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1、数控加工程序编制基础数控加工程序编制基础主要内容主要内容: :概述数控编程中的常用指令数控编程中的工艺处理高速加工及其工艺处理数控编程中的数学处理一、一、 概述概述1. 数控编程的基本概念从分析零件图纸开始，经过工艺分析、数学处理到获得数控机床所需的数控加工程序的全过程叫做数控编程。2. 数控编程内容及步骤 3. 编程方法：手工编程和自动编程据国外统计：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20-30%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！3.1 手工编程：几何形状不太复杂的零件；3.2 自动编程：形状复杂
2、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（如非圆曲线的计算）等。24. 数控机床坐标系坐标轴的命名及方向：标准规定，在加工过程中无论是刀具移动，工件静止，还是工件移动，刀具静止，一般都假定工件相对静止不动，而刀具在移动，并同时规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。 4.1Z轴正方向的规定：刀具远离工件的方向 4.2 X轴 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）Z轴水平（卧式)： 从刀具(主轴)向工件看时，X轴正方向指向右边。Z轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴
3、的正方向指向右边。在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。4.3 Y轴的确定X、Z轴的正方向确定后，Y轴可按右手直角笛卡尔直角坐标系来判定。 坐标数：采用数字控制的运动方向的个数联动数：数控系统能同时控制的坐标数（2坐标联动加工5坐标联动加工）4.4 机床坐标系与工件坐标系3机床坐标系与机床原点机床坐标系是机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等。机床原点是机床坐标系的零点,在机床调试完成后便确定，是机床上固定的点，一般不允
4、许用户改变。数控车一般在卡盘前后端面的中心，数控铣各厂家不一样，有的工作台中心，有的行程终点等。 工件坐标系与工件原点 1)由编程人员确定,用于编程;2)工件坐标系的原点称为工件原点或工件零点，可用程序指令来设置和改变;3)根据编程需要，在一个加工程序中可一次或多次设定或改变工件原点。 机床参考点机床参考点 机床参考点是数控机床厂家设定的固定点，一般为机床各坐标轴的正极限位置，通过返回参考点，数控系统才能确定机床的原点位置，从而正确建立机床坐标系。 2.1.5 加工程序结构与格式 加工程序的构成 字地址程序段的一般格式4主程序和子程序 二、二、 数控编程中的常用指令数控编程中的常用指令1、 准
5、备功能G代码 在插补运算之前需要规定，为插补运算作好准备的工艺指令，如：G17、G01、G02、G81等。 模态代码和非模态代码 模态代码:一经在一个程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同组其它G代码所代替。非模态代码:仅在所出现的程序段内有效。G41、G42、G40G81G89 G04 G90、G91G00、G01、G02、G03绝对坐标与增量坐标编程指令G90、G91 N100 G90 G01 X30.0 Y20.0 F100；N100 G91 G01 X20.0 Y10.0 F100；快速点定位指令G00 直线插补指令G01 圆弧插补指令G02/G03 5刀具半径补偿建立与取消指令G
6、41/G42、G40 刀具长度补偿建立与取消指令G43/G44、G49 G43(G44) _ H_G43：正偏移G44：负偏移G49：取消长度补偿_： 指定轴的位置H_： 偏移值地址G91 G43 Z-100.0 H1; H1-刀具偏移值为20.0刀具补偿功能应用的优点简化编程工作量 实现粗、精加工 内外型面的加工 坐标平面选择指令G17、G18、G19 用G54-G59指令设定工件坐标系操作者在实际加工前，测量工件原点与机床原点之间的偏置值，并在数控系统中预先设定。这个值叫做“工件零点偏置”。 工件零点偏置?试切对刀测量棒对刀杠杆百分表对刀寻边器对刀Z轴设定器对刀自动对刀 7用杠杆百分表找正
7、孔中心 Z轴设定器对刀 暂停（延迟）指令G04使刀具作短时间（几秒钟）的无进给光整加工，用于车槽、镗孔、锪孔等场合。G04 P/X（U）；G04 F/S；2、辅助功能字也称为M功能，该功能指定除G功能之外的种种“通断控制”功能。它一般用地址码“M”和后面的两数字表示。82.1、M00程序停止指令 M00指令实际上是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。按下控制面板上的启动指令后，机床重新启动，继续执行后面的程序。 2.2、M01计划停止指令 M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。2.3、M02程序结束指令
8、 M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。该指令写在程序的最后一段。2.4、M03、M04、M05主轴正转、反转、停止指令 M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。2.5、M06自动换刀指令 M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。2.6、M07、M08、M09冷却液开关指令 M07表示2号冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或液状冷却液开。M09表示关闭冷却液开关。 2.7、M30程序结束指令 M30指令与M02指令的功
