关于AI在数控机床的应用

未名湖畔

去年，我强烈呼吁机床行业要迅速利用AI，进行一次机床的深度革命。现在我依然强烈呼吁数控机床和AI，数控系统的整合。在工艺方面，应用方面进展更容易，更快。在设计方面，我们的机床设计师还是要深度学习，累积经验。尤其是机床的结构，至于具体问题的计算和验证，已经不是什么难题了。比如变形，机床经常出现的是热变形和受力变形，热变形是由于温度变化引起的，受力变形当然是受力引起的。受力变形主要有四种基本类型：拉压变形、剪切变形、扭转变形和弯曲变形‌‌。对于AI，计算这些变形不再是什么难题，难题是我们的设计师如何把最适合的结构形成最佳整合，这需要智慧和经验。我认为：机械设计无非是按照设计意图进行各种基本结构的组合，如同诗词歌赋是一种文字组合。组合的结果当然会因为作者的不同，水平迥然不同。

以前一百年的机床进步过程，今后可能只用五年，甚至一年。机不可失，失不再来。

另建议大家多使用deepseek，这是我们自己的大模型，好用而且免费。只要在用，就是为我们的AI做贡献。

我预料到了，但还是被惊喜到。

以下是我与手机版的deepseek的对话。

我问deepseek：数控编程，发那科系统，车阶梯轴。

Deepseek回复：（仅用时21秒）

在发那科（FANUC）数控系统中进行阶梯轴车削编程时，需要根据图纸要求合理使用G代码和M代码。以下是阶梯轴数控车削编程的要点和示例：

### **一、阶梯轴加工编程要点**

1. **坐标系设定**

- 通常以工件右端面中心为坐标系原点（G54）。

- 使用`G50`或`G54~G59`设置工件坐标系。

2. **刀具选择**

- 外圆粗车刀（T0101）：用于去除大部分余量。

- 外圆精车刀（T0202）：用于最终尺寸加工。

3. **切削参数**

- 主轴转速（S）：根据材料和刀具类型选择（如S800~S1500）。

- 进给速度（F）：粗车F0.2~0.3mm/r，精车F0.1~0.2mm/r。

- 切削深度：粗车1~3mm，精车0.2~0.5mm。

4. **关键G代码**

- `G00`：快速定位

- `G01`：直线插补（切削）

- `G71`：外圆粗车循环

- `G70`：精车循环

- `G96`：恒线速控制

- `G97`：恒转速控制

### **二、阶梯轴编程示例**

假设加工如下图所示阶梯轴（单位：mm）：

直径φ30，长度20 → φ25，长度40 → φ20，长度60

右端面有C2倒角，根部有R2圆弧过渡。

**加工程序（FANUC系统）**

```nc

O0001; (程序号)

G99 G21 G40; (每转进给、公制、取消刀补)

G54 G00 X100 Z100; (快速定位到安全点)

T0101; (调用1号粗车刀)

M03 S800; (主轴正转，800r/min)

G96 S150; (恒线速150m/min)

G00 X32 Z2; (快速靠近工件起点)

G71 U2 R0.5; (粗车循环：切深2mm，退刀0.5mm)

G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.25; (留精车余量X0.5mm,Z0.1mm)

N10 G00 X0; (精车轮廓起点)

G01 Z0 F0.1; (接触端面)

X28 C2; (车φ30外圆，倒角C2)

Z-20; (车φ30段，长度20)

X25 R2; (车台阶至φ25，根部R2圆弧)

Z-40; (车φ25段，长度40)

X20 R2; (车台阶至φ20，根部R2圆弧)

Z-60; (车φ20段，长度60)

X32; (退刀)

N20 G00 Z2; (返回起点)

G70 P10 Q20; (执行精车循环)

G00 X100 Z100; (返回安全点)

M05; (主轴停)

M30; (程序结束)

### **三、注意事项**

1. **安全操作**

- 程序开头必须设置安全距离（如X100 Z100）。

- 首次运行时使用`单段模式`并降低转速，验证刀具路径。

2. **刀具补偿**

- 精车时可通过`G42`（右刀补）修正尺寸精度。

- 在程序开头使用`T0101`调用刀具及刀补号。

3. **循环简化**

- 复杂阶梯轴可结合`G73`（仿形循环）加工不规则轮廓。

4. **倒角与圆弧**

- 使用`C`指定倒角，`R`指定圆弧（如`X25 R2`）。

### **四、调试技巧**

1. 修改`G71`中的`U`（切深）和`F`（进给）优化粗加工效率。

2. 精车余量（`U0.5 W0.1`）根据材料变形量调整。

3. 恒线速（`G96`）适合不同直径的阶梯轴，避免表面质量不一致。

可根据实际尺寸调整坐标值和切削参数，建议结合CAM软件生成更复杂轮廓的程序。

我再问：给你图纸，你能够帮我编制数控机床加工程序吗？

Deepseek回复：（仅深度思考16秒）

当然可以！不过需要您提供具体的**图纸或详细尺寸参数**（例如各段直径、长度、倒角、圆弧、公差等），以及加工材料、表面粗糙度要求等信息。以下是编程所需的关键信息：

### **我需要您提供以下内容：**

1. **图纸或尺寸信息**

- 阶梯轴每段的**直径**和**长度**（如φ30×20mm，φ25×40mm等）。

- 倒角（如C2）、圆弧（如R2）的位置及尺寸。

- 总长度、端面要求（是否需要平端面或打中心孔）。

2. **加工要求**

- 材料类型（如45钢、铝、不锈钢等）。

- 表面粗糙度（如Ra3.2或Ra1.6）。

- 是否分粗加工和精加工。

3. **机床与刀具信息（可选）**

- 机床型号（如是否支持G71/G70循环）。

- 刀具类型（如外圆刀、切槽刀等）。

### **示例对话：**

**您提供（文字或图纸）：**

阶梯轴尺寸：

右端面 → φ30×20 → φ25×40 → φ20×60（左端面）

右端倒角C2，各台阶根部R2圆弧，总长60mm，材料45钢，表面Ra3.2。

回复的程序：**

