數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進(jìn)行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。本文就數(shù)控車床零件加工中的程序編制問題進(jìn)行探討。

一、編程方法
數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場合等。但對于幾何形狀復(fù)雜的零件（尤其是空間曲面組成的零件），以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。所謂自動(dòng)編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢。同時(shí)，也要看到手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)，自動(dòng)編程中許多核心經(jīng)驗(yàn)都來源于手工編程，二者相輔相成。

二、編程步驟
拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等），加工路線（如進(jìn)給路線、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)等）及工藝參數(shù)（如進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度和切削深度等）。其次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計(jì)算輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)終點(diǎn)和圓弧的圓心坐標(biāo)值即可。最后，根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確定的加工參數(shù)及輔助動(dòng)作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標(biāo)指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CNC裝置的存儲(chǔ)器中。

三、典型實(shí)例分析
數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，要加工形狀如圖所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型進(jìn)行編程。以廣州數(shù)控系統(tǒng)為例，應(yīng)進(jìn)行如下操作。

(1)確定加工路線
按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對外輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。

(2)裝夾方法和對刀點(diǎn)的選擇
采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點(diǎn)選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。

(3)選擇刀具
根據(jù)加工要求，選用四把刀，1號為粗加工外圓車刀， 2號為切槽刀，3號為車螺紋刀。采用試切法對刀，對刀的同時(shí)把端面加工出來。

(4)確定切削用量
車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度為0.3mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，進(jìn)給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給速度為0.1mm/r。

(5)程序編制
確定軸心線與球頭中心的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)，零件的加工程序如下：

四、結(jié)束語
要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。本文雖然只對一例數(shù)控車床加工零件的進(jìn)行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復(fù)雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。

數(shù)控機(jī)床程序編制（又稱數(shù)控編程）是指編程者（程序員或數(shù)控機(jī)床操作者）根據(jù)零件圖樣和工藝文件的要求，編制出可在數(shù)控機(jī)床上運(yùn)行以完成規(guī)定加工任務(wù)的一系列指令的過程。具體來說，數(shù)控編程是由分析零件圖樣和工藝要求開始到程序檢驗(yàn)合格為止的全部過程。

1．分析零件圖樣和工藝要求

分析零件圖樣和工藝要求的目的，是為了確定加工方法、制定加工計(jì)劃，以及確認(rèn)與生產(chǎn)組織有關(guān)的問題，此步驟的內(nèi)容包括：

1）確定該零件應(yīng)安排在哪類或哪臺機(jī)床上進(jìn)行加工。

2）采用何種裝夾具或何種裝卡位方法。

3）確定采用何種刀具或采用多少把刀進(jìn)行加工。

4）確定加工路線，即選擇對刀點(diǎn)、程序起點(diǎn)（又稱加工起點(diǎn)，加工起點(diǎn)常與對刀點(diǎn)重合）、走刀路線、程序終點(diǎn)（程序終點(diǎn)常與程序起點(diǎn)重合）。

5）確定切削深度和寬度、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)。

6）確定加工過程中是否需要提供冷卻液、是否需要換刀、何時(shí)換刀等。

2．?dāng)?shù)值計(jì)算

根據(jù)零件圖樣幾何尺寸，計(jì)算零件輪廓數(shù)據(jù)，或根據(jù)零件圖樣和走刀路線，計(jì)算刀具中心（或刀尖）運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)。數(shù)值計(jì)算的最終目的是為了獲得編程所需要的所有相關(guān)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

3．編寫加工程序單

在完成上述兩個(gè)步驟之后，即可根據(jù)已確定的加工方案（或計(jì)劃）及數(shù)值計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)，按照數(shù)控系統(tǒng)要求的程序格式和代碼格式編寫加工程序等。編程者除應(yīng)了解所用數(shù)控機(jī)床及系統(tǒng)的功能、熟悉程序指令外，還應(yīng)具備與機(jī)械加工有關(guān)的工藝知識，才能編制出正確、實(shí)用的加工程序。

4．制作控制介質(zhì)，輸入程序信息

程序單完成后，編程者或機(jī)床操作者可以通過CNC機(jī)床的操作面板，在EDIT方式下直接將程序信息鍵入CNC系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中；也可以根據(jù)CNC系統(tǒng)輸入、輸出裝置的不同，先將程序單的程序制作成或轉(zhuǎn)移至某種控制介質(zhì)上。控制介質(zhì)大多采用穿孔帶，也可以是磁帶、磁盤等信息載體，利用穿孔帶閱讀機(jī)或磁帶機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器等輸入（輸出）裝置，可將控制介質(zhì)上的程序信息輸入到CNC系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中。

5．程序檢驗(yàn)

編制好的程序，在正式用于生產(chǎn)加工前，必須進(jìn)行程序運(yùn)行檢查。在某些情況下，還需做零件試加工檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，對程序進(jìn)行修改和調(diào)整，檢查修改再檢查再修改……這往往要經(jīng)過多次反復(fù)，直到獲得完全滿足加工要求的程序?yàn)橹埂?

上述編程步驟中的各項(xiàng)工作，主要由人工完成，這樣的編程方式稱為“手式編程”。在各機(jī)械制造行業(yè)中，均有大量僅由直線、圓弧等幾何元素構(gòu)成的形狀并不復(fù)雜的零件需要加工。這些零件的數(shù)值計(jì)算較為簡單，程序段數(shù)不多，程序檢驗(yàn)也容易實(shí)現(xiàn)，因而可采用手工編程方式完成編程工作。由于手工編程不需要特別配置專門的編程設(shè)備，不同文化程度的人均可掌握和運(yùn)用，因此在國內(nèi)外，手工編程仍然是一種運(yùn)用十分普遍的編程方法。

自動(dòng)編程

在航空、船舶、兵器、汽車、模具等制造業(yè)中，經(jīng)常會(huì)有一些具有復(fù)雜形面的零件需要加工，有的零件形狀雖不復(fù)雜，但加工程序很長。這些零件的數(shù)值計(jì)算、程序編寫、程序校驗(yàn)相當(dāng)復(fù)雜繁瑣，工作量很大，采用手工編程是難以完成的。此時(shí)，應(yīng)采用裝有編程系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ镁幊虣C(jī)琿完成這些零件的編程工作。數(shù)控機(jī)床的程序編制由計(jì)算機(jī)完成的過程，稱為自動(dòng)編程。

在進(jìn)行自動(dòng)編程時(shí)，程序員所要做的工作是根據(jù)圖樣和工藝要求，使用規(guī)定的編程語言，編寫零件加工源程序，并將其輸入編程機(jī)，編程機(jī)自動(dòng)對輸入的信息進(jìn)行處理，即可以自動(dòng)計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡、自動(dòng)編輯零件加工程序并自動(dòng)制作穿孔帶等。由于編程機(jī)多帶有顯示器，可自動(dòng)繪出零件圖形和刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，程序員可檢查程序是否正確，必要時(shí)可及時(shí)修改。采用自動(dòng)編程方式可極大地減少編程者的工作量，大大提高編程效率，而且可以解決用手工編程無法解決的復(fù)雜零件的編程難題。