数控电脑上如何加工 数控加工工艺与编程

一、数控机床加工程序的编制步骤

数控机床加工程序的编制步骤如下：

分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题。

根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。

在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。

程序单完成后，编程者或机床操作者可以通过CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。

控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。

编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查修改再检查再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。

二、数控铣床加工的一般步骤

（l）书写或编程加工前应首先编制工件的加工程序，如果工件的加工程序较长且比较复杂时，最好不要在机床上编程，而采用编程机或电脑编程，这样可以避免占用机时，对于短程序也应写在程序单上。

（2）开机一般是先开机床再开系统，有的设计二者是互锁的，机床不通电就不能在CRT上显示信息。

（3）回参考点对于增量控制系统（使用增量式位置检测元件）的机床，必须首先执行这一步，以建立机床各坐标的移动基准。

（4）调加工程序根据程序的存储介质（纸带或磁带、磁盘），可以用纸带阅读机、盒式磁带机、编程机或串口通信输入，若是简单程序可直接采用键盘在CNC控制面板上输人，若程序非常简单且只加工一件，程序没有保存的必要。可采用MDI方式逐段输人、逐段加工。另外，程序中用到的工件原点、刀具参数、偏置量、各种补偿量在加工前也必须输人。

（5）程序的编辑输人的程序若需要修改，则要进行编辑操作。此时，将方式选择开关置于编辑位置，利用编辑键进行增加、删除、更改。关于编辑方法可见相应的说明书。

（6）机床锁住，运行程序此步骤是对程序进行检查，若有错误，则需重新进行编辑。

（7）上工件、找正对刀采用手动增量移动，连续移动或采用手摇轮移动机床。将起刀点对到程序的起始处，并对好刀具的基准。

（8）启动坐标进给进行连续加工一般是采用存储器中程序加工。这种方式比采用纸带上程序加工故障率低。加工中的进给速度可采用进给倍率开关调节。加工中可以按进给保持按钮，暂停进给运动，观察加工情况或进行手工测量。再按下循环启动按钮，即可恢复加工。为确保程序正确无误，加工前应再复查一遍。在铣削加工时，对于平面曲线工件，可采用铅笔代替刀具在纸上面工件轮廓，这样比较直观。若系统具有刀具轨迹模拟功能则可用其检查程序的正确性。

（9）操作显示利用CRT的各个画面显示工作台或刀具的位置、程序和机床的状态，以使操作工人监视加工情况。

（10）程序输出加工结束后，若程序有保存必要，可以留在CNC的内存中，若程序太长，可以把内存中的程序输出给外部设备（例如穿孔机），在穿孔纸带（或磁带、磁盘等）上加以保存。

（11）关机一般应先关机床再关系统。

2．数控铣床操作过程中的注意事项

（l）每次开机前要检查一下铣床后面润滑油泵中的润滑油是否充裕，空气压缩机是否打开，切削液所用的机械油是否足够等。

（2）开机时，首先打开总电源，然后按下CNC电源中的开启按钮，把急停按钮顺时针旋转，等铣床检测完所有功能后（下操作面板上的一排红色指示灯熄掉），按下机床按钮，使铣床复位，处于待命状态。

(3）在手动操作时，必须时刻注意，在进行X、Y方向移动前，必须使Z轴处于抬刀位置。移动过程中，不能只看CRT屏幕中坐标位置的变化，而要观察刀具的移动，等刀具移动到位后，再看CRT屏幕进行微调。

(4)在编程过程中，对于初学者来说，尽量少用G00指令，特别在X, Y,Z三轴联动中，更应注意。在走空刀时，应把Z轴的移动与X、Y轴的移动分开进行，即多抬刀、少斜插。有时由于斜插时，刀具会碰到工件而发生刀具的破坏。

(5)在使用电脑进行串口通信时，要做到：先开铣床、后开电脑；先关电脑、后关铣床。

避免铣床在开关的过程中，由于电流的瞬间变化而冲击电脑。

(6)在利用DNC(电脑与铣床之间相互进行程序的输送）功能时，要注意铣床的内存容量，一般从电脑向铣床传输的程序总字节数应小于23kB。如果程序比较长，则必须采用由电脑边传输边加工的方法，但程序段号，不得超过N9999。如果程序段超过1万个，可以借助MASTERCAM中的程序编辑功能，把程序段号取消。

(7）铣床出现报警时，要根据报警号查找原因，及时解除报警，不可关机了事，否则开机后仍处于报警状态。

采用寻边器对刀，其详细步骤如下：

①将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。

②快速移动工作台和主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧；

③改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光，记下此时机床坐标系中的 X坐标值，如-310.300；

④抬起寻边器至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让测头靠近工件右侧；

⑤改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光，记下此时机械坐标系中的 X坐标值，如-200.300；

