试论数控加工程序编制过程中的数值计算方法

黄肖群

摘要：数控技术是一种高精度、高效率的技术，在机械加工中应用最为广泛。本文就数控程序的编制过程与其数值计算方法进行分析，旨在提高数控车的使用效率与稳定数控加工的质量。

关键词：数控车加工；程序编制；计算方法

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0013-02

在数控技术的应用当中，对所加工的零件中的各种信息进行数字化，按照特定的编程方法进行数控车床的加工，从而对机床的各个部件的预定行进轨道与行进速度进行合理的规划。所以，在数据机床的数控加工中，合理的进行加工程序的编写非常重要。经过长期的实践表明，合理的程序编制需要包含很多计算因素，下面就对数控车床的加工程序编制过程中的数值计算方法进行详细论述。

1 程序编制时的数值计算方法

1.1 基点计算

基点计算是程序编制中的关键环节，相邻的基点间所形成的几何元素决定着零件的轮廓。所以在编程时应该按照基点去划分程序段，程序段间的近似区间越大，则基点的数目应该越小。假设程序段间的误差为d，d应该小于等于规定编程误差范围，且d的取值应当在1/5到1/10间。

基点计算目前分为两种计算，分别是人工计算与绘图计算，人工计算要求程序的编制人员具有一定的初等数学能力，熟悉掌握方程计算与三角函数计算的方法，具有实用性强的优点，但是相比之下效率较低且失误率高。绘图计算则是可以充分利用计算机中的绘图软件将数控加工所需的相关图样进行直接的绘制，但是这要求程序的编制人员有一定绘画基础与绘图软件的使用能力。总的来说，这两种计算方法各有千秋，在数控加工的编程计算中应该结合使用、取长补短。

1.2 节点计算

多数的数控机床并不具备非圆曲线的插补指令，而在编制非圆曲线数控程序过程中一般使用直线和圆弧来替换的方法来进行编程，因为直线替换法的操作简单，其表现形式也比较直观，所以精度要求的满足条件下，通常是以直线段折线代替非圆曲线[1]。

节点就是直线线段与圆弧线段之间的交点，这些直线段和弧线线段在图形的构成中可以对一些曲线非圆线段进行代替，而这些图形无法通过直接的计算求出相关的坐标点，节点计算的零件其形状往往较为复杂，因此，节点计算就根据零件的精度求出坐标值，其算法最好采用就算量较大的人工计算法进行计算。

1.3 刀位点轨迹计算

刀位点即刀具的定位基准点，在数控车的加工中可以标志出刀具不同位置的坐标点，刀位点的计算应该根据不同类型的刀具而异，不同类型的刀具其刀位点也不尽相同，对于刀位点的轨迹计算而言，刀位点可以是刀尖位置点也可以是圆心位置点[2]。

2 实例计算分析

毛坯棒料的数控机床加工工件的程序原点如图1所示。加工方法：第一，确定加工的路线，按照先主后次，先粗后精的加工原则进行加工路线的确定，采用一种固定循环的指令对零件的外轮廓进行加工，然后再进行精加工，最后再进行切断；第二，在刀具的选择上应当进行四把刀的选用，一号刀具为粗加工外圆车刀，2号刀具为精加工外圆车刀，3号刀具为切槽刀，四号刀具为车螺纹刀，使用试切法进行对刀，在对刀的同时把端面进行合理的加工；第三，合理选择切削的参数，各工序的切削速度与进给速度如表1所示；第四，进行程序的编制，最关键的是确定工件右端部与轴心线的交点。

3 数控车加工的概述

3.1 数控车的加工

数控车床加工本身就是一种高精度、高效率的自动化机床用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。是通过圆柱形坯料做旋转运动，刀具沿轴向进给，从而加工出精确的直径，以及合理的加工深度的加工方法。

3.2 数控车床加工的注意事项

在数控车床的加工中，有许多的事项值得注意，具体可以分为两个方面：一方面，控制切削用量。切削用量是切削时各运动参数的總称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。要确保数控车的零件加工的精度，降低生产的成本，提高生产率，就要时刻注意对切削深度，进给速度的把控。另一方面，注意高效率走到路线的选取。走刀路线决定着数控加工中刀具的运动轨迹和工件表面的粗糙程度。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来，确保最小化走到路线，减少走刀时间，从而提高工作效率。

4 数控车加工过程中程序编制数值计算方法的沿用

4.1 加工程序的编制

编制加工程序是整个数控车加工的重要一环，一个完备的数据车加工程序应当是多个程序段的统一，利用基点的计算去划分程序段，确保程序段的误差在五分之一至十分之一之间。每一个程序段的加工动作完成都称为“字”，在数控车的加工程序编制中，主要利用“字”。“字”包括准备指令G与辅助指令M，其中G指令用于为机床设计运动方式，M指令用于机床描述在进行数控加工时而采用的一切工艺手段。

第一，手工编程在数学的处理上建立一个基点的坐标体系，根据图纸要求的加工路线去计算基点的几何元素起点，对于数控系统的插补功能不能满足零件的几何形状时，则必须对曲线上的一定数量的离散点进行详细计算，利用节点算法算出点与点之间的距离，再去按照精度计算出节点间的距离。第二，自动编程相对于手工编程来说，其优势是可以利用计算机的软件来进行数控程序的编制，程序的编制人员只要按照零件的图样要求将其翻译成数控语言，然后将其输入到软件当中，有软件进行自动化的数值计算和处理，在编写完成后，将加工程序通过数控语言的形式输入进数控机床，来进行机床工作的智慧。但是自动编程的操作较为复杂，需要对计算机及数控软件较为精通的人员进行自动编程。

4.2 加工程序的校检

在数控车加工程序编写完毕后，要养成良好的程序检验习惯，不应对加工程序的编写存在侥幸程序。加工程序的校检工作应该具有以下四步，第一，检测刀具和约束面之间是否存在碰撞与相互干扰；第二，关于刀具类型的选择是否科学合理；第三，是否对切削量进行合理的设置；第四，最终的程序是否可以满足加工需求。如果在上述的校检过程中出现错误，那我们需要及时的发现问题并使用软件进行加工模拟，然后重复程序的校检直到最终加工需求的达成。

5 结语

一台数控车床的造价相当不菲，对于其的加工程序的编制一定要进行认真的研究与考察，掌握其的工作性能与加工的范围。数控车在进行数控程序的编制中，合理对其相应的数值计算方法进行沿用可以降低错误率，提高编程效率，如果要对数控加工程序编制充分掌握，就一定以人工计算的方法进行练习，才能了解数控编程的原理。

参考文献

[1]宋兆沛.数控加工程序编制中非圆曲线的节点计算[J].现代制造工程，2008，（2）：63-65.

[2]吴晓苏，林天极.数控加工程序编制时指令的程序结构优化[J].机械制造，2005，43（1）：57-59.endprint