面向初學(xué)者和程序員的數(shù)控編程指南
CNC程序員需要通過分析零件圖來確定加工工藝，并據(jù)此編寫數(shù)控加工程序。初學(xué)者要成長為CNC程序員，需要具備專業(yè)的CNC知識，熟練使用G代碼語言，熟練操作各種CAD/CAM編程軟件。
什么是數(shù)控程序？
數(shù)控程序是指編碼的 CAM 軟件指令，用于控制操作 數(shù)控機(jī)床。是從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的控制程序，稱為數(shù)控加工程序。
為了滿足設(shè)計、制造、維護(hù)和推廣的需要，在輸入代碼、坐標(biāo)系統(tǒng)、加工指令、輔助功能、程序格式等方面，國際上已經(jīng)形成了2個通用的標(biāo)準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）標(biāo)準(zhǔn)和電子工業(yè)協(xié)會（EIA）標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)控加工程序是由各種功能詞按照規(guī)定的格式組成的，正確理解各個功能詞的含義，正確使用各種功能詞，按照規(guī)定的說明編寫程序是編制程序的關(guān)鍵。
CNC程序員必須掌握數(shù)控加工相關(guān)的知識，包括工作原理、XYZ軸坐標(biāo)系、程序結(jié)構(gòu)以及常用CNC指令。
什么是數(shù)控編程？
CNC編程是指借助計算機(jī)、CAD繪圖設(shè)計軟件、CAM建模制造軟件自動編制數(shù)控加工程序，控制數(shù)控機(jī)床工作的過程。
CNC編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容之一，通常包括分析零件圖樣、確定加工工序、計算刀具路徑、獲取刀位數(shù)據(jù)、編制數(shù)控加工程序、制作控制介質(zhì)、校對程序以及零件加工試驗等。
如何進(jìn)行數(shù)控編程？
CNC編程采用G代碼語言按規(guī)則描述零件的形狀、工藝、參數(shù)及輔助信息等，然后計算機(jī)自動進(jìn)行數(shù)值計算、刀具中心運動軌跡計算、后置處理等，生成零件加工程序單，并模擬加工過程。對于形狀復(fù)雜、非圓曲線輪廓、3維曲面等零件，自動編程方法高效可靠。
在編程過程中，數(shù)控程序員可以及時檢查程序是否正確，必要時進(jìn)行修改。由于計算機(jī)代替程序員完成繁瑣的數(shù)值計算工作，節(jié)省了編寫程序表的工作量，可使編程效率提高幾十倍甚至幾百倍，解決了許多手工編程無法解決的復(fù)雜零件的編程難題。
CNC編程有多少種類型？
市場上最常見的CNC編程類型有兩種，包括手動編程和自動編程。
什么是手動編程？
手動編程是指編程的各個階段都由人工完成。利用通用計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，手工進(jìn)行刀具路徑計算，并編制指令。這種方法比較簡單，初學(xué)者容易掌握，適應(yīng)性強(qiáng)。適用于中等復(fù)雜程度的程序和計算量較小的零件編程。是機(jī)床操作工必須掌握的。
手動編程步驟
手工編程步驟包括手工完成零件加工的數(shù)控加工過程、分析零件圖、進(jìn)行工藝決策、確定加工路線、選擇工藝參數(shù)、計算刀位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、編寫數(shù)控加工程序表、驗證程序、手工編程等。
優(yōu)點
它主要用于點加工（如鉆孔、鉸孔）或幾何形狀較簡單的零件的加工（如平面、方形槽），計算量較少，程序段數(shù)受限制，編程直觀，易于實現(xiàn)。
缺點
對于具有自由曲面、復(fù)雜型腔的零件，刀軌數(shù)據(jù)的計算相當(dāng)繁瑣，工作量很大，極易出錯，校對困難，有的甚至根本無法完成。
什么是自動編程？
自動編程是指對于幾何形狀復(fù)雜的零件，借助計算機(jī)先編寫好零件的源程序，加工完成后生成數(shù)控加工程序。
優(yōu)點
