《数控机床与编程 教学课件 ppt 作者 郑堤 主编 第四章 数控加工与编程基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床与编程 教学课件 ppt 作者 郑堤 主编 第四章 数控加工与编程基础（148页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 数控加工的工艺特点,第二节 数控加工的工艺分析与设计,第三节 数控加工的程序格式与标准数控代码,第四节 数控编程中的数值计算,第四章数控加工与编程基础,一、数控加工工艺的内容,第一节 数控加工的工艺特点,所谓数控加工工艺，就是使用数控机床加工零件的一种工艺方法。数控技术涉及数控加工设备，还包括数控加工工艺、工装和加工过程的自动控制等。其中，拟定数控加工工艺是进行数控加工的一项基础性工作。,数控加工工艺的主要内容,1) 通过数控加工的适应性分析，选择数控加工的零件及内容； 2) 结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析； 3) 进行数控加工的工艺设计； 4) 根据编
2、程的需要，对零件图形进行数学处理；,5) 编写加工程序单（自动编程时为源程序，由计算机自动生成加工程序）； 6) 校对与修改加工程序； 7) 首件试加工，并对现场问题进行处理； 8) 编制数控加工工艺技术文件，如数控加工工序卡，程序说明卡，走刀路线图等。,二、数控加工的工艺特点,(1) 工艺的内容十分具体。 (2) 工艺的设计非常严密。 (3) 注重加工的适应性。,1优点 (1) 自动化程度高。 (2) 加工的零件一致性好，质量稳定。 (3) 生产效率较高。 (4) 便于产品研制。 (5) 便于实现计算机辅助设计与制造一体化。,2缺点 (1) 加工成本一般较高。 (2) 只适宜于多品种小批量或
3、中批量生产。 (3) 维修困难。,第二节 数控加工的工艺分析与设计 一、数控加工工艺合理性分析 （1）形状复杂，精度高通用机床难以加工的零件 （2）用数学模型描述的曲线曲面轮廓 （3）难检测，难控制进给和尺寸的内腔壳体 （4）必须一次装夹完成多种工序加工的零件 （5）用通用机床加工效率低，劳动强度大的零件 （6）需要多次改形的零件,2 数控机床的选择 3 零件图工艺性分析 （1）加工精度及技术要求分析 （2）零件轮廓几何要素分析 （3）零件图中尺寸标注分析 （4）零件结构的工艺性分析 4 零件加工条件分析与确定毛坯 5 选择定位基准，拟定零件加工工艺路线,二、 零件的工艺性分析,1零件图样上尺
4、寸数据的给出应符合编程方便的原则 （1） 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。 （2） 构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。,2零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 1） 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高； 2） 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。 3） 零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。 4） 应采用统一的基准定位。,三、确定工艺过程,1工序的划分 (1) 按零件装夹定位方式划分工序 一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。
5、,如图75所示的片状凸轮，按定位方式可分为两道工序，第一道工序可在普通机床上进行。,(2) 按粗、精加工划分工序 根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。,如图76所示的零件，应先切除整个零件的大部分余量再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。,(3) 按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。,2工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。以加工中心为
6、例来说明工步划分的原则。 1) 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行； 2) 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔； 3) 按刀具划分工步。,3加工顺序的安排 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要综合考虑； 2) 先进行外型加工工序，后进行内型加工工序； 3) 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压紧元件次数； 4) 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。,4数控加工工序与普通工序的衔接 在工艺路线设计中使之与整个工艺
7、过程协调。最好是建立相互状态要求，目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。,1零件的安装,在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则与普通机床相同，要合理选择定位基准和夹紧方案，为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列几点： （1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 （2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 （3）避免采用占用机时的人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。,四确定零件的安装方法和对刀点、换刀点,2.对刀点与换刀点的确定 刀位点：刀具中心或尖点 对刀点：加工零件时刀具运动的起点。 对刀：使刀
