1前言

　　數(shù)控編程一般是針對(duì)零件的某一道工序，在CAD/CAM軟件平臺(tái)上，設(shè)計(jì)師根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特征、材質(zhì)等條件，確定加工零件的設(shè)備、刀具、切削用量及加工路徑等參數(shù)，然后生成G代碼程序，傳輸?shù)綑C(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工。常規(guī)的工作流程如圖1 所示。

　　可以看出，數(shù)控編程是一種對(duì)于技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求都很高的一項(xiàng)工作，特別是應(yīng)用CAD/CAM軟件進(jìn)行編程更需要對(duì)軟件操作和數(shù)控加工工藝有一事實(shí)上程序的理解。要編制一個(gè)高質(zhì)量的程序，需要進(jìn)行加工對(duì)象參數(shù)、切削方式選擇、刀具及機(jī)械參數(shù)、加工程序參數(shù)等大量的參數(shù)選項(xiàng)設(shè)置，導(dǎo)致編程效率低下，同時(shí)錯(cuò)誤幾率也急劇放大。

　　因而，如何簡(jiǎn)化編程步驟，減少人機(jī)交互次數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程就成為CAD/CAM應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　對(duì)于一些結(jié)構(gòu)類似、材質(zhì)類似的零件，其加工方法有很多相似之處，大部分的步驟是重復(fù)進(jìn)行的;并且切削加工所用的刀具、切削參數(shù)，甚至于加工方法也都是類似的。因而可以建立標(biāo)準(zhǔn)工藝，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝創(chuàng)建特定的編程模板，將成熟的工藝方法及編程參數(shù)保存下來。

　　目前，多數(shù)軟件都提供編程模板功能，編程模板文件內(nèi)包含預(yù)定義參數(shù)的工序和加工對(duì)象組，可以將模板中的參數(shù)(包括加工方式、刀具、切削用量、刀具軌跡)應(yīng)用到新的程序設(shè)計(jì)中去。從而提高編程效率，同時(shí)可以將各類成熟的工藝參數(shù)傳承下去。

　　2編程知識(shí)庫建立

　　為了有效地應(yīng)用模板，前提是建立系統(tǒng)化、規(guī)范化的工藝知識(shí)庫，并在數(shù)控編程中直接調(diào)用其配置規(guī)則。建立編程知識(shí)庫主要以下幾方面的內(nèi)容。

　　2.1刀具參數(shù)知識(shí)庫

　　把常用的刀具按規(guī)范要求進(jìn)行制定。所謂的規(guī)范要求是指編程用的刀具尺寸(特別注意某些刀具在編程時(shí)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)尺寸與標(biāo)稱尺寸是不同的)、刀具材料、刀具推薦的切削線速度、每齒進(jìn)給量等參數(shù)完整地填寫。這樣在編程時(shí)直接調(diào)用某一刀具，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)計(jì)算其主軸轉(zhuǎn)速、切削進(jìn)給等參數(shù)。

　　2.2加工方法知識(shí)庫

　　根據(jù)加工形狀和特點(diǎn)以及不同的加工要求，其使用的切削參數(shù)也是不同的，根據(jù)加工零件的不同材料、不同特征、不同精度要求，結(jié)合工藝要求，分別進(jìn)行粗加工、半精加工、精加工、清角加工、超精加工的加工規(guī)范制定。

　　2.3加工特征知識(shí)庫

　　加工特征劃分的主要依據(jù)是定制零件族中數(shù)控加工模塊的形狀結(jié)構(gòu)和加工藝的典型性。零件的變型設(shè)計(jì)只是尺寸在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，而零件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變，即零件的加工區(qū)域形狀不發(fā)生變化，被加工區(qū)域的加工方式、工藝路線也不會(huì)發(fā)生變化。將這些典型的加工特征的加工程序進(jìn)行規(guī)范，作為程序模板的基礎(chǔ)。

　　2.4典型零件加工知識(shí)庫

　　對(duì)企業(yè)中的典型零件，直接按成熟工藝制定相應(yīng)的模板。在這一模板中可以包含多個(gè)程序，也就是將編程的內(nèi)容完全固化。當(dāng)加工一個(gè)類似零件時(shí)，直接調(diào)用模板就可以完成所有程序的創(chuàng)建。

　　3加工模板的建立與應(yīng)用

　　3.1加工模板的建立

　　在數(shù)控編程知識(shí)庫的基礎(chǔ)上，可以將結(jié)合多個(gè)知識(shí)庫進(jìn)行加工模板的建立，建立對(duì)應(yīng)的加工方法模板、幾何體模板、操作模板以及零件加工模板。在NX中，用戶可以根據(jù)現(xiàn)狀定義不同的NC模板。其中操作模板中設(shè)置了對(duì)應(yīng)加工對(duì)象的切削方式、刀具與機(jī)械參數(shù)、加工程序參數(shù)。而零件加工模板則可以包括一個(gè)零件加工的多個(gè)操作，每個(gè)操作均有固定的切削方式、刀具、操作參數(shù)、機(jī)床參數(shù)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，將每種結(jié)構(gòu)特征的加工工藝特征逐個(gè)規(guī)范并開發(fā)成為程序模板，將具有代表性的、經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的典型零件開發(fā)為編程模板，可以使生產(chǎn)中的各個(gè)部分加工均得到規(guī)范。

