利用数控编程软件实现快速现场编程

利用生产现场的数控程序编制软件可以快速的完成用户所需工具的加工程序编写，完成样件的加工。而这一点，恰恰在市场竞争中起着决定性的作用。谁能在短时间内提供高质量的样品，谁就能迅速的再次得到订单。

数控机床的编程软件将零件展示给Kottmaier公司
的职工，并在显示屏上显示出加工的每一个步骤

配备了性能良好的数控编程软件的CNC机床能够顶替一个数控编程部门，Helmut Kottmaier数控车削和铣削技术公司就是一个很好的例子。该公司的职工必须掌握编程软件的使用方法，以便能够快速的完成零件加工程序的编制。由于其职工所具有的技能，使得该公司成为不锈钢零件快速和精确加工的专家。它们日常生产加工的产品属于难切削加工和耐热性的金属材料，如制造三元催化器所需的材料。尽管它们是一家专业的生产厂，但是低成本、高质量和快交货等仍然是重要的竞争要素。因此，在必要时他们也会加班加点彻夜赶制。

通用的编程软件

根据Helmut Kottmaier公司的经验，利用一个集中编制数控加工程序的部门统一编写全部数控加工程序的织结构，已经不能适应供货期极为紧迫的样件和试生产加工的需要。取而代之的是，他们在全厂所有的CNC加工机床上都安装了一套编程软件。这种编程技术的改造有着极大的好处，多个编程工位可供同时使用；无需增加新的硬件；也不会增加辅助办公室的面积。

这家位于慕尼黑的来料加工生产厂使用的是西门子公司研发设计的Shop-Mill和Shop-Turn数控编程软件。在零件的加工程序编制过程中，软件的图形辅助支持功能有着极大的帮助。同时，还能准确的反应机床操作和工件加工的全貌。它直观的向操作者提供程序编程和机床数控操作的控制过程。从而使每个机床操作者在短时间的熟悉软件之后就可以马上利用编程软件编制数控机床的加工程序。

其最终结果是Kottmaier公司在没有专业CAD编程技术人员的情况下，也能够快速的完成像3+2轴非对称工件加工的程序编制。

图像支持编程法节约编程时间

图像编程方法编写零件加工程序的速度很快，如一个螺纹加工循环的编写时间只需几秒钟（见图1）；而原来至少需要几分钟的时间。因此，在Kottmaier公司里，大多数职工在编写零件的数控加工程序时使用的都是图像支持的编程方法。传统的ISO语句指令式的编程方法，在Shop-Mill和Shop-Turn中也是可以得到实现的，操作者可以随时结合软件中使用的ISO数控指令代码编写数控加工程序。在加工程序编制的任何阶段，都可以方便的在图像编程界面和ISO代码编程界面之间相互转换。因此，操作者原来已经掌握的语句指令编程知识和技能仍然可以使用，而且还能在新的图像编程技术的应用中得到扩展。

图1  即使是非常复杂、精度要求极高的零件，Kottmaier
公司的职工也能在图形编程工具、轮廓编程工具，以及
大量实用加工循环的帮助下独立的编写好加工程序

在Shop-Mill和Shop-Turn两种数控车、铣编程软件中，软件的操作使用原理是相同的。因此，数控车的操作者可以方便的掌握数控铣的程序编制方法，而数控铣的操作者也能很快的学会编写数控车的加工程序。因此，Kottmaier公司的职工没有车、铣的专业之分，即可以操作数控车，也可以操作数控铣。

除了汽车企业和供应商之外，机器人生产厂也是这家来料加工企业的重要客户，如Kuka公司。因此，他们的许多产品都是形状复杂的异形件，如变速器壳体和变速器盖。Kuka公司在机器人的生产和研发过程中经常会遇到试生产或者是单件生产的情况，而且这种需求又往往是交货期越短越好。此时，利用Shop-Mill和Shop-Turn的轮廓编程功能，就可以按照设计图纸快速的完成数控加工程序的编制。Kottmaier公司为Kuka公司生产的样件、试生产产品和大批量生产的产品一般都是能够保证机器人高性能的不锈钢材料零件。当这些机器人在食品生产企业中使用时，如在面包房用的烤面包机器人和屠宰机器人，以及在医药生产企业中使用的机器人，都是不允许其外表面有任何润滑剂的。因此，在这些零件的加工中，即使是体积、面积较大的零件加工，其配合公差也往往只有0.02mm，要求公差等级为H6。试生产的产品最终将在用户那里进行严格的检验。为了保障数控机床生产出来的零件能够通过这些严格的检验，西门子Shop编程软件不仅有着舒适的操作界面，而且调整功能也为极高的加工精度和经济性提供了有力保障。

