大家好，我是宪南。今天跟大家分享一下我8年CNC加工和UG编程经验总结出来的宝贵经验....

CNC加工，也叫数控加工，是指用数控的加工工具进行的加工。因为数控加工是编程后由电脑控制加工，因此，CNC加工具有加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，可加工复杂型面，加工效率高等优点。在实际加工过程中，人的因素及操作经验，在很大程度上会影响最终的加工品质。

首先来看一下今天要分享的主要内容：

1、数控加工的经验总结

2、数控加工中典型问题

3、如何提高加工效率

4、程式优化的技巧

一、数控加工策略与方法

由于数控加工的复杂性，不同的材料、不同的刀具、不同的切削方式、不同的参数设定都会影响数控加工的水平与效率，这里针对数控加工工艺、工序、常用刀具参数的选择以及加工过程中的监控等方面做一些经验汇总。

1、划分加工工序

1.1、刀具集中分序法

就是按所用刀具划分工序，可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。

在实际生产中的加工顺序为：

角度粗铣精铣清角T槽倒角丝攻

1.2、以加工部位分序法

对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内腔、外形、段差、曲面、平面等。

一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。

1.3、以粗、精加工分序法

对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。

底部易变形

进行开粗留量合理

精加工控制好F值

综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。

是采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据现场实际情况来确定，但一定力求合理。

2、加工顺序的安排原则

加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：

2.1、上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。

2.2、先进行内腔加工，后进行外形加工。

2.3、以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数及坐标移动次数。

2.4、多道工序中应优先安排对工件刚性破坏小的工序。

3、工件装夹方式注意事项

3.1、设计工艺程式与设计计算基准统一。

3.2、尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工面。

3.3、避免采用占机人工调整方案。

3.4、夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀抬刀避免撞机，碰到此类情况时，可采用用虎钳或底板抽螺丝的方式装夹。

4、工件坐标系与编程坐标系关系

4.1、对刀点可以设在被加工零件的上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。

其选择原则如下：

1）找正容易。

2）编程方便。

3）对刀误差小。

4）加工时检查方便、可查。

4.2、工件坐标系与程式设计坐标系

工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不改变。

工件坐标系与编程坐标系两者必须统一，即在加工时，工件坐标系和编程坐标系是一致的。

5、刀具路径选择

刀具路径是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路径的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定刀具路径时主要考虑下列几点:

5.1、保证零件的加工精度要求；

5.2、方便数值计算，减少编程工作量；

5.3、寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率；

5.4、尽量减少程序段数；

5.5、保证工件轮廓表面加工后粗糙度的要求，最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来；

5.6、刀具的进退刀（切入与切出）路线也要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件；

5.7、合理地选择刀具。

6、加工过程中监控与调整

工件在找正及程序调试完成之后，就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中，操作者要对切削的过程进行监控，防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。

对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面：

6.1、加工过程监控粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中，根据设定的切削用量，刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况，根据刀具的承受力状况，调整切削用量，发挥机床的最大效率。

6.2、切削过程中切削声音的监控在自动切削过程中，一般开始切削时，刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的，此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行，当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后，切削过程出现不稳定，不稳定的表现是切削声音发生变化，刀具与工件之间会出现相互撞击声，机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件，当调整效果不明显时，应暂停机床，检查刀具及工件状况。

6.3、精加工过程监控精加工，主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量，切削速度较高，进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响，对于型腔加工，还应注意拐角处加工过切与让刀。

对于上述问题的解决：

一是要注意调整切削液的喷淋位置，让加工表面时刻处于冷却条件；

二是要注意观察工件的已加工面质量，通过调整切削用量，尽可能避免质量的变化。如调整仍无明显效果，则应停机检察原程序编得是否合理。

特别注意的是，在暂停检查或停机检查时，要注意刀具的位置。如刀具在切削过程中停机，突然的主轴停转，会使工件表面产生刀痕。一般应在刀具离开切削状态时，考虑停机。

6.4、刀具监控刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中，要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求，对刀具及时处理，防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。

7、切削刀具选用

7.1、麻花钻

形似麻花，刀体上有两条切削刃，主要用于钻孔的加工，柄部的形状分为直柄和斜柄两种。

7.2、平面铣刀

外形盘狀，切削面积大,主要用于大平面的加工。刀刃部分为可更换的设计，通常在设计上分为刀座以及刀片两部分，刀片即为铣刀中的刀刃用来切削工件，而刀座则作为固定或支撐刀片。

平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时，尽量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。每次走刀宽度推荐至为刀具直径的60%--75%。

7.3、端铣刀　　

端铣刀一般会被用来加工模具中的2D区域如垂直面以及水平面或是模具中尖角的区域会用端铣刀将之加工出來。而在传统方式的模具加工中，端铣刀也会被用来粗加工。

立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。

7.4、球形刀

球刀在目前的模具加工使用上相当的频繁，尤其是在铣削3D的模具时球刀更是不可缺少的工具。

球刀、圆刀（亦称圆鼻刀）常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆刀多用于开粗。

8、程序单的功能与要求

功能：程序单包括绘图和编程文件名、工件名称、装夹草图、程序名、每个程序所使用的刀具、切削的最大深度、加工性质（如粗加工还是精加工）、切削参数与补正量、理论加工时间等。

