什么是数控？什么是电脑锣？ CNC主要学习哪些内容？

本章以初学者学习UG数控编程时常见的关心的问题为线索，回答以下问题：

CNC 的基本概念。 CNC程序代码的含义、CNC编程技术的发展趋势、模房编程人员的编程流程以及对塑料模具制造工艺初学者的建议。本章是基础，内容较多，内容复杂。初学者在开始学习时没有必要完全理解它。了解主要内容后，学习其他后续内容。如果以后有时间的话，再读一遍本章，加深理解。

1.2 CNC加工基础知识

1.2.1 CNC的基本含义

快速提问：什么是CNC？什么是电脑锣？学习CNC主要学什么？

CNC是英文Computer Numerical Control的缩写，意思是“计算机数据控制”。简单来说，就是“数控加工”。在珠三角地区，人们称之为“电脑锣”。

数控加工是当今机械制造中的一种先进加工技术。是一种高效率、高精度、高灵活性的自动化加工方法。它将待加工工件的数控程序输入到机床中。在这些数据的控制下，机床自动加工出符合人们愿望的工件，创造出美妙的产品。这样，艺术家的想象就可以变成现实的产品。数控加工技术可以有效解决模具等复杂、精密、小批量、多变的加工问题，充分适应现代化生产的需要。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，数控机床的使用在我国越来越普遍。熟练掌握数控机床编程是充分发挥其功能的重要途径。社会急需大量此类人才。因此，学习这项技术是有很大用处的。

本书旨在帮助读者学习使用自动化编程软件UG编写数控程序。

本书采用UG NX6中文版编写，同时还介绍了新版NX7在CNC编程方面的改进功能。

通过回答学生在学习UG数控编程时普遍关心的问题为线索，讲解了数控加工的原理、UG软件的特点以及模房程序员的实际编程流程。通过案例分析和讲解，帮助读者抓住要点，有效攻克技术难点，尽快适应工作岗位。

1.2.2 数控机床工作原理

小问题：数控机床是如何工作的？ CNC如何加工模具？

一般来说，数控机床由机床本体、数控系统（数控系统是数控机床的核心和专用计算机）、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，对操作者在面板上设定的对刀参数、控制参数、补偿参数等数据进行解码，并进行逻辑运算，将其转换为一系列数据。逻辑电路。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。

1.2.3 CNC加工技术的特点

小问题：CNC加工技术有何独特之处？

CNC数控加工技术是机械加工的一种，它也遵循机械加工的切削规则。与普通机床的加工工艺大致相同。由于它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。加工工艺有其独特之处，工艺流程较为复杂，工步安排更加细致周到。

数控加工技术包括切削刀具的选择、切削参数的确定和走刀路线的设计。数控加工技术是数控编程的基础和核心。只有采用合理的技术，才能编写出高效率、高质量的数控程序。衡量数控程序质量的标准是：最短的加工时间、最小的刀具磨损和工件的最佳加工效果。

CNC加工工艺是工件整体加工技术的一部分，甚至可以说是一个工序。它必须与其他前、后工序配合，最终满足整机或模具的装配要求，从而加工出合格的零件。

CNC加工工序一般分为粗加工、中粗加工、清角、半精加工和精加工步骤。

粗加工时，尽量使用较大的刀具，并在机床功率或刀具的范围内，用较大的切削量，以最快的速度去除大量的工件材料。为了防止粗加工时切削振动使工件松动，粗加工后应及时对仪表进行校准和检查，必要时应重新校准刀具。粗加工后，可用轻型工具精加工基准面，为以后的校准和检查做好准备。对于复杂型腔的工件，由于粗加工时使用较大的刀具，在拐角处留有大量的余量，必须使用比粗加工时较小的刀具进行二次粗加工或清角。当加工面积较大时，可进行半精加工，以减少刀具磨损。为了防止过切，在上述各步骤中必须留有足够的余量，最后进行精加工工序。一般情况下，尽量在机床上检查，检验合格后拆下，准备下一块加工。

