温岭数控加工中心培训2024/12/16 8:49:03
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数控车床手工编程详解
数控车床手工编程是指通过手动编写数控代码来控制车床的加工操作。这种编程方式适用于中小批量生产、复杂零件加工以及需要灵活调整的情况。以下是对数控车床手工编程的详细介绍。
一、数控车床编程的基本概念
1. 坐标系
工件坐标系：数控车床中，工件坐标系通常以工件右端面与轴心线的交点O为原点，建立XOZ坐标系。X轴沿直径方向，Z轴沿轴线方向。
编程方式：可以采用绝对值编程（用X、Z表示）和增量值编程（用U、W表示）。例如，绝对值编程中，坐标值是相对于工件坐标系原点的绝对位置；增量值编程中，坐标值是相对于前一位置的增量变化。
2. 常用指令
G代码：控制刀具的运动方式。
G00：快速定位，使刀具以最快速度移动到指定位置。
G01：直线插补，按指定的进给速度进行直线加工。
G02：顺时针圆弧插补。
G03：逆时针圆弧插补。
G71：外径粗加工复合循环。
G72：端面粗加工复合循环。
G73：固定形状粗加工复合循环。
G74：钻孔循环。
G76：精镗循环。
M代码：控制机床的辅助功能。
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。
M30：程序结束。
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G00 X(U)_ Z(W)_ ；
其中：
X、Z为刀具所要到达点的绝对坐标值；
U、W为刀具所要到达点距离现有位置的增量值；（不运动的坐标可以不写）
二、直线插补指令G01
G01指令是直线运动命令，规定刀具在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度F做任意的直线运动。
指令格式：
G01 X(U)_ Z(W)_ F_ ；
其中：
⑴X、Z或U、W含义与G00相同。
⑵F为刀具的进给速度（进给量），应根据切削要求确定。
三、圆弧插补指令G02、G03
圆弧插补指令有顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03两种。
编程格式：
顺时针圆弧插补指令的指令格式为：
G02 X(U)_ Z(W)_ R_ F_;
G02 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_;
逆时针圆弧插补指令的指令格式为：
G03 X(U)_ Z(W)_ R_ F_;
G03 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_;
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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。
刀具选择：选用五把刀具，T01为粗加工刀（90°外圆车刀），T02为中心钻，T03为精加工刀（90°外圆车刀），T05为切槽刀（刀宽为2㎜），T07为切断刀（刀宽为3㎜，刀具补偿设置在左刀尖处）。
编程要点：
对于不同的加工工序，编程时需要准确控制刀具的运动轨迹和切削参数。例如，在粗车外圆时，要根据不同的直径分多次进行粗车，并且要合理设置每次粗车的切削深度和进给速度。
在精车各外圆面时，要按照工艺要求的顺序进行倒角、车削外圆等操作，如精车φ16㎜外圆的程序段：
N0190 G01 X16 Z - 35 F60; 其中X16是外圆直径，Z - 35是长度方向坐标，F60是进给速度。
在切槽和切断操作时，要注意刀具的宽度补偿，以确保切槽和切断的尺寸精度。简单轴类零件
以一个简单的轴类零件为例，毛坯为φ45㎜×120㎜棒材，材料为45钢，要数控车削端面、外圆。
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1）自我诊断
机床可以实时监测自身的运行状态，如各部件的温度、振动情况等，当检测到异常时能够及时发出警报并提示故障原因，方便维修人员快速定位和解决问题。这有助于减少机床的停机时间，提高生产效率。
（2）自适应加工
根据加工过程中的实际情况，如工件材料的硬度变化、刀具的磨损等，自动调整切削参数，保证加工质量的稳定性。例如，在加工过程中如果刀具磨损导致切削力增大，机床可以自动降低切削速度或进给量，以避免加工精度下降。
（3）远程监控
操作人员可以通过网络远程监控机床的加工状态，包括查看加工参数、加工进度等。这对于多台机床的集中管理非常有利，同时也方便技术人员在异地对机床进行故障诊断和技术支持。
2. 高精度与高效加工需求
在制造业对产品质量要求不断提高的背景下，数控车床的加工精度和效率也在不断提升。
（1）高精度加工
一方面，机床制造企业通过采用更高精度的零部件，如高精度的主轴、导轨和丝杆等，提高机床的整体精度；另一方面，在加工工艺和控制技术方面不断创新，如采用先进的误差补偿技术，减小加工误差。例如，在航空航天领域，对于一些高精度的零件，要求数控车床能够达到微米甚至纳米级的加工精度。
