CNC加工过程、运动控制及其类型

数控加工使用编程机器来制造独一无二的部件，是现代生产过程的基石。

大多数加工活动，例如冷却液温度、主轴转速等，都可以使用计算机数控 (CNC) 算法和软件进行管理。这种原材料通常被称为毛坯或工件。金属、聚合物、木材、玻璃和复合材料是可能受益于逐层去除程序的众多材料中的一些。

几乎每个生产各种用途组件的行业都使用 数控机床, 这些是能够自动执行 CNC 加工作业的编程机器。 数控机床 生产价格实惠且非常精确的高精度部件，开辟了多种可能的用途。

CNC加工历史概述 

将 3D 数据输入运行控制切割动作的软件的计算机 机械工具 是一种现代数控加工技术。然而，数控加工中采用的加工技术最初可以追溯到 20 世纪后期。

今天 数控机床 实施基于 20 世纪 40 年代末金属行业首创的数控 (NC) 系统的工艺。 NC 系统使用纸质打孔带应用程序（G 代码）对制造工艺指令进行编码。在随后的 15 年中，出现了更复杂的程序，到 20 世纪 60 年代末，当今广泛使用的现代 CNC 系统的前身已经出现。

精密、自动化和快速生产只是 CNC 加工的众多优势中的一部分。因此，周转时间缩短，质量得到更好的管理，完成工作所需的设备更少，整体能力得到提高。如果没有数控加工及其所采用的方法的发展，数控加工的基础就不可能建立。在当今竞争激烈的市场中，制造商可以提供的优势得益于 数控加工 与数控加工的普及程度成正比。

数控加工工艺

数控加工彻底改变了制造业，成为大规模和小规模生产的基石。它的影响是深远的，提供了无与伦比的精度、速度和自动化。随着技术的进步，能力 数控机床 不断发展，每年提供更复杂的解决方案。了解 CNC 加工的基础知识至关重要，因为这些原理适用于各种类型的 CNC 设备，从而增强其适应性和功能。

数控基础知识

CNC 的关键属性包括提高速度、自动化和精度，这是其操作的基础。的灵活性 数控机床 值得注意的是，这要归功于他们基于程序的操作。这使得操作员能够同时管理不同的工件，甚至在处理其他任务时也是如此。一旦程序针对特定项目进行了测试和确认，就可以轻松地重复使用它来执行类似的未来任务。数控机床设置和操作的简便性有助于项目的快速完成，这在时间敏感的情况下是一个显着的优势。

运动控制

的一个决定性特征 数控机床 是它们在多个方向或轴上移动的能力。这些轴可以是线性轴，也可以是旋转轴，定位精度高，并且可以自动控制。数控机床中的编程运动包括快速、线性和圆周运动，这些运动的范围和速度由计算机控制。

了解机器的可用运动方向（轴） 数控编程 至关重要。不同的字母地址（例如用于线性运动的 X、Y、Z、U、V 和 W 以及用于旋转运动的 A、B 和 C）指定这些轴。这些轴的具体名称和功能可能会有所不同，具体取决于 数控机 类型。

CNC加工中的程序由各种命令组成，而命令又由“字”组成。每个单词将一个字母地址与一个数值配对，其中字母表示要执行的命令或操作的类型。然而，值得注意的是，CNC 控制制造商可能对这些字母地址及其相应的操作有不同的约定。因此，建议新手CNC编程人员查阅机床制造商提供的编程手册，以了解其机床的具体术语和功能。

以下是一些常见单词类型的概述 数控编程，以及他们通常的信件地址名称：

● O：程序号，用于识别程序。

● N：用于程序内线路识别的序列号。

● G：准备功能，使机器为特定操作做好准备的命令。

● X、Y、Z： 相应 X、Y 和 Z 轴的名称。

● R：半径指定，用于指定半径。

● F：进给速度，控制刀具或工件的移动速度。

● S：主轴转速，控制主轴的转速。

● H：用于调整刀具的刀具长度偏置长度。

● D：刀具半径偏置，用于调整刀具半径。

● T：工具名称，标识特定工具。

● M：杂项功能，各种附加命令的类别。

端点以度数定义，而不是旋转轴运动的英寸或毫米等线性测量值。这些旋转轴仍然使用字母地址（通常是 A、B 或 C）来指定受控制的特定轴。

三种主要运动类型 

虽然您可能有更多种类的运动可供选择 数控机 除了我们在这里要介绍的之外，这些几乎会出现在所有数控机床中。在简要讨论了三种不同类型的运动之后，我们将演示一个包含每种运动的示例程序。

快速运动

快速运动，在 CNC 加工领域也称为定位，是决定 CNC 工艺效率和精度的关键方面。理解快速运动对于任何深入研究技术细节的人来说都是至关重要的 数控编程 和操作。

从本质上讲，快速运动是指工具或机器部件以机器允许的最高速度从一个点移动到另一点。此运动不是实际切割过程的一部分。尽管如此，仍然必须对工具或工件进行定位以开始加工操作或在完成任务后移动到新位置。快速运动对于减少非生产时间、从而提高整体生产效率至关重要。

与切割、钻孔或铣削中使用的受控精确运动不同，快速运动取决于速度。这里的主要目标是最大限度地减少在点之间移动所花费的时间，这不会直接影响零件的加工。这种效率在大批量生产环境中至关重要，即使每个零件节省很少的时间也可以显着提高整体吞吐量。

关于编程，通常在 CNC 程序中使用特定代码（通常称为 G 代码）来命令快速运动。例如，大多数 CNC 系统中的 G00 指示机床以最大速度移动到指定位置。该 G 代码后提供的坐标指示机器工作空间中的目标点。

