工厂数控编程技术实例特训(ug nx6版)(附dvd光盘1张).pdf

第 1 章 预 备 知 识 1.1 本章知识要点及学习方法 本章以初学者学习 UG 数控编程时普遍关心的问题为线索，回答了以下问题：  CNC 的基本概念  数控程序代码的含义  数控技术的发展趋势  模房编程师的编程过程及塑胶模具制造流程  对初学者的忠告 本章是基础，内容多且繁杂，初学者开始学习不必完全弄懂了解主要内容后，紧接 着学其他后续内容，日后有空，再读本章，可以加深理解 1.2 数控加工基本知识 1.2.1 CNC的基本含义 小疑问 什么是什么是 CNC？什么是电脑锣？学？什么是电脑锣？学 CNC 主要学什么？ 主要学什么？ CNC 是英文 Computer Numberical Control 的缩写，意思是“计算机数据控制”，简单地说就是“数控加工”，在珠江三角洲地区，人们称为“电脑锣” 数控加工是当今机械制造中的先进加工技术，是一种具有高效率、高精度与高柔性特 点的自动化加工方法它是将要加工工件的数控程序输入给机床，机床在这些数据的控制 下自动加工出符合人们意愿的工件，以制造出美妙的产品，这样就可以把艺术家的想象变 为现实的商品数控加工技术可有效解决像模具这样复杂、精密、小批多变的加工问题， 充分适应了现代化生产的需要。

大力发展数控加工技术已成为我国加速发展经济、提高自 主创新能力的重要途径目前我国数控机床使用越来越普遍，能熟练掌握数控机床编程， 是充分发挥其功能的重要途径社会上急需一大批这样的人才因此学好这门技术大有用 武之地 本书就是帮助读者学习使用自动化的编程软件 UG 来编制数控程序 本书采用UG NX6中文版编写， 同时对NX7新版本在数控编程中的改进功能进行介绍工厂数控编程技术实例特训（UG NX6 版） 2 通过对学员在学习 UG 数控编程中普遍关心的问题为线索进行解答， 讲解数控加工的原理、 UG 软件特点以及模房编程师的实际编程过程通过案例分析及讲解，帮助读者掌握重点，有效攻克技术难点，尽快适应工作岗位 1.2.2 CNC机床的工作原理 小疑问 数控加工机床如何工作？数控加工机床如何工作？CNC 如何加工模具？如何加工模具？ 一般来说，数控机床由机床本体、数控系统（CNC 系统是数控机床的核心，是台专用 计算机）、驱动装置及辅助装置等部分组成而数控系统的基本功能有输入功能、插补功 能及伺服控制等它的工作过程是：通过输入功能接收到数控程序后结合操作员已经在面 板上设定的对刀参数、控制参数和补偿参数等数据进行译码，并进行逻辑运算，转化为一 系列逻辑电信号，从而发出相应的指令脉冲来控制机床的驱动装置，使机床各轴运动，操 作机床实现预期的加工功能。

模具设计师根据客户产品图，设计出 3D 模具（也叫分模）后，就需要对模具图档进 行数控编程确定加工刀具大小、切削走刀方式后，用 UG 即可编出数控程序这个数控 程序是个文本文件，里面是机床能识别的代码机床操作员收到程序单及数控程序后，就 要按要求在数控机床工作台上装夹工件，在主轴上装上刀具，按要求对刀，在机床面板中 设定对刀参数，根据机床的具体情况修改个别指令后就通过网络 DNC 把数控程序传给机 床机床上的刀具在这些数控指令的控制下进行切削运动，其他冷却系统同步工作，这样 一条接着一条的程序都执行完，模具就加工出来了 1.2.3 CNC加工工艺的特点 小疑问 CNC 数控加工工艺有何独特之处？数控加工工艺有何独特之处？ CNC 数控加工工艺是机械加工的一种，也遵守机械加工切削规律，与普通机床的加工工艺大体相同由于它是把计算机控制技术应用于机械加工之中的一种自动化加工，因而 具有加工效率高、精度高等特点，加工工艺有其独特之处，工序较为复杂，工步安排较为 详尽周密 CNC 数控加工工艺包括刀具的选择、切削参数的确定及走刀工艺路线的设计等内容 CNC 数控加工工艺是数控编程的基础及核心，只有工艺合理，才能编出高效率和高质量的数控程序。