⑥若测头直径为 10mm，则工件长度为-200.300-（-310.300）-10=100，据此可得工件坐标系原点 W在机床坐标系中的 X坐标值为-310.300+100/2+5=-255.300；

⑦同理可测得工件坐标系原点 W在机械坐标系中的 Y坐标值。

①卸下寻边器，将加工所用刀具装上主轴；

②将 Z轴设定器（或固定高度的对刀块，以下同）放置在工件上平面上；

③快速移动主轴，让刀具端面靠近 Z轴设定器上表面；

改用微调操作，让刀具端面慢慢接触到 Z轴设定器上表面，直到其指针指示到零位；

⑤记下此时机床坐标系中的 Z值，如-250.800；

⑥若 Z轴设定器的高度为 50mm，则工件坐标系原点 W在机械坐标系中的 Z坐标值为-250.800-50-（30-20）=-310.800。

（ 3）将测得的 X、 Y、 Z值输入到机床工件坐标系存储地址中（一般使用 G54-G59代码存储对刀参数）。

在对刀操作过程中需注意以下问题：

（ 1）根据加工要求采用正确的对刀工具，控制对刀误差；

（ 2）在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度；

（ 3）对刀时需小心谨慎操作，尤其要注意移动方向，避免发生碰撞危险；

（ 4）对刀数据一定要存入与程序对应的存储地址，防止因调用错误而产生严重后果。

根据刀具的实际尺寸和位置，将刀具半径补偿值和刀具长度补偿值输入到与程序对应的存储位置。

需注意的是，补偿的数据正确性、符号正确性及数据所在地址正确性都将威胁到加工，从而导致撞车危险或加工报废。

三、数控加工的操作过程

数控加工程序编制方法有手工（人工）编程和自动编程之分。手工编程，程序的全部内容是由人工按数控系统所规定的指令格式编写的。自动编程即计算机编程，可分为以语言和绘画为基础的自动编程方法。但是，无论是采用何种自动编程方法，都需要有相应配套的硬件和软件。

可见，实现数控加工编程是关键。但光有编程是不行的，数控加工还包括编程前必须要做的一系列准备工作及编程后的善后处理工作。一般来说数控加工工艺主要包括的内容如下：

⑴选择并确定进行数控加工的零件及内容；

⑵对零件图纸进行数控加工的工艺分析；

⑼数控加工工艺文件的定型与归档。

为了提高生产自动化程度，缩短编程时间和降低数控加工成本，在航空航天工业中还发展和使用了一系列先进的数控加工技术。如计算机数控，即用小型或微型计算机代替数控系统中的控制器，并用存贮在计算机中的软件执行计算和控制功能，这种软连接的计算机数控系统正在逐步取代初始态的数控系统。直接数控是用一台计算机直接控制多台数控机床，很适合于飞行器的小批量短周期生产。理想的控制系统是可连续改变加工参数的自适应控制系统，虽然系统本身很复杂，造价昂贵，但可以提高加工效率和质量。数控的发展除在硬件方面对数控系统和机床的改善外，还有另一个重要方面就是软件的发展。计算机辅助编程（也叫自动编程）就是由程序员用数控语言写出程序后，将它输入到计算机中进行翻译，最后由计算机自动输出穿孔带或磁带。用得比较广泛的数控语言是 APT语言。它大体上分为主处理程序和后置处理程序。前者对程序员书写的程序加以翻译，算出刀具轨迹；后者把刀具轨迹编成数控机床的零件加工程序。数控加工，是在对工件进行加工前事先在计算机上编写好程序，再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床进行指令性加工，或者直接在这种计算机程序控制的机床控制面板上编写指令进行加工。加工的过程包括：走刀，换刀，变速，变向，停车等，都是自动完成的。数控加工是现代模具制造加工的一种先进手段。当然，数控加工手段也一定不只用于模具零件加工，用途十分广泛。被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。

1、尺寸标注应符合数控加工的特点

在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。

在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细，发现问题及时与设计人员联系。

在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。

零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。一、定位安装的基本原则

在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：

1、力求设计、工艺和编程计算的基准统一。

2、尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。

3、避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。

数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：

1、当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。

2、在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

3、零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。

4、夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。数控加工误差△数加是由编程误差△编、机床误差△机、定位误差△定、对刀误差△刀等误差综合形成。

即：△数加=f（△编+△机+△定+△刀）

1、编程误差△编由逼近误差δ、圆整误差组成。逼近误差δ是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生，如图1.43所示。圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数脉冲当量值而产生的误差。脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位移量。普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值为0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为0.005mm或0.001mm等。

2、机床误差△机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。

3、定位误差△定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生的。

4、对刀误差△刀是在确定刀具与工件的相对位置时产生。