平阳数控加工中心培训2024/12/14 9:17:02
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工艺方案：
由于是短轴类零件，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。
刀具选择：选用两把刀具，T01为90°粗车刀，T03为90°精车刀。
编程要点：
在编程时，首先要确定工件坐标系，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。
例如，粗车端面的程序段可能为：
N0070 G01 X0 Z0; 这表示刀具以直线插补的方式从当前位置移动到工件坐标系的原点（端面中心）。
粗车外圆的程序段如：
N0100 G01 X41 Z - 64 F80; 这里X41表示外圆直径（考虑留1㎜精车余量），Z - 64是外圆的长度方向坐标，F80是进给速度。
精车时，更换为精车刀T03，精车外圆的程序段如：
N0160 G01 X40 Z - 64 F40; 其中X40是精车后的外圆直径，F40是精车时的进给速度。
复杂轴类零件
对于细长轴类零件，如变速手柄轴，毛坯为φ25㎜×100㎜棒材，材料为45钢2。
工艺方案：
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。
工步顺序较为复杂，包括手动粗车端面、手动钻中心孔、自动加工粗车φ16㎜、φ22㎜外圆（留精车余量1㎜）、自右向左精车各外圆面（包括倒角、车削不同直径外圆及长度控制）、粗车槽、精车槽以及切断等操作。
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二、软件操作基础
CAD/CAM软件简介
CAD（计算机辅助设计）软件用于绘制零件的三维模型，常见的CAD软件有AutoCAD、SolidWorks、UG等。在CNC编程自学入门中，使用CAD软件可以创建精确的零件模型，为后续的编程提供几何模型基础。例如，在设计一个复杂的模具零件时，可以利用SolidWorks的实体建模、曲面建模等功能构建出零件的三维形状。CAM（计算机辅助制造）软件则是在CAD模型的基础上进行编程操作的软件，它可以根据零件的几何形状、加工要求等自动生成CNC加工程序。常见的CAM软件有Mastercam、UG CAM、PowerMILL等。这些软件具有强大的刀具路径规划功能，能够根据不同的加工策略（如粗加工、精加工、清角加工等）生成高效、精确的刀具路径。
CAD软件基本操作
以AutoCAD为例，学习AutoCAD的基本绘图命令，如直线（LINE）、圆（CIRCLE）、矩形（RECTANG）等命令是入门的基础。通过这些命令可以构建简单的二维图形。同时，还需要掌握图形的编辑命令，如移动（MOVE）、复制（COPY）、旋转（ROTATE）等，以便对绘制的图形进行修改和调整。在学习三维建模时，要了解如何创建基本的三维实体（如长方体、圆柱体、球体等），以及如何通过布尔运算（并集、交集、差集）将这些基本实体组合成复杂的零件模型。此外，掌握图层管理、尺寸标注等功能也是非常重要的，图层管理可以方便地对不同类型的图形元素进行分类管理，尺寸标注则能准确地表达零件的尺寸信息。
CAM软件基本操作
在CAM软件中，首先要学会导入CAD模型。例如在Mastercam中，可以将在AutoCAD或其他CAD软件中创建的零件模型文件（如.dwg格式）导入到Mastercam中。然后，需要设置加工参数，包括刀具的选择、切削参数（如切削速度、进给量、切削深度）等。切削速度的选择要根据刀具材料、工件材料等因素来确定，进给量则影响加工的效率和表面质量，切削深度决定了每次走刀去除材料的厚度。接着，要选择合适的加工策略，如对于平面铣削可以选择面铣削策略，对于曲面加工可以选择等高线加工或流线型加工策略等。最后，根据设置的参数和策略，CAM软件会自动生成刀具路径，并可以进行刀具路径的模拟和验证，以检查是否存在干涉、过切等问题。
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Caxa：这是一款国产数控自动编程软件，具有简单实用的特点，使用较为广泛。它有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口，能绘制出任意复杂的图形，并与其他系统交换数据。软件提供功能强大、使用简洁的轨迹生成手段，可按加工要求生成各种复杂图形的加工轨迹。其通用的后置处理模块可满足各种机床的代码格式，能输出G代码，并对生成的代码进行校验及加工仿真。
Creo（原Pro/ENGINEER）：为美国参数技术公司（PTC）旗下产品。它整合了PTC公司的三个软件（Pro/Engineer的参数化技术、CoCreate的直接建模技术和ProductView的三维可视化技术）成为新型CAD设计软件包。Creo具备互操作性、开放、易用三大特点，致力于消除CAD行业中存在的各种问题，可用于数控编程等多种操作。
HyperMILL：是德国OPEN MIND公司开发的产品，是全球备受欢迎的CAM解决方案开发商之一。其产品专门用于独立于机床和控制器的编程。HyperMILL系统中内嵌了诸如2.5D、3D、五轴铣削和车铣复合等策略，以及诸如HSC（高速加工）和HPC（高性能加工）等加工操作。由于它与当前所有的CAD解决方案和众多编程自动化工具的全面兼容性，客户可最大限度地享受产品的优势。
Catia：提供了多种加工类型，适用于各种复杂零件的粗精加工。用户可根据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。在进行Catia编程时，需要经过获取零件模型、加工工艺分析及规划、完善零件模型、设置加工参数、生成数控加工刀路、检验数控刀路等七大步骤
