数控编程的编程方法范文

导语：如何才能写好一篇数控编程的编程方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词:数控机床 手动编程 自动编程

中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0022-01

市场经济环境下,社会各个方面都飞速发展起来,多样化的生活环境下出现了产品的加速更新换代过程。这样数控机床在企业生产中就显得更为重要,如何提高数控机床的工作效率成为企业努力的方向之一。要想提高数控机床的工作效率必须具备优质的硬件设备,如刀具、夹具及机床精准度等;软件建设也同样重要,科技的进步要求企业的软件建设必须跟上形势发展,制定并执行科学合理的编程方法,本文就数控机床的两种编程方法进行了分析,指出了其科学可实用性的特点,在数控企业发挥了巨大的推动作用。

1 数控机床编程简介

数控机床编程是数控机床的程序编制,是通过编制一系列的指令来完成数控机床的规定任务,由专门的编程者来进行编制,以满足零件图样与工艺要求为原则,并且程序检验合格后才算完成整个过程,分为手工和自动编程。

2 手工编程方法研究

(1)加工方法的确定、加工计划的制定。这两项工作的完成需要对零件图样及工艺要求进行具体的分析,确定出一下六个方面的具体方案:①此零件安排在哪类或哪台机床上来进行加工为合适;②加工路线图的确定,就是对刀点、加工起点、走刀路线及程序终点的选择;③刀具类型及数量的确定;④装夹具选择及装卡位方法确定;⑤确定好加工过程中是否要换刀和什么时候来换刀,是否需要冷却液等问题;⑥切削参数的确定(切削宽度及深度、主轴转速等等问题)。

(2)坐标数据的计算。编程时需要的坐标数据要根据零件图样几何尺寸计算出来,或计算刀具运行轨迹数据。

(3)加工程序单的编写。编程者需要编写科学的加工程序,必须根据确定的加工方法及获得的数据,并运用自身丰富的工艺知识,才能编制出合理、实用的加工程序。

(4)控制介质的制作及输入程序信息。在加工程序完成后,编程者将程序信息输入计算机数控系统程序的存储器中;也可以通过介质将信息导入计算机数控系统程序的存储器中。

(5)程序运行检查。在编号程序后要先进行检查才能用于生产加工,或可以做零件试加工检查。如何结果不是十分理想,便要进行调整或修改,往往要经过反复的实验才能达到满意结果。

以上的各项工作都是由人工完成的,这种编程方式被称为“手工编程方法”。手工编程是目前一种普遍应用的编程方法,因为在许多机械制造行业里,需要加工大量的由直线或圆弧等形状简单的零件,数据计算也简单,程序检查简单容易,所以普遍采用手工编程这种方式,而且手工编程使用的设备简单易操作,因此操作者可由不同文化程度的人来组成。

3 自动编程方法

自动编程是计算机在编程过程中,除了手工编程的部分外,其余全部是计算机自动完成的。自动编程有效避免了手工编程容易出现的错误问题,提高了程序的工作效率,解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程困难。自动编程是计算机根据特定的编程语言,自动计算出零件所需的数据,自动绘制出零件图形和刀具运动轨迹,并自动进行检查修改,自身制定出正确的加工程序。而且在这一系列过程中自动编程的速度要比手工编程快几十倍甚至更多,大大节省了加工的时间及提高了准确率。

3.1 数控自动编程的类型

使用最为广泛的自动编程方式是图形数控自动编程;用数控语言代表加工零件的几何尺寸、工艺要求的切削参数等,输入计算机后进行处理得出的数控加工程序是语言数控自动编程;采用语音识别器将编程者发出的加工声音指令转变成加工程序,是语音数控自动编程。

3.2 常用的几个指令编程技巧

(1)刀具补偿参数D、H的功能相似,通常可以互换,但是为了防止错误出现,一般定H为刀具长度的补偿地址,D为刀具半径补偿地址。H的补偿号为1～20号,D是从21开始。

(2)M02和M30。二者功能也相似,不同在于执行到M02时,程序光标停在程序末尾,执行到M30时,光标返回程序头位置,不管是否还有其他程序段。

4 安全操作加工

为了在几个过程中机床不发生碰撞要注意几点。

(1)计算机仿真系统的有效利用。

(2)注意机床自带模拟显示功能。

(3)机床的空运行功能检查好走刀轨迹的正确性。

(4)锁定功能利用好,数控机床进入输入程序后,锁定z轴,z轴的坐标值可以判断机床是否会发生碰撞。

(5)刀具长度补偿及坐标系的设置必须准确,机床启动时坐标系和编程时一定保持一致,否则铣刀和工件就有可能会相碰。

5 结语

数控机床的编程方法对数控机床的现代化发展起着决定性的作用,目前的数控机床编程方法还不尽完善,为了提高数控机床的工作效率,必须合理使用数控机床的编程方法,并且要在现有的基础上进行创新与发展,使我国数控机床未来的发展有所保障,让现代化信息技术融入到数控机床的编程方法中去,提高数控机床的工作效率,为国家的经济建设贡献一份力量,为人类造福。

参考文献

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关键词： 数控编程;Pro/E;刀具;切削

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.225

0 引言

目前对于复杂模型数控加工程序的编写，只依靠手工来完成相当麻烦，不仅容易出错，而且不便于修改，但现在产品的形状越来越多样化，而且对加工也提出了更高的要求。Pro/E软件是以统一的数据库管理整个系统，数据库将整个设计至生产过程集成在一起，数控编程应用Pro/E软件进行，既可以避免了在加工中对产品的重复设计可能产生的错误，又不必在加工过程对产品进行二次建模，数据提取可靠，使用方便。

1 PRO/E进行数控编程的方法

PRO/E软件不仅可以生成数控加工程序，还可以在计算机上动态的显示零件的加工轨迹图。使用PRO/E生成数控加工程序的工作过程是：先用它的CAD模块的图形编辑功能，绘制出零件的几何图形形成图形文件，然后用数控编程模块对刀具轨迹进行处理，从而设置机床类型、坐标和刀具类型等。整个过程中对零件加工轨迹上的每个节点的计算和数学处理，都是由计算机完成，在此基础上刀位数据文件由计算机生成，然后再对刀位数据文件进行后处理，就可以自动生成数控加工程序了。由此看见，在加工设备固定的条件下，对于工作人员来说，使用PRO/E进行数控加工的关键问题就是：如何选择刀具和怎么确定切削用量。

1.1 选择刀具和刀具排顺

1.1.1 选择刀具

在PRO/E的NC模块中，可以在"刀具设定"窗口中的"普通"选项卡中设置刀具的类型、几何参数及材料等。在选择刀具及刀柄时，工作人员应根据当前机床的加工能力、切削用量、加工工序等因素来确定。在刀具选择的时候应遵循的总原则是：刀具要安装调整方便，刀具本身刚性好、精度高并且不易磨损。同时为提高刀具的刚性，刀具选择时还要遵循由大到小的原则。关于刀柄的选择，在加工要求满足的条件下，我们应尽量选择短的刀柄。

