數(shù)控加工中的程序編制有很多手段，簡單程序可以通過手工計(jì)算并輸入控制系統(tǒng)，復(fù)雜的外形或型面可以通過CAM軟件來完成。這里我們暫且不去討論采用何種編程方式來獲得加工程序。我們從另外一個(gè)角度來探討一下，加工程序是否應(yīng)該有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?在生產(chǎn)中，我們管理和應(yīng)用這些加工程序時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到的問題，以及如何解決他們。

　　我們這里首選提出一個(gè)概念——數(shù)控加工程序的標(biāo)準(zhǔn)化。這里所說的“標(biāo)準(zhǔn)化”并不是簡單地定義加工程序的格式。而是指編制加工程序過程中，相關(guān)切削參數(shù)的設(shè)定、刀具的選用和刀具切削軌跡設(shè)計(jì)思路的標(biāo)準(zhǔn)化。我們?yōu)槭裁磿?huì)有數(shù)控加工程序標(biāo)準(zhǔn)化這個(gè)想法呢?讓我們來看一下在數(shù)控加工過程中，哪些環(huán)節(jié)經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)，而且容易出錯(cuò)，那么這些環(huán)節(jié)就是我們進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的著眼點(diǎn)。對于工藝流程最簡單的工件來說，完成數(shù)控加工需要圖1中的過程。

　　當(dāng)加工程序編制完成后，圖中所有環(huán)節(jié)的每個(gè)細(xì)節(jié)都必須與加工程序的要求一致，每個(gè)細(xì)節(jié)的疏忽都可能帶來災(zāi)難性的結(jié)果。例如，在毛坯裝夾過程中的夾緊位置與方式、壓板螺栓的尺寸、毛坯尺寸的誤差、刀具的尺寸參數(shù)與刀具在刀庫中的位置、加工原點(diǎn)的設(shè)置、加工程序的名稱、加工過程中的刀具引導(dǎo)、切削參數(shù)和初始終止位置的設(shè)定等。我們無法絕對避免錯(cuò)誤的產(chǎn)生，但是我們可以找到一個(gè)穩(wěn)妥的方式，盡量減小錯(cuò)誤發(fā)生的概率?，F(xiàn)在我們看到只要把這些環(huán)節(jié)設(shè)定成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，操作工人就有了規(guī)律可以遵循，出錯(cuò)的概率就可以大大降低。這些環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)定依賴于加工程序的支持，因此我們有了將加工程序標(biāo)準(zhǔn)化的想法，與此同時(shí)，加工程序的標(biāo)準(zhǔn)化也就有了指導(dǎo)方向。

　　現(xiàn)在我們了解到了加工程序標(biāo)準(zhǔn)化的目的，那么在實(shí)際生產(chǎn)中需要標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)節(jié)，一旦制定下來一些執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，我們?nèi)绾蝸韺?shí)現(xiàn)它們呢?一般情況下，我們可以制定一個(gè)盡可能詳細(xì)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，然后以文件的形式下達(dá)到生產(chǎn)車間和相關(guān)科室，并要求機(jī)床操作人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來操作設(shè)備，同時(shí)要求編程人員嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)編寫加工程序。車間的機(jī)床操作人員相對來說比較容易接受這種方式，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化的操作流程不僅可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以降低操作風(fēng)險(xiǎn)。但是對于編程人員來說，他們首先需要考慮的是加工工藝流程以及可能出現(xiàn)的問題和解決方法，一些“可靈活處置”的內(nèi)容往往按照自己的習(xí)慣隨意設(shè)置。尤其對于手工編程人員來說，往往會(huì)挑最簡單最方便的方式來處理這些“可靈活處置”的問題。如果按照指定的標(biāo)準(zhǔn)來編寫加工程序，等于將某些“可靈活處置”的問題限定了處理方式，無形中增加了他們需要思考處理的內(nèi)容，增加了工作量。因此，推行起來會(huì)有較大的難度，而且這種依靠人腦思考處理的問題，很容易出現(xiàn)疏忽。這也是手工編程無法逾越的障礙，因此我們推薦使用CAM輔助編程軟件，但是并不是任意一個(gè)CAM軟件都能很好地處理這樣的問題。最好選擇具有二次開發(fā)和自定義功能的CAM軟件，將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)貫徹到軟件平臺中。這樣，編程人員無須每時(shí)每刻都要去翻閱文件，參照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的條條框框來約束自己的編程思路。而生產(chǎn)車間的操作人員只需按照標(biāo)準(zhǔn)文件的要求，進(jìn)行生產(chǎn)即可。

　　下面我們就用幾個(gè)事例來進(jìn)一步地闡述，在加工程序標(biāo)準(zhǔn)化這個(gè)題目中所包含的一些內(nèi)容以及在CAM軟件中的解決方式。一方面為大家提供了一些加工程序標(biāo)準(zhǔn)化的思路。另一方面使大家初步了解了如何在CAM軟件中定制這些編程過程需要標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容。