衡量数控程序好坏的标准是：最少的加工时间、最小的刀具损耗及加工出最佳 效果的工件 数控加工工序是工件整体加工工艺的一部分，甚至是一道工序它要与其他前后工序 相互配合，才能最终满足整体机器或模具的装配要求，这样才能加工出合格的零件 数控加工工序一般分为粗加工、中粗清角加工、半精加工及精加工等工步 粗加工要尽量选用较大的刀，在机床功率或刀具能承受的范围内尽可能用较大切削量第 1 章 预 备 知 识 3快速地切除大量的工件材料为了防止粗加工时的切削振动使工件松动，在开粗后应该及 时校表检查，必要时重新对刀可以在开粗后进行基准面的精加工光刀，为以后校表检查 做好准备对于具有复杂型腔的工件，由于开粗用了较大刀具，使得角落处残存大量的余 量，必须用比粗加工时较小的刀具进行二次开粗或清角加工面积比较大的情况下，为了 减少刀具损耗可以进行半精加工以上各步为了防止过切都必须留足够多的余量，最后进 行精加工工序一般情况下，尽量在机床上检验，合格后才拆下，再准备下一件加工 1.2.4 CNC刀具的选择和选购 小疑问 CNC 常用刀具有哪些？如何选择刀具？ 常用刀具有哪些？如何选择刀具？ 1．CNC刀具种类 常用的数控铣刀具按形状分为平底刀、圆鼻刀和球刀 3 种。

（1）平底刀 平底刀也叫平刀或端铣刀，周围有主切削刃，底部为副切削刃可以用于开粗及清角、 精加工侧平面及水平面常用的有 ED20、ED19.05（3/4 英寸）、ED16、ED15.875（5/8 英寸）、ED12、ED10、ED8、ED6、ED4、ED3、ED2、ED1.5、ED1、ED0.8 及 ED0.5 等 E 是 End Mill 的第一个字母；D 表示切削刃直径 一般情况下，开粗时尽量选较大直径的刀，装刀时尽可能短，以保证有足够的刚度， 避免弹刀在选择小刀时，要结合被加工区域，确定最短的刀锋长及直身部分长，选择本 公司现有的最合适的刀 如果侧面带斜度叫斜度刀，可以精加工斜面 （2）圆鼻刀 圆鼻刀也叫平底 R 刀，可用于开粗、平面光刀和曲面外形光刀一般角半径为 R0.1～ R8一般有整体式和镶刀粒式的刀把刀镶刀粒的圆鼻刀也叫“飞刀”，主要用于大面积 的开粗及水平面光刀常用的有 ED30R5、ED25R5、ED16R0.8、ED12R0.8 及 ED12R0.4 等飞刀开粗加工尽量选大刀，加工较深区域时，装刀长度先装短加工较浅区域，再装长 加工较深区域，以提高效率且不过切。

（3）球刀 球刀也叫 R 刀，主要用于曲面中光刀及光刀常用的球刀有 BD16R8、BD12R6、 BD10R5、BD8R4、BD6R3、BD5R2.5（常用于加工流道） 、BD4R2、BD3R1.5、BD2R1、 BD1.5R0.75 及 BD1R0.5B 是 Ball Mill 的第一个字母 一般情况下，要通过测量被加工图形的内圆半径来确定精加工所用的刀具，尽量选大 刀光刀、小刀补刀加工 2．刀具材料 在金属切削加工中，刀具材料也就是切削部分，要承受很大的切削力和冲击，并受到 工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度其切削性能必须要有以下方面 （1）高的硬度：HRC62 以上，至少要高于被加工材料的硬度 工厂数控编程技术实例特训（UG NX6 版） 4 （2）高的耐磨性：通常情况下，材料越硬、组织中碳物越多、颗粒越细、分布越均匀， 其耐磨性就越高 （3）足够的强度与韧性 （4）高的耐热性 （5）良好的导热性 （6）良好的工艺性和经济性 为了满足以上要求，现在的数控刀具一般由以下材料制成： （1）高速钢，如 WMoAl 系列 （2）硬质合金，如 YG3 等 （3）新型硬质合金，如 YG6A。