在实际加工零件时，选择刀具可以参考下面几个方面：对于凸形表面的工件，粗加工时，选择圆角立铣刀或平端立铣刀，在精加工时，因为平端立铣刀的几何条件没有圆角铣刀好，所以选择圆角立铣刀;对于凹形表面的工件，选择球头刀对其进行半精加工和精加工，而在对其进行粗加工时，因为球头刀切削条件较差，所以选择平端立铣刀或圆角立铣刀;选用锥度铣刀对带脱模斜度的侧面进行加工，尽管通过插值采用平端立铣刀也可以加工，但会因为加大刀具的磨损而影响加工的精度，同时会因为加工路径变长而降低加工效率……总之，在实际加工中，刀具的选择不仅要遵循原则，还要根据加工工件的实际情况做相应的选择。

在实际加工生产中，工作人员铣削平面时常常会选用硬质合金刀片铣刀：采用立铣刀对平面零件周边轮廓进行加工;选用高速钢立铣刀加工凸台、凹槽;会选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀粗加工孔或加工毛坯表面。工作人员常会采用球头刀具对曲面进行精加工，因为球头刀具可以保证加工精度，由于球头刀具的端部切削速度等于零，可以使切削行距取得很密。但是球头刀具与平头刀具相比，球头刀在切削效率以及对工件的表面加工质量都要比平头刀具差一些，所以，加工工件的时候，在保证不过切的情况下，平头刀是工作人员的优先选择。

好的刀具价格自然要贵一些，但是好刀具的精度和耐用度很好，虽然好的刀具在价格上增加了成本，但是好的刀具会大大的提高加工效率以及加工质量，从而又降低整个加工成本，因而孰重孰轻需要我们工作人员自己衡量。

1.1.2 刀具排序

为了提高数控加工的效率，工作人员还需合理的安排刀序。在大多数数控加工中，需要人工对刀具进行测量、刃磨和更换，因而会占用较长辅助时间，从而降低工作效率。刀具排序应注意一下几点：满足加工前提下，尽量减少刀具数量;先铣后钻;分开使用精、粗加工的刀具;装夹一把刀具后，这把刀具要完成其所能加工的所有部位;先精加工曲面，后精加工二维轮廓;能利用自动换刀的尽量使用自动换刀。

1.2 确定切削用量

工作人员可以在Pro/NC主菜单【制造参数】的下拉菜单【设置】的子菜单中设置切削用量，将之前在计算机上拟定的工艺参数的值设置输入对应的菜单选项中即可。切削用量设置时注意以下几点：在粗加工时，提高生产率主要考虑的因素，加工成本也应该同时考虑。在精加工和半精加工时，首先要考虑的是加工质量，其次是加工成本以及切削效率。

加工参数的具体数值应结合实际操作经验，并根据切削用量手册、机床说明书来确定，在Pro/NC中有类型丰富参数设置功能。在设置加工参数时，会有很多选项需要设置，要想准确的对加工参数进行设置，工作人员必须充分理解这些参数的确切含义。例如：对于进给速度vF参数值的选择，因为进给速度与零件的加工精度、刀具、工件表面粗糙度等因素有关，比如当对粗糙度要求高时，选择进给速度vF的值就需要小些。因此我们在设置该参数的时候要全面考虑。又如：关于加工余量的设置，当X、Y、Z方向的加工余量一致的时候，可以通过选项“PROF_STOCK_ALLOW”完成。但是如果加工余量在X、Y、Z方向上不一致，那就不能设置此项，此时我们可以在“允许的未加工毛坯”和“允许的底部线框”这两个选项中进行设置;如果要设置粗加工的加工余量，我们可以在“允许的未加工毛坯”这个选项中设置，用该项的设置我们可以同时指定X、Y两个方向的值，当加工余量在X、Y两个方向和z方向的值不同时，我们就要对此项进行设置。

要保证零件的加工指令准确和加工效率，关键的问题是刀具和切削用量的合理选择，如何选择刀具和确定切削用量，是每个工作人员必须考虑的问题，只有处理好这些，才能使数控机床高效率、高精度地完成零件的加工。

2 PRO/E进行数控编程的技巧

2.1 工作目录的设置

对于工作人员来说，Pro/E的工作目录的设置虽然很简单，但是很重要的。设置工作目录的方法是：启动Pro/E后，在主菜单【文件】下拉菜单中点击【工作目录】命令，在弹出的窗口中设置文件的保存路径即可。值得注意的是，在选择工作目录的路径中不要出现中文名。

由于Pro/E的缺省启动路径是在它的安装目录下的BIN文件夹中，在该文件夹中存储着Pro/E最重要的各种命令，如果开始工作时不设置工作目录，当我们保存文件的时候，Pro/E会直接把生成的各种文件直接保存到BIN文件夹中，这样会给之后的文件的管理工作带来很多困扰。

2.2 Config文件的正确应用

配置文件是PROE的一大特色，掌握各种配置文件的使用不仅可以提高工作效率，减少不必要的麻烦，还有利于标准化、团队合作等。Config.pro文件是Pro/E的系统配置文件，该配置文件非常重要，进行产品设计过程中我们需要用到Config.pro文件，在加工编程的时候我们也需要用到。因而，正确使用Config.pro文件，是我们每一个编程工作人员应该掌握的技能，这样才会更加便于之后工作的展开。

2.3 工件坐标系选择技巧

在实际加工中，工作人员需要选择数控程序原点，一般情况下都会选择工件上的某一点，并以该点为原点建立一个工件坐标系，实际加工时的工件坐标系就是Pro/E进行程序设计时的坐标系。工作人员在进行工件找正和数控编程的时候，合理的确定工件坐标系非常重要。

程序原点应尽量选在零件的工艺基准和设计基准上，这样可以提高零件加工精度。在选择程序原点时候，工作人员可以参考以下几点：1） 程序原点在机床上应该容易找正;2）程序原点所引起的加工误差小;3）编程方便，对刀误差小;4）方便加工时检查。如：为了容易找到交线的位置，程序原点可以选在互相垂直平面的交线上;对于以孔定位的工件，程序原点就可以选择孔的中心。

总之，在Pro/E中进行数控编程的时候，工作人员除了熟悉Pro/E数控加工的工作流程以外，一定要注意刀具的选择和排序原则，切削用量的设置方法，还需要注意一些技巧，切不可因为一个小小的疏忽而造成不必要的经济损失。

参考文献：

[1]王忠.浅析Pro/E数控加工中的参数设置[J].海南广播电视大学学报，2008.

[2]丁晖.数控机床刀具的选用与编程[J].中国新技术新产品，2009.

[3]何志昌.浅谈数控刀具与切削用量[J].大众科技，2010.

