数控是什么意思？(你对数控了解多少？)

第一章:准备和知识

1.1本章的知识要点和学习方法

本章基于初学者在学习UG数控编程时的共同关注点，回答以下问题:

数控的基本概念。

数控程序代码的含义

数控编程技术的发展趋势

模具编程器的编程过程和塑料模具的制造过程

给初学者的建议。

这一章是基础，内容多而复杂。初学者在开始学习时不必完全理解。了解主要内容后，学习其他后续内容，以后会有空。再读一遍这一章，加深你的理解。

1.2数控加工基础知识

1.2.1数控的基本含义

小问题:什么是数控？什么是电脑锣？你对数控了解多少？

数控是计算机数字控制的英文缩写，意思是“计算机数据控制”，简称“数控加工”。在珠江三角洲地区，人们称之为“电脑锣”。

数控加工是当今机械制造中的先进加工技术，是一种高效率、高精度、高柔性的自动加工方法。是将待加工工件的数控程序输入机床。在这些数据的控制下，机床自动加工出符合人们意愿的工件，做出精彩的产品，让艺术家的想象变成真正的商品。数控加工技术可以有效解决模具等复杂、精密、多变的加工问题，完全满足现代生产的需要。大力发展数控加工技术已成为我国加快经济发展、提高自主创新能力的重要途径。目前，数控机床在我国的应用越来越广泛。掌握数控机床的编程是充分发挥其功能的重要途径。世界上迫切需要大量这样的人才。因此，学好这项技术是非常有用的。

这本书是为了帮助读者学习使用自动编程软件UG来编译数控程序。

本书由UG NX6中文版编写，介绍了NX7新版本在数控编程中的改进功能。

以解答学生在学习UG数控编程中普遍关心的问题为线索，阐述了数控加工的原理、UG软件的特点以及模具室程序员的实际编程过程。通过案例分析和讲解，帮助读者把握重点，有效克服技术难点，尽快适应岗位。

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1.2.2数控机床的工作原理

数控机床是如何工作的？如何用CNC加工模具？

一般来说，数控机床由机体、数控系统(数控系统是数控机床的核心和一台专用计算机)、驱动装置和辅助装置组成。数控系统的基本功能包括输入功能、插补功能和伺服控制。其工作过程是:通过输入功能接收到数控程序后，结合操作者已经在面板上设置的对刀参数、控制参数、补偿参数等数据，进行解码、逻辑运算，并转换成一系列逻辑电信号，从而发出相应的指令脉冲，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。

在模具设计器中根据客户的产品图设计三维模具(也称分型模具)后，需要对模具图纸文件进行数控编程。确定刀具尺寸和切削进给方式后，可以用UG编制数控程序。该数控程序是一个文本文件，其中包含机床可以识别的代码。操作人员收到程序清单和数控程序后，必须按要求将工件夹紧在数控机床的工作台上，将刀具安装在主轴上，按要求在机床面板中设置对刀参数，根据机床的具体情况修改个别指令，然后通过网络d NC将数控程序传递给机床。机床上的刀具在这些数控指令的控制下切削，其他冷却系统同步工作，这样一个又一个程序执行后，模具就加工好了。

1.2.3数控加工过程的特点

小问题:数控加工技术的独特性是什么？

数控加工过程是机械加工的一种，也遵守机械加工的切削规律，与普通机床大致相同。由于是将计算机控制技术应用于机械加工的自动化加工，因此具有加工效率高、精度高的特点。加工工艺有其独特性，工序复杂，工序安排细致周密。

数控加工过程包括刀具的选择、切削参数的确定和进给工艺路线的设计。数控加工过程是数控编程的基础和核心。只有合理的工艺，才能编制出高效率、高质量的数控序列。衡量数控程序质量的标准是:加工时间最少，刀具损耗最小，工件最佳。