要求：作为加工程序的说明书，是数控加工工艺设计的内容之一，也是需要操作者遵守、执行的规程，是加工程序的具体说明，目的是方便操作者调用、明确程序的内容、清楚零件装夹角度和定位方式、配备对应刀具进行准备工作。

9、程式设计准备工作

在确定加工工艺后，编程前要了解：

9.1、工件材质；

9.2、刀具选择；

9.3、工件毛胚的大小；

9.4、工件装夹方式；

9.5、程式原点设置；

9.6、安全高度的设定；

9.7、预防撞刀；

9.8、程式后处理。

二、数控加工典型问题

1、工件过切

原因：

1）弹刀，刀具强度不够，太长或太小，导致刀具弹刀；

2）操作员操作不当；

3）切削余量不均匀，进给参数不合理；

4）设备参数不合理。

改善：

1）用刀原则：能大不小，能短不长；

2）增加清角程式，余量要均匀；

3）合理调整切削参数，余量大拐角去修圆；

4）根据实际现象进行调整机台参数。

2、断刀

原因：

1）吃刀量过大，进给设定过快；

2）加工路径不合理导致排屑不畅；

3）切削液的方向及冲击力；

4）加工参数设置过快。

改善：

1）程式的吃刀量进给要根据刀具材料设定；

2）刀具类型规格以及被加工材料种类合理设置；

3）校正切削液的方向，确认切削液冲击力；

4）程式的吃刀量进给要根据刀具材料设定。

3、表面精度

原因：

1）切削参数不合理；

2）刀具刃口不锋利；

3）刀具装夹太长、刀刃避空太长；

4）加工方式（尽量考虑顺铣）。

改善：

1）切削参数、公差、余量、转速进给设置要合理；

2）刀具设定区域寿命自动报警（检查刀具）；

3）对于平刀、球刀、圆鼻刀的下切，转速进给要合理；

4）精加工顺铣为第一选择。

4、机床震动过大

原因：

1）工件的外形复杂而装夹部位选择不合适；

2）工件内部组织不均匀，导致切削时受力不均匀；

3）刀具选择不合理，刀具材料不合适，刚性差，是引起震动的主要原因。

4）切削用量和数控机床转速的设置不合理。

改善：

1）人的因素：丰富实践经验，提高设备维护水平，定期合理地对机床进行维修保养。

2）提高数控机床自身的抗震性，合理设置机床参数。

5、撞机

原因：

1）深度Z轴对刀错误；

2）原点错误；

3）用错刀具；

4）手动操作摇错方向。

改善：

1）设定好对刀位置点；

2）原点寻边时单边要考虑寻边器半径；

3）用刀时一定按照程式工艺单；

4）手动快速移动时先将Z值抬高再移动。

6、刀具偏摆过大

原因：

1）刀把夹套保养不及时，夹套内有脏污、锈斑、金属屑；

2）锥形刀柄未擦干净，残留铝屑、塑胶等废物；

3）弹簧夹头、主轴锥套粘附异物，导致贴合刀具异常；

4）撞机，碰撞等重大异常造成主轴异常，精度丧失。

改善：

1）刀把夹套定期清理脏物进行保养；

2）换刀时将刀柄吹擦干净后再挂刀；

3）定期检查弹簧夹头、主轴锥套及时清理；

4）联系设备，调试主轴。

除了以上列举的典型问题，常见的机台故障还有：

1）主轴异常；

2）刀盘卡刀；

3）润滑故障；

4）精度丧失；

5）刀号错误；

6）坐标错误。

三、如何提高加工效率？

效率提升影响因素：

人：技术人员对数控加工的硬件特性、软件、参数选择的理解不够；

机：数控加工设备的自动化、集成化、智慧化特性没有充分发挥；

法：刀具选择、工艺安排、走刀方案、参数优化等方面的整理改善不到位。

效率提升改善：

1、人

作为整个系统中最灵活最关键的部分，培养出优秀的CNC技能人才对数控加工效率的提升有着至关重要的作用。

1）CNC基础知识学习

2）CNC常用G/M代码

3）CNC常用三角函数

4）CNC程式结构的组成

5）治具结构及精度的了解

6）刀具切削知识

7）机台变数模态运用

8）机台报警故障排除

9）一般手动程式编辑

10）宏变量运用及编程

11）探头的使用及程式设计技巧

12）巨集变数运用及程式设计

2、机

在数控加工的过程中设备的可靠性、稳定性、都在很大程度上保证了生产的顺利进行。因此通过定期的保养点检来提升设备性能，有效提升生产效率，其主要途径如下：

2.1、工治具精度自检

1）杜绝停机的时间浪费

2）减少人工点检治具精度

3）精度异常及时发现和处理

2.2、定期保养设备

1）保证机台精度

2）避免主轴发热停机

2.3、热位移补偿功能

1）减少机台暖机的时间

2）避免因刀长误差而停机核实

2.4、定时检查确认

1）破损、放大器、气缸等信号确认

