—切螺纹退刀槽—车螺纹。
其次,编制NC 程序,具体如下:
最后,加工仿真。得到虚拟工件,如图5 所示。
图5 仿真零件
数控技术实现加工自动化的一种行之有效的方式。根据实际采用一定的编程软件、加工仿真软件能够培养学生初步解决现场问题的能力,适当科学地把二者联合起来,会大大提升数控技术教学的效果[3],解决因设备、经验不足而影响实训的现实问题。同时在教学中,教师应该坚持适度原则,避免学生对这一系统产生过度依赖,而忽略了真机的操练[4]。