数控加工技术学习要点和方法的探讨.doc

数控加工技术学习要点和方法的探讨摘要：制造业是整个国民经济的基础产业，切削加工在整个制造业中占有极其特殊的地位，现如今使用数控机床自动完成切削加工即“数控加工”已受到各个国家的普遍重视。研究和学习“数控加工技术”提高数控加工水平，是研究切削加工的一个重要方向。对此，理清数控加工技术的方方面面内容，进行有的放矢的学习，对全面掌握数控加工技术很有帮助。关键词：切削加工、数控加工、数控加工技术、技术数控加工技术是随着时代不断进步的技术。在这里技术是指建立在一系列科学基础上的综合体，其目的是通过对生产过程和方法的研究，发现规律，建立模型，探讨原理，为优化生产过程打下基础。就目前来看，数控加工技术所涉及的范围与其相关联的切削加工技术基本可由以下几个方面构成：第一，切削加工基础技术。第二，自动化加工设备的操作与程序编制技术。第三，计算机辅助设计、计算机辅助制造技术即CAD/CAM技术。第四，信息传递技术。第五，精密测量技术。一、数控加工技术要点1、切削加工基础技术要点在这里，切削加工基础技术指的是一般切削加工中都要用到的技术。（换句话说，就是指普通切削加工和数控加工都要用到的技术）这其中主要包括：对设计图样的理解能力即识图能力；操作机械加工设备的技术水平；选择使用和刃磨刀具的技术水平；合理选用工艺方法的综合技术能力。以上这四项技术要点都很重要，缺一不可。如果以上四个方面都很成熟，那么就完成了数控加工的前期准备工作，为进一步学好数控加工技术打下了坚实的基础。2、自动化加工设备的操作与程序编制技术要点在这里，自动化加工设备指的是数控机床、数控电加工机床等。例如，数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心；数控线切割机床和数控电火花机床等。这些机床的主要特征是它们都安装了“机床数控系统”。因此操作这类机床的技术要点有两个，一是熟练掌握机床数控系统的指令集合并合理使用各类指令指挥机床工作。二是根据机床数控系统所允许的“编程规范”编写加工程序。请大家注意，由于数控机床的发展历史才有短短的六十年，各个国家的数控机床发展也不平衡，所以各类机床数控系统都带有明显的时代特征和各个国家的特色，因此在编写程序时往往只能根据具体的机床来编写程序。换句话说针对某一台数控机床编写的程序，放到另一台同类数控机床上使用可能就是无效的。当然不同类型的数控机床所能使用的程序之间的差异就更大。根据数控机床的现状可以看出，数控机床操作和数控程序编制这两个技术要点都具有唯一性，应当根据各种机床控制系统的不同来分别学习，当然，如果能深入地掌握一种数控机床的操作和编程以后，那么再学习另一种数控机床的操作和编程时，问题将变得简单得多。还有一点必须说明，这里所谈到的编写数控加工程序是指用“手工编程”方法编写程序。而手工编程方法能编写的数控加工程序通常是二维的数控加工程序。对于三维以及三维以上的数控加工程序通常是不用手工编程方法编写的。因为一般来说三维和三位以上的数控加工程序需要三轴或多轴联动，其动作关系复杂，需计算的点非常多，计算量很大，用手工编程很容易出错。3、计算机辅助设计、计算机辅助制造即CAD/CAM技术要点最初的计算机辅助设计只是把设计人员从图板上解放出来，实现了绘图速度快、质量高、便于修改、便于出图，但对于自动化加工制造并没有多大帮助。这里所谈的计算机辅助设计主要指计算机三维实体造型和特征造型技术，这些技术是计算机辅助制造的必不可少的一环。根据实际零件的精度要求，建立三维实体模型，这一步非常关键。它使得接下来的计算机辅助制造有了可靠的依据和可能。对于数控加工技术来说，随着国防工业和航空制造业等产业的不断进步，高性能、高精度、难加工的零件会越来越多，所以必须下功夫学习计算机三维建模技术，由浅入深逐渐积累建模知识和经验，直至达到实体建模的效果能满足实际切削加工使用要求。计算机辅助制造技术的发展相对于计算机辅助设计来说恐怕要晚一些，前几年有一些计算机应用软件中只有计算机辅助设计部分而没有计算机辅助制造部分，最近几年各大计算机软件公司已经非常重视计算机辅助制造的研发和开发，纷纷推出新版的计算机辅助制造应用软件。其实，计算机辅助制造主要解决的问题是把已经建好模型的“零件”放在计算机上模拟加工出来并自动生成加工程序。因此，选择不同的切削策略、确定不同的切削参数、选择不同的切削刀具、形成合适的切削刀路进而生成数控机床可以实现的加工程序、包括模拟零件的整个加工过程都是计算机辅助制造要实现的内容。这其中为了获得理想的加工程序，计算机辅助制造软件还有支持修改、调试和完善数控加工程序的相应内容，这些内容也都是计算机辅助制造技术的重要组成部分。还有，计算机辅助制造的结果，就是数控加工程序。将数控加工程序传输到数控机床上去，实现真正的数控加工制造还需要通过程序的“后处理”这一关。如前所述，数控机床的机床数控系统各个国家都不尽相同，所以在计算机辅助制造中模拟零件的整个加工过程而生成的程序相当于一种通用程序，如果要让一个具体的数控机床接受它，还必须针对该种数控机床对通用程序进行“后处理”。例如，日本的FANUC系统就只接受FANUC后处理插件处理过的程序，而德国的SIEMENS系统就只接受SIEMENS后处理插件处理过的程序。