沙门逆向造型培训

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导读二、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

沙门逆向造型培训第二阶段学习数控编程技术，在初步了解手工编程的基础上，重点学习基于CAD/CAM软件的交互式图形编程技术，这个阶段要不断地练习编程技巧，提高编程能力；

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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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3. 设计夹具和刀具
夹具设计：夹具的设计要保证零件在加工过程中的稳定性和准确性。对于一些形状复杂、精度要求高的零件，需要专门设计夹具来满足定位和夹紧的要求。例如，在加工具有多个孔且孔位精度要求高的零件时，可以设计组合夹具，通过精确的定位元件和夹紧装置确保各个孔的加工精度。同时，夹具的设计要考虑到加工过程中的振动问题，避免因振动影响加工精度。
刀具选择：根据零件的材料、加工工艺和精度要求选择合适的刀具。刀具的类型包括车刀、铣刀、钻头、镗刀等，不同类型的刀具适用于不同的加工操作。例如，车削外圆时使用外圆车刀，铣削平面时可以使用面铣刀。刀具的材料也很关键，常见的刀具材料有高速钢、硬质合金等，硬质合金刀具硬度高、耐磨性好，适用于高速切削。此外，还要考虑刀具的几何参数，如刀具的前角、后角、刃倾角等，这些参数会影响切削力、切削温度和加工表面质量。
4. 编写数控程序
依据前面分析的零件图纸和确定的加工方案，通过专用的数控编程软件或者直接编写代码（如G代码、M代码）来完成程序编写。在程序中要设定工具路径，包括刀具的起始位置、运动轨迹（如直线运动、圆弧运动等）以及终止位置。
设定切削参数，如切削速度、进给量等，这些参数要与所选的刀具和零件材料相匹配。例如，对于高速钢刀具加工铝合金材料，切削速度可以设置得较高，而对于硬质合金刀具加工高硬度合金钢，切削速度则要适当降低。
还要设置辅助功能，如冷却液的开关、刀具的更换指令等。编写数控程序需要编程人员对数控指令系统有深入的了解，并且要结合实际的加工工艺要求，确保程序能够准确地控制机床完成零件的加工。

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CNC编程自学入门基础教程
CNC编程自学入门需要掌握多方面的基础知识。
一、理论知识
机械制图基础
机械制图是CNC编程的重要基础。它涉及到如何看懂和绘制零件图、装配图等。在学习过程中，要理解视图（如主视图、俯视图、左视图等）的概念，掌握投影原理，能够准确地将三维物体用二维图形表示出来，并且能从二维图形想象出三维的形状。例如，在绘制一个简单的轴类零件时，需要准确地标注出直径、长度、公差等尺寸信息。同时，对于一些复杂的零件，可能还需要用到剖视图、局部放大图等表示方法来清晰地表达其内部结构和细节特征2。
CNC机床结构与原理
了解CNC机床的基本结构是必不可少的。CNC机床通常由床身、工作台、主轴、进给系统、控制系统等部分组成。床身是机床的基础部件，提供稳定的支撑。工作台用于装夹工件，并能在X、Y方向移动；主轴用于带动刀具旋转，其转速的高低会影响加工的效率和质量；进给系统负责控制工作台和刀具在各个方向的移动速度和精度；控制系统则是机床的“大脑”，它接收编程指令并控制机床的各个部件协同工作。例如，在加工中心中，刀具可以通过自动换刀装置快速更换，从而实现多种工序的连续加工。不同类型的CNC机床（如数控车床、数控铣床、加工中心等）在结构和功能上会有所差异，需要分别进行学习和了解

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数控机床编程代码的基本概念
数控机床编程代码是一种用于控制数控机床操作的编程语言。它就像是人与机床之间的“对话”工具，通过编写代码来告诉机床要做什么以及如何去做。
在数控机床编程中，常见的代码类型有G - code（几何代码）和M - code（辅助功能代码）等。G - code主要用于定义切削刀具的运动和定位，比如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、坐标偏置等多种加工操作。例如，G00命令以最大速度将机器从当前位置移动到指定的坐标，这是一种非切割运动，常用于快速定位，为后续的切割或其他操作做准备；G01命令则指示机器以设定速度直线移动，在机床直线切割材料或3D打印机直线挤出材料时使用。M - code用于控制各种机床功能，例如主轴旋转、冷却剂流量和刀具更换等。像M03命令用于打开主轴，并且可以使用S参数设置主轴速度，如M30 S1000就表示以1000RPM的速度打开主轴。
这些代码在数控机床的加工过程中起着至关重要的作用。以制造一个具有复杂形状的机械零件为例，通过编写一系列的G - code和M - code指令，可以精确地控制刀具的移动路径、速度以及机床的各种辅助功能，从而将原材料加工成符合设计要求的零件。数控机床编程代码的结构通常是由代码指令加上相应的参数组成，每个指令都有其特定的功能和意义，参数则用于进一步明确指令的具体操作内容，如坐标值、速度值等。程序员需要深入理解这些代码的含义和用法，才能编写出有效的数控机床程序。

