仙居MasterCAM数控编程培训
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一、数控编程手工编程的基础知识
数控编程手工编程主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。在这个过程中，涉及到多个重要的基础知识概念。
首先是对刀点，它是加工时刀相对工件运动的起点，也被称为程序原点或程序执行起点。对刀操作则是使刀位点与对刀点重合的操作，而刀位点是刀具的基准点。换刀点则是换刀时的刀位点。
数控机床加工零件遵循着从零件图代码到程序单，再到控制介质，然后通过数控装置、伺服电机，最终实现机床自动加工的流程。从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的全过程就是数控机床程序编制。
数控编程的方法包括手工编程和自动编程。手工编程适用于被加工零件形状不复杂和程序较短的情况。在手工编程时，编程人员要从零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单直至程序校验等各步骤均由人工完成；而自动编程则是由计算机辅助编程或编程机辅助编程，有语言编程、图形编程、语音编程和视觉编程等多种形式。
编程还涉及到标准纸带，常用的有五单位（每排5列孔）和八单位（每排8列孔）两种，国际上8单位穿孔纸带有EIA（美国电子工业协会）和ISO（国际标准化组织）两种标准，二者在位数、校验方式（EIA奇校验，ISO偶校验）和规律性（ISO规律性更强）等方面存在区别。
2. 数控车床加工工艺与项目仿真实践
在一些高校的课程实践中，如沈阳航空航天大学的《数控车床加工工艺与项目仿真实践》课程，采用“分层次项目引领型”课程结构。
（1）项目流程
以工作任务为中心，依据企业工作流程，通过任务下发、图样分析、加工工艺分析、工装夹具的选择、程序编制、虚拟仿真、加工及检测等环节进行训练。
（2）能力培养
通过这样的实践课程，学生的编程能力、工艺分析能力和数控机床操作能力得到训练，并且在项目引领下实现理论与实践的统一。同时，在形式上通过【任务描述】【知识目标】【技能目标】【知识准备】【任务实施】【检测评分】【任务反馈】等环节，引导学生思考，突出重点和难点，有利于增强学生的工程实践能力，培养学生的劳动精神和工匠精神，为以后从事机械行业奠定基础17。
3. 综合零件加工
在企业实际生产或职业技能竞赛中，常常会遇到综合零件的加工任务。
（1）工艺规划复杂性
这种零件可能包含多个不同类型的特征，如内外圆柱面、内外锥面、螺纹、槽等。工艺规划时需要综合考虑各个特征之间的关系，合理安排加工顺序，避免重复装夹和多次定位带来的误差。例如，对于有内孔和外圆的零件，可以先加工外圆，然后以外圆为基准加工内孔，这样可以提高内外圆的同轴度精度。
（2）编程与加工挑战
在编程方面，要根据不同的加工特征编写相应的程序段，并且要保证程序的连贯性和准确性。在加工过程中，要不断调整切削参数，以适应不同材料和加工要求。同时，由于综合零件的加工时间较长，还需要注意刀具的磨损情况，及时更换刀具，以确保加工尺寸的精度。
数控车床机械加工技能常见问题与解决方法
1. 刀具相关问题
（1）刀具寿命与磨损判断
在机床自动加工过程中，需要判断刀具的良好状况以及使用寿命。可以通过切削时听声音、切削过程停机定时检查或触摸刀尖、根据表面光洁度分析判断等方法来判断刀具的磨损情况。如果刀具磨损严重，会导致加工尺寸偏差、表面粗糙度变差等问题，此时需要及时更换刀具。
明确数值的单位和类型：在程序中使用数值时，要明确数值的单位和类型。例如，在设置切削速度时，要清楚速度的单位是米/分钟还是毫米/分钟；在处理角度值时，要确定是使用度还是弧度。对于不同类型的数值（如整数、浮点数）也要进行正确的定义和使用。可以在程序的注释中注明数值的单位和类型，方便自己和其他人员查看。
进行数值范围的检查：对输入的数值进行范围检查，确保数值在合理的范围内。例如，在设置刀具半径补偿值时，要检查补偿值是否在刀具半径允许的范围内，如果超出范围就提示错误并要求重新输入。对于一些与加工尺寸相关的数值，也要检查是否在零件设计尺寸允许的范围内。
使用常量和宏定义：对于一些经常使用的数值或者固定不变的数值，可以使用常量或者宏定义。这样可以避免在程序中多次使用硬编码的数值，减少数值错误的可能性。例如，将圆周率π定义为一个常量，在需要使用π的地方直接调用这个常量，而不是在每个地方都输入近似值3.14，这样如果需要提高精度或者修改π的值时，只需要在常量定义处修改即可。
程序头和解释信息不足的预防
建立标准的程序头模板：公司或者团队可以建立一个标准的程序头模板，模板中包含零件名称和编号、版本、操作编号和在DNC系统中的存储位置、程序员姓名、创建日期、上次修订日期和程序执行时间等必要信息。程序员在编写程序时，按照这个模板来填写程序头信息，确保程序头信息的完整性。