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一、概述

数控加工技术已成为现代制造技术的核心，采用数控机床加工零件时，往往会遇到被加工的零件中有多个相同内容。零件在数控机床上进行加工时，对零件上的相同内容进行加工的刀具路径是一样的，因此相同部分的程序代码也是一样的。如被加工的零件中多个相同减轻重量的圆、多个相同的通风口等。对于数控编程者来说，遇到这种情况确定的加工方案与编程的方法很多。问题是要实现编制的程序精简，也要便于管理，对于编程者来说采用固定循环就显得尤为重要。

二、相同内容的编程方法

下面以一个实例，详解相同内容的编程方法。需要说明的是：以下编程方法暂且不考虑刀具补偿、设备转速与进给。

1.主-子编程法

主-子编程法是将相同被加工内容编制成一个独立的加工程序并将其作为子程序，在主程序中来反复调用。图1所示的某产品机箱侧板零件有54个相同的矩形，将54个相同的矩形加工路线编制成一个子程序，然后在主程序中增加子程序调用指令M98来反复调用子程序，程序如图2所示。

主-子编程法将被加工零件分解开，化整为单，简化编程。但在FANUC Oi数控系统中子程序和主程序是相互独立的，子程序和主程序一样，必须有自己独立的程序名，都是以大写字母“O”开头的（如主程名是O0188，子程序名是O0189），主程序和子程序也是单独的存储在系统中，和主程序一样占用系统的程序容量和存储空间。对于操作者和程序管理来说只看程序名，在系统程序目录中往往难以区分程序的主、子关系。FANUC Oi数控系统在对程序编辑、验证时，主程序和子程序又不能同时在系统工作界面上进行控制操作控制，要不断地反复切换。在对程序管理和程序校验时给操作者带来了一定的麻烦。

FANUC Oi数控系统的程序名编号资源也是及其有限制的（通常是0000～9999），在实际应用中极易被用完，一旦用完，就需要将暂时不用的程序传输出来，因此往往需要反复输出或输入程序。在程序输出或输入过程中，也要将主程序和子程序分别进行输出或输入，这在程序管理上就给操作者和管理者带来了不便。

2.顺序编程法

顺序编程法是按加工顺序进行逐项编程。如图1所示从左向右按顺序进行加工54个矩形，程序如图3所示。

顺序编程法编制的特点是程序繁长，54个矩形要重复53次相同的程序段（N035～N085与N095～N145代码相同），程序量很大，检验重复性工作太多，而且程序占用容量和存储空间也相应的比较大。

3.固定循环编程法

固定循环是将被加工相同的内容的程序代码在一个程序中反复循环。应用FANUC Oi数控系统（因FANUC Oi数控系统没有某一段程序的反复循环指令）中的公共变量、逻辑比较运算及IF条件转移语句来实现某一段程序的固定循环，程序如图4所示。

采用固定循环法，同样也是将被加工零件化繁为简，将主-子编程法中的子程序（即第1个矩形的程序代码序）放入主程序中反复循环执行，程序就得到了很大程度的优化，解决了程序编号资源。同时，也将顺序编程法中的54个相同程序段合为一个，程序显得更为精简，从而使整个程序不显得繁长。

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35kv岜盆、山圩、东门、中东、渠旧变电站为2010年农网升级改造工程35kV变电站增容技改项目，2013年10月6日出现开关遥控返校超时，无法对可控开关进行遥控返校操作。经过半年来大小十余次的反复实验，最终找到了问题的主要原因。最后以设备的异步通信方式解决了变电站不能远程遥控、返校的问题，在不更新通信设备的情况下，成功实现了5个技改变电站稳定遥控与返校。为公司节约了设备更新费用，同时也为公司推近变电站无人值守化奠定了物质基础。

本文结合扶绥供电公司电网调度自动化系统厂站工程技改后的实际应用和存在问题，对如何解决本公司电网调度自动化系统5个厂站技改后无法进行远程遥控返校的技术问题进行系统阐述，谨供同行交流、参考。

【关键词】调度自动化；厂站；主站；协议转换器；波特率

1 基本情况

35kv岜盆、山圩、东门、中东、渠旧变电站为2010年农网升级改造工程35kV变电站增容技改项目，综合自动化设备于2012年9月19日前全部完成竣工验收，2013年5月23日前全部完成调度自动化系统联调，遥测遥信上传均正确。渠旧站开关遥控均正确，变压器档位可升档不可降档；岜盆变除304开关及3011、3021刀闸外的其余开关可实现远方遥控；山圩变0351、3011、3021刀闸遥控不成功，返校超时；东门变全站开关刀闸遥控点共23个，其中909开关遥控成功，其余开关刀闸未进行遥控试验；中东变开关遥控正确。6月17日前完成了所有站联调存在问题的整改，遥测遥信上传均正确，开关遥控均正确。2013年09月底公司欲推进变电站无人值守工作，10月初对岜盆站进行开关返校试验时，出现开关遥控返校超时，无法对可控开关进行遥控返校操作，经检查发现山圩、东门、中东、渠旧4个技改变电站也存在相同的情况。

2 主要问题和情况

这五个变电站从技改到正式投运后，调度自动化主站端均不能正常对厂站进行远程遥控返校。故障表现特征是：变电站通信机与协议转换器只要任意一端设备重启或者将变电站通信机与协议转换器连接的RS232数据线拔出一定时间后，再接回系统，整个系统即刻恢复正常。但持续时间不长，好的情况半天后不能全站遥控返校，差的情况1～2小时后就不能全站遥控返校。换回技改前山东积成的通信机后无此故障出现，5个技改站有4个采用许继的通信机，1个采用四方的通信机。其中，又以许继的最为频繁，四方的稍好。

3 问题主要方向和观点

公司电力调度控制中心对故障处理方向和观点：认为租用的电信通信线路和山东积成的CDT远动规约是没有问题的，故障的根本原因是变电站端的通信机与电信的协议转换器设备没有协调好造成的。应该可以通过两种方式解决，一是要站端通信机去匹配电信的协议转换设备。二是电信的协议转换设备去匹配站端的通信机。由于对变电站端通信机工作方式与原理等不是很熟悉（归口管理部门是输变电），不能按厂端通信机设备厂家要求，提出变电站端通信机的修改意见。因此，我们主要从第二点去寻找解决问题的方法，即用电信的协议转换设备去匹配站端的通信机。

4 现场处理过程

根据公司设备部、输变电、电力调度控制中心三方故障处理协调会会议精神“务必使技改后的5个变电站实现‘四遥’，实现远方监控，实现真正意义上的‘无人值守’”。根据这一要求，从2013年10月受命设备部要求解决该问题，至2014年4月中旬解决问题为止（设备稳定遥控返校），主要经历了3次主要调试过程，期间我们还与输变电配合进行过多次的小规模的调试。

第一次是2013年10月31日，由输变电牵头以岜盆站为基点进行测试，期间经过反复测试根据主站端的反馈，他们捕捉到了误码。我们随即对误码展开分析，从通信上讲出现误码问题只可能有三种情况，即语法、语义和时序（即定时与同步），又根据CDT规约的传输要求可以排除语法和语义的问题。因此，我们认为一定是时序（即定时与同步）可能出现了问题。所以随后我们做了以下处理：（1）要求电信将自动化通信线路带宽由4M升至10M（实际2M就可以满足自动化通信的要求）。（2）根据RS232传输的特征由1200波特率降为600波特率，降低波特率主要是为了纠正误码。岜盆变电站经过这样调整后，好消息是绝大部分开关可以长时间遥控，坏消息是岜盆变电站不定时的出现误报。我们以为找到了大致处理问题的方向随即对山圩变电站和中东变电站也做了相同的处理测试。经测试发现山圩变电站和中东变电站问题依旧（三个站都为许继的通信机）证明岜盆站只是个特例不具有普遍性。