（2）高效加工
为了提高加工效率，数控车床在切削速度、进给速度等方面不断提升。同时，采用多轴联动加工、复合加工等技术，减少加工工序和装夹次数。例如，车铣复合加工中心可以在一台机床上完成车削和铣削等多种加工操作，大大缩短了加工周期。
3. 绿色制造理念的融入
在环保意识日益增强的今天，数控车床机械加工也逐渐融入绿色制造理念。
（1）节能降耗
从机床的设计和制造上，采用节能型的电机、控制系统等，降低机床运行过程中的能耗。例如，一些新型数控车床采用了智能电源管理系统，根据机床的实际运行状态自动调整电源供应，减少不必要的能源消耗。
（2）减少污染
在加工过程中，采用环保型的切削液或者采用干式切削技术，减少切削液的使用和对环境的污染。同时，对于加工过程中产生的废料（如切屑等）进行合理回收和处理，避免对环境造成污染。
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数控编程程序格式的基本要求
数控编程的格式要求涵盖了标准化代码使用、程序结构清晰、注释充分及数据输入精确四个方面 2。
一、标准化代码使用
遵循数控系统标准
不同的数控系统有各自定义的代码标准。例如，常见的G代码和M代码在不同数控系统中的功能虽然有相似之处，但也存在差异。像FANUC系统和华中数控系统，在车削类指令方面，虽然有些指令功能相同，但格式有所不同。如内外径车削简洁循环，FANUC系统指令格式为G90X_Z_F_，而华中系统为G80X_Z_L_F_ 27。
程序员需要严格按照所使用数控系统的代码标准进行编程，以确保程序能够被机床正确识别和执行。
符合国际或行业标准
国际标准化组织（ISO）制定了如ISO 6983标准格式，它定义了数控机床程序的结构和语法规则，使得不同数控机床之间可以共享和使用相同的程序文件。这有助于提高数控编程的通用性和兼容性，方便在不同设备和企业之间进行程序交流。
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数控编程软件推荐
一、Mastercam
功能特点
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。例如，在加工复杂的模具零件时，它可以准确地生成刀具路径，对曲面进行高效的粗加工和精加工，并且可以通过刀具路径模拟功能，在实际加工前观察刀具的运动轨迹，检查是否存在碰撞等问题 20。
由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。它的操作相对简单，容易上手，适合初学者学习和使用。对于小型企业和个人用户来说，是一款性价比很高的数控编程软件。
适用场景
适用于各种机械加工行业，特别是在模具制造、零件加工等领域应用广泛。无论是简单的二维零件加工，还是复杂的三维曲面加工，Mastercam都能很好地胜任。在模具制造中，它可以根据模具的设计模型快速生成数控程序，提高模具的加工效率和质量。在零件加工方面，能够处理各种形状的零件，从轴类、盘类零件到复杂的异形零件都可以进行编程加工。 二、UG（Unigraphics）
功能特点
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。具有良好的使用者界面，客户也可自行设计界面。多样的加工方式，便于设计组合高效率的刀具路径，并且拥有完整的刀具库和加工参数库管理功能。例如，在航空航天领域加工复杂的零部件时，UG可以根据零部件的高精度要求，精确地规划刀具路径，保证加工精度。它还包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割等多种加工功能，并且具有高速铣功能，可以提高加工效率 20。
适用场景
主要应用于高端制造业，如航空航天、汽车制造等对精度和质量要求极高的行业。在航空航天领域，用于加工飞机发动机叶片、机身结构件等复杂零部件；在汽车制造中，用于加工发动机缸体、汽车模具等关键部件。由于其功能强大且复杂，通常需要经过专业培训的人员才能熟练使用。 三、Powermill
功能特点
Powermill是一款加工策略丰富的数控加工编程软件系统。它的刀路计算快，加工效率高，在大型模具加工方面优势明显，目前用户呈明显增长趋势，尤其在模具加工行业被当作标配使用。它专攻模具加工，能够快速计算出最优的刀具路径，减少加工时间。例如，在加工大型注塑模具时，Powermill可以根据模具的型腔结构和材料特性，快速生成高效的刀具路径，提高模具的加工速度和质量。同时，它还可以对刀具路径进行优化，避免刀具的过度磨损和加工过程中的碰撞问题。
适用场景
主要适用于模具加工行业，特别是大型模具的加工。无论是注塑模具、压铸模具还是冲压模具，Powermill都能提供高效的编程解决方案。在模具制造企业中，对于提高生产效率和降低成本具有重要意义。 四、Hypermill
功能特点
hyperMILL是
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