時間：2023-12-26 10:40:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數控編程的方式，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:銑床 自動編程 數控加工 效率
近年來,計算機的圖形處理功能有了很大增強,用計算機進行交互自動編程技術日漸成熟。這種方法速度快、精度高、直觀、使用簡便、便于檢查。
自動編程的過程,就是編程人員將工件的形狀、尺寸、走刀路線、工藝參數等,按指定的格式輸入到計算機內,經計算機內的自動編程軟件對這些輸入信息進行編譯、計算、處理后,輸出工件的加工程序,顯示和繪制刀具軌跡圖,穿出紙帶孔,或將程序錄入磁盤,或通過通信電纜和接口將程序直接輸入到計算機數控系統中對工件進行加工的過程。
一、自動編程系統的輸入方式
1.語言式自動編程系統輸入方式
首先要編寫一個“源程序”,描述工件加工的全過程,相應的自動編程系統(也稱為數控編程語言系統),對源程序進行編譯、計算、處理,最后得出加工程序。
2.圖形式自動編程系統輸入方式
不需要編寫源程序,通過畫出工件圖形,采取回答問題的方式輸入刀具、進給速度、主軸轉速、走刀路線等信息,從而將工件加工程序編制出來。
二、自動編程系統的基本工作流程
1.準備被加工零件的幾何模型
可以直接在自動編程軟件內繪制零件的加工部位,建立三維的加工模型。也可以讀入其他系統建立的標準形式的數據文件,再建立加工模型。
2.根據所需要的加工工藝過程生成刀具軌跡
根據具體加工要求,選擇確定加工所需要的刀具、加工用的機床類型,然后根據被加工零件的加工工藝路線,選擇合適的刀具軌跡生成功能,確定具體的加工工藝參數,生成加工軌跡。
用圖形的方式檢驗加工軌跡的走刀路線是否正確、進退刀是否合理。確認加工軌跡是不是所需要的,并根據實際加工進行編輯修改。
4.后置處理,生成加工代碼
根據所選定的機床類型,生成加工代碼文件。
5.檢驗加工代碼的正確性
利用代碼反讀功能,用圖形的方式檢查加工代碼文件是否正確。確定后就可以使用生成的加工代碼文件了。
6.數控程序的輸出
將數控代碼傳給數控機床進行加工。
三、常用的數控編程軟件
市場上常用的著名數控編程軟件有PRO/E、UGII、 Gatia等工作站型CAD/CAM軟件系統,具有較強的數控加工自動編程功能,能處理各種不同復雜程度的三維型面的加工。微機版的CAD/CAM軟件系統有美國的MASTERCAM、SURFTCAM英國的DELCAM等,均有完善的功能和較強的后置處理環境。國內具有代表性的數控編程軟件為CAXA制造工程師,從粗加工、半精加工到補加工等工藝流程的加工功能相當強大,而且操作簡單,適用于數控銑削加工的計算機自動編程。
數控編程軟件由前置處理程序和后置處理程序兩部分組成。前置處理程序的功能是接受用戶輸入的信息,并對它進行編譯、計算、處理,將其結果按一定的格式放置在一專門的文件中。這種文件稱為刀位數據文件。后置處理程序的功能是根據刀位數據文件的內容和數控機床的具體性能,編制出符合加工要求的加工程序,并將程序輸出(即穿紙帶孔、錄入磁盤、通信輸出到數控機床)。從處理原理可將后置處理模塊分為兩大類:一類為通用后置處理模塊,如PRO/E、UGII等。一類為專用后置處理模塊,它是針對各種不同的數控系統提供不同的后置處理,如MASTERCAM、CAXA制造工程師等。
四、自動編程實例
毛坯是一塊45號鋼板材,厚20㎜,要求銑出工件的外輪廓。工件已經過粗加工,留精銑余量為1㎜。機床選擇XKA5032A型數控立式升降臺銑床,配備FANUC數控系統。刀具采用30㎜的立銑刀,利用中間82㎜空裝夾工件。結合這個實例介紹數控銑削加工的計算機輔助自動編程的方法與步驟:
第一,根據尺寸,利用曲線生成工具繪制工件的平面加工輪廓;第二,設定銑刀參數;第三,設定平面輪廓加工參數位置;第四,產生刀具軌跡;第五,軌跡仿真;第六,后置設置;第七,生成G代碼;第八,利用代碼反讀功能校核程序;第九,生成工序單;第十,若考慮到板厚20㎜,需分層加工(例分10層完成),則在步驟三平面輪廓加工參數設置中設置為頂層高度20,底層高度0,每層下降高度為2,選頂層為基準,其余步驟一致,分10層完成,程序相當于前面程序重復十次。
關鍵詞：UG；曲面造型；自動編程；數控加工
數控加工技術已得到廣泛應用，如數控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等。數控設備為精密復雜零件的加工提供了基本條件，但要達到預期的加工效果，編制高質量的數控程序是必不可少的。對于簡單的零件，通常采用手工編程的方法；對于復雜的零件，往往需要借助于CAM軟件編制加工程序，以縮短編程人員的編程時間，提高程序的正確性和安全性，降低生產成本，提高工作效率。
1 數控加工編程
數控機床是按照編制好的加工程序自動地對工件進行加工的高效自動化設備，數控程序的質量是影響數控機床的加工質量和使用效率的重要因素。數控編程技術是隨著數控機床的誕生而發展起來的技術，至今已經歷了手工編程、語言自動編程和圖形交互式自動編程三個發展階段。語言自動編程與手工編程相比，提高編程效率數倍乃至數十倍，但它必須對要加工的每一個幾何體作精確的描述和定義，而某些復雜的幾何圖形幾乎難以用語言來精確描述，在三維加工領域更是這樣。特別是當今CAD技術的蓬勃發展更襯托出這種編程方法的不適應性，于是20世紀80年代后期就進入了基于圖形的圖形交互式自動編程階段。圖形化編程所需要的零件圖在CAD/CAM 系統中由CAD軟件產生，數控編程者可利用CAD軟件進行建模，構建出零件幾何形狀，然后對零件圖樣進行工藝分析，確定加工方案，利用軟件的計算機輔助制造（CAM）功能，完成工藝方案的制訂、切削用量的選擇、刀具及其參數的設定，指定被加工部位和參考面，程序就自動計算出刀具的加工路徑并生成刀位軌跡文件。利用后處理功能可生成指定數控系統用的數控加工程序。因此我們把這種自動編程方式稱為圖形交互式自動編程，圖形編程方式大大減小了編程出錯率，提高了編程效率和可靠性。
2 UG軟件簡介
UG 軟件是美國Unigraphics Solutions公司的一個集CAD、CAE和CAM于一體的計算機輔助機械設計制造系統。在UG軟件中，對所設計的零件繪制幾何圖形及建模；通過程序的后處理生成數控加工指令代碼，將得到的數控加工指令代碼編輯調試后輸入到數控機床即可進行數控加工。
3 數控加工模擬
4 數控加工數據生成
在計算機中建立數控機床加工環境，根據加工工藝方案設置參數，模擬數控機床的實際切削過程，進行刀具干涉檢查。通過計算機模擬數控加工，確認符合實際加工要求后，就可以利用UG 軟件的后處理程序來生成數控代碼。
5 數控加工程序的輸入
我們可以利用計算機RS232串行口和機床專用數據接口連接，將數控程序傳輸至數控機床，供數控加工使用。
6 零件建模與數控加工
6.1 建立模型
設計的目的是為了生產，其效益最終通過CAM 體現出來，所以零件的數字模型的建立就顯得十分重要。
6.2 工藝方案分析
（1）工藝路線分析
人臉零件需要加工的部位是外輪廓面，零件的加工工藝性較好。
（2）裝夾方式選擇
人臉零件外輪廓為規則長方體，用虎口鉗夾持，一次裝夾，完成全部加工表面的粗、精加工。
（3）數控加工工藝路線設計
6.3 刀具選擇和切削參數選擇
在數控銑削加工中，刀具的選擇直接影響零件的加工質量、加工效率和加工成本，因此正確選擇刀具十分重要。
6.4 加工操作的創建
（1）坐標系的確定
在實驗中，我們根據零件在機床上的安裝方向和位置確定坐標軸的方向，用UG 軟件編程輸出的刀位數據是刀具中心頂點數據，因此，操作者應按刀具頂點對刀。
（2）刀具軌跡的建立
在UG 軟件中打開已經建立好的人臉曲面模型，進入Manufacturing 模塊，出Machining Environment 對話框，定義加工環境并初始化；依據完成的加工工藝方案，設置好相應的參數。
6.5 NC代碼的生成
