NURBS轮廓的数控编程探讨

2024-05-18

NURBS轮廓的数控编程探讨（精选8篇）

NURBS轮廓的数控编程探讨第1篇

NURBS轮廓的数控编程探讨

文章利用改进的趋近方法,即用圆弧段逼近代替传统的直线逼近,以椭圆及抛物线为例,给出了两种典型的`NuRBS轮廓的宏程序编制新方法,使得加工效率及加工精度大大提高.为企业降低生产成本,提高经济效益起到了很大的作用,从而达到了节能降耗的效果.

作者：程显敏作者单位：大连职业技术学院,辽宁,大连,116035 刊名：交通节能与环保英文刊名：MARINE ENERGY SAVING 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U4 关键词：数控宏程序椭圆抛物线

NURBS轮廓的数控编程探讨第2篇

关键词：数控,宏程序,椭圆,抛物线

1 引言

“科学技术是第一生产力”, 这是一条被实践反复证明的真理。先进的科学技术使不可能变为可能, 把原来加工复杂的变得简单了, 使设备消耗较小能量, 发挥较大的功能, 从而降低了企业生产成本, 提高经济效益。人们在船舶动力机械。风机和水泵上有流体流动的地方, 设计和制造了很多复杂的曲面, 诸如:涡轮机的叶轮, 叶片, 压气机的导风轮和扩压器叶片, 风机和水泵的叶轮叶片, 以及它们的进出口等。

这些曲面的空间复杂性决定了其设计与制造的难度。传统的设计方法具有经验性、精度、效率及经济性都较低。从本质上讲, 传统的方法不能对上述复杂曲面进行有效的数学建模, 从而无法对其进行计算流体力学的性能分析, 结构强度分析及实现多种方案的优化。NURBS是近年来出现的一种新的曲面造型方法, 具有以往造型所无法比拟优点。1991年ISO年正式颁布的STEP标准, 把NURBS方法作为定义产品形状的唯一数学方法。可用于复杂曲面进行有效的数学建模, 对其进行计算流体力学的性能分析, 结构强度分析及实现多种方案的优化。并用于数控机床, 进行加工。下面, 就NURBS方法用于数控车床进行加工进行探讨。

由于自动编程可控性较差, 生成的程序冗长, 对于内存小的机床可能无法实现加工。对于一些NURBS曲线轮廓, 在手工数控编程过程中, 一般是采用宏程序的方法。我们常用的数控系统, 基本的插补功能只有直线和圆弧插补。在大部分的CAM软件生成的程序中, 这些曲线轮廓都是用很多的直线段逼近, 而我们现在可以用圆弧逼近的方法手工编程, 应用宏程序技术, 可以用更少的走刀路径达到所要求的表面质量。这里以典型的两种轮廓即椭圆及抛物线为例, 给出了改进的宏程序编制新方法。

2 椭圆轮廓编程

2.1 刀具走刀路径设计

由于一般的数控系统没有椭圆插补的功能, 我们通常以许多直线或圆弧段来近似。传统的方法无论是以椭圆轴为变量还是以离心角为变量, 走刀路线都是由很多的直线段组成。这种方法虽然程序稍简单, 但要达到一定的精度, 刀具走刀路线非常繁琐。为了在更少的走刀次数内达到较好的加工效果, 我们还可以采用另一种方法是用许多的圆弧段来近似。这两种方法对比, 可以从下面的图1中看出。

图中, 是按角度均匀将一个象限内的椭圆均匀分为三份为例。很明显地可以看出, 用圆弧段近似的轮廓精度远远高于用直线段近似的。如果要获得更高的精度, 就需要将椭圆均匀地分成更多分, 目前一般有两种方法等分椭圆, 一种是按离心角度来分, 另一种是按椭圆轴来分, 具体哪种方法会获得更好的精度, 这要取决于椭圆的形状。

圆弧段的起点与终点取在所等分的椭圆段的起点与终点处, 为了更好地趋近椭圆, 将圆弧上的第三点取在椭圆段中间的一点上, 如图2所示。

2.2 圆弧圆心的计算

无论是以那种方法将椭圆等分, 为方便编程, 需计算每段圆弧的各项参数, 圆弧段的起点与终点都很容易确定, 主要是要计算出该段圆弧的圆心位置或半径。

设圆弧的起点坐标为X1Y1, 中间点坐标为X2Y2, 终点坐标为为X3Y3, 可以计算出该圆弧的圆心坐标。

可以解得:

