温岭五轴数控操机培训2024/12/16 8:49:03
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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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（五）模拟验证程序
仿真模拟
使用专用的仿真软件对编写的数控程序进行模拟验证。通过模拟加工过程，检查零件的加工精度、表面质量和刀具磨损情况，确保程序的正确性和可行性。
调整和改进
根据仿真模拟的结果，对数控程序进行调整和改进，优化加工参数和工艺方案，以提高加工效率和零件的质量。
（六）现场调试
安装和调整设备
将编写的数控程序导入数控机床，并进行设备的安装和调整，确保机床的参数设置和刀具安装符合程序要求。
试加工
进行试加工，观察零件的加工情况，检查加工精度和表面质量，验证数控程序的正确性和稳定性。如有问题，及时进行调整和改进。
通过以上六个步骤，可以系统地完成数控编程工作，确保零件的加工质量和效率。
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工艺规划
加工方法与工艺路线：首先采用三爪卡盘装夹毛坯，车削右端面作为基准面。然后进行外圆的粗车削，分多次切削，每次切削深度为2 - 3mm，留0.5mm的精加工余量。粗车削完成后，进行精车削，将外圆加工到设计尺寸。接着进行轴肩的车削，最后进行螺纹加工。
刀具选择：选择90°外圆车刀进行外圆和轴肩的车削，选择螺纹车刀进行螺纹加工。
对刀点选择：选择工件右端面的圆心作为对刀点，这样便于计算刀具与工件的相对位置。
程序编写
在数控车床上，采用绝对值编程。程序如下：
程序号：O0001
程序段1：G90 G54 G00 X100 Z100;（设置绝对编程模式，选择工件坐标系，刀具快速定位到初始点）
程序段2：M03 S800;（主轴正转，转速为800r/min）
程序段3：T0101;（选择1号刀具并调用1号刀具补偿值）
程序段4：G00 X52 Z2;（刀具快速定位到粗车削起始点）
程序段5：G94 F0.2;（设置进给速度单位为mm/r）
程序段6：G71 U2 R1;（粗车削循环指令，每次切削深度为2mm，退刀量为1mm）
程序段7：G71 P8 Q15 U0.5 W0.1;（指定粗车削的轮廓程序段范围，精加工余量为0.5mm直径方向，0.1mm长度方向）
程序段8：G00 X0;（刀具快速定位到轮廓起点）
程序段9：G01 Z0 F0.1;（刀具以直线运动方式切削到端面）
程序段10：X48;（车削外圆）
程序段11：Z - 80;（继续车削外圆）
程序段12：X50;（车削轴肩）
程序段13：Z - 98;（车削剩余外圆）
程序段14：G02 X52 Z - 100 R1;（车削轴肩处的圆弧）
程序段15：G01 X52;（车削到外圆直径）
程序段16：G70 P8 Q15;（精车削循环指令）
程序段17：G00 X100 Z100;（刀具快速返回初始点）
程序段18：T0202;（选择2号螺纹车刀并调用2号刀具补偿值）
程序段19：G00 X50 Z5;（刀具快速定位到螺纹加工起始点）
程序段20：G92 X48.5 Z - 80 F1.5;（螺纹加工循环指令，螺纹大径为48.5mm，螺距为1.5mm）
程序段21：X48.2;（第二次螺纹切削）
程序段22：X48.05;（第三次螺纹切削）
程序段23：X48.05;（第四次螺纹切削）
程序段24：G00 X100 Z100;（刀具快速返回初始点）
程序段25：M05;（主轴停止）
程序段26：M30;（程序结束）
课程特色：
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2. 优质的教学质量，紧紧围绕课堂教学，优化教学过程，增强教学的有效性。
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