加工刀具軌跡生成后，就可以將其轉化成刀源文件，刀源文件必須經過后處理程序進行轉化格式轉換，才能生成能夠被機床接受的NC 代碼。
6.6 數控機床上加工
將粗、精加工NC 代碼分別輸入到數控機床，檢查完程序后，為了安全起見要進行試切加工，發現問題要調試和調整；確定無誤后，進行數控加工。
關鍵詞：現代制造業；數控制造技術；應用型人才；課程教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）29-0199-02
數控加工技術是具有先進代表性的制造技術，在汽車、航空、軍工等精加工領域中具有舉足輕重的地位，近年來在我國發展十分迅速，從而導致了數控加工技術人才的嚴重匱乏，據資料顯示，我國數控專業方面的技術人才缺口高達60萬。《數控加工工藝與編程》課程的教學目的與任務正是培養理論知識扎實、實踐動手能力強的復合型、應用型人才。基于目前數控加工制造業領域的現狀，無疑給機械制造專業學生，尤其是數控方向的學生提供了良好的發展機遇。然而，學生能否掌握好數控加工編程技術，能否適應市場的需求是實現本門課程培養任務的關鍵。鑒于此，本文著眼于民辦普通本科高校機械類專業學生，就數控加工工藝與編程課程教學進行了分析與探討。
一、數控加工工藝與編程的教學現狀
1.學生對本門課程的重要性認識不夠。由于大多數學生都是初次接觸這門專業課程，不了解本課程的作用，對實際數控機床又缺少認識和了解，所以學生對課程中所講的概念難以理解和接受，再加上編程全都是各種不同功能的程序代碼，沒有實際的應用操作，顯得十分枯燥。此外，學生的基礎不牢固，先修的相關主干課程學的不扎實，導致不會安排走刀路線、切削用量等問題。這些問題的惡性循環，導致學生對本門課程逐漸失去興趣，對課程的重要性漸漸忽視。
2.學生的實踐動手能力不強。實踐動手能力是建立在對理論知識熟練掌握程度下的，對數控機床進行實際的操作是將理論知識與實際結合起來的過程。前提條件是學生對數控編程的理論知識要過關，再通過實際操作機床加工零件，來加深對理論知識的理解，從而達到對知識的靈活運用。一方面，由于學生對實際數控機床缺乏認識和了解，在學習理論知識時有很大的困難，導致在實際操作機床時實踐動手能力不強。另一方面，學生在課余時間沒有對課堂上所學知識進行很好的消化和鞏固，導致理論知識理解不深，實踐動手能力不強。
二、數控加工工藝與編程的教學改革
1.轉變課程教學理念。民辦普通本科院校的人才培養目標是培養復合型和應用型的高級人才，其教學理念應緊緊圍繞人才培養目標來進行制定。教學理念作為指導教學、開展教學具有重要的意義，是社會市場需求同高校課程建設的紐帶，直接關聯到學生所學專業知識、技能能否適應畢業后的工作需要，能否跟上本專業、本領域的發展步伐。傳統的教學理念不能跟上社會科技發展的步伐，不能滿足社會的工作需求，培養出來的人才參差不齊，重點不突出。為了適應社會日益多樣化的需求，其課程教學理念必須緊跟社會科技，立足于用人單位需求來進行轉變。
2.改進課程教學方法。①引導式教學法。所謂引導式教學法，即以學生為主體，老師進行引導，充分讓學生認識到本課程的重要性，激發學生對本課程的興趣。這就要求在課堂中引進新的教學方法，從學生的角度出發，思考學生喜歡什么樣的授課方式，什么樣的教學方法能最大程度提高教學效果。充分利用網絡手段，搜集相關知識的視頻等教學資料，發揮多媒體的作用，教學互動，積極引導學生深入學習。傳統的教學方法只是將教學內容灌輸給學生，學生被動地學習，缺乏主動性思考。通過引導式教學法，使學生參與教學過程，從而激發學生的學習興趣和培養學生的創造性思維。②案例教學法。在課程學習中，有一些比較典型的案例，知識的綜合性較強，能夠很好地起到教學效果，應該拿出來進行分析講解。比如，數控車床實例中，涉及到車外圓、切槽、車螺紋等知識于一體的案例。數控銑床實例中，涉及到銑內外輪廓、鉆孔等知識于一體的案例。這些案例的共同特點是綜合性強、實用性強，能夠很好地檢查學生對所學知識的理解和掌握程度。③小組式教學法。所謂小組式教學法，即將班級學生分成若干小組，每組2～3人，以小組為單位，進行組內合作式學習，一人會則全組皆會，達到以點帶面的教學效果。小組選出小組長，由組長監督本組成員的學習，組內相互幫助、合作。老師的精力畢竟有限，不可能照顧到所有的學生，通過采用這種教學方法，可以起到良好的效果。此外，老師可以分配給每個小組一個小項目，由小組成員共同完成，但每個成員必須有明確的分工，最后利用課余時間向老師講述自己的編程思路。④形象生動式教學法。所謂形象生動式教學法，主要是針對理論課教學提出來的，是指利用形象生動的實例、語言等方式，使學生能夠充分理解較難的概念和方法。比如，在講解銑床的刀具補償時有左刀補和右刀補之分，很多學生都搞不清楚如何判斷。如果告訴學生這樣想：假設所銑的輪廓是一堵墻，人沿著輪廓走，如果左手空出來了，就是左刀補，反之則為右刀補。這種方法不僅通俗易懂，而且容易掌握。也許短時間內學生并不一定明白其中的原理，但是時間長了，實踐次數多了，就會理解這種方法。
3.更新課程教學手段。①采用實用型先進教學手段。實用型先進教學手段主要包括：PPT教學、仿真軟件教學等。PPT教學的最大優點在于授課方式靈活，授課內容豐富且形象生動，學生能直觀地理解知識點而且不用忙于做筆記，大大提高了教學效果。仿真軟件教學主要用于上機實踐課，能夠提供給學生一個虛擬的數控機床，讓學生能夠將所學的知識應用到實際操作中，而且為數控編程實訓奠定了良好的基礎。②建立學習型社團組織。建立學習型社團組織，旨在讓更多的學生融入進來，為更多喜歡數控編程的學生提供一個相互學習的平臺。可以針對機械專業的所有學生，由1～2名指導老師來指導學習。低年級的學生可以提前接觸到數控編程的基本知識，為日后深入學習本門課程打下堅實的基礎。對高年級的學生，主要圍繞數控編程技術問題進行學習和探討，共同提高數控編程的能力。③積極組織學生參加各類科技制作競賽。因為科技制作類競賽，要求制作和加工零件，涉及到數控加工方面的知識，可以以此為契機，讓參賽學生提前接觸到數控加工與編程，為日后正式接受數控加工與編程這門課程打下良好的基礎。④鼓勵學生積極考取數控職業資格證。通過考證，不僅使學生深入學習數控加工與編程，而且為日后就業增強了競爭力和就業砝碼。學生要想拿到數控職業資格證書，必須要花大量的時間去鉆研數控加工與編程方面的知識。通過考證這一舉措，能夠充分調動學生的主觀能動性，從而更好地掌握好這門課程的相關知識。
4.完善課程教學內容。①針對人才培養目標，優化理論教學內容。數控加工與編程是一門多學科融合的課程，涉及到數控加工方面的很多知識。隨著數控技術的迅猛發展，在教學內容的編排和講授時，應該針對人才培養目標，優化教學內容，突出強調實踐技能性強的教學內容。并且進行相關知識的資源整合，形成一套既適應學校的人才培養目標，又適應社會用人單位需求的教學內容體系。②根據學生的應用能力，加強實踐教學環節。因為理論知識只是基礎，而實際操作才是最終目的。學校必須得配有數控加工實訓中心、數控仿真實驗室等，使學生有操作實際機床和訓練的過程。此外，必須建立完善的理論與實踐相結合的課程體系，使理論課程與實際操作緊密結合、互不脫節。
5.改革課程教學模式。①改變傳統的授課模式，提倡新的授課方式。傳統的教學方法中，學生被動地接受知識，缺乏獨立思考，遇到困難退縮不想聽課。新的授課方式，是將學生融入到教學環節中，這樣就充分調動了學生的積極性，學生是主動的學習而不是被動的學習。②改變傳統的考試模式，引進新的考核方式。考試的考查方式應該多樣化，才能反映出學生的能力和水平。考試成績應有理論考試、實際操作考核和綜合評定三部分組成。理論考試占40%，實際操作考核50%，綜合評定10%。其目的主要讓學生明白，數控加工與編程具有很強的實踐性，最終能夠運用所學的理論知識進行實際操作，理論知識的學習不能僅僅停留在理解的層面上，更應該注重知識的遷移與應用。
基于民辦普通本科院校的人才培養目標，《數控加工與編程》的課程教學應與時俱進，根據數控技術的發展以及社會用人單位需求，不斷優化和完善《數控加工與編程》的教學內容、教學方法、教學手段，為培養理論知識扎實、實踐動手能力強、創新能力強的復合型和應用型人才做出貢獻。
