温岭UG加工编程培训
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一、编程特点
数控车床编程具有以下特点：
多种编程方式：可以采用绝对值编程（用X、Z表示）、增量值编程（用U、W表示）或者二者混合编程。例如，在加工一个轴类零件时，如果已知零件各点的绝对坐标，就可以使用绝对值编程；如果是根据上一个加工点来确定下一个加工点的位置，则可采用增量值编程。二者混合编程则可根据实际加工需求灵活运用这两种方式，在一个程序中同时存在绝对值和增量值编程的指令。直径编程与半径编程：直径方向（X方向）系统默认为直径编程，也可以采用半径编程，但必须更改系统设定。在实际加工中，直径编程更符合大多数机械加工的习惯，因为图纸上通常标注的是直径尺寸。不过，在一些特殊情况下，如加工一些小型精密零件时，半径编程可能会更方便数值计算。
X向脉冲当量：X向的脉冲当量应取Z向的一半。这是由于数控车床在径向（X方向）的加工精度通常要求比轴向（Z方向）更高，这种设置有助于提高径向加工的精度控制。
固定循环的应用：采用固定循环，可以简化编程。例如车削圆柱面、圆锥面、螺纹等常见的加工操作，都有对应的固定循环指令。使用固定循环指令，只需设置少量的参数，就可以完成复杂的加工动作，减少了编程的工作量和出错的概率。
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。如果不进行刀具半径补偿，在加工圆弧或圆锥面时，会导致加工尺寸偏差。通过设置刀具半径补偿值，数控系统可以自动根据刀具的实际半径来调整加工路径，保证加工精度。
数控车床零件概述
数控车床是一种高精度的加工设备，它可以用来加工各种类型的零件。这些零件包括但不限于轴类零件、套类零件、螺纹车削加工、特殊型面零件和综合型零件1。数控车床的工作原理是通过数码管或计算机编程，控制各个运动部件的运动轨迹和速度，从而精确地切削金属材料，制造出符合要求的零部件1。
数控车床加工零件的类型
数控车床主要用于加工轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等4。此外，数控车床还可以加工一些特殊的零件，如活塞、曲轴等2。
数控车床加工零件的特点
数控车床加工的零件通常具有以下特点4：
一、刀具路径规划
减少空行程
在编写数控机床程序时，应仔细规划刀具的运动轨迹，尽量减少刀具的空行程。例如在加工多个分散的孔时，合理规划钻孔顺序，使得刀具在移动到下一个孔位时的行程最短。如果不进行优化，刀具可能会进行大量不必要的移动，增加加工时间。假设要在一个工件上钻10个分布在不同位置的孔，通过算法优化钻孔顺序后，刀具的空行程距离可以大大减少。以一个简单的矩形工件上均匀分布的孔为例，按照从左到右、从上到下的顺序钻孔可能会比随机顺序钻孔减少30% - 50%的空行程距离，从而提高加工效率。
避免重复运动
避免刀具在同一轨迹上的多次重复运动。例如在铣削一个封闭的轮廓时，如果编程不当，刀具可能会多次铣削同一段轮廓，这不仅浪费时间，还会影响加工表面的质量。可以通过合理规划刀具的切入和切出点，以及铣削方向，确保刀具只对轮廓进行一次有效的铣削。在复杂的三维曲面加工中，这一点更为重要，因为曲面的复杂性可能会导致更容易出现重复运动的情况。 二、切削参数选择
根据材料特性选择
不同的工件材料具有不同的机械性能，如硬度、韧性等，需要根据材料特性选择合适的切削参数。例如对于硬度较高的合金钢材料，需要选择较低的切削速度和较小的进给量，以避免刀具过度磨损或者损坏。而对于较软的铝合金材料，可以适当提高切削速度和进给量，以提高加工效率。如果对硬度为HRC50的合金钢进行铣削加工，切削速度可能选择80 - 120m/min，进给量选择0.1 - 0.2mm/z；而对于铝合金材料，切削速度可以提高到300 - 500m/min，进给量可以达到0.3 - 0.5mm/z。
优化切削深度
切削深度的选择也会影响加工效率和质量。如果切削深度过大，会增加刀具的切削力，可能导致刀具折断或者工件变形；如果切削深度过小，则需要多次切削才能达到要求的尺寸，增加加工时间。在粗加工时，可以选择较大的切削深度，以快速去除大量的材料；在精加工时，减小切削深度，以获得较好的加工表面质量。例如在铣削一个厚度为50mm的钢件时，粗加工时可以选择切削深度为5 - 10mm，精加工时切削深度减小到0.5 - 1mm。 三、利用子程序和宏指令
子程序简化编程
当程序中有多个相同或相似的加工部分时，可以将这些部分编写成子程序。例如在加工一个有多个相同形状的槽的工件时，将槽的加工代码编写成一个子程序，然后在主程序中多次调用这个子程序。这样可以大大简化编程过程，减少编程工作量，同时也便于程序的修改和维护。如果不使用子程序，对于每个槽都需要重复编写相同的加工代码，程序会变得冗长复杂。
宏指令提高灵活性
