CN115016396A - 一种金属切削数控机床加工程序编制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属切削加工技术领域的一种金属切削数控机床加工程序编制方法，步骤包括：S1，按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段的三个方面，分类创建基于计算机辅助编程软件NX的编程模板；S2，在编程模板中设置好使用频率最高的加工类型的特征加工方法，将特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数在编程模板中完成定制；S3，当一个新的零件需要编制加工程序时，编程员只需根据被加工零件的材料、本工序所用机床以及粗/精加工阶段的相关信息，调用相应编程模板，选择所要加工的几何体，再通过简单的交互，即可快速生成数控加工程序。本申请极大地简化了程序编制工作流程，大幅度缩短了编程时间，提高了编程效率和编程质量。

Description

一种金属切削数控机床加工程序编制方法

技术领域

本发明属于金属切削加工技术领域，公开了一种金属切削数控机床加工程序编制方法。

背景技术

金属切削数控机床主要包括数控车床、数控镗铣床、数控钻床、数控磨床等类型的数控设备，其加工程序的编制方法主要有手工编程法和计算机辅助编程法。手工编程法适用于形状不太复杂或计算工作量不大的零件；而对于形状复杂、计算工作量大的零件，主要采用计算机辅助编程法，以提高程序编制效率和准确性。计算机辅助编程法(CAM)是目前的主流编程方法，其利用计算机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件，自动运算刀具轨迹，生成通用的刀位文件，再经后处理程序转化为具体机床数控***能够识别的NC代码，输入数控***后，由数控***控制数控机床自动进行加工，用于计算机辅助编程的软件主要有NX、MASTER CAM、Pro/ENGINEER等。

计算机辅助编程法的一般工作流程是：在计算机上打开编程软件——进入编程模块——打开需要编程的零件模型——在零件模型上加载毛坯、坐标系、夹具等——选择加工类型(如轮廓铣、型腔铣等)——选择被加工表面——设置刀具、切削三要素、进退刀方式、安全平面、加工余量等加工参数——软件自动生成刀具运动轨迹——进行刀具轨迹仿真——生成NC代码。按照常规的编程方法，在对每一种零件编程时都要重复执行上述步骤，其中步骤“设置刀具、切削三要素、进退刀方式、刀轴方向、安全平面、加工余量等参数”是整个过程中最为关键的一步，花费的时间最长，其设置结果直接决定加工程序的质量，也是最能体现编程员水平的关键环节。而由于编程员水平的差异，往往由于这些参数设置的不同，造成零件加工结果也大不相同。另外，在多品种、小批量的生产模式下，机加零件的数控加工呈现出品种多、复杂性强等特征，致使编程员劳动强度大、工作效率低，存在数控编程响应速度难以满足产品快速研发需求的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种金属切削数控机床加工程序编制方法，以解决由于编程员水平的差异，往往由于这些参数设置的不同，造成零件加工结果也大不相同的技术问题，同时解决在多品种、小批量的生产模式下，机加零件的数控加工呈现出品种多、复杂性强等特征，致使编程员劳动强度大、工作效率低，存在数控编程响应速度难以满足产品快速研发需求的瓶颈问题。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种金属切削数控机床加工程序编制方法，包括以下步骤：

S1，按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段的三个方面，分类创建基于计算机辅助编程软件NX的编程模板；

S2，在编程模板中设置好使用频率最高的加工类型的特征加工方法，将特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数在编程模板中完成定制；

S3，当一个新的零件需要编制加工程序时，编程员只需根据被加工零件的材料、本工序所用机床以及粗/精加工阶段的相关信息，调用相应编程模板，选择所要加工的几何体，再通过简单的交互，即可快速生成数控加工程序。

优选地，步骤S2中所述的加工类型包括底壁加工、平面铣、平面轮廓铣、型腔铣、固定轮廓铣、区域轮廓铣、定心钻、钻孔、啄钻、镗孔等。

优选地，步骤S2中所述的加工参数包括刀具、切削三要素、进退刀方式、安全平面和加工余量等。

优选地，步骤S1中，编程模板的创建方法包括如下步骤：

S11，启动计算机辅助编程软件NX，建立一个prt文件，以muban.prt文件为例，按常规编程流程，建立加工类型程序组，每个程序组中分别设置特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数，这些加工参数根据所加工零件材料、拟用于加工该类零件的数控机床和粗/精加工阶段的约束条件，从企业加工工艺知识库中选择最优化的加工参数组合，经仿真程序无误后保存文件；

S12，复制计算机辅助编程软件NX的安装目录中的cam_general.dat文件，并将文件名称改为muban.dat文件后保存；

S13，用写字板打开步骤S12中的muban.dat文件，将muban.dat文件中的“muban”作为加工环境中CAM操作的基础模板，使其显示在“加工环境”菜单中，具体做法是，更改muban.dat文件第一行中的TEMPLATE_OPERATION,${UGII_CAM_TEMPLATE_SET_DIR}cam_general.opt为TEMPLATE_OPERATI ON,${UGII_CAM_TEMPLATE_SET_DIR}muban.opt，然后保存该文件；

S14，复制计算机辅助编程软件NX的安装目录中的cam_general.opt文件，并将文件名称改为muban.opt后得到muban.opt文件；

S15，用写字板打开muban.opt文件，将muban.opt文件中“ENGLISH”和“METRIC”环境下CAM会话菜单中的“muban”指向muban.prt文件；具体做法是，在原文件基础上增加如下文本：

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}muban.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}mill_planar.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}mill_contour.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}mill_multi-axis.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}drill.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}hole_making.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}turning.prt

##

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}muban.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}mill_planar.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}mill_contour.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}mill_multi-axis.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}drill.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}hole_making.prt

${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}turning.prt

并保存文件；

S16，将步骤S11中所保存的muban.prt文件复制到计算机辅助编程软件NX的安装目录中的子目录metric下；

S17，将步骤S11中所保存的muban.prt文件复制到计算机辅助编程软件NX的安装目录中的子目录english下，编程模板创建完成。

按照上述编程模板创建方法，根据本企业产品常用的铝合金、镁合金、钛合金和钢铁等四种材料，立式加工中心、卧式加工中心、五轴加工中心等三种类型机床和粗、精加工两个加工阶段排列组合，分类创建编程模板共二十四个，可满足本企业主要产品机械加工零件的加工程序编制需求。

优选地，步骤S3中调用相应编程模板的方法包括如下步骤：

S31，启动计算机辅助编程软件NX，打开一个需要编程的prt文件，进入加工模块；

S32，在“加工环境”对话框中(如图3所示)，“CAM会话配置”栏和“要创建的CAM设置”栏中分别出现了按照前述步骤创建的“muban”选项，分别选中它们，点击“确定”后，就进入了定制的模板编程环境；

S33，“muban”选项中定制的加工操作和刀具都已带入需要编程的prt文件中，各加工参数的选项都与编制模板中定制的相同，用户只需选择所要加工的几何体，必要时修改部分加工参数和选项，即可快速生成数控加工刀具轨迹。

优选地，本申请还包括编程模板的维护方法，编程模板的维护方法包括：

S61，对编程模板进行修改时，先启动计算机辅助编程软件NX，进入计算机辅助编程软件NX的安装目录中的子目录metric下，找到需要修改的模板文件muban.prt，修改已有操作中相关参数后保存muban.prt文件即可；

S62，需要在此编程模板文件中增加新的加工操作时，则按照正常操作步骤创建所需的加工操作，完成各项参数设置后保存muban.prt文件即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段等三个方面，分类创建了多个基于计算机辅助编程软件NX的编程模板，应用编程模板编制数控机床加工程序，避免了编程过程中大量的节点设置、参数设置等重复性工作，极大地简化了程序编制工作流程，大幅度缩短了编程时间，提高了编程效率，同时，应用编程模板编制加工程序，是在工艺知识库的指导下开展编程工作，提高了程序的标准化和规范化水平，编制的加工程序质量更高，从而减少了零件的首件试切时间，提高了零件一次加工成功率，取得了良好的应用效果。并且，这些编程模板中承载的加工方法信息，经过长期积累和持续优化，成为企业的宝贵财富并得以传承，提高了企业的核心竞争力。