预加工工件上的孔

编程软件还能根据局部图纸完成规定工件的生产加工。有时，用户提供的是已经完成部分加工的零件，提供的是在这种半成品零件上需要加工的孔、螺纹或铣削的轮廓，但是没有完整的工件图。在这种情况下，编程软件中的调整功能就充分显示出了它的优越性。如准确的确定基准孔的位置，甚至能够确定位于假想空间表面中的基准孔的位置。在编程时需要根据零件的轮廓对数控程序进行更改补充时，可以利用Shop软件中的轮廓编辑功能简单、快捷的根据现有的和检测到的半成品工件数据来实现。

图2  为了便于其他机床的应用，西门子840D solution line允许通过U盘来传递数据和程序

智能化的模拟功能，包括了工件和刀具的碰撞检验，在工作准备期间就给了机床操作者很好的程序加工结果的观察机会。在模拟功能的帮助下可以及时的发现数控程序中的错误，而这一及时发现问题的能力在半成品的继续加工中尤为重要。因为在半成品的后续加工中出现的废品不仅价格更加昂贵，而且还损害了用户的名声和信誉。

经编程软件编写和模拟的CNC加工程序有着很高的工艺可靠性，甚至可以在无人值守的情况下让数控机床自动的完成所有的加工任务。因此，在Kottmaier公司凡是加工时间比较长的工件都是在即将下班时才开始的，让数控机床在无人值守的情况下完成工件的生产。

根据多年来使用Shop-Mill和Shop-Turn数控软件的经验，Kottmaier公司在不久前新购置的Spinner车床中也安装了Shop-Turn软件系统。机床的控制系统则使用的是西门子家族中最新的Sinumerik 840D solution line系统。操作者可以很快掌握这种系统的操作和使用。在这种新的控制系统中，其操作界面与Sinumerik CNC的操作界面没有太大的区别。但是，这种新型控制系统的电气接线不仅在机床电气控制柜中，而且在操作台中都进行了大幅度的简化，使其更加的简洁。这种简化方便了数控设备的故障诊断和维护保养，而且通过前面板中的USB接口可以方便的利用U盘来复制、传递数控加工程序，只需要编写一个程序就可以在不同的机床上加工相同的工件，或者实现PC的数据分类管理（见图2）。

在极小的利润空间中获利

Shop-Mill和Shop-Turn编程软件不仅对单个零件的生产和小批量生产有所帮助，而且在大批量生产中也非常受欢迎。借助于这种软件，能够将每台数控机床单独的优点结合在一起，实现大批量生产过程的优化。例如，通过巧妙的使用Shop-Turn数控车削软件使得过去需要经过5次装夹才能完成的铣削加工任务，现在只需一次装夹就可以在无人值守的情况下完成车削。而且是利用“棒材”来完成全部的切削加工。数控车床所需的棒料由自动上料装置上料，加工后的工件只需简单的切断即可。 

图3  过去需要经过5次装夹才能完成的铣削加工任务，
现在只需一次装夹就可以在无人值守的情况下完成车削

据Kottmaier先生介绍，对于需要用多把刀具进行加工的复杂车削件，采用车铣复合加工技术往往是最快捷的替代加工方案。例如，加工一个变速器盖往往需要使用32种不同的刀具。这种刀具数量要求超过了大多数数控车床刀库能够容纳的刀具数量，而数控铣床刀库容纳的刀具数量明显要更多一些。如果在一台车床上完成所有的加工则必须不断的手工更换刀具，而如果将铣削、钻孔和攻丝等工序集中到一台数控铣床上进行加工，则要比在数控车床上快捷得多。尽管增加了一次装夹，但是工件的加工速度和整个生产周期却明显的得到了改善（见图3）。

二次装夹只需简单调整

在编程软件调整功能的帮助下，可以快速便捷的完成车、铣工艺转换时的二次装夹。另一方面，Shop-Mill软件系统也能够像Shop-Turn一样很好的获取复杂车削工件的几何轮廓数据，就工件的复杂性来讲，两种软件的识别能力几乎没有差异。借助于Sinumerik控制系统的平衡补偿功能，圆槽铣削刀具也能够铣削出高精度的配合。因此，常常会出现这样的情况：典型的车削件在数控铣上完成了全部的加工任务。