2.3 宏程序编制

下面以FANUC数控车床为例, 给出如图3所示的半椭圆球的数控车削程序。

2.3.1 变量赋值

首先给变量赋值, 设离心角增加1度为一圆弧段

椭圆离心角:#0 (初始值设为0)

圆弧段起点的Z1坐标:#1=a×cos (#0*PI/180)

圆弧段起点的X1坐标:#2=2b×sin (#0*PI/180)

圆弧段中间点的Z2坐标:#3=a×[cos (#0+0.5) *PI/180]

圆弧段中间点的X2坐标:#4=2b×sin[ (#0+0.5) *PI/180]

圆弧段终点的Z3坐标:#5=a×cos[ (#0+1) *PI/180]

圆弧段终点的X3坐标:#6=2b×sin[ (#0+1) *PI/180]

2.3.2 程序编制

优化数控编程教学的探讨第3篇

1、激发学生的学习兴趣

要让学生能主动地去学习，第一步就是要激发学生学习的兴趣。浓厚的兴趣能激励学生积极地探索、敏锐地观察、牢固地记忆。也能促使学生积极地提出问题、研究问题、解决问题。

（1）在引入新课上下功夫。每节课一开始，应该用新颖而富于思考性的问题或富有魅力的谈话引入新课，吸引学生的注意力，激发学生的情趣和学习的内驱力。

(2)带领学生参观数控实训车间,观赏往届学生留下的数控实训作品,增强学生对自己将来学习的信心和学习成果的期待。

（3）利用多媒体播放一些企业中有关数控生产的影像资料,使学生对课程感觉学有所用,对将来的就业前景和工作环境充满期待和向往,使学生坚定学好课程的决心。

2、优化教学方法

在教学过程中必须遵循“教为主导,学为主体”的原则,根据教学内容的特点与学生可接受程度,灵活变换教学方法,充分调动并激发学生的学习动机与学习兴趣,使他们自觉、主动、积极地学习,才能提高教学质量。

(1)注意新旧知识的联系与结合。

学生在学习数控编程课程前应已学习过工艺、刀具、材料、制图等方面的基础知识,教师在授课时应注意带领学生温故知新,以免学生遗忘旧知识影响新知识的接受,因为一个完整、实用的数控加工程序实际上就是加工零件的尺寸、工艺、刀具、切削用量等数字化的信息。

(2)充分利用多媒体和数控仿真系统教学。

利用仿真系统进行模拟加工演示,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,对毛坯变成为成品的过程历历在目,直观形象,便于学习与掌握。充分利用仿真教学,重要的一点是要使学生积极参与。仿真加工有助于学生对指令的格式、刀具轨迹的理解的记忆,加快提高学生的编程应用能力。同时,通过仿真加工,可使学生在安全的环境中熟悉机床操作面板和对刀等基本操作,为后面的机床实际操作作准备。

(3)安排适当的机床实际操作。

在计算机上仿真加工和机床上实际操作还是有不小的差别,因此在数控编程课中适当安排一些实操加工是有必要的,初步、简单的实操加工有助于培养学生对数控机床和数控加工的真实感觉,可以在不同程度上帮助学生克服对机床的恐惧心理。贪图安全和“省事”,以仿真加工完全代替实操加工的做法是不可取的。考虑到安全和课时原因,可以安排学生在教师“手把手”地教授下跟进操作,运行教师编写的程序进行加工。学生在教师的指导下加工出工件,会进一步增加成就感,增强学习信心,鼓足学习干劲,也有助于学生对编程理论知识的理解,同时也为后面的数控加工实训作心理、知识及技能上准备。

(4)在实践操作中采用学生互助的教学模式

中职学校在教学中不仅要注重培养学生的操作技能，还应加强培养学生的情感能力。现在企业对员工的情感要求越来越高，需要在工作中学会怎样与人合作、与人沟通。根据社会的需求我校在教学中采用分组互助的方式来进行，选取由一名学习较好的同学和一名学习较困难的同学为一组，将加工课题布置给他们，由他们组成一个项目组，共同协作完成任务。当遇到难题时相互研究并提出解决方案，当遇到不能解决的问题是由老师给出正确的解决办法。

这样教学模式不仅能培养学生的相互探讨和解决问题的能力，更重要的是可以学会如何关怀和帮助别人，提高处理人际关系的办法，使学生学会和不同性别、不同背景、不同能力的人在一起和合作。增强了人际沟通能力，形成团队意识，为今后走上工作岗位打下良好基础。并充分挖掘了学生的学习潜力, 培养了学生独立解决问题的能力, 发挥了学生学习的主观能动性, 增强了学生学习的自信心, 激发了学生的学习热情。

