数控技术课件

數控技術

第一章緒論一、數控技術的基本概念1）發展歷史

1948年，美國Parsons,MIT在空軍部門的支持下，開始研究數控機床，用於加工直升機葉片輪廓的檢驗用樣板。與1952年研製成功。第一代：52～55年，電子管元件構成的專用數控裝置。第二代：59年電晶體電路的NC系統第三代：65年，小、中規模積體電路的NC系統第四代：70年，大規模積體電路CNC系統第五代：74年，微型電腦控制，MNC系統。

2）數字控制(NumericalControl)

用數位化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的一種方法。3）數控機床(NCMachine)採用了數控技術的機床。4）數控系統(NCSystem)自動閱讀輸入載體上事先給定的程式，並將其解碼，從而使機床運動和加工零件5)電腦數控系統(CNCsystem)由裝有數控系統程式的專用電腦、輸入輸出設備、可編程序控制器、記憶體、主軸驅動及進給驅動裝置等部分組成。（單機）6）直接數控(DNC,DirectNumericalControl)是使用一臺中央電腦同時控制製造系統中的幾臺機床。（群控）7）分佈式數控（DNC,DistributedNumericalControl）中央電腦把所有程式下載到各CNC機床中，這些CNC機床可把一個或多個程式存儲下來，獨立於中央電腦8)柔性製造系統（FMS）主要由CAD和生產系統、數控機床、智能機器人、全自動輸送系統及自動化倉庫組成。全部生產過程由一臺中央電腦進行生產程式的調度，若干臺輔助電腦進行工位控制。9）電腦集成生產系統（CIMS）是指包括設計、工藝、加工、裝配、檢驗和銷售等全過程都由電腦控制的集成生產系統。1、更高的生產效率（兩方面含義：加工過程的無人化，機床本身可實現高速加工）2、更高的加工精度（競爭提高了產品的品質、外觀要求，從而對製造業提出了更高的要求。）

二、數控加工的特點3、高自動化（機床的自動化程度越來越高，如自動換刀、託盤自動交換、加工誤差的測量及自動補償等）4、高複合化（把不同機床的功能集中到一臺機床上，從而節省工件的轉運、裝夾校正等輔助工序，提高生產效率）三、數控機床的組成、分類與特點3.1數控機床的組成

數控機床一般由控制介質、數控裝置、伺服機構和機床本體組成。1）控制介質：資訊載體，將人的操作意圖傳達給機床的中間媒介2）數控裝置：是數控機床的運算和控制系統，接受輸入介質的資訊，並輸出相應的脈衝指令驅動伺服系統，進而控制機床動作。3）伺服機構：把數控裝置的脈衝信號轉變為機床移動部件的運動4）機床：普通機床+自動變速+工作臺自動轉位+…等組成3.2數控機床的分類3.2.1）按工藝用途分：

1.一般數控機床：數控車床、數控銑床、數控鏜床、數控鑽床、數控磨床等

2.數控加工中心機床：一般數控機床+刀庫+自動換刀裝置+自動交換工作臺

3.多座標數控機床：需要三個以上座標的合成運動，如螺旋槳、飛機葉片等。4、5、6軸。3.2.2）按加工路線分類1.點位控制：從一個位置移動到另一個位置的過程中，不進行任何切削加工。如：數控鏜床、數控鑽床等2.直線控制：控制直線軌跡的起點和終點，其位移軌跡平行於某一坐標軸，在直線運動過程中，切屑工件。如：簡易數控車床、數控鏜銑床等。3.輪廓控制：可同時對兩個或兩個以上的坐標軸進行連續控制。要控制整個加工過程中的走刀路線和速度。如：加工曲面用的數控銑床、數控電火花機床等。3.2.3）按所用的進給伺服系統分1.開環數控機床：無測量和回饋環節2.半閉環數控機床：對工作臺的實際位置不進行檢測，但通過與伺服電機有聯繫的測量元件，來推算工作臺的實際位移量，從而達到間接檢測的目的。3.閉環數控機床：在開環系統的基礎上增加檢測回饋裝置，在加工中時刻檢驗機床移動部件的位置，使之和數控裝置所要求的位置相符合。數控車床：和普通車床一樣，適用於盤類、軸類等回轉類零件加工。其加工過程受輸入的加工程式控制，其進給運動由伺服電機控制，因而加工品質好、加工效率高。其程式可以手工編制（簡單零件），也可利用CAD/CAM軟體完成複雜零件的三維造型，並編制加工程式。3.3常見數控機床及功能特點數控銑床：應用非常廣泛，適合於各類較為複雜的平面、曲面及殼體類零件加工。可完成兩軸、三軸聯動加工，其程式編制是我們講解的重點，手工編程、自動編程將在後面章節重點介紹。數控仿形銑床：顧名思義，它首先具備一般數控銑床的基本功能，並在此基礎上增加了仿形加工的功能。適合於複雜型腔類零件及工件加工。新型數控仿形銑床包含三種功能：數控加工功能（CNC功能），仿形加工功能（根據已有零件邊仿形邊加工），數位化功能（採集軌跡數據並存儲，為反求提供原始數據）。加工中心：高檔的複合化機床，具有鑽、銑、鏜、攻絲、甚至磨等功能，適合各類複雜零件的加工。其功能特點包括：

1）自動換刀功能：完成一道工序後，機床自動從刀庫中取刀、換刀，完成下道工序的加工。

2)多平面、多角度加工：回轉工作臺和主軸自動換角度使機床可以在一次裝夾過程中自動完成多平面、多角度加工。3）自動參數調整：根據加工過程自動調整轉速、進給量等參數，獲得最優的參數設置。

4)多工作臺：配置交換工作臺使輔助時間縮短從而提高加工效率。在加工進行的同時，在另外的工作臺上完成零件的裝夾校正，零件加工完成後自動交換工作臺，從而在批量生產中獲得最高的效率。數控電加工機床：適合於熱處理後硬度較高的零件加工及細微形狀加工,主要包括兩大類：

1）數控電火花線切割機床：分為快走絲和慢走絲兩種。快走絲常見，其加工精度、表面粗糙度及切割形狀都與慢走絲機床有很大差距。

2)數控電火花成型機：電極可以象刀具一樣按照程式進行軌跡運動，完成零件加工，適應性好，精度高。智能化（控制系統的自適應及調節）網路化（資訊的傳輸及交換）數位化（虛擬製造網路的建立）集成化（機床結構及功能）

四、數控技術的發展趨勢一、數控加工作業過程

說明如下：1、程式編制：手工編程或軟體編程；2、程式的編輯與傳輸：軟體自帶流覽器，記事本，UltraEdit等。程式可通過磁片或網路傳輸。3、數控系統進行解碼等內部處理，向伺服電機發出控制信號，進行零件加工。

二、數控機床的坐標系與運動方向1）在確定座標時，工件相對靜止，刀具產生運動。

2）為了方便程式編制，規定一個直線進給運動或一個圓周進給運動定義一個坐標軸，機床的直線進給運動的直角坐標系用X、Y、Z表示，稱為基本坐標系，圍繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示。如圖所示。X、Y、Z用右手直角坐標系，A、B、C以右旋螺紋前進的方向為正XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A3)附加的座標：X、Y、Z為主坐標系或第一坐標系。如有第二組座標和第三組座標平行於X、Y、Z，就用U、V、W和P、Q、R表示。第一坐標系是靠近主軸的，稍遠的為第二坐標系。同樣，A、B、C以外的旋轉運動可命名為D、E等。1）假定工件不動，刀具運動2）增大刀具與工件的運動方向為正方向對工件運動而刀具靜止的機床，用帶‘的字母和箭頭表示，如+X’表示工件運動的正方向，與+X是相反的。4）Z座標正方向規定：刀具遠離工件的方向。+Z立式5軸數控銑床的坐標系+Z+Z+Z5）X座標在刀具旋轉的機床上（銑床、鑽床、鏜床等）。