　　3.2加工模板的應(yīng)用

　　在新的零件進(jìn)行編程時(shí)，選擇一個(gè)創(chuàng)建好的具有類似典型特征的編程模板。在操作創(chuàng)建時(shí)調(diào)用模板，將直接應(yīng)用模板中設(shè)置的參數(shù)，從而簡(jiǎn)化編程步驟，應(yīng)用模板編程的步驟如圖2所示。不但提高了工作效率而且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作。對(duì)于應(yīng)用模板不能完全符合要求的再調(diào)用對(duì)應(yīng)加工要求或者依刀具創(chuàng)建的編程模板創(chuàng)建工序。

　　4基于模板的編程示例

　　4.1結(jié)構(gòu)特征與工藝分析

　　如圖3所示零件是一個(gè)生產(chǎn)中的典型模具型芯，其特征如下：

　　1.毛坯為標(biāo)準(zhǔn)的六面體，外形不需要加工。

　　2.成形面的頂部為坡度很小的淺面。

　　3.成形面的側(cè)面為坡度很大峭壁面。

　　4.分型面為水平面。

　　針對(duì)以上特點(diǎn)，在加工工藝分析時(shí)作以下考慮：

　　粗加工時(shí)盡量快速地去除余量，選擇“型腔銑”并使用環(huán)繞走刀的方式加工。精加工時(shí)應(yīng)該分區(qū)域進(jìn)行加工，將頂面、側(cè)面與分型面分別創(chuàng)建一個(gè)操作。以最適合淺平面加工的“區(qū)域驅(qū)動(dòng)固定軸曲面銑”，并使用雙向平行切削走刀方式加工頂面;以最適合陡壁面加工的“等高輪廓銑”以等高線方式加工側(cè)面;對(duì)于水平面則采用“型腔銑”并指定驅(qū)動(dòng)面限制高度進(jìn)行加工。如果采用傳統(tǒng)的編程方式，則需要對(duì)每一個(gè)工步進(jìn)行工藝選擇、加工對(duì)象選擇、刀具選擇、刀路參數(shù)設(shè)置、機(jī)床參數(shù)設(shè)置等步驟。

　　4.2創(chuàng)建模板

　　對(duì)于常用的中小型型芯零件，設(shè)計(jì)其成熟的加工工序，并創(chuàng)建完整的操作與組參數(shù)。在NX中，在經(jīng)過驗(yàn)證后，將這一零件的加工刀路軌跡保存為模板。其操作步驟如下：在操作導(dǎo)航器中選擇所有幾何體與操作，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單上選擇“對(duì)象→模板設(shè)置”，在彈出的模板設(shè)置對(duì)話框中打開“模板”和“連同父體載入”選項(xiàng)，點(diǎn)擊確定即可生成程序模板。再將這一文件保存到模板集所在的位置，并命名為CORE-1.prt。

　　4.3應(yīng)用模板

　　對(duì)新的零件進(jìn)行編程時(shí)，如果與某一模板零件結(jié)構(gòu)類型、尺寸相仿，則可以應(yīng)用模板進(jìn)行編程。如圖4所示的某型芯零件要求完成數(shù)控編程，可以發(fā)現(xiàn)，雖然該零件與圖3所示的模板零件尺寸、形狀有一定的差別，但符合典型零件所具有的結(jié)構(gòu)特征，因而可以直接應(yīng)用模板進(jìn)行編程。

　　打開文件后，并進(jìn)入編程模塊，此時(shí)將彈出“加工環(huán)境”對(duì)話框，點(diǎn)擊CAM設(shè)置下方的“瀏覽”，并選取模板文件“CORE-1.prt”再進(jìn)行加工環(huán)境的初始化設(shè)置。

　　打開操作導(dǎo)航器，并顯示為幾何體視圖?？梢钥吹揭呀?jīng)“創(chuàng)建”了幾何體，并有4個(gè)操作，這4個(gè)操作的名稱與模板文件完全一致，并且使用的刀具以及參數(shù)同樣是完全一致的，如圖5所示。

　　編輯幾何體，指定所有體為工件幾何體，并使用自動(dòng)塊方式創(chuàng)建毛坯幾何體，再執(zhí)行運(yùn)算所有操作，即生成完整的加工刀軌，如圖6所示為底面加工的刀軌。對(duì)于生成的程序再進(jìn)行檢驗(yàn)，并可以進(jìn)行切削模擬與后處理，如圖7所示為切削仿真結(jié)果。

　　使用模板化編程后，調(diào)入刀路軌跡模板，系統(tǒng)自動(dòng)加載所有程序，并且不再需要進(jìn)行復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置過程。也就是說，完成一個(gè)程序的編制，只需要簡(jiǎn)單的兩個(gè)步驟：調(diào)用模板、執(zhí)行運(yùn)算。全部過程只需不到30分鐘的時(shí)間。而如果不應(yīng)用編程模板，一個(gè)熟練的編程員編制這些程序也需要2小時(shí)以上。

　　5結(jié)論

　　通過設(shè)置編程模板進(jìn)行數(shù)控加工的程序編制，可以實(shí)現(xiàn)編程的標(biāo)準(zhǔn)化，并可以將知識(shí)進(jìn)行傳承實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的加工?？梢源蟠蠛?jiǎn)化編程步驟，提高編程效率，降低出錯(cuò)率。即使新手也可以應(yīng)用模板編制出高質(zhì)量的數(shù)控加工程序。