课程介绍

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数控编程功能代码概述
数控编程功能代码是数控机床编程中不可或缺的一部分，它们用于控制机床的各种操作和功能。不同的代码代表不同的指令，例如G代码用于控制机床的运动方式，F代码用于指定进给速度，S代码用于指定主轴转速，T代码用于选择刀具，M代码则用于控制辅助功能如冷却液的开启和关闭。
常见的数控编程功能代码
G代码
G代码是数控编程中最常见的代码之一，用于定义机床的操作模式。例如，G00表示快速定位，G01表示直线插补，G02和G03分别表示顺时针和逆时针圆弧插补。此外，还有用于选择平面（如G17选择XY平面）、返回参考点（如G28）等功能。
F代码
F代码用于指定切削时的进给速度，可以是每分钟进给量（mm/min）或主轴每转进给量（mm/r）。例如，F100表示每分钟进给100毫米，G95F0.2表示主轴每转进给0.2毫米。
S代码
S代码用于指定主轴的转速，单位通常为r/min。例如，S3000表示主轴转速为3000转/分钟。在具有恒线速功能的机床上，S代码还可以用于设定恒定的线速度。
T代码
T代码用于选择加工过程中使用的刀具。例如，T01表示选择第1号刀具。对于数控车床，T代码后的数字还可能兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用

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（三）其他指令
F指令（进给速度指令）：表示刀具中心运动的进给速度，单位取决于系统所采用的进给速度指定方式，对于车床系统，可分为每分钟进给（G94）和主轴每转进给（G95）两种方式；对于铣床系统，一般只用每分钟进给方式。在螺纹切削程序段中，F还常用来指定螺纹导程。
S指令（主轴转速指令）：由主轴转速地址符S及数字组成，数字表示主轴转数，单位按系统说明书规定，例如S1200表示主轴转速为1200r/min。
T指令（刀具号指令）：用以指定切削时使用的刀具的刀号及刀具自动补偿时编组号，其自动补偿的内容有刀具对刀后的刀位偏差、刀具长度及刀具半径补偿，指令格式因数控系统不同而异。这些常用指令是数控手工编程的核心内容，编程人员需要熟练掌握它们的功能和用法，才能编写出正确的加工程序。27891012
三、数控编程手工编程的实例分析
（一）数控车编程实例
以一个简单的数控车削加工零件为例，零件需要加工外圆、圆锥和圆弧等轮廓。
工艺分析
首先确定加工工艺路线，比如先进行端面加工，然后粗加工外圆，再进行精加工。选择合适的刀具，如外圆粗车刀和外圆精车刀。
确定切削用量，包括主轴转速、进给速度和切削深度等。例如，粗加工时主轴转速为800r/min，进给速度为0.2mm/r，切削深度为2mm；精加工时主轴转速为1200r/min，进给速度为0.1mm/r，切削深度为0.5mm。
编程过程
设立坐标系：使用G92指令设立坐标系，如G92 X100 Z10，表示定义对刀点的位置。
粗加工外圆：可以采用G71指令进行外圆粗切循环加工。例如G71U2R1P5Q13X0.5 Z0.2F100，其中U2表示粗切量为2mm，R1表示退刀量为1mm，P5表示精加工轮廓起始行号，Q13表示精加工轮廓结束行号，X0.5表示X方向精加工余量为0.5mm，Z0.2表示Z方向精加工余量为0.2mm，F100表示进给速度为100mm/min。
精加工外圆：按照零件轮廓编写G01指令进行直线插补加工，如G01 X20 Z - 20 F80，加工外圆到指定尺寸。对于圆弧部分，使用G02或G03指令进行圆弧插补，如G02 X30 Z - 30 R5，表示加工半径为5mm的顺时针圆弧。
程序结束：最后使用M05（主轴停）和M30（主程序结束并复位）指令结束程序。

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