第二次是2013年12月17日，由电力调度控制中心牵头以山圩变电站为基点进行测试，期间经过反复的测试发现一个重要问题，相对于岜盆变电站，山圩变电站传输上无误码，但延时非常严重，即主站下发一个指令厂站需要2分钟以上才能返回。通过表面现象看厂站是有马上回了一个返校成功的指令给主站，但主站为什么会2分钟后才收到呢？随即展开了对电信协议转换器的分析，通过对“变电站端通信机重启或是协议转换器重启一下就正常一段时间”的情况分析又发现有两种可能既：（1）因为协议转换器是转换协议的，因此必然存在存储与转发的过程，有存储与转发的过程，必然存在延时（即数据处理的开销）。有没有可能是协议转换器存储与转发过程中，由于厂站端送来的数据过快未来得急处理而造成的拥塞？我们假设即厂站送来1200波特率的数据，协议转换器可能只转发或处理了1150波特率的数据（损耗说）。（2）就是厂站端上送的数据帧可能大于1200波特率，在一个时间周期内转发不完，然后被分段传输经过不段的积累造成了延时。根据以上这两个分析我们随后做了如下处理：（1）与电信设备的供应商联系看能不能修改协议转换器的缓存清理机制，满即清空。（2）提升主站和厂站端收发码速率，由1200波特率改为9600和19200波特率，之所以提高转发速率是让数据帧能在一个时间周期内发送和处理完。对于第一点，电信设备供应商提供按我们要求修改的新8口协议转换器接入岜盆、渠旧变电站效果明显，岜盆、渠旧变电站大部分开关可返校正确。但仍不能完全解决问题。对于第二点山圩变电站在改大波特率后出现误码等情况，可视为无改观。山圩变电站改回1200波特率后接到8口协议转换器上，与岜盆变电站一样效果明显但仍不能完全解决问题。

第三次是2014年3月27日，还是由电力调度控制中心牵头以山圩变电站为基点进行测试。针对岜盆变电站和渠旧变电站的“逐步改善但不稳定的实际情况”，结合对许继通信机发码报文特征的分析，即“许继站端报文长度要比山东积成的长”。检查山圩变电站上传的数据，发现许继通信机发送的每帧数据达到408个字节，用1200波特率上传需要3500毫秒（3.5秒）才能传送完成。将许继通信机发送数据的方式改为每秒1帧，协议转换器、和许继通信机波特率

调整为9600波特率，用这个波特率发送408字节只需要400毫秒左右。实际效果中，控制功能开关的速度比之前快了（这是由于用9600波特率发送一帧数据比用1200的波特率发送一帧数据，节省了大约3秒时间，一个控制周期就缩短了大约6秒时间），但仍是有部分开关需要重复操作才成功。我们随即又提出另一种设想，可不可以采用异步的通信方式去匹配许继通信机的发码？使主站协议转换器能在一个时间周期内处理完厂站上送数据不至于出现可能的数据拥塞。随即我们在协议转换器上做了如下设置，发码端（厂站）上送数据波特率不变，改大接收端（主站）接收的波特率。经过反复实验和测试最终确定为1：8效果最为明显，即以厂站通信机与单口协议转换器以1200波特率的运行方式发送接收信号，主站数模转换设备与16口协议转换器以9600波特率的运行方式接收发送信号，最终实现了5个技改变电站稳定遥控返校。

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关键词：职业教育；数控编程课程；教学衔接

一、引言

职业技术教育的衔接不仅有文化基础课的衔接，专业基础课的衔接，还有专业核心课的衔接。职业技术教育不同层次的衔接主要是综合素质能力的衔接，中职毕业生在鉴定和认可的课程标准基础上，再通过高职教育教学与实训，得到了自身能力的提高和学习，实现了中职技能型为主的人才教育向高职技术性为主的人才教育之间的转化。这要依靠课程结构和教学内容的重新组合和创新，也有赖于整个教学全过程的整理优化和设计。本文对高职数控专业核心专业课《数控编程与加工项目化教程》课程与中职数控专业核心课程《数控车床编程与操作基本功》课程的教学衔接进行探讨。

二、数控专业中、高职培养目标的衔接

培养目标衔接是课程衔接的前提条件。培养目标是反映某类教育本质特征的重要方面。数控专业中、高职教育在培养目标上有许多共性，都具有特色鲜明的技术性和职业性，都注重学生职业能力或职业技能的培养与训练，注重学生专业理论知识应用能力、专业技术使用能力和职业技能运用能力的培养，但是两者毕竟是不同层次和不同类型的教育培养。

数控专业的中等职业教育是针对数控车床操作这一具体的职业岗位，以培养学生基本操作技能为主体，强调学生掌握数控车床基本操作和专业基本理论，达到初、中级数控车床操作工的培养目标。同时，围绕这一职业要求所必须具备的文化知识、思想品德和职业道德。数控专业高职教育具有面向数控技术这一职业，它高于数控专业中职教育培养的技术型、操作型人才规格，是以职业岗位的技能和知识为导向，以主要获取职业能力和提高整体素质为目标，通过对学生进行严格的教学和实训，培养具有大专以上知识理论水平、掌握成熟的数控技术理论和管理规范、毕业后能胜任本职业岗位的高等应用型人才。因此，数控专业中职教育为数控专业高职教育提供必要的学习准备和职业技能实训，数控专业高职教育是数控专业中职教育的延伸和提升，实现数控专业中、高职教育的合理衔接，即培养目标的衔接。

三、课程主线的确定

中职《数控车床编程与操作基本功》课程以职业岗位所需要的技能和知识为导向，课程的主要任务是培养学生以数控机床为对象，使学生较全面地了解数控车床的基本知识，掌握数控车削加工编程方法、掌握数控车床操作技能等。通过本课程的教学，使学生达到下列要求：

（1）了解数控系统的基本组成等基本知识；

（2）掌握数控车床的特点、工作原理等基本知识；

（3）掌握数控车床的机械结构特点等；

（4）掌握数控车床的手工编程方法和技巧等；

（5）掌握数控车床的基本操作和要点方法。

高职《数控编程与加工项目化教程》课程以职业岗位所需要的技术和知识为导向，课程的主要任务是培养学生具备数控机床操作加工、数控加工工艺分析与编程调试以及数控机床的选用、验收与维护的专业技能。通过本课程的教学，使学生达到下列要求：

（1）了解机械加工工艺过程的一些基本概念，了解机床夹具的组成及作用，掌握工件在夹具上定位分析，掌握工件夹紧的基本方法；了解常用刀具的种类，几何角度，耐用度和寿命，了解工件主要表面加工方法及加工方案；

（2）学会正确选择数控加工内容，掌握数控加工工艺分析方法，学会设计数控加工工艺路线，学会编写数控加工文件；

（3）了解数控刀具系统的种类及特点，掌握数控刀具的选用方法，了解数控机床附件的种类及其使用方法；

（4）了解数控机床坐标系、工作坐标系、附加坐标系及坐标系的原点等基本概念；掌握手工编程、自动编程及CAD／CAM编程原理和方法；

（5）掌握数控加工程序编制方法和步骤、学会进行数控编程的数值计算，掌握刀具补偿的基本概念，掌握手工编程技巧；

（6）掌握数控车床编程基本技巧；掌握数控铣床编程技巧；掌握数控加工中心编程技巧。

综上所述，中职《数控车床编程与操作基本功》课程主线强调基本知识和具有运用、操作数控车床的能力，这是以动作技能为主、有一定心智技能的能力。高职《数控编程与加工项目化教程》课程主线强调基本知识和具有操作数控机床编程操作熟练的能力，这是以技术应用为主的能力，如分析、判断、编程计算和计算机辅助技术应用等技术。

