数控编程加工入门要点

·切削速度参数直接影响加工表面质量，通常看加工情况来判断是否设置合理，一是看材料，看切落的铁屑是否片状，颜色与毛坯是否相仿，如若相仿则设置合理。二是听声音，声音正常，没有工件振动声响则为合理，如出现颗粒、粉末、成紫色、紫红色则表示切削用量不合理或过大，但硬质合金材料除外。1.1.6生成刀轨并检验刀轨生成刀轨是指通过路径轨迹反映模型零件的切削位置（刀具的移动轨迹），UG系统为刀轨的生成提供了颜色的区分，使用户可以清晰地了解到模型零件上各个位置的切削情况，并能有效地防止过切或撞刀的发生，用户可以通过图1-4所示的刀轨查看其切削位置。（a）（b）查看刀轨从图1-5所示中可以看出创建的刀轨已经与原因模型发生过切现象，这时用户可以通过调整切削边界进而调整刀轨的位置。（a）（b）刀轨过切1.1.7NC文件后处理和创建车间工艺文件NC文件是由G、M代码所组成并用于实际机床上加工的程序文件。该文件是数控加工最终所得到的结果，也是直接用于实际生产的程序文件。在应用UG软件直接生成的NC程序一般都需要经过人为的修改，其具体修改内容将在后面的章节中详细介绍。车间工艺文件也就是数控加工程序单，是编程人员与机床操作员之间的交流平台，当编程人员每编完一个模型零件的程序后，在数控加工程序单上填入文件编号、日期、程序名、刀具类型、装夹长度、加工方式、余量和分中方式等参数，一些特殊的工艺要求还需要编程人员与机床操作员相互交流，以求达到共识。数控加工程序单的具体要求如下表所示。数控加工程序单文件编号：日期：年月日编程员：装夹方式：虎钳码板专用夹具其他序号程序名刀具加工方式加工余量备注直径圆角半径装夹长度类型壁余量底部余量123456789101112安装示意图：取数基准：四边分中基准边续表材料尺寸：材料类型操作员机床编号加工开始时间加工完成时间图形存档程序存档1.2型腔模具的加工工艺编制在模具制造中，每个零件都具有复杂性与特殊性，相互之间具有整体配合性，这给编制模具加工工艺带来了不同的要求，一份好的工艺编制文件，能影响生产成本与产品质量。

编制加工工艺的基本原则是，根据公司的人力、物力基础和客户提供的数据或图纸要求，尽快地编制切实可行的工艺文件，制造出高品质的产品，具有可使用性。在这个基本原则构筑的框架中，快、好、省是核心内容，并贯穿于编制的始终。1．快要求在最短的时间内编制出耗时最短的工艺文件，工作中要注意以下4点：工艺员要能够做到熟知本单位的机床设备，技术水平，最好是操作过每一台机床，对加工十分了解，以适应模具零件复杂性与特殊性的要求，做到拿到一份图纸，能够很快地确定最佳加工流程，提高速度。确定合理的最小加工余量。在上下工序，粗精工序之间，留出必要的加工余量，减少各工序的加工时间。由于模具零件多为单件、小批、工艺卡片不能像批量产品一般仔细详尽，但要力求一目了然，没有遗漏，关键工序要交待清楚加工注意事项，写出操作指导，以减少操作者的适应时间，减少加工失误。对于加工过程中需要的夹具、量具、辅助工具应当先行设计，提前做好准备。

2．好要求工艺员能够编写出最合理、最佳的工艺文件，预防处理加工过程中出现的问题，它也是衡量一个工艺员是否优秀的标准之一。主要应注意以下5点：

合理的编排热处理工艺。模具产品的一个特点就是材料的机械性能，热处理要求十分严格，凸凹模、固定板等关键零件，在开始阶段要安排退火、改善加工性能，在进行淬火后，要进行时效，消除应力变形。严格区分粗精加工工艺。一般粗、精加工工艺的划分由热处理工艺来决定，在最终热处理后的加工多为精加工。余量要尽量安排在粗加工阶段完成，以减少刀具的损耗和采用电加工的电极损耗。要运用预处理工艺措施。对于一些中间去除材料较多的凹模和凸模等零件，在精加工之前应采用单边留量0.5mm左右，采用先加工出大致形状，然后淬火时效，再精加工的方法，以消除加工内应力变形。