參考文獻：
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【關鍵詞】數控加工仿真系統 數控編程 教學
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）04-0011-01
隨著現代制造技術的飛速發展，數控加工技術在機械、模具制造行業中的應用日益廣泛，數控機床的編程已成為加工操作人員不可或缺的基本技能，而數控編程涉及了計算機技術、電氣傳動與控制、機械制造工藝及設備、測量技術、通訊等多個學科的知識，并且與實踐緊密聯系在一起，對于沒有實踐經驗的高職學生而言，它既是實用的，也是抽象的。培養學生數控編程與操作技能，較為便捷有效的方法就是在實際數控機床上直接進行，但這種操作訓練投入大、消耗多、成本高，還存在很大的安全隱患。本文探討以提高學生編程及操作技能為核心，利用多媒體輔助教學手段，將數控編程需要的理實一體化教學，變成在計算機上利用仿真軟件進行的多媒體教學，從而達到投入少、見效快，有效提高數控編程教學效果的方法和途徑。
一、數控加工仿真軟件介紹
數控加工仿真軟件是根據教學訓練的需要，把數控機床的實際加工制造過程轉化為在計算機上平臺虛擬加工的一種機床控制仿真軟件。它模擬了真實數控機床的外形結構、操作面板和加工的全過程，使用戶能在虛擬環境下模仿真實機床進行操作：機床啟動、回零、手動操作、對刀、輸入NC代碼及代碼校驗，仿真加工、工件測量等，學習者可以直接、具體地觀察到機床的操作與加工的過程，過程逼真，操作安全。
斯沃數控仿真軟件是目前國內常用的數控仿真軟件之一，斯沃數控仿真軟件包括華中世紀星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美國哈斯HAAS、 PA、廣州數控GSK、北京凱恩帝KND、大連大森DASEN、南京華興WA、 江蘇仁和RENHE、南京四開、天津三英、 成都廣泰GREAT等多種數控系統的編程和加工功能[1]，可以實現數控車床、數控銑床、數控加工中心加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義、機床、夾具、刀具定義與選用，數控程序輸入、編輯和調試、軌跡仿真等功能。該軟件支持的門類及指令較為齊全，具有網絡監控功能和實時操作評分功能，學生可通過在PC機上操作該軟件，完全模擬了真實設備的操作過程，可快速掌握各系統數控車、數控銑及加工中心的編程及操作；教師通過多媒體教學網絡，可隨時獲得學生當前操作信息。
二、數控加工仿真軟件的應用
1.模塊化教學設計
常用的數控機床有數控車床、數控銑床、數控加工中心，在仿真軟件中相應包含了不同數控系統的三類機床供教學中進行選擇，因此教學設計時可將教學內容劃分為相應的三個模塊：數控車削的編程與操作、數控銑削的編程與操作、數控加工中心的編程與操作。無論從教學內容上來看還是從崗位操作要求來看，三個模塊在數控編程中功能并重。所以根據教學內容將每個模塊劃分為若干個單元，各單元既相對獨立又相互關聯。在具體實施時，可根據不同的教學目標和培養對象選擇不同的模塊內容進行教學。在使用仿真軟件的教學過程中，這種模塊化的教學設計以提高學生編程與操作能力為核心，使學生能夠集中精力，在一段時間內針對某一類機床進行編程訓練，快速掌握該種數控機床的對刀方式、編程指令、編程特點及操作要領，也有利于學生獲取不同工種的數控機床操作職業資格證書。
2.任務式驅動模式
針對數控編程的教學要求，將教學內容分為若干個任務單元，每個任務單元都包含了要求完成的任務內容，學生通過完成每個單元布置的學習任務掌握學習內容，達到教學目標。在用數控仿真軟件進行的教學過程中，任務設計是一個關鍵環節，教師以任務作為學生學習的主線，把教學內容和教學目標巧妙地安排在一個個的任務中，且每一個任務在仿真軟件中都應該有完成后能夠提交的對象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具軌跡、仿真軟件自動記錄的操作文件、系統自動評分等）。
在數控加工仿真軟件中，任務驅動的模式使學生在學習數控編程與操作的過程中，擺脫了老師講、學生聽的模式，每個學生都擁有一臺模擬的數控機床，可以單獨進行編程并操作，最終完成單元任務，激發了學生的學習熱情，從而使學生真正掌握所學內容。
3.情景式教學方式
在情景式教學中，情境的選取是教學成功的關鍵。情境的選取要以教學的內容為依據，既要與書本知識緊密結合，又要和實際應用有聯系，讓學生既能運用所學的知識，又可以自主創新，情境的難易程度要針對學生的實際水平來確定。教師在實施情境活動時，要充分設計好各個環節的活動，提前做好準備，并在實施情境活動中根據學生的情況靈活安排，隨時調整教學方案，因此，在教學實踐中，要求教師有極大的創造性和應變能力。由于數控加工仿真系統具有強大的顯示功能和全中文的結構設計，并配以豐富多彩、自然逼真的界面顯示，使學生在學習過程中如身臨其境，從而提高了學生學習的興趣，取得了較好的教學效果。
三、不足之處
1.數控加工仿真軟件只是實現數控編程與加工過程的模擬，并不能代替學生在實際數控機床上切削加工的實際感受，在選擇定義毛坯、刀具、夾具、量具時不能充分考慮現場的生產條件；在仿真加工過程中，編寫在程序中的切削參數及工件材料對加工過程和加工質量的影響，無法直觀感受，也不能進行有效控制。因此，在應用數控加工仿真軟件進行編程與操作訓練時，容易忽視這些因素。
2.數控加工仿真軟件包含的數控系統及機床門類繁多，功能各異，有些數控系統擁有的指令或功能，在仿真軟件上不能完全獲得支持，容易使學生對編程理論產生疑慮；軟件占用了較大的內存空間，有時候容易產生滯后現象，甚至出現軟件故障，因此需要不斷保存當前的工作。
盡管如此，在以操作技能為核心的職業技術教育中，數控編程操作的仿真教學，既有利于全面提高學生素質和綜合職業能力，又有利于激發學生獨立思考的興趣和創新意識，對培養學生自主學習精神和勇于實踐的能力可收到良好的效果。針對在應用中產生的問題，只要主動采取應對措施，揚長避短，就能使數控加工仿真軟件在培養數控編程技術人才方面發揮其重要的作用。
關鍵詞：CAXA2013數車軟件;特殊弧形零件;自動編程;后置處理
一、引言
自動編程就是利用計算機專用軟件編制數控加工程序的過程。目前，常見的數控車床自動編程軟件有CAXA數控車，Mastercam，UG、pro-E等。其中，CAXA2013數控車軟件是我國自主研發的一款集計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）于一體的數控車床專用軟件，它具有零件二維輪廓建模、刀具路徑模擬、切削驗證加工和后置代碼生成等功能。下面通過一復雜弧形零件―手柄輪廓零件的數控編程來介紹CAXA2013數控車在自動編程中的具體應用。
二、典型特殊弧形零件加工
（一）手柄零件圖分析。零件手柄的輪廓線由直線、橢圓、螺旋線和圓弧所構成，該零件圖的加工難點在于由R42的圓弧段、橢圓曲線和R8圓弧段相切形成的光滑曲面的編程計算，若采用手工編程，則各段曲線相切處的節點計算非常復雜，必須借助計算機輔助繪圖。
（二）手柄的加工工藝分析。手柄零件的數控加工流程包括外輪廓、外槽和外螺紋的粗加工及精加工，零件的加工難點在于特殊弧形外輪廓的編程加工。下面著重介紹基于CAXA2013數控車軟件的特殊弧形外輪廓的粗、精加工編程。
在利用CAXA2013數控車軟件對零件進行數控自動編程加工前，首先要對零件進行加工工藝分析，正確劃分加工工序，選擇合適的加工刀具，設置相應的切削參數，確定加工路線和刀具軌跡，以保證零件的加工效率和加工質量。
