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1、本章内容1.数控编程基本概念2.数控机床坐标系3.数控加工工艺设计第三章(第一部分) 数控编程基础本章重点l数控机床坐标系*1数 控 装 置编程 手 册工夹 具手 册零件 图工艺 分析工艺 设计数值 计算程序单Oxxxx N1X0Y0 N2Z100 N20 M30伺 服 系 统夹具清单组合夹具 专用夹具夹 具刀具清单刀具刀柄刀具测量系统刀 具刀具调整卡程序编制测量反馈数控机床的加工过程一、数控编程的基本概念*2N10 G92 X80.0 Y-30.0 Z30.0 N20 G00 G90 X40.0 S1200 M03 M08 N30 Z-2.0 N40 G01 G42 X20.0 Y-20.0
2、 H01 F60.0 N50 Y0.0 N60 G03 X-20.0 R20.0 N70 G01 Y-30.0 N80 G03 X41.09 Y-53.33 R35.0 N90 X35.12 Y-40.0 R8.0 N100 G01 X15.0 N110 G02 X15.0 Y20.0 R10.0 N120 G01 X30.0 N130 G40 G00 X80.0 Y-30.0 N140 Z30.0 M09 N150 M30根据零件图纸与工艺方案要求，将零件加工的工艺过程、工艺参数、刀具位移量数据以及其它辅助动作，根据执行顺序和所用数控系统规定的指令代码及程序格式编制加工程序单，并输入数控装置
3、，从而控制数控机床运动。这一过程，称为数控加工程序的编制。1. 数控编程的定义*32. 数控编程的步骤分 析 零 件 图 纸确 定 工 艺 方 案数 值 计 算编 制 程 序制 备 控 制 介 质程序 检验 和首 件试 切加工错误修改*43.数控编程的方法零件程序单零件图材料数据切削数据机床数据刀具数据纸带机床数控系统机床数控系统MDI计算机机床数控系统Edit输入通信移动磁盘手工编程: 几何形状不太复杂，程序较短，计算比较简单的零件*5自动编程(计算机辅助)：几何形状较复杂，程序较长，计算较复杂的零件CAD模型零件图材料数据切削数据机床数据刀具数据机床数控系统通信移动磁盘CAD/CAM软件C
4、AM模块刀位文件NC加工程序程序验证及加工过程动态图形仿真后置处理*6某快餐盒凹模凹模表面粗加工 计算机辅助编程过程Step1:三维造型Step2:设置刀具参数*7Step4:设置曲面加工基本参数Step5:设置粗加工参数*8Step6: 生成刀具路径Step7: 刀具路径模拟*9Step8: 后置处理生成NC代码*104.数控加工程序的一般结构及格式一般的程序段结构如下： /程序开始符O1000 /程序名N10 G92 X-80 Y-50 Z80 N20 G00 G90 G43 Z-2 H01 S800 M03N30 G01 G42 X0 Y0 F60 H03 M08 /程序体N140 M3
5、0 /程序结束指令%(1) 程序结构 *11程序段格式主要有三种：固定顺序程序段格式、使用分隔符的程序段格式和字地址程序段格式。现代数控系统大多采用的是字地址程序段格式。字地址程序段格式由语句号字、数据字和程序段结束字组成，每个字之前都标有地址码以识别地址。一个程序段内由一组开头是英文字母，后面是数字组成的信息单元“字”，每个字根据字母来确定其意义。字地址程序段的基本格式如下：N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ LF(2) 格式*12字地址程序段中各字含义如下：(1)顺序号字 用来标明程序段的编号，用地址码N和后面的若干位数字来表示。例如，N100表示该程序段的段号为100。
6、(2)准备功能字(G功能字) G功能是使数控机床做好某种操作准备指令，用地址G和两位数字来表示。(3)坐标值字 坐标值字由地址码和带有符号的数值构成。坐标值的地址码有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K等。 (4)进给功能字 它表示刀具运动时的进给速度。由地址码F和后面若干位数字组成。这个数字表示的含义取决于每个数控系统采用的进给速度的指定方法。如F100表示进给速度100mm/min。(3) 字符代码*13(5)主轴转速字 由地址码S和其后面的若干位数字组成，单位r/min。例如S600表示主轴转速为600r/min。(6)刀具字 由地址码T和若干位数字组成。刀具功能字
7、的数字是指定的刀具号。数字的位数由所用数控系统决定。(7)辅助功能字(M功能) 辅助功能表示机床辅助动作的指令。用地址码M和后面两位数字表示。(8)程序段结束 写在每一程序段之后，表示程序结束。当用EIA标准代码时，结束符为“CR”，用ISO标准代码时为“NL”或“LF”。也有的系统用“；”或“*”表示。*14*15二、数控机床的坐标系1.ISO规定(1)刀具与工件相对运动的规定在数控机床上，不论实际加工中是刀具运动还是工件运动，在编制数控程序时，我们总是认为：刀具运动、工件静止即采用刀具运动工件静止的原则。 (2)机床坐标系的规定为了确定数控机床的运动方向和运动距离，需要在机床上建立一个坐标
8、系，这个坐标系就叫作机床坐标系。数控机床上的标准坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系。+Z+Y+X+X+Y+Z+C+A+B +X、+Y或+Z+A、+B或+C+X+A+Y+B+Z+C+X+Z+Y+B+A+C*16(3)坐标轴正方向规定增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向即刀具离开工件的方向。2.坐标轴方向的确定X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手法则判定Y轴。(1) Z坐标确定 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴确定，与主轴轴线平行的坐标轴为Z坐标方向，其正方向为刀具离开工件的方向。 若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。 若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装
