现代数控编程技术的应用分析

张传勇，刘海川，张媛

（中国石油集团济柴动力总厂，山东 济南 250306）

20 世纪40年代，一些复杂外形零件的加工任务使得人们对加工制造工艺提出了越来越高的要求，传统的人工加工制造方式显然已经难以适应当下的发展步伐。为满足自动化加工的现实需求，数控加工技术日渐出现，数控加工技术中集成了计算机技术、自动控制技术、现代数控编程技术等多种技术，使得机械加工制造的效率更高、精度更准。当下随着数控加工行业的发展，现代数控编程技术在该行业中的应用越来越广泛，未来有着巨大的技术发展空间。

1 数控编程技术分析

数控编程技术是数控加工领域的重要技术，这一技术在具体的应用过程中，可以在加工需求的基础上进行工艺设计优化与改进，经由编程形成产品的加工制造方案。现代数控编程技术辅助下所形成的产品加工制造方案中包含加工制造的流程、工艺和技术参数等基本内容，比如，机床、夹具与工装设备选型；刀具路径和切削；工件的几何模型、运行轨迹和产品加工计算弹道等都是基本内容，在科学的数控编程技术下，有效保障了机械零部件加工的效率和精度，对提升产品质量有着重要的作用。但因为在当前的数控加工领域，存在着加工难度系数的不同，在处理程序的选择过程中，可以对比手动编程和自动编程的优缺点，选择最佳的处理程序。通常情况下，NC 加工下的编程全部是手工完成的，无论是零件加工还是模式分析，都是通过手工编程后的程序运行实现的，根据相应的程序运行结果，也就可以得出最佳的加工路线和工艺参数，在一些结构形状相对简单且处理程度少的零件加工中，多选用的是手工编程。相比而言，手工编程的效率低下且极易出现错误，每个坐标都包含很多的计算任务，对于程序员的专业素质要求较高。而自动编程则有所不同，主要是通过计算机系统或者软件系统中的相关编程模块来完成自动编程，整个数控程序的编制过程中，除了部分环节需手工编程来实现，其他的大部分工作都可以由计算机软件自动完成。

2 现代数控编程技术的技术分析

2.1 分析零件图样和工艺处理

2.1.1 确定加工方案

数控编程中，为最大程度地发挥数控机床的功能优势，专业人员应在考虑数控机床经济性、合理性的基础上进行零件图样的科学分析，进而确定最符合要求、最合理的加工方案，以实现数控加工制造的低成本、高精度、高效率目标。

2.1.2 工具夹的设计和选择

现代数控编程技术的存在是为了实现零件加工制造的自动化、数字化，由于机械零部件加工的特殊性，数控编程技术应用的过程中同样需注意工具夹的设计和选择。从根本上看，整个的机械零部件加工领域，工具夹的存在是为了满足各种工件、加工物件的夹持和定位需求，以通过这些控制提升加工效率。在夹具的选择过程中，应重点考虑安装的便捷性、协调工作是否方便开展、机床坐标系尺寸关系是否合理。工具夹的实施过程中，重点需注意以下要点：（1）结合加工需求，保障编程原点和坐标系选择的科学性，在此基础上准确定位工具夹摆放位置。（2）走刀路线的科学选择。通常情况下，如果起刀路线相对较短，可以有效提升总体的加工效率，但科学的起刀点、切入点、切入方式对比和选择，可以使得整个的切入过程保持在相对平稳的情况下，避免加工过程中出现异常的走刀冲击，使得加工的零部件精度、粗糙度等各项指标符合要求。（3）刀具选择要正确，数控机床加工中的刀具选择与整体的加工效率和精度有着直接的关系，在刀具选择时应综合考虑多方面的因素，比如，结合工作材料性能、机床加工能力和加工工序要求等。

2.2 数字处理

数控编程技术应用中，数字处理是其中的关键工序，是工艺完成后的工作程序，具体是对一切刀位数据开展的数字化处理。根据数控加工领域的现代数控编程技术发展和应用现状，刀位数据获取时，需获得关于零件尺寸、加工路线、刀具半径补偿等方面的内容，在此基础上准确计算出刀具的运动轨迹，最后再获得刀位数据方面的信息。

