时间：2023-12-26 10:40:44
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数控编程的方式，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词:铣床 自动编程 数控加工 效率
近年来,计算机的图形处理功能有了很大增强,用计算机进行交互自动编程技术日渐成熟。这种方法速度快、精度高、直观、使用简便、便于检查。
自动编程的过程,就是编程人员将工件的形状、尺寸、走刀路线、工艺参数等,按指定的格式输入到计算机内,经计算机内的自动编程软件对这些输入信息进行编译、计算、处理后,输出工件的加工程序,显示和绘制刀具轨迹图,穿出纸带孔,或将程序录入磁盘,或通过通信电缆和接口将程序直接输入到计算机数控系统中对工件进行加工的过程。
一、自动编程系统的输入方式
1.语言式自动编程系统输入方式
首先要编写一个“源程序”,描述工件加工的全过程,相应的自动编程系统(也称为数控编程语言系统),对源程序进行编译、计算、处理,最后得出加工程序。
2.图形式自动编程系统输入方式
不需要编写源程序,通过画出工件图形,采取回答问题的方式输入刀具、进给速度、主轴转速、走刀路线等信息,从而将工件加工程序编制出来。
二、自动编程系统的基本工作流程
1.准备被加工零件的几何模型
可以直接在自动编程软件内绘制零件的加工部位,建立三维的加工模型。也可以读入其他系统建立的标准形式的数据文件,再建立加工模型。
2.根据所需要的加工工艺过程生成刀具轨迹
根据具体加工要求,选择确定加工所需要的刀具、加工用的机床类型,然后根据被加工零件的加工工艺路线,选择合适的刀具轨迹生成功能,确定具体的加工工艺参数,生成加工轨迹。
用图形的方式检验加工轨迹的走刀路线是否正确、进退刀是否合理。确认加工轨迹是不是所需要的,并根据实际加工进行编辑修改。
4.后置处理,生成加工代码
根据所选定的机床类型,生成加工代码文件。
5.检验加工代码的正确性
利用代码反读功能,用图形的方式检查加工代码文件是否正确。确定后就可以使用生成的加工代码文件了。
6.数控程序的输出
将数控代码传给数控机床进行加工。
三、常用的数控编程软件
市场上常用的著名数控编程软件有PRO/E、UGII、 Gatia等工作站型CAD/CAM软件系统,具有较强的数控加工自动编程功能,能处理各种不同复杂程度的三维型面的加工。微机版的CAD/CAM软件系统有美国的MASTERCAM、SURFTCAM英国的DELCAM等,均有完善的功能和较强的后置处理环境。国内具有代表性的数控编程软件为CAXA制造工程师,从粗加工、半精加工到补加工等工艺流程的加工功能相当强大,而且操作简单,适用于数控铣削加工的计算机自动编程。
数控编程软件由前置处理程序和后置处理程序两部分组成。前置处理程序的功能是接受用户输入的信息,并对它进行编译、计算、处理,将其结果按一定的格式放置在一专门的文件中。这种文件称为刀位数据文件。后置处理程序的功能是根据刀位数据文件的内容和数控机床的具体性能,编制出符合加工要求的加工程序,并将程序输出(即穿纸带孔、录入磁盘、通信输出到数控机床)。从处理原理可将后置处理模块分为两大类:一类为通用后置处理模块,如PRO/E、UGII等。一类为专用后置处理模块,它是针对各种不同的数控系统提供不同的后置处理,如MASTERCAM、CAXA制造工程师等。
四、自动编程实例
毛坯是一块45号钢板材,厚20㎜,要求铣出工件的外轮廓。工件已经过粗加工,留精铣余量为1㎜。机床选择XKA5032A型数控立式升降台铣床,配备FANUC数控系统。刀具采用30㎜的立铣刀,利用中间82㎜空装夹工件。结合这个实例介绍数控铣削加工的计算机辅助自动编程的方法与步骤:
第一,根据尺寸,利用曲线生成工具绘制工件的平面加工轮廓;第二,设定铣刀参数;第三,设定平面轮廓加工参数位置;第四,产生刀具轨迹;第五,轨迹仿真;第六,后置设置;第七,生成G代码;第八,利用代码反读功能校核程序;第九,生成工序单;第十,若考虑到板厚20㎜,需分层加工(例分10层完成),则在步骤三平面轮廓加工参数设置中设置为顶层高度20,底层高度0,每层下降高度为2,选顶层为基准,其余步骤一致,分10层完成,程序相当于前面程序重复十次。
关键词：UG；曲面造型；自动编程；数控加工
数控加工技术已得到广泛应用，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的。对于简单的零件，通常采用手工编程的方法；对于复杂的零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，以缩短编程人员的编程时间，提高程序的正确性和安全性，降低生产成本，提高工作效率。
1 数控加工编程
数控机床是按照编制好的加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备，数控程序的质量是影响数控机床的加工质量和使用效率的重要因素。数控编程技术是随着数控机床的诞生而发展起来的技术，至今已经历了手工编程、语言自动编程和图形交互式自动编程三个发展阶段。语言自动编程与手工编程相比，提高编程效率数倍乃至数十倍，但它必须对要加工的每一个几何体作精确的描述和定义，而某些复杂的几何图形几乎难以用语言来精确描述，在三维加工领域更是这样。特别是当今CAD技术的蓬勃发展更衬托出这种编程方法的不适应性，于是20世纪80年代后期就进入了基于图形的图形交互式自动编程阶段。图形化编程所需要的零件图在CAD/CAM 系统中由CAD软件产生，数控编程者可利用CAD软件进行建模，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，利用软件的计算机辅助制造（CAM）功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，指定被加工部位和参考面，程序就自动计算出刀具的加工路径并生成刀位轨迹文件。利用后处理功能可生成指定数控系统用的数控加工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程，图形编程方式大大减小了编程出错率，提高了编程效率和可靠性。
2 UG软件简介
UG 软件是美国Unigraphics Solutions公司的一个集CAD、CAE和CAM于一体的计算机辅助机械设计制造系统。在UG软件中，对所设计的零件绘制几何图形及建模；通过程序的后处理生成数控加工指令代码，将得到的数控加工指令代码编辑调试后输入到数控机床即可进行数控加工。
3 数控加工模拟
4 数控加工数据生成
在计算机中建立数控机床加工环境，根据加工工艺方案设置参数，模拟数控机床的实际切削过程，进行刀具干涉检查。通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求后，就可以利用UG 软件的后处理程序来生成数控代码。
5 数控加工程序的输入
我们可以利用计算机RS232串行口和机床专用数据接口连接，将数控程序传输至数控机床，供数控加工使用。
6 零件建模与数控加工
6.1 建立模型
设计的目的是为了生产，其效益最终通过CAM 体现出来，所以零件的数字模型的建立就显得十分重要。
6.2 工艺方案分析
（1）工艺路线分析
人脸零件需要加工的部位是外轮廓面，零件的加工工艺性较好。
（2）装夹方式选择
人脸零件外轮廓为规则长方体，用虎口钳夹持，一次装夹，完成全部加工表面的粗、精加工。
（3）数控加工工艺路线设计
6.3 刀具选择和切削参数选择
在数控铣削加工中，刀具的选择直接影响零件的加工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具十分重要。
6.4 加工操作的创建
（1）坐标系的确定
在实验中，我们根据零件在机床上的安装方向和位置确定坐标轴的方向，用UG 软件编程输出的刀位数据是刀具中心顶点数据，因此，操作者应按刀具顶点对刀。
（2）刀具轨迹的建立
在UG 软件中打开已经建立好的人脸曲面模型，进入Manufacturing 模块，出Machining Environment 对话框，定义加工环境并初始化；依据完成的加工工艺方案，设置好相应的参数。
6.5 NC代码的生成
加工刀具轨迹生成后，就可以将其转化成刀源文件，刀源文件必须经过后处理程序进行转化格式转换，才能生成能够被机床接受的NC 代码。
6.6 数控机床上加工
