数数 控控 技技 术术华中科技大学机械科学与工程学院2.1 概述2.2 指令及程序结构 2.3 编程应用举例2.4 自动编程第2章 数控加工程序编制22.1.1 程序编制的基本概念程序 编制加工 控制机床 加工零件 图纸程序 代码加工 指令 成品 零件本章内容这种从零件图纸到制成控制介质的全过程 称为数控机床加工程序的编制 2.1 概述3程序 编制加工的工艺条件 加工的工艺要求程序代码零件图纸 或模型编程的模型描述2.1 概述42.1.2 手工编程的步骤和内容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 改数控系统- 2.1 概述5O2002 N01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y25 S400 M03 M08 ； N02 M98P01L10 ； N03 G40 M02 ； #01工艺分析手工编程的过程自动编程的过程2.1 概述62.1.3 数控机床的坐标系 2.1.3.1 轴的概念及定义 2.1.3.2 轴名的确定 2.1.3.3 机床坐标系与工件坐标系2.1 概述7主要内容Ø 目的 为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床 的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。
Ø 分类基本坐标轴：规定直线进给坐标轴用X、Y、Z 表示回转坐标轴：围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给 坐标轴分别用A、B、C表示附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进 给轴，用U、V、W表示2.1.3.1 轴的概念及定义2.1 概述8主要内容Ø右手规则 •X，Y，Z相互之间满足右手规则 •A-X；B-Y；C-Z满足右手螺旋规则X XY YZ ZX X、、Y Y、、Z Z+A+A、、+B+B、、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A2.1 概述9主要内容Ø进给运动的两种方式 •主轴带动刀具运动； •工作台带着工件运动 Ø坐标轴的正方向 •假定工件不动，刀具相对于工件做进给运 动的方向； •机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各 组成部分的布局 2.1 概述10主要内容ØZ座标轴的确定Z座标轴：平行主轴轴线的进给轴•没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z座标•主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准座标系中的某 一座标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个座标平行，则 取垂直于工件装夹面的方向为Z座标2.1.3.2 轴名的确定2.1 概述11立式5轴数控铣床的座标系主要内容Z座标正方向规定：刀具远离工件的方向+Z+Z+Z+Z2.1 概述12主要内容+Z+Z2.1 概述13主要内容在刀具旋转的机床上,如：铣床、钻床、镗床等， 按Z轴的布置情况以及机床的结构不同，其判别方式 不同。
Ø X 座标轴的确定•Z轴水平（卧式）：则从刀具(主轴)向 工件看时，X座标的正方 向指向右边Z+Z+X+X/ /2.1 概述14主要内容 +Z+Z+X+X/ /立式5轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X/ /•Z轴垂直（立式）：u单立柱机床2.1 概述15主要内容+Z+Z •Z轴垂直（立式）： ¿ 双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边X+X/ /2.1 概述16主要内容l在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴 的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板， 且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向 Z+Z+X+X2.1 概述17主要内容ØY坐标的确定利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则 或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向•右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则 +Y方向为食指指向 •右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指 所指的方向为+y 2.1 概述18主要内容立、卧式数控铣床2.1 概述19主要内容+Z+Z+X+X/ /+Y+Y龙门数控铣床2.1 概述20主要内容+Z+Z+X+X/ /+Y+Y+Z+Z+X+X/ /+Y+Y/ /+C+C/ /+A+A+C+C/ /Ø回转坐标 A、B、C 2.1 概述21主要内容Ø辅助坐标 U、V、W +Z+Z+X+X/ /+Y+Y/ /+A+A+C+C/ /+W+W2.1 概述22主要内容 Ø坐标系的三要素•原点---机床或工件坐标系的原点•轴 ---XYZ ABC UVW•单位---编程单位、脉冲当量2.1 概述2.1.3.3 机床座标系与工件座标系23主要内容l机床原点•机床坐标系的零点。
这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点•机床原点的建立：用回零方式建立•机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程2.1 概述24主要内容l机床坐标系•以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性•机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系2.1 概述注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅 作为工件坐标系的参考坐标系25主要内容Ø工件原点与工件坐标系• •工件原点：工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上 选定的某一点或与之相关的点该点也可以 与对刀点重合• •工件座标系：工件座标系：以工件原点为零点建立的一个 坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标 系计算• •工件原点偏置：工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后 ，工件原点与机床原点间的距离•现代数控机床均可设置多个工件座标系，在 加工时通过G指令进行切换 2.1 概述26主要内容工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后， 工件原点与机床原点间的距离2.1 概述27主要内容Ø绝对座标编程和相对座标编程•绝对座标编程：工件所有点的座标值基于某 一座标系（机床或工件） 零点计量的编程方式 。