（5）考核评价方式改革

职业院校的人才培养目标是具有较高岗位职业能力的高素质，高技能应用型人才。因此我们将过去单一的理论测试改为理论知识考核与操作技能考核相结合的模式，采用职业技能鉴定的方式对学生的核心职业能力进行综合评价，形成了层次化的以职业核心能力培养为目标的评价体系，即“课题技能考核—项目过程考核—综合技能考核—课程最终考核(评价)—职业资格鉴定”。在项目考核中，每个项目都基于工作过程设计了项目考核评价表，内容包括工件加工，基本操控，安全文明生产，工艺合理，程序编制，完成时间，合作性及其他安全文明生产项目。综合任务的测试具有岗位工作任务的针对性，紧紧围绕国家职业资格标准，突出项目考核与综合考核相结合，理论与实践考核相结合，教师评价与企业评价和学生自评，互评相结合。充分调动了学生的学习积极性，最终培养出适应能力强、技术水平高、素质良好的技能人才。

3.建议与设想

目前各地各校教学条件参差不齐,对具备条件的学校,数控编程课的教学建议。首先,数控编程理论课、数控仿真加工、数控实操加工执行一体化、模块式教学,数控编程课的数控实操加工定位为基础实训,在整个专业的教学活动中再另外一次数控加工综合实训,定位为加强、提高实训。其次,引入和推进任务教学法、项目教学法。

4.结语

总之，在《数控编程》课程教学中，不断提高自己的专业知识水平和专业技能,积极探索教学新方法,教学过程中把相关知识融合好,充分调动学生的学习积极性,才能收到良好的教学效果。

参考文献：

[1]潘平盛.数控编程教学方式的探讨[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2011年04期

NURBS轮廓的数控编程探讨第4篇

关键词：恒定流量,最小二乘法,凸轮轮廓,圆弧拟合

0引言

目前生产中用的数控铣床的插补功能只有直线插补和圆弧插补, 对于具有复杂轮廓曲线的零件, 在数控编程时必须进行直线和圆弧的拟合逼近处理。直线逼近是最常用的方法, 其算法有多种, 如等间距直线逼近法、等弦长直线逼近法、等误差直线逼近法等, 但直线逼近法误差较大, 且在连接处会产生加速度突变, 会对加工质量产生影响, 只适用于精度要求较低的场合。用圆弧逼近可改善这一状况, 目前常用的圆弧拟合逼近算法也有多种, 如圆弧样条拟合、双圆弧样条拟合等, 其算法共同点是先按估计分段, 进行样条拟合逼近, 并进行误差验算, 如误差超出允许值, 再增加分段数, 直到误差略小于允许值, 此过程中需反复进行样条拟合逼近与误差计算, 保证拟合逼近的圆弧与实际轮廓间的误差总小于允许值。采用样条拟合逼近, 其算法复杂, 且在大扰度问题和封闭轮廓的应用上受到一定限制[1,2,3]。

为此, 笔者提出用最小二乘法圆弧拟合进行数控编程的方法, 以实现对等流量柱塞泵凸轮轮廓的数控编程。

1等流量柱塞泵凸轮轮廓的离散点拟合

往复柱塞泵能够提供较大的压力, 其主要应用于小流量、高压力的场合, 如油田开采、液压驱动和控制等诸多领域, 实际使用中往往需要稳定的流量或要求尽量小的流量波动。为达到这些要求, 需设计和加工特殊轮廓曲线的凸轮, 该凸轮运动规律复杂, 加工要求高, 其数控编程是需要解决的关键问题。为使双缸柱塞泵获得稳定的流量, 需通过凸轮使柱塞获得特定的运动规律。双缸柱塞泵柱塞的运动规律由5段不同的曲线构成[4], 柱塞位移曲线函数为:

对柱塞的位移曲线函数, 令 $a = \frac{π}{6} ‚ h_{1} = 20 ‚ C_{1} = 5$ , 由柱塞运动的连续性条件, 经过适当移动, 可绘出柱塞位移曲线, 如图1所示。

根据凸轮与柱塞之间的结构关系, 按一定的等分角, 经计算可得到凸轮轮廓上的一系列离散点。柱塞位移曲线等分角度越小, 则得到的离散点越多, 凸轮的轮廓也越精确, 按3°进行等分得到的部分离散点, 如表1所示, 对这些离散点进行光滑连接就形成了凸轮的轮廓, 如图2所示。

