浅谈自动编程在数控加工中的利与弊
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摘要：以数控自动编程为研究主题，分析了数控自动编程在实际加工中的利与弊，并提出相应的解决方案。
关键词：自动编程；数控加工；利与弊
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）02-0160-02
随着科学技术的飞速发展，社会对产品形状多样化的要求日益强烈，产品更新速度也越来越快，零件的形状越来越复杂，精度也越来越高，数控技能型人才紧缺情况也日益严重。许多中职、高职高专院校相继增设了数控技术专业，各院校均建有不同规模的数控实训基地。为了满足多品种、小批量、精密零件加工的需要，在数控加工技术的基础上利用自动编程软件，使现代制造技术发生了根本性的变化。因此，探索一种新型的、投入少、见效快、培养学生适应性强、受企业欢迎的教学模式势在必行。教学中相应地把自动编程软件用于教学，合理编制数控加工工艺及加工程序，也是解决这一问题的有效途径。
一、数控加工自动编程软件介绍
数控加工自动编程是结合实际加工所运用的一种软件，可通过计算机建模，用三维图形或二维图形把零件的模型或轮廓演示出来，再经一系列的软件进行处理，最后生成所需的加工程序。目前比较常用的有MasterCAM、UG、Pro/E，Cimatron、CAXA等数控自动编程软件，它们都具有以下功能：可利用这些软件在计算机屏幕上完成零件图样的绘制，数控仿真加工程序的输入输出、工件加工、刀具参数的设定选择、后置处理等数控加工的全过程，最终选择最佳方案完成零件产品的加工。
二、数控加工自动编程的优点
1.方便教学，减少教师工作量。数控加工自动编程软件主要用于数控编程与操作这一教学课程。数控编程教学一般采用常规的课堂教学手工编程。学生所编程序正确与否需要通过教师批改作业或在数控机床上进行仿真模拟才能知晓。教师检查程序需逐个程序段进行查阅，有时一些书写格式错误也不易查出，特别是在数控铣或加工中心针对比较复杂的曲面零件进行编程时，利用手工编程费时且程序长，而自动编程可以很好地解决这一问题。引入数控加工自动编程软件进行教学以后，学生对复杂零件所编程序可以直接利用自动编程软件的模拟加工进行演示，对程序编写和书写的错误也能通过编程软件的仿真功能直接看出，并进行修改；通过在计算机上对零件图样的绘制和程序的自动生成，让学生由被动学习变成主动学习，使学生对这门课程产生更浓厚的学习兴趣，学生的学习积极性与主动性大为提高。
在实训教学中，需要教师示范的教学内容较多。教师在机床上示范时，往往十几位学生围着一台数控机床，很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果不太理想。而数控加工自动编程则可以让教师在电脑屏幕上进行图形的绘制、刀具的选择、切削三要素的选择、刀轨的生成、后置处理的设定及程序的生成一系列教学内容的演示，使所有学生均能清楚地观看并进行模仿，为在实际数控机床操作上打下了基础，这样大大减少了教师在实训教学中的工作量，学生也能相应地学习、了解编程软件的运用，为今后进入企业打下基础。
2.弥补实训教学的不足。实训教学是数控教学的重要组成部分，但数控机床价格较之普通机床要昂贵得多，而数控加工的操作训练完全依赖数控程序，一旦复杂零件的程序没有编制正确，往往对刀具和机床造成损坏，甚至造成人身伤害，同时数控机床的维修费用昂贵。通过自动编程软件绘制零件图，然后经过后置处理、模拟加工，最后自动生成程序，这样的程序可信度高、数据准确，也可以用软件模拟加工出任意加工的曲面。因此，教师在机床操作讲解的内容，可以把学生分成几批分别讲解，在计算机上利用自动编程软件通过图样的绘制到程序的生成都可以实现。这样，大大减少了数控机床设备资金的投入、工件材料和刀具的消耗，可降低教学成本。
3.便于实现与数控系统的通讯。自动编程可利用计算机和数控系统的通讯接口，实现自动编程软件与数控系统之间的通讯。自动编程软件生成的数控加工程序，可直接输入数控系统，控制数控机床进行零件的加工。如果数控程序很长，而数控系统的程序存储器容量有限，不足以一次容纳整个数控加工程序时，可以利用编程软件进行程序边输入边加工，即在线加工。自动编程软件的通讯功能进一步提高了编程效率，缩短了生产周期，实现了人机对话。
三、自动编程软件在数控加工中的弊端
当然，自动编程软件也有局限性，使用编程软件编制的程序会出现误差，有时编出的程序并不一定是最好的。前期准备时间长，需要利用软件进行模型的建立，再设置刀具和毛坯，以及程序的处理等，程序冗长，不适用于简单工件的加工。编制复杂曲面零件的加工程序时，生成的零件程序可能达到几十兆，一般数控机床内存无法存储这么大的程序，这就需要在线加工。加工路径也不灵活，可能会有很多空行程，不利于提高加工效率。
另外，利用数控加工自动编程进行技能训练时，容易使学生对计算机产生依赖心理，沉迷于自动加工，而疏于手工编程。部分学生通过自动编程模拟加工出零件后沾沾自喜，从而放松在实际机床操作的学习，严重影响了教学质量。有的学生甚至对简单零件的加工也依赖于自动编程，却忽略了手工编程的一些基本编程知识。
四、解决方案
1.进一步完善数控教学模式。目前，国内外绝大多数软件公司已开发研制出较为稳定的自动编程软件，并运用于现代加工生产。特别是在复杂曲面零件的加工过程中，为提高生产效率，获得较高的加工精度，通过自动编程软件，一方面可对工件及刀具作出精确的几何描述，还能对数控程序进行验证；另一方面，可对加工过程中任意时刻的几何信息进行提取，如切削厚度、切削几何形状、机床主轴的转速、刀具与工件是否发生碰撞等信息。根据数控加工过程的动力学模型，对影响加工质量的刀具、夹具及工件的弯曲、疲劳、振动及温升进行科学预测，并获得优化的加工过程参数，如合适的刀具、进给率等。这样，数控自动编程软件才会发挥更大的作用。
2.数控实训不能完全依赖自动编程软件。自动编程软件的使用只能作为数控加工的辅助手段，而不能完全抛开手工编程的实训内容。教师必须合理安排实训时间，通过手工编程来纠正自动编程的不足。作为教师，必须在开始时就要讲明白自动编程与手工编程的区别、差距等问题。只有把自动编程教学与手工编程教学有机地结合起来，取长补短，博采众长，才能有效地提高教学质量和加工效率。
由于自动编程软件和实际手工编程操作存在一定差距，因而数控教学只能用自动编程软件对复杂零件进行编程训练，基本程序与指令代码的练习则要进行手工编程。不能把整个教学活动完全放在自动编程软件上，对实际加工中手工编程必须有足够的重视。有效地组织数控教学，才能使之既科学又客观，既高效又实用。
参考文献：
[1]肖高棉等.精通Mastercam9.0x[M].北京：清华大学出版社，2004.
[2]郑贞平等.UGNX4.0中文版数控加工典型范例教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
[3]王卫兵.Cimatron E6.0数控编程实用教程[M].北京：清华大学出版社，2006.