DMG数控加工【经典4篇】

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近年来，我国汽车、发电设备、模具制造等行业从国外大量引进了各类加工中心及配套数控刀具。为配合上海通用汽车有限公司各类引进数控刀具的有效使用及国产化工作，我公司成立了刀具刃磨中心，并专门从丹麦SORENCO公司引进了当今世界较先进的数控工具磨床，使我公司的刀具制造及刃磨技术水平有了较大提高，丰富了我厂制造刀具及刃磨刀具的品种，提高了各类整体硬质合金和高速钢刀具的加工能力。

1US250数控工具磨床简介

目前我国引进的数控工具磨床主要为德国瓦尔特公司、丹麦SORENCO公司等国外闻名厂商的产品，其性能各具特色。我公司综合考虑各方面因素后，最后确定从丹麦SORENCO公司引进了US250数控工具磨床。该机床配置FANUC数控系统和微机处理系统，采用六轴五联动，六个传动轴分别为X，Y，Z，U，A和W轴(见图)，传动轴由伺服电机驱动，可保证高传动精度。主轴可安装三个不同的砂轮，以满足不同工件的加工要求。该机床冷却液流速高、压力大，冷却充分，自动循环，并配有油雾过滤器、油清洁离心器，可自动分离冷却液中的杂质及铁屑。

砂轮是数控工具磨床的重要组成部分，按砂轮材料可分为金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮，分别用于硬质合金刀具及高速钢刀具的磨削;按砂轮外形又可分为平面砂轮、碗形砂轮和碟形砂轮，其各自的加工范围如下：

平面砂轮：用于加工刀具槽形及磨后背，通过改变偏心量可磨制不同的刀具槽形，如钻头、铰刀等的圆弧槽等。

碗形砂轮：用于刀具端齿后刀面的加工，如加工立铣刀端齿后角等。

碟形砂轮：用于刀具端齿前刃面及外圆周齿的开口加工。

该数控工具磨床具有生产效率高、加工精度高、冷却性能好、加工柔性好、磨制刀具刃口不留弧边(可保证刀具切削轻快)等优点。

2加工产品种类

该数控工具磨床能磨制加工各类硬质合金刀具及高速钢刀具，如球头铣刀、阶梯成形铣刀、内冷却喷油钻、铰刀、阶梯麻花钻、锥度铣刀等。如阶梯成形铣刀用普通机床加工很难达到加工要求，现采用数控工具磨床加工，砂轮按照预先编制的程序进行连续磨削，加工后刀具的各个拐点光滑连接，完全可以保证加工精度。又如阶梯麻花钻的大外圆和小外圆连接部分用一般方法加工，常会产生一凸肩(小平面)，现采用数控工具磨床加工，可保证连接面光滑无凸肩。

3加工产品典型工艺

(1)普通磨制立铣刀容屑槽的加工

通过X，Y，Z轴的运动调整砂轮与工件的相对位置;磨削容屑槽时，A轴旋转，U轴直线进给，完成容屑槽加工。

(2)锥度立铣刀容屑槽的加工

锥度立铣刀容屑槽要求等螺距、等前角，以保证立铣刀每个外圆处切削性能相同。普通机床只能加工等导程容屑槽，无法加工等螺距、等前角容屑槽，且加工时需不断试磨，以获得较理想的槽形。数控工具磨床加工工序为：

通过X，Y，Z轴的运动调整砂轮与工件的相对位置;

磨削容屑槽时，A轴旋转，U轴直线进给，Z轴由上向下移动，完成容屑槽加工。

(3)球头铣刀容屑槽的加工

球头铣刀容屑槽要求为螺旋槽，切削刃过中心，以保证切削平稳，排屑方便。数控工具磨床加工工序为：

通过X，Y，Z轴的运动调整砂轮与工件的相对位置;

磨削容屑槽时，A轴旋转，U轴直线进给，W轴转动，完成容屑槽加工。

(4)铣刀、钻头、铰刀的周齿后角、端齿前角、端齿后角及横刃的加工

数控工具磨床可通过变换装夹在主轴上的砂轮，在工件一次装夹情况下完成容屑槽、前角、后角、横刃等工序的加工。

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加工工序规划是指整个工艺过程而言的，不能以某一工序的性质和某一表面的加工来判断。例如有些定位基准面，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段中就需加工得很准确。有时为了避免尺寸链换算，在精加工阶段中，也可以安排某些次要表面的半精加工。