将粗、精加工NC 代码分别输入到数控机床，检查完程序后，为了安全起见要进行试切加工，发现问题要调试和调整；确定无误后，进行数控加工。
关键词：现代制造业；数控制造技术；应用型人才；课程教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0199-02
数控加工技术是具有先进代表性的制造技术，在汽车、航空、军工等精加工领域中具有举足轻重的地位，近年来在我国发展十分迅速，从而导致了数控加工技术人才的严重匮乏，据资料显示，我国数控专业方面的技术人才缺口高达60万。《数控加工工艺与编程》课程的教学目的与任务正是培养理论知识扎实、实践动手能力强的复合型、应用型人才。基于目前数控加工制造业领域的现状，无疑给机械制造专业学生，尤其是数控方向的学生提供了良好的发展机遇。然而，学生能否掌握好数控加工编程技术，能否适应市场的需求是实现本门课程培养任务的关键。鉴于此，本文着眼于民办普通本科高校机械类专业学生，就数控加工工艺与编程课程教学进行了分析与探讨。
一、数控加工工艺与编程的教学现状
1.学生对本门课程的重要性认识不够。由于大多数学生都是初次接触这门专业课程，不了解本课程的作用，对实际数控机床又缺少认识和了解，所以学生对课程中所讲的概念难以理解和接受，再加上编程全都是各种不同功能的程序代码，没有实际的应用操作，显得十分枯燥。此外，学生的基础不牢固，先修的相关主干课程学的不扎实，导致不会安排走刀路线、切削用量等问题。这些问题的恶性循环，导致学生对本门课程逐渐失去兴趣，对课程的重要性渐渐忽视。
2.学生的实践动手能力不强。实践动手能力是建立在对理论知识熟练掌握程度下的，对数控机床进行实际的操作是将理论知识与实际结合起来的过程。前提条件是学生对数控编程的理论知识要过关，再通过实际操作机床加工零件，来加深对理论知识的理解，从而达到对知识的灵活运用。一方面，由于学生对实际数控机床缺乏认识和了解，在学习理论知识时有很大的困难，导致在实际操作机床时实践动手能力不强。另一方面，学生在课余时间没有对课堂上所学知识进行很好的消化和巩固，导致理论知识理解不深，实践动手能力不强。
二、数控加工工艺与编程的教学改革
1.转变课程教学理念。民办普通本科院校的人才培养目标是培养复合型和应用型的高级人才，其教学理念应紧紧围绕人才培养目标来进行制定。教学理念作为指导教学、开展教学具有重要的意义，是社会市场需求同高校课程建设的纽带，直接关联到学生所学专业知识、技能能否适应毕业后的工作需要，能否跟上本专业、本领域的发展步伐。传统的教学理念不能跟上社会科技发展的步伐，不能满足社会的工作需求，培养出来的人才参差不齐，重点不突出。为了适应社会日益多样化的需求，其课程教学理念必须紧跟社会科技，立足于用人单位需求来进行转变。
2.改进课程教学方法。①引导式教学法。所谓引导式教学法，即以学生为主体，老师进行引导，充分让学生认识到本课程的重要性，激发学生对本课程的兴趣。这就要求在课堂中引进新的教学方法，从学生的角度出发，思考学生喜欢什么样的授课方式，什么样的教学方法能最大程度提高教学效果。充分利用网络手段，搜集相关知识的视频等教学资料，发挥多媒体的作用，教学互动，积极引导学生深入学习。传统的教学方法只是将教学内容灌输给学生，学生被动地学习，缺乏主动性思考。通过引导式教学法，使学生参与教学过程，从而激发学生的学习兴趣和培养学生的创造性思维。②案例教学法。在课程学习中，有一些比较典型的案例，知识的综合性较强，能够很好地起到教学效果，应该拿出来进行分析讲解。比如，数控车床实例中，涉及到车外圆、切槽、车螺纹等知识于一体的案例。数控铣床实例中，涉及到铣内外轮廓、钻孔等知识于一体的案例。这些案例的共同特点是综合性强、实用性强，能够很好地检查学生对所学知识的理解和掌握程度。③小组式教学法。所谓小组式教学法，即将班级学生分成若干小组，每组2～3人，以小组为单位，进行组内合作式学习，一人会则全组皆会，达到以点带面的教学效果。小组选出小组长，由组长监督本组成员的学习，组内相互帮助、合作。老师的精力毕竟有限，不可能照顾到所有的学生，通过采用这种教学方法，可以起到良好的效果。此外，老师可以分配给每个小组一个小项目，由小组成员共同完成，但每个成员必须有明确的分工，最后利用课余时间向老师讲述自己的编程思路。④形象生动式教学法。所谓形象生动式教学法，主要是针对理论课教学提出来的，是指利用形象生动的实例、语言等方式，使学生能够充分理解较难的概念和方法。比如，在讲解铣床的刀具补偿时有左刀补和右刀补之分，很多学生都搞不清楚如何判断。如果告诉学生这样想：假设所铣的轮廓是一堵墙，人沿着轮廓走，如果左手空出来了，就是左刀补，反之则为右刀补。这种方法不仅通俗易懂，而且容易掌握。也许短时间内学生并不一定明白其中的原理，但是时间长了，实践次数多了，就会理解这种方法。
3.更新课程教学手段。①采用实用型先进教学手段。实用型先进教学手段主要包括：PPT教学、仿真软件教学等。PPT教学的最大优点在于授课方式灵活，授课内容丰富且形象生动，学生能直观地理解知识点而且不用忙于做笔记，大大提高了教学效果。仿真软件教学主要用于上机实践课，能够提供给学生一个虚拟的数控机床，让学生能够将所学的知识应用到实际操作中，而且为数控编程实训奠定了良好的基础。②建立学习型社团组织。建立学习型社团组织，旨在让更多的学生融入进来，为更多喜欢数控编程的学生提供一个相互学习的平台。可以针对机械专业的所有学生，由1～2名指导老师来指导学习。低年级的学生可以提前接触到数控编程的基本知识，为日后深入学习本门课程打下坚实的基础。对高年级的学生，主要围绕数控编程技术问题进行学习和探讨，共同提高数控编程的能力。③积极组织学生参加各类科技制作竞赛。因为科技制作类竞赛，要求制作和加工零件，涉及到数控加工方面的知识，可以以此为契机，让参赛学生提前接触到数控加工与编程，为日后正式接受数控加工与编程这门课程打下良好的基础。④鼓励学生积极考取数控职业资格证。通过考证，不仅使学生深入学习数控加工与编程，而且为日后就业增强了竞争力和就业砝码。学生要想拿到数控职业资格证书，必须要花大量的时间去钻研数控加工与编程方面的知识。通过考证这一举措，能够充分调动学生的主观能动性，从而更好地掌握好这门课程的相关知识。
4.完善课程教学内容。①针对人才培养目标，优化理论教学内容。数控加工与编程是一门多学科融合的课程，涉及到数控加工方面的很多知识。随着数控技术的迅猛发展，在教学内容的编排和讲授时，应该针对人才培养目标，优化教学内容，突出强调实践技能性强的教学内容。并且进行相关知识的资源整合，形成一套既适应学校的人才培养目标，又适应社会用人单位需求的教学内容体系。②根据学生的应用能力，加强实践教学环节。因为理论知识只是基础，而实际操作才是最终目的。学校必须得配有数控加工实训中心、数控仿真实验室等，使学生有操作实际机床和训练的过程。此外，必须建立完善的理论与实践相结合的课程体系，使理论课程与实际操作紧密结合、互不脱节。
5.改革课程教学模式。①改变传统的授课模式，提倡新的授课方式。传统的教学方法中，学生被动地接受知识，缺乏独立思考，遇到困难退缩不想听课。新的授课方式，是将学生融入到教学环节中，这样就充分调动了学生的积极性，学生是主动的学习而不是被动的学习。②改变传统的考试模式，引进新的考核方式。考试的考查方式应该多样化，才能反映出学生的能力和水平。考试成绩应有理论考试、实际操作考核和综合评定三部分组成。理论考试占40%，实际操作考核50%，综合评定10%。其目的主要让学生明白，数控加工与编程具有很强的实践性，最终能够运用所学的理论知识进行实际操作，理论知识的学习不能仅仅停留在理解的层面上，更应该注重知识的迁移与应用。
基于民办普通本科院校的人才培养目标，《数控加工与编程》的课程教学应与时俱进，根据数控技术的发展以及社会用人单位需求，不断优化和完善《数控加工与编程》的教学内容、教学方法、教学手段，为培养理论知识扎实、实践动手能力强、创新能力强的复合型和应用型人才做出贡献。
参考文献：
[1]夏卫锋.数控加工与编程实践教学模式的研究[J].装备制造技术，2009，（3）：180-182.
[2]张冬梅.数控编程教学现状与改革[J].科技创新导报，2011，（18）.
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[4]潘平盛.数控编程教学方式的探讨[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2011，（4）：14.