```nc

O0001;

G99 G21 G40;

G54 G00 X100 Z100;

T0101; (外圆粗车刀)

M03 S800;

G96 S150;

G00 X32 Z2;

G71 U2 R0.5;

G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.25;

N10 G00 X0;

G01 Z0 F0.1;

X28 C2; (倒角C2)

Z-20;

X25 R2; (台阶至φ25, R2圆弧)

Z-60; (φ25段长度40, 总长60)

X20 R2; (台阶至φ20, R2圆弧)

Z-80; (φ20段长度20)

X32;

N20 G00 Z2;

G70 P10 Q20; (精车)

G00 X100 Z100;

M30;

### **下一步操作：**

请提供**图纸照片**或**详细尺寸**，我会根据FANUC系统语法为您生成完整程序，并标注关键步骤说明！ 🛠️

随后我要求用华中数控系统编程。

我：用华中数控系统，给同样零件编制数控加工程序。

Deepseek：（深度思考42秒）

以下是基于**华中数控系统**的阶梯轴车削加工程序，适配您描述的零件（右端面→φ30×20→φ25×40→φ20×60，倒角C2，根部R2圆弧，材料45钢）：

### **华中系统与FANUC的主要区别**

1. **循环指令格式不同**：华中系统的`G71`粗车循环参数需完整定义加工类型、精车余量、退刀量等。

2. **倒角与圆弧编程**：华中系统可能需使用`G01`分段完成倒角，圆弧需明确指定`G02/G03`。

3. **程序结构**：华中系统通常需要更明确的轮廓定义，且精车循环需单独调用。

deepseek给出了发那科系统与华中数控系统的主要区别。

### **关键说明**

1. **倒角与圆弧处理**

- 倒角C2需分解为`X30 Z-2`（从X28到X30，Z从0到-2）。

- 根部R2圆弧需用`G03`（逆时针圆弧）明确指定终点和半径。

2. **循环参数差异**

- 华中系统`G71`需直接定义精车余量（`X0.5 Z0.1`），而FANUC使用`U`和`W`。

- 精车循环`G70`需单独指定进给速度（`F0.1`）。

3. **安全提示**

- 首次运行前需核对刀具补偿值（如T0101的刀尖半径和位置）。

- 粗加工后检查尺寸，再执行精车。

### **调试建议**

- 若机床不支持`G70`，可将精车路径复制到程序末尾，手动编写精加工。

- 材料为45钢时，精车转速可提升至`S1200`以提高表面质量（Ra3.2）。

如需调整或补充其他细节，请随时告知！ 🚀

### **数控加工程序（华中系统）**

```nc

%0001 (程序号)

G21 G99 G40 (公制、每转进给、取消刀补)

G54 G00 X100 Z100 (安全点)

T0101 (调用1号粗车刀)

M03 S800 (主轴正转，800r/min)

G96 S150 (恒线速150m/min)

G00 X32 Z2 (快速靠近工件起点)

G71 U2 R0.5 (粗车循环：切深2mm，退刀0.5mm)

G71 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F0.25 (X/Z向精车余量0.5/0.1mm，进给0.25mm/r)

N10 G00 X0 (精车轮廓起点)

G01 Z0 F0.1 (接触右端面)

X28 (平端面至φ28)

X30 Z-2 (倒角C2，终点X30 Z-2)

Z-20 (车φ30段，长度20mm)

G03 X25 Z-22 R2 (根部R2圆弧，逆时针圆弧插补)

G01 Z-40 (车φ25段，长度40mm)

G03 X20 Z-42 R2 (根部R2圆弧)

G01 Z-60 (车φ20段，长度60mm)

X32 (X向退刀)

N20 G00 Z2 (Z向返回起点)

G70 P10 Q20 F0.1 (精车循环，进给0.1mm/r)

G00 X100 Z100 (返回安全点)

M05 (主轴停)

M30 (程序结束)

我：修改加工程序，外圆粗糙度要求提高到Ra1.6

Deepseek：（深度思考20秒）

若需将外圆粗糙度提高至**Ra1.6**，需优化精加工参数和刀具路径。以下是针对**华中数控系统**的修改方案：

### **修改后的加工程序（Ra1.6优化版）**