2.3 数控编程的方法

2.3.1 手工编程

现代数控编程技术有手动编程和自动编程之分，零件图样分析、加工工艺过程与数值计算、零部件加工程序编写等环节都是由手工编程的方式来实现的，程序员需具有极高的编程能力，不仅熟悉数控代码、编程规则方面的东西，还能兼具数控加工工艺和数值计算等方面的能力。如果在加工领域面临的是几何形状简单、计算量少且程序流程少的零件，利用手工编程的方式更合适。

2.3.2 自动编程

自动编程与手工编程不同，包含APT 语言自动编程和CAD/CAM 集成数控编程。首先，就APT 语言自动编程而言，数控加工程序的编制是由计算机专用软件或者模块来完成的，编程人员在确定程序时，用APT 语言书写好的零件加工程序直接输入计算机系统中，计算机自动化模块在程序执行的过程中，就可以直接对刀位文件进行后置处理，处理结束后也就形成了数控系统可接受的数控加工工序流程。其次，在CAD/CAM 集成数控编程技术下，计算机及其软件系统是其中的重要构成，在这些辅助下，也就可以自动生成相应的数控加工过程，编程的自动化程度非常高。

2.4 后处理技术

现代数控编程技术中的后处理技术也尤为重要，这一技术应用是否合理，将决定数控软件是否与机床控制要求的匹配性。后置处理的过程中，一系列的处理流程下，数控机床控制系统中的源文件也就被转换为了NC 代码，这一转换过程中，可以有效保障数控机床的加工效率和精度，因此，专业的程序员在编程过程中应注重技术的创新。对于一般的CAD/CAM 系统而言，该系统中因为包含预编程后处理技术，在这一技术的辅助下，预编程软件文件源文件也就可以在一定的条件下被转换为数控机床可自动识别的NC 代码，再加上其给系统提供了对应的智能识别软件，机床类型与功能的智能化识别，使得后处理程序可以高效执行。

3 数控编程技术的发展前景展望

3.1 集成化

随着当前数控加工行业的持续发展，行业对现代数控编程技术提出了越来越高的标准，随着行业发展规模的日渐扩大，现代数控编程技术在未来将朝着集成化的方向迈进，以推进过程控制系统、计算机辅助编程系统、系统后处理系统的有效集成。现代数控编程技术的集成化发展使得在特定的空间范围内，不仅可以有效进行内部空间资源的合理应用，还可以保障数据传输的高效性和安全性，节约资源的同时也可以进一步提升数控加工产品的效率和效益。

3.2 智能化

随着大数据时代的到来，现代数控编程技术在当下及未来的发展中要坚持智能化的发展趋势，通过编程的智能化，可以减少在数控编程系统中的手动编程，使得数控加工领域的人力投入量大大减少，避免人为误差所引起的加工质量和安全问题。此外，现代数控编程技术的智能化趋势，还可以将人的判断、专业知识等充分融入集成系统中，即使是一些简单的加工步骤，也可以被机械识别和控制，整个的数控机床加工更为便捷与高效。智能化的数控编程技术，专家系统、智能数据库、自学习系统、应用系统都是其中的重要构成。

3.3 并行化

对于任何一个机械零部件的加工而言，其整体的加工流程复杂，只有做好了数控加工中的全面协同，才可以提升加工效率和精度。因此，现代数控编程技术在当下及未来还应朝着并行化的方向发展，以构建完善的计算机协同系统，使得在机械加工过程中，能够改变传统单一、独立的工作模式，形成并行化运行机制。

4 结语

随着工业化发展步伐的加快，数控机床技术在近年来取得了卓越的发展成就，但因为现代数控编程技术是数控加工中的关键技术，在当下及未来的加工领域，都应该注重现代数控编程技术的应用与创新，以充分改变数控机床加工领域的控制方式，提升总体的系统运行能力。