基于计算机辅助软件的数控技术教学＊

杨宇龙

（杨凌职业技术学院，陕西 咸阳 712100）

1 数控编程

1.1 数控编程的方法

数控加工程序的编制方法有两种：手工编程和自动编程。手工编程是人工完成简单零件，自动编程是计算机完成复杂零件，但都是通过计算刀位点（CL 点）得到NC 程序[1]。

1.2 手工编程

手工编程分为七步：零件图分析，工艺过程分析及设计，正确选择坐标系，数学处理，编写程序单，制作控制媒介，程序验证。具体编写参考相关手册，流程如图1 所示。

图1 手工编程

1.3 自动编程

由计算机完成程序编制中的大部分或全部工作的编程方法，称为自动编程。常用工业级的CAD/CAM 软件有NX、MasterCAM、PowerMill、CAXA 制造工程师等，下面简述NX 自动编程，NX 自动编程如图2 所示。具体步骤为：①创建几何体。指定加工区域，即去除的材料。②确定加工方法。选择合适的加工策略，并设置相应的切削参数。③创建刀具。选择通用或专用的加工配置，即选用不同的模板来编写刀轨。同时考虑刀具的类型、直径、长度，根据加工部位，考虑是否存在干涉等，甚至要指定刀具几何尺寸。④生成NC 程序。一般需要程序校验，甚至在加工仿真软件进行后处理，检查工艺系统的碰撞干涉等问题，切实提升生学习成效，并提高教学质量[2]，最终上传到数控机床运行。

图2 NX 自动编程

2 加工仿真

宇龙软件具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能。因此，通过仿真验证编程的正误，提高学生的初步操机水平，即虚拟数控。假定确定了零件的加工工艺和加工方法，且得到最终的NC 程序，下一步进行宇龙仿真，如图3 所示。

图3 宇龙仿真

具体步骤为：①选择机床及数控系统。根据实际，选择对应的数控机床，如数车、数铣、加工中心等，并选择数控系统，如FANUC、Siemens、华数、广数等。②机床回零。机床通电后，进行回零（参考点）操作，目的是建立机床坐标系。③设定毛坯并装夹毛坯。这里包括设定毛坯的材料、形状、尺寸等。装夹毛坯是将设置好的毛坯正确地装夹到机床上，使毛坯正确定位和夹紧。④选择并安装刀具。根据加工方法和加工顺序，选择合适刀具，设定刀具参数。⑤对刀，建立工件坐标系。对刀，主要有试切法和塞尺检测法。对刀就是确定程序原点在机床上的位置，使刀位点和对刀点重合，使编程坐标系和机床坐标系联系起来。⑥加载NC 代码。将编好的数控程序导入数控系统中。⑦自动仿真加工。按下机床操作面板上的自动运行按钮，进行加工的仿真。

3 轴类零件的实例

下面以轴类零件为例进行全流程手工编程（零件简单）、仿真加工，零件图如图4 所示。

图4 轴类零件

首先，分析零件确定工艺路线等。毛坯为棒料，采用FANUC 数车；采用三把刀具——外圆车刀、方形切槽刀和螺纹车刀；工艺路线为车外圆—车端面球头—切螺纹退刀槽—车螺纹。

其次，编制NC 程序，具体如下：

最后，加工仿真。得到虚拟工件，如图5 所示。

图5 仿真零件

4 结束语

数控技术实现加工自动化的一种行之有效的方式。根据实际采用一定的编程软件、加工仿真软件能够培养学生初步解决现场问题的能力，适当科学地把二者联合起来，会大大提升数控技术教学的效果[3]，解决因设备、经验不足而影响实训的现实问题。同时在教学中，教师应该坚持适度原则，避免学生对这一系统产生过度依赖，而忽略了真机的操练[4]。