一、 引言
数控加工属于现代制造关键构成部分, 它跟传统机加工工艺存在较大差异, 传统机加工一般是加工模式, 之后进行测量, 然后再进行加工, 其加工工艺在一定程度上具备一定随意性, 并且与人员经验关联极大, 数控加工借助计算机控制刀具开展精确切削加工运动, 它完全基于复杂数值运算构建而成, 能够达成传统机加工无法达成的合理且完整的工艺规划。即便这样的情况存在, 人脑在直接开展复杂且精确的数值计算方面并不擅长, 所以, 手工编程仅能够完成部分简单的数控程序, 面对较复杂的零件加工就没办法了。自CAM软件出现以后, 所有问题均变得容易解决, CAM软件的设计师运用数学工具以及计算机图形技术, 将人们常用的加工工艺融入进去, 给数控加工带来了全新的制造模式, 不但解决了编程计算的难题, 还承担起编制数控加工工艺的重要任务, 逐渐形成了具备数控加工和编程特点的工艺体系。
二、下刀工艺规划
整个数控加工工艺里, 下刀工艺规划是重要的组成部分, 毛坯实体域的粗加工, 采用不同下刀方式对于刀具寿命、工件精度至关重要, 零件表面精加工同样选用不同下刀方式对刀具寿命、工件精度很关键, 高速铣削采用不同下刀方式对刀具寿命、工件精度相当重要。在软件当中, 表面精加工存在垂直下刀方式、法向下刀方式、切线和反向切线下刀等多种方式, 实体域加工存在垂直下刀方式、螺旋下刀方式, 以及圆弧切削进刀方式和法向切削进刀方式。
螺旋下刀, 适用于立铣刀, 直接于实体域里进行加工。垂直下刀, 于实体域中, 仅适用于键槽刀, 在实体域外, 同样适用于立铣刀。
三、粗加工工艺
伴随着数控机床性能得以提升, 其综合加工能力显著增强, 致使加工工序进一步趋向集中, 人们已然不再将数控机床单纯视作专门用于精密加工的设备, 直接借助棒料、方料或者板料毛坯在数控机床上展开加工的情形愈发普遍；所以, 是否拥有实用高效的粗加工工艺解决方案, 已然成为 CAM 软件的一项重要功能指标之一。因应于对毛坯的直接数控加工需求, 多数软件均具备各自的粗加工工艺解决方案, 粗加工的目的是去除大批量余量并且致力于让残留的毛坯尽可能贴近工件的形状。软件所提供的等高切削加工方式具备较好的工艺性, 在进行粗加工时, 它采取两个工艺步骤, 最先一步, 依据最高、最低加工深度以及每刀加工深度, 于加工区域里, 以环切或行切的方式, 但凡能加工的实体域均采用等高切削, 鉴于每个层间的层降量是一样的, 因此, 刀具是以最快的时间去除毛坯里的大部分余量, 对于斜面留下的台阶状的余量以及高度在层之间的岛屿留下的余量, 会在第二步中接着加工。用另一个工艺步骤来说, 采用逐层下降模式持续工作, 针对剩余区域实施精细化处理, 最终达成精准的加工目标, 确保加工精度与质量。第二步, 依据MIN 2D DIST参数, 软件会自动去判别上一步每层所留下的余量在水平方向投影大于该参数的区域, 进而会单独针对这些区域开展进一步的细分加工, 从而能够让残留毛坯每层留下的余量在水平方向投影都被控制在MIN 2D DIST参数以内, 这一过程也被称作层间加工。这种粗加工的工艺策略对于编程员而言是最为简单的, 因为他所要做的仅仅是控制加工后表面精度的数值, 至于哪些层之间留下的余量需要进行加工则完全由软件来控制。与此同时, 其加工的效率处于最高的状态, 这是由于, 要是采取一步加工这种方式, 那么, 要么精度无法达到相应要求, 要么加工所耗费的时间太过漫长。
四、残留区域加工工艺
针对毛坯开展的是加工, 在CAM软件里, 加工之前都得定义一个毛坯, 用来跟零件作比较确定加工对象, 原始毛坯比较容易确定, 问题在于刀具加工之后所留下的毛坯很难确定, 在实际加工当中, 常常采用先使用大刀具加工来获取较高的加工效率, 接着用小刀具加工来获取较高的精度这样的工艺方法, 大刀具在刀路的拐角处, 型面的交接处, 曲面的凹陷处, 狭窄的沟槽间等部位都会因为刀具切削不到而形成残留下来的未加工区域。要单靠人工交互去定义这些区域, 难度极大，它们的大小, 形状难以精准描述, 而且分布混乱无序所以, CAM软件之中不可或缺的一项重要技术指标便是对残留毛坯进行自动定义标点符号。