【关键词】数控加工仿真系统 数控编程 教学
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）04-0011-01
随着现代制造技术的飞速发展，数控加工技术在机械、模具制造行业中的应用日益广泛，数控机床的编程已成为加工操作人员不可或缺的基本技能，而数控编程涉及了计算机技术、电气传动与控制、机械制造工艺及设备、测量技术、通讯等多个学科的知识，并且与实践紧密联系在一起，对于没有实践经验的高职学生而言，它既是实用的，也是抽象的。培养学生数控编程与操作技能，较为便捷有效的方法就是在实际数控机床上直接进行，但这种操作训练投入大、消耗多、成本高，还存在很大的安全隐患。本文探讨以提高学生编程及操作技能为核心，利用多媒体辅助教学手段，将数控编程需要的理实一体化教学，变成在计算机上利用仿真软件进行的多媒体教学，从而达到投入少、见效快，有效提高数控编程教学效果的方法和途径。
一、数控加工仿真软件介绍
数控加工仿真软件是根据教学训练的需要，把数控机床的实际加工制造过程转化为在计算机上平台虚拟加工的一种机床控制仿真软件。它模拟了真实数控机床的外形结构、操作面板和加工的全过程，使用户能在虚拟环境下模仿真实机床进行操作：机床启动、回零、手动操作、对刀、输入NC代码及代码校验，仿真加工、工件测量等，学习者可以直接、具体地观察到机床的操作与加工的过程，过程逼真，操作安全。
斯沃数控仿真软件是目前国内常用的数控仿真软件之一，斯沃数控仿真软件包括华中世纪星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美国哈斯HAAS、 PA、广州数控GSK、北京凯恩帝KND、大连大森DASEN、南京华兴WA、 江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、 成都广泰GREAT等多种数控系统的编程和加工功能[1]，可以实现数控车床、数控铣床、数控加工中心加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、机床、夹具、刀具定义与选用，数控程序输入、编辑和调试、轨迹仿真等功能。该软件支持的门类及指令较为齐全，具有网络监控功能和实时操作评分功能，学生可通过在PC机上操作该软件，完全模拟了真实设备的操作过程，可快速掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的编程及操作；教师通过多媒体教学网络，可随时获得学生当前操作信息。
二、数控加工仿真软件的应用
1.模块化教学设计
常用的数控机床有数控车床、数控铣床、数控加工中心，在仿真软件中相应包含了不同数控系统的三类机床供教学中进行选择，因此教学设计时可将教学内容划分为相应的三个模块：数控车削的编程与操作、数控铣削的编程与操作、数控加工中心的编程与操作。无论从教学内容上来看还是从岗位操作要求来看，三个模块在数控编程中功能并重。所以根据教学内容将每个模块划分为若干个单元，各单元既相对独立又相互关联。在具体实施时，可根据不同的教学目标和培养对象选择不同的模块内容进行教学。在使用仿真软件的教学过程中，这种模块化的教学设计以提高学生编程与操作能力为核心，使学生能够集中精力，在一段时间内针对某一类机床进行编程训练，快速掌握该种数控机床的对刀方式、编程指令、编程特点及操作要领，也有利于学生获取不同工种的数控机床操作职业资格证书。
2.任务式驱动模式
针对数控编程的教学要求，将教学内容分为若干个任务单元，每个任务单元都包含了要求完成的任务内容，学生通过完成每个单元布置的学习任务掌握学习内容，达到教学目标。在用数控仿真软件进行的教学过程中，任务设计是一个关键环节，教师以任务作为学生学习的主线，把教学内容和教学目标巧妙地安排在一个个的任务中，且每一个任务在仿真软件中都应该有完成后能够提交的对象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具轨迹、仿真软件自动记录的操作文件、系统自动评分等）。
在数控加工仿真软件中，任务驱动的模式使学生在学习数控编程与操作的过程中，摆脱了老师讲、学生听的模式，每个学生都拥有一台模拟的数控机床，可以单独进行编程并操作，最终完成单元任务，激发了学生的学习热情，从而使学生真正掌握所学内容。
3.情景式教学方式
在情景式教学中，情境的选取是教学成功的关键。情境的选取要以教学的内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要和实际应用有联系，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新，情境的难易程度要针对学生的实际水平来确定。教师在实施情境活动时，要充分设计好各个环节的活动，提前做好准备，并在实施情境活动中根据学生的情况灵活安排，随时调整教学方案，因此，在教学实践中，要求教师有极大的创造性和应变能力。由于数控加工仿真系统具有强大的显示功能和全中文的结构设计，并配以丰富多彩、自然逼真的界面显示，使学生在学习过程中如身临其境，从而提高了学生学习的兴趣，取得了较好的教学效果。
三、不足之处
1.数控加工仿真软件只是实现数控编程与加工过程的模拟，并不能代替学生在实际数控机床上切削加工的实际感受，在选择定义毛坯、刀具、夹具、量具时不能充分考虑现场的生产条件；在仿真加工过程中，编写在程序中的切削参数及工件材料对加工过程和加工质量的影响，无法直观感受，也不能进行有效控制。因此，在应用数控加工仿真软件进行编程与操作训练时，容易忽视这些因素。
2.数控加工仿真软件包含的数控系统及机床门类繁多，功能各异，有些数控系统拥有的指令或功能，在仿真软件上不能完全获得支持，容易使学生对编程理论产生疑虑；软件占用了较大的内存空间，有时候容易产生滞后现象，甚至出现软件故障，因此需要不断保存当前的工作。
尽管如此，在以操作技能为核心的职业技术教育中，数控编程操作的仿真教学，既有利于全面提高学生素质和综合职业能力，又有利于激发学生独立思考的兴趣和创新意识，对培养学生自主学习精神和勇于实践的能力可收到良好的效果。针对在应用中产生的问题，只要主动采取应对措施，扬长避短，就能使数控加工仿真软件在培养数控编程技术人才方面发挥其重要的作用。
关键词：CAXA2013数车软件;特殊弧形零件;自动编程;后置处理
一、引言
自动编程就是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。目前，常见的数控车床自动编程软件有CAXA数控车，Mastercam，UG、pro-E等。其中，CAXA2013数控车软件是我国自主研发的一款集计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）于一体的数控车床专用软件，它具有零件二维轮廓建模、刀具路径模拟、切削验证加工和后置代码生成等功能。下面通过一复杂弧形零件―手柄轮廓零件的数控编程来介绍CAXA2013数控车在自动编程中的具体应用。
二、典型特殊弧形零件加工
（一）手柄零件图分析。零件手柄的轮廓线由直线、椭圆、螺旋线和圆弧所构成，该零件图的加工难点在于由R42的圆弧段、椭圆曲线和R8圆弧段相切形成的光滑曲面的编程计算，若采用手工编程，则各段曲线相切处的节点计算非常复杂，必须借助计算机辅助绘图。
（二）手柄的加工工艺分析。手柄零件的数控加工流程包括外轮廓、外槽和外螺纹的粗加工及精加工，零件的加工难点在于特殊弧形外轮廓的编程加工。下面着重介绍基于CAXA2013数控车软件的特殊弧形外轮廓的粗、精加工编程。
在利用CAXA2013数控车软件对零件进行数控自动编程加工前，首先要对零件进行加工工艺分析，正确划分加工工序，选择合适的加工刀具，设置相应的切削参数，确定加工路线和刀具轨迹，以保证零件的加工效率和加工质量。