Z軸水準（臥式），則從刀具(主軸)向工件看時，X座標的正方向指向右邊。+Z+X/+X’表示工件運動的正方向，與+X是相反的。Z軸垂直（立式）：單立柱機床，從刀具向立柱看時，X的正方向指向右邊；+Z+X/立式5軸數控銑床的坐標系+Z+X/6）Y座標利用已確定的X、Z座標的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y座標的正方向。數控立式升降臺銑床的坐標系三、數控編程的特徵點1）機床原點指機床坐標系的原點。機床零點：指在加工前及加工結束後，可用控制面板上的“回零”按鈕使移動部件退離到機床坐標系中的一個固定不變的極限點。2）編程原點編制程式時，需在零件圖紙上適當選定一個編程原點，稱編程坐標系或工件坐標系。也稱工件原點。對刀點：刀具加工零件時，刀具相對於工件運動的起點。是可以任選的。3）局部參考原點實際上，機床原點、機床零點、編程原點和對刀點都是參考點。是全局的考慮。對某些局部的考慮，就要用到局部參考點。如：第二、第三坐標系的座標原點，換刀點等。

Y軸偏置量X軸偏置量工件原點Z軸偏置量Y軸機床原點X軸Z軸臥式數控機床的坐標系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機床原點工件原點立式數控機床的坐標系Z軸對刀點對刀點

對於一台數控機床來說，所謂座標數是指有幾個進給運動採用了數字控制。要注意的是，數控機床座標數不要與“兩座標加工”、“三座標加工”相混淆。對於一臺三座標數控銑床，若機床數控裝置只能控制任意兩座標聯動，則只能實現兩座標加工；若數控裝置能控制三個座標聯動，則能實現三座標加工。四、數控機床的座標數與聯動軸數

數控編程時，工件上各加工點的座標可用以下兩種方式來描述：

1)相對方式(或增量方式)：其特點是處於坐標系中的各個點的位置，都是以該點的座標與相鄰點座標之差表示。此方式表示工件上的尺寸或距離(如孔間座標距離)比較直觀,便於手工編程中的尺寸檢查。但當改變工件上某一點的座標值時，將影響相鄰點的增量座標值。五、絕對座標與相對座標2)絕對方式：其特點是處於坐標系中的每一個點的位置，都是以該點對坐標原點的座標來表示。因此當改變工件上某一尺寸的座標時，不會影響其他尺寸的座標值。

對同一個零件，採用絕對方式和相對方式編制的程式數值是不同的，但都是正確的，因為可以在程式開頭加入G代碼“告訴”數控系統所採用的方式。舉例說明如下圖。例如在圖中的I、II兩點，若以絕對座標計，則XI＝30，YI＝35；XII＝12，YII＝15。若以相對座標計，則II點的座標是在以I點為原點建立起來的坐標系內計量的，所以II點相對I點的相對座標為XII＝一18，YII＝一20。1）解析度（對控制系統），可以控制的最小位移量。2）數控機床的最小位移量（最小設定單位，最小編程單位，最小指令增量，脈衝當量（步進電機））是指數控機床的最小移動單位，它是數控機床的一個重要技術指標。一般為0.0001~0.01mm，視具體機床而定。3）脈衝當量——對應於每一個指令脈衝（最小位移指令）機床位移部件的運動量。六、解析度七、插補原理

數控編程提供了刀具運動的起點、終點和運動軌跡，而刀具怎麼從起點到終點，則由數控系統的插補裝置或插補軟體來控制。插補的任務就是要根據進給速度的要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的座標值計算。（注意要求即時性）

插補速度直接影響控制系統的速度，而計算精度又影響到整個CNC系統的精度。如何協調和平衡是一個難題。兩類插補演算法

1）脈衝增量插補：適用於以步進電動機為驅動裝置的開環數控系統。其特點是每次插補的結果僅產生一個行程增量。以一個個脈衝的方式輸給步進電動機。2）數據採樣插補：適用於閉環和半閉環系統。將加工一段直線或圓弧的時間分為若干相等的插補週期，每經過一個插補週期就進行一次插補計算，算出在該插補週期內各坐標軸的進給量，邊計算，邊加工。八、刀具補償

為了簡化零件的數控加工編程，使程式與刀具形狀和刀具尺寸儘量無關，CNC系統一般都具有刀具長度和刀具半徑補償功能。兩者都是針對兩座標數控加工情況下的刀具補償。

一、數控加工工藝的概念1.1數控加工：指在數控機床上進行零件加工的一種工藝方法。是由數控裝置或系統代替人操縱機床進行機械零件加工的一種自動化方法。1.2數控加工工藝：用數控機床加工零件時應該採用的工藝方法。如：工步的劃分與順序的排列，走刀路線，位移量和切屑參數等數控加工工藝需要處理的問題1）選擇並確定進行數控加工的零件及加工內容2）對零件圖紙進行數控加工的工藝分析3）數控加工的工藝設計4）對零件圖形的數字處理5）編寫加工程式單並生成NC加工指導書6）製作控制介質7）程式校驗與修改8）試切、切屑加工及現場問題處理9）NC加工工藝檔的管理1.3數控加工的適用範圍1）用普通機床加工需要很長的調整時間或要求複雜工裝的零件2）加工精度高，形狀複雜，用數字模型描述的各種複雜曲面、曲線輪廓等。3）小批量生產或準備多次修改設計的零件4）鑽、鏜、鉸、攻絲、銑削工序聯合進行的零件等。數控加工特別適合加工模具傳統方法：採用主模型，僅由有限的橫截面樣板來對零件表明做局部檢查，依賴模型工的經驗。為了加工凸凹模，要根據主模型翻制工藝模型，誤差大。左右件需要兩套模型，難以保證完全一樣。數控加工：和獲得極高的形狀精度、省了模型製造環節1、加工工序的劃分零件的加工往往需要多道工序，因此加工工序的規劃對加工品質和效率影響很大，因此，劃分零件的數控加工工序需遵循以下幾個基本準則：

1）先粗後精，先面後孔。

2）減少換刀次數，減少空程時間。二、NC編程的工藝處理3)對於同軸度要求很高的孔系，應在一次定位後，通過順序連續換刀來完成該同軸孔系孔的全部加工，然後再加工其他座標位置的孔，以消除重複定位誤差的影響．提高孔系的同軸度，亦即不可按所用刀具來劃分工序、工步。

因此，加工工序的分類方法一般有如下三種：1)刀具集中分序法：用一把刀完成所有可加工表面的加工後，再換刀加工。2)粗、精加工分序法：對單個零件先粗加工，再半精加工，最後精加工。3)加工部分分序法：先加工平面，再加工面上的孔；先完成簡單形狀的加工，再加工複雜形狀；先加工精度要求低的部分，再加工精度高的部分。2、工件的裝夾方式工件的裝夾方式對加工品質、加工效率、加工過程的安全性等都有很大的影響。尤其在無人值守加工過程中，安全性顯得尤為重要。一般來說，確定工件的裝夾方式有以下幾個方面應當注意：

