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1、2019/6/21,数控技术,1,内容提要 本章讲述 数控加工的工艺分析和典型的加工方法； 加工程序的编制、结构及常用算法； 简要介绍自动编程。,第二章 数控加工程序的编制,2019/6/21,数控技术,2,一、程序编制的基本概念 数控加工程序编制： 从零件图纸到制成控制介质的全过程。 将零件的加工信息、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，用规定的文字、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。,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,3,程序编制分为：手工编程
2、和自动编程两种。 手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力） 自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,4,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,5,手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。 自动编程适用于： 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
3、但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,6,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2030%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！,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,7,图纸工艺分析 这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。,二、手工编程的内容和步骤,第一节 手工编程与自动编程,2019
4、/6/21,数控技术,8,计算运动轨迹 根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。,错误,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,9,编制程序及初步校验 根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/2
5、1,数控技术,10,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，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。,第一节 手工编程与自动编程,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,2019/6/21,数控技术,11,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，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。,第一节 手工编程与自动编程,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,2019/6/21,数控技术,12,常用的校验和
6、试切方法： 对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。 对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,13,在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。 当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求
7、为止。,第一节 手工编程与自动编程,2019/6/21,数控技术,14,第一节 手工编程与自动编程,三、自动编程 概述 APT语言(Auto-Program Tool) 自动编程系统的发展 自动编程系统的过程,2019/6/21,数控技术,15,三、自动编程,自动编程系统的过程,2019/6/21,数控技术,16,用MASTERCAM数控编程,MasterCAM是美国CNC Softwarel NC公司研制开发的一套PC级套装软件，可以在一般的计算机上运行，它既可以设计绘制所要加工的零件，也可以产生加工这个零件的数控程序，还可以将AutoCAD、CADKEY、Solidworks等CAI软件绘
8、制的图形调入到MasterCAM中进行数控编程。因此，MasteICAM是一套真正的CADCAM一体化的软件。,2019/6/21,数控技术,17,MasterCAM的主要特点,同时具备CADCAM功能 加工方式多，适用机床广 可以与机床直接通信 可以模拟加工和计算加工时间 可以自备刀具库和材料库 操作效率高,2019/6/21,数控技术,18,1 数控加工工艺 数控机床加工零件和工艺除按一般方式对零件进行分析外，还 必须注意以下几点： 选择合适的对刀点 对刀点：确定刀具与工件相对位置的点（起刀点）。 对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。 对刀点 确定之后，机床坐标系
9、与工件坐标系的相对关系就确定了。,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,19,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,Y,Z,2019/6/21,数控技术,20,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。,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,镗刀,钻头,立铣刀、端铣刀,面铣刀,指状铣刀,球头铣刀,车刀,2019/6/21,数控技术,21,对刀： 就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,22,选择对刀点的原则： 选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。
10、选在对刀方便，便于测量的地方。 选在便于坐标计算的地方,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,23,车削加工中心自动对刀仪,铣削加工中心工件/刀具位置检测,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,24,电 子 对 刀 器,电子对刀器是立式加工中心，立式数控镗、铣床等数控机床最常用的对刀器，它主要用于在机床上直接完成刀具的长度确定。,三 维 测 头,三维测头是加工中心，数控镗、铣床等各种数控金属切削机床常用的测头。操作者采用这种测头能够直接在机床上对工件加工尺寸和精度进行测量，不需要其它常规量具，也不需要拆卸工件。,第二节 数控加
11、工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,25,Laser tool setting Non-contact sensing technology is revolutionising tool setting and broken tool detection on machining centres,Renishaws growing range of non-contact tool setters enable fast and repeatable measurement of tool dimensions and tool forms, as well as li
12、ghtning-fast checking of tool condition. The benefits are reduced setting times, right-first-time machining and confidence in unmanned operation.,2019/6/21,数控技术,26,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） 原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程：,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,n 个,),)(,1,),1,(,2,b,a,n,a,n,b,+,-,=,-,+,=,（
13、,黄线长,红线长,b,a,+切入/出段,+切入/出段,2019/6/21,数控技术,27,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,径向切入,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,28,空间曲面的加工,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,29,加工线路的选择应遵从的原则： 尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 保证零件的工艺要求。 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。,第二节
14、数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,30,程序编制中的误差 在数控机床上加工零件时，从零件图上的信息开始，直到成零件的全过程，每个环节的误差都会影响到工件的加工精度。这些误差通常分为两类： 第一类是在直接加工零件的过程中产生的误差，它是产生加工误差的主体，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。 第二类是编程时产生的误差，即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生的误差。,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,31,式中： ：编程误差 a 算法误差（拟合误差）：为用近
15、似算法逼近零件轮廓时产生的误差（以称一次逼近误差）例如：用直线或圆弧去逼 近某曲线时 和用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。 b计算误差：插补算出的线段与理论线段之间的误差，它与在计算时所取的字节长度有关。 c圆整误差：它是插补完成后，由于分辨率的限制，将其圆整而产生的误差。它与机床的分辨率有关。,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,2019/6/21,数控技术,32,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,三种误差的关系如图所示： 原则： 应小于零件精度的10%,2019/6/21,数控技术,33,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,数控加工方法 平面孔系零件的加工方法 对这类
16、孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，采用数控钻床与镗床加工。,2019/6/21,数控技术,34,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,旋转体类零件的加工方法 这类零件常用数控车床或数控磨床来加工，特别是在车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，因此在编程中，粗车的加工线路是主要要考虑的问题。,先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工,可先按图中的方法进行14次粗加工，再精加工成形。,2019/6/21,数控技术,35,第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法,图(c)所示的零件为陀罗转子的示意图，其加工顺序为先加工左边部分，然后加工右边。若采用图(c)的方法，当处在轴向进刀时，切削力会陡增而且排屑不畅，极易引起崩刃。图(c)的方法，切削截面由大逐渐减小，排屑流畅，切削条件大