2最小二乘法圆弧拟合算法

如图3所示, 坐标系中有1、2、3、4、5共5个点, 其坐标分别为 (x1, y1) 、 (x2, y2) 、 (x3, y3) 、 (x4, y4) 、 (x5, y5) , 对应于x1、x2、x3、x4、x5的圆弧y坐标值分别为y′1、y′2、y′3、y′4、y′5。函数值 $Q = Σ_{i = 1}^{5} (y_{i} - y^{'}_{i})^{2}$ 最小时, 则称圆弧 (x, y, r) 为此曲线的最小二乘法圆弧拟合[5]。

2.1最小二乘法确定凸轮的第1个拟合圆

首先任取相邻的3个点1、2、3, 记1为P点, 3为Q点, 进行最小二乘法圆弧拟合, 可得出第1段圆弧 (xa, ya, ra) 。计算此段圆弧与凸轮轮廓离散点的最大偏差Δ1, 如果偏差小于允许值δ, 则再以4为Q点, 重新进行最小二乘法圆弧拟合, 直到圆弧与凸轮曲线的偏差Δ1略小于允许值δ为止。 (xa, ya, ra) 是有用的数据, 点P到点Q的角增量记为Δω1。

2.2最小二乘法圆弧拟合确定凸轮的其余拟合圆

设有两段圆弧, 小圆弧圆心O1 (xa, ya) , 半径ra;大圆弧圆心O2 (Xa, Ya) , 半径Ra, 如图4所示。

则相切的重要条件为:

即:

在确定第2个凸轮的终点Q时, 本研究首先取与第1段曲线同样的角增量Δω1, 然后确定第2段圆弧, 其过程如下:由初定的第1段圆弧 (xa, ya, ra) 作为初始值, 将式 (2) 展开, 并以Xa=-a1/2, Ya=-a2/2, X $_{a}^{2}$ +Y $_{a}^{2}$ -R $_{a}^{2}$ =a0代入, 可得:

将第1、2段之间的曲线进行最小二乘法拟合, 可得由3个方程组成的正规方程组, 取其中两个方程与式 (3) 组成一个正规方程组[6]:

解方程组可得两相切拟合圆弧 (xa, ya, ra) 、 (Xa, Ya, Ra) 。

计算此段圆弧与凸轮曲线的偏差Δ1, 如果偏差小于允许值δ, 则以下一个点为新的Q点, 重新进行最小二乘法圆弧拟合, 如果偏差大于允许值δ, 则再以上一个点为新的Q点, 重新进行最小二乘法圆弧拟合, 直到圆弧与凸轮曲线的偏差Δ1略小于允许值δ为止。 (Xa, Ya, Ra) 是有用的数据, 点P到点Q的角增量记为新的Δω1, 如此一直进行下去, 直到加工完整的凸轮。

3拟合算法的计算机实现程序

拟合算法是计算圆弧与轮廓曲线的偏差及解三元一次方程组的不断重复的过程, 适合用计算机编程来解决繁锁的计算。计算机实现程序框架图如图5所示。

4凸轮轮廓的圆弧拟合算例及数控程序代码

凸轮轮廓离散点如表1所示, 精度δ设为0.02 mm, 经最小二乘法圆弧拟合计算的结果如表2所示。

对凸轮轮廓拟合后的圆弧轨迹, 直接按轮廓编程, 凸轮厚度为10 mm, 取零件表面为Z=0平面, 用绝对坐标编程, 可完成等流量柱塞泵凸轮轮廓的数控程序编制, 部分程序如下[7]:

5结束语

本研究采用最小二乘法圆弧拟合对等流量柱塞泵凸轮轮廓进行编程, 在满足编程精度的前提下, 可使拟合圆弧数量少, 并保证轮廓的光顺性, 避免了在加工时产生振动, 提高了加工质量, 为复杂凸轮轮廓数控编程提供了一种较好的方法。

参考文献

[1]孟莉, 刘媛, 王金泉.自动编程与手工编程探讨[J].现代制造工程, 2006 (8) :30-32.

[2]刘雄伟.数控加工理论与编程技术[M].1版.北京:机械工业出版社, 2001.

[3]王爱玲, 张吉唐, 吴雁.现代数控原理及控制系统[M].1版.北京:国防工业出版社, 2002.

