1前言

　　數(shù)控編程一般是針對零件的某一道工序，在CAD/CAM軟件平臺上，設計師根據(jù)被加工零件的結構特征、材質等條件，確定加工零件的設備、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床進行數(shù)控加工。常規(guī)的工作流程如圖1 所示。

　　可以看出，數(shù)控編程是一種對于技術和經(jīng)驗要求都很高的一項工作，特別是應用CAD/CAM軟件進行編程更需要對軟件操作和數(shù)控加工工藝有一事實上程序的理解。要編制一個高質量的程序，需要進行加工對象參數(shù)、切削方式選擇、刀具及機械參數(shù)、加工程序參數(shù)等大量的參數(shù)選項設置，導致編程效率低下，同時錯誤幾率也急劇放大。

　　因而，如何簡化編程步驟，減少人機交互次數(shù)，最終實現(xiàn)自動編程就成為CAD/CAM應用的關鍵。

　　對于一些結構類似、材質類似的零件，其加工方法有很多相似之處，大部分的步驟是重復進行的;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。因而可以建立標準工藝，并且根據(jù)標準工藝創(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)包含預定義參數(shù)的工序和加工對象組，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)應用到新的程序設計中去。從而提高編程效率，同時可以將各類成熟的工藝參數(shù)傳承下去。

　　2編程知識庫建立

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

　　2.1刀具參數(shù)知識庫

　　把常用的刀具按規(guī)范要求進行制定。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應用的經(jīng)驗尺寸與標稱尺寸是不同的)、刀具材料、刀具推薦的切削線速度、每齒進給量等參數(shù)完整地填寫。這樣在編程時直接調用某一刀具，系統(tǒng)將會自動計算其主軸轉速、切削進給等參數(shù)。

　　2.2加工方法知識庫

　　根據(jù)加工形狀和特點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，結合工藝要求，分別進行粗加工、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構和加工藝的典型性。零件的變型設計只是尺寸在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，而零件的拓撲結構不變，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、工藝路線也不會發(fā)生變化。將這些典型的加工特征的加工程序進行規(guī)范，作為程序模板的基礎。

　　2.4典型零件加工知識庫

　　對企業(yè)中的典型零件，直接按成熟工藝制定相應的模板。在這一模板中可以包含多個程序，也就是將編程的內(nèi)容完全固化。當加工一個類似零件時，直接調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用

　　3.1加工模板的建立

　　在數(shù)控編程知識庫的基礎上，可以將結合多個知識庫進行加工模板的建立，建立對應的加工方法模板、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。其中操作模板中設置了對應加工對象的切削方式、刀具與機械參數(shù)、加工程序參數(shù)。而零件加工模板則可以包括一個零件加工的多個操作，每個操作均有固定的切削方式、刀具、操作參數(shù)、機床參數(shù)。在生產(chǎn)實踐中，將每種結構特征的加工工藝特征逐個規(guī)范并開發(fā)成為程序模板，將具有代表性的、經(jīng)過實踐驗證的典型零件開發(fā)為編程模板，可以使生產(chǎn)中的各個部分加工均得到規(guī)范。

　　3.2加工模板的應用

　　在新的零件進行編程時，選擇一個創(chuàng)建好的具有類似典型特征的編程模板。在操作創(chuàng)建時調用模板，將直接應用模板中設置的參數(shù)，從而簡化編程步驟，應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現(xiàn)自動化的操作。對于應用模板不能完全符合要求的再調用對應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結構特征與工藝分析

　　如圖3所示零件是一個生產(chǎn)中的典型模具型芯，其特征如下：

　　1.毛坯為標準的六面體，外形不需要加工。

　　2.成形面的頂部為坡度很小的淺面。

　　3.成形面的側面為坡度很大峭壁面。

　　4.分型面為水平面。

　　針對以上特點，在加工工藝分析時作以下考慮：

　　粗加工時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。精加工時應該分區(qū)域進行加工，將頂面、側面與分型面分別創(chuàng)建一個操作。以最適合淺平面加工的“區(qū)域驅動固定軸曲面銑”，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面;對于水平面則采用“型腔銑”并指定驅動面限制高度進行加工。如果采用傳統(tǒng)的編程方式，則需要對每一個工步進行工藝選擇、加工對象選擇、刀具選擇、刀路參數(shù)設置、機床參數(shù)設置等步驟。

　　4.2創(chuàng)建模板

　　對于常用的中小型型芯零件，設計其成熟的加工工序，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：在操作導航器中選擇所有幾何體與操作，單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單上選擇“對象→模板設置”，在彈出的模板設置對話框中打開“模板”和“連同父體載入”選項，點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應用模板

　　對新的零件進行編程時，如果與某一模板零件結構類型、尺寸相仿，則可以應用模板進行編程。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構特征，因而可以直接應用模板進行編程。

　　打開文件后，并進入編程模塊，此時將彈出“加工環(huán)境”對話框，點擊CAM設置下方的“瀏覽”，并選取模板文件“CORE-1.prt”再進行加工環(huán)境的初始化設置。

　　打開操作導航器，并顯示為幾何體視圖。可以看到已經(jīng)“創(chuàng)建”了幾何體，并有4個操作，這4個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，并使用自動塊方式創(chuàng)建毛坯幾何體，再執(zhí)行運算所有操作，即生成完整的加工刀軌，如圖6所示為底面加工的刀軌。對于生成的程序再進行檢驗，并可以進行切削模擬與后處理，如圖7所示為切削仿真結果。

　　使用模板化編程后，調入刀路軌跡模板，系統(tǒng)自動加載所有程序，并且不再需要進行復雜的參數(shù)設置過程。也就是說，完成一個程序的編制，只需要簡單的兩個步驟：調用模板、執(zhí)行運算。全部過程只需不到30分鐘的時間。而如果不應用編程模板，一個熟練的編程員編制這些程序也需要2小時以上。

　　5結論

　　通過設置編程模板進行數(shù)控加工的程序編制，可以實現(xiàn)編程的標準化，并可以將知識進行傳承實現(xiàn)基于知識的加工。可以大大簡化編程步驟，提高編程效率，降低出錯率。即使新手也可以應用模板編制出高質量的數(shù)控加工程序。