软件具备自动界定残留毛坯的本事, 每一次加工之后所呈现的形状, 皆可充当接下来一次加工所使用的毛坯, 而且能够输出进而形成一个毛坯文件, 此项功能针对好几个人同时开展并行工作来讲极为有用。
在具备上述功能之后, 编程员可极为轻松地编写出对残留区域进行加工的、高效率的程序。比如说, 采用大小两把刀具运用等高切削来开展粗加工, 所需要做的事情便是, 将大刀具加工所作好的程序, 予以复制随后开展编辑, 开启并使用毛坯(With Stock)选项, 在其中更换刀具, 再重新执行一次就可以了。此过程之中无需对于任何加工区域进行定义, 便能够达成对未经加工区域的加工, 不会出现空走刀的情况。针对图9所展示的零件实施粗加工之后, 换成一把小刀具进行加工的情形。因是以上次加工后留存的形状作为毛坯, 所以，刀具仅在未被加工的区域生成刀轨, 别的地方便不会再进行加工了。
软件除了上述那种基于残留毛坯概念的加工方法以外, 另外还存在着一种直接进行清根加工的方法, 这种方法也是颇具特色的。其加工的工艺策略表现为, 先是运用两把刀具的直径去判定出未加工的区域, 接着进一步针对区域斜率展开分析。随后, 把加工区域划分成为垂直区域以及水平区域, 对于垂直区域采用螺旋式的加工方式, 而对于水平区域则实现水平环切。这种加工方法十分有利于提升零件表面的光洁度, 并且延长刀具使用寿命。
五、高速切削工艺
在高速切削里头, 鉴于刀具运动速度快, 切削量小且行距密, 刀具运动变向问题尤为突出。要是刀具轨迹在高速运动时出现方向突变状况, 易致使机床急停且急启, 这对于机床自身精度、刀具寿命以及工件精度而言都是极其不利的。通常软件仅仅考虑了在环切方式下增添圆弧过渡的方式, 这是一种常用方式。软件除沿用这个方式之外, 又采用了环切方式里相邻两个轨迹间的平滑过渡, 以及行切方式下的平滑过渡, 这种过渡存在三种方式。采用这种方式之后, 哪怕行距十分小, 刀具也能够顺利地实现变向, 并且始终维持在相同的运动速度之下, 所以特别契合精密曲面的高速加工。结合前面提到过的下刀方式、等高切削粗加工, 能够察觉, 软件是较为理想的高速切削加工编程软件。
六、编程模板
如前面所讲, 传统的机加工工艺与人员的经验关联极大 , 同样地, 数控加工和编程人员的经验也存在着很大的关联 , 功能完备堪称齐全的CAM软件 , 并不能确保编制出合乎情理的加工程序 , 因为 , 针对特定具体的零件 , CAM软件根本不可能知晓怎样的加工方式才是最为合理恰当的 , CAM软件仅仅是提供了林林总总各式各样的加工工艺策略 , 至于如何去组织规划加工顺序 , 又如何去设置数目众多大量的工艺参数 、切削参数 , 最终还是要依赖编程人员的干预通过交互才能够施行的。造成加工过程不合理的是任何一个不合理的设置, 然而这些内容, 仅通过在计算机上进行切削仿真模拟, 是无法检查出来的。
软件的模板技术将那经过加工验证被认定为正确有效的程序（涵盖多个工步以及所有参数）存成文件用以备用，其中对这个问题起到了较为良好的解决作用, 当开展同类零件加工之时, 仅仅借助调用模板文件便能便利地获取正确且合理的加工程序。模板的意义在于, 能够实现专家水平知识与经验的共享, 关键之处在于, 挖掘企业内部的技术资源以及潜力, 于模板里持续注入编程员、工艺师、技术工人的知识, 增添他们的经验, 融入他们的习惯, 以此建立起规范的数控加工工艺过程, 为强化企业生产管理, 为实施PDM奠定优良的工艺技术基础。
七、结束语
数控加工工艺涵盖加工原点的确定, 工序的划分，加工路线的确定, 刀具的选择与使用, 切削用量的选择等具体之处, 本文上面所提及的这几点皆归于建立在功能完备的 CAM 软件之上的数控加工工艺技术。这些技术是数控加工独自拥有的, 也是依托 CAM 软件才能够达成的。
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