四、课程知识点的衔接

中职《数控车床编程与操作基本功》与高职《数控编程与加工项目化教程》是数控专业的一门核心主干课。中职与高职层次课程知识点具体如下：

中职一共分七个项目二十三个任务：

项目一：数控车床的基本认识。任务一：数控车床的认识；任务二：数控车削加工工艺；任务三：数控车床中的坐标系。

项目二：轴类零件的车削。任务一：外圆的车削；任务二：阶梯轴的车削；任务三：锥面工件的车削；任务四：圆弧工件的车削；任务五：复杂轴类工件的车削。

项目三：槽类工件的车削。任务一：浅槽的车削；任务二：深槽的车削；任务三：V型槽的车削；任务四：圆弧槽的车削；任务五：复杂槽的车削。

项目四：编制螺纹的车削。任务一：连续螺纹的车削；任务二：三角形外圆螺纹的车削；任务三：梯形螺纹的车削。

项目五：盘类工件的车削。任务一：简单盘类工件的车削；任务二：复杂盘类工件的车削。

项目六：套类工件的加工。任务一：简单套筒类工件加工；任务二：复杂套筒类工件加工。

项目七：综合工件的加工。任务一：复杂轴类工件的加工；任务二：配合件的加工；任务三：批量生产。

高职一共分三个工作模块十一个项目：

工作模块一：数控车削编程与加工。项目一：手动车削定位销；项目二：数控车削锥轴；项目三：数控车削球头螺杆；项目四：数控车削轴套；项目五：数控车削球头联轴节；项目六：数控车削椭圆轴。

工作模块二：数控铣削编程与加工。项目一：数控铣削U形槽板；项目二：数控铣削六方模板；项目三：数控铣削凹半球曲面。

工作模块三：数控加工中心编程与加工。项目一：加工孔板；项目二：加工座板。

五、教学方法的衔接

中职《数控车床编程与操作基本功》课程中已经学习的基本内容，特别是数控车床编程的相关内容，在高职《数控编程与加工项目化教程》课程中可以根据具体内容省略、精讲或拓宽加深，如数控车削椭圆轴用宏程序编程加工。其次，数控铣床和加工中心的教学是中职教学的一个延伸和提高，另外，高职针对《数控编程与加工项目化教程》的课程专门设置了2周数控车床实训、2周数控铣床和加工中心实训，这样既在理论学习的基础上，更加强化了动手操作能力和职业素养能力，培养了学生的职业性、专业性、技能性，并且以职业资格证书考核学生技能，如中级、高级数控车工和中级、高级数控铣工等，提升了学生职业素养和技术水平，为其提供了很好的就业前景。

数控专业核心专业课高职《数控编程与加工项目化教程》与中职《数控车床编程与操作基本功》的教学衔接，是核心专业课教学衔接的核心内容之一。本着以培养目标的所需能力和知识，以教学主线为主，教学内容项目化教学，相关知识点也是由浅入深、由简单到复杂、从基础到提高、最后到提升的有机结合，以及在课程实践教学中以技能训练为主过渡到以技术应用为主的综合实训。

要实现中、高职“数控编程”课程的合理衔接，我们要认真分析中、高职课程的现状，依赖多种衔接模式和教学配合，合理开发职业教育数控编程课程的培养目标和教学大纲、合理地进行教材选用，从而提高数控专业核心课程的教学质量，为培养优秀人才提供更好的台阶。

参考文献：

［1］ 肖爱武，何荣誉.数控编程与加工项目化教程［M］.南京：

南京大学出版社，2012.

［2］ 陈洪涛.数控加工工艺与编程［M］.北京：高等教育出版

社，2006.

［3］ 郭仁生.高中职“机械基础”课程的教学衔接研究［J］.

湖南工业职业技术学院学报，2003，（4）：78-81.

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关键字:数控技术 智能化 知识工程 UG

Intelligent CNC programming system of

Liu Hao xu

(Tianjin Polytechnic university, Tianjin, Jixian 300160)

Abstract: In this paper, the advanced digital manufacturing technology in practical application problems, through analysis of the NC Technology and Industry Current, comprehensive development of numerical control technology in today world trends, discusses the development of NC technology. Study of knowledge acquisition, knowledge representation and knowledge reasoning in the CNC programming applications; in the intelligent NC programming system architecture language basis, to UG for the plateform use SQL Server database and UG Open API and Visual C + + develoption tools, development intelligent NC programming system; through the application programming examples demonstrate the feasibility and practicality of the research.

Keywords: Intelligent knowledge engineering CNC technology UG

一、数控编程系统智能化的概念和基础

数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一,通常包括分析零件图样,确定加工工艺过程;计算走刀轨迹,得出刀位数据;编写数控加工程序;制作控制介质;校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。

数控编程分为手工编程和自动编程.手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序,经过处理后生成加工程序,称为自动编程。随着数控技术的发展,先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能,而且为编程提供了扩展数控功能的手段。

而在数控编程系统的工作中,数字模型是工作的关键,同时也是数控编程系统的基础,它在编程系统中所包含的信息量直接决定了数控编程系统的智能化发展程度。同时,这些在数字模型中所包括的信息在数控技术家中传递的方式也会对数控编程系统的智能化发展程度带来一定的影响。同时,由于数学模型的发展包括:线框、曲面和实体,这些模型在结构上的不同,对描述同一物体所表述出来的信息量也是不一样的。

二、数控编程系统智能化的研究现状

就我国企业的发展上来看,国际上先进的数字化制造技术并没有在我国的企业中得到广泛的应用。

而就目前数控编程系统的智能化的进程上来看,主要表现在实体模型。在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。

三、基于UG的模具智能化数控系统的开发

(一)、知识库获取

数控编程是一个经验性很强的领域,CNC工程师的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:首先,数控编程技术是无形的,只存在于CNC工程师的大脑中,并没有实体上的形态。其次,由于数控编程技术的无形性,因此完全来源于CNC工程师自身的主观意识,但是由于不同的CNC工程师自身工作经历、知识结构等因素的不同,他们对相同问题形成的经验知识可能产生一定的差异,这就说明数控编程技术是具有一定的差异性的。第三、CNC工程师随着经验知识的积累或生产技术条件的改变和完善,他们对原来数控编程所存在的问题可能会出现有新的见解,从而就会原有的数控编程加以相应的改善。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,如图一:

(二)知识的表示

根据数控编程知识的特点,采用了将面向对象的表示法和BNF范式(Backus-Naur Form,巴科斯-诺尔范式)相结合的表示方法.基于对象的BNF范式表示数控编程领域知识的句法如下:

::=类

类::=

::=

::=

::=

::=[规则推理(RBR)] | [实例推理(CBR)]

::=

::=[粗铣] | [半精铣] | [精铣] | [粗镗] | [半精镗] | [精镗] | [钻] | [扩] |[铰] | [粗车] | [半精车] | [精车]