数控加工过程是工件整体加工过程的一部分，甚至是一个过程。只有配合其他前后工序，才能最终满足整机或模具的装配要求，从而加工出合格的零件。

数控加工工艺一般分为粗加工、中粗倒角、半精加工和精加工。

对于粗加工，尽量使用较大的刀具，在机床动力或刀具能够承受的范围内，以较大的切削量，尽快切断大量工件材料。为防止粗加工时因切削振动造成工件松动，粗加工后应及时检查仪表，必要时应重新调整刀具。粗加工后，可以用光刀完成基准面的加工，为以后的校验做准备。对于具有复杂型腔的工件，由于粗加工使用较大的刀具，拐角处会残留大量余量，必须使用较小的刀具进行二次粗加工或倒角。为了减少刀具损耗，可以在加工面积比较大的时候进行半精加工。为了防止过切，每一步都要留有足够的余量，最后再进行精加工。一般情况下，尽量在机床上检查，合格后取出，然后准备下一步加工。

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1.2.4数控工具的选择和购买

常用的数控工具有哪些？如何选择工具？

1.数控刀具类型

常用的数控铣削刀具按形状分为平底刀、圆头刀和球头刀。

(1)平底刀

平底刀，也称为平刀或端铣刀，其周围有主切削刃，底部有辅助切削刃。可用于粗加工和倒角，精加工侧面和水平面。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、ED0.5等。是e End Mill的首字母；d代表切削刃直径。

一般来说，粗加工时尽量选择直径较大的刀具，刀具安装尽量短，以保证足够的刚性，避免反弹刀具。在选择刀具时，应根据加工区域确定最短的刀片长度和直零件长度，并选择我公司现有的最合适的刀具。

如果将边坡称为坡刀，则可以完成边坡。

(2)圆头刀

圆头刀，又称平底R刀，可用于粗切、平面光刀和曲面光刀。一般角半径为R0.1~ R8。一般有整体刀和刀纹刀，有。带刀粒的圆头刀，又称“飞刀”，主要用于大面积粗加工和水平轻刀。常用的有ED30R5、ED25R5、ED16R0.8、ED12R0.8、ED12R0.4等。飞刀粗加工尽量选择大刀。加工深区域时，刀具长度应先缩短加工浅区域，再加长加工深区域，以提高效率，不要切得太多。

(3)球刀

球刀，也叫R刀，主要用于曲面中的轻刀和轻刀。常用的球头铣刀有BD16R8、BD12R6、BD10R5、BD8R4、BD6R3、BD5R2.5(常用于加工流道)，BD4R2、BD2R1、BD1.5R0.75和BD1R0.5 B是球磨机的首字母。

一般情况下，需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，尽量选择大刀轻刀和小刀补刀。

2.工具材料

在金属切削中，刀具材料，即切削部分，要承受很大的切削力和冲击力，被工件和切屑严重摩擦，导致切削温度高。其切削性能必须具备以下几个方面。

(1)高硬度:HRC62或以上，至少高于被加工材料的硬度。

(2)高耐磨性:一般材料越硬，组织中碳越多，颗粒越细，分布越均匀，耐磨性越高。

(3)足够的强度和韧性。

(4)耐热性高。

(5)导热性好。

(6)良好的工艺性和经济性。

为了满足上述要求，目前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)涂层工具，如TiC、TiN和Al 2O3。

(5)陶瓷刀具。在高温下仍能承受高切削速度。

(6)超硬刀具材料。

3.刀具的选择

目前，大多数刀具已经商业化和标准化。采购时要索取刀具公司的规格图集，根据我厂的加工条件选择耐久性高的刀具，以保证最佳的经济效益。如果我们工厂的产品变化不大，那么刀具的种类就应该尽可能少而精。

1.3数控编程的基础

1.3.1数控编程的功能

为什么要写数控程序？

由于数控机床是自动机床，在加工时，根据工件花纹和加工工艺的要求，将所用刀具和部件的运动量、速度和动作顺序、主轴转速、主轴旋转方向、刀头夹紧、刀头松动和冷却等操作，以规定的数控代码形式编制成程序清单，输入机床专用计算机。然后，数控系统根据输入的指令进行编译、计算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制各部分按照指定的位移和有序动作加工各种不同形状的工件。因此，编程对数控机床的有效性有很大的影响。

1.3.2数控程序标准

数控程序是什么样的？

数控机床必须将代表各种功能的指令代码以程序的形式输入到数控装置中，数控装置会进行运算处理，然后发出脉冲信号控制数控机床各运动部件的运行，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。中国采用国际标准化组织代码。

