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1、第二章 数控加工程序编制,系统软件是指控制和协调计算机数控装置及外部设备,支持应用（控制）软件编制和运行的系统,是无需用户干预的各种程序的集合,主要功能是调度,监控和维护数控机床；负责管理数控机床中各种独立的模块，使得它们可以协调工作。,控制软件是指控制数控机床各执行部件有规则动作，从而实现被加工工件的加工的应用程序。简单的说就是直接用于加工的程序。,这种直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序,数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术
2、工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。,第二章 数控加工程序编制,第二章 数控加工程序编制,第一节 概述 第二节 数控加工工艺基础 第三节 数控机床的坐标系 第四节 程序编制的代码及格式 第五节 镗铣数控加工及其手工编程 第六节 车削数控加工及其手工编程 第七节 自动编程概述,第二章 数控加工程序编制,2.1 概述 2.1.1 数控加工程序编制概念 根据零件的图形（几何）尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上，再按
3、规定把程序单制备成控制介质，变成数控系统能读取的信息，并通过输入设备送入数控装置。 即将加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(f、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。,第二章 数控加工程序编制,2.1.2 数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。 （1）手工编程 指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力） 适用： 几何形状不
4、太复杂的零件； 三坐标联动以下加工程序。,零 件 图 样,工 艺 人 员,夹具表,机床表,刀具表,工 艺 规 程,编 程 人 员,加工程序初稿,加 工 程 序,修 改,编程手册,第二章 数控加工程序编制,（2）自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因
5、此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。 适用： 形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）,第二章 数控加工程序编制,（3）值得注意的是： 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30:1。 数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的 编程自动化是当今的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到
6、获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括： （1）分析零件图样和制定工艺方案 （2）数学处理 （3）编写零件加工程序 （4）制备控制介质 （5）程序检验,零件图纸,工 艺 分 析,数 学 处 理,编写 程序 单,制备 控制 介质,输入 数控 系统,校验 和 试切,修改,错误,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 （1）分析零件图样和制定工艺方案（工艺基础） 在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上,明确加工的内容和要求；确定加工方案： 选择适合的数控机床； 选择或设计刀具和夹具； 确定零件加工的工艺线路、工步顺序； 切削用量（f、s、t）等工艺参数
7、。,这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 （2）计算运动轨迹(数学处理） 根据图纸尺寸及工艺线路的要求： 选定工件坐标系； 计算零件轮廓和刀具中心运动轨迹（刀位数据）； 将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。 脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位 移量。普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值 为0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为 0.005mm或0.001mm
8、等。,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 （3）编制程序及初步校验 根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。 此外还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡，数控刀具卡片，工件安装和零点设定卡片等。,第二章 数控加工程序编制,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,第二章 数控加工程序编制,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 （3）制备控制介质 将程序单上的内容
9、，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 （3）程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经 过进一步的校验和试切削，证明 是正确无误，才能用于正式加工。 如有错误，应分析错误产生的原 因，进行相应的修改。 常用的校验和试切方法：阅读 法、模拟法、试切法等。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,第二章 数控加工程序编制,2.2 数控加工工艺基础,四个任务： 数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线
10、的设计； 确定加工方案。,第二章 数控加工程序编制,2.2 数控加工工艺基础,2.2.1 数控加工工艺内容的选择 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。,第二章 数控加工程序编制,2.2.1 数控加工工艺内容的选择 适于数控加工的内容 在选择时，一般可按下列顺序考虑： 1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； 2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； 3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数 控机
11、床尚存在富裕加工能力时选择。 不适于数控加工的内容 加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面 都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工： 1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需 用专用工装协调的内容； 2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工 很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工； 3）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位； 4）简单的粗加工面。,第二章 数控加工程序编制,2.2.2 数控加工工艺性分析 根据二维工程图和数学模型分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会
12、产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。 检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。 在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。,2.2.2 数控加工工艺性分析 对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置
13、精度产生直接的影响。 分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。 当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。,第二章 数控加工程序编制,第二章 数控加工程序编制,2.2.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计与通用机床加工工
14、艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。,第二章 数控加工程序编制,2.2.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题： 工序的划分 根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行： 1）以一次安装、加工作为一道工序。 2）以同一把刀具加工的内容划分工序 3）以加工部位划分工序 4）以粗、精加工划分工序,什么是工序、工位及工步？,第二章 数控加工程序编
15、制,工序、工位、工步的定义 工序 一个(或一组)工人同，在一个固定的工作地点(一台机床或一个钳工台)， 对一个(或同 时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排的组成与零件的生产批量有关 (单件、小批、大批、大量)。 安装 工件在加工前， 在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。安装是工序的一部分。在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。 工位 为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使
16、工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。 工步 工步是工序的组成单位。在被加工的表面，切削用量(指切削速度，背吃刀量和进给量)，切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称 工步。当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工 时。,第二章 数控加工程序编制,2.2.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题： 顺序的安排 顺序安排一般应按以下原则进行： 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机 床加工工序的也应综合考虑； 2）先进行内腔加工，后进行外形加工； 3）以相同定