适当地留出加工基准。在生产中常会遇见加工基准无法与设计基准重合的问题，这时候，就要预加工一个工艺基准，以便于各工序加工。要采用专业术语。在工艺文件中要充分运用大家熟知的专业术语和加工表达方法，清楚地表达加工意图，要避免采用“加工到图纸”、“形状尺寸公差到要求”之类的模糊语言，要做到工艺与图纸有机结合，使当事人明白该干什么，该怎样干，这样也便于检验人员进行检测。

3．省就是要充分节约人力、物力、财力，提高单位生产效率。主要应注意以下2点：运用机械加工工艺学和统筹学的观点，对于模具之类的单件，小批产品，要采用集中工序加工的原则，尽量安排在一台机床上加工，缩短工艺流程，这样可减少装夹、识图和计算等重复劳动时间，减少转序和交检的时间，提高生产效率。对每台机床加工的工时定额有充分的估计，能快的尽量不采用慢的，能粗加工解决的，决不上精加工机床，这样也有利于保护机床的精度和使用期限，节约成本。模具加工工艺的编制具有很强的可塑性，只要肯用心、肯动脑、经过不断总结、不断改进，就能够加工出物美价廉的产品。1.3铣削刀具的类型与注意事项与普通机床加工相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好和精度高，而且要求尺寸稳定和耐用度高，断屑及排屑性能好，同时要安装调整方便。这就需要选用新型高速和超细粒度硬质合金等优质材料并经过几何参数优化的刀具。1.3.1铣削刀具的类型与选用数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是DNC系统微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。目前，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，如刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具及切削用量。1．数控加工常用刀具的类型及特点数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有如下几种方法：根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具、减振式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具总量的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。图1-6所示为常用整体式刀具和镶嵌式刀具。（a（a）整体式（b（b）镶嵌式刀具分类数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小。互换性好，便于快速换刀。寿命高，切削性能稳定、可靠。刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间。刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。2．数控加工刀具的选择

在模具型腔数控铣削加工中，刀具的选择直接影响着模具零件的加工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具有着十分重要的意义。在模具铣削加工中，常用的刀具有平底立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。在模具型腔加工时刀具的选择应遵循以下原则：（1）根据被加工型面形状选择刀具类型对于凹形表面，在半精加工和精加工时，应选择球头刀，以得到好的表面质量，但在粗加工时宜选择平底立铣刀或圆角立铣刀，这是因为球头刀切削条件较差；对凸形表面，粗加工时一般选择平底立铣刀或圆角立铣刀，但在精加工时宜选择圆角立铣刀，这是因为圆角铣刀的几何条件比平底立铣刀好；对带脱模斜度的侧面，宜选用锥度铣刀，虽然采用平底立铣刀通过插值也可以加工斜面，但会使加工路径变长而影响加工效率，同时会加大刀具的磨损而影响加工的精度。（2）根据从大到小的原则选择刀具模具型腔一般包含有多个类型的曲面，因此在加工时一般不能选择一把刀具完成整个零件的加工。无论是粗加工还是精加工，应尽可能选择大直径的刀具，因为刀具直径越小，加工路径越长，造成加工效率降低，同时刀具的磨损会造成加工质量的明显差异。（3）根据型面曲率的大小选择刀具在精加工时，所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象；在粗加工时，考虑到尽可能采用大直径刀具的原则，一般选择的刀具半径较大，这时需要考虑的是粗加工后所留余量是否会给半精加工或精加工刀具造成过大的切削负荷，因为较大直径的刀具在零件轮廓拐角处会留下更多的余量，这往往是精加工过程中出现切削力的急剧变化而使刀具损坏或裁刀的直接原因。（4）粗加工时尽可能选择圆角铣刀一方面圆角铣刀在切削中可以在刀刃与工件接触的0°～90°范围内给出比较连续的切削力变化，这不仅对加工质量有利，而且会使刀具寿命大大延长；另一方面在粗加工时选用圆角铣刀，与球头刀相比具有良好的切削条件，与平底立铣刀相比可以留下较为均匀的精加工余量，这对后续加工是十分有利的。图1-7所示是根据不同结构形状所选用的切削刀具。根据不同结构形状所选用的切削刀具在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序，一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量。一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤。粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具。先铣后钻。先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工。在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率。