[4]邱义, 田中旭, 马雷.等流量柱塞泵凸轮轮廓曲线的解析设计[J].机床与液压, 2006 (10) :83-85.

[5]严慧敏, 何炳蔚.机械零件二维几何尺寸和形状检测系统研究与开发[J].机械, 2008, 35 (10) :70-72.

[6]四川省机械工业局.齿轮刀具设计理论基础 (上册) [M].北京:机械工业出版社, 1982.

数控编程系统的智能化探讨第5篇

关键词：数控技术智能化知识工程UG

0引言

在数控加工飞速发展的今天，包括数控机床及控制系统在内的硬件设备日益更新。目前的控制系统还是通过NC代码来传递、识别和控制加工信息，NC代码需要软件平台的支撑，因此数控编程系统就这样伴随着控制系统的发展而发展。智能化已经成为控制系统发展的明确目标；控制系统的智能化可以给数控设备带来高效和高质量的同时，还提供了更方便更人性化的操作界面及操作方法：数控编程系统作为NC代码的产生平台，也象控制系统一样有着自己独立的发展轨迹，数控编程系统的智能化也是人们在这个领域内不断最求的目标之一。

1数控编程系统智能化的基础

数学模型作为编程系统工作的目标和对象，它所包含的信息量将直接决定了智能化的程度。另外，数学模型所包含的信息在这个加工过程中的传递的方式也会对数控编程系统的智能化有很大的影响。数学模型的发展从线框模型到曲面模型再到现在常用的实体模型，不同类型的模型结构在描述同一个物体时，它所能表述出来的信息容量是不同的。

2数控编程系统智能化的研究现状

目前实体模型结构基础上，数控编程系统已经实现了部分智能化。由于实体模型是通过特征造型的手段获得的，因此在编程过程中，如何获得这些特征，然后直接针对这些特征直接进行编程操作，并在操作过程中根据专家系统的支持提供更多的自动操作选项，成为当前智能数控编程系统的一个主要的发展方向。

很多的CAM系统都提供了一些常用的二次开发的工具。包括如何将一些经常使用的编程过程以一个固定的方式置入现有的系统中，以便在以后的编程过程中随时调用。二次开发工具的开放程度和可操作性成为评价一个系统的重要的参数。

3基于UG的模具智能化数控系统的开发

3.1知识库获取数控编程是一个经验性很强的领域，经验知识对加工效率、加工质量都有着较大的影响。数控编程经验知识的主要特点有：①无形性。②差异性。③修正性。为了最大限度地获取和利用CNC工程师的经验知识，针对上述这些特点，本文制定了经验知识的获取步骤，如图1。

知识获取(Knowledge Acquisition，KA)就是把用于问题求解的各种专门知识从知识源中提炼出来，并将其转换成计算机上可执行代码的过程，其中知识源可以是多种多样的，包括书本文献、领域专家以及各种数据、信息等。

3.2体系的搭建在研究了知识工程技术应用于数控编程领域的基础上，设计了智能数控编程系统的体系结构。分为数据层、基础层、集成层、功能层四个层次。如图2所示。

数据层提供平台运行的数据库环境，该层次采取开放式结构，根据应用需求设立或扩展。

基础层该层包括硬件基础和软件基础。硬件基础提供系统运行所必须的硬件条件，保证数据需求顺利执行，对系统发出的指令快速、精确响应。

集成层为功能层提供集成环境，主要包括面向工程师专业应用的专业应用集成平台、研发流程管理平台和产品数据与知识管理平台。

功能层在集成层基础上构建，面向设计人员终端用户。本层次也采取开放式体系架构，采取插入式软件方式，平台提供一个高度柔性的软件基础结构。

3.3系统的实现UG提供的二次开发功能可以方便用户定制个性化的功能，便于为用户开发有针对性的专用系统，本文采用UG作为开发应用平台，系统数据库系统选用SQL Server2000，开发工具为UG／openAPI、VC++6.0及UG后处理构造器。

在系统的开发实现过程中，遵循软件工程理论，为用户提供了良好的人机交互界面，采用模块化思想，按照设计过程和模块实现的功能将系统划分为几大功能独立的模块，模块之间以及模块的各组成部分之间也具有一定的独立性。

参照了uGS NX系统中自身对话框的风格，在模块设计过程中基于标准化思想和模块化思想建立各模块，通过定义标准接口实现系统的扩展性。图3为根据CNC工程师经验知识设计的模具自动生成系统界面。