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三、加工路线的拟订
选择各加工表面的加工方法
对于回转体零件的外圆加工，如果精度要求不高，可以采用普通车削方法；如果精度要求较高，如尺寸公差在±0.01mm以内，表面粗糙度Ra值在0.8μm以下，则需要采用精车或者数控车削。对于内孔加工，根据孔径大小、精度要求等因素，可以选择钻孔、扩孔、铰孔或者镗孔等方法。例如，对于较小直径（小于10mm）且精度要求不高的内孔，可以先钻孔，然后直接铰孔；对于较大直径且精度要求较高的内孔，则需要先钻孔、扩孔，再进行镗孔或者精镗。
划分加工阶段
如前面所述，粗加工阶段主要是去除毛坯的余量。例如对于铸造的轴类毛坯，粗加工时可能会去除掉几毫米甚至更多的余量。半精加工阶段会使尺寸精度达到一定程度，例如将直径尺寸公差控制在±0.1mm以内，为精加工留下0.1 - 0.2mm左右的余量。精加工阶段则将尺寸精度提高到设计要求，如±0.01mm的公差范围，同时表面粗糙度达到规定值。光整加工阶段可将表面粗糙度进一步降低，如从Ra0.8μm降低到Ra0.2μm以下。
划分工序以及安排工序的先后顺序
在工序划分方面，采用工序集中原则时，例如在加工一个复杂的回转体零件时，可以将外圆车削、锥面车削、螺纹加工等都集中在一道工序中完成。这样在一次装夹下完成多个加工内容，能够有效保证各加工表面之间的位置精度。而采用工序分散原则时，会将外圆车削分为粗车外圆、半精车外圆等多道工序。在工序顺序安排上，先粗后精原则确保了零件加工的逐步精确化。先远后近原则可以减少刀具的空行程，提高加工效率。内外交叉原则能有效避免由于内、外表面加工应力不同而引起的变形问题。基面先行原则为后续加工提供了准确的定位基准，有利于保证加工精度。
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二、掌握编程中的坐标系统和单位设置
坐标系统深入理解
在数控车床编程中，要深入理解加工坐标系与机床坐标系的关系。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。同时，要明确坐标原点的选择方法和意义。如前面所述，加工坐标系的原点一般选在便于测量或对刀的基准位置，如工件的右端面或左端面上。在实际编程中，根据原点的选择准确计算刀具的运动坐标。例如，如果原点选择在工件右端面，当车削一个长度为50mm的轴类零件时，在车削到轴的末端时，Z坐标值应为 - 50mm（假设轴向为负方向指向主轴方向）。
单位设置
编程时要注意单位的设置。在G - code编程中，可以使用G21命令将单位设置为毫米，使用G20命令将单位设置为英寸。正确的单位设置对于保证加工尺寸的准确性非常重要。如果程序中没有指定单位，CNC将考虑前一个程序设置的默认值。在实际加工中，根据零件的尺寸要求和设计标准选择合适的单位，并且在整个编程过程中保持单位的一致性。
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三、CNC编程常见错误案例分析
语法错误案例
以一个简单的CNC铣削程序为例，程序中需要使用G01指令来控制刀具直线运动。假设程序员在编写代码时，将“G01”写成了“G1”。在实际运行程序时，CNC机床的控制系统无法识别这个指令，因为它不符合标准的G - code语法。这就会导致程序停止运行，机床无法按照预期进行加工操作。这个案例说明，即使是一个简单的关键字拼写错误，也会对整个CNC编程产生严重的影响。
再比如，在一个包含循环结构的程序中，程序员忘记在循环语句的结尾添加括号。例如，在使用类似“while”循环时，只写了循环条件，没有闭合括号。这会使程序无法正确解析循环结构，可能导致程序逻辑混乱，要么提前跳出循环没有完成应有的加工步骤，要么陷入死循环，不断重复相同的操作而无法继续执行后续的程序指令。
逻辑错误案例
假设有一个CNC程序用于加工一个具有多个特征的零件，其中包括不同直径的孔和一些平面。程序员在编写程序时，逻辑上错误地将孔加工的顺序设置为先加工大直径的孔，然后再加工小直径的孔。但是在实际的加工工艺中，由于大直径孔的加工可能会影响小直径孔的定位精度，应该先加工小直径孔，再加工大直径孔。这种逻辑错误会导致加工出的零件不符合精度要求，小直径孔的位置可能会因为大直径孔加工时的应力变形等因素而产生偏差。
另一个逻辑错误的案例是在计算刀具路径时。例如，在加工一个复杂曲面时，程序员使用了一种近似算法来计算刀具路径，但在算法中没有考虑到曲面的曲率变化在某些区域非常大。这就导致在实际加工中，刀具在曲率变化大的区域出现过度切削或者切削不足的情况，因为程序计算出的刀具路径没有准确地贴合曲面的形状，这是由于逻辑上对加工对象的特性考虑不全面造成的。
数值错误案例
考虑一个CNC车床加工轴类零件的例子。在程序中，需要将一个以毫米为单位的直径数值转换为以英寸为单位，以便与特定的加工工艺要求相匹配。程序员在进行单位转换时，错误地使用了一个不正确的转换系数。原本1英寸等于25.4毫米，但程序员可能写成了24.5毫米。这就会导致加工出的零件直径与设计尺寸不符，因为在计算刀具路径和切削深度等参数时，都是基于这个错误的单位转换数值。
在一个CNC铣削程序中，设置切削深度时，程序员误将切削深度的值设置为过大。例如，零件的材料厚度为10毫米，而程序中设置的切削深度为12毫米。这不仅会导致刀具过度切削，可能损坏刀具，还会使加工出的零件不符合设计要求，甚至可能破坏工件的整体结构。
课程特色：
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