1.3.3加工坐标系和机械坐标系

加工坐标系和机械坐标系是一回事吗？

大多数立式数控加工中心或数控机床规定，假设工作台不运动，操作者站在机床前观察刀具运动，刀具的右轴为X轴，向内的轴为Y轴，向上的轴为Z轴，均为右旋笛卡尔坐标系。机床各轴在固定点回零，即机床的机械零点。

编程时，在工件方便对准的位置确定的零点就是编程零点。模具厂的工件，由于开始加工

大部分毛坯是长方体，一般零点选在工件的对称中心，也叫“四边等分”的位置，即X轴和Y轴的位置。

零点和z值大多设置在最高表面。

1.3.4程序代码

在众多机床系统中，常用的数控程序代码是g代码。以下是FANUC系统中最常用和最重要的说明。

1.运动指令

(1) G90为绝对值编程，G91为相对值编程。

(2) G00是指刀具以机床设定的固定速度快速移动，也可以写成G0。

如果刀具从A(3.0，6.0，0.0)移动到B(10.0，12.0，0.0)，程序为N01 G90 G00 X10.0 Y12.0 Z0或N01g91G00X7.0Y6.0Z0

需要指出的是，该程序不能用于切削，只能用于快速退刀，根据F值不是直线AB，而是折线ACB，如图1-1所示。

图1-1沿ACB的快速移动

注意:正因为G00没有像电脑显示的那样直线行走，编程时走刀的安全高度要足够高，否则实际加工中可能会出现过切，但电脑找不出来。

(3) G01是以规定速度作直线运动，也可以写成G1。

如果刀具从A点(3.0，6.0，0.0)移动到B点(10.0，12.0，0.0)，程序为N01 G90 G01 X10.0 Y12.0 Z0 F500或N01 G01 G91 X7.0 Y6.0 Z0 F500。N01代表程序段号，可以省略，F500代表进给速度，每分钟500mm。

(4) G02是顺时针弧，G03是逆时针弧，也可以写成G2或G3。

如图1-2所示，在XY平面上，如果刀具沿圆弧从A点(3.0，6.0，0.0)顺时针到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G90G02x10.0y10。

图1-2圆弧运动

如果刀具从点B (10.0，12.0，0.0)沿圆弧逆时针转到点A (3.0，6.0，0.0)，半径为6.0。

圆心是C2(8.999，6.084，0)，那么程序就是G90 G03 X3.0 Y6.0 R6.0或者G90G03x3.0Y6.0I-1.001J-5.916。r代表圆弧半径，I、J、K是圆心相对于起点的相对坐标。

这些都是模态指令。如果已经指定了前面的程序部分，那么如果相同，则可以省略本文。

知识拓展:有些机床的R指令可能是非模态的，所以NC程序不能轻易省略。我，J，

k是圆心的绝对坐标值，所以以上数控程序无法正常运行。初次接触新机床要注意这些问题。

2.坐标系设置

一般有6台G54~ G59，但有些新机床可以扩展到G540~G599。

3.补偿指令

G41是左补偿，G42是右补偿。当沿刀具前进方向观察时，刀具位于加工路径的左侧，这称为左侧补偿。

否则，权利补偿。G40是取消赔偿。G43为刀具长度补偿，G49为长度补偿取消。

4.辅助功能

M00是程序暂停，也可以写成M00。

M01是操作暂停，也可以写成M1。

M02是程序停止，也可以写成M2。

M03是刀具的正向旋转，也可以写成M3。

M05指工具失速，也可以写成M5。

M06是换刀，也可以写成M6。在加工中心，刀具应根据在刀架中的排列位置来确定。

第1章准备知识7

刀号如T5 M06，表示先选择T5刀，然后用机械手将刀装在刀轴上。

M08是开式冷却油，也可以写成M8。

M09是冷却油，也可以写成M9。

M30是程序结束，纸带倒回或程序返回开始。注意:有些机床在同一语句中只需要一个语句。

m指令，最后一个没用。为了安全起见，要添加的M指令可以分为不同的NC语句。

其他不常用的代码就不介绍了。如果在将来的工作中需要它们，请参考机床手册。

程序示例

任务:将模具加工成图1-3所示的形状。

ED8平底手术刀加工的刀具轨迹为1→ 2→ 3→ 4、11。首先，用数学方法计算每个节点的坐标。

和圆弧半径，然后根据g代码的规律，编制各直线或圆弧段的数控程序，如图1-4所示。

图1-3待处理图形图1-4处理路由图形

编程程序为刀具中心轨迹，如下(斜体为数控程序语句的解释):