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)不僅為用戶編程提供了通用的預(yù)備功能和輔助功能，而且還為編程提供了擴(kuò)充數(shù)控功能的手段。數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)編程應(yīng)用靈活，形式自由，具有高級計算機(jī)語言中的表達(dá)式、邏輯運算和類似程序流程，使加工程序簡潔易懂，實現(xiàn)了普通編程難以實現(xiàn)的功能。
缺點
CNC編程和計算機(jī)編程一樣，有自己的語言，但不同的是，現(xiàn)在計算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到以微軟的Windows占據(jù)全球市場，占據(jù)絕對優(yōu)勢。但數(shù)控機(jī)床還沒有發(fā)展到可以互相使用的水平，也就是說，它們硬件上的差異使得它們的數(shù)控系統(tǒng)一時之間不能兼容。因此，在加工毛坯時，首先要確定機(jī)床采用什么類型的系統(tǒng)。
什么是數(shù)控程序員？
CNC程序員是根據(jù)零件的加工要求，手工或利用計算機(jī)輔助制造軟件編寫數(shù)控加工程序的人員。CNC程序員應(yīng)具有很強(qiáng)的 3D 空間想象力強(qiáng)，視力正常，四肢靈活，計算能力強(qiáng)。數(shù)控編程員大多在大型制造企業(yè)和零件加工難度大的企業(yè)任職。前者在企業(yè)內(nèi)部分工明確，要求數(shù)控加工技術(shù)人員具備專業(yè)技能，數(shù)控編程已成為獨立崗位之一。后者由于編程難度大，必須有專門的編程員才能完成相應(yīng)的工作。
數(shù)控程序員如何工作？
CNC程序員應(yīng)根據(jù)工藝和加工要求，選擇合適的刀具、夾具、加工設(shè)備和刀具，手工編寫和編輯2軸和2軸半數(shù)控加工程序。然后進(jìn)行 3D 多軸多類型數(shù)控加工的建模與編程。最后對零件的加工質(zhì)量進(jìn)行分析與控制。
遵循列出的適合初學(xué)者和程序員的 5 個易于使用的步驟。
步驟1.分析零件圖，確定工藝流程。
分析零件圖所要求的形狀、尺寸、精度、材料、毛坯等，明確加工內(nèi)容和要求；確定加工方案、走刀路線、切削用量，選擇刀具、夾具。
步驟2.數(shù)值計算。
根據(jù)零件的幾何尺寸和加工路線，計算出零件輪廓上幾何元素的起點、終點和圓弧的圓心坐標(biāo)。
步驟3.編寫加工程序。
完成以上2個步驟后，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼和程序塊格式，編寫加工程序表。
步驟4.將程序輸入CNC系統(tǒng)。
程序的輸入可以通過鍵盤直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，也可以通過計算機(jī)通訊接口輸入數(shù)控系統(tǒng)。
步驟5.檢查程序和第一部分試切割。
利用數(shù)控系統(tǒng)提供的圖形顯示功能，檢查刀具路徑的正確性。對零件進(jìn)行第1次試切，分析誤差原因，及時糾正，直至試切出合格零件。
CNC編程軟件列表
列出的項目是大多數(shù)數(shù)控程序員經(jīng)常用于編程的最佳免費和部分 CAD/CAM 軟件。
UG
Unigraphics 是一套 3D 美國Unigraphics Solution公司開發(fā)的集CAD、CAM、CAE功能于一體的參數(shù)化軟件，是當(dāng)今最先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計、分析和制造的高端軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG軟件在CAM領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位，由美國麥克唐納·道格拉斯飛機(jī)公司生產(chǎn)，是飛機(jī)零部件數(shù)控加工首選的編程工具。
CATIA的
CATIA是法國達(dá)索公司推出的產(chǎn)品，法國幻影系列戰(zhàn)斗機(jī)、波音737、777等都是使用CATIA進(jìn)行開發(fā)設(shè)計的，CATIA擁有強(qiáng)大的曲面造型功能，在各類CAD中位居前列 3D 軟件。在國內(nèi)航空航天企業(yè)和科研院所得到廣泛應(yīng)用，并逐漸取代UG成為復(fù)雜曲面設(shè)計的首選。CATIA編程能力強(qiáng)，能滿足復(fù)雜零件的數(shù)控加工要求。目前，一些領(lǐng)域采用CATIA設(shè)計造型、UG編程加工，兩者相結(jié)合使用。