::=

::=

::=

::=

结束类

通过BNF范式可以有效地将数控编程领域的知识进行融合,同时也便于实现对数控编程知识库中知识的管理和维护,支持知识库中知识的检索、查询、更新,保持知识的有效性和一致性。

(三)知识的推理。CBR的推理过程主要由实例问题的描述、实例检索、实例修正、实例存储等组成。

1.实例问题的描述主要是在计算机中将待求解的问题通过合理的知识表示形式表达出来,以便于计算机识别和处理;

2.实例的修正通过人机交互界面的方式实现.在数控编程实例推理的过程中,当检索结果不能满足实际需要时,可以对加工方法、工件材料、刀具几何参数、进退刀设置等信息进行修正,并作为新的实例添加到实例库中,进一步地充实实例库。

(四)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、应用层和用户层。

1.用户层提供了智能数控编程系统用户接口,负责与用户的交互,处于系统架构的顶部.用户通过人机交互界面,可以方便的操作、管理和维护系统。

2.应用层为用户提供各种服务,是整个系统结构的核心.主要包括三部分:①前处理.运用知识工程技术获取数控编程方案,提供数控编程所需要的各项参数信息.②智能数控编程.依据数控编程方案,根据编程向导的指引对零件进行加工,生成的编程操作由知识顾问诊断后反馈到知识库中.③后处理.对创建的数控操作进行后置处理,生成符合机床数控系统要求的NC代码,以文档形式输送到生产车间。

3.数据层包括了加工特征库、编程资源库(零件信息库、机床信息库、刀具信息库及工艺信息库)和知识库,是智能数控编程系统运行的基础,采用了ODBC作为数据的底层访问方法。

(五)系统的实现

由美国UGS公司推出的UG软件,是面向制造业的集CAD/CAM/CAE功能于一体的三维参数化软件,具有数字化产品设计、制造和分析功能.UG CAD与CAM高度集成,具有统一的数据管理,并包含了KF(Knowledge Fusion)知识熔接模块,可以进行知识处理.UG CAM为用户提供了模板设置功能,可将常用的操作参数设置为默认值,自定义为加工模板,避免每次编辑新操作时重复定义参数的繁杂工作,提高零件编程效率.UG提供的二次开发功能.其开发语言简单易学,功能强大,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,可以实现单凭交互方式操作UG难以实现的功能,为企业在市场上的竞争力提供有力的平台.基于UG的诸多优点,本系统采用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/open、VC++6.0及UG后处理构造器。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,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。

综上所述,数控技术是先进制造技术的核心,是制造业实现自动化、网络化、智能化、复合化等的基础。知识工程作为一种新型的智能设计方法,利用知识工程技术可以在数控编程过程中提供相关的知识,有利于实现数控编程的参数化、自动化和智能化,进而提高企业数字化制造技术水平。在对知识工程技术的在数控编程中的应用就出上开发出来的智能化数控编程系统,就是为了更好的提高企业在数控技术上的发展水平,促进数字化制造技术的发展,从而带来刚好的发展前景。

参考文献:

[1]汪俊俊.论数控技术发展趋势――智能化数控系统.装备制造.2009(06);

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【关键词】数控车；椭圆；编程与加工

1.引言

数控车床对椭圆零件的编程方法主要分为自动编程和手工编程两种。使用自动编程软件生成的程序，由于其程序冗长，使得加工时间拉长，加工效率并不高[3]。如果采用手工编程，根据数控机床的性能，合理选择编程方法，既能避免零件程序冗长的缺点，提高加工效率，也能保证零件的加工质量。

对椭圆零件手工编程的方法有轮廓直线拟合编程、四心法椭圆编程和宏程序编程三种。本文针对FANUC 0i Mate TC数控车床，详细介绍各种椭圆编程方法，并对椭圆类零件的编程加工给出了合理建议。

2.轮廓离散逼近拟合编程

不同的数控车床对椭圆零件加工的插补原理基本相同，实现插补运算的方法有直线插补和圆弧插补两种。轮廓离散逼近拟合就是采用直线插补和圆弧插补的原理编程的[1]。

如图1所示零件图（零件毛坯为Φ52棒料），将椭圆轮廓以3.0mm为间距横向等分10部分，得到A、B、C、……G、H、I九个点，以O点为编程原点，得出该九个点的编程坐标如图所示。其中曲线OAB段以三点确定一个圆的方法拟合得到圆弧段OB半径为R16.86（AutoCAD绘图得到）。则该椭圆曲线通过轮廓离散拟合的原理转换成圆弧和若干直线段，这样就可以用一般指令完成零件的编程加工，其NC程序如下：

3.四心法椭圆编程

四心法绘制椭圆是椭圆的一种近似画法，四心法椭圆编程就是采用这种思想，利用AutoCAD绘图软件将椭圆零件图（如图2所示）转换成用四心法绘制椭圆的零件图（如图3所示），将椭圆轨迹转换成圆弧，这样就避免了数控车床上没有椭圆插补功能的不足，利用G02/G03圆弧插补拟合椭圆轨迹，其NC程序为O0002。

4.宏程序编程

宏程序就是采用变量的程序。与一般的程序编制相比，宏程序中的地址字符后为一变量，我们可以根据实际情况给变量赋值，并能进行变量间的计算和跳转[2]。采用宏程序对椭圆零件编程可以分为直角坐标编程和极坐标编程两种方法。

4.1 宏程序直角坐标编程

椭圆的标准方程为：

如图4所示，OA为椭圆短半轴（OA=b），OB为椭圆长半轴（OB=a），α角为椭圆平面角，β角为椭圆极角。结合图4可看出平面角不能完全反映椭圆动点C的长半轴和短半轴。要使椭圆正确加工达到终点，在编程中应将图4中的极角β代替α才是正确的[2]。β角的确定方法有两种：一种可以通过Auto CAD绘图软件直接得出极角，如图5所示平面角度为120°，绘图后得极角为111°；另一种方法也可以通过数学推导公式。（推导过程省略。）将椭圆参数方程转换成数控车用参数方程如下：

5.结论

通过实际加工生产验证，以上编程方法均能完成椭圆零件的加工，其特点如下：

（1）采用轮廓离散编程逼近椭圆时，其椭圆轮廓度与编程所用的步距大小有关，步距越小，加工精度越高，但刻意减小步距来保证加工精度又会使计算量加大，数控系统处理速度降低，进而影响加工效率[1]。

（2）四心法椭圆编程，是将椭圆曲线转换成圆弧，用G02＼G03指令编程，简单易懂，其关键是采用四心法将带有椭圆图纸的椭圆部分转换成圆弧。但其椭圆度差些。

（3）宏程序编程中，其工件加工表面质量主要取决于每次增加Z向歩距或角度大小，增加量越小，其精度越高。当以角度作为变量编程时，其加工精度比前者高，且程序简短，但需要特别注意编程角度为极角，而非平面角度。

用宏程序加工椭圆时，由于椭圆分层切削，加工路径长，在数控竞赛或批量生产时，为节约时间，提高生产效率，可采用前两种方法作为粗加工，切除工件大部分余量，然后调用椭圆宏程序精加工。以上方法各具特色，对于椭圆零件的编程加工，应根据具体情况而定。

参考文献

[1]吴凯.数控车床加工椭圆曲线轮廓编程方法的探讨[J].机械研究与应用，2010（06）：51-54.