（三）毛坯及外輪廓的建模。在CAXA2013數控車軟件中對加工對象進行輪廓建模時，需要同時給出毛坯輪廓和加工對象的外輪廓，輪廓的建模可以通過CAXA數車軟件直接繪制或者利用AutoCAD中dxf圖形文件的導入來實現。在CAXA2013數車軟件中導入dxf圖形文件的具體步驟為：首先利用軟件繪制好所需的毛坯及手柄外輪廓，并將其保存為dxf文件，然后利用CAXA數車中的數據輸入功能dxf文件讀入到CAXA數車的界面中。毛坯及手柄的具體外輪廓圖如圖1所示。
圖1手柄的毛坯和被加工輪廓圖
（四）外輪廓的自動編程
1.外輪廓粗車加工。根據加工工藝中先粗后精的加工原則，首先對手柄的外輪廓進行粗車加工，單擊CAXA2013數車工具欄上的“輪廓粗車”圖標，根據加工要求填寫各項加工參數、進退刀方式、切削用量的粗車參數表，加工參數和輪廓車刀選取。
在各項參數設置結束之后，根據系統提示分別拾取圖1中的被加工輪廓和毛坯輪廓，采用限制鏈拾取方式，分別拾取左面輪廓線和右面R8圓弧部分的輪廓線，如圖2所示。
圖2 拾取被加工表面輪廓
根據刀具路徑軌跡選擇合適的進退刀點，系統則自動生成粗車外輪廓的刀具軌跡圖。
2.外輪廓精車加工。外輪廓的精車與粗車設置相似，只是將加工參數適當改變，用其余采用系統默認設置，此處不贅述。
3.外輪廓的粗精加工軌跡仿真及程序生成。CAXA2013數車軟件中生成的粗、精加工刀具軌跡，可以進行模擬仿真，以驗證加工程序的正確性。程序生產是根據當前數控系統的配置要求，把生成的加工軌跡轉化成G代碼數據文件，即生成CNC數控程序。
三、數控加工
程序生成后，需要將得到的數控代碼傳輸到數控機床，引導機床先進行仿真加工，如果不能滿足加工要求，就需要對原NC程序進行修正，并重新進行數控加工仿真，直到確定無誤后，再裝上毛坯，機床就可以按照程序加工出合格的零件。
四、結論與展望
關鍵詞：數控加工 數控機床 加工精度
中圖分類號:TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)07-0014-01
數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。數控加工是一個非常復雜的過程，哪個環節出了差錯都會對產品的成型造成很大的影響。
1、合理加工路線
1.1 加工軌跡的優化
加工的軌跡是指走刀路線。選擇合理的走刀路線將大大提高加工的效率。實際加工中，對外形尺寸單調遞增的輪廓，用“矩形”分層切削去除余量；對外形尺寸變化不大，輪廓形狀不是單調遞增的表面，可用“型車”分層切削去除余量。在編程時，技術人員要結合實際情況靈活運用編程指令，優化加工軌跡，真正實現數控加工成本最低、效率最高。
1.2 進刀方式
挖槽和型腔零件加工中的進刀方式應根據精度要求、切削中的平衡性和可靠性、切削效率等選擇下刀方式。對切削部分面積小或對表面粗糙度要求不高可采用垂直下刀；在模具制造中，合金模具銑刀在高速切削時常采用螺旋下刀；對于長條形型腔工件的加工，在無法采用螺旋下刀方式加工時，應采用斜線下刀方式。在鉆孔、鏜孔時要考慮刀具的引入長度和超出長度。在數控車床上車削螺紋時，為了盡可能減小伺服驅動系統升降頻率突變對螺紋車削所產生的不利影響，要有合適大小的空刀引入量和空刀退出量。
2、刀具的選擇和正確安裝
2.1 刀具的合理選擇
數控加工應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工順序、切削用量和加工表面形狀來選擇刀具。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具剛性。選用刀具時，要使刀具的尺寸與被加工的表面尺寸相適應，在加工中不能發生干涉。
數控車削中切槽刀一般根據加工槽寬選擇刀具，刀寬≤槽寬，螺紋刀刀尖角應根據工件螺紋的牙形角來選擇。
2.2 刀具的正確安裝
刀具的正確安裝，是確保數控加工的關鍵。數控車床上刀具的安裝高度要等高于主軸中心線，否則會改變刀具切削加工時的切削角度，不僅影響加工時的表面質量還會影響加工尺寸。在數控加工中，損壞最嚴重的刀具就是切槽刀，問題主要出在安裝、主軸轉速、進給量和程序上，切斷刀或切槽刀安裝時刀頭部分長度要比切削深度長2～3mm，主切削刃必須平行于主軸中心線，否則輕者切出的槽底直徑一側大、一側小，重者刀刃斷；螺紋刀在安裝時要用對刀板進行對刀，保證刀具半角要對稱。內孔刀在保證加工長度的前提下，刀桿伸出長度不要太長，否則會因刀桿剛度差而影響內孔加工質量。
3、切削用量的合理選擇
3.1 手工編程加工中切削用量的選擇
切削用量包括主軸轉速(切削速度)、切削深度、進給量。切削深度由機床、刀具、工件的剛度確定，在剛度允許的條件下，粗加工取較大的切削深度，以減少走刀次數，提高生產率；精加工取較小的切削深度，以獲得較高的表面質量。
3.2 自動編程加工中切削用量的選擇
在自動編程加工中，普通數控加工切削用量參照手工編程，若采用高速數控加工，由于進給速度和加工速度很高，所以進給量要小，切削深度要淺。
4、編程技巧
4.1 減少數控系統累積誤差
增量方式編程，是以前一點為基準，連續執行多段程序必然產生累積誤差，所以在程序編制時盡量使用絕對方式編程，使每個程序段都以工件原點為基準，這樣就能減少數控系統的累積誤差。另外在程序中適當插入回參考點指令，可以消除數控系統運算的累積誤差，保證加工精度。
4.2 巧妙使用固有程序
巧妙使用數控機床的固有程序，如輪廓循環、切槽循環、螺紋循環、鉆孔循環、鏜孔循環，使程序簡潔不冗長；巧用參數編程、用戶宏程序編程解決由數學表達式給出的如橢圓、拋物線、正弦曲線等輪廓的加工問題。
4.3 靈活運用主程序與子程序
在模具加工中，常采用一模多件加工。如果零件上有幾處相同的形狀，應靈活運用主程序與子程序的關系，在主程序中反復調用子程序，直到完成加工。在程序編制時可以在子程序中用增量編程或在主程序中用G52設定局部坐標系、在主程序中采用鏡像功能、在主程序中采用旋轉功能等，使程序簡潔不冗長。
4.4 正確使用刀尖圓弧半徑補償功能
數控車削加工中使用的外圓刀和內孔鏜刀屬于尖形車刀，刀尖存在圓弧，精加工錐面或圓弧曲面時應考慮刀尖圓弧半徑對加工精度的影響，車削外輪廓時應選擇G42、G40建立和取消右補償，車削內輪廓時應選擇G41、G40建立和取消左補償。若粗加工時是用G71、G73編程，半徑補償的建立和取消可放在程序中精加工輪廓描述段。
5、尺寸精度快速控制
5.1 數控車床尺寸精度快速控制
數控車削中由于刀具磨損、導軌磨損、絲杠螺母間隙等原因，機床使用一段時間后會有誤差，再加上測量讀數讀錯，對刀時工件表面粗糙等都會影響零件尺寸精度，所以測量時可先用游標卡尺測量讀大數，再用千分尺測量讀小數，這樣就不容易讀錯。
5.2 數控銑床尺寸精度快速控制
數控銑削中用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半徑補償和長度補償，可進行粗精加工。在粗加工時，通過在刀具半徑補償和長度補償中輸入適當的數值預留精加工余量，粗加工后，根據測量情況在刀具半徑補償和長度補償中輸入適當的數值，再進行精加工，尺寸肯定在公差范圍內。
6、結語
隨著越來越多的數控機床在生產中得到廣泛的應用，數控技術人員只有在生產實踐中邊工作邊思考邊學習邊總結，不斷豐富加工經驗，并將知識和技巧相融合，才能真正掌握數控加工的實用技能，才能真正使數控機床實現高精度、高效率、高難度的加工，才能真正發揮數控加工技術的優勢。
關鍵詞：質量；數控；加工；防錯
航空發動機機匣零件材料多為高溫合金、鈦合金等材料，價格昂貴，一旦出現加工事故，將為企業帶來巨大的經濟損失。單純地依靠獎懲機制難以解決根本問題，防錯技術充分重視產品的源頭質量，發現差錯立即發出警告并及時糾正，將提高產品質量建立在流程中而不是單純依靠檢驗保證質量，是達到質量零缺陷的手段，應用防錯技術目的是有效防止在產品的研制和生產中的人為差錯，使差錯不會發生或者至少及早地檢查并糾正，以簡單的方法和手段提高產品質量。本文通過“監控”零部件的質量，節約返工、返修的成本和時間，及時識別需要改進的機會，在不可預知的人為差錯轉化到缺陷形成之前，防止差錯的“蔓延”，消除缺陷，達到防錯目的，提高產品的合格率。