4结论

椭圆圆弧连接轮廓的手工编程探讨第6篇

一、编程分析

编写数控加工程序首先要分析零件图。如加工图1所示椭圆圆弧连接轮廓, 分析结构我们注意到图形是关于X轴和Y轴的椭圆圆弧连接轮廓的对称图形, 在编程的过程中可以用直线插补、圆弧插补指令及宏程序对工件轮廓依节点顺序编写完整程序。但因为节点坐标比较长, 容易输错, 而轮廓又关于Y轴对称, 因此只编写一半轮廓, 后采用宏程序控制旋转加工另一半轮廓。刀具选用φ12整体式硬质合金平底立铣刀进行粗、精粗加工。

二、应用椭圆标准方程坐标值为自变量编写加工宏程序

椭圆曲线在数学上可以用椭圆标准方程式表达:X2/a2+Y2/b2=1 (XY平面) , a、b分别为X向半轴、Y向半轴, 图例中a=30, b=20。作出初步分析后, 就需要确定加工参数。首先以椭圆加工起点 (图1中2点) 的X坐标为自变量#1, 其终止值为椭圆加工终点 (图1中3点) 。因变量为椭圆加工Y坐标值#2, 根据标准方程可得#2=SQRT[1-[#1*#1]/30*30]*20*20。加工程序见O1所列。

三、应用椭圆参数方程角度变量为自变量编写加工宏程序

应用椭圆参数方程角度变量为自变量编程, 即用参数的思想来解决椭圆的方程问题。如图2所示, 以原点为圆心, 分别以椭圆的长短半轴a (30) 、b (20) 为半径作两个圆, 点B是大圆半径OA与小圆的交点, 过点A作AN⊥OX, 垂足为N, 过点B作BM⊥AN, 垂足为M, 当半径OA绕点O旋转时点取θ为参数, M的轨迹的参数方程为, 而OA=a, OB=b, 所以轨迹的参数方程为其中点M的坐标为 (x, y) , θ是以Ox为始边, OA为终边的正角。点M的轨迹是椭圆。

作出初步分析后, 就需要确定加工参数。首先分析2至3段椭圆轮廓的加工, 以角度变量θ为自变量, θ的初始值为M落在2点上的值, 设置初始值#1=arcsin (17.383/b) 或arccos (14.838/a) [终止值为180-arcsin (17.383/20) ];从而通过参数方程X=a*cos (#1) , y=b*sin (#1) 来确定椭圆的加工坐标。直线、圆弧的编程可通过直线、圆弧插补指令编写完成即可。加工程序见O2所列。

四、结论

经过探讨, 可发现上述加工椭圆圆弧连接轮廓的两种手工编程方法较为简便。但相对而言, 应用椭圆标准方程坐标值为自变量的编程方法因变量的取值更直观;而应用椭圆参数方程角度变量为自变量的编程方法程序更简捷。编程者可根据自身情况进行选择。

摘要：文章应用FANUC 0i MC系统数控铣床的宏程序功能, 对椭圆圆弧连接轮廓进行编程探讨。

关键词：椭圆圆弧连接,数控铣床,宏程序,手工编程

参考文献

[1]陈海周.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2]王荣兴.加工中心培训教程[M].北京:机械工业出版社, 2006.

数控车削手工编程探讨第7篇

要充分发挥数控车床的作用，关键是编程，即根据不同零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。下面笔者以HNC-21/22T系统为例，就数控车削加工中手工编程技巧问题进行一些探讨。

1 正确选择程序原点

在数控车削编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为基准建立一个工件坐标系。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

2 合理选择进给路线

2.1 尽量缩短进给路线，减少空走刀行程，提高生产效率

1）巧用起刀点。如在循环加工中，根据工件的实际情况，在确保安全和满足换刀的前提下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线。

2）在编制复杂轮廓的加工程序时，通过合理安排“回零”路线，使前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量短，以缩短进给路线，提高生产效率。

3）粗加工或半精加工时，毛坯余量较大，可采用合适的循环加工方式，以最短的切削进给路线，减少空行程时间。

2.2 保证加工零件的精度和表面粗糙度要求

1）合理选取起刀点和切入方式，使切入过程平稳，没有冲击。精加工时，最终轮廓应安排在最后一次走刀，连续加工出来；减少在轮廓处停刀而留下刀痕；沿零件表面的切向切入和切出，避免划伤工件。

2）选择工件加工后变形较小的路线。对细长零件，应分几次走刀加工到最后尺寸。在确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。

