塘下CNC数控编程培训

时间 2024/12/14 9:17:24

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来源：乐清志成模具数控培训学校||乐清石帆街道朴湖二村十字路口旁

塘下CNC数控编程培训学校专业从事数控加工中心机床、模具设计、UG加工中心编程的技术服务培训。在教学方面，坚持理论与实践相结合，以实用主义为要务，教学质量为办学核心，并且以公司实际收到的模具订单和产品零件为案例教学，车间培训不限制时间，保证学员学到实用技能和经验，毕业后还长期提供技术支持

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二、平面外轮廓零件数控铣削加工案例
零件分析
考虑一个平面外轮廓零件，形状为矩形，四个角为圆角，中间有一个圆形凹槽。毛坯为62mm×62mm×21mm的长方料，材料为45钢。尺寸精度要求为轮廓尺寸公差±0.1mm，圆形凹槽的直径公差±0.05mm，表面粗糙度要求为Ra3.2μm。这个零件的主要加工部分为平面外轮廓和圆形凹槽，需要分别进行编程和加工18。
工艺规划
加工方法与工艺路线：首先采用平口钳装夹毛坯，铣削上表面作为基准面。然后进行平面外轮廓的粗铣削，留0.5mm的精加工余量。粗铣削完成后，进行精铣削，将外轮廓加工到设计尺寸。接着进行圆形凹槽的粗铣削和精铣削。
刀具选择：选择直径为10mm的立铣刀进行外轮廓和圆形凹槽的铣削。
对刀点选择：选择工件上表面的一个角点作为对刀点，方便确定刀具与工件的相对位置。
程序编写
在数控铣床上，采用混合编程方式。程序如下：
程序号：O0002
程序段1：G90 G54 G00 X0 Y0 Z100;（设置绝对编程模式，选择工件坐标系，刀具快速定位到初始点）
程序段2：M03 S1000;（主轴正转，转速为1000r/min）
程序段3：T0101;（选择1号刀具并调用1号刀具补偿值）
程序段4：G00 X - 31 Y - 31 Z5;（刀具快速定位到粗铣削外轮廓起始点）
程序段5：G94 F100;（设置进给速度单位为mm/min）
程序段6：G41 G01 X - 25 Y - 25 D01;（建立刀具半径左补偿，刀具以直线运动方式移动到轮廓起点）
程序段7：G01 Z - 5 F50;（

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G03 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_;
其中：
⑴X_ Z_ 是圆弧插补的终点坐标的绝对值，U_ W_是圆弧插补的终点坐标的增量值。
⑵（半径法）R是圆弧半径，以半径值表示。
当圆弧对应的圆心角≤180°时，R是正值；
当圆弧对应的圆心角>180°时，R是负值。
⑶（圆心法）I、K是圆心相对于圆弧起点的坐标增量，在X（I）、Z（K）轴上的分向量。
⑷选用原则：以使用较方便者（不用计算，即可看出数值者）为取舍，当同一程序段中同时出现I、K和R时，以R为优先（即有效）I、K无效。
⑸I为0或K为0时，可省略不写。
⑹若要插补一整圆时，只能用圆心法表示，半径法无法执行。若用半径法以两个半圆相接，其真圆度误差会太大。
⑺F为沿圆弧切线方向的进给率或进给速度。

