随着我国制造业的快速发展，数控机床以其自动化程度高、生产率高、柔性好、加工精度高、加工质量稳定、易于与计算机建立通讯、易于实现群控、经济效益好等优点迅速占领了制造业市场。对于机械制造专业的学生来说，毕业后从事的行业很有可能就是数控加工行业，因此学好数控加工技术对以后就业意义更大。笔者在此将自己在学习和实际操作数控机床过程中的一些体会提出来，供初学者参考。
1、数控机床加工原理
要学习数控加工技术，首先必须了解数控加工的工作原理。首先把加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即把刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程的切削速度、进给速度、工件与刀具的交换、冷却液的切换等按照规定的代码和格式编制成加工程序，然后将程序送入数控系统；数控系统根据程序的要求进行相应的计算和处理，然后发出控制指令，使各坐标轴、主轴及辅助动作相协调，实现刀具与工件之间的相对运动，实现零件的加工。
2. CNC加工中涉及的坐标系
数控机床上各运动执行元件的动作，都是由数控驱动装置（数控装置）控制的。因此，为了建立各运动部件与机床相对位置之间的定量关系，可以采用坐标系。这种坐标系由机床出厂时制造厂确定，称为机床坐标系。机床坐标系的原点称为机床原点或零点。参考点是机床坐标系中的一个固定位置点。通常，参考点与机床坐标系的原点设定为同一点，因此有些机床上的参考点返回操作也叫零点返回操作。在数控编程中，通常依据零件图上某一点建立坐标系进行编程。这个点称为工件编程零点，这个坐标系称为工件坐标系。建立工件坐标系的目的是为了方便和简化编程。
3.数控编程方法
CNC编程主要有两种方法：一种是手工编程；一种是自动编程。两种编程方法各有优缺点，适用于不同的加工范围。手工编写的程序简洁明了，阅读理解方便，调整方便，适合于比较简单的零件编写加工程序，但手工编程很难实现复杂曲面的加工。自动编程是指利用计算机编制CNC加工程序。自动编程效率高，精度好，操作安全可靠，能实现手工编程无法实现的复杂曲面加工。但自动编程编写的程序比较冗长，不够精炼，有些时候运动轨迹不是很合理，耗费的时间比较多，所以程序员要根据零件的实际情况选择合理的编程方法。
4.常用机床编程
（1）数控车床编程。数控车削加工中通常使用车削循环指令。车削循环指令主要有简单车削循环指令和复合车削循环指令。简单车削循环指令和复合车削循环指令各自包含几种不同的车削循环指令。应合理使用哪种车削循环指令，取决于学习者对各种车削循环指令的刀具路径和刀具特性的了解，以便进行合理的选择。车削比较细长的工件，使用尾座和顶尖时，在编写加工程序时应仔细选择退刀和换刀的位置，防止刀架与顶尖或尾座相撞。另外，在车削锥面和圆弧时，由于刀位点的变化，常常发生过切或欠切。可利用刀尖半径补偿功能来消除此类加工误差。
（2）数控铣床编程。数控铣床主要用于加工平面、变角、曲线和箱体类零件。数控铣床在加工过程中，实际上是控制刀具中心轨迹来实现铣削的。因此，如果不采取措施，直接对加工进行编程，加工出来的零件尺寸必然达不到图纸的要求。解决这个问题的方法主要有两种：一是在编程时在相应尺寸上增加或减去一个刀具半径，二是利用刀具半径补偿功能，补偿一个刀具半径。在建立刀具补偿的过程中，刀具先移动到程序中规定的目标位置，然后根据刀具半径补偿中存储的数据，偏离原轨迹一段距离。因此，在建立刀具半径补偿时，建立刀具补偿的距离必须大于刀具半径。而且，刀具补偿的建立和取消都必须在G01和G00上进行。 在某些情况下，为了防止刀具在加工零件表面留下刀痕，可以选择圆弧切入切出方式进给。另外，可以通过修改刀具半径补偿存储的数值来实现粗加工和精加工。当数控机床使用多把刀具进行加工时，在对刀过程中，只需要在X、Y、Z方向上对第一把刀具进行对刀，其余刀具只需在Z方向上对刀。
（3）数控加工中心编程。数控加工中心主要用于加工形状复杂、工序多、精度要求比较高的工件。数控加工中心与数控车床、铣床最大的区别在于数控加工中心有刀库和自动换刀装置。不同规格的加工中心有不同数量刀具的刀库，因此刀具从刀库转到换刀位置所需的时间也不同。因此，编写换刀指令要灵活得多。例如：当刀具返回换刀点所需的时间小于从刀库中选择一把刀具所需的时间时，为了提高生产效率，减少换刀等待时间，可以将选刀动作指令写在换刀指令之前，边铣边选刀。另外，加工中心通常采用长度补偿指令来设置Z轴零点。因此，在设置工件坐标系时，通常只在X、Y方向进行零点偏移，Z方向不偏移，直接设置为零。 机床更换加工刀具时，用块规对Z方向进行找正，当块规松紧适中后，读取机床坐标系Z值减去块规高度，输入刀具长度补偿值，即可实现Z轴零点的设定。一般在编写加工中心程序时，应以工序集中的原则编写。
5.数控仿真的应用
实践是检验真理的唯一标准，在掌握了一定的数控编程技术理论基础之后，没有实际操作，光纸上谈兵是不够的，如果初学者直接在数控机床上练习操作，难免会因为不熟练或者操作不当而对机床、设备造成损坏，而且初学者也不可能有太多机会进行实际的机床操作练习。数控仿真为学习者提供了一个很好的模拟机床操作的学习平台，初学者有充足的时间和机会在数控仿真软件中练习操作各种数控机床，而且初学者可以通过仿真实际体验加工环境、刀毛的安装、切削过程、观察各种指令的刀具路径等。另外，数控仿真还可以快速准确地检查加工程序，防止加工过程中发生干涉、碰撞等。数控仿真上的模拟操作与实际机床上的操作几乎相同，因此在一定程度上可以达到很好的操作练习的目的。
6. 进一步学习CNC的必要准备
如上所述，手工编程往往对一些复杂曲面的编程比较困难，利用一些编程软件进行自动编程可以很好地解决这个问题。因此，要想学习和掌握数控编程技术，单靠学习手工编程是远远不够的，还得学习一些自动编程的知识，两者可以配合使用。目前，我国最常用的自动编程软件有：国产CAXA、美国Pro/、UG CAD/CAM系统、以色列软件等，这些自动编程软件在自动编程过程中更重要的是零件的几何造型。因此，学习者在学习手工编程的基础上，还要学习当今主流编程的一些基本造型方法和技巧。虽然现在的数控技术比较发达，各种功能的加工指令也比较齐全。但是随着产品的不断更新，这些指令可能就不能满足一些特殊零件的加工要求了。数控系统为用户提供了宏程序功能，用户可以根据自己的加工要求对数控系统的功能进行扩展。因此，学习一定的用户宏程序知识对今后数控行业的发展还是很有必要的。
一名优秀的数控编程技师不仅要能针对零件轮廓编写加工程序，而且要保证编写的程序加工效率高、工艺性好、工艺参数选择合理、加工零件合格率高、刀具寿命长、加工过程对机床寿命影响小等。另外，学好数控编程技术也不是一朝一夕就能刻苦学习的，需要通过长期不懈的努力和实际操作经验的积累，才能培养出优秀的数控技术人才。
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