%(程序开始符号)

O001(程序号。如果采用DNC传输，可以省略)

N0010 G40 G17 G90 G49 G80 (N0010程序段号，G40取消补偿，G17选择XY平面，G90绝对值编程，G49取消长度补偿，G80取消钻孔循环)

N0020 G91 G28 Z0.0(机床返回参考点，G91相对值编程，G28返回机械零点便于换刀)

:0030 T01 M06(更换刀具，自动将1号刀具安装在主轴上。该功能仅适用于加工中心。对于普通数控铣床，本节和前一节由操作员删除)

n 0040 G0 g54x 19 . 343y 48 . S2200 m03(G0刀具以G54为零点快速移动到1 (19.3431，48.0)，M03主轴正向旋转，速度为S2200/ min)

N0050 G43 Z10。H01 (G43长度补偿，H01长度补偿值，同时，它迅速下降到Z10的位置。如果省略XY，它将不会在XY方向上移动。如果第一次加工需要增加G01 F2000，操作员可以通过调节放大开关将刀具降低可控进给速度F2000的百分比)

N0060 Z3。

N0070 G1 Z0.0 F1250。M08 (M08开启冷却油，按下进料F1250)

N0080 G3 X25。Y44。I5.657 J2。(逆时针旋转圆弧进给到2)

N0090 G1 X38。(将直线切割为3)

8工厂数控编程技术实例专题培训(UG NX6版)

N0100 G2 X54。Y28。I0.0 J-16。(沿弧线切割时为4)

Y12 G1路110号。(切割直线至5)

N0120 G2 X38。Y-4。I-16。J0.0(沿弧线切割时为6)

N0130 G1 X12。(切直线至7)

N0140 G2 X-4。Y12。I0.0 J16。(切割顺利的时候弧线走到8)

N0150 G1 Y28。(切割直线至9)

N0160 G2 X12。Y44。I16。J0.0(沿圆弧切割至10°时)

0170g1x25。(切割直线至2)

N0180G3 x30.657Y48.i0.0J6(切至11)

G1 Z3路N0190号。(缓慢提升刀具至Z3.0，省略XY表示不会在XY方向移动)

N0200 G0 Z10。(快速工具提升至Z10.0)

N0210 M02(程序结束)

%(程序结束符号)

手工编程时，根据图纸计算各原始图形的端点坐标，根据图纸轮廓编程。在程序中加入G41(左补偿)或G42(右补偿)指令，加工时在机床控制面板的补偿值中输入作为最终补偿值参数的刀具半径。可以用解析几何的方法计算每个节点和圆弧的参数，也可以在AutoCAD或其他软件中调出电子工程图，直接测量点坐标、圆弧半径或中心坐标的数据。

手工编程多用于2D平面编程，而对于三维数控程序，尤其是自由曲面，必须使用先进的算法编程语言，如Fortran和C语言，计算数模工具在等距曲面上的中心点，然后排列切削路径，最后输出生成数控程序。这些相当于开发一个UG这样的数控编程软件，既重又复杂。

随着技术的发展，如今的数控程序员只需要了解数控代码的含义，就可以使用UG等软件的数控编程功能，这样就可以完成数控编程工作，而不用过多思考软件的计算原理和过程。

1.3.6编程软件介绍

如何用小问题编译复杂的程序？有哪些节目？哪个好用？

随着技术的发展，三维数控编程很少采用手工编程，而是采用商用CAD/CAM软件。CAD/CAM是计算机辅助编程系统的核心。其主要功能包括数据输入输出、加工轨迹计算编辑、工艺参数设置、加工仿真、数控程序后处理和数据管理等。

目前国内有Mastercam、UG、Cimatron、PowerMILL、CAXA等功能强大的数控编程软件，深受用户欢迎。每个软件在原理、图形处理方法和数控编程的处理方法上是相似的，但每个软件都有自己的特点。因为每一种软件都不是完美的，用户不仅要学习它的优点，还要深刻理解它的缺点，这样才能自由应用。

Mastercam是美国CNC软件公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。最新版本是Mastercam X4，其优势如下: