第1章数控加工工 艺与 编程

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1、第二章 数控机床加工程序的编制,引例 O0001； N10 G50 X74.0 Z58.0 S350;(刀具调至P点，确定工件坐标系；起动主轴转速350r/min) N20 G00 X48.0 Z40.0;(刀具快速移动到A点) N30 G01 X0.0 Z40.0 F0.15;(直线插补加工端面至B点,进给量为0.15mm/r) N40 G00 X0.0 Z45.0;(快速退刀至C点) N50 GOO X74.0 Z58.0;(快速退刀到P点) N60 M02;（程序结束）,刀具加工轨迹P-A-B-C-P,第1章 数控加工工艺与编程 1.1 数控编程基础,1.1.1 数控编程的基本概念 数控

2、编程 数控加工程序包括了加工零件和控制机床动作等各种意图的全部信息，是数控机床的指挥者。 把零件的加工工艺路线、加工参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转速、进给量、背吃刀量）、辅助功能（换刀、主轴正反转、切削液开与关等），按照数控系统规定的指令代码及程序格式编写成加工程序，再把这一程序中的内容输入到数控机床的数控系统中，从而指挥机床加工零件。这一过程叫数控编程。,1.1.1 数控编程的基本概念,数控编程的内容与步骤 （1）数控编程的内容 分析零件图样、进行工艺处理和数值计算、编写零件加工程序、校对程序及首件试切 （2）数控编程的步骤 1）分析图样 包括几何形状和尺寸、加工精度、表面质

3、量、使用材料和热处理,1.1.1 数控编程的基本概念,数控编程的内容与步骤 （2）数控编程的步骤 2）工艺处理 确定加工方案。编程人员根据图样的技术要求，选择适合的数控机床，选择或设计夹具及工件装夹方法，合理选择刀具及切削用量。 正确选择工件坐标原点。也即建立工件坐标系，确定编程原点 确定机床的对刀点和换刀点 选择合理的进给路线 确定有关辅助装置,1.1.1 数控编程的基本概念,数控编程的内容与步骤 （2）数控编程的步骤 3）数值计算 根据零件图的几何尺寸，按已确定的坐标系和进给路线，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。 4）编制加工程序清单 利用进给路线的计算数据和已确定的切削用量，

4、便可根据CNC系统的加工指令代码和程序段格式，逐段编写出零件加工程序清单。多数CNC系统的基本数控加工指令和程序段未完全标准化，必须严格参加有关编程说明书进行，不允许有丝毫的差错。,1.1.1 数控编程的基本概念,数控编程的内容与步骤 （2）数控编程的步骤 5）程序的输入、校验与首件试切 作为一名编程人员，不但要熟悉数控机床的结构、数控系统的功能及标准，而且必须是一名好的工艺人员，要熟悉零件的加工工艺、装夹方法、刀具、切削用量的选择等方面的知识。,1.1.1 数控编程的基本概念,数控编程的方法 （1）手工编程 编程人员根据加工图样和工艺，采用数控程序指令和指定的格式进行程序编写。 对于加工形状

5、简单的零件，计算比较简单、程序不多，采用手工编程较容易完成，而且经济、及时。,1.1.1 数控编程的基本概念,数控编程的方法 （2）计算机辅助编程 1）数控语言编程 采用某种高级语言（APT），由计算机完成复杂的几何计算。在我国已被陶汰。 2）人机交互图形编程 UG PRO/E、MasterCAM 3）数字化编程 用测量机或扫描仪对零件或实物的形状和尺寸进行测量或扫描，然后经计算机处理后自动生成数控加工程序。这种方法十分方便，但成本较高，仅用于一些特殊场合。,1.1.2 数控机床的坐标系统,机床坐标系 为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系。