2.3 保证加工过程的安全性要避免刀具与非加工面的干涉，并避免刀具与工件相撞。如槽的加工，编程时进退刀点应与槽垂直，进刀不能用“G00”，退刀时避免“X、Z”同时移动。

2.4 减少程序段数目和编制程序工作量如有固定的加工操作重复出现，可编写子程序随时调用。对形状一样、尺寸不同或工艺一样、数据不同的零件，可用宏指令编程，精简程序量。

3 准确掌握并合理应用各种循环切削指令

在HNC-21/22T数控系统中，数控车床有十多种循环加工指令。每一种指令都有各自的特点，工件加工后的精度有所不同，各自的编程方法也不同。在选择的时候要仔细分析，合理选用。如螺纹循环加工有两种指令：G32和G76。G32采用直进式进刀切削，螺纹中径误差较大，但牙形精度较高，一般用于小螺距高精度螺纹的加工。G76采用斜进式进刀切削，牙形精度较差，但工艺性比较合理，编程效率较高，适用于大螺距低精度螺纹的加工。结合它们的特点及适用范围，并根据工件的精度灵活地选用这些指令。如需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G32、G76混用的办法，即先用G76粗加工，再用G32精加工。

4 灵活使用特殊G代码，保证零件的加工质量和精度

4.1 返回参考点G28、G29指令参考点是机床上的一个固定点，主要用作自动换刀或设定坐标系。刀具能否准确地返回参考点，是衡量其重复定位精度的重要指标，也是数控加工保证其尺寸精度的前提条件。实际加工中，巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。比如在加工主要尺寸之前，刀具可先返回参考点，再重新运行到加工位置，以保证加工的尺寸精度。

4.2 延时G04指令是人为地暂时限制运行的程序，实际加工中，G04指令可作一些特殊使用

1）大批量加工单件工时较短的零件时，启动按钮频繁使用，为减轻操作者由于疲劳或频繁按钮带来的误动作，用G04指令代替首件后零件的启动。延时时间按完成单个零件的装卸时间设定，在操作人员熟练地掌握数控加工程序后，延时的指令时间可以逐渐缩短。零件加工程序设计成循环子程序，G04指令就设计在调用该循环子程序的主程序中。

2）丝锥攻螺纹时，用弹性筒夹头攻牙，以保证丝锥攻至螺纹底部时不会崩断，并在螺纹底部设置G04延时指令，使丝锥作非进给切削加工，延时的时间需确保主轴完全停止，再反转后退。

3）主轴转速有较大变化时，可设置G04指令。目的是使主轴转速稳定后，再进行零件的切削加工，以提高零件的表面质量。

4.3 相对编程G91与绝对编程G90指令相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点，即坐标原点经常在变换，那么连续位移时，必然产生累积误差。绝对编程在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，所以其累积误差较小。数控车削加工时，工件径向尺寸的精度比轴向尺寸高。在编制程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，轴向尺寸采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，也可以采用绝对编程。此外，为保证零件的某些相对位置，按照工艺要求，进行相对编程和绝对编程的灵活使用。

NURBS轮廓的数控编程探讨第8篇

【关键词】《数控车工编程与操作》教学改革教学内容教学方式

一、教学改革的必要性

在“互联网+”、《中国制造2025》大背景下，社会需求的职业岗位与岗位群的多样化，导致专业的多样化、教学手段多样化，因此，必须进行课程综合化与模块化的教学改革。《数控车工编程与操作》是数控技术应用专业的一门专业课，其任务是使学生获得从事与数控类技术有关工作所必需的基本理论、知识、技能。尽管该课程实用性很强，但学生对它并不容易产生兴趣，学习效果并不十分理想。究其原因：（1）本课程涵盖了数控技术应用专业所涉及的机械制图、工程材料、公差配合与技术测量、数控加工工艺、生产管理等课程的主要知识，涉及的知识面广;（2）教学对象为基础差，计算能力差，学习态度、学习方法存在一定问题的初中毕业生，所以给学好这门课程带来了一定难度;（3）以前的教学方法陈旧，内容理论性过强，学生易感觉枯燥;（4）教学条件有限，实训设备跟不上，在教学中想要实现一人一台实训设备，或者全部安排机床操作训练，是不现实的。针对这种状况，根据几年的教学实践和研究，我认为必须对教学进行改进，打破传统的教学模式。

