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1、第二章 数控加工程序编制,系统软件是指控制和协调计算机数控装置及外部设备,支持应用(控制)软件编制和运行的系统,是无需用户干预的各种程序的集合,主要功能是调度,监控和维护数控机床;负责管理数控机床中各种独立的模块,使得它们可以协调工作。,控制软件是指控制数控机床各执行部件有规则动作,从而实现被加工工件的加工的应用程序。简单的说就是直接用于加工的程序。,这种直接用于加工的程序称为数控加工程序,简称为数控程序,数控系统的种类繁多,它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同,当针对某一台数控机床编制加工程序时,应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术
2、工作,理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件,还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控机床能安全、可靠、高效的工作。,第二章 数控加工程序编制,第二章 数控加工程序编制,第一节 概述 第二节 数控加工工艺基础 第三节 数控机床的坐标系 第四节 程序编制的代码及格式 第五节 镗铣数控加工及其手工编程 第六节 车削数控加工及其手工编程 第七节 自动编程概述,第二章 数控加工程序编制,2.1 概述 2.1.1 数控加工程序编制概念 根据零件的图形(几何)尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容,按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上,再按
3、规定把程序单制备成控制介质,变成数控系统能读取的信息,并通过输入设备送入数控装置。 即将加工的工艺分析、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。,第二章 数控加工程序编制,2.1.2 数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种:手工编制程序和自动编制程序。 (1)手工编程 指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。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
4、太复杂的零件; 三坐标联动以下加工程序。,零 件 图 样,工 艺 人 员,夹具表,机床表,刀具表,工 艺 规 程,编 程 人 员,加 工 程 序 初 稿,加 工 程 序,修 改,编程手册,第二章 数控加工程序编制,(2)自动编程 自动编程是指在编程过程中,除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外,其余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时,数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的,由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹,使编程人员可及时检查程序是否正确,需要时可及时修改,以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算,可提高编程效率几十倍乃至
5、上百倍,因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而,自动编程的特点就在于编程工作效率高,可解决复杂形状零件的编程难题。 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),第二章 数控加工程序编制,(3)值得注意的是: 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!但手工编程是学习自动编程基础!,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从
6、零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括: (1)分析零件图样和制定工艺方案 (2)数学处理 (3)编写零件加工程序 (4)制备控制介质 (5)程序检验,零件图纸,工 艺 分 析,数 学 处 理,编写 程序 单,制备 控制 介质,输入 数控 系统,校验 和 试切,修改,错误,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 (1)分析零件图样和制定工艺方案(工艺基础) 在对图纸工艺分析(与普通加工的图纸分析相似)的基础上,明确加工的内容和要求;确定加工方案: 选择适合的数控机床; 选择或设计刀具和夹具; 确定零件加工的工艺线路、工步顺序; 切削用量(f、s、t)
7、等工艺参数。,这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析,并结合数控机床使用的基础知识,如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等,确定加工方法和加工路线。,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 (2)计算运动轨迹(数学处理) 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中心运动轨迹(刀位数据); 将坐标值按NC机床规定编程单位(脉冲当量)换算为相应的编程尺寸。 脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位 移量。普通精度级的数控机床,一般脉冲当量值 为0.01mm;较精密数控机床的脉冲当量值为 0.005mm或0.
8、001mm等。,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 (3)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。 此外还应填写有关的工艺文件,如数控加工工序卡,数控刀具卡片,工件安装和零点设定卡片等。,第二章 数控加工程序编制,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,第二章 数控加工程序编制,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,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 (3)制备控制介质 将程序
9、单上的内容,经转换记录在控制介质上(如存储在磁盘上),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。,第二章 数控加工程序编制,2.1.3 数控程序编制的内容及步骤 (3)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。 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,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,第二章 数控加工程序编制,2.2 数控加工工艺基础,四个任务: 数控加工工艺内容的选择; 数控加工工艺性分析; 数控加
10、工工艺路线的设计; 确定加工方案。,第二章 数控加工程序编制,2.2 数控加工工艺基础,2.2.1 数控加工工艺内容的选择 对于一个零件来说,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析,选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。,第二章 数控加工程序编制,2.2.1 数控加工工艺内容的选择 适于数控加工的内容 在选择时,一般可按下列顺序考虑: 1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容; 2)通用机床难加工,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容; 3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,可
11、在数 控机床尚存在富裕加工能力时选择。 不适于数控加工的内容 加工内容采用数控加工后,在产品质量、生产效率与综合效益等方面 都会得到明显提高。相比之下,下列一些内容不宜选择采用数控加工: 1)占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准,需 用专用工装协调的内容; 2)加工部位分散,需要多次安装、设置原点。这时,采用数控加工 很麻烦,效果不明显,可安排通用机床补加工; 3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位; 4)简单的粗加工面。,第二章 数控加工程序编制,2.2.2 数控加工工艺性分析 根据二维工程图和数学模型分析零件的形状、结构及尺寸的特点,确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位
12、,是否有会产生加工干涉或加工不到的区域,零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程,零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。 检查零件的加工要求,如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证,是否还有更经济的加工方法或方案。 在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求,如过渡圆角、倒角、槽宽等,这些尺寸是否过于凌乱,是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工,减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间,以缩短总的加工时间。,2.2.2 数控加工工艺性分析 对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑,它不仅决定了各个加工工序的前后顺序,还将对各个工序加工后各个加工表面
13、之间的位置精度产生直接的影响。 分析零件材料的种类、牌号及热处理要求,了解零件材料的切削加工性能,才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响,如热处理变形,并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。 当零件上的一部分内容已经加工完成,这时应充分了解零件的已加工状态,数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系,尤其是位置尺寸关系,这些内容之间在加工时如何协调,采用什么方式或基准保证加工要求,如对其他企业的外协零件的加工。,第二章 数控加工程序编制,第二章 数控加工程序编制,2.2.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计与通用
14、机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到,由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中,因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。,第二章 数控加工程序编制,2.2.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题: 工序的划分 根据数控加工的特点,数控加工工序的划分一般可按下列方法进行: 1)以一次安装、加工作为一道工序。 2)以同一把刀具加工的内容划分工序 3)以加工部位划分工序 4)以粗、精加工划分工序,什么是工序、工位及工步?,第二章 数控
15、加工程序编制,工序、工位、工步的定义 工序 一个(或一组)工人同,在一个固定的工作地点(一台机床或一个钳工台), 对一个(或同 时对几个)工件所连续完成的那部分工艺过程,称为工序。它是工艺过程的基本单元,又是生产计划和成本核算的基本单元。工序的安排的组成与零件的生产批量有关 (单件、小批、大批、大量)。 安装 工件在加工前, 在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定,这个过程称为装夹,一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。安装是工序的一部分。在同一工序中,安装次数应尽量少,既可以提高生产效率,又可以减少由于多次安装带来的加工误差。 工位 为减少工序中的装夹次数,常采用回转工作台或回
16、转夹具,使工件在一次安装中,可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工,每一个位置所完成的那部分工序,称一个工位。 工步 工步是工序的组成单位。在被加工的表面,切削用量(指切削速度,背吃刀量和进给量),切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序,称 工步。当其中有一个因素变化时,则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时,则为复合工步。划分工步的目的,是便于分析和描述比较复杂的工序,更好地组织生产和计算工 时。,第二章 数控加工程序编制,2.2.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题: 顺序的安排 顺序安排一般应按以下原则进行: 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 床加工工序的也应综合考虑; 2)先进行内腔加工,后进行外形加工; 3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加 工,以减少重复定