快速运动的精度至关重要，但与切削运动的精度不同。这里的重点是快速到达目标位置附近，而不是终点的精确性，因为一旦刀具正确定位，切削操作就会开始。一旦刀具或工件接近所需位置，机器通常会切换到更慢、更受控制的运动来进行切割过程。

快速运动的速度取决于几个因素，包括 CNC 机床的功能、所加工的材料类型以及点之间的距离。每台机器都有一个最大快速速度，这是考虑时的一个重要规格 数控机e 购买。先进的机器通常具有更高的快速速度，从而实现更快的生产周期。

安全是快速运动的首要考虑因素。所涉及的高速度意味着任何编程错误或定位误判都可能导致破坏性碰撞。因此，CNC 操作员和程序员必须一丝不苟地工作，确保编程的路径没有任何障碍，并且机器可以毫无风险地处理指定的速度。

现代的 数控机床 通常通过复杂的软件算法优化快速运动。这些算法考虑机器的加速和减速能力，计算工具在点之间移动的最有效路径和速度。这种优化可以提高速度并减少机器的磨损，因为可以减轻速度和方向的突然变化。

此外，快速运动在数控加工的整个工作流程中发挥着重要作用。例如，在多工具操作中，快速运动变化 机械工具 快速地从一个工具站移动到另一个工具站，不浪费时间。此功能在需要多次更换刀具的复杂加工操作中特别有用。

直线运动

CNC 加工中的线性运动是一个基本概念，构成了众多加工操作的基础。它是指刀具或工件沿直线运动，这对于钻、铣、车削很重要。了解线性运动对于任何参与其中的人来说都是至关重要的 数控编程 或操作，因为它直接影响加工过程的质量和效率。

在数控加工中，线性运动可以精确控制切削刀具或工件的运动。这种精度是实现零件所需形状和尺寸的关键。无论是在工件上创建完美的直边还是钻一系列孔，线性运动都是这些操作的核心。

线性运动编程涉及指定运动路径和进给速率——刀具或工件沿线性路径移动的速度。进给速度是一个关键参数，因为它影响切割质量和加工过程的效率。进给速度太快会导致表面光洁度不佳或损坏刀具，而进给速度太慢会降低效率并增加生产成本。

线性运动通常在 CNC 程序中使用 G 代码进行命令，G 代码是用于控制的编程语言 数控机床。 例如，G01是常用的代码，它指令机床以一定的进给速度直线运动到指定点。程序中提供的坐标定义了线性运动的终点，而随附的 F 代码设置了进给速率。

直线运动的应用之一是钻井作业。钻孔时，刀具线性移动到材料中以形成孔。线性运动精度确保在正确的位置和深度钻孔。在车削操作中，线性运动创建直径、面和锥度等特征。刀具沿着旋转的工件直线移动，去除材料以使零件成型。

在铣削中，采用线性运动来创建直线表面。铣刀在工件上直线移动，切削掉材料以获得所需的形状和平整度。控制进给速度的能力在铣削中尤为重要，因为它会影响铣削零件的表面光洁度和尺寸精度。

线性运动可能比仅在单个轴上移动更复杂。在许多 CNC 操作中，线性运动涉及沿多个轴同时移动。例如，刀具可能在工件上沿对角线移动，需要在 X 轴和 Y 轴上协调移动。这种多轴线性运动对于创建复杂的几何形状至关重要。

圆周运动

CNC 加工中的圆周运动是增强多功能性和能力的关键方面 数控机床， 使他们能够执行复杂的几何形状和设计。顾名思义，这 运动类型 允许创建圆形路径，这是加工各种半径和曲面的基本功能。

了解圆周运动对于 CNC 程序员和机械师来说至关重要，因为它开辟了直线运动之外的许多可能性。圆周运动通常用于铣削圆形轮廓、在车床上车削复杂轮廓或创建需要平滑弯曲轨迹的复杂图案等应用。

在 数控编程，圆周运动通常通过特定的 G 代码指示机器沿圆周路径移动来执行。这些代码（例如 G02 和 G03）规定圆周运动 - 顺时针或逆时针。除了这些代码之外，程序员还必须指定圆的半径和运动端点等参数。这种精度允许创建精确的圆形和圆弧，这是许多加工项目的基础。

与直线运动一样，进给速度控制在圆周运动中同样重要。进给速率决定刀具沿圆弧路径移动的速度。获得正确的速率对于切割质量和最终表面光洁度至关重要。速度太快，刀具可能无法有效切削，导致光洁度不佳甚至刀具破损。速度太慢，过程就会变得低效，可能会对工件造成不良影响，例如热量积聚。

CNC 中圆周运动的挑战之一是保持一致的进给速率和切削速度，特别是当刀具以不同角度与工件接合时。这需要仔细编程，有时还需要使用先进的 CNC 功能，这些功能可以根据刀具的位置和加工几何形状动态调整这些速率。

圆周运动不限于简单的圆或弧。通过将多个圆周运动与线性运动相结合，可以创建复杂的路径，从而可以加工复杂的设计和形状。这种灵活性是 CNC 加工首选用于需要高精度和复杂性的零件的原因之一。

在应用方面，圆周运动广泛用于制造具有圆形特征的零件，例如齿轮、凸轮和其他具有弯曲轮廓的部件。在航空航天和汽车工业中，圆周运动对于生产高精度和准确度的各种部件至关重要。在模具制造领域，圆周运动可以制造具有复杂曲面的模具。

结论

总之，数控加工的精度、速度和灵活性改变了制造业。从数控 (NC) 系统到数控机床，这项技术已扩展到各个领域。 CNC可以控制多维度的运动，适合复杂、精密的产品。在机械加工中，快速、线性和圆周运动控制使制造商能够达到严格的标准并以前无法实现的复杂设计。 CNC 加工可以加工金属、聚合物和其他材料，使其在许多领域都有用。