•相对座标编程：运动轨迹的终点座标值是相 对于起点计量的编程方式（增量座标编程）2.1 概述28主要内容2.1 概述例：绝对座标与相对座的表达 29主要内容l表达方式：G90/G91； X.Y.Z绝对，U.V.W相 对 l选用原则：主要根据具体机床的座标系，考虑 编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精 度的要求，选用座标的类型 l注意：在机床座标系和工件座标系中均可用绝 l 对座标编程；l而在使用相对座标编程时，上述两个座标系是 无区别的 2.1 概述302.1.4 数控加工的工艺分析和数控加工方法 2.1 概述数控加工的工艺性问题涉及面很广,一般来说 包括：加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹 紧方式、刀具、运动轨迹等多方面的考虑 2.1.4.1 数控加工的工艺分析 31主要内容1）特点: Ø 工序内容具体 Ø 工序内容复杂 Ø 工序内容严密 Ø 工序集中 Ø 加工精度不仅取决于加工过程，还取决于 程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插 补误差）1. 数控加工的工艺特点与内容2.1 概述32主要内容数控加工工序卡片2.1 概述33主要内容数控加工走刀路线图2.1 概述34主要内容数控刀具卡片2.1 概述35主要内容2）工艺处理的内容:Ø 加工零件的选择 Ø 数控工艺性分析 Ø 工艺路线制订 Ø 工序设计 对刀点/走刀路线/切削量2.1 概述36主要内容Ø 数控加工零件的选择Ø 有毛坯和零件图样，选择合适的数控机床；Ø 有数控机床，选择合适零件。
两种情况：考虑因素主要有：Ø 毛坯材料、类型； Ø 零件轮廓复杂程度、尺寸大小； Ø 加工内容及精度、零件批量2.1 概述37主要内容Ø 加工精度高及加工 形状复杂零件; Ø 用模型描述的复杂 曲线及曲面零件； Ø 一次装夹完成铣、 镗、钻、铰、攻丝等 多工序的零件； Ø 不开敞内腔的壳体 或盒腔零件最适应类2.1 概述Ø 价值高的零件； Ø 在通用机床上需 制造复杂专用工装 的零件； Ø 需多次更改设计 及精密复制的零件 Ø 在通用机床上需 作长时间调整的零 件 较适应类Ø 生产批量大的零件 Ø 装夹困难或完全靠 找正定位来保证加工 精度的零件 Ø 材质不均、加工余 量不稳定的零件 Ø 必须用特定的工艺 装备协调加工的零件 .不适应类38主要内容2. 数控加工的工艺分析Ø 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便 的原则；Ø 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工 的特点；ü 零件外形、内腔最好采用统一几何类型和尺寸 （减少刀具规格和换刀时间）；ü 内槽圆角半径不应过小2.1 概述39主要内容工序的安排 Ø 先内形内腔，后外形加工工序；Ø 相同的定位和夹紧最好一起进行，以减 少重复定位；Ø 用相同刀具加工的工序最好一起进行， 节省换刀时间；Ø 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。
2.1 概述40主要内容夹具的选择q基准重合，以减少定位误差；q统一基准，减少重复定位次数，减少重复定位误差；q夹紧要可靠，尽量避免振动；夹紧点分布要合理，夹 紧力大小要适中且稳定，减少夹紧变形；q夹具结构应力求简单，加工部位要敞开 ；2.1 概述41主要内容 A、B？加工部位要敞开应尽可能让多个工作面一次完成加工2.1 概述42主要内容课堂练习：如何装夹？2.1 概述43主要内容刀具的选择 应满足：Ø 安装调整方便 Ø 刚性好 Ø 精度高 Ø 耐用度高2.1 概述数控车床刀具系统44主要内容数控铣床刀具系统2.1 概述45主要内容切削用量的选择 主要包括:• 切削深度• 进给量\进给速度• 主轴转速2.1 概述Ø 切削深度 也称为吃刀量,主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、 夹具、机床组成的工艺系统刚度所决定，在刚度允许的情 况下，最好在留出精加工余量的基础上，一次切净余量， 这样可减少走刀次数，提高加工效率，同时又能提高加工 精度和改善表面质量 46主要内容在刚性不足或余量很大或不均匀时，粗加工 可分几次进给，切削深度依此减少在中等功率机床上，粗加工（Ra10-80m）时 切削深度可达8-10mm。
半精加工（Ra1.25-10 m ）时，切削深度取为0.5-2mm精加工（Ra0.32- 1.25 m）时，切削深度取为0.2-0.4mm不同材料切削深度不一样2.1 概述47主要内容Ø 进给速度（1）当工件质量能得到保证时，为提高生产效率，可选较 高的进给速度一般在100-200mm/min范围内选取2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较 低的进给速度，一般在 20-50mm/min范围内选取3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小 些，一般在20-50mm/min范围内选取4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择 该机床数控系统给定的最高进给速度 2.1 概述48主要内容在选择切削速度时，还应考虑以下几点：u应尽量避开积屑瘤产生的切削速度区域；u断续切削时，要适当降低切削速度；u在易发生振动的情况下，应避开自激振动的临 界速度；u加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低切 削速度；u加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度 2.1 概述49主要内容Ø 主轴转速 根据已经选定的切削深度、进给量及刀具耐用度 选择切削速度 S＝1000Vc/D 2.1 概述50主要内容对刀点与换刀点的确定 Ø 何谓对刀点？q刀位点q对刀点q换刀点（与换刀位置的区别）Ø 相关概念2.1 概述选择对刀点的原则： • 选在零件的设计基准 或工艺基准上，或与 之相关的位置上。
• 选在对刀方便，便于 测量的地方 • 选在便于坐标计算的 地方51q 刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置 的刀具上的特定点镗刀镗刀钻头钻头立铣刀、端铣刀立铣刀、端铣刀面铣刀面铣刀指状铣刀指状铣刀球头铣刀球头铣刀车刀车刀2.1 概述52q对刀点:确定刀具与工件相对位置的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，机床坐标系与工件 坐标系的相对关系就确定了2.1 概述53l 对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作YZ3530工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件。