当确定了零件表面的加工方法和加工阶段后，就可以将同一加工阶段中各表面的加工组合成若干个工步。

1.加工工序划分的方法

在数控机床上加工的零件，一般按工序集中的原则划分工序，划分的方法有以下几种：

(1)按所使用刀具划分

以同一把刀具完成的工艺过程作为一道工序，这种划分方法适用于工件的待加工表面较多的情形。加工中心常采用这种方法完成。

(2)按工件安装次数划分

以零件一次装夹能够完成的工艺过程作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多的零件，在保证零件加工质量的前提下，一次装夹完成全部的加工内容。

(3)按粗精加工划分

将粗加工中完成的那一部分工艺过程作为一道工序，将精加工中完成的那一部分工艺过程作为另一道工序。这种划分方法适用于零件有强度和硬度要求，需要进行热处理或零件精度要求较高，需要有效去除内应力，以及零件加工后变形较大，需要按粗、精加工阶段进行划分的零件加工。

(4)按加工部位划分

将完成相同型面的那一部分工艺过程作为一道工序。对于加工表面多而且比较复杂的零件，应合理安排数控加工、热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题。

2.加工工序划分的原则

零件是由多个表面构成的，这些表面有自己的精度要求，各表面之间也有相应的精度要求。为了达到零件的设计精度要求，加工顺序安排应遵循一定的原则。

(1)先粗后精的原则

各表面的加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。

如果零件的全部表面均由数控机床加工，工序安排一般按粗加工、半精加工、精加工的顺序进行，即粗加工全部完成后再进行半精加工和精加工。粗加工时可快速去除大部分加工余量，再依次精加工各个表面，这样可提高生产效率，又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。该方法适用于位置精度要求较高的加工表面。

这并不是绝对的，如对于一些尺寸精度要求较高的加工表面，考虑到零件的刚度、变形及尺寸精度等要求，也可以考虑这些加工表面分别按粗加工、半精加工、精加工的顺序完成。

对于精度要求较高的加工表面，在粗、精加工工序之间，零件最好搁置一段时间，使粗加工后的零件表面应力得到完全释放，减小零件表面的应力变形程度，这样有利于提高零件的加工精度。

(2)基准面先加工原则

加工一开始，总是把用作精加工基准的表面加工出来，因为定位基准的表面精确，装夹误差就小，所以任何零件的加工过程，总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工，例如，轴类零件总是对定位基准面进行粗加工和半精加工，再进行精加工。例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔面和定位孔为精基准加工孔系和其他表面。如果精基准面不止一个，则应该按照基准转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面的加工。

(3)先面后孔原则

对于箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。这样，不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面，而且在平整的表面上加工孔，加工变得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。通常，可按零件的加工部位划分工序，一般先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位，后加工精度较高的部位;先加工平面，后加工孔。

(4)先内后外原则

对于精密套筒，其外圆与孔的同轴度要求较高，一般采用先孔后外圆的原则，即先以外圆作为定位基准加工孔，再以精度较高的孔作为定位基准加工外圆，这样可以保证外圆和孔之间具有较高的同轴度要求，而且使用的夹具结构也很简单。

(5)减少换刀次数的原则

在数控加工中，应尽可能按刀具进入加工位置的顺序安排加工顺序。

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GSK218M加工中心数控系统是广州数控设备有限公司自主研发的普及型数控系统，适配加工中心、数控铣床、数控钻床等机床。系统采用32位高性能的CPU和超大规模可编程器件FPGA，实时控制和硬件插补技术保证了系统um级精度下的高效率。