6、（1）刀具相对于静止的工件而运动的原则 在机床上始终认为工件静止，而刀具是运动的。编程人员不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。 （2）机床坐标系的规定 为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，必须设定一个机床坐标系。,1. 机床坐标系,（2）机床坐标系的规定 1）标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的关系与笛卡尔直角坐标系相同。 X、Y、Z组成直角坐标，围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标轴由A、B、C表示。,1. 机床坐标系,（2）机床坐标系的规定 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定） 数控机床某一部件运动的正方向规定

7、为增大刀具与工件之间距离的方向。即刀具离开工件的方向便是机床某一运动的正方向。 Z坐标的确定 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z轴。Z坐标的正方向是增加刀具与工件之间距离的方向。,1. 机床坐标系,Z坐标的确定,1. 机床坐标系,（2）机床坐标系的规定 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定） X坐标的确定 X坐标运动一般是水平的，它平行于工件的主装夹面，是刀具或工件运动的主要坐标。 若Z轴是水平的，从主轴向工件看，X轴正向指向右边； 若Z轴是垂直的，从主轴向立柱看，X轴正向指向右边。,1. 机床坐标系,X坐标的确定,1. 机床坐标系,（2）机床坐标系的规定

8、1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定） Y坐标的确定 根据X、Z坐标，按照右手笛卡尔坐标来确定。,1. 机床坐标系,Y坐标的确定,1. 机床坐标系,确定该数控卧式铣床的坐标系,1. 机床坐标系,1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定） 旋转运动坐标。 A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，按照右手螺旋法，也X轴正方向一致，取“+A”，与X轴负方向一致取“-A”。 附加坐标。如果在X、Y、Z主要直线运动之外还有另一组平行于它们的坐标运动，就称称为附加坐标，分别用U、V、W来表示。 机床坐标原点。 也称为机床零点，通过机床参考点间接确定。 多数采用增量式位置检测装置的数控机床，每次机

9、床上电后，都要进行回参考点（也称为回零）的操作，以建立机床坐标系。,2. 机床坐标系,工件坐标系（编程坐标系） 如果直接使用机床坐标系进行编程会带来很多麻烦，零件图中尺寸的标注是不考虑机床加工空间中的位置。 （1）确定工件坐标系(编程坐标系) 确定工件坐标轴，以及工件原点。,2. 机床坐标系,工件坐标系（编程坐标系） （2）设置工件坐标系 实际加时工，要把工件坐标系转化为机床坐标系中。通过对刀点和指令（G50、G92）实现。,2. 机床坐标系,工件坐标系（编程坐标系） （3）绝对坐标与增量（相对）坐标 刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是以相对于固定的坐标原点O给出的，即称为绝对坐标。 刀具（或机

10、床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置（起点）来计算的，即称为增量（或相对）坐标。,2. 机床坐标系,工件坐标系（编程坐标系） （3）绝对坐标与增量（相对）坐标,绝对坐标： A（10，15） B（25，26） C（18，35）,相对坐标： B（15，11） C（-7，9）,1.1.3 数控加工程序与指令代码,程序结构与程序段格式 （1）程序的结构,1.1.3 数控加工程序与指令代码,程序结构与程序段格式 （1）程序的结构 加工程序的开头要有程序号，以便进行程序检索和子程序调用。常用字符“O”加4位十进制数表示，数字中前零可省略；有的系统也用字符“%”或“P”头成编号。 程序结束是以辅助功能指令M

11、02、M30或M99（子程序结束）作为整个程序的结束符号，来结束加工过程。 由多个程序段组成加工程序的全部内容，用以表达数控机床要完成的全部动作。,1.1.3 数控加工程序与指令代码,程序结构与程序段格式 （2）程序段格式 零件加工程序是由多个程序段组成，每个程序段又由若干个字组成，每个字是控制系统的具体指令。,1.1.3 数控加工程序与指令代码,程序结构与程序段格式 （2）程序段格式 程序段各字形式如下： N G X Y Z F S T M LF N 为语句字；G 为准备功能字；X Y Z 为坐标字；F 为进给功能字；S 为主轴转速功能字；T 为刀具功能字；M 为辅助功能字。 各字前有地址，

