数控装备之所以具有“柔性”,是因为其加工过程可由加工程序来控制,而加工程序是根据具体的加工要求编写的。加工程序编制是数控加工的重要工作,理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的零件,同时应能使数控装备的功能得到合理的应用与充分的发挥。因此,可以说加工程序的编制是数控装备有效使用的关键。因此,数控编程技术也是数控技术的主要技术内容之一。
根据问题复杂程度的不同,数控加工程序可通过手工编程或计算机自动编程来获得。手工编程是指编制零件数控加工程序的各步骤均由人工来完成,此时只能解决点位加工或几何形状不太复杂的零件编程问题。自动编程也即是计算机辅助编程,它是借助数控自动编程系统由计算机来辅助生成零件加工程序。此时,编程人员一般只需借助数控编程系统提供的各种功能对加工对象、工艺参数及加工过程进行较简便的描述后,即可由编程系统自动完成数控加工程序编制的其余内容。由于编程自动化是当今发展的趋势,因此,数控编程技术的主要内容是自动编程技术,它包括以下内容。
1.复杂形状零件的几何建模技术对于基于图样以及型面特征点测量数据的复杂形状零件数控编程,其首要环节是建立被加工零件的几何模型。复杂形状零件几何建模的主要技术内容包括:曲线曲面生成、编辑、裁剪、拼接、过渡和偏置等。
2.加工方案与加工参数的合理选择技术数控加工的效率与质量有赖于加工方案与加工参数的合理选择,其中刀具、刀轴控制方式、走刀路线和进给速度的自动优化选择与自适应控制是近些年来所研究的重点问题。其目标是在满足加工要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下具有尽可能高的加工效率。
3.刀具轨迹生成技术刀具轨迹生成是复杂形状零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深人的内容,能否生成有效的刀具轨迹直接决定了加工的可能性、质量与效率。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷光滑和代码质量高等要求。同时,刀具轨迹生成还应满足通用性好,稳定性好,编程效率高和代码量小等条件。
4.数控加工仿真技术尽管目前在工艺规划和刀具轨迹生成等技术方面已取得很大进展,但由于零件形状的复杂多变以及加工环境的复杂性,要确保所生成的加工程序不存在任何问题仍十分困难,其中最主要的如加工过程中的过切与欠切、机床各部件之间的干涉碰撞等。对于高速加工,这些问题常常是致命的。因此,实际加工前采取一定的措施对加工程序进行检验并修正是十分必要的。数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径和材料切除过程来检验并优化加工程序,具有柔性好,成本低,效率高且安全可靠等特点,是提高编程效率与质量的重要措施。
5.后置处理技术后置处理是数控加工编程技术的一个重要内容,它将通用前置处理生成的刀位数据转换成适合于具体机床的数控加工程序。其技术内容包括:机床运动学建模与求解、机床结构误差补偿、机床运动非线性误差校核修正、机床运动的平稳性校核修正、进给速度校核修正及代码转换等。因此,有效的后置处理对于保证加工质量、效率与机床可靠运行具有重要作用。
此外,系统体系结构、数据管理及人机界面等也是数控编程系统开发中的重要技术内容。