1）注意減少裝夾次數，亦即要求在一次裝夾中盡可能多地完成各個工序工步。

2）盡可能使用夾具加快零件的定位和夾緊過程，減少輔助時間。

3）儘量採用標準化通用夾具，批量大時採用專用夾具，提高加工效率和經濟效益。

4）注意避免刀具和夾具之間可能發生的干涉。3、對刀點、換刀點的確定

對刀點就是數控加工時刀具相對於工件運動的起點。由於程式也是從這一點開始執行,所以對刀點也稱作程式起點或起刀點。編程時應首先考慮對刀點位置的選擇。對刀點可以設在工件上，也可以設在夾具上，但必須與工件的定位基準有一定的座標關係(如下頁圖中的x1和y1)，這樣才能確定機床坐標系與工件坐標系之間的關係。

加工精度要求不高時，可直接用工件上或夾具上的某些表面作對刀面；加工精度要求較高時，對刀點應儘量選在零件的設計基準或工藝基準上。如以孔定位的零件，取孔的中心作為對刀點就比較合適。對刀點的選擇應便於座標值的計算。對於建立了絕對坐標系統的數控機床，對刀點宜選在該坐標系的原點上．或選在距原點為確定值的點上。對刀點應選擇在對刀方便的地方。

對刀時應使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，對於平底立銑刀是指刀具軸線與刀具底面的交點；對於球頭銑刀是指球頭部分的球心；對於車刀是指刀尖；對於鑽頭是指鑽尖；對於線電極切割機床，則是指線電極軸心與零件面的交點。對刀點找正的準確度直接影響加工精度，找正方法的選擇應與零件加工精度要求相適應。目前工廠常用方法是將千分錶裝在機床主軸上然後轉動主軸，以使刀位點與對刀點—致。

加工過程中需換刀時應規定換刀點。換刀點的位置應根據換刀時刀具不得碰傷工件、夾具以及機床的原則而設定。

4、走刀路線的選擇

走刀路線的選擇對零件的加工精度、表面品質和加工效率有很大的影響，因此在規劃刀具軌跡時要注意以下原則：

1）保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面品質。

2）使數值計算工作簡單。

3）使進給路徑最短。

切入點與切出點：銑削平面零件時，一般採用立銑刀的側刃切削。為了保證工件的外形光滑，銑刀的切入和切出點應沿零件周邊外延。如果銑刀沿法向直接入零件，將在零件外形上留下明顯的刀痕。（如圖示）

輪廓加工中應避免進給停頓。因為加工過程中工件、刀具、夾具以及機床等都有少量的彈性變形，進給停頓後切削力減小，刀具將在工件表面留下凹痕。

為了提高加工表面的精度，降低表面粗糙度值，可以採用多次進給的方法，使最後一次進給的加工餘量較小(一般以0．20～0．50mm為宜)。

下頁圖中所示為加工內槽的三種進給路徑。所謂內槽是指以封閉曲線為邊界的平底凹坑。加工內槽應使用平底銑刀，刀具邊緣部分的圓角半徑應符合內槽的圖樣要求。進給路徑可以是行狀的(如圖a所示)，也可以是環狀的(如圖b所示)。兩種進給路徑的共同點是都能切淨內腔中的全部面積，不留死角，不傷輪廓。由於要儘量減少重複進給的搭接量，所以行切法將在每兩次進給的起點與終點留下殘留高度，即達不到所要求的表面粗糙度。

如若按圖c所示的方案，即先採用行切法，最後環切一刀，光整輪廓表面，就能獲得較理想的效果。從數值計算的角度看，環切法的刀位點計算稍為複雜；從進給路徑的長短比較，行切法也略優於環切法。

銑削平面零件內槽的封閉輪廓時，切入切出不能有外延部分。這時可沿零件輪廓的法線切入或切出，此時其切入和切出點最好選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。

下圖表示用球頭刀加工直紋面時可能採取的兩種進給路徑。採用圖中a的進給方案,每次沿直線進給，刀位點計算簡單，程式段少，而且加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度。採用圖中b的進給方案，則符合這類曲面的數據給出情況，因此便於加工後檢查型面的準確度，但程式段多。順銑和逆銑銑刀與工件接觸部分的旋轉方向與工件進給方向相同成為順銑，反之為逆銑。

1）順銑時，每個刀的切削厚度都是有小到大逐漸變化的。當刀齒剛與工件接觸時，切削厚度為零，只有當刀齒在前一刀齒留下的切削表面上滑過一段距離，切削厚度達到一定數值後，刀齒才真正開始切削。逆銑使得切削厚度是由大到小逐漸變化的，刀齒在切削表面上的滑動距離也很小。而且順銑時，刀齒在工件上走過的路程也比逆銑短。因此，在相同的切削條件下，採用逆銑時，刀具易磨損。2）逆銑時，由於銑刀作用在工件上的水準切削力方向與工件進給運動方向相反，所以工作臺絲杆與螺母能始終保持螺紋的一個側面緊密貼合。而順銑時則不然，由於水準銑削力的方向與工件進給運動方向一致，當刀齒對工件的作用力較大時，由於工作臺絲杆與螺母間間隙的存在，工作臺會產生竄動，這樣不僅破壞了切削過程的平穩性，影響工件的加工品質，而且嚴重時會損壞刀具。

3）逆銑時，由於刀齒與工件間的摩擦較大，因此已加工表面的冷硬現象較嚴重。

4）順銑時，刀齒每次都是由工件表面開始切削，所以不宜用來加工有硬皮的工件。

5）順銑時的平均切削厚度大，切削變形較小，與逆銑相比較功率消耗要少些。銑切加工中順銑和逆銑得到的表面粗糙度不同。順銑好於逆銑。

5、加工刀具的選擇

刀位點：

用於確定刀具在機床坐標系中位置的刀具上的特定點。

刀具選擇是數控加工工藝中的一項重要內容，它不僅影響加工效率，而且直接影響加工品質。數控加工臺時費用高，為提高效益，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅要剛性好、精度高，而且要尺寸穩定、耐用度好、調整方便,應該選擇好的刀具以充分體現數控加工的優勢。

由於數控機床所加工的零件品種有較大的範圍，因而加工中所需刀具的種類、形狀和尺寸的規格品種也較多，但應儘量選用標準刀具。

銑加工是最常見的加工方法，因此我們重點介紹銑刀的選擇。下圖為常用的銑加工刀具。

粗銑平面時，切削力大，宜選較小直徑的銑刀，以減少切削扭矩；精銑時，應選大直徑銑刀，儘量能包容工件加工面的寬度，以提高切削效率。銑平面輪廓時，用平頭立銑刀(圖b)，以立銑刀側刃切削。若加工的是內凹輪廓，銑刀半徑r應小於內凹輪廓面的最小曲率半徑ρ(一般取r＝(0．8一0．9)ρ)，以避免干涉。若銑切的是外凸輪廓，銑刀半徑應儘量選得大些，以提高刀具的剛度和耐用度。