1.2.4 数控刀具的选用

小问题：常用的数控刀具有哪些？如何选择工具？

1. CNC刀具类型

常用的数控铣刀按形状分为平底铣刀、圆鼻铣刀和球头铣刀三种。

(1)一般来说，对于平底刀，粗切时尽量选择直径较大的刀，安装时刀尽量短，以保证足够的刚性，避免弹刀。选择刀具时，请考虑要加工的区域，确定最短刀片长度和直身长度，并选择我公司提供的最合适的刀具。如果侧面有坡度，则称为坡度工具，可以完成坡度。 (2)圆鼻刀圆鼻刀又称平底R刀，可用于粗切、平刀和曲面形状刀。一般拐角半径为R0.1~R8。一般有整体刀柄刀和镶嵌刀柄刀。镶嵌刀片的圆头刀又称“飞刀”，主要用于大面积的粗切和横光刀。常用的有ED30R5、ED25R5、ED16R0.8、ED12R0.8和ED12R0.4等。使用飞刀进行粗加工时，尽量选择较大的刀。加工较深区域时，先设定刀具长度加工较浅区域，然后加长刀具长度加工较深区域，以提高效率并避免过切。 (3)球刀：球刀又称R刀。主要用于中光刀和曲面光刀。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和BD1R0.5。 B是Ball Mill的第一个字母。一般情况下，精加工所用刀具应通过测量被加工图形的内半径来确定。尽量选择大刀、轻刀、小刀进行补偿加工。 2刀具材料在金属切削加工中，作为切削部件的刀具材料要承受较大的切削力和冲击力，并且工件与切屑之间会受到剧烈的摩擦，导致切削温度较高。其切削性能必须具备以下几个方面。 (1)硬度高：HRC62以上，至少高于被加工材料的硬度。 (2)耐磨性高：一般材料越硬，结构中碳越多，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)工艺性好、经济性好。为了满足上述要求，目前的数控刀具一般采用以下材料制成：（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等。 (4)涂层刀具，如TiC、TiN、Al 2O3。 (5)陶瓷刀。在高温下仍能承受高切削速度。 (6)超硬刀具材料。 3在购买工具时，现在大部分已经商业化、标准化了。购买时应获取刀具公司的规格说明书，并结合自己工厂的加工条件，选择耐用度高的刀具，以确保获得最佳的经济效益。如果工厂的产品变化不大，切削刀具的种类应尽可能少、精。 1.3 CNC编程基础

1.3.1 CNC编程的作用

小问题：为什么要写CNC程序？

由于数控机床是自动化机床，加工时，所用刀具和部件的移动量、速度和动作顺序、主轴转速、主轴旋转方向、刀头装夹等均根据工件图案确定要求和加工过程。刀头松动、冷却等操作，以规定的数控代码的形式编制成程序表，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，然后输出各种信号和指令，控制各部分按规定的位移和顺序动作加工各种不同形状的工件。因此，程序的编制对数控机床的性能影响很大。

1.3.2 CNC程序标准

小问题：CNC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，数控装置进行计算和处理，然后发出脉冲信号来控制数控机床各运动部件的运行。工具来完成零件的切割。

目前CNC 程序有两个标准：国际标准化组织的ISO 和电子工业协会的EIA。我国采用ISO代码。

1.3.3 加工坐标系和机械坐标系

小问题：加工坐标系和机械坐标系是同一个东西吗？

大多数立式数控加工中心或数控机床都规定：假设工作台不动，操作者站在机床前面，观察刀具的运动。刀具向右移动为X 轴，向内移动为Y 轴，向上移动为Z 轴。它们都是右手长笛。卡尔坐标系。机床各轴有一个固定点回零，即机床机械零点。