（4）涂层刀具，如 TiC、TiN、Al2O3 （5）陶瓷刀具在高温下仍能承受较高的切削速度 （6）超硬刀具材料 3．刀具的选购 现在刀具大多都商品化及标准化，选购时要索取刀具公司的规格图册，结合本厂的加 工条件，选择耐用度高的刀具，以确保最佳的经济效益如果本厂产品变化不大，那么刀 具种类应尽可能少而精 1.3 数控编程基础 1.3.1 编数控程序的作用 小疑问 为什么要编写数控程序？ 为什么要编写数控程序？ 因为数控机床是一种自动化的机床，加工时，是根据工件图样要求及加工工艺过程， 将所用刀具及各部件的移动量、速度和动作先后顺序、主轴转速、主轴旋转方向、刀头夹 紧、刀头松开及冷却等操作，以规定的数控代码形式编成程序单，输入到机床专用计算机 中然后，数控系统根据输入的指令进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令， 控制各部分根据规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形状的工件因此，程序的 编制对于数控机床效能的发挥影响极大 1.3.2 数控程序标准 小疑问 数控程序是什么样子？ 数控程序是什么样子？ 数控机床必须把代表各种不同功能的指令代码以程序的形式输入数控装置，由数控装第 1 章 预 备 知 识 5置进行运算处理，然后发出脉冲信号来控制数控机床的各个运动部件的操作，从而完成零 件的切削加工。

目前数控程序有两个标准：国际标准化组织的 ISO 和美国电子工业协会的 EIA我国 采用 ISO 代码 1.3.3 加工坐标系与机械坐标系 小疑问 加工坐标系与机械坐标系是一回事吗？ 加工坐标系与机械坐标系是一回事吗？ 大部分立式数控加工中心或数控机床规定：假设工作台不动，操作员站在机床前观察 刀具运动，刀具向右为 X 轴，向里为 Y 轴，向上为 Z 轴，均为右手笛卡儿坐标系机床各 轴回零在某固定点上，此点为机床的机械零点 编程时在工件较方便找正的位置确定的零点为编程零点模具厂的工件，因开始加工 的坯料大多是长方体，一般零点选在工件的对称中心，也叫“四边分中”的位置，为 X、 Y 轴的零点，Z 值大多定在最高面处 1.3.4 程序代码 在众多机床系统中，目前常用的数控程序代码是 G 代码以下为 FANUC 系统指令中 最为常用的且重要的指令 1．运动指令 （1）G90 为绝对值编程，G91 为相对值编程 （2）G00 为刀具按机床设定的固定速度快速移动，也可写成 G0 如刀具从 A(3.0,6.0,0.0)走到 B(10.0,12.0,0.0)，则程序为 N01 G90 G00 X10.0 Y12.0 Z0 或 N01 G91 G00 X7.0 Y6.0 Z0。

要指出的是， 此程序不能用于切削， 只能用于快速回刀， 而且并不是按 F 值走直线 AB， 而是走折线 ACB，如图 1-1 所示 Y O XA BC 图 1-1 沿 ACB 快速运动 要注意： 正因为 G00 并不像计算机里显示的那样走直线， 所以编程时移刀的安全高度要足够高，否则实际加工中可能出现过切，而计算机却查不出来 工厂数控编程技术实例特训（UG NX6 版） 6 （3）G01 为按指定速度做直线运动，也可写成 G1 如刀具从 A 点(3.0,6.0,0.0)走到 B 点(10.0,12.0,0.0)， 则程序为 N01 G90 G01 X10.0 Y12.0 Z0 F500 或 N01 G01 G91 X7.0 Y6.0 Z0 F500N01 表示程序段号，可以省略，F500 表示进给速度，每分钟走 500mm （4）G02 为顺时针圆弧，G03 为逆时针圆弧，也可写成 G2 或 G3 如图 1-2 所示，在 XY 平面内，如刀具从 A 点(3.0，6.0，0.0)沿圆弧顺时针方向走到 B 点(10.0,12.0,0.0)， 半径为 6.0， 圆心为 C2(8.999,6.084,0)， 则程序为 G90 G02 X10.0 Y12.0 R6.0 或 G90 G02 X10.0 Y12.0 I5.999 。