　　工件的裝夾

　　除了定制的工裝設(shè)備之外，大部分的通用工裝都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，只要企業(yè)在采購時(shí)按需引進(jìn)即可。對于最常用的螺栓壓板來說，企業(yè)盡可能地使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。類別越少越容易管理。我們在管理這類工具的同時(shí)，這類工具的信息也應(yīng)該讓編程人員共享。編程人員在設(shè)計(jì)刀具路徑時(shí),就可以將夾具形狀和裝夾方式考慮進(jìn)去，同時(shí)操作人員須要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安裝工件，不僅可以減少刀具與夾具的干涉，同時(shí)可以提高加工效率。我們以板料加工為例，壓板以及螺栓都可以按標(biāo)準(zhǔn)選擇。同時(shí)夾緊位置可以事先規(guī)定好一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，例如長邊200mm間距安裝、短邊100mm間距安裝，刀具始終從長邊起始處進(jìn)退刀等。甚至可以將夾具與機(jī)床都建立起3D數(shù)學(xué)模型，組成一個(gè)工裝設(shè)備數(shù)據(jù)庫。在CAM環(huán)境下，編程人員可以很清楚地了解工件的裝夾狀態(tài)。操作人員也可以按制定的標(biāo)準(zhǔn)安裝工件。Edgecam中，無縫集成的數(shù)據(jù)接口，可以同時(shí)加載任何CAD構(gòu)建的3D模型甚至是裝配模型(圖2)。為創(chuàng)造一個(gè)真實(shí)的編程環(huán)境提供了數(shù)據(jù)保障，同時(shí)也為企業(yè)及上下游相關(guān)單位提供了一個(gè)可無縫集成的數(shù)據(jù)平臺。尤其對已經(jīng)實(shí)施或即將實(shí)施PDM/ERP的企業(yè)來說，不用擔(dān)心在CAM環(huán)節(jié)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不兼容的現(xiàn)象。

　　圖2 Edgecam中，無縫集成的數(shù)據(jù)接口，可以同時(shí)加載任何CAD構(gòu)建的3D模型甚至是裝配模型

　　刀具的選擇與編號

　　刀具的選擇一般來說有兩個(gè)原則，一是加工效率最高原則;二是刀具成本最低原則。在滿足這兩個(gè)原則的基礎(chǔ)上，刀具的選擇還是具有相當(dāng)?shù)撵`活性的，那么還應(yīng)該遵循哪些條件呢?編程人員在考慮這個(gè)問題時(shí)，更需要了解企業(yè)現(xiàn)有的刀具資源狀況，因此企業(yè)要有一個(gè)完整的、唯一的、即時(shí)更新的刀具數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫不僅向編程人員開放，而且面向車間開放。編程人員在選擇刀具時(shí)可以在刀具庫中查找可用的刀具，同時(shí)保證了設(shè)備操作人員在機(jī)床的刀具庫中也可以找到相應(yīng)的刀具。編程人員在設(shè)計(jì)刀路過程中，選定的刀具可按照直徑(從大到小)或長度(從長到短)來設(shè)置刀具編號，這樣操作人員準(zhǔn)備刀具時(shí)就可以有規(guī)律可以遵循。Edgecam提供SQL為平臺的刀具數(shù)據(jù)庫，并可以設(shè)置成網(wǎng)絡(luò)刀具庫，并為不同的使用人員設(shè)置權(quán)限，不僅方便維護(hù)和管理，同時(shí)還可以與編程環(huán)境相關(guān)聯(lián)(圖3)。

　　圖3 Edgecam提供SQL為平臺的刀具數(shù)據(jù)庫，并可以設(shè)置成網(wǎng)絡(luò)刀具庫

　　原點(diǎn)定義

　　編程原點(diǎn)原則上最好與零件的設(shè)計(jì)原點(diǎn)重合，這樣可以減少累積誤差，但是在實(shí)際加工中，工件在初始毛坯狀態(tài)下，往往很不容易找出設(shè)計(jì)原點(diǎn)位置，為了方便對刀，經(jīng)常由編程人員指定一個(gè)原點(diǎn)位置，這樣隨意性就很大。例如，在定義Z原點(diǎn)時(shí)，如果把Z原點(diǎn)都定義在工件下表面(機(jī)床工作臺或墊塊的上表面)，就是一個(gè)非常好的選擇，程序判讀起來不僅容易(在這種情況下Z值永遠(yuǎn)為正，如果出現(xiàn)負(fù)值肯定是錯(cuò)誤的)，而且很容易被人們接受，這樣形成一個(gè)制度，并貫徹執(zhí)行下去就很簡單。在編程軟件中，調(diào)整原點(diǎn)是個(gè)很簡單的操作，Edgecam還特別提供了“自動(dòng)對齊”功能，只需要鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下Z原點(diǎn)的平面即可自動(dòng)調(diào)整工件的位置(圖4)。即使已經(jīng)生成刀具軌跡，也可以重新移動(dòng)原點(diǎn)位置，刀具路徑會(huì)自動(dòng)更新。