系统标准配置为四轴三联动，旋转轴可由参数设定，可选配四轴四联动，系统最高定位速度30米/分，最高进给速度15米/分。

采用μC/OS实时操作系统充分保证插补任务的实时性，多任务的操作系统也使得系统模块清晰，功能裁减简单，能够及时响应市场需求。

采用10.4寸彩色显示器，FPGA显示控制技术。在线编辑PLC使逻辑控制功能更加强大灵活，PLC任务由单独的单片机周期性执行，与主CPU构成主从应答机制。

一、产品外观及接口布局

该系统设计为一体化结构，操作面板、编辑面板及显示模块在一起，结构紧凑，安装调试简单，图1为GSK218M的正视图：

图1：GSK218M的正视图

外部接口方面，力求结构清晰、连接简单、实用性强。整体分布如下图2所示：

图2：GSK218M接口图

二、GSK218M性能特点

1.G功能简介

系统总共具有79种G代码，除具有G00、G01、G02、G90、G91、G17、G18、G19等通用G代码外。还具有以下较为实用的功能：可编成数据输入功能G10、G11;公英制数据输入及自动切换功能G20、G21;自动拐角圆弧功能G39;单方向定位功能G60;缩放功能G50、G51;旋转功能G68、G69;极坐标功能G15、G16等。

此外，系统具有挖槽、扩孔的特殊固定循环指令G22、G23、G24、G25、G26、G32、G33、G34、G35、G36、G37、G38，在钻铣加工中心上有很强实用性。

2.加减速功能

为最大程度满足客户需求，系统在加减速和插补方面功能丰富，可选择性较强，这些功能都开放给客户，通过参数可选。

根据不同类型的机床，在效率和平稳性方面可以找到较好的组合。如果机床刚性较好，可选直线型前加减速，缩短定位时间;相反如果刚性较差，可选指数型后加减速，使机床定位平稳。

3.刚性攻丝和主轴跟随方式攻丝

刚性攻丝：用第四轴的接口作伺服主轴接口，用脉冲串方式进行攻丝，需配具有位置环的主轴伺服单元，理论上攻丝最大主轴转速由伺服单元决定，实验做到1800r/min。刚性攻丝加减速参数可调。

主轴跟随攻丝：每个周期检测主轴转速，进而决定进给量，实验做到800r/min。

4.速度前瞻及轨迹前瞻

系统提前预读100段程序单节，预先处理15段轨迹，具有速度前瞻和轨迹前瞻功能。速度前瞻可以预先规划通过每个程序段末端点的速度，使曲线离散后的小线段插补时速度不反复升降，保持较高平均速度。轨迹前瞻可以提前对离散后的小线段进行重新规划，删除一些奇异点，重新离散一些偏差较大的线段，使整个插补过程高速平滑。

5.插补功能

系统将插补精度分为八个级别，用户根据需求在精度和效率间寻求平衡，插补精度级别越高，速度越高，精度越低;相反，插补精度级别越低，速度低，精度越高。推荐使用2级插补精度。

系统同时具有Hermit样条插补功能，对精度要求较高的场合打开该插补。

6.补偿功能

系统具有刀具半径补偿功能、长度补偿功能、磨耗补偿功能、反向间隙补偿功能、螺距补偿功能。

刀具半径补偿即刀尖半径补偿—C刀补，实现时可分为伸长型、缩短型和插入型。刀具长度补偿和自动换刀结合使用，实现换刀后自动补偿，系统具有256组刀补数据，满足大部分加工中心需求。反向间隙补偿具有按固定频率或按升降速两种方式选择。螺距误差补偿功能由参考点补偿号码、补偿点数、补偿间距、补偿倍率等参数设置，五个轴分开设置补偿量，单向最大可设置1000个补偿点，双向2000个补偿点。

7.手动操作

手动干预返回功能使自动和手动方式灵活切换。当在自动、录入、DNC方式下有程序在运行时通过暂停后转换到手动方式，则可进行手动干预操作，移动各轴，完成动作后再转换到自动方式按“启动”键运行该程序时，各轴以G00方式快速返回到原手动干预点后继续运行程序。

手轮中断和单步中断功能完成自动运行过程中的坐标系平移。当在自动方式下运行程序时通过暂停后转换到手轮或单步方式，则可进行手轮或单步中断操作，移动各轴，完成动作后切换至自动方式下后启动，工件坐标保持不变，实现机床坐标偏移，直至再次进行机械回零后坐标恢复实际值。

