第2章 零件加工程序的编制电子教案

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1、第二章 零件加工程序的编制,第一节 概述,一 数控机床程序编制的内容和步骤,主要内容；分析零件图纸，确定加工工艺过程，进行数学处理，编写程序清单，制作控制介质，进行程序检查，输入程序以及工件试切。,2-1 数控机床的编程步骤,一 数控机床程序编制的内容和步骤,选择对刀点的原则: (1)为了提高零件加工精度，刀具的起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 (2)对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测。 (3)对刀点的选择应便于坐标值的计算。 (4)在加工中心上，由于加工过程中要进行换刀，每次换刀所选择的换刀位置要在工件的外部，以免换刀时刀具与工件相碰。,一 数控机床程序编制的内容和步骤,2

2、确定加工路线 加工路线加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹。 加工线路的确定应考虑以下几方面的问题: (1)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间,一 数控机床程序编制的内容和步骤,红线长=b+2（n-1）a+切入段+切出段,蓝线长=nb+(n-1)a +切入段+切出段,一 数控机床程序编制的内容和步骤,大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽可能多的加工内容，尽量减少或缩短空行程。,用4次大的背吃刀量，再用一次精车全部外表面。,车削大余量走刀路线,一 数控机床程序编制的内容和步骤,(2)在车削与铣削零件时，应尽量避免径向切入和切出，而应沿零件的切向切入和切出。,一 数控机床

3、程序编制的内容和步骤,铣内圆轮廓，路线为1A23（偏心圆）B4（工件轮廓）B5（偏心圆）C61。 非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。,一 数控机床程序编制的内容和步骤,铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。 加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的平衡状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免进给停顿。,一 数控机床程序编制的内容和步骤,3)要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零件，应采用分几

4、次走刀加工到最后尺寸。 此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。,一 数控机床程序编制的内容和步骤,图a用行切法，路线短，但工件轮廓周边有较大的残留余量。 图b为环切法，计算较复杂且路线较长。 图c用行切法粗铣，最后精铣轮廓一周，既保证了加工质量，又使计算简单，路线也较短。,铣内槽走刀路线 a 行切法 b 环切法 c 行切法最后环切一刀光整轮廓表面,一 数控机床程序编制的内容和步骤,图a为矩形走刀路线，当轴向进刀时切削力陡增，排屑不畅，易崩刀 图b为斜线走刀路线，切削截面由小逐渐增大，

5、切削力渐增，排屑也畅，切削条件得以改善。由于取消了轴向进刀，程序段数可减少一半。,数控车床加工陀螺转子,一 数控机床程序编制的内容和步骤,3 程序编制中的误差 编程误差：程序编制的允许误差。一般为工件允许误差的1/51/10。 SP =f（a， b， c） 式中： a为用近似计算法逼近零件轮廓时产生的误差，它出现在用直线或圆弧去逼近零件轮廓的情况； b为插补误差，它表示插补加工出的线段与理论线段的误差，该误差与数控系统的插补功能即插补算法及某些参数有关。 c为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而产生的误差，为减小误差值，一般采用“累计进位法”代替传统的四舍五入法，可避免产生累积误差

6、。,一 数控机床程序编制的内容和步骤,(二)数学处理 先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计算出刀具的运动轨迹。 (三)编写零件程序清单 加工路线和工艺参数确定后，编写程序清单。 (四)程序输入 现代数控机床，多采用键盘把程序输入到计算机中。在通信控制的机床中，程序可以由计算机接口传送。,一 数控机床程序编制的内容和步骤,(五)程序校验和试切削 校验通常的方法是将控制的内容输入到数控装置中进行机床的空运转检查。 对于平面轮廓的工件，可在机床上用笔代替刀具。坐标纸代替工件进行空运行进行绘图。 对于空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以此检查机床运动轨迹与动作的正确性。 在具有图形显示的机

7、床上，用模拟刀具进行试削过程的方法进行校验。,二数控机床的编程方法,手动编程 定义：整个编程过程由人工完成。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： 几何形状不太复杂的零件； 三坐标联动以下加工程序,二数控机床的编程方法,自动编程： 定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。 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）,二数控机床的编程方法,图

8、形交互式自动编程 定义：利用被加工零件的二维和三维图形，由专用软件用窗口对话框的方式生成的加工程序。 适用：对复杂的曲面加工更为方便。,第二节 数控机床编程的基础知识,一程序的结构与格式,加工程序 主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 字母和数据,一程序的结构与格式,图2-2 点位加工过程,二功能字,1 准备功能字（G代码）:使机床做某种操作的指令。G00G99 模态代码一旦执行就保持有效，直到同组另一代码出现 非模态代码只有在它所在的程序段内有效,二功能字,2 坐标字（尺寸字） X Y Z U V W P Q R A B C I J K 3 进给功能字F: 它给出的是刀具中心

9、的进给速度，指各坐标方向速度的矢量和。单位取决于数控系统的工作方式和用户的规定。可以是mm/min、in/min、r/min、mm/r、in/r、/min 4 主轴转速功能字S:规定主轴转速。如S300表示主轴转速为300r/min 5 刀具功能字T: 进行换刀或选刀,二功能字,6 辅助功能字(M功能)：表示机床在操作时，各种辅助动作及其状态。M00M99。分模态与非模态 辅助功能代码与坐标代码同时执行 G00 M08 快进与开冷却液 坐标移动指令之前执行M代码。“前置” G00 M03 快进与主轴正转 反之“后置” G00 M02 快进与程序结束 M00: 程序停止 M01: 可选择程序停止