銑空間輪廓時，選球頭立銑刀(圖a)，以立銑刀的球頭和側刃切削。對於像汽車覆蓋件模具型面一類的曲面，若採用鑲齒盤銑刀(圖c)，在五座標聯動的數控機床上加工，不僅效率可提高近10倍，而且能獲得滿意的加工精度。6、切削用量的確定

切削用量包括切削深度、進給量和切削速度。對粗加工、精加工、鑽孔、攻螺紋、尖角部位加工等，需要選用不同的切削用量，這些都應編寫在程式單內。

確定具體切削工序的切削用量時，是以一定的刀具耐用度為前提的。由金屬切削原理可知，對刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。因此，從刀具耐用度出發，在選擇切削用量時，應首先採用最大的切削深度，再選用大的進給量，然後根據確定的刀具耐用度選擇切削速度。

1）切削深度主要根據機床、夾具、刀具和工件的剛性決定。在允許的情況下，最好一次切淨餘量，提高加工效率。有時為了改善加工精度和表面粗糙度，也可以留少量餘量(0.2-0.5mm)，最後光整加工一次。數控機床的精加工餘量可較普通機床的精加工餘量小。

2）切削速度應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料選取。當加工精度要求高時，進給量選小一些。進給量在加工程式中用F指令(進給速度指令)給定，F後跟的數字也就是進給量的大小．例如F100表示走刀量100mm／min。這種指定方法較為直觀，因此現在大多數數控機床均採用這種指定方法。

3）進給量

切削深度、切削速度確定以後，再按照已經選定的刀具耐用度，通過計算或查切削用量手冊即可決定進給量，進而可以得到機床主軸轉速。一般根據經驗值來確定即可。7、加工誤差程式編制中的誤差主要由三部分組成1）逼近誤差用近似方法逼近零件輪廓時產生的誤差2）插補誤差用直線或圓弧逼近零件輪廓曲線所產生的誤差兩類：a)由於跨距產生的

b)刀具作線性插補逼近表明時產生的3）尺寸圓整誤差將計算尺寸換算成機床脈衝當量時由於圓整數據所產生的誤差此外，還有控制系統誤差、拖動系統誤差、零件定位誤差、對刀誤差、刀具磨損誤差、工件及工系統的受力變形、熱變形誤差等等。

一、數控編程的內容和步驟

如前所述，用數控機床加工零件時，要編制零件加工程式。程式編制的方法有手工編程和電腦輔助編程。程式的編制可在生產準備部門進行，也可在加工現場或機床上進行。

數控加工程式是由符號和數字組成的加工語言，它能被數控系統識別並轉化為機床的各種動作。下表列出了程式的指令字元。數控程式的構成例子下麵就較為具體的介紹其含義。1．程式地址序號程式地址序號是加工程式的行號，一般最多五位。程式地址序號只是一種標識，方便程式編輯和修改，不同的數控系統對其有與無、格式要求都有不同規定，常見格式為N加上數字組成（數字位數一般不超過四位）。2．準備功能字準備功能字又稱G指令，以大寫字母G開頭，後面加上兩位數字，它用來規定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、座標平面、刀具補償、座標偏置等多種加工操作，如G01代表直線插補，G17代表X-Y平面聯動，G42代表右刀徑補償等。G指令（表徵準備功能）－－描述機床的動作類型G代碼有兩大特性G代碼按組分類，同一組的G代碼其性質相同，同組中的代碼出現在同一段中時，最後一個代碼有效。

G代碼分為模態代碼和非模態代碼兩種。所謂模態代碼是指某一G代碼一經指定就一直有效，直到後續程式段中使用同組G代碼才能取代它；而非模態代碼只在指定的本程式段中有效，下一段程式需要時必須重寫。

下麵介紹常用的也是最重要的G指令。1）絕對值編程G90與相對值編程G91G90為絕對值編程，編程值以座標原點為基準；G91為相對值編程，編程值以刀具當前位置作為相對座標的基準，即表示沿軸移動的距離。G90為缺省值，使用G90編程，則X、Y、Z等座標值只與目標點在坐標系中的位置有關，而與刀具現在的位置無關。使用G91編程，則座標值只與目標點和刀具現行位置的相對位置有關，而與目標點在坐標系中的位置無關。

2）快速定位指令G00

格式：G00X_Y_Z_，其中，X、Y、Z等值為快速定位終點座標。

G00為快速定位指令，它指令刀具相對於工件從當前位置以各軸預先設定的快移進給速度，移動到程式段所指令的下一個定位點。快速定位指令中，由於各軸以各自速度移動，不能保證各軸同時到達終點，因而聯動直線軸的合成軌跡不總是直線。

G00指令中的快進速度由機床參數對各軸分別設定，不能用程式規定，快移速度可由面板上的進給修調旋鈕修正。

3）直線進給指令G01

格式：G01X_Y_Z_，其中，X、Y、Z等值為直線定位終點座標。

G01為直線進給指令，它指令刀具從當前位置以聯動的方式，按程式段中F指令規定的合成進給速度，沿直線(聯動直線軸的合成軌跡為直線)移動到程式段所指令的終點。刀具的當前位置是直線的起點，為已知點，因此程式段中只要指定終點的座標分量，就給定了加工直線的必要條件。G01是模態代碼，如果後續的程式段不改變加工的線型，可以不再書寫這些代碼。4）圓弧進給指令G02、G03

格式：G02（G03）X_Y_Z_I_J_K。

G02為順時針圓弧插補，G03為逆時針圓弧插補。在G02、G03前必須指定平面(G17、G18、G19)，X、Y、Z必須與指定平面中的軸相對應，I、J、K分別表示圓心的座標減去圓弧起點的座標（或圓心座標的絕對值）。

其他較重要的G指令還有刀具半徑補償指令（G40、G41、G42），平面選擇指令（G17、G18、G19）等等。3．座標功能字數控程式中X、Y、Z、I、J、K及其後面的數值設定機床各座標的位移量。4．進給功能字進給功能字用來指定刀具相對工件的運動速度，單位常用mm/min，由大寫的F和其後的數值組成。進給功能字對加工效率、加工品質及加工過程的安全性有著非常重要的影響，設定時應特別注意。5．主軸速度功能字主軸速度功能字用來給定機床的主軸轉速，單位常用r/min(轉/分鐘)，由大寫的S和其後的數值組成。主軸速度功能字同樣對加工效率、加工品質及加工過程的安全性有著非常重要的影響，設定時也應特別注意。6．輔助功能字

M指令主要用於控制機床的各種開關功能，各M代碼規定的功能對不同的機床製造廠來說可以不相同。M代碼有二種形式，一種叫做非模態代碼(當段有效代碼)，它只在書寫了該代碼的程式段中有效；另一種叫做模態代碼(續效代碼)，它一旦在一個程式段中指定，便保持有效，直到同類M代碼出現或被取消為止。不同類的M代碼可以放在同一程式段中，而且與順序無關。

常用的M代碼有M02（程式結束指令，執行時使主軸、進給、冷卻液全部停止，並使系統複位，加工結束。)、M03（主軸正轉啟動，和S代碼配合給定主軸轉速。)，其他可參看有關書籍。M（輔助功能）－－表示機床操作時的各種輔助動作及其狀態

7．刀具機能

刀具機能用於換刀，由地址T之後的2位數指令表示選擇的刀具號，T代碼與刀具的關係是由機床製造廠規定的。在含有換刀指令的程式段，機床在完成該段中其他操作後被中斷(主軸停、冷卻液停)，由操作者換刀後，按迴圈啟動鍵即可繼續執行程式。

換刀既可以手工換刀，也可以由機床自動完成。

二、數控銑程式的手工編制

手工編程是由人工完成編程過程中的數值計算、編程序單等工作。由此不難看出對於簡單零件，這種方法簡單易行，但對於複雜零件的編程，這種方法效率低，而且極易出錯，因此手工編程被電腦編程（即自動編程）所取代。隨著CAD／CAM軟體功能的日益強大和更廣泛的普及，自動編程被現代製造業廣泛採用。

1、數控程式編制步驟

分析被加工零件的圖紙；制訂零件數控加工工藝過程；選擇或設計工裝夾具；程式編制所需的數據計算；編寫零件加工程式單；程式傳輸；加工程式校驗；試切。

在手工編程中，最好利用零件圖所標注的尺寸，結合刀具資訊編制數控程式。這樣可以免去大量的數據計算工作。下麵介紹的刀具補償就是解決這一問題的關鍵。2、刀具半徑補償

在手工編程中必須考慮刀具半徑問題，如圖所示。當用半徑為R的刀具加工工件時，刀具的中心軌跡應是與A讓開R距離的B線。

刀具的中心讓開的量叫做補償量(也稱為偏置量Offset)。所謂刀具半徑補償功能就是作出加上補償量以後的刀具軌跡的功能，用G40，G41，G42來實現。

使用刀具補償編程的優點是：

1)在編程時可以不考慮刀具的半徑，直接按圖樣所給尺寸編程，只要在實際加工時輸入刀具的半徑即可。

2)可以使粗加工的程式簡化。如下圖所示，利用有意識的改變刀具半徑補償量，則可用同一刀具、同一程式、不同的切削餘量完成加工。

從圖中可以看出，當設定補償量為ac時．刀具中心按cc’運動，第二次設定補償量為ab時刀具中心按bb’運動完成切削。

刀具半徑補償的代碼有G40、G4l、G42，都是模態代碼。

G40是取消刀具半徑補償功能。

G41是在相對於刀具前進方向左側進行補償，又稱為左刀補。

G42是在相對於刀具前進方向右側進行補償，又稱為右刀補。下頁的圖對此進行瞭解釋說明。3、手工編程實例

前面已經介紹過手工編程只是用於簡單的零件編程，而且主要用於二維加工，其關鍵在於圖形輪廓的節點座標計算。對一個圖形的節點計算完成後，再利用刀具補償就可進行數控加工。

進行節點計算時需要較多的用到平面三角知識、平面解析幾何知識，手工編程時要注意以下幾點：節點座標計算一定要準確。注意機床的指令規定。進、退刀要合理。可用一個程式完成不同餘量的切削。

編寫如圖所示工件的數控銑加工程式，刀具補償號為05,P0為進刀點。圖中各點座標如下：

P0(-65,-95) P1(-45,-75)P2(-45,-40)P3(-25,-40)P4(-20,-15) P5(20,-15)P6(25,-40) P7(45,-40)P8(45,-75) P9(0,-65)C1圓弧半徑為R25，圓心座標（0，0），C2圓弧半徑為R65，圓心座標（－85，－15），C3圓弧半徑為R65，圓心座標（85，－15）。編寫其加工程式如下：一、APT自動編程1.1自動編程的發展

APT語言是一種專門用於數控加工的自動編程預言，是AutomaticallyProgrammedTools的縮寫。

APT語言的研究始於1952年。在MIT的電子系研究所進行。1953年，在旋風1號電腦上實現了自動編程。

1958年，APTII,1961年，APTIII1970年，APTIV,辭彙豐富，幾何模型多，能夠適應多座標數控機床加工曲線的需要，並配有多種後置處理程式。

APT語言編程的特點1）零件根源程式編制容易2）數控程式製作時間短3）可靠性高（有校驗、仿真功能）4）能描述圖形的數學關係5）易於二次開發

APT語言自動編程可將數學處理及編寫加工程式的過程交電腦進行，從而提高了編程的速度和精度，解決了手工編程無法解決的複雜零件的編程問題。但其圖形處理能力不強，必須用語言來描述圖形，然後再由電腦生成程式，編程的直觀性差。編程過程比較複雜不易掌握，並且不便於階段性的檢查。二、APT編程實例一個APT程式一般由一下5種類型的語句組成1）識別語句：指定零件名字和後置處理程式2）幾何形狀語句：定義與加工操作有關的零件幾何形狀3）運動語句：定義刀具相對於零件幾何形狀的運動4）後置處理程式語句：指定機床參數等5）輔助功能語句：指定機床輔助功能以確定刀具、公差等$$(後置處理)PARTNOLJBCLMACHIN,MHC432,600,9900,36,0,31,1,29,30,1$$（幾何形狀定義）SETPT=POINT/0,0L1=LINE/XAXIS,5L2=LINE/YAXIS,5P1=POINT/5,20L3=LINE/P1,ATANGL,(90+45)C1=CIRCLE(YLARGE,L1,XSMALL,L3,RADIUS,2.5)$$（輔助功能）INTOL/0.01TN,MILL,1,8,10LOADTL/1CUTTER/8SPINDL/800,CLWFEDRAT/100COOLNT/ON$$（刀具運動）FROM/SETPTGO/TO,L1,TO,L2TLRGT,GORGT/L1,TANTO,C1GOFWD/C1,TANTO,L3GOFWD/L3,PAST,L2GOLFT/L2,PAST,L2GOLFT/L2,PAST,L1GOTO/SETPT$$（輔助功能）COOLNT/OFFSPINDL/OFFFINI與手工編程相比較？三、互動式自動編程

以CAD的圖形顯示技術為基礎，進行人機對話的自動編程的方式。現代的CAD/CAM系統均採用這種方式。如：UGS/NX,PRO/E,CATIA,CIMATRON,POWERMILL,MASTERCAM等。步驟：

1）零件圖紙及其加工工藝分析

2）幾何造型

3）刀位軌跡技術及生成

4）後置處理

5）程式輸出一、UG/CAM概述1.UG/CAM特點1.1UG/CAM可為數控銑、數控車、數控電火花線切割機床進行編程。1.2仿真功能強大：可驗證刀軌，檢驗干涉，防止過切和欠切1.3定制編程環境，一切都可配置1.4生成現場工藝檔1.5與CAD的緊密集成。CAD更新=>CAM自動更新。主模型，支持並行工程二、UG的銑加工主要方法：2.1平面銑（PlanarMill）：實現對平面零件（由平面和垂直面構成的）的粗加工和精加工2.2型腔銑（CavityMill）：三軸加工，主要用於對各種零件的粗加工2.3固定軸曲面輪廓銑(FixedContour)：主要以三軸方式對零件曲面做半精加工和精加工。2.4可變軸曲面輪廓銑（VariableContour）：與固定軸曲面輪廓銑比較，可變軸以軸方式對更加複雜的零件表面做半精加工和精加工2.5順序銑(SequentialMill)：以三軸或五軸對特別零件的精加工。側刃加工零件側壁，端刃加工零件底面。2.6點位加工（PointtoPoint)：鑽、攻螺紋、鏜孔等2.7螺紋銑(ThreadMill)：不適合用絲錐加工的，用特製的螺紋銑刀。三、UG/CAM基礎概念3.1加工環境：定制和選擇最適合工作要求的編程環境ApplicationManufacturing作業配置（CAMSessionConfiguration）列表CAM設置列表（CAMSetup）3.2菜單與工具條3.2.1菜單：

1）Insert:Operation,Program,Tool,Method,Geometry2）Tools:Navigator,PartMaterial,CLSFPrepareGeometry,Boundary,Unisim,BatchProcessing

3）Information:ShopDoc

4）Preferences:Manufacturing3.2.2工具條1）操作導航工具條2）加工創建工具條3）對象工具條4）行為工具條3.3銑加工編程流程1）CAD模型2）制定工藝3）進入UG/CAM環境4）創建程式節點、刀具節點、幾何節點和加工方法節點5）進入操作創建，指定操作參數，生成刀軌6）驗證刀軌生成車間工藝檔7）後置處理，生成NC代碼3.4銑加工坐標系與刀具1）絕對坐標系，工作坐標系（WCS），加工坐標系（MCS）2）銑加工刀具刀具參考點、刀具軸、刀具類型（5、7、10）3.5操作（Operation）1）刀軌Toolpath，加工工件過程中刀具移動的軌跡2）操作Operation，包含一個單一刀軌以及生成這個刀軌所需要的所有資訊。一些基礎概念回顧1）加工坐標系（MCS）MCS是刀具刀軌的參考座標2）刀具參考點：UG規定在刀具底部中心處。刀軌就是NC機床控制該點行程的運動軌跡。3)銑刀的主要類型5參數、7參數和10參數，指刀具的形狀由多少尺寸參數來定義4）操作（Operation)

是一個單一的刀軌以及生成這個刀軌所需要的所有資訊的數據集。UG編程的主要任務就是創建一系列的操作。操作參數：生成刀軌所需要的參數，如：幾何模型、毛坯模型、刀具、進給量、主軸轉速等。5）主模型

UG/CAD的結果為產品的主模型。UG/CAM可直接利用主模型編程，使CAD/CAM一體化了。主模型變化，CAM可自動更新，避免了重新編程的工作。大大提高了工作效率。同時，UG/CAM也可利用裝配模型編程，可使CAD/CAM並行工作，並可將夾具考慮進去，還可將幾個裝配在一起的組件一起加工。6）銑加工編程的一般步驟平面銑削加工方法特點：平面銑操作是在與XY平面平行的切屑層上創建刀位軌跡，其操作有如下特點：1）刀具軸垂直於XY平面，側刃和底面刀刃切屑工件，其切屑過程是兩軸聯動。2）採用邊界定義刀具的運動軌跡3）既可用於粗加工，也可用於精加工。多用於直壁、底面為水平面的零件。如型腔的底面、型芯的頂面、水準分型面、基準面等

為了生成平面銑刀軌，必須指定零件幾何體和毛坯幾何體，系統才知道要切除的材料在什麼範圍，通過定義刀具以及其他操作參數，系統才知道怎樣生成刀軌一、平面銑削加工方法選擇說明

二、平面銑削（PLANAR_MILL）對話框三、刀具定義介面四、平面銑的加工幾何

加工幾何是重要的操作參數之一。平面銑的所涉及的有：

1)零件幾何PartGeometry2)毛坯幾何BlankGeometry3)檢測幾何CheckGeometry4)修剪幾何TrimGeometry5)底平面FloorPlane

除5)外，平面銑的加工幾何都由邊界定義，不是由實心體模型定義。

島嶼（平面銑的加工對象由平面和與平面垂直的面構成，這樣的模型可稱為島嶼）邊界幾何：

1）邊界是平面線

2）邊界可封閉，也可開放

3）邊界有方向

4）邊界需要指定材料側平面銑削是通過用戶給定的邊界來確定需要加工的區域。

BOUNDARY定義

其中必須要選擇的是Part和Floor。Part定義了工件在X-Y面上的形狀，Floor定義了工件在Z方向的尺寸。

注意的是MaterialSide，其指示的是工件材料在邊界的外側還是內側，對於凹腔，選擇其上表面時材料方向在外側（Outside），如果凹腔內有凸臺，則選擇凸臺邊界時其材料方向應定義為內側（Inside）。

島嶼1和2，對外側的邊界，是Inside,對內側的邊界是outside,島嶼3是Inside對材料側，也可以這樣理解：材料側始終在與刀具相反的一側。如果需要刀具切削邊界的內側，則材料側為outside；如果需要切屑材料的外側，則為Inside。五、主要參數設定1、Stepover：行距（刀間距），設置軌跡間的距離。2、CutAngle：選擇Zig－Zag等平行軌跡時可設定切削角度。

3、ControlPoints：定義預鑽孔以保護刀具。

4、Engage／Retract：進退刀設置，其Method下主要設置安全距離設置、不同加工區域轉換時提刀方式等，Automatic下主要是對系統缺省的進退刀方式進行編輯。5、Cutting：設置加工順序（CutOrder，區域優先或深度優先）、順逆銑（CutDirection）。切削精度（Intol，Outtol）、加工餘量（Stock）。定義不同加工區域之間的軌跡優化方法。區順序（RegionSequencing）當前刀具欠切區域的記憶與處理（實體模型操作簡便實用）。

是否對未切區域形成永久邊界，以便後續的平面銑操作來清理這些未切區的材料6、CutDepths：切削深度方向進刀設定，包括用戶自定義、凸臺與底面、定值等方法。7、Corner：拐角加工設定，包括拐角軌跡、速度減慢（Slowdown）等。

8、Avoidance：安全選項設定，包括開始點、進刀點、安全平面等設定。

Avoidance避讓幾何

完整的刀軌含切屑刀軌和非切屑刀軌。從點、起始點、返回點、回零點、安全平面、底限制平面以及橫越運動都是是非切屑刀軌。用於定義非切屑刀軌的幾何對象稱為避讓幾何，是為了避免切入衝擊和撞刀9、FeedRates：走刀速度設定，包括快速、進刀、加工、轉移、退刀等速度設定。

Feedrate進給率10、Machine：機械參數設定，包括程式開始指令（如冷卻液開）、程式結束指令（如主軸停轉）、刀具補償等。六、走刀軌跡的選擇

往復式Zig－Zag：平行刀具軌跡，雙向進刀，可設置切削角度。單向切屑Zig：平行刀具軌跡，單向進刀，可設置切削角度。單向帶輪廓銑ZigwithContour：沿輪廓的平行刀具軌跡，單向進刀，和Zig不同的是，Zig的提刀回退軌跡和刀具軌跡重合，而ZigwithContour軌跡中刀具沿著兩條軌跡的對角線返回。

仿形外輪廓FollowPeriphery：依照零件輪廓生成同心的平行的刀具軌跡（週邊輪廓優先）。仿形零件FollowPart：依照零件形狀（包括外輪廓、內部形狀）等生成平行等距的刀具軌跡。FollowPeripheryFollowPart走刀方式Zig-ZagZigZigwithcontourFollowProfileProfile：沿邊銑削，只在工件的周邊輪廓產生刀具軌跡，此時主對話框中的AdditionalPasses被啟動，用戶可以按照需要增加一定數目的軌跡。

StandardDrive：與Profile軌跡類似，只不過忽略掉刀具無法通過的區域，刀具軌跡是完整的。七、UG/CAM中的數據共用

刀具、加工幾何、加工方法是主要的操作參數。一旦定義為操作導航工具中的節點，就可以被在以後創建的操作中使用（即被共用）。

刀具和加工方法只能定義為共用節點。加工幾何既可以定義成共用節點，也可以不定義為共用節點，而可以作為特定的操作在它的操作對話框中個別地定義非共用的加工幾何。八、程式節點及其操作狀態九、平面銑綜合實例平面銑加工編程的一般過程：1、選擇刀具ToolSelect2、選擇邊界BoundarySelectPartBoundary零件邊界

BlankBoundary毛坯邊界3、指定底面Floor4、指定走刀方式Zig-Zag,Follow…5、指定其他參數指定安全避讓Aviodance

指定進刀退刀方式Engage/Retract

進給率Feedrate

餘量Stock

機床控制Machine(換刀，開主軸…)…6、生成刀軌Generate練習題（可在課件所在伺服器下載）1）nc2007_7.1.prt2)nc2007_7.2.prt

十、面銑(facemill)

面銑（FaceMilling）屬於一種較為特殊的平面銑。與平面銑一樣，面銑創建刀位軌跡也是在與xy平面平行的切削層上。面銑是通過平面來定義加工幾何體，此平面可通過平面（選擇的平面必須與xy平面垂直）、曲線、邊緣來定義；同時，此平面也作為面銑的底平面，因此，面銑不需要再定義底平面，操作相對於平面銑而言較為簡便。當選取實體平面為加工幾何體時，系統會自動避免過切。面銑的參數定義1）幾何定義：不需要定義島嶼高度（即不需要指定底平面），只需要指定要加工的端面邊界。指定BlankDistance可知毛坯材料的厚度，指定零件實心體作為零件幾何，可避免過切。2）餘量：PartStock為側面餘量，FinalFloorStock是被加工端面保留的餘量3）切屑深度：DepthPerCut:每層的切削深度4）溢出毛坯百分比:BlankOverhangPercent，面銑所獨有，指定允許刀具超出被加工表面邊界之外的量，最好不要大於100。使用面銑的優點

•交互非常簡單，原因是只需選擇所有要加工的面並指定要從各個面的頂部去除的餘量。

•當區域互相靠近且高度相同時，它們就可以一起進行加工，這樣就因消除了某些進刀和退刀運動而節省了時間。合併區域還能生成最有效的刀軌，原因是刀具在切削區域之間移動不太遠。

•“面銑”提供了一種描述需要從所選面的頂部去除的餘量的快速簡單方法。餘量是自面向頂而非自頂向下的方式進行建模的。

•使用“面銑”可以輕鬆地加工實體上的平面，例如通常在鑄件上發現的固定凸墊。

•創建區域時，系統將面所在的實體識別為部件幾何體。如果將實體選為部件，則您可以使用干涉檢查來避免干涉此部件。型腔銑概述1）型腔銑特點

型腔銑操作與平面銑一樣是在與xy平面平行的切削層上創建刀位軌跡，其操作有以下

特點。

a)刀軌為層狀，切削層垂直於刀具軸，即在切削過程中機床兩軸聯動。

b)切削效率高，但會在零件表面上留下層狀餘料，因此主要用於粗加工，但某些操作也可用於精加工。

c)採用邊界、面、曲線或實體定義刀具切削運動的區域，在實際應用中多採用實體。

d）刀位軌跡創建容易，只要指定零件幾何體與毛坯幾何體，即可生成刀軌。

e)可適用於帶有傾斜側壁、陡峭曲面及底面為曲面的工件的粗加工與精加工，典型零件如模具動模、定模及各類型框等。2)型腔銑的幾個重要概念

a)零件、毛坯、檢查幾何體

在型腔銑中，零件幾何體必須定義，毛坯與檢查幾何體為可選。曲線、曲面、實體均可

定义为以上这3類幾何體；另外，零件與毛坯幾何還可以使用小平面幾何體（facetedbody)定義。在實際應用中，常使用實體或小平面體定義零件與毛坯幾何。

當零件與毛坯幾何均為實體或小平面體時，零件與毛坯幾何體之間的材料為被去除的材料，UG系統即通過計算被去除的材料產生刀軌。b)切削層、切削區間型腔銑刀軌為層狀，該層稱為切削層，切削層定義了切削平面的位置。切削層由切削區間與每層切削深度定義。

UG系統會自動根據零件和毛坯幾何產生一個切削區間，其深度為幾何體上的最高點到最低點。型腔銑必須有一個或一個以上的切削區域。在實際應用中，對於深型腔、高凸臺即曲面複雜的零件，需要定義多個切削區間，使用不同切削深度，以使型面上的殘留餘料更為均勻，方便後續加工。c)IPW

IPW（InProcessWorkpiece）是指一道加工工序完成後剩餘的材料，又叫中間毛坯。在型腔銑中，為了更加高效地生成粗加工、半粗加工程式就需要使用IPW作為毛坯幾何。IPW

小平面模型，在UGNX

以前的版本，如果需要使用IPW，則必須採用手動辦法創建小平面模型。從

UGNX開始，在型腔銑中可自動創建IPW，作為下一道工序的毛坯。

參考刀具也可起到類似效果d)等高輪廓銑（Z-LevelMilling）

等高轮廓铣操作是用多个切削层铣削实体或曲面的轮廓。对于某些型面复杂的零件，其需加工的型面既有起伏较为平缓的曲面，也有陡峭，甚至是接近垂直的斜面或曲面，典型零件如模具的型腔与型芯。在加工具有这类特点的零件时，对于平缓曲面与陡峭曲面需要采用

不同的加工方式，等高輪廓銑就特別適合於陡峭曲面的精加工。一、型腔銑削加工方法選擇說明

CAVITY_MILLZLEVEL_FOLLOW_CAVITY：凹模加工ZLEVEL_FOLLOW_CORE：凸模加工CORNER_ROUGH；ZLEVEL_PROFILE；ZLEVEL_PROFILE_STEEP。二、型腔銑削對話框三、加工幾何定義CavityMilling從字面上看是型腔加工，實際通過工件和毛坯的定義可完成各種形狀零件的加工。

型腔銑操作可加工的形狀特點：平面銑無法加工的包含曲面的任何形狀的零件，適合平面銑的也可用型腔銑。不能加工存在“反扣”形狀的。在定義零件幾何和毛坯幾何上，以及切屑深度上與平面銑有重大差別。通常其零件幾何、毛坯幾何可由SurfaceRegion,Facetedbody,Sheet,Solid,Face,Curve來定義。常用的是Solid,SurfaceRegion,Face.

