延安路短期数控机床培训班
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一、轴类零件
轴类零件的特点与应用
轴类零件是数控车床加工中最常见的类型之一。它们通常具有回转体的形状，其长度一般大于直径。轴类零件在各种机械装置中起着传递动力、支撑旋转部件等重要作用。例如在汽车发动机中，曲轴就是典型的轴类零件，它将活塞的往复运动转化为旋转运动，并且承受着巨大的扭矩和冲击力。在机床中，主轴也是轴类零件，它的精度直接影响着机床的加工精度。轴类零件的表面形状可以是简单的圆柱面，也可以是带有锥度、螺纹、键槽等复杂形状的表面。
数控车床加工轴类零件的优势
数控车床在轴类零件加工方面具有诸多优势。首先，数控车床能够精确控制刀具的运动轨迹，从而可以加工出高精度的轴类零件。例如，对于一些精密机床的主轴，其圆柱度要求非常高，数控车床可以通过精确的编程和刀具补偿功能，将圆柱度误差控制在极小的范围内。其次，数控车床可以实现自动化加工，对于批量生产的轴类零件，可以提高生产效率。在加工过程中，只需一次性编写好加工程序，就可以重复使用，减少了人工操作的时间和误差。此外，数控车床还可以加工一些形状复杂的轴类零件，如带有复杂曲线轮廓或者特殊螺纹的轴类零件。对于这些零件，传统车床加工难度较大，而数控车床可以通过编程轻松实现加工。
N0010 G59 X0 Z100 ;设置工件原点
N0020 G90
N0030 G92 X55 Z20 ;设置换刀点
N0040 M03 S600
N0050 M06 T01 ;取1号90°偏刀，粗车
N0060 G00 X46 Z0
N0070 G01 X0 Z0
N0080 G00 X0 Z1
N0090 G00 X41 Z1
N00100 G01 X41 Z - 64 F80 ;粗车φ40㎜外圆，留1㎜精车余量
N0110 G28
N0120 G29 ;回换刀点
N0130 M06 T03 ;取3号90°偏刀，精车
N0140 G00 X40 Z1
N0150 M03 S1000
N0160 G01 X40 Z - 64 F40 ;精车φ40㎜外圆到尺寸
N0170 G00 X55 Z20
N0180 M05
N0190 M02
实例二：
零件描述：如图2 - 17所示变速手柄轴，毛坯为φ25㎜×100㎜棒材，材料为45钢，完成数控车削。
工艺方案及加工路线确定：
装夹方式：对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ25㎜外圆一头，使工件伸出卡盘85㎜，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加工。
G代码
G代码是数控机床编程中最基本的指令集，用于控制机床的基本运动。主要G代码包括：
G00：快速定位到指定位置。
G01：直线插补。
G02：顺时针圆弧插补。
G03：逆时针圆弧插补。
G04：暂停（延时）。
G17：选择X轴为平面坐标系。
G18：选择Y轴为平面坐标系。
G19：选择Z轴为平面坐标系1。
M代码
M代码用于控制机床的辅助功能。主要M代码包括：
M00：程序停止。
M01：手动暂停。
M02：程序结束并返回初始状态。
M03：主轴正转。
M04：主轴反转。
M05：主轴停转。
M06：换刀。
M09：冷却液开。
M19：冷却液关1。
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劣势
功能有限：图形化编程主要适用于简单形状的零件和基本的加工操作。对于复杂形状的零件或者特殊的加工要求，如图形化编程可能无法满足。例如，对于具有复杂曲面的零件，图形化编程很难准确地生成刀具路径。
缺乏精确性：图形化编程在绘制图形和设置参数时可能存在一定的误差。由于是通过直观的图形操作，不像手工编程那样可以精确地计算坐标值，也不像自动编程那样通过精确的算法计算刀具路径，所以在加工精度要求较高的情况下，图形化编程可能不太适用。