1.3.2铣削刀具的使用注意事项使用铣削刀具必须明确其用途和安装方法等因素，避免事故的发生。表1-1所示为铣削刀具的使用注意事项。表1-1铣削刀具的使用注意事项刀具种类事故原因清除方法所有切削刀具由于刀刃很锋利，因此直接用手触及有碰伤的可能特别是从套壳中取出时或将其安装在机床上时，请使用手套等保护用品使用错误的方法或使用条件不恰当，可导致刀具破损飞出，造成碰伤的危险请使用安全罩，保护眼睛由于冲击负荷，刀具过度磨损，使切削力剧增，导致刀具破损飞溅，而有伤害操作人员的危险请使用安全罩，保护眼睛

请及时更换磨损的刀具高温的切屑飞溅及过长切屑排出，可造成伤害及烫伤操作人员请用保护手套等保护用具切削过程产生高温，切莫直接触摸加工完的刀具或工件，以避免烫伤的危险请使用安全罩，保护眼睛

在除去切屑时应关停机床，并戴上手套采用钳子或夹子等工具切削中产生的火花和剧烈磨擦的刀具产生高温及高温的切屑，都有可能引发火灾的危险易燃易爆物应远离切削区

在使用非水溶性切削液时应采用防火措施在高速旋转时，如机床夹具等平衡性能差，会产生振动及颤振，使刀具破碎而发生危险情况请使用安全罩，保护眼睛

必须对机床进行试运转，并确认没有振动或颤振等导常声音再正式操作工件上产生毛刺等缺陷，直接用手触摸有受伤的

危险请不要裸手触摸工件切削刀具

（带可转位刀片）若未把刀片与有关零件夹紧，在切削中有脱落或飞出的可能，造成伤害事故安装刀片的定位面和紧固零件，不允许有杂物粘附，应仔细检查后认为可靠再安装刀片

请使用附带的专用扳手夹固刀片与零件，专用扳手决不允许作其他用途用通用套筒扳手等辅助工具时，若夹紧力太大时，会造成刀片产生微裂纹等缺陷，产生事故隐患只允许用附带的专用扳手夹紧刀片等零件刀具高速旋转时，由于离心力，刀片可能有飞出的危险请参照产品使用说明书和样本，在推荐的范围内使用各种铣刀及其他旋转刀具铣刀类刀具，由于刃口锋利直接用手触摸可能碰伤手请用保护手套等保护用具刀具因偏心旋转，不平衡等因素引起颤振，振动等并由于刀具破碎而飞溅，会造成伤害事故旋转速度按推荐的条件选择

为防止因轴承磨损引起的偏心回转振动等，应定期检查回转部分精度和调整平衡续表刀具种类事故原因清除方法钻头工件旋转加工通孔时，当钻通时切剩部分常会高速飞出，这种飞出物呈圆盘状且锋利，十分危险易造成事故请使用安全罩，保护眼睛等防保用具，并在夹持部分装上外罩极小直径的钻头其顶部是尖形，十分锐利，用手接触不小心易刺伤。钻头折断在工件内将难以取出，还有可能折断飞出，易造成伤害事故操作时必须充分注意安全，请使用保护手套，保护眼睛焊接刀具有刀片脱落，破碎造成受伤的危险性使用前要确认已牢靠焊上其他在规定用途以外使用时，会造成机床或刀具的损坏，非常危险请遵守规定的使用方法1.4加工过程中切削用量的确定合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素：切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：0.6d～0.9d。切削速度v。提高v也是提高生产效率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m