附图说明

图1为计算机辅助编程法的一般工作流程图；

图2为本申请实施例中的编程模板的编程流程图；

图3为实施例中的加工环境对话框。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

首先按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段的三个方面，分类创建基于计算机辅助编程软件NX的编程模板，在编程模板中设置好使用频率最高的加工类型的特征加工方法，将特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数在编程模板中完成定制后备用。

图1中示出了计算机辅助编程法的一般工作流程图，图2示出了本申请中的编程模板的编程流程图；对照图1中的编程流程可知，本申请应用编程模板的编程流程省去了创建各类节点、设置各类参数的环节，仅在需要时对个别节点和参数进行适当修改即可，使得编程效率得到了较大幅度提高。

本实施例中，待加工零件材料为钛合金TC4，工序中的加工类型包括铣平面、铣方腔、点钻孔等，加工阶段为粗加工，各面留余量1mm。参阅附图2，应用本发明的方法进行该零件的数控加工程序的编制，具体步骤为：

启动计算机辅助编程软件NX，——打开该零件三维模型prt文件——进入加工模块——调用相应的“钛合金-粗加工-立式加工中心编程模板”——选取加工坐标系——分别编辑PLANAR MILL(平面铣)、CAVITY MILL(型腔铣)和DRILLING(钻孔)操作(编辑内容主要是选取被加工表面，其余参数如无特殊要求，不需要进行更改)——将编程模板中未用到的操作全部删除——生成刀具轨迹——加工仿真与优化——选取后处理生成NC程序文件。经过对比，采用编程模板编制该零件加工程序花费的时间是传统方法编程时间的70％，而且采用传统方法编程时，不同的编程员编制的程序中切削三要素等参数设置存在差异，有些参数不够合理，而采用编程模板编制的程序不存在这种情况。

实施例2：

首先按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段的三个方面，分类创建基于计算机辅助编程软件NX的编程模板，在编程模板中设置好使用频率最高的加工类型的特征加工方法，将特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数在编程模板中完成定制后备用。

本实施例中，待加工零件材料为铝合金2A12，工序中的加工类型包括铣平面、铣外形、点钻孔等，加工阶段为精加工。参阅附图2，应用本发明的方法进行该零件的数控加工程序的编制，具体步骤为：启动计算机辅助编程软件NX——打开该零件三维模型prt文件——进入加工模块——调用相应的“铝合金-精加工-卧式加工中心编程模板”——选取加工坐标系——分别编辑PLANAR MILL(平面铣)、PLANAR PROFILE(外形铣)和DRILLING(钻孔)操作(编辑内容主要是选取被加工表面，其余参数如无特殊要求，不需要进行更改)——将编程模板中未用到的操作全部删除——生成刀具轨迹——加工仿真与优化——选取后处理生成NC程序文件。经过对比，采用编程模板编制该零件加工程序花费的时间是传统方法编程时间的75％，而且采用传统方法编程时，不同的编程员编制的程序中进退刀方式等设置存在差异，有些设置不够合理，而采用编程模板编制的程序不存在这种情况。

实施例3：

首先按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段的三个方面，分类创建基于计算机辅助编程软件NX的编程模板，在编程模板中设置好使用频率最高的加工类型的特征加工方法，将特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数在编程模板中完成定制后备用。

本实施例中，待加工零件材料为钢45，工序中的加工类型包括铣曲面、铣外形、镗孔等，加工阶段为精加工。参阅附图2，应用本发明的方法进行该零件的数控加工程序的编制，具体步骤为：启动NX软件——打开该零件三维模型prt文件——进入加工模块——调用相应的“钢45-精加工-五轴加工中心编程模板”——选取加工坐标系——分别编辑FIXEDCONTOUR(轮廓铣)、PLANAR PROFILE(外形铣)和BORING(镗孔)操作(编辑内容主要是选取被加工表面和加工曲面的刀轴方向，其余参数如无特殊要求，不需要进行更改)——将编程模板中未用到的操作全部删除——生成刀具轨迹——加工仿真与优化——选取后处理生成NC程序文件。经过对比，采用编程模板编制该零件加工程序花费的时间是传统方法编程时间的75％，而且采用传统方法编程时，不同的编程员编制的程序中切削三要素、进退刀方式等设置存在差异，有些设置不够合理，而采用编程模板编制的程序不存在这种情况。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种金属切削数控机床加工程序编制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，按照被加工材料、机床类型以及粗/精加工阶段的三个方面，分类创建基于计算机辅助编程软件NX的编程模板；