1.現狀
零件在數控加工過程中，包含了許多手動操作如零件的裝夾、對刀、零件的翻轉，同時需要輸入大量的數據，如輸入加工原點、刀具半徑補償值、公共坐標系等，加工一個零件，一旦操作者出現操作失誤，將會造成難以挽回的加工事故。每年由于加工事故帶來的零件加工質量不合格給企業帶來的巨大損失，同時隨著零件加工材料趨于難加工材料、加工結構復雜、加工精度越來越高，產品的不合格率上升的風險也將增大。分析加工過程中引起加工事故的原因，引入防錯機制監控加工過程，提升加工穩定性，提高產品合格率是企業提效的重要途徑，也是急需解決的重要難題。
2.原因分析
據統計，按導致不合格品的原因進行分類，零件數控加工過程常見的加工問題，其中操作失誤是導致產品不合格的重要原因，操作方法不當最容易引起加工事故。引起加工事故的主要原因總結如下：（1）工藝技術能力不足、技術防錯沒有真正落到實處。表現在工藝技術能力滿足不了現場的需求，還有裝夾找正問題、上刀量大等。（2）現場操作者工作不認真。表現在操作者操作失誤如：對刀操作失誤、設備操作失誤、圖紙看錯等。（3）員工本身能力不足。表現在技術人員本身能力不足，如：程序錯誤、工藝文件編制錯誤等。現場操作者新上崗經驗不足。（4）工裝設備能力不足。表現在刀具問題、夾具問題、設備故障等。
3.數控加工過程防錯控制
3.1數控工步卡的填寫（1）數控編程原點的填寫當本工序所有工步程序原點是一致的，在附注欄內統一填寫，當本工序所有工步程序原點不一致時，在程序原點欄內分別填寫，并注明編程原點設定指令，如G54，G55。（2）對刀方式的填寫對于車加工，對刀方式除用語言描述外，應在工步卡備注欄內按實際加工情況對對刀方式進行圖示說明。3.2數控程序的編制（1）在數控程序運行之前，在程序段中使用高級語言通過調用系統變量判斷編程原點的正確性，以防止編程原點設置錯誤導致的加工錯誤。（2）根據零件結構特點及編程方法的不同，應優先采用刀心編程方式，采用數控加工程序自動分層、換刀，減少工人的手動干預，對于輪廓編程方式，刀具半徑補償值使用高級語言通過調用系統變量進行判斷，以防止刀具半徑補償值輸入錯誤導致零件加工錯誤。（3）對于加工角向零點非任意角向時，應在夾具結構設計中增加實際角向零點校正標識，如刻線或基準孔，在工藝規程及數控工步上注明對零點重新校驗。3.3數控加工程序的審批要求（1）數控加工程序校對檢查應編制相應標準，在標準中規定數控程序的校對內容。（2）數控加工程序批準檢查審核編程坐標系的正確性。檢查編程的加工坐標系方向與工藝文件要求的是否相符、坐標系選擇是否合理，校對編程原點與仿真環境建立的編程原點與后置處理的一致性。審核程序格式的正確性。檢查程序格式是否與對應加工機床編程控制系統要求的一致性。審核零件加工策略的合理性。檢查工步安排的合理性，程序的刀具軌跡的合理性。審核加工刀具選擇的合理性。檢查刀具材料、刀具結構、刀具尺寸能否滿足零件加工。3.4數控加工程序的仿真要求（1）所有數控加工程序在加工零件實物前，必須進行數控程序的仿真模擬，按照設計模型要求，保證仿真結果加工無碰撞、殘留在工藝規程設定公差之內。（2）校對人員仿真校對時要重新建立仿真環境，不能應用原編制提供的環境進行校對。（3）現場加工修改后的數控加工程序必須重新履行審簽手續并經數控程序仿真模擬后才能用于零件實物驗證。3.5數控程序驗證過程要求（1）零件在首批零件驗證之后，根據驗證結果，及時固化加工參數。（2）經驗證參數固化后的數控加工程序及對應數控工步卡應及時存檔。（3）零件在驗證過程中，準確統計刀具壽命，監控刀具磨損情況，在數控程序中適時進行更換刀具，避免由于刀具磨損導致的零件加工錯誤。（4）固化后的數控加工程序不宜再進行人為調整主軸轉速及進給倍率。
4.實例
4.1刀具半徑輸入防錯實例數控機床的刀具半徑補償，是加工中最常用的功能，在上刀補加工，操作者根據刀具半徑大小，以及零件的狀態，在刀具參數表中輸入正確的刀補值，來完成零件的加工，由于刀補值缺乏監督，每年都存在刀補上錯的情況。為了控制刀補上錯問題，開發刀具半徑控制程序，在高精度、壁薄零件的加工過程中，通過讀取操作者輸入的半徑值與允許的最大最小值進行比較，只有輸入正確的數值才能加工，消除了操作者輸錯半徑值的情況，防止錯誤發生，部分程序代碼如下4.2案例名稱：數控加工對刀防錯現場進行數控加工時，對刀方式的正確與否直接影響零件加工質量，通常在工步卡上寫上對刀方式，語言描述不直觀，易發生對刀錯誤導致零件報廢。為了防止對刀錯誤導致的零件超差報廢，在數控工步卡備注欄內按實際加工情況以畫圖形式表示，直觀清晰，可有效防止由于對刀錯誤導致零件加工錯誤，見表1。結語針對機匣加工過程中經常出現的質量事故，從數控程序編制規定、工藝過程易出錯環節進行細化，減少和消除工序操作和生產過程中的錯誤，使零件在加工過程中，錯誤不會發生或及早發現問題進行糾正，減少加工中人為差錯發生的機會，避免差錯形成缺陷，做好事前的質量預防和過程質量控制工作。
參考文獻
[1]陳思濤.防錯技術在工藝與質量管理中的探討與應用[J].工藝與檢測，2012（3）：5.
【關鍵詞】MasterCAM；數控銑削加工；自動編程
數控加工是一種可編程的柔性加工方法，數控機床正向著高速、高精、高柔性、復合化的方向發展，其費用相對較高，故適用于精度高，形狀復雜的零件的加工。通過對所設計的零件進行加工工藝分析，MasterCAM能繪制幾何圖形及建模，以合理的加工步驟得到刀具路徑，通過程序的后處理生成數控加工指令代碼。
一、數控銑零件加工工藝分析
如圖1所示為加工的零件圖，在運用MasterCAM軟件對零件進行數控加工自動編程前，首先要對零件進行加工工藝分析，確定合理的加工順序，在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時，要盡量減少換刀次數，提高加工效率，并充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度，以及零件剛度和變形等因素，做到先粗加工后精加工;先加工主要表面后加工次要表面;先加工基準面后加工其他表面。
二、零件的幾何建模
建立零件的幾何模型是實現數控加工的基礎，在進行零件的建模時，無需畫出整個零件的模型來，只需要畫出其加工部分的輪廓線即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不標出，這樣既節省建模時間，又能滿足數控加工的需要;建模時，應根據零件的實際尺寸來繪制，以保證計算生成的刀具路徑坐標的正確性;并可將不同的加工工序分別繪制于不同的圖層內，利用MasterCAM中圖層的功能，在確定刀具路徑時，加以調用或隱藏，以選擇加工需要的輪廓線。
三、刀具的選擇及參數設置。
在模具型腔數控銑削加工中，刀具的選擇直接影響著零件的加工質量、加工效率和加工成本，因此正確選擇刀具有著十分重要的意義。在模具型腔銑削加工中，常用的刀具有平頭立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。
（1）由于毛坯表面不平整，所以首先要進行表面粗加工，粗加工選用刀頭直徑為Φ37.5mm的面銑刀，轉速為2000r/min，進給為800mm/min，采用平行切削的方法。
（2）該模型的兩外形和圓孔型腔的銑削加工都用刀頭直徑為Φ20mm的平頭立銑刀加工，可以設置主軸轉速為3600r/min，機床進給為1000mm/min。走刀都為順時針。
（3）在鉆孔時，我們選用直徑為Φ7.8mm的鉆頭打孔深17.5mm，轉速1000r/min,進給為300mm/min.然后再用直徑Φ8mm的絞刀絞孔深7mm。轉速為800r/min,進給200mm/min,加工完成。
（4）“工商”字的雕刻采用1.5mm的中心鉆，轉速為1500r/min,進給200mm/min,加工完成。
四、走刀方式和切削方式的確定
1、走刀方式
在模具加工中，常用的走刀方式包括單向走刀、往復走刀和環切走刀三種形式。此零件的刀具路徑由一組封閉的環形曲線組成，加工過程中不提刀，采用順銑或逆銑切削方式，是型腔加工常用的一種走刀方式。