9、能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。3、其它常用的一些功能：F、S、TF 进给功能指令F可以指定刀具相对于工件的进给进度，有两种指定方式，即代码法和直接给定法。现代的CNC机床在进给速度范围内一般都实现了无级变速，故采用直接指定方式。直接给定法是在F后面直接写上进给速度值，进给量的单位用G94和G95来指定。G94表示进给速度与主轴速度无关的每分钟进给量，单位为mm/min；G95表示与主轴转速有关的主轴每转进给量，单位为mm/r，如车螺纹、攻丝等。在低档数控系统中多数还采用代码法来指定进给速度，用F00F99表示100种进给速度。S- 恒线速度功能，
10、使切削点的线速度始终保持在160m/min;S 主轴转速功能指令转速功能指令S用来指定主轴转速或速度，单位为r/min或 m/min。中档以上数控机床的主轴转速采用直接指定方式。例如S1500表示主轴转速为1500r/min。在经济型数控系统中，仍主要用代码法指定方式。对于中档以上的数控机床，还有一种使切削线速度保持不变的所谓恒线速度功能，这时需用G96和G97指令配合S指令来指定主轴转速。例如G96 S160表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在160m/min，G97 S1000表示注销G96，即主轴不是恒线速度，其转速为1000r/min。应指出的是，当由G96转为G97时，应对S
11、码赋值，否则将保留G96指令的最终值。当由G97转为G96时，若没有S指令，则按前一G96所赋S值进行恒线速度控制。T、刀具功能指令T后面跟若干位数字，主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置。例如，T12用作选刀时表示12号刀具；用作刀具补偿时，表示按照12号刀具事先设定的偏置值进行刀具补偿。若用四9位数字时，如T0101，前两位01表示刀具号，后两位01表示刀具补偿号。三、数控加工工艺特点与内容三、数控加工工艺特点与内容1、数控加工工艺特点1.1工序内容具体 1.2工序内容复杂 1.3工序内容严密1.4工序集中1.5加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段存在逼近误差、圆整化误差、插补误
12、差）2、数控加工工艺的内容2.1数控机床上加工零件的选择2.2数控工艺性分析2.3工艺路线制订2.4工序设计3、数控编程中的工艺处理数控加工工序卡片数控加工工序卡片数控加工走刀路线图10数控刀具卡片4、数控加工零件或加工内容选择4.1用普通机床无法加工的零件，应优先考虑采用数控加工，如曲面类零件；4.2用普通机床难加工，质量难以保证，应重点考虑采用数控加工；4.3用普通机床加工效率低，手工操作劳动强度大，可在数控机床尚存在富余能力基础上进行数控加工。112.3.5、 数控加工工艺性分析5.1设计数据应符合编程方便的原则同一基准线引注尺寸;直接给出坐标尺寸； 对称公差等。5.2结构工艺性应符合数
13、控加工的特点零件外形、内腔最好采用统一几何类型和尺寸；内槽圆角半径不应过小；铣削零件底面时，槽底圆角半径r不应过大； rr dDdD 铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工表面的能力越差，工艺性也越差。12零件的可装夹性6、数控加工工艺路线的设计 6.1机床选择、加工方法、装夹、加工阶段划分、工序安排考虑毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、批量、热处理要求等因素。要满足：生产上适用、技术上先进、经济上合理6.2加工方法的选择: 6.3工序的安排: 先进行内形内腔加工，后进行外形加工工序；同定位、同夹紧最好一起进行，以减少重复定位；用同刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间；
14、同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔数控工序与常规工序的衔接: 除了必要的基准面加工、校正和热处理等工序外，要尽量减少数控加工工序与常规加工工序交接的次数。6.4零件的装夹与夹具的设计数控机床的夹具与传统夹具结构的差别：不需要导向和对刀功能，夹具比较简单。1.设计或选用要求：1）基准重合，以减少定位误差；2)统一基准，减少重复定位次数，减少重复定位误差；3)夹紧要可靠，尽量避免振动；夹紧点分布要合理，夹4)紧力大小要适中且稳定，减少夹紧变形；5)夹具结构应力求简单，加工部位要敞开；6)数控夹具装卸应方便（气动。）；137)多件装夹
15、，以提高加工效率等。2.刀具的选择应满足：安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度高等要求刀具主要结构1）整 体 式2）机 夹 式常常 用铣刀：14面铣刀：圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。立铣刀的圆柱表面（主切削刃）和端面上（副切削刃）都有切削刃，为螺旋齿，以增加切削平稳性，主、副切削刃可同时进行切削，也可单独进行切削。普通立铣刀端面中心处无切削刃，轴向进给？键槽铣刀：有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。三面刃铣刀15鼓
16、形铣刀的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。改变刀刃的切削部位，可以切出从负到正的不同斜角。缺点：刃磨困难，切削条件差，不适合加工有底的轮廓表面。波纹立铣刀因其切削刃呈正弦波的形状而得名。它的特点是主切削刃各点的半径、前角、刃倾角都不等，能减少切削振动；切削阻力小、切屑成鱼鳞状，因而排屑流畅，散热性能好，刀具耐用度高。 成型铣刀一般是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台阶等。大平面：面铣刀；加工凹槽、小台阶面及平面轮廓：立铣刀加工空间曲面、模具型腔等：球头铣刀加工封闭的键槽：键槽铣刀等加工变斜角零件：鼓形铣刀特殊形状：成形铣刀薄壁件加工，如整体框、肋类零件，在加工时由于振动引起被动再切削，造成严重超差，为了防止加工薄壁零件时的再切削，应选用短切削刃的立铣刀。3.切削用量的选择 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾
