衡阳技师学院 湖南 衡阳 421000
摘要：《数控编程》这门课是数控专业最主要的专业课之一，要求学生通过本课程学习主要掌握数控车床和数控铣床编程方法，由于车床编程中数控系统设有多种固定循环功能，编程人员只需编出最终加工路线，给出每次切削的被吃刀量或循环次数，系统就会自动生成加工路线，数控车床就会自动地重复切削直到将工件加工到要求的尺寸为止，这样就避免了大量刀位点坐标的计算，大大简化了编程。而铣床编程中除了孔加工有循环指令外，内外轮廓及平面加工中没有循环指令可用，因此编程人员需要根据零件工艺要求，零件轮廓特点，自行设定加工路线和计算刀位点坐标，完成手工编程，工作量非常大。
关键词：数控；铣削技术；教学；分析
1导言
数控机床加工体现了非常强的自动化水平与精准度，在零件适应性方面也具备非常强的优势，所以在加工过程中得到了广泛的应用，尤其是数控铣床的运用。在实际加工作业期间，数控铣床加工编程使用的程序是以工件轮廓为参照，加工期间刀具中心运动轨迹并不在考虑范围之内。所以需要发挥刀具半径的补偿功能，将刀心轨迹重合编程实际轨迹。但是刀具半径补偿会出现刀位过切的现象，这就需要了解过切的原因，并且予以补偿，对生产产品质量提供保证。
2数控铣削概述
2015年5月，我国政府将先进制造技术列为我国制造业未来十年的重点发展方向之一。数控加工作为一种重要的先进制造技术手段，对我国制造企业提高产品生产质量、缩短生产周期、降低生产成本至关重要。我国数控机床保有量与西方制造强国的差距已经大大缩小，但利用效率却不高，往往导致数控机床无法充分发挥自身性能，难以达到理想的加工精度和效率，造成加工资源的浪费和成本的增加。要使我国由制造大国迈向制造强国，不断提升数控机床的利用效率是重中之重。工艺参数优化是提升数控机床利用效率的一个重要方面，工艺参数的选取直接影响机床的加工能耗、刀具寿命、加工质量、加工成本和加工效率等性能指标。若选取不当，甚至会损坏机床、刀具和工件，造成不必要的资源浪费，同时也会大幅增加制造成本。生产实践表明，采用合理科学的加工工艺参数组合，能够充分发挥加工设备和加工刀具的性能。特别是对于数控机床而言，高度自动化的加工设备可使加工时间大大缩短，因而在有效的加工时间内充分利用合理或优化的加工工艺参数，对提高整个加工系统的经济效益尤为重要。此外，通过对数控加工系统中的加工信息进行预测与优化，为实际数控加工过程的智能化创造了有利条件，也是研究和把握数控加工过程的重要手段。因此，对数控加工工艺参数进行优化，具有很重要的现实意义。数控加工的不断变革和创新，在提高制造水平的同时，也提高了国民经济的效益。
数控铣削加工是数控加工中的一种重要方式。铣削加工作为先进制造的重要基础技术，具有高精度、高效率、低成本等诸多优势，广泛应用于汽车、轮船、航空航天及模具等行业。数控铣床是在普通铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同。工艺分析是对零件进行数控加工的前期准备，如果工艺分析不周全、工艺处理不合理，会导致在数控加工时出现错误，严重的会出现废品。因此，保证和提高零件加工质量和生产效率的关键是正确、合理地对零件加工进行工艺分析。此外，认真仔细分析零件图，确定工件在机床上的装夹方式，正确选择数控铣削机床，确定数控加工刀具的材料和类型，正确选择工艺参数等，是工艺分析的重要内容。在加工过程中合理选择铣削用量，对于提高数控铣床的生产效率也具有重要意义。笔者主要介绍常用的数控铣削加工工艺参数、工艺指标，以及国内外数控铣削加工的主要工艺参数优化方法和过程。优化方法包括人工神经网络、响应面法、田口法、灰色关联分析法、方差分析、遗传算法等。工艺参数的优化是数控铣削加工工艺研究的主要方向之一，通过对工艺参数优化方法进行研究，可以了解各种优化方法的特点及应用范围，为新工艺、新材料的数控铣削加工工艺参数优化提供思路与参考。