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关键词：数控编程；UG；加工仿真

在当前机床加工的过程中，数控编程是一种十分有效的加工方式。其主要包含的内容有从加工要求中进行分析，并且在此基础上满足工艺设计的要求，进而对加工方案予以确定，同时还包括对机床、夹具以及刀具的合理选择，这样才能对走刀路线进行确定，保证切削用量的有效性。除此之外，在工件几何模型的建立上，数控加工也具有重要的作用，保证加工程序的有效性以及合理性。本文主要探讨的内容是基于UG环境下，数控编程以及加工仿真的具体过程，希望能够今后的工艺加工有所帮助。

1 概述

在进行数控编程的过程中，如果问题的复杂程度有所不同，那么就可以采用数控加工程序进行编程，运用手工编程的方式或者计算机编程的方式，以有效的解决问题。在采用手工编程的过程中，主要是通过人工的方式完成的。在编程的各个步骤中可以对所编制的零件数加以有效的控制，其所需要解决的主要问题在于点位加工以及简单形状的几何编程问题。而另外一种编程方式主要是运用了计算机进行辅的编程，在计算机的帮助下，可以实现自动化的加工，帮助零件的生成。计算机编程可以应对难度更加的编程问题，所以是当前比较倡导的一种编程方式。

2 数控编程技术在UG环境中的应用

在数控编程过程中，目前基本上都是在UG的环境下得以实现的，UG主要是以三维主模型为基础建立起来的方法，能够对刀具的运行轨迹加以生成，在这之中主要包含了几种加工方法，例如铣削、线切割以及车削等。

在UG的环境下，采用数控编程技术的关键性步骤主要有以下几点。首先是要将加工零件所使用的工艺进行详细的分析，并且根据对零件形状要求的不同，甚至是尺寸以及质量等要求的不同，选择的工艺参数也具有一定的差异，在工艺参数的基础上，进一步实现数控编程的过程。通常情况下，CAM环境是经常会遇到的一种UG环境，在对其设置时，对刀具以及父节点的选择与建立都是相当重要的，其中当然还包含了对刀轨进行检验的内容。

具体的CAM环境在设计时，应该认识到加工环境直接影响着操作基础，所以一定要严格对加工环境予以约束，保证其能够顺利的实现。所以配置与设置是相当重要的。配置是设置的前提条件，没有合理的配置，就不能选择正确的设置类型以及操作方式，这样才能实现对设置进行有效选择的目的。当启动UG的相关模块后，就会弹出相应的配置以及设置对话框，令人们进行自主选择，然后才能自己进入到相应的UG加工环境中。

其次，在进行加工过程中，忽视了对刀具的选择，同样在开启对话框后，就会以刀具视图的形式展，进一步在UG道路中选择相应的调入零件以及工艺流程。

第三个步骤是对父节点组进行创建。在这之中主要包含以下几个方面的内容。一是要对几何体进行创建，以固体火箭发动机中的阳球体为例进行分析，其中主要包含三个部分的内容，分别是零件、毛坯以及夹具，只有这三个部分结合在一起，才能最终运用数控编程程序将主模型进行装配，主模型的主要作用是对指向零件进行文件装配，其中还包含了对零件信息的引用。但是需要注意的是，几何体只是存在于装配文件之中的，而并没有在装配文件中得到复制。主模型的另外一项重要作用就是对零件予以保护，防止出现设计数据丢失的状况，保证零件符合设计的标准，数控人员用用对装配文件的可写权以及对主模型的读取权。主模型是引用到加工中的，因此编程人员不能修改主模型。但是，由于加工装配文件引用了主模型的数据，所以任何对主模型修改都将更新整个装配件。

第四，创建操作。进入向导对话框中的程序视图，依据加工工艺规程创建相应的操作。在创建操作的过程中主要涉及到以下两方面的内容：（1）操作类型设置。其中包括操作类型、父几何体、刀具及加工方法等参数的选择；（2）切削参数设置。在这里指定与具体加工过程中相关的一些参数置。主要有检查几何体、切削步长、行距、切削方式、进退刀方法等参数。参数项目的种类随操作类型的不同而有些变化。

3 基于UG的加工过程仿真

由于零件形状复杂多变，且在刀具轨迹生成过程中一般不考虑具体的机床结构和工件装夹方式，因此所生成的零件程序并不一定能够适合实际加工情况。所以在零件数控程序生成后，需要对其正确性进行进一步检验。

实际生产中可以用“空运行”和“试切”的方法对零件程序进行检验。但空运行只能对机床运动是否正确及有无干涉碰撞作粗略的估计，不够精确；而“试切”方法，虽然精确，但是一项费时昂贵的工作，其效率低成本高，此外试切过程的安全性也得不到保障。

在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、安全和有效地对NC程序的正确性进行较准确的评估，并可根据仿真结果对NC程序迅速地进行修改，免除反复的试切过程，降低材料消耗和生产成本，提高工作效率。因此，数控加工过程的计算机仿真是NC程序的高效、安全和有效的检验方法。在UG中进行虚拟加工过程仿真需要做以下两方面的工作：（1）建立机床的运动模型；（2）虚拟加工过程仿真。

在几何模型基础上，利用UG的机床构造器建立机床的运动模型。其中涉及到机床零点的设置、运动轴的位置、方向及范围的设置等内容。为了能够正常进行加工过程仿真，还需要生成机床驱动文件。利用UG工具即可生成机床的驱动文件。

加工过程仿真首先应该将零件装配模型安装到机床上，然后启动UG集成仿真功能，进行虚拟加工过程仿真，根据仿真的结果对零件夹具模型的尺寸以及出现错误的NC代码进行修改，消除机床部件及刀具之间的干涉和碰撞，最后生成正确的数控代码。

结束语

利用UG的CAD/CAM模块，一方面可以方便地实现复杂形状零件的多坐标数控编程，生成高效、高精的NC程序。另一方面，可以通过切削检查来校验刀具轨迹的质量，及时地发现刀具跟零件之间的过切和欠切。此外，通过虚拟加工过程仿真能够提前发现机床各运动部件及刀具之间的干涉和碰撞，便于对NC程序进行修改，从而大大提高实际加工的效率，进而缩短生产周期。

参考文献

[1]李玉炜.UG的CAM数控编程实例[J].组合机床与自动化加工技术，2005（2）.