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解决方法：
优化切削参数：根据工件的材料特性、刀具的性能以及加工要求，合理地设置切削速度、进给量和切削深度。可以参考机械加工手册或者通过试验来确定最佳的切削参数。例如，对于硬度较高的材料，可以适当降低切削速度，同时增加进给量和切削深度，但要确保在刀具和机床的承受范围内。
正确选择刀具：根据加工材料的硬度、韧性等特性选择合适的刀具材质和类型。例如，加工硬度较高的材料时，可以选择硬质合金刀具；加工铝合金等软质材料时，可以选择高速钢刀具。同时，要根据零件的形状选择合适的刀具几何形状，如加工内孔时选择合适的镗刀或钻头。
规划优化切削路径：使用数控编程软件或者手动规划合理的切削路径。例如，在铣削平面时，采用环切或行切的方式，并且尽量减少刀具的空行程。对于复杂形状的零件，可以利用软件的自动路径规划功能，生成最优的切削路径，提高加工效率。
数控编程入门所需软件工具
在数控编程入门阶段，有一些软件工具是非常有帮助的：
MasterCAM：
功能特点：
集多种功能于一身：MasterCAM是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等多种功能于一身。例如，在设计一个复杂的零件模型时，可以使用它的三维实体造型功能创建零件的几何形状，然后直接利用其数控编程功能生成加工程序。
强大的造型功能：它具有方便直观的几何造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件。对于初学者来说，可以通过它的造型功能更好地理解零件的几何结构，从而为编程打下基础。例如，在设计一个具有复杂曲面的模具零件时，MasterCAM能够提供理想的设计环境。
可靠的刀具路径效验：MasterCAM的可靠刀具路径效验功能可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况。这对于初学者来说非常重要，可以在实际加工前发现程序中的错误，避免在机床上出现刀具碰撞等严重问题。
适用场景：MasterCAM对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。它已被广泛应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与NC加工。
PowerMILL：
功能特点：
丰富的加工策略：PowerMILL是英国Delcam Plc公司出品的功能强大、加工策略丰富的数控加工编程软件系统。它提供了完善的加工策略，帮助用户产生最佳的加工方案，从而提高加工效率。例如，它可以根据零件的形状和加工要求，自动生成高效的粗加工、精加工路径。
快速的刀具路径计算：它能够快速产生粗、精加工路径，并且任何方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成，缩短85%的刀具路径计算时间。这对于编程过程中的调整和优化非常方便，能够节省大量的时间。
干涉检查与排除：对2 - 5轴的数控加工包括刀柄、刀夹进行完整的干涉检查与排除。在编程时，可以提前发现刀具、刀柄与工件、夹具之间可能存在的干涉问题，并进行调整，确保加工的安全性。
适用场景：具有集成的加工实体仿真功能，方便用户在加工前了解整个加工过程及加工结果，节省加工时间。在模具加工行业被当作标配使用，尤其适合对加工效率要求较高的大型模具加工。

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（二）数控铣编程实例
假设要加工一个带有矩形槽和圆形孔的平面零件。
工艺分析
确定加工顺序，先加工矩形槽，再加工圆形孔。选择合适的铣刀，如立铣刀。
对于切削用量，根据刀具材料、工件材料和加工要求确定。例如，主轴转速为1000r/min，进给速度为100mm/min，切削深度为5mm。
编程过程
设立工件坐标系：使用G54 - G59指令中的一个来设定工件坐标系，假设使用G54，在机床参数中设置好坐标系原点的位置。
加工矩形槽：
快速定位到矩形槽的起始点，使用G00指令，如G00 X10 Y10。
采用G01指令进行直线插补加工矩形槽的四条边，如G01 X50 F100（加工一条边），然后通过改变坐标值加工其他边。
加工圆形孔：
快速定位到圆形孔的中心附近，如G00 X30 Y30。
使用G02或G03指令进行圆弧插补加工圆形孔，根据孔的半径和加工要求编写指令，如G02 X30 Y30 I0 J - 10 F80（假设孔半径为10mm）。
程序结束：同样使用M05和M30指令结束程序。通过这些实例可以看出，在数控编程手工编程过程中，需要根据零件的形状、加工要求、刀具和切削用量等多方面因素进行综合考虑，编写合理的加工程序。1314
四、数控编程手工编程的技巧与经验
（一）熟悉机床和数控系统
机床特性的掌握
了解机床的结构、工作范围和精度等特性是非常重要的。不同类型的机床，如车床、铣床、加工中心等，其运动轴的数量和布局不同。例如，车床主要是X轴（径向）和Z轴（轴向）的运动，而铣床有X、Y、Z三个轴向运动。了解机床的行程范围，可以避免编程时出现超程现象。例如，如果机床X轴的行程是500mm，编程时就不能让刀具运动到超出这个范围的位置。
熟悉机床的精度等级，对于加工高精度零件时合理设置加工参数很有帮助。比如，对于精度要求为±0.01mm的零件，需要选择精度较高的机床，并在编程时考虑刀具磨损补偿等因素，以确保加工精度。
数控系统功能的深入了解
不同的数控系统可能会有一些独特的功能指令和编程规则。例如，FANUC系统和Siemens系统在G指令和M指令的使用上有一定差异。熟悉数控系统支持的编程方式，如绝对值编程、相对值编程、极坐标编程等，能够根据零件的特点选择合适的编程方式。比如，对于圆形轮廓的加工，使用极坐标编程可能会使程序更加简洁。同时，了解数控系统的参数设置，如进给速度的上限、加速度等参数，有助于优化程序的运行效率。