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3问题的提出及解决的对策
对于学生只需在学习基础的编程方法后，掌握车床中的固定循环指令格式及各代码、参数的含义，在很短时间内就能很快掌握车床编程方法，而铣床编程中不同的零件对应了不同的工艺要求，走到路线及大量的刀位点坐标计算，许多同学认为铣床编程较难，与此同时在许多有关《数控编程》的教材中，铣床编程着重讲编程指令，编程实例不是侧重零件轮廓上各点坐标的计算就是单一的孔加工，学生在拿到稍复杂的零件后还是感到无从下手。那么，如何让学生很好的掌握铣床编程方法呢？我们可以把加工一般铣床零件的过程贯穿于教学过程中。比如一般铣床零件在加工中，工作人员拿到毛胚后首先应将毛胚表面余量去除以获得达到一定精度要求的表面，我们可以把它称为铣平面，接下来以加工好的表面作为基准面，加工内、外轮廓，我们可以把它称之为挖凹槽、铣凸台。之后如果工件上有孔，可以进行孔加工。因此，可以把铣床理论教学内容划分为以下几部分：
3.1挖凹槽、铣凸台
一是系统程序控制的总是让刀具刀位点轨迹与零件轮廓相重，而铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时按工件实际尺寸来编程，不考虑刀具半径，这样会使刀具产生过切现象，加工出的工件尺寸不是小了（加工凸轮廓）就是大了（加工凹轮廓）。因此大部分系统都提供自动刀具补偿功能，编程人员可不考虑刀具的半径，直接按图纸给出零件实际尺寸编写程序在程序运行过程中，数控系统会按预先通过MDI手动输入的偏移量，自动使刀具偏出或偏入工件轮廓一个距离，刀具中心的实际刀位点坐标是系统计算出的，这样以来既免去编程人员繁琐的刀位点坐标计算且系统计算精度较高，不但提高了加工精度又简化了编程。二是在加工凸台或凹槽时，往往刀具走一个轮廓轨迹去除不了全部余量，需将刀具偏出或偏入工件轮廓一定距离按与轮廓相似的轨迹切削几遍，这样大大增加编程难度，一是精度不能保证，二是影响加工效率。利用改变刀补大小的方法编程只需按零件实际轮廓编一个加工程序，通过多次修改刀补大小，刀具会自动偏出或偏入工件轮廓一定距离去除轮廓余量，达到简化编程目的。
3.2简化编程方法
3.2.1孔加工
在铣床上加工零件除了进行铣削外，还可进行钻削、镗削或攻丝等孔加工，这些孔加工刀具都有着相同的动作，先快速定位到孔位上方，再快进到孔上方附近，然后工进到孔底，最后退刀。如果采用G00、G01进行编程，则相同动作重复编写，尤其是加工一组参数相同的孔系时，使程序过长，编程效率低，在FANUC-OM数控系统中，系统提供一组G代码G80-G89，专门用于对孔进行多种形式加工，我们把这些指令称之为固定循环功能指令。在编写孔加工程序时，只需用一个G代码进行定义，就可以完成一连串固定、连续的孔加工动作，简化了编程工作，程序简单易读。
3.2.2子程序
有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对零件的加工。
4结论
总之，与数控车削相比，数控铣床有着更为广泛的应用范围，熟练掌握数控铣床手工编程方法是保证数控加工高效性的重要因素，也是学习自动编程的基础。将加工一般铣床零件的过程贯穿于理论教学中，把铣床编程理论教学内容划分为铣平面、挖凹槽和铣凸台、简化编程方法三大部分，能使学生更系统，更全面地了解铣床编程的特点和掌握铣床编程的方法。
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论文作者:罗芳芳
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/22
标签：加工论文; 数控论文; 刀具论文; 零件论文; 铣床论文; 轮廓论文; 工件论文; 《防护工程》2019年第3期论文;