高水平的数控编程工程师自己可以针对自己所使用的数控机床创建适用的后处理插件，因此这一环节也应当是计算机辅助制造的重要技术环节。4、信息传递技术要点在计算机上经过后处理的数控加工程序稍加改动就能用于数控机床的实际切削中了。作为现在流行的数控机床传递这些自动生成的数控加工程序的方法基本有两种，一种是“插卡”加工法，即使用“存储卡”从计算机上将程序读出，然后将“存储卡”插到数控机床上，数控机床就可以一边阅读程序，一边按照程序规定的刀路实现切削加工了。实现这种加工方法的关键是数控机床上是否已经设计了存储卡的插口，早期的数控机床可能根本没有设计存储卡插口，有些数控机床可以进行存储卡插口的改造。最近几年生产的数控机床已经有UBS接口了，可以更方便地与计算机交流信息了。另一种是“连线”加工法，将计算机的数据线与数控机床的数据线直接连在一起，机床数控系统可以一边阅读程序，一边指挥切削刀具完成切削动作，实现数控加工。这种加工方法的关键在于计算机输出接口与机床数控系统的数据输入接口的软硬件参数要匹配，传输速度要适当，传输软件要选择合适等。使用连线加工法加工时，由于数控机床生产的年代不同，国籍不同所以多数情况下要根据具体情况选用不同的配置。当然，这种加工方法还可以扩展成为即时远距离在线加工即利用网络远距离传输数控加工程序实现即时数控加工。5、精密测量技术要点经过数控加工的零件，其精度指标是否全部符合原设计要求，只能通过直接检验和测量才能得到结果。由于数控加工过的零件精度一般都比较高，尤其是含有空间曲面的零件，对于它的测量，一般的测量工具像游标卡尺、千分尺根本不能满足测量要求，因此必须使用精密测量仪器。例如一个桃形外轮廓表面，在圆周360度范围内，其测量点就要有数千个，在这种情况下只能用三维测量仪来测量。因此正确操作使用精密测量仪器也是数控加工技术中的重要一环。值得注意的是，面对数控加工零件各式各样的空间曲面，近年来一种被称为3D高精度激光扫描仪的设备应运而生，这种激光扫描仪具有摄相和扫描功能，可以极高的精度完成对工件表面的数据采集，并可自动存储和处理所有扫描及摄相得到的数据，实现非接触性动态测量。因此它可以实现无接触检测，并且可以实现零件部件和CAD模型的对比检测。可想而知，使用这种更先进的检测手段完成零件的质量检测是数控加工技术中一个不可缺少的技术环节，同时利用3D技术实现检测目的也是检测技术的一个重要发展方向。二、数控加工技术的获得综上所述，数控加工技术的技术要点较多，各技术要点之间的联系比较密切，且各技术环节特点各不相同，因此应当对照各技术要点采取针对性学习。1、机械加工基础技术的获得图学方面：在系统学习机械制图、材料学、机械设计等课程的基础上，多练习读图，对复杂零件图要没有遗漏的读懂。利用计算机绘制复杂零件，像复杂的轴类零件、箱体类零件、盘类零件、套类零件等，各种都要绘出两三张，识图能力就会进步很快，读图能力可实现飞跃。操作机床方面：在学习金属切削机床基本理论的基础上，在机床上练习操作一个月左右，建议先练习普通车床操作，最好要真的加工零件，通过“干”来提高对理论知识的理解，提高驾驭机床的能力。请注意，一定要自己动手完成圆柱表面、圆孔表面、配合表面、螺纹配合表面、锥体配合表面等各种表面的加工制造。刀具及切削方面：在学习金属切削基础理论的基础上，认识各种刀具的外形、牌号、材料及切削角度，练习刃磨车刀并使用自己刃磨的车刀加工零件，学会针对不同的零件表面选用不同刀具进行加工，掌握刀具切削角度对切削性能的影响规律。工艺方法方面：在学习机械制造工艺学的理论基础上，针对真实的零件和部件编制机械加工工艺和装配工艺，并且按工艺实施加工，实施装配。关键是加工后要分析零件的各项精度指标是如何在该工艺过程中得到保证的，分析装配精度是如何通过加工和装配保证的。2、自动化加工设备的操作与程序编制技术的获得自动化加工设备的操作与程序编制方面：在学习数控机床操作与编程理论课的同时，一边练习编程，一边在数控机床上实现程序结果，在使用每一个指令的过程中，逐渐认识掌握机床的使用规律，学会操作、管理和保养数控机床。通常根据由浅入深地原则，一般先学习数控车床的操作、再学习数控铣床的操作和加工中心的操作。从时间长短考虑，数控车床要进行一个月左右的训练，数控铣床要进行两个月左右的训练。至此，手动编程及数控机床操作基础训练部分才能够基本满足使用要求。同时为三维数控自动编程打下坚实的基础。3、CAD/CAM、信息传递及精密测量技术要点的获得第一步；选择一款CAD/CAM应用软件，聘请专业教师指导系统学习三维实体造型和特征造型技术，并针对建好的模型进行CAM仿真加工，最终导出经过后处理的数控加工程序。第二步；将程序输入到数控机床上，按照程序要求选择好切削刀具、切削参数、工件毛坯材料等重要加工数据，经过认真对刀后将零件真正加工出来。第三步；应用现代化的精密检测仪器对经过数控加工的零件进行认真测量，取得检测数据与原零件的设计图样或者与CAD模型进行比较，以形成准确直观的质量检测报告。上述三个部分的数控加工技术要点，应当安排综合性实验来获得。用真实的项目来驱动引导整个训练过程。项目要由简单到复杂，开始用单个零件做项目，之后用多个零件的组合做项目，开始用单品种数控机床进行训练，之后用多品种数控机床做综合训练。逐渐推进增加难度，经过两个月左右的时间，做六到八个项目的练习，这三个数控加工技术环节会逐