9、夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。 若主轴能摆动，取垂直于机床工作台装夹面的方向为Z坐标轴。*17（2）X坐标确定 X坐标一般是水平的且平行于工作台装夹面，是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标。 对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标在工件的径向上，且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为正方向。 对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。 对刀具和工件均不旋转的机床（
10、刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。*18（3）Y坐标确定根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W， 第三组定为P、Q、R。（4）旋转坐标确定旋转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，其正方向按照右旋螺纹旋转的方向。*19+X+Y+Z卧式车床立式升降台铣床刨床*20卧式升降台铣床+Y+Z+X+X+Z五轴联动数控铣床*21立式五轴数控铣床卧式五轴数控铣床*224轴联动的数控机床5轴联动的数控机床*233.主轴旋转正方向与C轴正方向的关系 从主轴尾端向前端(装刀
11、具或工件端)看，顺时针方向旋转为主轴正旋转方向。 对于普通卧式数控车床，主轴的正旋转方向与C轴正方向相同。 对于钻、镗、铣加工中心机床，主轴的正旋转方向为右旋螺纹进入工件的方向，与C轴正方向相反。*244.机床原点及参考点机床原点即机床坐标系原点，是数控机床上设置的一个固定点。它在机床制造完成后就被确定下来了，是数控机床加工运动时进行定位的基准点。 O 机床原点参考点3001000数控车床坐标系XZXYZO数控铣床坐标系*255.工件(编程)坐标系工件坐标系即编程坐标系，是编程人员根据零件图样及加工工艺而建立的坐标系，用于确定零件几何图形上各几何要素位置(点、直线、圆弧等)而建立的坐标系，其原
12、点称为工件原点或编程原点。Z1X1X1Y1数控铣床工件坐标系O1O1工件原点*26三、数控加工工艺设计（一）数控加工工艺分析的特点及内容1.数控加工工艺设计特点(1)数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。(2)数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。2.数控加工工艺的主要内容(1)选择并决定适合在数控机床上加工的内容；(2)对零件图纸进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求；(3)具体设计加工程序，选择刀具、夹具及切削用量；(4)处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点以及刀具补偿等问题；(5)处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。*27(二)零件的加工工艺性分析(2
13、)不适合于数控加工的内容 占机调整时间较长的加工内容； 必须按专用工装协调的孔及其它工艺内容； 按某些特定的制造依据(如样板、样件等)加工的型面轮廓； 不能在一次装夹中完成的零星部位。1.选择并决定进行数控加工的内容(1)适合于数控加工的内容 通用机床无法加工的内容作为优先选择内容； 通用机床难以加工的内容作为重点选择内容； 通用机床加工效率低，工人操作劳动强度大的内容，可在数控机床有加工能力的条件下进行选择。*282.零件图样上尺寸标注的原则 零件图上尺寸标注应适合数控加工的特点； 构成零件轮廓的几何要素的条件应充分； 审查与分析定位基准的可靠性。3.零件结构的工艺性分析 零件的内腔和外形最
14、好采用统一的几何类型和尺寸； 内槽圆角半径不宜过小； 铣削零件底面时，槽底圆角半径不宜过大。*29*30(三) 数控加工工艺路线的设计1.工序划分(1)按零件装夹定位方式划分工序(2)按粗、精加工划分工序(3)按所用刀具划分工序(4)以加工部分划分工序 *312.顺序安排1、上道工序的加工不影响下道工序的定位与夹紧2、先进行内腔加工，后进行外形加工3、以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连接进行4、在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*32(四) 数控加工工序的设计1.确定走刀路线p尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。p保证零件的加工精度和表面粗
15、糙度要求。p保证零件的工艺要求。p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。n 个)(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段 孔类加工孔类加工*33切向切入切向切入径向切入径向切入进进/ /退刀方式退刀方式原则：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。 *34(c)(b)(a)空间直纹曲面加工空间直纹曲面加工空间曲面等参数线加工空间曲面等参数线加工*35空间曲面放射线加工空间曲面放射线加工空间曲面投影法加工空间曲面投影法加工空间曲面截面法加工空间曲面截面法加工*36铣削型腔的三种走刀路线铣削型腔的三种走刀路线*372.定位与夹紧方案的确定p尽可能做到设计、工艺、编程计算的基准统一。p工序集中，减少装夹次数。p避免占机人工调整装夹方案。3.夹具的选择（1）夹具结构力求简单，尽可能采用组合夹具；（2）装卸零件要迅速，以缩短机床的停顿时间；（3）加工部位要敞开，以免影响走刀；（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上按程序操作；（5）夹紧力应靠近支点附近，以减小零件变形。*384.刀具的选择p刀具类型：车削、钻削、铣削
