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1、数字控制及装备技术研究所数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment Technology数数 控控 技技 术术2012.2西安交通大学 机械工程学院姜歌东 gdjiangmail.xjtu. 2第二章第二章数控加工程序编制数控加工程序编制3第一节第一节 数控加工程序编制基础数控加工程序编制基础第二节第二节 手工编程方法手工编程方法 第三节第三节 数控铣床加工程序编制数控铣床加工程序编制第四节第四节 数控车床加工程序
2、编制数控车床加工程序编制第五节第五节 数控加工自动编程数控加工自动编程4第一节第一节 数控加工程序编制基础数控加工程序编制基础51.数控加工与传统加工的比较l 由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能 控制执行件的位移和轨迹. l 由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控制 执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一定 的运动规律合成轨迹。一、程序编制的基本概念lMV 4VAlCYCLE STARTlFEED HOLDlEDITlAUTOlMDIlJOGlHANDLElZERO RETURNlMODEl0%l100%l200%lFEEDRATE OVERRIDEl10
3、%l25% l50% l100%lRAPID OVERRIDEl1l12lTURRET INDEXl2l3l4l5l6l7l8l9 l10l11lSLOWlFASTlEMERGENCY STOPlFANUCl10M lPOWER ONlOFFlO lN lG lP lAlX lY lZ lQ lB lI lJ lK lR lClF lD lH lLl#lM lS lT l/lEOBlU lV lWlSplEl? l ll,lll(l)l*lPAGE lCURSORlSHIFTl7 l8 l9l4 l5 l6 l1 l2 l3l- l0 l+ l=lCANlRESETlSTARTlCALClIN
4、PUTlNC/PClAUXlX00.0000 Y00.0000 Z00.0000lX lZlX1lX10lX100l0lONlOFFlDRY RUNlSINGLE BLOCKlMACHINE LOCKlOPTIONAL STOPlBLOCK DELETElX+lX-lZ-lJOYSTICKlZ+lONlOFF lSPINDLElORIGINlX lZl0%l100%l130%lSPINDLE LOADl0%l100%l130%lAXIS LOAD lXlZlODlIDlCLAMP DIRECTIONlOFFlONlMEMORY PROTECT数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数
5、码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法 。72. 数控加工程序编制从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。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，用规定的字母、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。 83. 编程方法：手工编程和自动编程手工编程 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
6、杂的零件； 三坐标联动以下加工程序确定加工方案工艺处理数学处理编写程序清单制备控制介质程序检验手工编程过程框图9自动编程：定义：零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机编程系统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）自动编程过程的框图零件几何造型加 工 模 拟程 序 传 输生成刀具路径文件生成零件加工程序10q 比较 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
7、成的 编程自动化是发展的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！11二、 数控机床程序编制的内容和步骤计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误修修改改数控系统121. 1. 图纸工艺分析图纸工艺分析在对图纸在对图纸工艺分析工艺分析（与普通加工的（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：图纸分析相似）的基础上： 确定确定加工方案加工方案 确定加工确定加工机床、刀具与夹具机床、刀具与夹具； 确定零件加工的确定零件加工的工艺线路、工步顺工艺线路、工步顺序序； 切削用量切削用量（f f、s s、t t）等工艺参数）等工
8、艺参数。 计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误修修改改132. 计算运动轨迹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运动轨迹的坐标值； 加工非圆曲线（如抛物线、摆线、渐开线等）时，一般需用直线或圆弧逼近的方法加工，这时须根据精度计算节点。错误错误计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸修修改改143. 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
9、令代码及程序格式，编写零件加工程序单，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。 计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误修修改改154. 制备控制介质将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁带、磁盘或存储器上），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。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误修修改改165. 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
10、，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。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误修修改改17三、数控加工工艺简介和数控加工方法 1. 数控加工的工艺分析 数控机床加工零件除按一般方式对零件进行工艺分析外，还必须注意以下几点： 选择合适的对刀点和换刀点 加工线路的确定 工件的装夹 切削用量的选择 程序编制中的误差18（1 1）选择合适的对刀点和换刀点）选择合适的对刀点和换刀点对刀点（起刀点）对刀点（起刀点） ：确定刀具与工件相对位
11、置的点，是刀具相对于工：确定刀具与工件相对位置的点，是刀具相对于工 件运动的起点，又称起刀点，也是程序运行的起点。件运动的起点，又称起刀点，也是程序运行的起点。对刀点的选择原则： 对刀点应便于对刀点应便于数学处理数学处理和和程序编制程序编制； 对刀点在机床上对刀点在机床上容易校准容易校准； 在加工过程中在加工过程中便于检查便于检查； 引起的加工引起的加工误差小误差小。对刀点对刀点 可以是可以是工件或夹具工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。系就
12、确定了。CR30R20R50 20f刀具运动轨迹工件轮廓XYZ353519对刀点选择举例a）对称零件的对刀点选择 b）钻孔加工时的对刀点选择20换刀点：换刀点：一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，刀具要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫换，刀具要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫换刀点。刀点。换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在具碰伤工件，换刀点往往设在零件的外面零件的外面。21刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点镗刀镗刀钻头钻头立铣刀、端铣刀立铣刀、端铣刀
13、面铣刀面铣刀指状铣刀指状铣刀球头铣刀球头铣刀车刀车刀22对刀：使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。YZ3530工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件螺帽选择对刀点的原则：选择对刀点的原则： l l选在零件的选在零件的设计基准设计基准 或或工艺基准工艺基准上，或与上，或与 之相关的位置上。之相关的位置上。l l选在对刀方便，选在对刀方便，便于便于 测量测量的地方。的地方。l l选在便于选在便于坐标计算坐标计算的的 地方地方 23（2 2）加工线路的确定）加工线路的确定加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序 孔类加工（钻孔、镗孔）孔类加工（钻孔、镗孔） 原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减
14、少空行程： n 个)(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段24车削或铣削车削或铣削：原则： 尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以 避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。 切向切入切向切入径向切入径向切入25加工线路的选择应遵从的原则：l尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。l保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。l保证零件的工艺要求。l利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。 空间曲工面的加工空间曲工面的加工(c)(b)(a)26（3 3） 工件的装夹方式工件的装夹方式l 尽可能选用标准夹具（组合夹具），在成批生产时
15、才考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。l 装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。l 工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞的现象。 l 夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度，以减小其变形对加工精度的影响。l 应尽可能采用气、液压夹具。 27（4）切削用量的选择 影响切削条件的因素有： 机床、工具、刀具及工件的刚性； 切削速度、切削深度、切削进给率； 工件精度及表面粗糙度； 刀具预期寿命及最大生产率； 切削液的种类、冷却方式； 工件材料的硬度及热处理状况； 工件数量； 机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素 。决定切削速度的因素： 刀具材质 工件材料 刀具寿命 切削深度与进刀量 刀具的形状 冷却液使用 机床性能28（5）程序编制中的误差 数控机床上加工零件的误差分类： 加工过程的误差：它是加工误差的主体，主要包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床刀具夹具毛坯）内部的各种因素对加工精度的影响。 编程误差：采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的误差：采用直线段或圆弧段插补逼近零件轮廓曲线时产生的误差：数据处理中为满足分辨率（最小设定单位）的要求，进行数据圆整（四舍五入）产生的误差292.2. 数控