S2，在编程模板中设置好使用频率最高的加工类型的特征加工方法，将特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数在编程模板中完成定制；

S3，当一个新的零件需要编制加工程序时，编程员只需根据被加工零件的材料、本工序所用机床以及粗/精加工阶段的相关信息，调用相应编程模板，选择所要加工的几何体，再通过简单的交互，即可快速生成数控加工程序。

2.根据权利要求1所述的金属切削数控机床加工程序编制方法，其特征在于，步骤S2中所述的加工类型包括底壁加工、平面铣、平面轮廓铣、型腔铣、固定轮廓铣、区域轮廓铣、定心钻、钻孔、啄钻、镗孔。

3.根据权利要求1所述的金属切削数控机床加工程序编制方法，其特征在于，步骤S2中所述的加工参数包括刀具、切削三要素、进退刀方式、安全平面和加工余量。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种金属切削数控机床加工程序编制方法，其特征在于，步骤S1中，编程模板的创建方法包括如下步骤：

S11，启动计算机辅助编程软件NX，建立一个需要编程的prt文件，假定命名为muban.prt，按常规编程流程，建立加工类型程序组，每个程序组中分别设置特征加工方法中常用的需要重复定义的加工参数，这些加工参数根据所加工零件材料、拟用于加工该类零件的数控机床和粗/精加工阶段的约束条件，从企业加工工艺知识库中选择最优化的加工参数组合，经仿真程序无误后保存文件；

S12，复制计算机辅助编程软件NX的安装目录中的cam_general.dat文件，并将文件名称改为muban.dat文件后保存；

S13，用写字板打开步骤S12中的muban.dat文件，将muban.dat文件中的“muban”作为加工环境中CAM操作的基础模板，使其显示在“加工环境”菜单中，然后保存该文件；

S14，复制计算机辅助编程软件NX的安装目录中的cam_general.opt文件，并将文件名称改为muban.opt后得到muban.opt文件；

S15，用写字板打开muban.opt文件，将muban.opt文件中“ENGLISH”和“METRIC”环境下CAM会话菜单中的“muban”指向muban.prt文件，然后保存该文件；

S16，将步骤S11中所保存的muban.prt文件复制到计算机辅助编程软件NX的安装目录中的子目录metric下；

S17，将步骤S11中所保存的muban.prt文件复制到计算机辅助编程软件NX的安装目录中的子目录english下，编程模板创建完成。

5.根据权利要求4所述的一种金属切削数控机床加工程序编制方法，其特征在于，步骤S3中调用相应编程模板的方法包括如下步骤：

S31，启动计算机辅助编程软件NX，打开一个需要编程的prt文件，进入加工模块；

S32，在“加工环境”对话框中，“CAM会话配置”栏和“要创建的CAM设置”栏中分别出现了按照前述步骤创建的“muban”选项，分别选中它们，点击“确定”后，就进入了定制的模板编程环境；

S33，“muban”选项中定制的加工操作和刀具都已带入需要编程的prt文件中，各加工参数的选项都与编制模板中定制的相同，用户只需选择所要加工的几何体，修改部分加工参数和选项，即可快速生成数控加工刀具轨迹。

6.根据权利要求4所述的一种金属切削数控机床加工程序编制方法，其特征在于，还包括编程模板的维护方法，编程模板的维护方法包括：

S61，对编程模板进行修改时，先启动计算机辅助编程软件NX，进入计算机辅助编程软件NX的安装目录中的子目录metric下，找到需要修改的模板文件muban.prt，修改已有操作中相关参数后保存muban.prt文件即可；

S62，需要在此编程模板文件中增加新的加工操作时，则按照正常操作步骤创建所需的加工操作，完成各项参数设置后保存muban.prt文件即可。

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