（三）毛坯及外轮廓的建模。在CAXA2013数控车软件中对加工对象进行轮廓建模时，需要同时给出毛坯轮廓和加工对象的外轮廓，轮廓的建模可以通过CAXA数车软件直接绘制或者利用AutoCAD中dxf图形文件的导入来实现。在CAXA2013数车软件中导入dxf图形文件的具体步骤为：首先利用软件绘制好所需的毛坯及手柄外轮廓，并将其保存为dxf文件，然后利用CAXA数车中的数据输入功能dxf文件读入到CAXA数车的界面中。毛坯及手柄的具体外轮廓图如图1所示。
图1手柄的毛坯和被加工轮廓图
（四）外轮廓的自动编程
1.外轮廓粗车加工。根据加工工艺中先粗后精的加工原则，首先对手柄的外轮廓进行粗车加工，单击CAXA2013数车工具栏上的“轮廓粗车”图标，根据加工要求填写各项加工参数、进退刀方式、切削用量的粗车参数表，加工参数和轮廓车刀选取。
在各项参数设置结束之后，根据系统提示分别拾取图1中的被加工轮廓和毛坯轮廓，采用限制链拾取方式，分别拾取左面轮廓线和右面R8圆弧部分的轮廓线，如图2所示。
图2 拾取被加工表面轮廓
根据刀具路径轨迹选择合适的进退刀点，系统则自动生成粗车外轮廓的刀具轨迹图。
2.外轮廓精车加工。外轮廓的精车与粗车设置相似，只是将加工参数适当改变，用其余采用系统默认设置，此处不赘述。
3.外轮廓的粗精加工轨迹仿真及程序生成。CAXA2013数车软件中生成的粗、精加工刀具轨迹，可以进行模拟仿真，以验证加工程序的正确性。程序生产是根据当前数控系统的配置要求，把生成的加工轨迹转化成G代码数据文件，即生成CNC数控程序。
三、数控加工
程序生成后，需要将得到的数控代码传输到数控机床，引导机床先进行仿真加工，如果不能满足加工要求，就需要对原NC程序进行修正，并重新进行数控加工仿真，直到确定无误后，再装上毛坯，机床就可以按照程序加工出合格的零件。
四、结论与展望
关键词：数控加工 数控机床 加工精度
中图分类号:TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0014-01
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控加工是一个非常复杂的过程，哪个环节出了差错都会对产品的成型造成很大的影响。
1、合理加工路线
1.1 加工轨迹的优化
加工的轨迹是指走刀路线。选择合理的走刀路线将大大提高加工的效率。实际加工中，对外形尺寸单调递增的轮廓，用“矩形”分层切削去除余量；对外形尺寸变化不大，轮廓形状不是单调递增的表面，可用“型车”分层切削去除余量。在编程时，技术人员要结合实际情况灵活运用编程指令，优化加工轨迹，真正实现数控加工成本最低、效率最高。
1.2 进刀方式
挖槽和型腔零件加工中的进刀方式应根据精度要求、切削中的平衡性和可靠性、切削效率等选择下刀方式。对切削部分面积小或对表面粗糙度要求不高可采用垂直下刀；在模具制造中，合金模具铣刀在高速切削时常采用螺旋下刀；对于长条形型腔工件的加工，在无法采用螺旋下刀方式加工时，应采用斜线下刀方式。在钻孔、镗孔时要考虑刀具的引入长度和超出长度。在数控车床上车削螺纹时，为了尽可能减小伺服驱动系统升降频率突变对螺纹车削所产生的不利影响，要有合适大小的空刀引入量和空刀退出量。
2、刀具的选择和正确安装
2.1 刀具的合理选择
数控加工应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工顺序、切削用量和加工表面形状来选择刀具。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具刚性。选用刀具时，要使刀具的尺寸与被加工的表面尺寸相适应，在加工中不能发生干涉。
数控车削中切槽刀一般根据加工槽宽选择刀具，刀宽≤槽宽，螺纹刀刀尖角应根据工件螺纹的牙形角来选择。
2.2 刀具的正确安装
刀具的正确安装，是确保数控加工的关键。数控车床上刀具的安装高度要等高于主轴中心线，否则会改变刀具切削加工时的切削角度，不仅影响加工时的表面质量还会影响加工尺寸。在数控加工中，损坏最严重的刀具就是切槽刀，问题主要出在安装、主轴转速、进给量和程序上，切断刀或切槽刀安装时刀头部分长度要比切削深度长2～3mm，主切削刃必须平行于主轴中心线，否则轻者切出的槽底直径一侧大、一侧小，重者刀刃断；螺纹刀在安装时要用对刀板进行对刀，保证刀具半角要对称。内孔刀在保证加工长度的前提下，刀杆伸出长度不要太长，否则会因刀杆刚度差而影响内孔加工质量。
3、切削用量的合理选择
3.1 手工编程加工中切削用量的选择
切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度、进给量。切削深度由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高生产率；精加工取较小的切削深度，以获得较高的表面质量。
3.2 自动编程加工中切削用量的选择
在自动编程加工中，普通数控加工切削用量参照手工编程，若采用高速数控加工，由于进给速度和加工速度很高，所以进给量要小，切削深度要浅。
4、编程技巧
4.1 减少数控系统累积误差
增量方式编程，是以前一点为基准，连续执行多段程序必然产生累积误差，所以在程序编制时尽量使用绝对方式编程，使每个程序段都以工件原点为基准，这样就能减少数控系统的累积误差。另外在程序中适当插入回参考点指令，可以消除数控系统运算的累积误差，保证加工精度。
4.2 巧妙使用固有程序
巧妙使用数控机床的固有程序，如轮廓循环、切槽循环、螺纹循环、钻孔循环、镗孔循环，使程序简洁不冗长；巧用参数编程、用户宏程序编程解决由数学表达式给出的如椭圆、抛物线、正弦曲线等轮廓的加工问题。
4.3 灵活运用主程序与子程序
在模具加工中，常采用一模多件加工。如果零件上有几处相同的形状，应灵活运用主程序与子程序的关系，在主程序中反复调用子程序，直到完成加工。在程序编制时可以在子程序中用增量编程或在主程序中用G52设定局部坐标系、在主程序中采用镜像功能、在主程序中采用旋转功能等，使程序简洁不冗长。
4.4 正确使用刀尖圆弧半径补偿功能
数控车削加工中使用的外圆刀和内孔镗刀属于尖形车刀，刀尖存在圆弧，精加工锥面或圆弧曲面时应考虑刀尖圆弧半径对加工精度的影响，车削外轮廓时应选择G42、G40建立和取消右补偿，车削内轮廓时应选择G41、G40建立和取消左补偿。若粗加工时是用G71、G73编程，半径补偿的建立和取消可放在程序中精加工轮廓描述段。
5、尺寸精度快速控制
5.1 数控车床尺寸精度快速控制
数控车削中由于刀具磨损、导轨磨损、丝杠螺母间隙等原因，机床使用一段时间后会有误差，再加上测量读数读错，对刀时工件表面粗糙等都会影响零件尺寸精度，所以测量时可先用游标卡尺测量读大数，再用千分尺测量读小数，这样就不容易读错。
5.2 数控铣床尺寸精度快速控制
数控铣削中用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿和长度补偿，可进行粗精加工。在粗加工时，通过在刀具半径补偿和长度补偿中输入适当的数值预留精加工余量，粗加工后，根据测量情况在刀具半径补偿和长度补偿中输入适当的数值，再进行精加工，尺寸肯定在公差范围内。
6、结语
随着越来越多的数控机床在生产中得到广泛的应用，数控技术人员只有在生产实践中边工作边思考边学习边总结，不断丰富加工经验，并将知识和技巧相融合，才能真正掌握数控加工的实用技能，才能真正使数控机床实现高精度、高效率、高难度的加工，才能真正发挥数控加工技术的优势。
关键词：质量；数控；加工；防错
航空发动机机匣零件材料多为高温合金、钛合金等材料，价格昂贵，一旦出现加工事故，将为企业带来巨大的经济损失。单纯地依靠奖惩机制难以解决根本问题，防错技术充分重视产品的源头质量，发现差错立即发出警告并及时纠正，将提高产品质量建立在流程中而不是单纯依靠检验保证质量，是达到质量零缺陷的手段，应用防错技术目的是有效防止在产品的研制和生产中的人为差错，使差错不会发生或者至少及早地检查并纠正，以简单的方法和手段提高产品质量。本文通过“监控”零部件的质量，节约返工、返修的成本和时间，及时识别需要改进的机会，在不可预知的人为差错转化到缺陷形成之前，防止差错的“蔓延”，消除缺陷，达到防错目的，提高产品的合格率。
1.现状