2、銑削方式
銑削方式的選擇直接影響到加工表面質量、刀具耐用度和加工過程的平穩性。在采用圓周銑削時，根據加工余量的大小和表面質量的要求，要合理選用順銑和逆銑，一般地，粗加工過程中余量較大，應選用逆銑加工方式，以減小機床的震動；精加工時，為達到精度和表面粗糙度的要求，應選擇順銑加工方式。在采用端面銑削時，應根據所加工材料的不同，選用不同的銑削方式。
五、刀具的切入與切出
在模具型腔數控銑削中，由于模具型腔的復雜性，往往需要多次更換不同的刀具才能完成對模具零件的加工。在粗加工時，每次加工后殘留余量形成的幾何形狀是在變化的，在下次進刀時如果切入方式選擇不當，很容易造成栽刀事故。在精加工時，切入和切出時切削條件的變化往往會造成加工表面質量的差異。因此，合理選擇刀具切入、切出方式具有非常重要的意義。一般的MasterCAM軟件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件、刀具以斜線切入工件、刀具以螺旋軌跡下降切入工件、刀具通過預加工工藝孔切入工件以及圓弧切入切出工件。
六、刀具路徑模擬
在模具數控加工編程中，MasterCAM功能中生成刀具路徑，根據二維視圖，經過參數設置，生成刀具路徑，通過刀具路徑，我們可以預先知道數控銑削加工是否合理，這就利用了MasterCAM軟件的優越性的體現。
八、實體驗證
通過MasterCAM實體驗證功能能夠觀察切削加工的過程，可用來檢測工藝參數的設置是否合理，零件在數控實際加工中是否存在干涉，設備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設計要求，這樣提高了在實際加工中的安全性和可靠性。
九、自動編程的優越性。
通過計算機模擬數控加工，確認符合實際加工要求時，就可以使用MasterCAM的后置處理程序來生成NCI文件或NC數控代碼,MasterCAM系統本身提供了百余種后置處理PST程序。對于不同的數控設備，其數控系統可能不盡相同，選用的后置處理程序也就有所不同。對于具體的數控設備，應選用對應的后置處理程序，后置處理生成的NC數控代碼經適當修改，如能符合所用數控設備的要求，就可以輸出到數控設備，進行數控加工使用，而很多模具型腔的數控加工無法用人工編程來實現，只能采用軟件設計，自動編程的功能來實現大量的程序編寫。
利用MasterCAM系統提供的零件加工模擬功能，能夠觀察切削加工的過程，可用來檢測工藝參數的設置是否合理，零件在數控實際加工中是否存在干涉，設備的運行動作是否正確，實際零件是否符合設計要求。同時在模擬加工中，系統會給出有關加工過程的報告。這樣可以在實際生產中省去試切的過程，縮短生產周期，可降低材料消耗從而降低產品成本，提高生產效率，從而取得良好的經濟效益,大大降低了生產者的勞動強度，體現了MasterCAM在數控加工中的優越性，這是普通銑削加工做不到的。
【參 考 文 獻】
[1]王 衛 兵，MasterCAM 數控加工教程清華大學出版社2005.7
關鍵詞：機械加工；數控加工技術；數控機床加工
數控加工技術的應用對機械制造的精度和性能起到了重要的影響。如果不能夠正確地使用數控加工技術，就不能夠有效地控制機床和工具的使用，也就不能發揮數控加工的優勢，反而使得加工機械出現質量、精度或者性能等方面的問題。所以，應更加深入理解數控加工技術，并結合機械制造和加工實踐，掌握影響數控加工技術的因素，并提出提高數控加工水平的措施。
1 影響數控加工技術的關鍵因素
1.1 操刀問題
利用數控機床進行大批量生產時，在保證加工穩定性和加工產品質量的前提下，通過提高加工效率來提高企業的經濟效益是一項十分有效的方法。在使用數控車削加工產品時，使用簡單的換刀方式，是降低機床磨損，縮短換刀輔助時間并有效節約加工成本的可行方法。此外，還可以改進換刀點的設置也是降低運行成本、提高生產加工效率的有效途徑。所以，在數控加工的過程中，應仔細選擇夾具、合理安排走到路線和刀具排列的使用順序，以使數控加工技術能夠有效發揮其功能。
1.2 數控機床的利用問題
數控機床加工技術已經在我國機械制造行業使用較為廣泛，在企業中購置的數控加工設備會由于環境問題和人為原因使設備進行不同程度的折舊。而這種折舊是不能夠避免的，與操作工是否遵循操作規范和設備的保養維修沒有直接關系。這種折舊會使得設備的精確程度降低，從而降低數控加工技術的使用。所以，為了保證設備的精確程度，保證數控加工技術的正常運行，生產企業應定期的對設備進行檢修工作，確保設備是在精確的狀態下進行工作，以發揮數控加工技術在機械制造過程中的優越性。
1.3 編程技術較低
編程技術的高低會影響機床的工作效率。但是在生產實踐中，操作人員不能夠全面地掌握數控加工技術和編程方法，這樣操作人員既不能夠掌握數控機床加工的重點，也不能夠發揮數控機床所具有的優勢，只能夠機械地使用數控機床，導致數控加工技術的優勢很難發揮。此外，數控機床操作人員和技術人員不是專業的計算機工作人員，對計算機編程技術并不熟悉，尤其是在數控機床切削模擬方面沒有編程基礎，使得調試時間過長。數控加工技術不能夠正確的使用，直接影響了企業的生產效率。另外，由于操作人員編程知識的缺乏，導致操作者的編程不合理，設備在運轉的過程中會時常出現空刀現象，使得設備空轉，直接影響了設備的工作效率。
2 提高數控加工技術的措施
2.1 培養優秀數控技術人才
提高數控加工技術的使用效率，除了提高數控機床設備的職能程度之外，具有高素質和高水平操作能力的數控操作人員也是十分關鍵的。如果沒有優秀的數控機床的編程人員，就不能夠有效提高設備的工作效率；如果沒有優秀的數控機床操作人員，設備就不能夠達到最佳的加工效率，產品的廢品率就會提高，數控機床的使用效率和設備的使用壽命就會降低。所以，為了提升數控加工技術的使用水平，就必須培養具備高素質的數控操作人員。
2.2 對數控機床加工實施科學管理
數控機床與傳統機床有所不同，所以不能夠使用傳統機床的管理方式來管理數控機床。通過一些前期的實踐得出，集中管理數控機床可以使數控機床的工作效率得到較大的提高，尤其是在數控機床數量較多的情況下。所以，對于數控機床的管理通常采取集中化、專業化的管理方式。由工廠的工藝技術部門負責工藝技術準備工作，由工廠統一下達生產管理任務以達到統一平衡。對于較先進的制造企業，可以采用計算機集成的生產方式。通過計算機管理數控機床生產中用到的各種作業和加工信息，能夠實現各個生產部門之間的信息共享，減少了安排生產的時間，從而能夠提升企業的制造效率。
2.3 選擇合理的切削刀具
生產中所使用的刀具是加工質量和加工效率的重要保證。隨著技術水平的提高和企業生產需求的增加，目前國內外數控加工機床已經向高速、高剛性和大功率的方向完善。也就是說，在數控加工中所使用的刀具在必須具有穩定性能的前提下，承受高速切削和強力切削的性能。在選擇的刀具時，應遵循在允許使用硬質合金刀具時，就不使用高速鋼刀具的準則。在條件允許時，應選擇例如涂層刀具、陶瓷刀片等性能更好，更加耐磨的刀具。
2.4 編制合理的加工程序
合理的加工程序將會在很大程度上影響數控機床的使用水平。而合理的加工程序的編寫往往取決于編程人員的編程技巧。在能夠保證加工質量的前提之下，能夠使程序的片段最少，工件的加工周期最短，是評判一個程序優劣的準則。一般情況下，可以通過縮短非切削時間來提高數控機床的加工效率。例如，在很多情況下，程序是逐行執行的，如果將不沖突的指令轉化為并行執行，能夠在很大程度上縮短非切削時間，從而能夠提升工作效率。例如，可以將主軸的啟動停轉和快速移動、定位等相重合。
3 總結
數控機床能夠適應多種機械加工種類，加工精確度較傳統的加工工藝較高。因此，數控加工技術在現代化工業生產中占據著越來越重要的位置。同時，現階段我國的數控加工技術還存在很多的問題，需要進行進一步的完善和優化。
參考文獻：
[1]祝成峰.論提高機械數控加工技術水平的有效策略[J].機電信息，2012（27）：104-105.