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关键词：数控宏程序；使用；要求

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.181

1 数控宏程序

宏程序作为数控加工的一个难点，经常作为考核学生手动编程能力的一项重要指标，几乎每一届的数控大赛，都会有数控宏程序的身影。宏程序作为衡量一名优秀数控编程人员的重要指标，在教学中是一个重点和难点。

宏程序引入了变量和表达式，还有函数功能，具有实时动态计算能力，数控宏程序在解决一些特殊图形和数学曲线（如椭圆，双曲线，抛物线，三角函数曲线等）方面有着非常大的作用；使用数控编写一些大批相似零件和工艺路径一样，图形一样，位置不同、尺寸有变化的系列零件时，可以用宏程序编写，这样只需要改动几个数据即可，没有必要进行大量重复编程，能极大地简化编程，精简程序，适合于复杂零件加工的编程。宏程序具有一定决策能力，能根据条件选择性地执行某些部分.。宏程序与普通程序相比较，普通的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。而在用户宏程序的本体中，可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。 因此，宏程序具有普通程序无法完成的优点。

2 数控宏程序的使用

数控宏程序具有上述优点，但是，数控宏程序在编制过程中对学生的要求较高，要求学生有一定的数学基础，需要了解各类数学曲线（如椭圆，双曲线，抛物线等）参数方程和数学表达式，能够将曲线进行偏移，旋转等变换。还要掌握编程语言、指令，熟悉编程方法和思维方式，因此在使用中存在很大的难度。特在此讲述一下普通曲线的编程方法和对学生的要求。

检查程序会发现，偏移工件坐标原点后，程序变化不大，唯一变化的地方就是拟合曲线切削程序G01 X[2*[#6+#7]]Z[#5+#4] ，其中#4为Z轴偏移量，#6为X轴偏移量，#7为标准椭圆方程的X值，#5为标准椭圆方程的Z值，也就是说实际计算时，还是以椭圆标准方程作为依据，所有参数不变，只是在转化为实际点的时候，加上一个偏移量。例如，采用半径编程，中心偏移量（10，-20），椭圆上的点（10，0），（0，20）；计算时还采用标准椭圆方程，最后转化为（10+10，0-20）即（20，-20），（0+10，20-20）即（10，0）。采用这种方法可以简化计算过程，运算时还是采用标准椭圆方程，只是在最后转化为新坐标系的坐标，使得学生更容易掌握。

3 结论

另外，宏程序的使用，要求W生要熟悉编程语言，合理的选用条件跳转、无条件跳转指令和循环指令，掌握算术和逻辑运算的代码，以及比较运算符号，并且能够合理的调用宏程序。

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关键字：数控机床编程与操作 教学实践 反思

数控机床编程与操作是集数控加工、数控编程、数控机床操作于一体的新型课程。已广泛应用于各个学科。随着职业教育的发展，我校开设了这门课程。根据数控加工专业毕业生所从事岗位的实际需要和教学实际情况的变化，合理确定学生应具备的能力与知识结构，本课程在理论要求方面难度较高，笔者结合本人的教学实践，谈谈数控机床编程与操作教学的一些见解。

一、在教学方法上，展开互动式教学

《数控机床编程与操作》课程具有多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点，在教学过程中，既有一般又有特殊，既有新授又有复习，既有理论又有实训，既有工作原理又有编程方法，既有典型零件程序又有复杂实用案例，这就决定了我们教师一定要根据本课程不同教学内容及其特点，采取不同的教学方法，同时，无论是理论教学还是实践教学，我们教师还要努力做到因材施教，在如何充分调动广大学生学习积极性和发挥广大学生主观能动性上多下功夫。

在《数控机床编程与操作》课程教学上，尤其是数控指令及应用、编程方法和实际应用等教学内容上，最适宜于采取双边互动式教学方法。在教学中，大胆引入“行为引导学”教学方法。在教学过程中要想方设法地创造出一个可以实现双边互动式教学的环境和气氛，通过创设情境、巧设疑问、共同讨论、动手实践等多种教学方式，有效地开展双边互动式教学。不仅是老师传授给学生编程方法等，同时学生可以通过老师给出的任务书，从各方面获取资料，充分发挥学生的想象。这样不仅培养了学生的思维能力，而且在完成任务书的同时，不自觉地学会了解决问题的方法。例如：在介绍了一些基本指令后，让每个组的学生自己讨论这些指令能解决的基本问题，并动手画有关的图形，有兴趣的加工出实物，供学生参观他们所做的成果。

二、在选择课题上，合理地改革教材

我们知道，用于教学的数控编程教材，在编写时一般是按照：基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节。编者按照结构严谨性进行编书，教师实施教学时，则要考虑有利于学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课老师按照教材的顺序进行教学，就是要将全部基本指令学习完毕，再学习基本应用，基本学习完毕再进行基本操作的学习。这样，在一段期间内学习完所有指令，学生学习后的印象不深刻，容易混淆，到基本应用的学习时，又得重新对所涉及的指令进行学习，效率不高。

为此，我在数控编程教学中采用了课题式单元教学，重新自编教学内容。搜集了上百个数控编程应用实例，并通过筛选、整合成五个单元，每个单元由几个同类实例组成。每个课题以一个应用实例为主题。由几个应用同类指令的实例课题组合成为一个教学单元，全部教学内容分为五个教学单元。五个单元主题分别是数控编程原理、FANUC系统的编程与操作、广数系统的编程与操作、SIEMENS系统的编程与操作和中级职业技能综合例题分析。这样老师精选设计的每个实例课题有一定的科学性、连贯性，由简到繁、由易到难。既能方便学生的学习，又要包含本课程的所有知识点。

三、在实习过程中，教学方法更新

目前在《数控机床编程与操作》课程实践教学上，由于我们教师所编写的实训指导书详尽有余，明明白白，学生在实习实训时只需要进行程序输入、对刀等简单操作即可顺利完成。这种实习实训教学方法，目前已被我们教师广泛认可和采用，但至少我认为：没有问题的、不需学生动脑的实习实训是毫无意义的。教师只有指导学生运用数控编程方法亲自编程操作，在实习实训中既动手又动脑，既能发现问题又能在教师启发指导下分析问题和解决问题，才能从本质上学好这门课程。

首先在编写实习实训指导书时，我们教师应该根据企业对数控技术人才的需求，结合学校实际设备情况，针对本课程教学特点和教学目标，实习实训教学同样要做到因材施教，采取因人而异的分层教学，所有学生在实习实训中都能够得到相应的锻炼和培养。除要求学生在规定时间做完基本的实习实训项目外，还要安排一定量的选修实验项目和研究性课题，师生共同找出问题的解决办法。对于大型的实训项目，如减速箱传动件等，还可以采取分工合作的教学形式，将全班同学分成不同的小组，由教师明确各小组在实训中的任务和目标，从而培养广大学生团结协作的职业素质和能力。

四、在巩固教学成果时，吸引学生的兴趣

㈠ 学生学习兴趣浓，学习热情高涨，学习效果有保证。

每个课题以实例为重点，这些实例都是来自我们身边的生活、生产。学生对教学课题感兴趣，认识到所学的东西有用，能解决现实问题，学习热情是自然地高涨起来。兴趣是最好的老师，主要能调动学生的兴趣，就容易激发学生的学习热情，教学就成功了一半。因此在教学中，教师要把握时机，结合教材特点，把兴趣的东西引入课堂，从而学生学习的自觉性和主动性也跟着提高。教师积极利用这一点，激发学生的兴趣，引导学生分析问题，如何解决问题。逐渐地由学生提出问题，自行分析问题到解决问题。这样不但提高了学生学习知识的兴趣，而且还提高了学生的分析问题和解决问题的能力。

㈡ 逐步培养学生解决实际问题的能力。

课题实例来自生产、生活、要处理及注意的有关问题我们都向学生交待清楚，引导学生具体的处理办法、解决方法步骤、方向。通过多个实例的学习、实践与积累，学生能逐渐地提高解决实际问题的能力。

㈢ 提高竞争意识巩固所学知识