零件在数控加工过程中，包含了许多手动操作如零件的装夹、对刀、零件的翻转，同时需要输入大量的数据，如输入加工原点、刀具半径补偿值、公共坐标系等，加工一个零件，一旦操作者出现操作失误，将会造成难以挽回的加工事故。每年由于加工事故带来的零件加工质量不合格给企业带来的巨大损失，同时随着零件加工材料趋于难加工材料、加工结构复杂、加工精度越来越高，产品的不合格率上升的风险也将增大。分析加工过程中引起加工事故的原因，引入防错机制监控加工过程，提升加工稳定性，提高产品合格率是企业提效的重要途径，也是急需解决的重要难题。
2.原因分析
据统计，按导致不合格品的原因进行分类，零件数控加工过程常见的加工问题，其中操作失误是导致产品不合格的重要原因，操作方法不当最容易引起加工事故。引起加工事故的主要原因总结如下：（1）工艺技术能力不足、技术防错没有真正落到实处。表现在工艺技术能力满足不了现场的需求，还有装夹找正问题、上刀量大等。（2）现场操作者工作不认真。表现在操作者操作失误如：对刀操作失误、设备操作失误、图纸看错等。（3）员工本身能力不足。表现在技术人员本身能力不足，如：程序错误、工艺文件编制错误等。现场操作者新上岗经验不足。（4）工装设备能力不足。表现在刀具问题、夹具问题、设备故障等。
3.数控加工过程防错控制
3.1数控工步卡的填写（1）数控编程原点的填写当本工序所有工步程序原点是一致的，在附注栏内统一填写，当本工序所有工步程序原点不一致时，在程序原点栏内分别填写，并注明编程原点设定指令，如G54，G55。（2）对刀方式的填写对于车加工，对刀方式除用语言描述外，应在工步卡备注栏内按实际加工情况对对刀方式进行图示说明。3.2数控程序的编制（1）在数控程序运行之前，在程序段中使用高级语言通过调用系统变量判断编程原点的正确性，以防止编程原点设置错误导致的加工错误。（2）根据零件结构特点及编程方法的不同，应优先采用刀心编程方式，采用数控加工程序自动分层、换刀，减少工人的手动干预，对于轮廓编程方式，刀具半径补偿值使用高级语言通过调用系统变量进行判断，以防止刀具半径补偿值输入错误导致零件加工错误。（3）对于加工角向零点非任意角向时，应在夹具结构设计中增加实际角向零点校正标识，如刻线或基准孔，在工艺规程及数控工步上注明对零点重新校验。3.3数控加工程序的审批要求（1）数控加工程序校对检查应编制相应标准，在标准中规定数控程序的校对内容。（2）数控加工程序批准检查审核编程坐标系的正确性。检查编程的加工坐标系方向与工艺文件要求的是否相符、坐标系选择是否合理，校对编程原点与仿真环境建立的编程原点与后置处理的一致性。审核程序格式的正确性。检查程序格式是否与对应加工机床编程控制系统要求的一致性。审核零件加工策略的合理性。检查工步安排的合理性，程序的刀具轨迹的合理性。审核加工刀具选择的合理性。检查刀具材料、刀具结构、刀具尺寸能否满足零件加工。3.4数控加工程序的仿真要求（1）所有数控加工程序在加工零件实物前，必须进行数控程序的仿真模拟，按照设计模型要求，保证仿真结果加工无碰撞、残留在工艺规程设定公差之内。（2）校对人员仿真校对时要重新建立仿真环境，不能应用原编制提供的环境进行校对。（3）现场加工修改后的数控加工程序必须重新履行审签手续并经数控程序仿真模拟后才能用于零件实物验证。3.5数控程序验证过程要求（1）零件在首批零件验证之后，根据验证结果，及时固化加工参数。（2）经验证参数固化后的数控加工程序及对应数控工步卡应及时存档。（3）零件在验证过程中，准确统计刀具寿命，监控刀具磨损情况，在数控程序中适时进行更换刀具，避免由于刀具磨损导致的零件加工错误。（4）固化后的数控加工程序不宜再进行人为调整主轴转速及进给倍率。
4.实例
4.1刀具半径输入防错实例数控机床的刀具半径补偿，是加工中最常用的功能，在上刀补加工，操作者根据刀具半径大小，以及零件的状态，在刀具参数表中输入正确的刀补值，来完成零件的加工，由于刀补值缺乏监督，每年都存在刀补上错的情况。为了控制刀补上错问题，开发刀具半径控制程序，在高精度、壁薄零件的加工过程中，通过读取操作者输入的半径值与允许的最大最小值进行比较，只有输入正确的数值才能加工，消除了操作者输错半径值的情况，防止错误发生，部分程序代码如下4.2案例名称：数控加工对刀防错现场进行数控加工时，对刀方式的正确与否直接影响零件加工质量，通常在工步卡上写上对刀方式，语言描述不直观，易发生对刀错误导致零件报废。为了防止对刀错误导致的零件超差报废，在数控工步卡备注栏内按实际加工情况以画图形式表示，直观清晰，可有效防止由于对刀错误导致零件加工错误，见表1。结语针对机匣加工过程中经常出现的质量事故，从数控程序编制规定、工艺过程易出错环节进行细化，减少和消除工序操作和生产过程中的错误，使零件在加工过程中，错误不会发生或及早发现问题进行纠正，减少加工中人为差错发生的机会，避免差错形成缺陷，做好事前的质量预防和过程质量控制工作。
参考文献
[1]陈思涛.防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用[J].工艺与检测，2012（3）：5.
【关键词】MasterCAM；数控铣削加工；自动编程
数控加工是一种可编程的柔性加工方法，数控机床正向着高速、高精、高柔性、复合化的方向发展，其费用相对较高，故适用于精度高，形状复杂的零件的加工。通过对所设计的零件进行加工工艺分析，MasterCAM能绘制几何图形及建模，以合理的加工步骤得到刀具路径，通过程序的后处理生成数控加工指令代码。
一、数控铣零件加工工艺分析
如图1所示为加工的零件图，在运用MasterCAM软件对零件进行数控加工自动编程前，首先要对零件进行加工工艺分析，确定合理的加工顺序，在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，要尽量减少换刀次数，提高加工效率，并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度，以及零件刚度和变形等因素，做到先粗加工后精加工;先加工主要表面后加工次要表面;先加工基准面后加工其他表面。
二、零件的几何建模
建立零件的几何模型是实现数控加工的基础，在进行零件的建模时，无需画出整个零件的模型来，只需要画出其加工部分的轮廓线即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不标出，这样既节省建模时间，又能满足数控加工的需要;建模时，应根据零件的实际尺寸来绘制，以保证计算生成的刀具路径坐标的正确性;并可将不同的加工工序分别绘制于不同的图层内，利用MasterCAM中图层的功能，在确定刀具路径时，加以调用或隐藏，以选择加工需要的轮廓线。
三、刀具的选择及参数设置。
在模具型腔数控铣削加工中，刀具的选择直接影响着零件的加工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具有着十分重要的意义。在模具型腔铣削加工中，常用的刀具有平头立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。
（1）由于毛坯表面不平整，所以首先要进行表面粗加工，粗加工选用刀头直径为Φ37.5mm的面铣刀，转速为2000r/min，进给为800mm/min，采用平行切削的方法。
（2）该模型的两外形和圆孔型腔的铣削加工都用刀头直径为Φ20mm的平头立铣刀加工，可以设置主轴转速为3600r/min，机床进给为1000mm/min。走刀都为顺时针。
（3）在钻孔时，我们选用直径为Φ7.8mm的钻头打孔深17.5mm，转速1000r/min,进给为300mm/min.然后再用直径Φ8mm的绞刀绞孔深7mm。转速为800r/min,进给200mm/min,加工完成。
（4）“工商”字的雕刻采用1.5mm的中心钻，转速为1500r/min,进给200mm/min,加工完成。
四、走刀方式和切削方式的确定
1、走刀方式
在模具加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式。此零件的刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。