Pro / E
Pro/E是美國PTC（參數(shù)技術(shù)公司）開發(fā)的軟件，是目前最流行的 3D CAD/CAM（計算機(jī)輔助設(shè)計與制造）系統(tǒng)是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計與制造系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計、玩具等民用工業(yè)，具有零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計等功能。
Cimatron
Cimatron是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品。該系統(tǒng)提供了相對靈活的用戶界面、優(yōu)秀的三維造型、工程制圖、全面的數(shù)控加工、各種通用和專用數(shù)據(jù)接口以及集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。Cimatron CAD/CAM系統(tǒng)在國際模具制造業(yè)中十分流行，在國內(nèi)模具制造業(yè)中也得到廣泛的應(yīng)用。
MasterCAM的
MasterCAM是美國CNC公司開發(fā)的一款基于PC機(jī)的CAD/CAM軟件，幾何造型方便直觀，為零件的造型設(shè)計提供了理想的環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可以設(shè)計復(fù)雜的曲面、弧形零件。MasterCAM具有強(qiáng)大的表面粗加工和表面精加工功能，表面精加工選項多樣，能滿足復(fù)雜零件的表面加工要求，并具有多軸加工功能。由于其價格低廉、性能優(yōu)越，已成為民用工業(yè)數(shù)控編程軟件的首選。
特征CAM
FeatureCAM是美國DELCAM公司開發(fā)的基于特征的全功能CAM軟件，具有新特征概念、超級特征識別、基于工藝知識庫的材料庫、刀具庫、圖標(biāo)導(dǎo)航的基于工藝卡片的編程模式等。全模塊軟件，從2-5軸銑削，到車銑復(fù)合，從曲面加工到線切割，為車間編程提供了全面的解決方案。DELCAM軟件的后期編輯功能比較好。
邊緣CAM
EdgeCAM是英國Pathtrace公司出品的一款智能化專業(yè)數(shù)控編程軟件，適用于車削、銑削、線切割等數(shù)控機(jī)床的編程。針對目前復(fù)雜的 3D 曲面加工功能，EdgeCAM設(shè)計了更加方便、可靠的加工方法，受到歐美制造業(yè)的青睞。
VERICUTVERICUT
VERICUT VERICUT是美國CGTECH公司出品的一款先進(jìn)的專用數(shù)控加工仿真軟件。VERICUT采用先進(jìn)的三維顯示和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將數(shù)控加工過程模擬到極為逼真的程度。不僅能以彩色三維圖像展示切削毛坯形成零件的全過程，還能模擬刀架、夾具，甚至機(jī)床的運行過程和虛擬工廠環(huán)境，效果猶如在屏幕上一樣。在這里??觀看數(shù)控機(jī)床加工零件的視頻。程序員將各種編程軟件生成的數(shù)控加工程序?qū)隫ERICUTVERICUT中，軟件可以檢查原軟件編程中產(chǎn)生的計算錯誤，降低加工過程中因程序錯誤而引起的加工事故率。目前，國內(nèi)許多實力雄厚的企業(yè)已經(jīng)開始引進(jìn)此軟件，豐富現(xiàn)有的數(shù)控編程體系，并取得了良好的效果。
要考慮的事情
CNC編程軟件在數(shù)控加工中升級到一個新的階段，新產(chǎn)品層出不窮，功能模塊也越來越完善，工藝人員可以在計算機(jī)上輕松進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，個性化的CNC編程軟件讓數(shù)控加工變得更加簡單便捷。
通過閱讀本文，您應(yīng)該對CNC編程有一個全面的了解。未來您需要做的是如何在數(shù)控加工中熟練地使用CNC程序，并一步步從初學(xué)者成長為專業(yè)的CNC程序員。
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