宏指令可以实现参数化编程，提高程序的灵活性。例如在加工不同尺寸的圆形零件时，可以定义一个宏指令，将圆的半径作为参数。当需要加工不同半径的圆时，只需要修改宏指令中的半径参数即可，而不需要重新编写整个加工代码。这对于加工具有相似形状但尺寸不同的系列零件非常方便，可以提高编程效率和程序的通用性。
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软件特点
这是一款面向制造行业的CAD/CAE/CAM的软件，被许多制造商用来从事工业设计、机械设计以及工程制造等各个领域。它功能齐全，综合性能力好，应用范围广，俗称编程界“万精油”。除了具备强大的三维建模功能外，在数控车编程方面也有出色的表现。它能够处理复杂的几何形状，并且可以进行多轴联动编程，适用于各种复杂零件的加工制造7。
编程方式
在Siemens NX中，编程过程从零件的设计开始，无论是通过直接建模还是导入已有的CAD模型。然后进入制造模块，针对数控车加工任务，选择合适的车削策略，如粗车、精车、轮廓车削、螺纹车削等。编程人员需要定义刀具的类型、尺寸、切削参数等。Siemens NX提供了丰富的刀具库和加工参数模板，可以根据不同的加工材料和要求进行选择。在设置刀具路径时，可以通过图形界面直观地查看和调整刀具的运动轨迹，确保加工的准确性。例如，在加工一个具有特殊螺纹结构的零件时，可以在软件中选择螺纹车削策略，根据螺纹的规格（如螺距、牙型角等）设置参数，然后生成刀具路径并进行模拟验证，最后生成数控程序。
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CNC编程入门案例分析
一、简单平面零件加工案例
零件分析
假设要加工一个简单的矩形平面零件，长80mm，宽50mm，厚10mm，材料为铝合金。这个零件的加工要求主要是保证平面的平整度和尺寸精度。
编程步骤
首先进行工艺规划。由于是铝合金材料，切削性能较好，可以选择较大的切削深度和进给速度进行粗加工，然后再进行精加工以提高表面质量。
在编程时，先确定工件坐标系，将原点设定在零件的一个角上。对于粗加工，使用平底铣刀，代码如下：
G00 X0 Y0 Z5.0（快速定位到零件起始点上方5mm处）；
G01 Z - 3.0 F50（以50mm/min的进给速度下刀3mm进行粗加工）；
G01 X80.0 F100（沿X方向直线铣削，进给速度为100mm/min）；
G01 Y50.0；
G01 X0；
G01 Y0；
对于精加工，减小切削深度和进给速度，代码如下：
G01 Z - 5.0 F30（下刀5mm进行精加工，进给速度为30mm/min）；
然后重复上述直线铣削的指令。
加工过程中的注意事项
在加工过程中，要注意刀具的磨损情况，因为铝合金材料相对较软，刀具容易磨损，可能会影响加工精度。同时，要合理设置切削液的流量和压力，以保证冷却和润滑效果。另外，由于是平面加工，要确保工作台的平整度，避免零件加工后出现平面度超差的情况。
二、圆柱类零件加工案例
零件分析
考虑一个直径为60mm，高80mm的圆柱零件，材料为钢。这个零件需要进行外圆铣削加工，并且要保证圆柱的直径精度和表面粗糙度。
编程步骤
工艺规划方面，由于是钢材料，硬度较高，切削参数要适当调整。先进行粗加工，再进行精加工。
确定工件坐标系，将原点设定在圆柱底面的圆心处。对于粗加工，采用圆柱铣刀，编程代码如下：
G00 X0 Y0 Z5.0（快速定位到圆柱顶部圆心上方5mm处）；
G01 Z - 3.0 F40（以40mm/min的进给速度下刀3mm进行粗加工）；
G02 I30.0（以圆心为中心，顺时针铣削半径为30mm的圆，这里的I表示圆心在X轴方向相对于起点的增量坐标）；
对于精加工，代码如下：
原因：
机床精度不高、撞刀、弹刀、编程时选择小的刀具但实际加工时误用大的刀具等。
操机师傅对刀不准确。
解决方法：
提高机床精度，避免撞刀和弹刀情况发生，确保编程和实际使用刀具一致。
提高操机师傅对刀的准确性。
（四）漏加工
原因：
平面中的转角处是最容易漏加工的，为了提高加工效率，一般会使用较大的平底刀或圆鼻刀进行光平面，当转角半径小于刀具半径时，则转角处就会留下余量。
解决方法：
使用球刀在转角处补加刀路。编程者必须小心谨慎，避免漏加工情况。
（五）多余的加工
原因：
对于刀具加工不到的地方或电火花加工的部位进行加工，多发生在精加工或半精加工。有些模具的重要部位或者普通数控加工不能加工的部位都需要进行电火花加工，所以在开粗或半精加工完成后，这些部位就无须再使用刀具进行精加工，否则就是浪费时间或者造成过切。
解决方法：
通过选择加工面的方式确定加工的范围，不加工的面不要选择。
（六）空刀过多
原因：
刀具在加工时没有切削到工件，当空刀过多时则浪费时间。模型本身复杂、加工参数设置不当、切削模式选择不当和没有设置合理的进刀点等都会导致空刀过多。
解决方法：
在编程前应详细分析加工模型，确定多个加工区域。把刀路细化，通过选择加工面或修剪边界的方式把大的加工区域分成若干个小的加工区域。
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