编程时，在工件较便于对中的位置确定的零点即为编程零点。模具厂内的工件，由于开始加工

大多数毛坯都是矩形的。一般零点选在工件的对称中心，也称“四边中心”，即X、Y轴的中心。

零点，Z值大多设置在最高面。

1.3.4 程序代码

在许多机床系统中，目前常用的CNC程序代码是G代码。以下是FANUC系统命令中最常用、最重要的命令。

1. 动作说明

(1) G90 为绝对值编程，G91 为相对值编程。

(2)G00是刀具以机床设定的固定速度快速移动，也可写为G0。

如果刀具从A(3.0,6.0,0.0) 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。

需要指出的是，该程序不能用于切削，只能用于快速回刀，并且它不是按照F值走直线AB，而是走折线ACB，如图1 -1。

图1-1 沿ACB快速移动

注意：由于G00不是按照计算机显示的直线走，所以编程时走刀的安全高度必须足够高，否则实际加工时可能会出现过切，但计算机无法检测到。

(3) G01是以指定速度进行直线运动，也可写为G1。

如果刀具从A 点（3.0、6.0、0.0）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 F500。 N01 代表程序段号，可省略，F500 代表进给速度，500mm/分钟。

（4）G02为顺时针圆弧，G03为逆时针圆弧，也可写为G2或G3。

如图1-2 所示，在XY 平面上，如果刀具从A 点（3.0、6.0、0.0）沿圆弧按顺时针方向行走到B 点（10.0、12.0、0.0），则半径为6.0，圆心为C2(8.999,6.084,0)，则程序为G90 G02 X10.0 Y12.0R6.0或G90 G02 X10.0 Y12.0 I5.999 J0.084。

图1-2 圆弧运动

例如，刀具从B 点（10.0,12.0,0.0）沿逆时针方向的圆弧移动到半径为6.0 的A 点（3.0,6.0,0.0）。

圆心为C2(8.999,6.084,0)，则程序为G90 G03 X3.0 Y6.0 R6.0或G90 G03 X3.0 Y6.0 I-1.001 J-5.916。 R表示圆弧的半径，I、J、K为圆心相对于起点的相对坐标。

这些是模态指令。如果在前面的程序段中已指定，则此项相同则可以省略。

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

K要求圆心的绝对坐标值，则上述NC程序无法正常运行。当您刚接触新机床时，应注意这些问题。

2坐标系设置

G54G59一般为6，但有些新型机床可扩展到G540G599。

3补偿说明

G41为左补偿，G42为右补偿。沿刀具前进方向看，如果刀具位于加工路径的左侧，则称为左补偿。

否则就是正确的补偿。 G40是取消补偿。 G43为刀具长度补偿，G49为取消长度补偿。

4. 辅助功能

M00为程序暂停，也可写为M0。

M01为运行暂停，也可写为M1。

M02表示程序停止，也可写为M2。

M03表示刀具正转，也可写为M3。

M05表示刀具停止，也可写为M5。

M06表示换刀，也可写为M6。在加工中心中，刀具根据其在刀架中的排列位置来确定。

第一章预备知识7

刀号。例如T5 M06表示先选择T5刀具，然后用机器人将刀具安装到刀具主轴上。

M08表示开式冷却油，也可写为M8。

M09代表冷却油，也可写为M9。

M30表示节目结束，倒带或将节目返回开头。注：有些机床要求同一个语句只能有一个

M命令，最后一条生效。为了安全起见，可以将添加的M指令分为不同的NC语句。

其他不常见的代码就不介绍了。如果您在以后的工作中需要使用它们，可以参考机床手册。

1.3.5 程序示例

任务：加工一个形状如图1-3所示的模具。

用ED8平底刀加工的刀具路径为：1234、11。首先用数学方法计算出各个节点的坐标。

和圆弧半径，然后根据G 代码规则编制每条直线或圆弧段的CNC 程序，如图1-4 所示。

图1-3 待加工图形1-4 加工路线图形

编写的程序为刀具中心轨迹，具体如下（斜体为CNC程序语句说明）：

%（程序开始符号）

O001（程序号。如果采用DNC传输，则可省略）

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回机床零，方便换刀）

:0030 T01 M06（换刀，自动将1号刀具安装到主轴上。此功能仅对加工中心有用，对于普通数控铣床，本段和上段均被操作者删除）

N0040 G0 G54

N0050 G43 Z10。 H01（G43长度补偿，H01长度补偿值，同时快速下降到Z10.位置。省略XY表示在XY方向不移动。如果第一次加工需要加G01 F2000，则操作者可以调节倍率开关，使刀具受控进给速度减小百分比F2000)