2）润滑系统、气压等导致报警停机

3）冷却系统、治具功能异常的排除

3、方法

根据不同的加工内容和设备选择合适的优化方案，才能更好地提升效率。

3.1、程式及参数

1）主/子程式防呆

2）生技操作防呆法

3）压爪/气缸防呆

4）刀长/刀补/坐标

3.2、加设防呆

1）工件材质了解

2）减少抬刀空走刀

3）减少换刀次数

4）减少四轴旋转次数

3.3、机内自动化

1）自动对刀与数据输入

2）自动点检治具精度

3）探点自动补偿

4）尺寸自动检测储存

3.4、提高机台稳定性

1）减少调机频率

2）运用宏变量自动调机

3）加设刀具区域监控

4）四轴旋转参数控制

四、程式优化的技巧

一个零件的加工程式绝不是唯一的，诸多程式（方案）中肯定有更好的，一个优化好的加工程式不仅能保证加工出符合零件要求的品质，还应能充分发挥数控机床的性能，使其安全可靠高效的运行，从而提升效率。

4.1、程式优化目标

1）程式方便调试

程式方便调试及修改，只需修改局部即可。

2）程式稳定性好

当刀具半径变化或零件安装位置改变不需要改变程式。

3）发挥机台功能

程式最短最优，充分发挥机台宏程式功能。

4）程式通用性好

若有系列零件则只需编一种，其余只修改关键尺寸便可使用。

5）程式成本要低

人工和机台费用要低。

6）程式的正确性

零件加工品质稳定

4.2、通用性优化方法

即不过度区分加工结构、材料、精度要求等细节，可用于绝大多数程式的优化技巧。

1）发挥系统刀具半径补偿功能

以零件轮廓程式设计刀具自动偏移一个刀具半径，刀心轨迹由系统自动计算。

2）以圆弧插补代替直线逼近

曲线是在G18平面内，如改成圆弧逼近轮廓程式段数量会大幅减少。

3）充分运用宏程式运算功能、自动补正功能

关联到X/Y/Z尺寸都可以用宏程式自动补偿。

4）合理利用机台控制参数

利用机台参数减少机台震动，修正拐角刀纹、横纹、竖纹、侧面刀纹。

4.3、适用性优化方法

即需要根据加工的具体结构、材料、精度要求等，做出针对于当前加工目标下最优的程式技巧。

1）简化程式设计功能

固定循环、比例缩放、对称镜像、坐标旋转

降低程式设计难度，缩短程式长度。程式简单易懂，便于修改调试，程式通用性好。

2）巨集变数

巨集程式是通过变数程式设计实现加工中的函数运算从而加工出复杂曲线的程式设计方法。

巨集变数椭圆实例

普通程式字节多加工效率低

G91G28Z0

G40G49G80G90G69

NO1

(D6)

T01MO6

G54

G05.1Q1

G90G00X-.56Y-1.87

G43H01Z10.

M01

SM03

M08

Z3.

G01X-.Y-.Z2.F.

X-1.Y.Z2.

X-1.Y.Z2.

X-2.Y1.Z1.

X-3.Y1.Z1.

X-4.83Y.79Z1.

X-5.55Y.Z1.

X-5.Y-1.Z.

X-5.Y-2.Z.

X-5.Y-3.Z.

X-4.Y-3.Z-.

X-3.Y-4.Z-.

X-2.Y-4.Z-.

X-1.Y-3.Z-1.

X-.Y-2.Z-1.

宏程式具有灵活性、智慧性、易读、易修改、程式简短、逻辑严密。

G91G28Z0

G91G28X0Y0

G90G40G80G49G69

T1M6

G0G90G54X0Y0

M03S

M08

G43H01Z50.　　　　　　　　　　

Z10.　　　　　　　　　　　　

Z1.　　　　　　　　　　　　

#1=30.　　　　椭圆长半轴

#2-20.　　　　椭圆短半轴

#3=0.　　　　起始角度

#4=.　　终点角度　　　　

#5=1.　　每次角度增量　　

WH[#3LE#4]D01　　　　　　　　

#=#1*COS[#3].椭圆X方向座标　　

#=#2*SIN[#3]椭圆Y方向座标

G41D01

G01X［#］Y［#］F

#7=0.5

#8=5

WH[#7LE#5]D02

Z-#7

#7=#7+0.5

END2

#3=#3+#5

END1

G40

G01X50.

G0Z50.

M05

M09

M30

G91G28Z0

G91G28X0Y0

如果你想从CNC加工操机人员转做编程人员，以上这些都是必须知道的哦，除了以上，你觉得还有什么也是需要知道的呢？

好了，今天的分享就到这里了。

我没有当任何人的老师的想法，最多算是大家学UG的引路人。

我们一起携手走下去！

最后，宪南恭祝大家工作顺利，学UG有成！