```nc

%0001

G21 G99 G40

G54 G00 X100 Z100

T0101 (外圆粗车刀)

M03 S800

G96 S150

G00 X32 Z2

G71 U2 R0.5

G71 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F0.25

N10 G00 X0

G01 Z0 F0.1

X28

X30 Z-2 (倒角C2)

Z-20

G03 X25 Z-22 R2 (R2圆弧)

G01 Z-40

G03 X20 Z-42 R2

G01 Z-60

X32

N20 G00 Z2

T0202 (更换精车刀，刀尖半径0.4mm)

M03 S1200 (精车转速提升至1200r/min)

G96 S200 (恒线速提高至200m/min)

G42 G00 X32 Z2 (启用右刀尖半径补偿)

G70 P10 Q20 F0.08 (精车进给降至0.08mm/r)

G40 G00 X100 Z100 (取消刀补，返回安全点)

M05

M30

### **关键优化说明**

1. **精车刀与参数调整**

- **刀具更换**：使用专用精车刀（T0202），刀尖半径建议**0.4mm**（小圆角减少残留高度）。

- **转速与线速**：精车转速提高至`S1200`，恒线速`S200`（直径越小，实际转速越高，保证表面一致性）。

- **进给速度**：精车进给降至`F0.08mm/r`（进给越小，粗糙度越低）。

2. **刀尖半径补偿（G42）**

- 启用`G42`补偿刀尖圆弧，避免轮廓误差，提升尺寸精度和表面质量。

- 需在机床刀具表中设置**刀尖方位号**（通常外圆刀为T3）。

3. **切削余量优化**

- 粗车留余量`X0.5 Z0.1`，精车单边切深`0.25mm`，避免切削力过大导致振动。

4. **冷却与润滑**

- 精车时开启切削液（程序中可加`M08`），防止积屑瘤影响粗糙度。

### **调试与验证**

1. **试切建议**

- 精车前测量余量，确保单边余量≤0.3mm。

- 首件加工后，用表面粗糙度仪检测Ra值，若未达标可进一步降低进给（如`F0.06mm/r`）。

2. **刀具磨损监控**

- 精车刀片磨损后及时更换，避免刀尖钝化导致粗糙度恶化。

3. **程序备份方案**

- 若Ra1.6仍不理想，可在精车后增加**超精加工**（低进给、小切深重复走刀）：

```nc

G00 X32 Z2

M03 S1500

G96 S250

G70 P10 Q20 F0.05 (二次精车，进给0.05mm/r)

### **常见问题排查**

- **问题**：表面有振纹（Ra不达标）

**解决**：检查刀具装夹刚性，降低主轴转速（如`S1000`）或增大刀尖圆弧半径。

- **问题**：尺寸超差

**解决**：核对`G42`刀补参数，确保刀尖方位号和补偿值输入正确。

如需进一步调整，请提供具体加工反馈！ 🔧

我只提高了外圆粗糙度一个等级到Ra1.6，deepseek给出合格的改变。比如提高转速，降低进给速度，加冷却，二次精车等。厉害！保守估计，已经比90%的工艺员厉害。能够编制工艺路线，能够给出切削参数，能够数控编程，还能够给出加工和改善加工的建议。细节考虑的非常周到，大厂工艺员最简单的工艺编制：车各部，磨各部。deepseek给出的切削参数为了保证外圆粗糙度一致，采用恒线速度这一细节。关键是效率奇高！

说明deepseek已经具备识图，编程的能力。现在只差一步，数控系统厂家在数控系统中安装deepseek，然后能够自动读取图纸，自动编程。

国产数控机床厂家和国产数控系统厂家立即行动吧，因为deepseek是开源的，最好能形成专业的，离线的小模型，这样运行速度快，占用内存少，受其它干扰少。试想一下，只要在数控系统面板插入图纸存卡，立即形成加工程序，模拟快速运行，然后就立即可以加工了。随便找个人操作就可以了，解决了老板招工难的问题。复杂编程解决了老板找编程工程师难而且贵的问题，大的公司甚至会有数控编程部门。这个小小的革命，可能会给机床用户翻倍的效率和利润。

2025年2月1日