计算机技术在机械制造中的应用

王泽友

【摘要】：随着国内数控机床的迅速发展，数控机床逐步出现故障高发时段。然而，目前的数控维修工作混乱无序，根本不能适应数控行业快速发展的步伐。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展，提高数控设备维修质量，那么规范数控维修行业，已经迫在眉睫。

【关键词】：计算机仿真教学； 五步到位法； 探索

数控机床加工教学中，利用計算机仿真机床加工过程，是仿真技术为学校提供低成本、高效率的实习手段，数控仿真软件的桥梁作用，使理论和实践有效的衔接，打破了传统的教学模式，增强了学生动手能力，提高了操作熟练程度，不但可以进一步完善实习教学，使抽象的理论教学形象、生动，而且能节能降耗，操作安全，不会因学生误操作而造成人身伤害，更不会损坏机床，不需原材料，投入资金小，有效地提高了教学质量。

1、在数控机床教学方面的应用。一是逐点比较法直线插补的教学。逐点比较法也称代数法，其特点是每进一步该点位置就与给定轨迹比较一次，根据比较结果，确定下一步进给方向，以逼近给定轨迹，共有四个工作节拍，即：偏差判别→坐标进给→偏差计算→终点判断 。

偏差判别：①判别加工点对规定图形的偏差位置，决定拖板的走向。②进给：控制某个坐标工作台进给一步，向规定的图形靠拢，缩小偏差。③偏差计算：计算新的加工点对规定图形的偏差，作为下一步的依据。④终点判断：判断是否到达终点，则停止插补，如没有到达终点再回到第一拍。二是检查直线插补情况。三是编程坐标系教学：数控机床的坐标系运动方向均已标准化，标准坐标系是一个直角坐标系，这个坐标系的各个坐标轴与机床主要导轨相平行。

以数控车床为例，有X、Z两轴，其中Z轴与车床导轨平行（取主轴中心线），X轴与Z轴垂直，机床原点取机器零点，也可取卡盘根部与Z轴交点处，刀具运动的正方向是刀具卡盘及工件距离增大的方向，编程时采用编程坐标系。其Z轴与机床坐标Z轴重合，X轴与Z轴垂直，编程原点取工件端面与Z轴交点，以便于编程，建立机床坐标与主轴卡盘关系，加入工件后，描绘出编程坐标系所在位置，亮点显示机器零点、换刀点，让主轴卡盘闪烁，在视觉上产生转动感觉，对于理解直径编程有重要作用。

2、计算机自动编程技术为拓展高端数控系统的应用提供了可行的解决方案。自动编程是指利用计算机编制数控加工程序的过程，其优点是效率高、程序正确性好，对于复杂形状的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件，采用手工编程比较困难，用自动编程由计算机代替人完成复杂的坐标、计算和书写程序等。它可以解决许多手工编制无法完成的工作程序。如：模具加工、多轴联动等，实现自动编程的方法主要有语言式自动编程和图形交互式自动编程两种，前者通过高级语言的形式表示全部加工内容，计算机运行时采用批处理方式，一次性处理输出加工程序，后者是采用人机对话的处理方式，利用CAD/CAM功能生成加工程序。这些软件采用人机交互方式对零件的几何模型进行绘制、装配、干涉、检查、编辑和修改，从而生成零件的几何模型，并通过对机床和刀具进行定义和选择，确定刀具相对零件表面运动方式，切削加工参数，便能生成刀具轨迹，最后经过处理，可按机床规定的文件格式和系统生成加工程序。

CAD/CAM软件编程加工过程为：图样分析→零件分析→三维造型→生成加工刀具轨迹→后置处理生成加工程序→程序校验→程序传输并进行加工。例如：

CAXA数控车数控编程基本步骤：（1）零件刀具轨迹生成。从几何图形文件库中获取径CAD几何造型后的零件图，根据待加工零件的型面特征和加工要求，选用刀具路径功能菜单下的加工方式，即二维刀具路径（如外形、钻孔、挖槽、螺纹等〕，给出扩展名为.lxe的刀具路径文件名，再选定所要产生刀位轨迹的几何图形，执行后生成加工参数设定对话框，此时可根据提示，选取“从刀具库中取得刀具资料”或“建立新的刀具”来定义所需刀具，同时进行刀具参数、切削参数和加工方式参数等有关工艺参数设定。设置完成后确定，计算机就自动进入刀位轨迹数据计算，并自动生成所需的刀位轨迹文件。

（2）刀具轨迹模拟验证，刀具路径生成后可采用路径模拟方法进行检验：

1.路径模拟，在屏幕上同时动态显示刀具旋转切削行走及行走所选几何形面轨迹的过程。

2.可在屏幕上逼真显示刀具对通过自动定义或人工定义的毛坯图形进行切削加工的过程。

（3）后置处理自动生成NC加工程序，刀具轨迹经检验后，可通过“刀具路径”下“操作管理”中的“后处理”命令，对刚生成的刀具轨迹文件进行后置处理，生成NC加工程序，也可在“公用管理”下“后处理”中选择“.lxe-NC”输入要转换刀具轨迹的文件名执行后生成NC加工程序。

由于不同数控机床的后置处理程序不同，此时可通过“更换机种”从后置处理文件库中选用，如果后置处理文件库中没有相应机种，也可通过“档案”下“编辑”来修改后置处理文件，使其适合所用数控系统的程序模式。

3、总上述，机械加工过程是机械行业进行生产的基础，利用计算机仿真，有助于发现其机理，为提高机械加工性能提供理论支持，计算机集成制造系统还可将产品的生产计划、产品设计、工艺设计、生产组织、数控编程与加工、产品检验、及销售管理等过程中的信息均由上层计算机控制，进行集成生产。以后随着基于PC的网络数控技术发展，机床可通过PC机直接到internet网上，实现远程资源共享和远程加工控制。现代计算机技术应用，促进了高端数控技术创新。

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