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數(shù)控加工編程的概念，方法，原理，步驟
 
      數(shù)控加工工作過程：如下圖所示，在數(shù)控機床上加工零件時，要預(yù)先根據(jù)零件加工圖樣的要求確定零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和走刀運動數(shù)據(jù)，然后編制加工程序，傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，在事先存入數(shù)控裝置內(nèi)部的控制軟件支持下，經(jīng)處理與計算，發(fā)出相應(yīng)的進給運動指令信號，通過伺服系統(tǒng)使機床按預(yù)定的軌跡運動，進行零件的加工。

      因此，在數(shù)控機床上加工零件時，首先要編寫零件加工程序清單，稱之為數(shù)控加工程序，該程序用數(shù)字代碼來描述被加工零件的工藝過程、零件尺寸和工藝參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速、進給速度等），將該程序輸入數(shù)控機床的NC系統(tǒng)，控制機床的運動與輔助動作，完成零件的加工。

      數(shù)控編程：根據(jù)被加工零件的圖紙和技術(shù)要求、工藝要求等切削加工的必要信息，按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令和格式編制成加工程序文件，這個過程稱為零件數(shù)控加工程序編制，簡稱數(shù)控編程。


      數(shù)控編程方法

      數(shù)控編程方法可以分為兩類：一類是手工編程，另一類是自動編程。

      手工編程

      手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個步驟，即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝參數(shù)、計算刀位軌跡坐標數(shù)據(jù)、編寫零件的數(shù)控加工程序單直至程序的檢驗，均由人工來完成。         

      對于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的輪廓加工，幾何計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。如簡單階梯軸的車削加工，一般不需要復(fù)雜的坐標計算，往往可以由技術(shù)人員根據(jù)工序圖紙數(shù)據(jù)，直接編寫數(shù)控加工程序。 但對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復(fù)雜零件，特別是空間復(fù)雜曲面零件，數(shù)值計算則相當繁瑣，工作量大，容易出錯，且很難校對，采用手工編程是難以完成的。

      自動編程

      自動編程是采用計算機輔助數(shù)控編程技術(shù)實現(xiàn)的，需要一套專門的數(shù)控編程軟件，現(xiàn)代數(shù)控編程軟件主要分為以批處理命令方式為主的各種類型的語言編程系統(tǒng)和交互式CAD／CAM 集成化編程系統(tǒng)。

      APT是一種自動編程工具（Automatically Programmed Tool）的簡稱，是對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對于工件的運動等進行定義時所用的一種接近于英語的符號語言。在編程時編程人員依據(jù)零件圖樣，以APT語言的形式表達出加工的全部內(nèi)容，再把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計算機，經(jīng)APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件（CLDATA file），通過后置處理后，生成數(shù)控系統(tǒng)能接受的零件數(shù)控加工程序的過程，稱為APT語言自動編程。

      采用APT語言自動編程時，計算機（或編程機）代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算工作，并省去了編寫程序單的工作量，因而可將編程效率提高數(shù)倍到數(shù)十倍，同時解決了手工編程中無法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。

      交互式CAD/CAM集成系統(tǒng)自動編程是現(xiàn)代CAD/CAM集成系統(tǒng)中常用的方法，在編程時編程人員首先利用計算機輔助設(shè)計(CAD)或自動編程軟件本身的零件造型功能，構(gòu)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，其后還需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(shù)的設(shè)定，自動計算并生成刀位軌跡文件，利用后置處理功能生成指定數(shù)控系統(tǒng)用的加工程序。因此我們把這種自動編程方式稱為圖形交互式自動編程。這種自動編程系統(tǒng)是一種CAD與CAM高度結(jié)合的自動編程系統(tǒng)。

      集成化數(shù)控編程的主要特點：零件的幾何形狀可在零件設(shè)計階段采用CAD/CAM集成系統(tǒng)的幾何設(shè)計模塊在圖形交互方式下進行定義、顯示和修改， 最終得到零件的幾何模型。編程操作都是在屏幕菜單及命令驅(qū)動等圖形交互方式下完成的，具有形象、直觀和高效等優(yōu)點。

      數(shù)控加工程序編程的內(nèi)容與步驟（一）

      數(shù)控編程過程的內(nèi)容

      正確的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時應(yīng)能使數(shù)控機床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機床能安全、可靠、高效地工作。數(shù)控加工程序的編制過程是一個比較復(fù)雜的工藝決策過程。一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、輸入數(shù)控程序及程序檢驗，典型的數(shù)控編程過程如圖所示。


      數(shù)控加工程序編程的內(nèi)容與步驟（二）

      數(shù)控編程步驟

      加工工藝決策

      在數(shù)控編程之前，編程員應(yīng)了解所用數(shù)控機床的規(guī)格、性能、數(shù)控系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等。根據(jù)零件形狀尺寸及其技術(shù)要求，分析零件的加工工藝，選定合適的機床、刀具與夾具，確定合理的零件加工工藝路線、工步順序以及切削用量等工藝參數(shù)，這些工作與普通機床加工零件時的編制工藝規(guī)程基本是相同的。

