塘下UG模具设计培训
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以下通过几个具体实例来深入理解数控车床编程。
实例一：短轴类零件的车削编程
零件描述与工艺分析：
如图2 - 16所示工件，毛坯为φ45㎜×120㎜棒材，材料为45钢，要数控车削端面、外圆。对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ45外圆，使工件伸出卡盘80㎜，一次装夹完成粗精加工。
工步顺序为：首先粗车端面及φ40㎜外圆，留1㎜精车余量；然后精车φ40㎜外圆到尺寸。
机床与刀具选择：
根据零件图样要求，选用经济型数控车床CK0630型数控卧式车床即可达到要求。
根据加工要求，选用两把刀具，T01为90°粗车刀，T03为90°精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。
切削用量确定：切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定。
工件坐标系、对刀点和换刀点确定：
确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。
采用手动试切对刀方法把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X55、Z20处。
程序编写（以CK0630车床为例）：
M03：主轴正转。
M04：主轴反转。
M05：主轴停止。
Txx：选择刀具。
Sxxx：设置主轴转速。
Fxxx：设置进给速度。
操作步骤
准备工件和刀具：确保工件和刀具安装正确，并进行对刀。
编写程序：使用文本编辑器编写G代码程序。
加载程序：将编写的程序加载到数控车床的控制系统中。
运行程序：启动机床，监控加工过程，确保安全和质量。
示例程序以下是一个简单的数控车床编程示例：
Plaintext
复制
O0001 ; 程序号N10 G00 X100 Z50 ; 快速定位到起始点N20 M03 S1000 ; 主轴正转，转速1000 RPMN30 T01 ; 选择刀具1N40 G01 X50 Z0 F0.2 ; 直线插补，切削到X50, Z0N50 G01 Z-50 ; 直线插补，切削到Z-50N60 M05 ; 主轴停止N70 G00 X100 Z50 ; 快速定位回到起始点N80 M30 ; 程序结束学习资源
书籍：《数控编程基础》、《数控车床编程与操作》等。
在数控编程中，坐标数据决定了刀具的运动轨迹。对于加工精度要求较高的零件，坐标数据必须精确输入。例如在加工航空航天零件时，微小的坐标误差可能导致零件报废。
要根据零件图纸的尺寸标注准确地确定坐标值，并且要考虑到机床坐标系和工件坐标系之间的转换关系。
参数数据精确
除了坐标数据，其他参数如进给速度、主轴转速、切削深度等也需要精确设定。例如，进给速度F值的设定会影响加工表面质量和加工效率。如果F值过大，可能导致加工表面粗糙；如果F值过小，则会降低加工效率。根据刀具材料、工件材料以及加工要求等因素，精确计算和设定这些参数是非常重要的。
常见的数控编程程序格式类型
一、字地址格式
概念与组成
如果一个程序段是由若干个英文字母且每个字母后面附有数字，则这种程序格式称为字地址格式。英文字母称为字地址，英文字母及其后面的数字组成数控字，简称字，字的含义由头一个字地址确定，每个字表示一种功能。例如数控车床编程格式：NGXZFSTMEOB。在这个格式中，N代表程序段序号，G代表准备功能，X、Z代表坐标轴，F代表进给速度，S代表主轴转速，T代表刀具号，M代表辅助功能等 3。
特点与优势
不需要的字或与上一程序段相同的字均可不写。例如，在连续的几个加工动作中，如果主轴转速不变，就不需要在每个程序段都重复编写主轴转速的指令。这可以简化程序编写，减少程序的冗余度。
字的顺序稍有出入时不影响各字的功能。这为编程人员提供了一定的灵活性，在编写程序时可以根据自己的习惯或者加工工艺的逻辑顺序来安排字的顺序。
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程序优化
刀具路径优化：根据程序调试的结果，对刀具路径进行优化。如调整刀具的切入切出方式，减少空行程距离等。例如，在加工一个具有多个型腔的零件时，通过优化刀具路径，可以使得刀具在从一个型腔移动到另一个型腔时的路径最短，从而减少加工时间。
切削参数优化：根据加工过程中的实际情况，如刀具的磨损情况、零件的加工质量等，对切削参数（如切削速度、进给量、切削深度等）进行优化。如果在加工过程中发现刀具磨损过快，可以适当降低切削速度或者进给量；如果零件的表面光洁度不够，可以适当提高切削速度并减小进给量。
实际加工与质量检测