摘 要：結合數控技術課程內容，確定數控技術課程實驗教學目標，分析了數控技術課程基本實驗、綜合性實驗教學內容的設置及教學方法，介紹了實驗考核方式。
關鍵詞：數控技術課程 實驗教學 教學內容 教學方法
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼： A
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（b）-0000-00
數控機床作為典型的機電一體化產品，在現代制造業中的應用日趨廣泛。數控機床中綜合運用了計算機、自動控制、自動檢測、精密機械等多學科知識，是機械設計制造及其自動化專業中知識應用的綜合體現。本文根據作者多年教學實踐經驗，就數控技術課程實驗教學中教學內容的設置與教學方法的應用進行簡要分析和探討。
1 結合課程教學內容，明確實驗教學目標
數控技術課程內容[1，2]通常以數控機床為中心進行展開。數控機床作為典型的機電一體化產品，總體包含機械系統、電氣控制系統兩大部分，即分別為被控對象和控制系統兩部分。按照控制理論的基本思想，數控機床控制系統又可以分為輸入系統、控制系統、驅動系統、執行系統和檢測系統等五大部分。數控技術課程內容按照程序編制、插補算法與CNC系統、驅動放大電路、伺服電機、檢測裝置等部分進行設置即采用了這一分類方法。
從數控技術課程內容的規劃中可以明確，數控技術實驗教學目標應該包含對數控機床控制思想的總體認識、對數控機床操作的實踐技能培養和對數控技術原理的基本認識，從而通過實踐教學實現對課堂理論教學內容的深化理解。
2 根據實驗條件，確定實驗教學內容及教學方法
目前的數控技術實驗教學中大多只注重數控編程部分的實踐，而數控技術作為一門專業方向課程，可以供學生選擇的方向除了數控加工技術外還應包含數字控制技術。因此，實驗內容的選擇不應只局限于編程，還應注重于機床的數字控制原理，該部分內容幾乎涉及到除數控編程外的所有數控技術課堂教學內容。
我校數控實驗室現有數控車床、數控仿形銑床、立式加工中心、數控線切割、數控雕刻機、宇龍仿真軟件及機電一體化實驗臺等設備，設備雖然不同，但都屬于典型的機電一體化產品，具有相同的控制思想。因此，在數控編程課堂教學內容開始前，進行的數控機床基本操作實驗中，首先通過各個機床的加工演示和講解，讓學生對機床的結構組成、工作原理、控制思想、操作方法進行初步認識，加深對數控機床原理的理解。然后，以數控機床的基本操作為重點，通過對機床操作面板的使用，讓學生熟悉機床的基本操作方法。最后，通過簡單實例，從零件圖、程序組成結構、程序輸入、調用、材料裝夾、對刀、模擬、加工，介紹數控編程加工的總體實現過程。
在數控編程課程結束后進行的數控機床編程加工實驗中，由教師給定題目或學生自擬的方式，根據零件圖紙，學生通過仿真軟件編制程序，最后經教師審核后在機床上加工。
在課堂教學后期進行的數控機床控制原理實驗中，首先通過機電一體化實驗臺，演示對數控機床工作臺的控制，介紹機床控制系統中的PLC、繼電器、接觸器、環形分配器、驅動器等關鍵部件，然后，通過結合機床操作面板、控制程序讓學生觀察電氣控制柜和數控系統軟件界面中的PLC輸入輸出信號的變化，讓學生理解數控機床中信息的傳遞與驅動、反饋控制原理。
3 做好實驗準備，提高實驗效率
數控機床是一種高技術含量、高精度、高性能的設備，設備造價比較高，受客觀因素的影響，實驗設備少，學生人數多，要使學生在短時間的實驗教學課時限制下盡可能多的理解和掌握數控機床編程及其技術原理的眾多知識，實驗前的準備工作極為重要。開學后，實驗教師應與理論課教師充分溝通，協調一致，制定好理論教學與實驗教學的教學計劃；實驗課程開始前，實驗教師應充分了解學生的理論課程進展情況，從而根據學生實際情況，制定實驗教學方案，并事先準備好刀具、材料、程序，并試運行，防止因疏忽造成實驗過程中的時間浪費。數控技術涉及理論廣泛，學生的疑問也較多，因此，實驗教師要不斷提高自身理論知識，充分理解實驗中涉及到的理論原理，明確實驗過程，從而使整個實驗過程系統化，并能及時準確、簡潔明了的解答學生的提問，從而提高實驗效率。
4 注重知識應用，提升綜合素質
單一的數控機床編程操作實驗，簡單的通過加工演示、簡單實例，很難達到對學生綜合實踐能力的鍛煉，因此，應有針對性地開發綜合類的實驗項目。如：利用加工中心，設置刀具長度補償和半徑補償，采用多種刀具完成零件的鉆孔、平面輪廓銑削加工、圓及圓弧等的加工；利用數控車床多刀加工，完成回轉零件的內外圓柱面、端面、切槽、螺紋的加工；通過對操作面板的操作，觀察數控系統PLC狀態圖的變化，結合電氣控制柜中的繼電器、接觸器的動作，繪制機床的電氣控制原理圖；通過機電一體化實驗臺，編制PLC梯形圖，實現對機床工作臺的運動控制；采用自動編程軟件，完成零件的自動編程。與此同時，鼓勵學生在掌握基礎知識的情況下，根據實驗室條件，結合自身興趣和方向、科研經驗，自主設計實驗內容，或在教師指導下參與共同設計新的實驗，從而充分調動學生的積極性和主動性， 提高學生分析和解決實際問題的能力，有利于學生創新精神和實踐能力的培養與提高，從而達到培養具有綜合能力和創新能力人才的目的。
5 完善實驗考核方式
數控技術課程作為一門專業方向課，相比于大多數課程，實踐應用能力更為重要，因此，應加大實驗內容所占比重。考核形式采用基本理論、軟件仿真、基本操作、綜合實踐四個方面進行考核。其中基本理論涉及機床結構、控制原理、程序代碼等；軟件仿真涉及材料、刀具、工藝及程序等；基本操作包括圖紙、編程、對刀、加工等實踐操作；綜合實踐由教師擬定綜合實例，由學生選題或自主選擇工程科研實際問題，擬定加工工藝完成操作加工。
6 結語
實踐是創新的源泉，學生通過動手實踐，加深對理論的理解，從而更好的實現知識的應用，進而實現對知識的綜合和創新思維的產生。數控技術課程實驗是學生通過實踐理解和深化認識數控技術理論的關鍵，同時也是對知識綜合應用能力培養的關鍵。數控技術實驗課程的特點，要求教師要在教學過程中不斷總結和完善，豐富教學手段和教學方法，優化教學內容，提升自身理論與實踐能力，從而確保教學效果。
參考文獻
我校的教學特色是以學生動手能力為主，學生實際操作能力較強，到企業后“上手”快，很容易融入到企業的日常生產工作中去。學生在校期間學生不但要學習理論知識更重要的是要學習實訓操作經驗，有的教學科目如鉗工、電工、焊工的實訓教學學生都是一人一個工位，理論教學和實訓教學可以很以很輕松的融為一體，老師在課堂上講解學生在實訓室操作，每個學生都能得到充分的訓練，理論教學和實訓教學的效果都很好。可數控專業由于理論教學內容較為抽象，實訓設備又價格昂貴不能人手一臺學生得不到充分的訓練教學效果不是好，數控仿真軟件的引進數控仿真實訓室的建立有效的解決了數控專業理論教學和實訓教學中的很多問題，下面結合我自己的教學實踐談談數控仿真軟件在數控專業教學中的應用。
一、數控仿真軟件在理論教學中的應用
以《數控車編程》的理論教學為例，學習內容較為抽象多數學生在學習過程中都像是在聽天書，學不懂學不會造成惡性循環使很多學生放棄學習這門課程，而《數控車編程》這門課卻是數控專業中極為重要的課程，傳統的課堂教學模式很難解決之一問題，使很多老師與學生都極為苦惱。我校為解決之一難題使學生學的懂學的會，于2005年建立了數控仿真實訓室有效的解決了之一難題，在課程計劃中可以安排課堂教學30%實驗教學70%，在課堂教學上采用多媒體教學方式應用數控仿真軟件一邊講解一邊應用仿真軟件演示操作，在教學中可以應用數控仿真軟件講解控制面板及各功能按鍵的意義和使用方法，消除學生對數控機床的陌生感，通過軟件可以演示上件、換件、對刀一系列的操作過程使教師可以很好的講解在操作過程中的注意事項這樣也為實訓操作打下了基礎，學生在學習過程中有時很難理解指令對刀具的控制，數控仿真軟件帶有的顯示刀具軌跡功功能可以形成刀具加工軌跡使學生很明了的看到指令對刀具的控制，有助于學生學習把抽象的問題直觀化。
在理論教學的實驗環節，學生進入數控仿真實驗室應用數控仿真軟件，按照老師給定的圖紙進行編程然后輸入到仿真軟件中進行仿真加工，讓學生自己動手操作在這期間學生不但可以跟為熟練的使用數控操作面板，同時對數控加工過程如對刀、換刀、上件、換件等實際加工內容有了較為深刻的認識。應用數控仿真軟件自己編輯程序加工工件可以加深學生對編程指令和編程方法的認識，在這過程中發現問題老師及時幫助解決。實驗環節不同于實訓教學，學生一系列的操作都是在電腦上面完成不像機床操作那樣危險性較高，學生可以大膽嘗試激發學習興趣開拓思路，學生應用仿真軟件加工出工件，使他們產生成就感消除學生學習編程課的畏懼情緒使他們更好的學習《數控車編程》課程，有效的解決課程抽象難懂的問題，使更多的學生學的懂學的會。