檢查幾何可由Sheet,Solid,Face,Curve定義。修剪幾何只能由Boundary定義。四、主要參數設定

其大部分參數都和平面銑削相同，在此只介紹很重要的CutLevels（切削深度定義）。 在型腔內部形狀很複雜時，多加工層次、複合深度切削對加工品質提高是非常必要的。 選擇了工件後，CutLevels按鈕被啟動，其介面如下圖所示。切削深度層次定義方法：自動生成，用戶自定義，固定深度切削深度層次定義：增加層次，編輯層次，刪除層次。可以拖動滑動條、鍵入數值、選擇圖形中的點等方式定義層。進退刀設置安全距離的含義自動進退刀五、刀具軌跡仿真及後置處理驗證刀軌：通過可視的方式檢查刀具切除材料的過程，已檢驗操作的刀軌：切屑結果是否正確，是否過切，是否欠切。1）過切(Gouge)：刀具與零件材料發生了干涉，原因：非切屑運動不合理，模型存在幾何錯誤。2）欠切（Excess)：工件上尚未切除的剩餘材料。零件餘量是正常的剩餘材料。不正常的剩餘材料是刀軌不合理的表現。過切與欠切的定義

刀具軌跡的仿真可以動態進行實體切削仿真，系統根據加工區域的形狀臨時生成毛坯（用戶可交互定義毛坯），然後進行仿真。在刀具軌跡生成後，系統生成CLSF（刀位檔，CutterLocationSourceFile）記錄刀具運動的速度、數據等資訊。其語句格式與APT語言類似，必須經過後置處理才能得到被機床數控系統識別的G代碼。UG可以由用戶根據數控系統格式要求自己定義MDFG檔（*.mdf）,或者在菜單中調用UG/POST

得到完全符合格式要求的加工代碼。1、刀具軌跡仿真過程

在UG中，每個加工工序完成以後，都有一個零件的中間過程，稱為IPW(IN—Processworkpiece)，IPW可以作為下一道工序毛坯，編程人員可以通過對IPW的觀察來確定加工情況。同時，為了確保程式的安全性，必須對生成的刀軌進行檢查校驗，檢查刀具路徑有無明顯過切或者加工不到位，同時檢查是否發生與工件及夾具的干涉。校驗的方式有：(1)直接查看。通過對視角的轉換、旋轉、放大、平移直接查看生成的刀具路徑，適於觀察其切削範圍有無越界，以及有無明顯異常的刀具軌跡。(2)手工檢查。對刀具路徑進行逐步觀察。(3)模擬實體切削，進行仿真加工。直接在電腦螢幕上觀察加工效果。2、刀軌的編輯

可哥視化編輯操作的刀軌。在操作導航工具中選取一個操作，然後選此功能，可對要編輯的刀軌執行各種編輯。如：拷貝、移動、刪除、裁剪、延伸等3、刀具軌跡後置處理過程刀位檔輸出後置處理ShopDocumentation（工藝檔生成）

在用UG生成數控程式之後，必須對數控程式進行後處理，才能滿足不同機床，不同控制系統的特定要求。這是因為由UG生成的刀軌檔只是通用性檔，而每臺機床／控制系統對程式格式和指令都有不同要求，比如對同一行中不同G代碼的輸出順序有不同的要求在UG中，UG為用戶提供了一個後處理器——UG／Post，來幫助用戶完成後處理。通過建立跟機床／數控系統相匹配的兩個檔——事件處理檔(EventHandler尾碼是.tcl)和定義檔Deftnitionfile尾碼是．def)(這兩個檔由UG後處理編輯器一UG／PostBuilder生成)來完成後置後處理。

UG／Post可以完成從簡單到任意複雜機床／數控系統的後處理。最後，將後處理之後的程式傳入特定數控機床完成數控加工。UGPostBuilder介面六、IPW(中間毛坯/工序模型)“IPW（工序模型）”是一個“型腔銑”切削參數，它指定了操作完成後應保留的材料（剩餘材料）。該參數既控制著當前操作由上一（參考）操作輸入的狀態，又控制著當前操作輸出的IPW的狀態。使用IPW的操作是餘料銑操作。“工序模型”使用的選項如下：

•“No”，使用現有的毛坯幾何體（如果有），或切削整個型腔。

•“Use3D”，使用上一步“型腔銑”或Z層操作創建的小平面幾何體。

•“UseLevelBased”，使用上一步“型腔銑”或Z層操作中的刀軌。(NX3以後新增功能)使用工序模型後，加工幾何裏無毛坯選項七、參考刀具

當需要在拐角處加工上一個刀具未達到的剩餘材料時，可使用“參考刀具”。未使用參考刀具使用參考刀具“最小材料厚度”是特定於“型腔銑”的一切參數。該參數決定了在打開“工序模型”或使用“參考刀具”時，最少應切削掉的材料的厚度。當打開“最小材料厚度”時，刀軌中任何切削材料的厚度值小於此值的刀軌段都將被抑制。IPW與參考刀具的區別1）都是二次開粗（去殘料）的有效方法2）IPW是關聯的，參考刀具是非關聯的3）IPW比參考刀具要準確，會考慮前面操作的加工餘量。4）參考刀具比IPW靈活，計算速度快5）IPW和參考刀具可以同時使用。八、型腔銑實例

型腔銑適合做粗加工。粗加工的主要目的是快速、高效地去除主要餘料，因此通常採用較大直徑刀具和較大的切削負載，對刀位軌跡的具體要求就是跨距、切深較大，進退刀較少、少走空刀，順銑、逆銑混合使用，採用較低主軸轉速與進給率。型腔銑適於對型面複雜、起伏較大的零件做粗加工。型腔銑和平面銑的區別

型腔銑工序類似於平面銑，都是用平面的切屑層去除大量材料。但不同的是這兩種工序類型定義材料的方法不同，平面銑使用邊界定義零件材料，型腔銑可以使用邊界、面、曲線和實體。平面銑是專門為加工帶有直壁、平面的島頂和底平面的零件而設計，而且底平面垂直於刀軸，而型腔銑專門為加工有斜度的側壁和曲面的底面零件而設計。型腔銑會留下一些殘餘材料，如殘留高度、臺階狀材料等，故型腔銑適用於粗加工工序。留下的材料可用固定軸曲面輪廓銑工序進行精加工。Nc2007_8.1.prtNc2007_8.2.prt，IPW和參考刀具九、等高銑（ZLevelprofilemill)

型腔銑中的等高輪廓銑是採用Profile的切削方法，分層加工。在加工較陡、較深的型面時，采用等高切削可以使刀具受力均勻、震動小，因此特別適合於陡峭曲面的精加工。“等高銑”是一個固定軸銑削模組，其設計目的是對從多個切削層中的實體/面建模的部件進行輪廓銑。使用此模組只能切削部件或整個部件的陡峭區域。除了“部件”幾何體，還可以將切削區域幾何體指定為“部件”幾何體的子集，以限制要切削的區域。如果沒有定義任何切削區域幾何體，則系統將整個“部件”幾何體當作切削區域。在生成刀軌的過程中，處理器將跟蹤該幾何體，需要時檢測部件幾何體的陡峭區域，對跟蹤形狀進行排序，識別要加工的切削區域，以及在不干涉部件的情況下對所有切削層中的這些區域進行切削。“等高銑”的一個重要功能就是能夠指定“陡壁角”，以區分陡峭與非陡峭區域。將“陡壁角”切換為“開”時，只有陡峭度大於指定“陡壁角”的區域才執行輪廓銑。將“陡壁角”切換為“關”時，系統將對整個部件執行輪廓銑。固定軸曲面輪廓銑概述

固定軸銑削是刀軸與指定的方向始終保持平行，即刀軸固定。固定軸銑削的刀具路徑是通過投射驅動點到零件幾何上來創建的。首先，從驅動幾何上產生驅動點，然後，沿指定的投射向量把驅動點投射到零件幾何上。刀具與在零件幾何表面上的投射點接觸，隨著刀具在零件幾何上從一個點移動到下一個點，刀端中心位置點形成的軌跡就是刀具路徑。屬於三軸聯動加工。固定軸

銑的原理

必備要素：零件面、驅動面和投射向量固定軸銑的特點：