课程介绍

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数控车床编程时，由于所加工的回转体零件的截面为圆形，所以其径向尺寸就有直径和半径两种表示方法。采用哪种方法是由系统的参数决定的。数控车床出厂时一般设定为直径编程，所以程序中的X轴方向的尺寸为直径值。如果需要用半径编程，则需要改变系统中的相关参数，使系统处于半径编程状态。
⒊公制尺寸与英制尺寸
G20 英制尺寸输入 G21 公制尺寸输入（法兰克）
G70 英制尺寸输入 G71 公制尺寸输入（西门子）
工程图纸中的尺寸标注有公制和英制两种形式，数控系统可根据所设定的状态，利用代码把所有的几何值转换为公制尺寸或英制尺寸，系统开机后，机床处在公制G21状态。
公制与英制单位的换算关系为：
1mm≈0.0394in
1in≈25.4mm
二、主轴控制、进给控制及刀具选用（FANUC-0iT系统）　
1．主轴功能S
S功能由地址码S和后面的若干数字组成。
⑴恒线速度控制指令G96
控刀具系统执行G96指令后，S指定的数值表示切削速度。例如G96 S150，表示车刀切削点速度为150m/min。
⑵取消恒线速度控制指令G97 （恒转速指令）

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数控机床编程代码基础
数控机床编程代码是用于控制数控机床运行的指令集，主要分为G代码和M代码等。
一、G代码
概念与作用
G代码即准备功能代码，主要用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种功能。它是一种几何代码，通过这些代码指令可以告诉机床做什么以及怎么做，例如指示机床移动位置、移动速度以及要遵循的路径等。对于数控机床而言，切割刀具由这些G - code命令驱动，按特定的路径切割材料以获得所需的形状2。
常用G代码指令及其功能
G00 - 快速定位指令：以最大速度将机器从当前位置移动到指定的坐标。机器将同时移动所有轴，以便同时完成行程，结果是直线移动到新的位置点，这是一种非切割运动，其目的是将机器快速移动到所需的位置，开始某种工作，如切割或打印2。
G01 - 直线插补指令：指示机器以设定速度直线移动。需要用X、Y和Z值指定最终位置，用F值指定速度。CNC控制器计算（插值）要经过的中间点的坐标，以获得直线。该指令在机器执行主要任务时使用，例如机床直线切割材料时就会用到这个指令2。
G02 - 顺时针圆弧插补指令：要求机器以圆形模式顺时针移动。除了终点参数外，还需要定义旋转中心，或弧线起点与弧线中心点的距离。起点实际上是上一个命令的终点或当前点。比如在数控铣削加工中，当需要加工顺时针方向的圆弧轮廓时就会用到G02指令

课程特色：

1.师资力量雄厚，各老师都拥有丰富的实践经验和教学经验，富有责任心，老师全程跟踪解决学员后顾之忧。

2. 优质的教学质量，紧紧围绕课堂教学，优化教学过程，增强教学的有效性。

3.舒适的学习环境，校区环境整洁舒适、休闲安静、舒适自然、轻松宜人。

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