四、先进的数控车编程方式案例
（一）基于CAD/CAM一体化软件的自动编程案例
案例背景
在航空航天制造领域，某企业需要加工一个钛合金材质的叶轮零件。该叶轮具有复杂的曲面形状，叶片的扭曲度较大，并且对加工精度要求极高，要求加工后的叶片表面粗糙度达到Ra0.8μm以下。传统的手工编程根本无法满足这样的加工要求。
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在这个实例中，利用了绝对坐标编程确定刀具的位置，通过G71固定循环指令简化了粗车程序的编写。如果采用Mastercam等编程软件进行编程，首先在软件中创建外圆的二维图形，选择外圆车削加工类型，设置刀具参数（如刀具类型为外圆车刀，刀具半径等），加工参数（如切削速度、进给量、切削深度等），然后软件会自动生成类似的刀具路径和数控程序，并且可以通过软件的模拟功能验证刀具路径的正确性，避免干涉等问题。
（二）螺纹车削实例
零件分析与工艺规划
考虑一个带有外螺纹的零件，螺纹规格为M20×1.5（公称直径20mm，螺距1.5mm）。工艺规划时，先车削外圆到螺纹大径尺寸，然后进行螺纹车削。选择合适的螺纹车刀，确定螺纹的加工起点和终点位置。
编程过程
采用手工编程，以FANUC系统为例，使用G32指令进行螺纹车削。程序如下：
深入学习G代码的各种指令，从基本的移动指令（如G00、G01）到复杂的圆弧插补指令（G02、G03）等。可以通过记忆代码的功能、格式以及对应的运动轨迹来掌握。例如，G00指令格式为G00 X_ Z_，其中X和Z是目标坐标位置，该指令使刀具快速移动到指定位置。在学习过程中，可以通过编写简单的程序来练习，如编写一个使刀具从起始点快速移动到一个指定的圆柱中心位置的程序。
理解G代码中的模态与非模态指令的区别。模态指令在被同一组的其他指令替代之前一直有效，而非模态指令只在当前程序段有效。例如，G01是模态指令，一旦指定了G01的切削速度（通过F值），在后续的直线切削程序段中如果没有重新指定F值，就会按照之前的切削速度进行切削；而G28（使机床回参考点）是非模态指令，只在当前程序段执行回参考点操作。
M代码学习
掌握M代码的常用指令，如M03（主轴正转）、M04（主轴反转）、M05（主轴停止）、M08（冷却液开）、M09（冷却液关）等。了解每个指令在加工过程中的作用和执行时机。例如，在开始切削之前，要先执行M03指令使主轴正转，然后再进行切削操作；在切削结束后，执行M05指令停止主轴转动。同时，要注意M代码与G代码在程序中的顺序关系，例如在进行螺纹加工时，可能需要先调整好主轴转速（通过M代码），再执行螺纹加工的G代码指令。
三、选择合适的编程方式
手工编程
手工编程适合简单零件的加工编程。对于形状相对简单、加工工艺不复杂的零件，如简单的轴类零件，编程人员可以直接根据零件图纸和加工工艺要求，手动编写G代码和M代码程序。手工编程需要编程人员对数控车床的编程指令、加工工艺、刀具路径等有深入的理解。例如，对于一个只需要车削外圆和倒角的轴类零件，编程人员可以计算出各个加工部位的坐标值，然后按照加工顺序编写相应的G代码指令。
但是手工编程比较耗时，而且容易出错，特别是对于复杂形状的零件，手工计算刀具路径和坐标值会非常困难。
自动编程
对于复杂零件，自动编程是更好的选择。自动编程软件（如CAXA数控车、UG等）可以根据零件的三维模型自动生成数控加工程序。编程人员只需要将零件的三维模型导入到软件中，设置好加工工艺参数（如刀具参数、切削参数、加工顺序等），软件就可以自动生成G代码和M代码程序。例如，在加工一个具有复杂曲面的零件时，使用自动编程软件可以大大提高编程效率和编程质量。自动编程软件还可以进行加工仿真，在实际加工之前模拟加工过程，检查是否存在刀具干涉、过切等问题
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