二、數控仿真軟件在實訓教學中的應用
學生通過在理論教學中的學習對數控加工有了一定的了解，能根據圖紙在仿真軟件上加工出工件，可仿真加工和實際機床操作畢竟不是一回事，在實際加工中有很多問題需要謹慎對待，如數控車床上工件的裝夾，夾的過緊工件變形，夾的過松工件在加工過程中發生竄動不但工件和刀具易損壞甚至會照成工件飛出傷人，可以說仿真軟件解決了數控數控專業教學中的一些難題，可數控加工不能只停留在仿真加工，還是要加大實訓力度，合理制定加工方案編制加工程序完成工件的切削加工。由于數控機床價格昂貴不能像在實驗室一樣人手一臺電腦，為解決之一難題學校建立了機加工實訓室采用數控機床和數控仿真軟件相結合的方式，就是將學學生分為兩人一組，一人操作數控機床一人應用仿真軟件編程校驗，然后交叉使用，使用數控仿真軟件先校驗程序然后在輸入不但保證了程序的正確性，避免了由于程序錯誤造成工件加工失敗，而且由于程序在仿真軟件中已經校驗成功避免了在機床上反復修改的時間，有效的提高了機床的使用效率，增加了實訓的時間。采用計算機和機床組合的實訓方式不但提高了效率而且有效的解決了實訓設備少的難題。
數控仿真軟件雖好，但怎樣合理利用才是關鍵，數控仿真軟件有效的解決了理論教學與實訓教學脫鉤的問題，使理論教學和實訓教學有機的結合，不但解決了數控設備少實訓成本高的困難，而且數控仿真軟件的應用激發了學生的學習興趣，可以說數控仿真軟件的應用使學生學習數控專業起到了事半功倍的效果。
關鍵詞：數控車床；可編程臺尾；臺尾結構；控制模型；金屬加工設備 文獻標識碼：A
中圖分類號：TG659 文章編號：1009-2374（2015）13-0011-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.006
1 可編程臺尾的特點
數控車床是現代工業中應用非常廣泛的一類金屬加工設備，數控車床主要用于加工回轉件，比較常見的是加工盤類零件和軸類零件。盤類零件的加工一般僅采用卡盤卡緊方式就能滿足要求，而對于軸類零件特別是對于長軸類零件的加工，需要使用卡盤和臺尾結構，采取一卡一頂的裝卡方式，所以對于數控車床的加工而言，良好、可靠、高效的臺尾結構非常重要。可靠高效的臺尾結構，不僅能保證數控車床所加工零件的加工質量，而且可以大大提高加工效率，對于提升數控車床的自動化程度也非常重要。
傳統的臺尾結構，主要是手動搬動臺尾體沿數控車床的Z軸導軌移動或沿臺尾專用導軌移動，臺尾的移動由人力搬動，臺尾體被搬到指定位置后，扳動手柄將臺尾底板鎖到臺尾移動的導軌上。用人力旋轉臺尾套筒的進退的手柄，將臺尾體內的套筒旋出頂緊工件，再通過鎖緊手柄將臺尾套筒鎖緊。可見傳統的數控車床的臺尾結構操作起來費時費力，隨著數控車床產品日新月異的發展，特別是智能化數控車床產品的涌現，為提高勞動生產率，數控車床行業特別需要一種新興的數控車床臺尾結構的出現，來代替原有傳統的數控車床的臺尾
結構。
數控車床的可編程臺尾，不同于傳統臺尾結構，是一種具備可以參與數控車床加工編程的新型臺尾結構。在對可編程臺尾的控制過程中，數控車床的數控系統可以用M代碼、B代碼或其他可以參與數控車床加工編程的代碼指令，自動控制臺尾或臺尾套筒的進退，并對臺尾或臺尾套筒的位置進行檢測，控制臺尾或臺尾套筒前進或后退到數控車床加工需要的位置，來完成對數控車床加工零件的頂緊。這樣可以提高數控車床加工效率，特別是對于數控車床與自動化生產線（桁架機器手自動化生產線或關節機器手自動化生產線）組線時，可以高效、精準地提高數控車床的裝卡效率，從而大大提高數控車床的加工節拍，極大地方便數控車床的加工，實現完全自動化加工，有效地提高數控車床的智能化水平和自動化水平。
2 多種可編程臺尾的結構與控制研究
2.1 采用檢測開關的簡易可編程臺尾結構
這里介紹一種簡單的可編程臺尾結構――采用檢測開關的簡易可編程臺尾結構。
結構上：在普通臺尾結構的臺尾體后端增加一個隨臺尾套筒進退的長桿，再增加兩個與臺尾體固定的，用來檢測臺尾套筒運動位置的無觸點光電檢測開關，即構成了這種可編程臺尾結構。
控制上：臺尾套筒前后移動由數控系統輸出控制代碼M32（臺尾套筒前進）；M33（臺尾套筒后退）來實現，臺尾套筒行程控制用無觸點開關檢測到的位置信號反饋給數控系統。前進開關到位信號，用來確保臺尾套筒有效的頂緊工件，后退限位開關作為臺尾套筒退回到位的確認信號。根據被加工工件長度來調整這兩個限位開關位置。如果臺尾套筒伸出不到位，臺尾套筒前進開關發不出信號，機床主軸就不能啟動。在程序編寫和自動加工過程中，臺尾套筒前進、臺尾套筒后退檢測開關分別被采集到數控系統的PLC控制程序中，作為臺尾套筒前進指令代碼M32和臺尾套筒前進指令代碼M33的應答信號。此種結構較為簡單。
2.2 采用直線光柵尺的可編程臺尾結構
在第一種可編程臺尾研究的基礎上，這里介紹另一種結構。
結構上：此種臺尾結構的特點與前面提到的第一種可編程臺尾結構相似，只是使用光柵尺結構代替了檢測臺尾套筒前進、后退的位置檢測開關。
控制上：數控系統檢測臺尾所帶光柵尺的反饋位置數據，數控系統將可編程臺尾體等同于虛擬軸進行控制，通過G0等G代碼控制臺尾的運行位置，結合光柵尺的反饋位置，通過數據比較計算，來實現對臺尾的控制。此種可編程臺尾結構的優點是控制位置相對較為靈活，難點在于對光柵尺的模擬量數據的讀入與識別，因某些數控系統不接收反饋的模擬量信號，或者需要通過特殊的DA轉換裝置來完成對數據的轉換。
2.3 通過液壓插銷借用Z軸拖動臺尾的可編程臺尾結構
這里再介紹一種間接利用數控車床伺服軸移動來實現可編程臺尾控制的結構――通過液壓插銷借用Z軸拖動臺尾的可編程臺尾結構。
結構上：此種可編程臺尾結構，采用液壓缸帶動液壓插銷結構、Z軸撞停到位開關結構，使臺尾體與Z軸床鞍之間有效連接，數控系統控制液壓插銷的動作，利用Z軸帶動床鞍移動到相應位置。
控制上：此種可編程臺尾的動作順序邏輯為：（1）Z軸運行到臺尾附近；（2）Z軸到位撞停開關觸發；（3）數控系統通過PLC控制液壓插銷伸出；（4）檢測液壓插銷到位；（5）數控系統控制Z軸拖動臺尾運行到指定位置；（6）松開液壓插銷；（7）檢查插銷退出到位；（8）移走Z軸。此種可編程臺尾結構比較簡捷，控制難點在于PLC邏輯控制上。
2.4 采用伺服電機控制的可編程臺尾結構
有了前面的研究，這里介紹一種較為復雜的應用于數控車床的可編程臺尾結構――采用伺服電機控制的可編程臺尾結構。
結構上：采用交流伺服電機作為可編程臺尾的控制軸（W軸），來實現對可編程臺尾的控制。由W軸交流伺服電機（帶抱閘）通過滾珠絲杠驅動，沿Z軸方向移動。W軸伺服電機（后端裝有絕對編碼器）通過聯軸器直接連接到相應的滾珠絲杠上，進而驅動臺尾的運動與完成位置控制。
控制上：W軸交流伺服電機所起的作用是驅動臺尾體快移定位到數控系統指令要求的位置，而頂緊工件主要靠可編程臺尾體上的液壓缸，同時臺尾體到位后，臺尾體的鎖緊靠臺尾體底面壓板。在數控系統的控制中，可以對控制臺尾的W軸伺服電機，采用PLC軸或IO LINK軸的形式進行控制，通過編寫PLC控制程序，使用B代碼加G0等位置移動指令控制可編程臺尾的高速精準定位。采用類似控制伺服軸一樣的方式控制此種類型的可編程臺尾。因伺服電機的移動速度快、定位精準、啟停平穩，所以此種可編程臺尾結構在高速、高精加工應用中有很大的優勢，此種可編程臺尾結構也是很多高檔數控車床比較青睞的臺尾結構。
3 多種可編程臺尾結構的比較分析
上文對四種應用于數控車床的可編程臺尾結構進行了研究，各種方案的優點和不足如下：
方案1（采用檢測開關的簡易可編程臺尾結構）：優點是結構簡單、成本低、易實現；缺點是不移動開關位置的情況下，不能任意位置靈活編程，精度與臺尾運行速度一般。方案2（采用直線光柵尺的可編程臺尾結構）：優點是結構不復雜、較易實現；缺點是成本較高、某些數控系統不能直接接收模擬量信號，光柵尺信號處理比較繁瑣。方案3（通過液壓插銷借用Z軸拖動臺尾的可編程臺尾結構）：優點是結構不復雜、成本適中，較易實現；缺點是定位精度一般，插銷故障率較高，需提高相關部件的剛性。方案4（采用伺服電機控制的可編程臺尾結構）：優點是運行速度快、定位精準、鎖緊力大；缺點是成本高，設計調試較為復雜。
4 結語
可編程臺尾的結構與控制研究對于數控車床的加工效率的提升、機床可靠性研究和數控車床產品的智能化研究很有意義，相信可靠高效的可編程臺尾結構的應用必將提升數控車床的整體自動化水平。
參考文獻
[1] 顧繩谷.電機及拖動基礎[M].北京：機械工業出版社，2011.
