零件编程工程技术论文

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1引言

利用数控机床的数控加工，除了对数控机床要求多轴联动以外，程序的编制是加工中的关键问题之一，在很大程度上决定了零件的加工精度和生产效率。据国内外数控加工统计表明，造成数控加工设备闲置的原因大约有20%~30%是由编程不及时造成的，数控程序编制的费用甚至可以与数控机床的成本相提评论。因此，质量高、速度快的编程方法，一直是和数控机床本身并行发展的。自动控制机床问世至今经历将近半个世纪，数控加工编程方法经历了手工编程、数控语言自动编程、图形交互编程、CAD/CAM集成系统编程几个发展时期。当前，应用CAD/CAM系统进行数控编程已经成为数控机床加工编程的主流。编程过程中，选择合适的编程方法，制订合适的编程策略，不仅能有效减少程序长度，提升加工效率，更能提高加工精度，提高零件表面加工质量。

2数控编程概述

在普通机床上加工零件时，一般是由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件。这样，整个零件的加工过程都是由人来完成。在由凸轮控制的自动机床或仿形机床上加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮、靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个加工过程中，虽然避免了操作者直接操作机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变被加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，它只能用于大批量、专业化生产中。数控机床和以上两种机床不同。它是按照事先编制好的加工程序，自动地对零件进行加工。编程人员把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能等，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工。从零件图纸到制成控制介质的过程，称为数控机床的程序编制，即数控编程。数控编程是数控加工的基础，数控机床之所以能加工出各种形状、尺寸和精度的零件，就是因为有编程人员为它编制不同的加工程序。数控编程主要有手工编程和自动编程两类。对于简单的零件，通常使用手工G代码编程的方法；而对于复杂的零件，就常常借助于CAD/CAM软件自动编程。从零件图样的分析及工艺处理，数学处理和数值计算，编写程序清单，直到程序的检查和校核，均是由人工完成的，称为手工编程。异型轧辊作为非圆截面零件，由前一章分析可知，加工点计算复杂且繁琐，而且需要逐点计算各加工点的加工坐标，工作量大，显然不适用于手工G代码逐个加工点编程。

3自动编程

手工编程工作量很大，通常只适用于一些简单的零件。对于几何形状复杂或者编程量很大的零件，手工编程便难以胜任。正是因为这种客观上的需要，自动编程技术出现并发展起来。如今，自动编程技术已是数控加工中的关键技术。一般认为，凡是大部分或者全部采用计算机软件处理图形并由计算机自动产生数控加工程序的过程就可以称为自动编程。目前，图像交互式自动编程技术发展迅速，应用已经非常广泛。交互式图形自动编程系统采用图形输入方式，通过激活屏幕上的相应选单，利用系统提供的图形生成和编辑功能，将零件的几何图形输入到计算机，完成零件造型。同时以人机交互的方式指定要加工的零件部分、加工方式和加工方向，输入相应的加工工艺参数，通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹，生成适合指定数控系统的数控加工程序，最后通过通信接口，把数控加工程序送给机床数控系统。这种编程系统具有交互性好，直观性强，运行速度快，便于修改和检查，使用方便，容易掌握等特点。因此，交互式图形自动编程已成为国内外流行的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。交互式图形自动编程系统实现了造型—刀具轨迹生成—加工程序自动生成的一体化，它的3个主要处理过程是：零件几何造型、生成刀具路径文件、生成零件加工程序。

（1）零件几何造型

一般交互式图形自动编程系统都提供CAD设计模块，可以很方便地建立零件几何模型。除此之外，交互式图形自动编程系统还提供标准图形转换接口，可以通过导入、导出、转换等得到编程系统的图形格式。

（2）生成刀具路径文件

在完成了零件的几何造型以后，交互式图形自动编程系统便可以生成刀具路径，这一过程也常称为前置处理。其基本过程为：首先确定加工类型，选择加工部位，选择走到路线或切削方式；选取或输入刀具参数等加工所需的全部工艺切削参数；编程系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据，自动计算、处理，生成刀具运动轨迹数据，即刀位文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹。

（3）生成零件加工程序

这一过程也称为后置处理，其目的是生成针对特定数控系统的数控加工程序。每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同。因此，自动编程系统通常提供多种专用或者通用的后置处理文件。后置处理文件的作用即是将已成生的刀位文件转变成合适于被选择数控系统的数控加工程序。这些文件多数是开放的，编程人员可以根据需要对其进行修改。

4R参数编程

R参数编程方法本质上也属于手工编程，是西门子数控系统提供的一种先进的编程方法，它是使用参数变量来代替程序中的功能代码或地址值而编写的加工程序。R参数编程的实质，就是用变量R编写逻辑计算公式，并根据R数值的条件，多次调用子程序，以简化编程，并使得程序简明精练，计算精确无误。在加工程序中，灵活地运用R参数能够使程序简洁而实用。在SINUMERIK810D数控系统中，系统提供的R参数共有100个，即R0～R99,在编程中可对这些R参数进行赋值，例如：R0=2，R1=-7。R参数还可进行加、减、乘、除、开方、乘方、三角函数等运算，例如：R1=R1+1，R2=SIN(R0)。编制R参数程序时，首先确定参数变量，然后根据加工要求编制逻辑计算程序，最后确定参数值和初始状态，将编好的程序输入数控机床即可运行。在加工过程中可根据不同零件的特点和加工需求来设定加工参数，从而控制零件的加工精度。对于形状相似的零件，应用高级编程及R参数编制数控程序，只需编制一个零件的加工程序，仅需改变R参数的值就可实现对不同尺寸零件的加工，从而减少编程工作量，同时还可避免因输入程序时可能产生的错误，还可省去程序校验时间，提高工作效率，降低生产成本。

5结语

研究了数控编程的基本方法，逐一研究了各自动编程方法在加工编程方面的应用和缺点，介绍了R参数编程方法。配合程序跳转功能，R参数编程已经具有简单的高级编程语言所具有的功能，更能发挥数控系统的功能。