2、铣削方式
铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具耐用度和加工过程的平稳性。在采用圆周铣削时，根据加工余量的大小和表面质量的要求，要合理选用顺铣和逆铣，一般地，粗加工过程中余量较大，应选用逆铣加工方式，以减小机床的震动；精加工时，为达到精度和表面粗糙度的要求，应选择顺铣加工方式。在采用端面铣削时，应根据所加工材料的不同，选用不同的铣削方式。
五、刀具的切入与切出
在模具型腔数控铣削中，由于模具型腔的复杂性，往往需要多次更换不同的刀具才能完成对模具零件的加工。在粗加工时，每次加工后残留余量形成的几何形状是在变化的，在下次进刀时如果切入方式选择不当，很容易造成栽刀事故。在精加工时，切入和切出时切削条件的变化往往会造成加工表面质量的差异。因此，合理选择刀具切入、切出方式具有非常重要的意义。一般的MasterCAM软件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件、刀具以斜线切入工件、刀具以螺旋轨迹下降切入工件、刀具通过预加工工艺孔切入工件以及圆弧切入切出工件。
六、刀具路径模拟
在模具数控加工编程中，MasterCAM功能中生成刀具路径，根据二维视图，经过参数设置，生成刀具路径，通过刀具路径，我们可以预先知道数控铣削加工是否合理，这就利用了MasterCAM软件的优越性的体现。
八、实体验证
通过MasterCAM实体验证功能能够观察切削加工的过程，可用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求，这样提高了在实际加工中的安全性和可靠性。
九、自动编程的优越性。
通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求时，就可以使用MasterCAM的后置处理程序来生成NCI文件或NC数控代码,MasterCAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。对于不同的数控设备，其数控系统可能不尽相同，选用的后置处理程序也就有所不同。对于具体的数控设备，应选用对应的后置处理程序，后置处理生成的NC数控代码经适当修改，如能符合所用数控设备的要求，就可以输出到数控设备，进行数控加工使用，而很多模具型腔的数控加工无法用人工编程来实现，只能采用软件设计，自动编程的功能来实现大量的程序编写。
利用MasterCAM系统提供的零件加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，可用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求。同时在模拟加工中，系统会给出有关加工过程的报告。这样可以在实际生产中省去试切的过程，缩短生产周期，可降低材料消耗从而降低产品成本，提高生产效率，从而取得良好的经济效益,大大降低了生产者的劳动强度，体现了MasterCAM在数控加工中的优越性，这是普通铣削加工做不到的。
【参 考 文 献】
[1]王 卫 兵，MasterCAM 数控加工教程清华大学出版社2005.7
关键词：机械加工；数控加工技术；数控机床加工
数控加工技术的应用对机械制造的精度和性能起到了重要的影响。如果不能够正确地使用数控加工技术，就不能够有效地控制机床和工具的使用，也就不能发挥数控加工的优势，反而使得加工机械出现质量、精度或者性能等方面的问题。所以，应更加深入理解数控加工技术，并结合机械制造和加工实践，掌握影响数控加工技术的因素，并提出提高数控加工水平的措施。
1 影响数控加工技术的关键因素
1.1 操刀问题
利用数控机床进行大批量生产时，在保证加工稳定性和加工产品质量的前提下，通过提高加工效率来提高企业的经济效益是一项十分有效的方法。在使用数控车削加工产品时，使用简单的换刀方式，是降低机床磨损，缩短换刀辅助时间并有效节约加工成本的可行方法。此外，还可以改进换刀点的设置也是降低运行成本、提高生产加工效率的有效途径。所以，在数控加工的过程中，应仔细选择夹具、合理安排走到路线和刀具排列的使用顺序，以使数控加工技术能够有效发挥其功能。
1.2 数控机床的利用问题
数控机床加工技术已经在我国机械制造行业使用较为广泛，在企业中购置的数控加工设备会由于环境问题和人为原因使设备进行不同程度的折旧。而这种折旧是不能够避免的，与操作工是否遵循操作规范和设备的保养维修没有直接关系。这种折旧会使得设备的精确程度降低，从而降低数控加工技术的使用。所以，为了保证设备的精确程度，保证数控加工技术的正常运行，生产企业应定期的对设备进行检修工作，确保设备是在精确的状态下进行工作，以发挥数控加工技术在机械制造过程中的优越性。
1.3 编程技术较低
编程技术的高低会影响机床的工作效率。但是在生产实践中，操作人员不能够全面地掌握数控加工技术和编程方法，这样操作人员既不能够掌握数控机床加工的重点，也不能够发挥数控机床所具有的优势，只能够机械地使用数控机床，导致数控加工技术的优势很难发挥。此外，数控机床操作人员和技术人员不是专业的计算机工作人员，对计算机编程技术并不熟悉，尤其是在数控机床切削模拟方面没有编程基础，使得调试时间过长。数控加工技术不能够正确的使用，直接影响了企业的生产效率。另外，由于操作人员编程知识的缺乏，导致操作者的编程不合理，设备在运转的过程中会时常出现空刀现象，使得设备空转，直接影响了设备的工作效率。
2 提高数控加工技术的措施
2.1 培养优秀数控技术人才
提高数控加工技术的使用效率，除了提高数控机床设备的职能程度之外，具有高素质和高水平操作能力的数控操作人员也是十分关键的。如果没有优秀的数控机床的编程人员，就不能够有效提高设备的工作效率；如果没有优秀的数控机床操作人员，设备就不能够达到最佳的加工效率，产品的废品率就会提高，数控机床的使用效率和设备的使用寿命就会降低。所以，为了提升数控加工技术的使用水平，就必须培养具备高素质的数控操作人员。
2.2 对数控机床加工实施科学管理
数控机床与传统机床有所不同，所以不能够使用传统机床的管理方式来管理数控机床。通过一些前期的实践得出，集中管理数控机床可以使数控机床的工作效率得到较大的提高，尤其是在数控机床数量较多的情况下。所以，对于数控机床的管理通常采取集中化、专业化的管理方式。由工厂的工艺技术部门负责工艺技术准备工作，由工厂统一下达生产管理任务以达到统一平衡。对于较先进的制造企业，可以采用计算机集成的生产方式。通过计算机管理数控机床生产中用到的各种作业和加工信息，能够实现各个生产部门之间的信息共享，减少了安排生产的时间，从而能够提升企业的制造效率。
2.3 选择合理的切削刀具
生产中所使用的刀具是加工质量和加工效率的重要保证。随着技术水平的提高和企业生产需求的增加，目前国内外数控加工机床已经向高速、高刚性和大功率的方向完善。也就是说，在数控加工中所使用的刀具在必须具有稳定性能的前提下，承受高速切削和强力切削的性能。在选择的刀具时，应遵循在允许使用硬质合金刀具时，就不使用高速钢刀具的准则。在条件允许时，应选择例如涂层刀具、陶瓷刀片等性能更好，更加耐磨的刀具。
2.4 编制合理的加工程序
合理的加工程序将会在很大程度上影响数控机床的使用水平。而合理的加工程序的编写往往取决于编程人员的编程技巧。在能够保证加工质量的前提之下，能够使程序的片段最少，工件的加工周期最短，是评判一个程序优劣的准则。一般情况下，可以通过缩短非切削时间来提高数控机床的加工效率。例如，在很多情况下，程序是逐行执行的，如果将不冲突的指令转化为并行执行，能够在很大程度上缩短非切削时间，从而能够提升工作效率。例如，可以将主轴的启动停转和快速移动、定位等相重合。
3 总结
数控机床能够适应多种机械加工种类，加工精确度较传统的加工工艺较高。因此，数控加工技术在现代化工业生产中占据着越来越重要的位置。同时，现阶段我国的数控加工技术还存在很多的问题，需要进行进一步的完善和优化。
参考文献：
[1]祝成峰.论提高机械数控加工技术水平的有效策略[J].机电信息，2012（27）：104-105.