      1.確定加工方案      此時應(yīng)考慮數(shù)控機床使用的合理性及經(jīng)濟性，并充分發(fā)揮數(shù)控機床的功能。

      2.工夾具的設(shè)計和選擇      應(yīng)特別注意要迅速完成工件的定位和夾緊過程，以減少輔助時間。使用組合夾具，生產(chǎn)準備周期短，夾具零件可以反復(fù)使用，經(jīng)濟效果好。此外，所用夾具應(yīng)便于安裝，便于協(xié)調(diào)工件和機床坐標系之間的尺寸關(guān)系。

      3.選擇合理的走刀路線      合理地選擇走刀路線對于數(shù)控加工是很重要的。應(yīng)考慮以下幾個方面：

      (1)盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)效率。

      (2)合理選取起刀點、切入點和切入方式，保證切入過程平穩(wěn)，沒有沖擊。

      (3)保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。

      (4)保證加工過程的安全性，避免刀具與非加工面的干涉。

      (5)有利于簡化數(shù)值計算，減少程序段數(shù)目和編制程序工作量。

      4.選擇合理的刀具      根據(jù)工件材料的性能、機床的加工能力、加工工序的類型、切削用量以及其它與加工有關(guān)的因素來選擇刀具，包括刀具的結(jié)構(gòu)類型、材料牌號、幾何參數(shù)。

      5.確定合理的切削用量      在工藝處理中必須正確確定切削用量。

      刀位軌跡計算

      在編寫NC程序時，根據(jù)零件形狀尺寸、加工工藝路線的要求和定義的走刀路徑，在適當?shù)墓ぜ鴺讼瞪嫌嬎懔慵c刀具相對運動的軌跡的坐標值，以獲得刀位數(shù)據(jù)，諸如幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、幾何元素的交點或切點等坐標值，有時還需要根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算刀具中心軌跡的坐標值，并按數(shù)控系統(tǒng)最小設(shè)定單位（如 0.001mm）將上述坐標值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，作為編程的參數(shù)。

      在計算刀具加工軌跡前，正確選擇編程原點和工件坐標系是極其重要的。工件坐標系是指在數(shù)控編程時，在工件上確定的基準坐標系，其原點也是數(shù)控加工的對刀點。

      工件坐標系的選擇原則為:    (1)所選的工件坐標系應(yīng)使程序編制簡單；    (2)工件坐標系原點應(yīng)選在容易找正、并在加工過程中便于檢查的位置；    (3)引起的加工誤差小。

      編制或生成加工程序清單      根據(jù)制定的加工路線、刀具運動軌跡、切削用量、刀具號碼、刀具補償要求及輔助動作，按照機床數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼及程序格式要求，編寫或生成零件加工程序清單，并需要進行初步的人工檢查，并進行反復(fù)修改。

      程序輸入      在早期的數(shù)控機床上都配備光電讀帶機，作為加工程序輸入設(shè)備，因此，對于大型的加工程序，可以制作加工程序紙帶，作為控制信息介質(zhì)。近年來，許多數(shù)控機床都采用磁盤、計算機通訊技術(shù)等各種與計算機通用的程序輸入方式，實現(xiàn)加工程序的輸入，因此，只需要在普通計算機上輸入編輯好加工程序，就可以直接傳送到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)中。當程序較簡單時，也可以通過鍵盤人工直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。

      數(shù)控加工程序正確性校驗      通常所編制的加工程序必須經(jīng)過進一步的校驗和試切削才能用于正式加工。當發(fā)現(xiàn)錯誤時，應(yīng)分析錯誤的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，或修改程序單，或調(diào)整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。

      計算機輔助數(shù)控加工編程的一般原理

      如圖所示。編程人員首先將被加工零件的幾何圖形及有關(guān)工藝過程用計算機能夠識別的形式輸入計算機，利用計算機內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)程序?qū)斎胄畔⑦M行翻譯，形成機內(nèi)零件拓撲數(shù)據(jù)；然后進行工藝處理（如刀具選擇、走刀分配、工藝參數(shù)選擇等）與刀具運動軌跡的計算，生成一系列的刀具位置數(shù)據(jù)（包括每次走刀運動的坐標數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)），這一過程稱為主信息處理（或前置處理）；然后按照NC代碼規(guī)范和指定數(shù)控機床驅(qū)動控制系統(tǒng)的要求，將主信息處理后得到的刀位文件轉(zhuǎn)換為NC代碼，這一過程稱之為后置處理。經(jīng)過后置處理便能輸出適應(yīng)某一具體數(shù)控機床要求的零件數(shù)控加工程序（即NC加工程序），該加工程序可以通過控制介質(zhì)（如磁帶、磁盤等）或通訊接口送入機床的控制系統(tǒng)。

      整個處理過程是在數(shù)控系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟件或編譯程序）的控制下進行的。數(shù)控系統(tǒng)程序包括前置處理程序和后置處理程序兩大模塊。每個模塊又由多個子模塊及子處理程序組成。計算機有了這套處理程序，才能識別、轉(zhuǎn)換和處理全過程，它是系統(tǒng)的核心部分。