实际加工：将经过调试和优化后的CNC程序加载到数控加工中心，开始实际的加工操作。在加工过程中，操作人员需要密切关注机床的运行状态，如主轴的转速、刀具的进给情况、冷却液的供应等，确保加工过程的正常进行。如果出现异常情况（如刀具折断、机床报警等），需要及时停机处理。
质量检测：加工完成后，对零件进行质量检测。检测的内容包括零件的尺寸精度、形状精度、表面光洁度等。可以使用各种测量工具，如卡尺、千分尺、三坐标测量仪等。如果检测结果不符合零件的设计要求，需要分析原因并对CNC程序或者加工工艺进行调整，然后重新进行加工，直到加工出合格的零件为止。
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刀具半径补偿
编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为圆弧。因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。例如在加工复杂轮廓的零件时，如果不进行刀具半径补偿，加工出来的零件尺寸会与设计尺寸存在偏差。
三、数控车床的坐标系统 加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向。加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。正确理解坐标系统是编写数控车床程序的基础，例如在确定加工路径和刀具运动轨迹时，都是基于这个坐标系统来进行计算和编程的17。
四、常用指令介绍
G - code指令
G00命令：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。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。例如在加工开始前，将刀具快速移动到接近工件的起始加工位置时可以使用G00命令。
G01命令：指示机器以设定速度直线移动。我们用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。在进行直线加工，如车削外圆或内孔时经常使用G01命令。
G02和G03命令：G02命令要求机器以圆形模式顺时针移动，G03命令指示机器以圆形模式逆时针移动。除了终点参数，在这里我们还需要定义旋转中心，或弧线起点与弧线中心点的距离。在加工圆弧轮廓的零件时会用到这两个指令。
G28命令：要求机器将移动到其参考点或home位置。为了避免碰撞，我们可以包括一个带有X、Y和Z参数的中间点。该工具将在转到参考点之前通过该点。
G90和G91命令：G90为绝对模式，G91为相对模式。在绝对模式下，工具的定位始终相对于绝对点或零点。在相对模式下，工具的定位相对于最后一点。在编程时需要根据加工要求选择合适的模式。
M - code指令
其中一些命令需要适当的参数。例如，当用M03命令打开主轴时，我们可以使用S参数设置主轴速度。因此，M30 S1000将以1000RPM的速度打开主轴。M - code指令主要用于控制机床的辅助功能，如主轴的启停、冷却液的开关等。
2.1 机床操作实践
在有条件的情况下，要尽早接触数控机床，进行实际的操作练习。从机床的基本操作开始，如开机、关机、回零操作等。学习如何手动控制刀具的移动，包括快速移动（G00）和手动进给（G01） 1。
2.2 模拟软件练习
利用数控编程模拟软件进行练习是非常有效的学习方法。这些软件可以模拟数控机床的加工过程，在虚拟环境中进行编程和加工操作。例如，VERICUT软件是一种先进的专用数控加工仿真软件，它采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度 1。
2.3 案例学习与分析
学习和分析已有的数控编程案例是快速提高编程水平的重要途径。可以从简单的案例开始，逐步深入到复杂的案例。例如，在学习数控车床编程时，分析车削圆柱、圆锥、螺纹等零件的编程案例，了解在这些加工中如何选择刀具、设置切削参数、编写程序等 1。
3. 推荐的数控编程软件
3.1 Mastercam
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。具有较强的曲面粗加工及曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能 20。
3.2 UG（Unigraphics）
UG Unigraphics是美国Unigraphics Solution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。它提供可靠、精确的刀具路径，能直接在曲面及实体上加工
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