　　圖4 Edgecam的“自動(dòng)對齊”功能，只需要鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下Z原點(diǎn)的平面即可自動(dòng)調(diào)整工件的位置

　　與生成刀具路徑相關(guān)的參數(shù)

　　刀具的導(dǎo)入導(dǎo)出距離和角度一般與刀具的尺寸相關(guān)，同時(shí)夾具的位置也是需要考慮的因素，結(jié)合前面所講的裝夾位置的標(biāo)準(zhǔn)，我們同樣可以設(shè)定統(tǒng)一的導(dǎo)入導(dǎo)出條件。至于切削用量，例如刀具的軸向和徑向切削深度，我們可以參照刀具直徑設(shè)定。進(jìn)給、轉(zhuǎn)數(shù)來源于刀具數(shù)據(jù)庫(刀具庫中可以提供一些專家數(shù)據(jù)供選擇)，刀具路徑的連接方式和安全距離等都可以在加工策略中固定下來，在編程時(shí)只需要關(guān)注主要參數(shù)即可，其他的參數(shù)都可而以事先設(shè)定好一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值。而以上這些都可以在Edgecam中實(shí)現(xiàn)。

　　在Edgecam中有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能，第一種方式比較簡單，利用Edgecam提供的成組加工方法，需要設(shè)置的加工參數(shù)比較簡單，一些有共性的參數(shù)，如安全距離、連接方式、導(dǎo)入導(dǎo)出的角度與距離等都可以事先在系統(tǒng)中統(tǒng)一設(shè)定，而且編程操作也很簡單。

　　圖5 加工策略文件實(shí)際上是一個(gè)流程圖

　　另外一種方法就是利用Edgecam提供的二次開發(fā)工具——策略管理器。這是一個(gè)定制加工策略的工具，可以將Edgecam現(xiàn)有的加工策略進(jìn)行任意組合，將模型特征參數(shù)、刀具參數(shù)和項(xiàng)目管理相關(guān)參數(shù)等所有內(nèi)容以恒定值或變量的方式固定在加工策略中。在實(shí)際編程過程中，只需要對被加工模型的特征應(yīng)用相關(guān)的策略文件即可。

　　加工策略文件實(shí)際上是一個(gè)流程圖，每個(gè)被加工特征依次通過流程圖中設(shè)定的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容計(jì)算刀具路徑(圖5)。構(gòu)成每個(gè)節(jié)點(diǎn)的基本單元是瀏覽器中可看到的每一個(gè)“進(jìn)程”，這些進(jìn)程可在Edgecam中復(fù)制出來，它可以是一個(gè)加工方法，也可以是多個(gè)加工方法的組合體。其中的判斷節(jié)點(diǎn)尤其重要，是加工策略的靈魂所在，它賦予加工策略生命。一個(gè)加工策略可以制定的很簡單，也可以很復(fù)雜;加工策略還可以像子程序一樣被另外一個(gè)加工策略調(diào)用。實(shí)際上，通過嵌套的方式來實(shí)現(xiàn)，如此一來，加工策略這個(gè)工具的能力可以得到無限的放大。在最理想的情況下，車間中所有的加工相關(guān)數(shù)據(jù)都可以定制在加工策略中，所有的零件都可以通過一個(gè)加工策略生成加工程序，當(dāng)然，如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要做很多細(xì)致的工作。那么在日常使用中，我們可以制定出多個(gè)適合車間使用的加工策略，針對不同的加工零件特征使用這些加工策略，待有效的加工策略積累到一定程度再將其串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)更智能化的編程。那時(shí)我們編程人員的工作將變得極其輕松。

　　數(shù)控編程標(biāo)準(zhǔn)化的目的是為了將加工中的可變因素盡可能地統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)的手段有很多，但是選擇一個(gè)既省時(shí)又省力的工具可以事半功倍。如果這種標(biāo)準(zhǔn)化的工作能夠做到盡量的完美，企業(yè)在生產(chǎn)管理方面不僅可以節(jié)省資源，而且可以減少失誤。更值得企業(yè)關(guān)注的是，這樣的標(biāo)準(zhǔn)化模式很容易在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模時(shí)進(jìn)行復(fù)制或在合作伙伴中進(jìn)行推廣。同時(shí)，企業(yè)現(xiàn)有的專家數(shù)據(jù)也有利于傳承下來，作為構(gòu)成企業(yè)核心競爭力的技術(shù)資本。