增加程序内部注释：在程序内部，对关键的代码段、变量、函数等进行注释说明。注释要详细解释代码的功能、目的以及相关的工艺要求等。例如，在一个加工复杂形状零件的程序中，对于一些特殊的加工路径或者刀具选择的地方，要注释为什么采用这样的方式，是基于零件的材料特性、加工精度要求还是其他因素。
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随着数控加工对零件的复杂度、精度、工艺等要求的不断提高，普通的人工编程难以胜任，于是计算机辅助制造（CAM）软件应运而生。这些软件利用计算机来进行生产设备管理控制和操作过程，输入零件的工艺路线和工序内容，输出刀具加工时的运动轨迹（刀位文件）和数控程序。以下是一些常见的数控编程软件及其特点。
Siemens NX（简称UG）
综合性强大：UG是一款面向制造行业的CAD/CAE/CAM软件，被许多制造商用于工业设计、机械设计以及工程制造等各个领域。它集多种功能于一体，功能齐全，综合性能力好，应用范围广泛。
精确可靠的刀具路径：能够提供可靠、精确的刀具路径，这对于保证加工精度至关重要。
直接在曲面及实体上加工：该软件可以直接在复杂的曲面及实体上进行加工操作，无需进行复杂的转换或额外处理。
良好的用户界面：具有良好的使用者界面，并且客户可自行设计界面，方便用户根据自己的需求和习惯进行操作。
多样的加工方式：提供多样的加工方式，便于设计组合高效率的刀具路径，满足不同零件的加工需求。同时，还具备完整的刀具库、加工参数库管理功能，包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割等功能，还有大型刀具库管理、实体模拟切削、泛用型后处理器等功能，并且具有高速铣功能。
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车削加工
在数控车削中，G00用于快速定位车刀到加工起始位置，G01用于车削外圆、内孔、锥面等直线轮廓。例如，在车削轴类零件时，通过G01指令控制车刀沿着零件的轴向和径向进行直线运动，从而加工出所需的尺寸和形状。G02和G03可用于车削圆弧轮廓，如加工轴类零件上的圆弧过渡部分。
M03主轴正转使工件旋转起来，以便车刀进行切削。M08切削液启动对车刀和工件进行冷却和润滑。在车削过程中，如果需要测量工件尺寸或者更换车刀，也可以使用M00程式停止代码暂停加工。
二、不同制造领域中的应用
汽车制造
在汽车制造过程中，数控编程功能代码被广泛应用于发动机缸体、曲轴、凸轮轴等零部件的加工。例如，发动机缸体上有许多复杂的孔系、平面和曲面，需要通过数控铣削和钻孔加工来完成。数控编程中的各种G代码和M代码精确控制着加工过程，确保各个零部件的尺寸精度和表面质量，从而保证发动机的性能和可靠性。
对于汽车零部件的大批量生产，数控编程功能代码还可以与自动化生产系统相结合，实现高效、稳定的生产。通过编写合适的数控程序，可以在同一台机床上完成多个工序的加工，减少了生产设备的占地面积和生产周期。
航空航天
航空航天领域对零部件的精度和质量要求极高，数控编程功能代码在其中发挥着关键作用。例如，飞机发动机的叶片、航空结构件等都需要采用数控加工。这些零部件通常具有复杂的形状和高精度的要求，数控编程中的高级G代码功能，如复杂曲线插补、多轴联动加工等，可以实现对这些复杂形状的精确加工。
在航空航天制造中，还经常需要加工一些特殊材料，如钛合金、高温合金等。数控编程功能代码可以与特殊的加工工艺相结合，通过合理设置切削参数（如主轴转速、进给速度等），确保在加工这些难加工材料时能够获得良好的加工效果。
数控车床是由计算机、数控系统和机床三部分组成的自动化加工设备，通过数控系统对机床进行指令控制，从而实现对工件的自动加工。它具有加工精度高、生产效率高、灵活性强和自动化程度高等优点，在现代制造业中不可或缺1。
1. 数控车床的基本结构
数控车床的主体结构包含床身、主轴、工作台、刀架等部分。床身作为机床的支撑结构，为主轴、工作台等部件提供稳定的基础。主轴是主要加工部件的旋转轴，其转速、精度等参数直接影响加工效果。工作台用于夹持工件，确保工件在加工过程中的稳定性。刀架则用于安装刀具，不同类型和规格的刀具可安装在刀架上，以满足不同的加工需求1。
2. 刀具选择
刀具选择涉及刀具材料、形状、尺寸和涂层等方面。关键在于依据工件材料和加工要求来确定合适的切削速度、进给速度和切削深度，从而提高加工效率和工件质量。例如，加工硬度较高的材料时，可能需要选择硬质合金等耐磨性较好的刀具材料；对于复杂形状的加工，要选择形状合适的刀具，像成型刀具可用于加工特定形状的轮廓等。
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