8、位点和对刀点重合的过程。用对刀来确定刀具和工件的相对位置，建立机床坐标系和工件坐标系的联系。 换刀点：更换刀具的位置。,各种刀具刀位点,对刀点确定准则： 1）对刀点应为零件的设计基准或工艺基准 2）对刀点应便于观察检测，对刀方便 3）对刀点应在坐标系原点上或已知坐标值的点上 4）对刀点可用试切法确定 5）不重复使用原则,刀具与工件原点 Y 轴方向之距离,刀具与工件原点 X 轴方向之距离,刀具与工件原点 Z 轴方向之距离,70,对刀点与工件坐标系原点重合,车削加工零件,铣削加工零件,对刀点在加工过程中便于检查,对刀点在工件的几何对称中心,1刀具的选择 数控加工的特点对刀具的强度及耐用度要求较普通
9、加工严格。因为刀具的强度不好，一是刀具不宜兼做粗、精加工，影响生产效率；二是刀具的耐用度差，由要经常换刀、对刀，增加了辅助时间，也容易在工件轮廓上留下接刀刀痕，影响工件表面质量。,五选择刀具和切削用量,数控机床所用刀具要求切削性能好、精度高、可靠性高、耐用度高、断屑及排屑性能好，装夹调整方便等，合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。 数控机床一般优先选用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具。此外，根据实际情况，尽可能选用各种先进刀具如可转位刀具，整体硬质合金刀具，陶瓷刀具等，以适应数控加工耐用、稳定、易调、可换等要求。所选刀具的类型、规格和精度等级应符合加工能力
10、要求，刀具材料应与工件材料相适应。由于数控加工工件一般较为复杂，选择刀具时还应特别注意刀具的形状，保证在切削加工过程中刀具不与工件轮廓发生干涉。 在选择好刀具后，要把刀具的名称、规格、代号以及要加工的部位记录下来，并填入相应的工艺文件，供编程时使用。,2切削用量选择,切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是，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，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而
11、定。,（1）确定背吃刀量,主要依据机床、夹具、刀具和工件的工艺系统刚度来决定。在刚度允许的情况下，ap相当于加工余量，应以最少的进给次数切除这一加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产效率。但为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都要留一点余量最后精加工。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般可取（0.20.5）mm,（2）确定主轴转速,主要根据允许的切削速度c（m/min）选取 n=1000c/（d）式中c切削速度； d工件或刀具直径（mm） 切削速度高,也能提高生产效率,但应首先考虑采用尽可能大的背吃刀量来提高生产率,因为切削速度与刀具耐用度关系密切,随着vc的加大,刀具耐用度将急剧降低
12、,故vc的选择主要取决于刀具耐用度。,（3）进给量,进给量或进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度要求高，表面粗糙度数值小时，进给量数值应取小些，一般在2050mm/min范围内选取。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉当量有关。,第三节 数控加工的程序格式与标准数控代码 一、 常用的数控标准和指令代码 1. ISO代码和EIA代码 国际标准化协会 美国电子工业协会 2. 数控标准的内容： 数控的名词术语； 数控机床的坐标轴和运动方向； 数控机床的字符编码（ISO代码、EIA代码） 数控编程的程序段格式
13、； 准备机能（G代码）和辅助机能（M代码）； 进给功能、主轴功能和刀具功能。,二、程序结构与程序段格式 1. 加工程序的结构 加工程序 主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 地址和数据 2. 程序段格式,NGX.Y.FSTMLF,程序段序号,准备机能字,坐标字,进给功能字,主轴转速功能字,刀具功能字,辅助功能字,结束符,加工程序的结构 加工程序由程序名（号），程序体(若干程序段)和程序结束语3部分组成。每个程序段又由若干个代码字组成，每个代码字则由文字（地址符）数字和符号组成。举例如下： % O0012 （程序名，程序号） N0010 G91 G00 X50 Y60 LF N0
14、020 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03 LF N0100 G00 X-50 Y-60 LF N0110 M02 LF （程序结束语） 上例为一个完整的加工程序，它由11个程序段组成，每个程序段以序号“N”开头，用LF结束。M02代表整个程序的结束。有些数控系统还规定，整个程序要求以符号“%”开头，以符号“EM”结尾。,常用地址字符 地址字 意 义 A 、B、 C 围绕X、Y、Z轴旋转的旋转轴角度尺寸字 F 、S、T 进给速度指定机能、主轴速度机能、刀具机能 G 准备机能 I、J、K 插补参数 M 辅助机能 N 程序段序号 U、V 、W 与X、Y、Z轴平行的第
15、2移动坐标尺寸字 X 、Y、 Z 主坐标轴X、Y、Z移动坐标尺寸字,（1）程序段 由程序段序号若干个程序字结束符LF组成。 一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。 （2）字符 由英文字母，数字和小数点，正负号和功能符号组成。 （3）指令 指令结构：程序字(地址符）数字和符号 程序字分类：分为功能字和坐标字 （4）程序名（号） FANUC：O +数字和文字， O 0123，O 0FILE SIEMENS： % +数字和文字， % 0012， % NAME12 （5）子程序 子程序应用范围： 1）若干相同轮廓；2）有相同的加工路线； 3）一个轮廓需要分多层加工；4） 独立的加工工步,2 程序段格
16、式 （1）固定顺序程序段格式 这种格式是预先规定了所有可能出现的程序字的固定排列顺序，根据程序字出现的顺序，就可判定其功能。 （2）带分隔符的固定顺序程序段格式 在上面格式的基础上用分隔符“HT” 代替地址符分隔程序字。我国数控线切割机床采用的“3B”或“4B”格式指令就是典型的分隔符固定顺序格式。其3B格式的一般表示为：BX BY BJ GZ （3）程序字地址符可变程序段格式 特点：程序简单，可读性强，易于检查。现代数控机床广泛采用。（ISO10561975E，JB/T32081999） N4G2X4.3Y4.3Z4.3I4.3J4.3K4.3(R4.3)F3S4T4M2LF,三、数控程序指令代码 1. 程序段号 N0001N9999 正整数，可不连续 2. 准备功能字 G 模态指令