摘 要：结合数控技术课程内容，确定数控技术课程实验教学目标，分析了数控技术课程基本实验、综合性实验教学内容的设置及教学方法，介绍了实验考核方式。
关键词：数控技术课程 实验教学 教学内容 教学方法
中图分类号：G642.3 文献标识码： A
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（b）-0000-00
数控机床作为典型的机电一体化产品，在现代制造业中的应用日趋广泛。数控机床中综合运用了计算机、自动控制、自动检测、精密机械等多学科知识，是机械设计制造及其自动化专业中知识应用的综合体现。本文根据作者多年教学实践经验，就数控技术课程实验教学中教学内容的设置与教学方法的应用进行简要分析和探讨。
1 结合课程教学内容，明确实验教学目标
数控技术课程内容[1，2]通常以数控机床为中心进行展开。数控机床作为典型的机电一体化产品，总体包含机械系统、电气控制系统两大部分，即分别为被控对象和控制系统两部分。按照控制理论的基本思想，数控机床控制系统又可以分为输入系统、控制系统、驱动系统、执行系统和检测系统等五大部分。数控技术课程内容按照程序编制、插补算法与CNC系统、驱动放大电路、伺服电机、检测装置等部分进行设置即采用了这一分类方法。
从数控技术课程内容的规划中可以明确，数控技术实验教学目标应该包含对数控机床控制思想的总体认识、对数控机床操作的实践技能培养和对数控技术原理的基本认识，从而通过实践教学实现对课堂理论教学内容的深化理解。
2 根据实验条件，确定实验教学内容及教学方法
目前的数控技术实验教学中大多只注重数控编程部分的实践，而数控技术作为一门专业方向课程，可以供学生选择的方向除了数控加工技术外还应包含数字控制技术。因此，实验内容的选择不应只局限于编程，还应注重于机床的数字控制原理，该部分内容几乎涉及到除数控编程外的所有数控技术课堂教学内容。
我校数控实验室现有数控车床、数控仿形铣床、立式加工中心、数控线切割、数控雕刻机、宇龙仿真软件及机电一体化实验台等设备，设备虽然不同，但都属于典型的机电一体化产品，具有相同的控制思想。因此，在数控编程课堂教学内容开始前，进行的数控机床基本操作实验中，首先通过各个机床的加工演示和讲解，让学生对机床的结构组成、工作原理、控制思想、操作方法进行初步认识，加深对数控机床原理的理解。然后，以数控机床的基本操作为重点，通过对机床操作面板的使用，让学生熟悉机床的基本操作方法。最后，通过简单实例，从零件图、程序组成结构、程序输入、调用、材料装夹、对刀、模拟、加工，介绍数控编程加工的总体实现过程。
在数控编程课程结束后进行的数控机床编程加工实验中，由教师给定题目或学生自拟的方式，根据零件图纸，学生通过仿真软件编制程序，最后经教师审核后在机床上加工。
在课堂教学后期进行的数控机床控制原理实验中，首先通过机电一体化实验台，演示对数控机床工作台的控制，介绍机床控制系统中的PLC、继电器、接触器、环形分配器、驱动器等关键部件，然后，通过结合机床操作面板、控制程序让学生观察电气控制柜和数控系统软件界面中的PLC输入输出信号的变化，让学生理解数控机床中信息的传递与驱动、反馈控制原理。
3 做好实验准备，提高实验效率
数控机床是一种高技术含量、高精度、高性能的设备，设备造价比较高，受客观因素的影响，实验设备少，学生人数多，要使学生在短时间的实验教学课时限制下尽可能多的理解和掌握数控机床编程及其技术原理的众多知识，实验前的准备工作极为重要。开学后，实验教师应与理论课教师充分沟通，协调一致，制定好理论教学与实验教学的教学计划；实验课程开始前，实验教师应充分了解学生的理论课程进展情况，从而根据学生实际情况，制定实验教学方案，并事先准备好刀具、材料、程序，并试运行，防止因疏忽造成实验过程中的时间浪费。数控技术涉及理论广泛，学生的疑问也较多，因此，实验教师要不断提高自身理论知识，充分理解实验中涉及到的理论原理，明确实验过程，从而使整个实验过程系统化，并能及时准确、简洁明了的解答学生的提问，从而提高实验效率。
4 注重知识应用，提升综合素质
单一的数控机床编程操作实验，简单的通过加工演示、简单实例，很难达到对学生综合实践能力的锻炼，因此，应有针对性地开发综合类的实验项目。如：利用加工中心，设置刀具长度补偿和半径补偿，采用多种刀具完成零件的钻孔、平面轮廓铣削加工、圆及圆弧等的加工；利用数控车床多刀加工，完成回转零件的内外圆柱面、端面、切槽、螺纹的加工；通过对操作面板的操作，观察数控系统PLC状态图的变化，结合电气控制柜中的继电器、接触器的动作，绘制机床的电气控制原理图；通过机电一体化实验台，编制PLC梯形图，实现对机床工作台的运动控制；采用自动编程软件，完成零件的自动编程。与此同时，鼓励学生在掌握基础知识的情况下，根据实验室条件，结合自身兴趣和方向、科研经验，自主设计实验内容，或在教师指导下参与共同设计新的实验，从而充分调动学生的积极性和主动性， 提高学生分析和解决实际问题的能力，有利于学生创新精神和实践能力的培养与提高，从而达到培养具有综合能力和创新能力人才的目的。
5 完善实验考核方式
数控技术课程作为一门专业方向课，相比于大多数课程，实践应用能力更为重要，因此，应加大实验内容所占比重。考核形式采用基本理论、软件仿真、基本操作、综合实践四个方面进行考核。其中基本理论涉及机床结构、控制原理、程序代码等；软件仿真涉及材料、刀具、工艺及程序等；基本操作包括图纸、编程、对刀、加工等实践操作；综合实践由教师拟定综合实例，由学生选题或自主选择工程科研实际问题，拟定加工工艺完成操作加工。
6 结语
实践是创新的源泉，学生通过动手实践，加深对理论的理解，从而更好的实现知识的应用，进而实现对知识的综合和创新思维的产生。数控技术课程实验是学生通过实践理解和深化认识数控技术理论的关键，同时也是对知识综合应用能力培养的关键。数控技术实验课程的特点，要求教师要在教学过程中不断总结和完善，丰富教学手段和教学方法，优化教学内容，提升自身理论与实践能力，从而确保教学效果。
参考文献
我校的教学特色是以学生动手能力为主，学生实际操作能力较强，到企业后“上手”快，很容易融入到企业的日常生产工作中去。学生在校期间学生不但要学习理论知识更重要的是要学习实训操作经验，有的教学科目如钳工、电工、焊工的实训教学学生都是一人一个工位，理论教学和实训教学可以很以很轻松的融为一体，老师在课堂上讲解学生在实训室操作，每个学生都能得到充分的训练，理论教学和实训教学的效果都很好。可数控专业由于理论教学内容较为抽象，实训设备又价格昂贵不能人手一台学生得不到充分的训练教学效果不是好，数控仿真软件的引进数控仿真实训室的建立有效的解决了数控专业理论教学和实训教学中的很多问题，下面结合我自己的教学实践谈谈数控仿真软件在数控专业教学中的应用。
一、数控仿真软件在理论教学中的应用
以《数控车编程》的理论教学为例，学习内容较为抽象多数学生在学习过程中都像是在听天书，学不懂学不会造成恶性循环使很多学生放弃学习这门课程，而《数控车编程》这门课却是数控专业中极为重要的课程，传统的课堂教学模式很难解决之一问题，使很多老师与学生都极为苦恼。我校为解决之一难题使学生学的懂学的会，于2005年建立了数控仿真实训室有效的解决了之一难题，在课程计划中可以安排课堂教学30%实验教学70%，在课堂教学上采用多媒体教学方式应用数控仿真软件一边讲解一边应用仿真软件演示操作，在教学中可以应用数控仿真软件讲解控制面板及各功能按键的意义和使用方法，消除学生对数控机床的陌生感，通过软件可以演示上件、换件、对刀一系列的操作过程使教师可以很好的讲解在操作过程中的注意事项这样也为实训操作打下了基础，学生在学习过程中有时很难理解指令对刀具的控制，数控仿真软件带有的显示刀具轨迹功功能可以形成刀具加工轨迹使学生很明了的看到指令对刀具的控制，有助于学生学习把抽象的问题直观化。
在理论教学的实验环节，学生进入数控仿真实验室应用数控仿真软件，按照老师给定的图纸进行编程然后输入到仿真软件中进行仿真加工，让学生自己动手操作在这期间学生不但可以跟为熟练的使用数控操作面板，同时对数控加工过程如对刀、换刀、上件、换件等实际加工内容有了较为深刻的认识。应用数控仿真软件自己编辑程序加工工件可以加深学生对编程指令和编程方法的认识，在这过程中发现问题老师及时帮助解决。实验环节不同于实训教学，学生一系列的操作都是在电脑上面完成不像机床操作那样危险性较高，学生可以大胆尝试激发学习兴趣开拓思路，学生应用仿真软件加工出工件，使他们产生成就感消除学生学习编程课的畏惧情绪使他们更好的学习《数控车编程》课程，有效的解决课程抽象难懂的问题，使更多的学生学的懂学的会。