8.多级密码保护功

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数控手工编程的方法及步骤

数控编程的主要内容有：分析零件图样确定工艺过程、数值计算、编写加工程序、校对程序及首件试切。

编程的具体步骤说明如下：

1.分析图样、确定工艺过程

在数控机床上加工零件，工艺人员拿到的原始资料是零件图。根据零件图，可以对零件的形状、尺寸精度、表面粗糙度、工件材料、毛坯种类和热处理状况等进行分析，然后选择机床、刀具，确定定位夹紧装置、加工方法、加工顺序及切削用量的大小。在确定工艺过程中，应充分考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能，做到加工路线合理、走刀次数少和加工工时短等。此外，还应填写有关的工艺技术文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、走刀路线图等。

2.计算刀具轨迹的坐标值

根据零件图的几何尺寸及设定的编程坐标系，计算出刀具中心的运动轨迹，得到全部刀位数据。一般数控系统具有直线插补和圆弧插补的功能，对于形状比较简单的平面形零件(如直线和圆弧组成的零件)的轮廓加工，只需要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心(或圆弧的半径)、两几何元素的交点或切点的坐标值。如果数控系统无刀具补偿功能，则要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状复杂的零件(如由非圆曲线、曲面组成的零件)，需要用直线段(或圆弧段)逼近实际的曲线或曲面，根据所要求的加工精度计算出其节点的坐标值。

3.编写零件加工程序

根据加工路线计算出刀具运动轨迹数据和已确定的工艺参数及辅助动作，编程人员可以按照所用数控系统规定的功能指令及程序段格式，逐段编写出零件的加工程序。编写时应注意：第一，程序书写的规范性，应便于表达和交流;第二，在对所用数控机床的性能与指令充分熟悉的基础上，各指令使用的技巧、程序段编写的技巧。

4.将程序输入数控机床

将加工程序输入数控机床的方式有：光电阅读机、键盘、磁盘、磁带、存储卡、连接上级计算机的DNC接口及网络等。目前常用的方法是通过键盘直接将加工程序输入(MDI方式)到数控机床程序存储器中或通过计算机与数控系统的通讯接口将加工程序传送到数控机床的程序存储器中，由机床操作者根据零件加工需要进行调用。现在一些新型数控机床已经配置大容量存储卡存储加工程序，当作数控机床程序存储器使用，因此数控程序可以事先存入存储卡中。

5.程序校验与首件试切

数控程序必须经过校验和试切才能正式加工。在有图形模拟功能的数控机床上，可以进行图形模拟加工，检查刀具轨迹的正确性，对无此功能的数控机床可进行空运行检验。但这些方法只能检验出刀具运动轨迹是否正确，不能查出对刀误差、由于刀具调整不当或因某些计算误差引起的加工误差及零件的加工精度，所以有必要经过零件加工的首件试切的这一重要步骤。当发现有加工误差或不符合图纸要求时，应分析误差产生的原因，以便修改加工程序或采取刀具尺寸补偿等措施，直到加工出合乎图样要求的零件为止。随着数控加工技术的发展，可采用先进的数控加工仿真方法对数控加工程序进行校核。

数控加工程序指令代码

在数控机床加工程序中，我国和国际上都广泛使用准备功能G指令、辅助功能M指令、进给功能F指令、刀具功能T指令和主轴转速功能S指令等5种指令代码来描述加工工艺过程和数控机床的各种运动特征。

1.准备功能字G。

准备功能字的地址符是G，又称G功能或G指令。它是建立机床或控制数控系统工作方式的一种命令，一般用来规定刀具和工件的相对运动轨迹(即插补功能)、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工操作，以及厂家自定义的多种固定循环指令和宏指令调用等。它由地址符G及其后的两位数字或三位数字组成。一个数控系统的G代码多少可衡量其功能的强弱。

2.主轴转速功能字S

主轴转速功能字的地址符是S，所以又称S功能或S指令。它由主轴转速地址符S及数字组成，数字表示主轴转数，其单位按系统说明书的规定。现在一般数控系统主轴已采用主轴控制单元，能使用直接指定方式，即可用地址符S的后续数字直接指定主轴转数。