12、各字的排列顺利一般如上；数据的位数可多可少；不需要的字以及上一程序段相同的续效字可以不写；LF为程序段结束符，一般用“；”代替。,程序段各字形式如下： N G X Y Z F S T M ；,1.1.3 数控加工程序与指令代码,程序结构与程序段格式 国家标准JB/T3208-1999中对G指令、M指令功能作了简单介绍。但与有些国家或数控机床生产集团所制定的G、M代码的功能含义不完全相同，所以必须按照用户使用说明书中的规定进行编程。 （1）准备功能指令（G代码） 该指令的作用是指定数控机床的加工方式，插补运算、刀补运算、固定循环等作用。简称G代码或G指令,准备功能指令（G代码）,1.1.3 数控

13、加工程序与指令代码,（1）准备功能指令（G代码） G代码有两种，非模态指令、模态指令 1）非模态指令 表中带“*”号的指令，这种指令仅在被指定的程序段执行，不能延续。 2）模态指令 表中“a b c d”，这种指令在同组其他的G指令出现并被执行以前一直有效。不同组的模态G指令在同一程序中可以指定多个；如果同一程序段中指定了两个或以上的同一组G指令，则最后指定的有效。,1.1.3 数控加工程序与指令代码,（2）辅助功能指令（M代码） 主要用作机床加工时的辅助性动作控制，如主轴的正反转、切削液开关等。,1.1.3 数控加工程序与指令代码,变量参数编程与用户宏程序 程序段中各功能字，尺寸字，都有严格

14、的地址和随后的数值。该数值可用一个可赋值的代号来代替，这个代号称为变量。 含有变量的子程序叫用户宏程序。,1.2 数控车削加工工艺与编程,1.2.1 概述 数控机床可自动完成内外圆柱机、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工。 数控机床主要用于加工轴类和盘类等回转体零件，特别适合复杂形状回转类零件。 数控车床的类型 （1）按主轴的配置形式分类：立式数控车床（用于直径大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件）、卧式数控车床； （2）按数控系统功能分类：经济型数控机床、普通数控机床、车削加工中心； （3）按刀架数量分类：单刀架数控车床、双刀架数控车床。,1.2

15、 数控车削加工工艺与编程,1.2.1 概述 数控车床的加工对象 加工精度要求高的零件 表面粗糙度要求小的零件 轮廓形状复杂的零件 带一些特殊类型螺纹的零件,1.2 数控车削加工工艺与编程,1.2.1 概述 数控车削刀具及适用的工序内容 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。,1.2 数控车削加工工艺与编程,1.2.1 概述 数控车削刀具及适用的工序内容 数控车削可分为粗加工、半精加工和精加工。 数控车削加工主要适用于以下加工工序 车削外圆 车削内孔 车削端面 车削螺纹,1.2.2 数控车削加工工艺与编程,1.2.

16、2 数控车削加工工艺 数控车削工艺制订得合理与否，对程序编制、数控车床的加工效率和零件的加工精度都有直接影响。 对零件图样进行工艺分析 仔细阅读图样，详细了解图样的技术要求，明确加工内容。 了解零件的材料、毛坏类型、生产批量、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技术要求 分析图样上的几何条件是否充分 分析图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点 编程原点与工艺基准（定位基准）、设计基准、测量基准尽量统一。,1.2.2 数控车削加工工艺,工序及装夹方式的确定 （1）划分加工工序 应按工序集中的原则划分工序，即工件在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工 较为简单的零件 以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序 整个工件加工时间较长或程序复杂较长时，可取一个独立、完整的数控程序连续加工的内容为一道工序。,1.2.2 数控车削加工工艺,工序及装夹方式的确定 （1）划分加工工序 以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序 零件结构复杂，同一个装夹要换多把刀具 以粗、精加工划分工序,1.2.2 数控车削加工工艺,工序及装夹方式的确定 （2）装夹