二、数控仿真软件在实训教学中的应用
学生通过在理论教学中的学习对数控加工有了一定的了解，能根据图纸在仿真软件上加工出工件，可仿真加工和实际机床操作毕竟不是一回事，在实际加工中有很多问题需要谨慎对待，如数控车床上工件的装夹，夹的过紧工件变形，夹的过松工件在加工过程中发生窜动不但工件和刀具易损坏甚至会照成工件飞出伤人，可以说仿真软件解决了数控数控专业教学中的一些难题，可数控加工不能只停留在仿真加工，还是要加大实训力度，合理制定加工方案编制加工程序完成工件的切削加工。由于数控机床价格昂贵不能像在实验室一样人手一台电脑，为解决之一难题学校建立了机加工实训室采用数控机床和数控仿真软件相结合的方式，就是将学学生分为两人一组，一人操作数控机床一人应用仿真软件编程校验，然后交叉使用，使用数控仿真软件先校验程序然后在输入不但保证了程序的正确性，避免了由于程序错误造成工件加工失败，而且由于程序在仿真软件中已经校验成功避免了在机床上反复修改的时间，有效的提高了机床的使用效率，增加了实训的时间。采用计算机和机床组合的实训方式不但提高了效率而且有效的解决了实训设备少的难题。
数控仿真软件虽好，但怎样合理利用才是关键，数控仿真软件有效的解决了理论教学与实训教学脱钩的问题，使理论教学和实训教学有机的结合，不但解决了数控设备少实训成本高的困难，而且数控仿真软件的应用激发了学生的学习兴趣，可以说数控仿真软件的应用使学生学习数控专业起到了事半功倍的效果。
关键词：数控车床；可编程台尾；台尾结构；控制模型；金属加工设备 文献标识码：A
中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2015）13-0011-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.006
1 可编程台尾的特点
数控车床是现代工业中应用非常广泛的一类金属加工设备，数控车床主要用于加工回转件，比较常见的是加工盘类零件和轴类零件。盘类零件的加工一般仅采用卡盘卡紧方式就能满足要求，而对于轴类零件特别是对于长轴类零件的加工，需要使用卡盘和台尾结构，采取一卡一顶的装卡方式，所以对于数控车床的加工而言，良好、可靠、高效的台尾结构非常重要。可靠高效的台尾结构，不仅能保证数控车床所加工零件的加工质量，而且可以大大提高加工效率，对于提升数控车床的自动化程度也非常重要。
传统的台尾结构，主要是手动搬动台尾体沿数控车床的Z轴导轨移动或沿台尾专用导轨移动，台尾的移动由人力搬动，台尾体被搬到指定位置后，扳动手柄将台尾底板锁到台尾移动的导轨上。用人力旋转台尾套筒的进退的手柄，将台尾体内的套筒旋出顶紧工件，再通过锁紧手柄将台尾套筒锁紧。可见传统的数控车床的台尾结构操作起来费时费力，随着数控车床产品日新月异的发展，特别是智能化数控车床产品的涌现，为提高劳动生产率，数控车床行业特别需要一种新兴的数控车床台尾结构的出现，来代替原有传统的数控车床的台尾
结构。
数控车床的可编程台尾，不同于传统台尾结构，是一种具备可以参与数控车床加工编程的新型台尾结构。在对可编程台尾的控制过程中，数控车床的数控系统可以用M代码、B代码或其他可以参与数控车床加工编程的代码指令，自动控制台尾或台尾套筒的进退，并对台尾或台尾套筒的位置进行检测，控制台尾或台尾套筒前进或后退到数控车床加工需要的位置，来完成对数控车床加工零件的顶紧。这样可以提高数控车床加工效率，特别是对于数控车床与自动化生产线（桁架机器手自动化生产线或关节机器手自动化生产线）组线时，可以高效、精准地提高数控车床的装卡效率，从而大大提高数控车床的加工节拍，极大地方便数控车床的加工，实现完全自动化加工，有效地提高数控车床的智能化水平和自动化水平。
2 多种可编程台尾的结构与控制研究
2.1 采用检测开关的简易可编程台尾结构
这里介绍一种简单的可编程台尾结构――采用检测开关的简易可编程台尾结构。
结构上：在普通台尾结构的台尾体后端增加一个随台尾套筒进退的长杆，再增加两个与台尾体固定的，用来检测台尾套筒运动位置的无触点光电检测开关，即构成了这种可编程台尾结构。
控制上：台尾套筒前后移动由数控系统输出控制代码M32（台尾套筒前进）；M33（台尾套筒后退）来实现，台尾套筒行程控制用无触点开关检测到的位置信号反馈给数控系统。前进开关到位信号，用来确保台尾套筒有效的顶紧工件，后退限位开关作为台尾套筒退回到位的确认信号。根据被加工工件长度来调整这两个限位开关位置。如果台尾套筒伸出不到位，台尾套筒前进开关发不出信号，机床主轴就不能启动。在程序编写和自动加工过程中，台尾套筒前进、台尾套筒后退检测开关分别被采集到数控系统的PLC控制程序中，作为台尾套筒前进指令代码M32和台尾套筒前进指令代码M33的应答信号。此种结构较为简单。
2.2 采用直线光栅尺的可编程台尾结构
在第一种可编程台尾研究的基础上，这里介绍另一种结构。
结构上：此种台尾结构的特点与前面提到的第一种可编程台尾结构相似，只是使用光栅尺结构代替了检测台尾套筒前进、后退的位置检测开关。
控制上：数控系统检测台尾所带光栅尺的反馈位置数据，数控系统将可编程台尾体等同于虚拟轴进行控制，通过G0等G代码控制台尾的运行位置，结合光栅尺的反馈位置，通过数据比较计算，来实现对台尾的控制。此种可编程台尾结构的优点是控制位置相对较为灵活，难点在于对光栅尺的模拟量数据的读入与识别，因某些数控系统不接收反馈的模拟量信号，或者需要通过特殊的DA转换装置来完成对数据的转换。
2.3 通过液压插销借用Z轴拖动台尾的可编程台尾结构
这里再介绍一种间接利用数控车床伺服轴移动来实现可编程台尾控制的结构――通过液压插销借用Z轴拖动台尾的可编程台尾结构。
结构上：此种可编程台尾结构，采用液压缸带动液压插销结构、Z轴撞停到位开关结构，使台尾体与Z轴床鞍之间有效连接，数控系统控制液压插销的动作，利用Z轴带动床鞍移动到相应位置。
控制上：此种可编程台尾的动作顺序逻辑为：（1）Z轴运行到台尾附近；（2）Z轴到位撞停开关触发；（3）数控系统通过PLC控制液压插销伸出；（4）检测液压插销到位；（5）数控系统控制Z轴拖动台尾运行到指定位置；（6）松开液压插销；（7）检查插销退出到位；（8）移走Z轴。此种可编程台尾结构比较简捷，控制难点在于PLC逻辑控制上。
2.4 采用伺服电机控制的可编程台尾结构
有了前面的研究，这里介绍一种较为复杂的应用于数控车床的可编程台尾结构――采用伺服电机控制的可编程台尾结构。
结构上：采用交流伺服电机作为可编程台尾的控制轴（W轴），来实现对可编程台尾的控制。由W轴交流伺服电机（带抱闸）通过滚珠丝杠驱动，沿Z轴方向移动。W轴伺服电机（后端装有绝对编码器）通过联轴器直接连接到相应的滚珠丝杠上，进而驱动台尾的运动与完成位置控制。
控制上：W轴交流伺服电机所起的作用是驱动台尾体快移定位到数控系统指令要求的位置，而顶紧工件主要靠可编程台尾体上的液压缸，同时台尾体到位后，台尾体的锁紧靠台尾体底面压板。在数控系统的控制中，可以对控制台尾的W轴伺服电机，采用PLC轴或IO LINK轴的形式进行控制，通过编写PLC控制程序，使用B代码加G0等位置移动指令控制可编程台尾的高速精准定位。采用类似控制伺服轴一样的方式控制此种类型的可编程台尾。因伺服电机的移动速度快、定位精准、启停平稳，所以此种可编程台尾结构在高速、高精加工应用中有很大的优势，此种可编程台尾结构也是很多高档数控车床比较青睐的台尾结构。
3 多种可编程台尾结构的比较分析
上文对四种应用于数控车床的可编程台尾结构进行了研究，各种方案的优点和不足如下：
方案1（采用检测开关的简易可编程台尾结构）：优点是结构简单、成本低、易实现；缺点是不移动开关位置的情况下，不能任意位置灵活编程，精度与台尾运行速度一般。方案2（采用直线光栅尺的可编程台尾结构）：优点是结构不复杂、较易实现；缺点是成本较高、某些数控系统不能直接接收模拟量信号，光栅尺信号处理比较繁琐。方案3（通过液压插销借用Z轴拖动台尾的可编程台尾结构）：优点是结构不复杂、成本适中，较易实现；缺点是定位精度一般，插销故障率较高，需提高相关部件的刚性。方案4（采用伺服电机控制的可编程台尾结构）：优点是运行速度快、定位精准、锁紧力大；缺点是成本高，设计调试较为复杂。
4 结语
可编程台尾的结构与控制研究对于数控车床的加工效率的提升、机床可靠性研究和数控车床产品的智能化研究很有意义，相信可靠高效的可编程台尾结构的应用必将提升数控车床的整体自动化水平。
参考文献
[1] 顾绳谷.电机及拖动基础[M].北京：机械工业出版社，2011.
