Siemens PLM Sortware征文：基于知识工程的NX数控编程

1前言

数控编程一般是针对零件的某一道工序，在CAD/CAM软件平台上，设计师根据被加工零件的结构特征、材质等条件，确定加工零件的设备、刀具、切削用量及加工路径等参数，然后生成G代码程序，传输到机床进行数控加工。常规的工作流程如图1 所示。

图1 数控编程的一般工作流程

可以看出，数控编程是一种对于技术和经验要求都很高的一项工作，特别是应用CAD/CAM软件进行编程更需要对软件操作和数控加工工艺有一事实上程序的理解。要编制一个高质量的程序，需要进行加工对象参数、切削方式选择、刀具及机械参数、加工程序参数等大量的参数选项设置，导致编程效率低下，同时错误几率也急剧放大。

因而，如何简化编程步骤，减少人机交互次数，最终实现自动编程就成为CAD/CAM应用的关键。

对于一些结构类似、材质类似的零件，其加工方法有很多相似之处，大部分的步骤是重复进行的；并且切削加工所用的刀具、切削参数，甚至于加工方法也都是类似的。因而可以建立标准工艺，并且根据标准工艺创建特定的编程模板，将成熟的工艺方法及编程参数保存下来。

目前，多数软件都提供编程模板功能，编程模板文件内包含预定义参数的工序和加工对象组，可以将模板中的参数（包括加工方式、刀具、切削用量、刀具轨迹）应用到新的程序设计中去。从而提高编程效率，同时可以将各类成熟的工艺参数传承下去。

2编程知识库建立

为了有效地应用模板，前提是建立系统化、规范化的工艺知识库，并在数控编程中直接调用其配置规则。建立编程知识库主要以下几方面的内容。

2.1刀具参数知识库

把常用的刀具按规范要求进行制定。所谓的规范要求是指编程用的刀具尺寸（特别注意某些刀具在编程时应用的经验尺寸与标称尺寸是不同的）、刀具材料、刀具推荐的切削线速度、每齿进给量等参数完整地填写。这样在编程时直接调用某一刀具，系统将会自动计算其主轴转速、切削进给等参数。

2.2加工方法知识库

根据加工形状和特点以及不同的加工要求，其使用的切削参数也是不同的，根据加工零件的不同材料、不同特征、不同精度要求，结合工艺要求，分别进行粗加工、半精加工、精加工、清角加工、超精加工的加工规范制定。

2.3加工特征知识库

加工特征划分的主要依据是定制零件族中数控加工模块的形状结构和加工艺的典型性。零件的变型设计只是尺寸在一定范围内发生变化，而零件的拓扑结构不变，即零件的加工区域形状不发生变化，被加工区域的加工方式、工艺路线也不会发生变化。将这些典型的加工特征的加工程序进行规范，作为程序模板的基础。

2.4典型零件加工知识库

对企业中的典型零件，直接按成熟工艺制定相应的模板。在这一模板中可以包含多个程序，也就是将编程的内容完全固化。当加工一个类似零件时，直接调用模板就可以完成所有程序的创建。

3加工模板的建立与应用

3.1加工模板的建立

在数控编程知识库的基础上，可以将结合多个知识库进行加工模板的建立，建立对应的加工方法模板、几何体模板、操作模板以及零件加工模板。在NX中，用户可以根据现状定义不同的NC模板。其中操作模板中设置了对应加工对象的切削方式、刀具与机械参数、加工程序参数。而零件加工模板则可以包括一个零件加工的多个操作，每个操作均有固定的切削方式、刀具、操作参数、机床参数。在生产实践中，将每种结构特征的加工工艺特征逐个规范并开发成为程序模板，将具有代表性的、经过实践验证的典型零件开发为编程模板，可以使生产中的各个部分加工均得到规范。

3.2加工模板的应用

在新的零件进行编程时，选择一个创建好的具有类似典型特征的编程模板。在操作创建时调用模板，将直接应用模板中设置的参数，从而简化编程步骤，应用模板编程的步骤如图2所示。不但提高了工作效率而且实现自动化的操作。对于应用模板不能完全符合要求的再调用对应加工要求或者依刀具创建的编程模板创建工序。

图2 应用模板的编程步骤

4基于模板的编程示例

4.1结构特征与工艺分析

如图3所示零件是一个生产中的典型模具型芯，其特征如下：

图3 模板零件