10、 M02 :程序结束，指针指向程序头 M30 : 程序结束并倒带，指针指向程序头,二功能字,7 刀具偏置字( D和H ) G42 D01 G43 H02,第三节 坐标系,一坐标轴,2-3 右手坐标系统,一坐标轴,坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。 编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。,一坐标轴,1)Z轴： 对于车床、磨床等主轴带动工件旋转，对于铣床、钻床、镗床等主轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为z轴。 如果机床没有主轴(如牛头刨床)或有多个主轴，那么z轴垂直于工件装卡面。 主轴能摆动 在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标；

11、 若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,一坐标轴,正方向：远离工件的方向。,一坐标轴,一坐标轴,一坐标轴,2)X轴： X轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。 工件旋转的机床（如车床、磨床等），X轴的方向是在工件的径向上并平行于刀具移动面，且是刀具远离工件的方向。,+Z,一坐标轴,对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等） 如Z轴是水平的，从主轴向工件方向看，X轴的正方向指向右。,一坐标轴,如Z轴是垂直的，单立柱机床，从刀具主轴看向立柱，X轴的正方向指向右。,一坐标轴,+Z,Z轴垂直（立式），双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边

12、。,一坐标轴,3）Y轴 按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。,+X,+Z,+X,一坐标轴,+Z,+Z,+X,龙门数控铣床,一坐标轴,4）旋转运动A、B和C轴 A、B和C轴分别表示X、Y和Z轴的旋转方向，按照右旋螺纹前进的方向。,+Z,+Y,+Z,+X,+Y,一坐标轴,5）附加坐标轴 U、V、W和P、Q、R， 与X、Y、Z平行。,+Z,+X,+Y,+A,+C,一坐标轴,卧式车床,立式铣床,一坐标轴,卧式铣床,五坐标摆动式镗铣床,一坐标轴,卧式5轴数控铣床,一坐标轴,一坐标轴,二坐标系,1 机床坐标系 是机床上固有的坐标系，是机床回参考点操作完成以后建立的。一旦建立起来就不受控制程序和设定新坐标系的影

13、响。 选用机床坐标系的指令:G53,二坐标系,2 工件坐标系 工件零点偏置,二坐标系,二坐标系,设定工件坐标系指令：G54 G55 G56 G57 G58 G59 G59.1 G59.2 G59.3,二坐标系,图2-8 设定工件坐标系举例,二坐标系,图2-9 机床坐标关系,二坐标系,图2-10 改变工件坐标系,二坐标系,可使用多种方法改变偏置表中的工件坐标系的零点值，常用的是手动修改和通过程序来修改。 A-B9系列数控系统的程序修改指令格式: G10 L2 P_X_Y_Z_;,二坐标系,3 设定工件坐标系 ISO标准规定设定工件坐标系的选择指令是G92(非模态) G92 X_Y_;,图2-11

14、 设定工件坐标系,二坐标系,G92的另一种功能是移动由G54G59.3规定的坐标系。,二坐标系,4 工件坐标系的零点偏置 G52 X_Y_Z_; G52和G92的区别:,N5 G01 G55 X25 Y25; N6 G52 X10 Y10;,二坐标系,取消工件坐标系的零点偏置: （1）用G52 X0Y0Z0 （2）用G92移动有零点偏置的坐标系 （3）程序执行结束遇到M30或M02代码,第四节 常用编程指令,一快速定位方式(G00),G00 X_Y_Z_; (模态),功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。 注意：G00的运动轨迹不一定是直线

15、，若不注意则容易干涉。,二直线插补方式,G01 X_Y_Z_F_;(模态),三圆弧插补指令G02 G03,XY平面: G17 G02(G03) X_Y_ I_J_(R_) F_; XZ平面: G18 G02(G03) X_Z_ I_K_(R_) F_; YZ平面: G19 G02(G03) Z_Y_ J_K_(R_) F_;,一个平面的加工能力，G17G19可不必书写,三圆弧插补指令G02 G03,例题,如图所示，设起刀点在坐标原点O，刀具沿A-B-C路 线切削加工，使用绝对坐标与增量坐标方式编程。,绝对坐标编程 G92 X0 Y0 G90 G17 G00 X200 Y40 M03 S500

16、G03 X140 Y100 I-60 (或R60) F100 G02 X120 Y60 I-50 (或R50) G00 X0 Y0 M05 M02,增量坐标编程 G92 X0 Y0 G91 G17 G00 X200 Y40 M03 S500 G03 X-60 Y60 I-60 (或R60) F100 G02 X-20 Y-40 I-50 (或R50) G00 X-120 Y-60 M05 M02,四暂停指令G04,G04 X_,五返回参考点指令G27 G28 G29,G27 返回参考点校验,检查机床是否准确返回参考点 G27 X_Y_ G28 自动返回参考点,G28 X_Y_ G29 从参考点自动返回,G29 X_Y_ G28 Y90 X158 T01;