二、教学改革在内容上的改进

由于本课程主要教学内容包括数控车工编程、数控车工机床操作、数控加工工艺、刀具夹具、先进制造技术等基本知识，教材中涉及的专业知识繁杂，理论概念过于抽象，学生在听课时容易陷入思维困境。而教材在结构上又不一定符合学校每个班级每个学生的口味，总体显得零散，不利于学生了解和掌握。随着数控机床技术的不断改进，学校在教材上要及时淘汰陈旧落后的内容，及时引进“项目教学法”，让学生从简单的零件加工开始，再逐步深入到复杂的零件加工，让学生在学习上有个层次递进感。针对数控专业方向的其他课程，学校或授课教师要及时调整授课计划，争取做到每个班级每个学期的课程内容不重复，这样学生学起来也不会有重复乏味的感觉，容易增强学生兴趣。

为此，教师在教学过程中要对授课教材或授课教案及时修订，优化授课内容，根据企业或专业岗位的任职条件来引导学生对专业知识和技能的學习。例如：教师在自身任课班级内，在不影响专业发展和全校教学环境的前提下，对教材内容进行适当地删减，增补相应的企业文化、岗位能力要求、技术发展分析、机床故障诊断等常识;另外，对学习基础较好的学生，可以引导他们深入了解数控技术的新知识、发展新方向、加工新工艺技术等。如此一来，既让学生学习到了实用的专业理论知识，又及时了解了专业范畴内和行业间的发展态势，提高了自身的学习能力和实践动手能力，使整个专业课程的教学效果也得到了提升。具体说来：对于教材中所出现的理论原理分析、公式推导和烦琐计算则可以减少或降低要求，甚至不作要求，只要稍微记住简单的结论即可。

三、及时改进教学方式

（一）结合实例，激发学生的学习兴趣

现在学生都还未达到思想成熟的年龄，大多都是按照自己的兴趣爱好来学习的。所以教师如果能根据学生的兴趣来决定相应的教学方式，将会起到事半功倍的教学效果。比如尝试让学生自己动脑设计，教师审核同意后，再由自己动手操作加工出相应的形状，学生就会主动参与到课程的学习与设计中来。教师在调动学生的专业兴趣时，可以多与日常的生产生活结合起来，让学生既能跟上设计思路，又不违反设计和加工原则，同时兼顾实践操作的可行性和安全性，这样学生就很容易设计加工出感兴趣的产品，从而进一步增强学习兴趣和学习成就感。

（二）在课堂教学中充分利用数控仿真技术

数控仿真技术以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的形式，将以往用语言难以表述的内容，极好地展现给同学们，它在减时增效、扩充课堂教学的有效容量、促进教学改革方面发挥着明显优势。如数控车床《对刀》这一章节，在传统教学中，我们通常是用车床“对刀”，在课堂上边作图、边讲解，虽然这种方法也能直观地表达“对刀”的过程，但讲到其基本操作、对刀操作、极限位置、操作错误时就力不从心了，原因是老师讲授及黑板上的板画反映不出操作技能特性，特别是轴类各种零件的加工过程更难以表达，而我们采用了仿真软件加工就轻松地解决了这些问题。我们可通过Flash课件看到各种零件的加工全过程、刀具运动速度及位置，加深学生对零件加工的印象;同时可以让学生使用数控仿真加工软件自己动手操作练习，学生能清楚地看到用传统教学方法演示所看不到的零件加工刀具的运动轨迹。多媒体教学、数控仿真加工软件可以说是对传统教学方式的超越，充分发挥了学生自主性，活跃了课堂气氛，改善了教学讲授的局面，教学效果良好。

（三）加强实践教学环节

数控车床操作训练是十分重要的实践教学环节。通过对实践环节的规范，方便了教师的指导，学生也可通过实践操作系统地检验对操作技能的掌握情况。教学中，我们增加了任务引领、项目驱动。教学设计就是在每完成一部分重要内容学习之后，用典型零件为任务进行数控仿真加工、数控车床加工零件操作。例如，对于每一种重要零件（如轴、套等），给学生必要的加工参数，要求学生自己完成工艺分析、切削用量确定、编写数控程序代码、数控仿真加工、数控车床加工，这样就为后面的数控铣床加工编程与操作课程设计打下了较为牢靠的基础。通过几年的实践，同学们在操作技能上有很大提升，多数同学在毕业前取得中、高级工证书，学生在省级技能大赛中也获得好成绩。

【参考文献】

[1]戴丽东. 数控机床故障模式危害度模糊综合评价[J].吉林工程技术师范学院学报，2009，25（11）.

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