数控手工编程的简化

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1、摘要1关键词1前言1一、数控机床概述2（一）数控机床的产生及特点2（二）数控编程的基本概念2（三）数控编程发展概况3二、数控编程的分类4（一）手工编程4（二）自动编程4三、手工编程的简化方法.4（一）刀具补偿5（二）子程序6（三）用户宏程序9（四）固定循环11（五）零点偏移13（六）参数编程14四、手工编程的简化方法注意事项15总结16致谢17参考文献18浅析数控手工编程的简化郭庆彬摘要:随着工业经济的高速发展，对生产效率的要求越来越高有效简化数控加工手工编程， 提高编程效率，可以最大效益的发挥经济型数控机床的利用率。本文主要介绍数控手工编程 的方法基本简化和对外开放进一步深化的新环境下，数控

2、手工编程简化，提高生产效率的重 要性。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制 造技术和装备最核心的技术。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界 各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。关键词：数控技术 手工编程 简化冃U言本论文是根据数控加工与编程综合设计的，数控机床已成为国家先进制造技术的基础设 备，并关系到国家发展的战略地位，从20世纪中叶数控技术出现以来，现代数控加工正向 高速化，高效化，高精度化，高柔性化，高一体化和智能化方向发展。通过此毕业设计使我 了解了在相关学科中的基本理论、基本知识，以及理论实践相结合，同时对

3、本专业有了较完 整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问 题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。本毕业设计内容主要是数控手工编程的简化方法及特点，包适了工艺分析、数控编程、 机床操作与零件自检过程等，基本含概了我们所学到的所有专业知识，完成毕业设计对于我 来说是一种挑战，更是一个很好的锻炼。我以严谨务实的认真态度进行了此次设计的编写，但由于知识水平与实际经验有限，时 间又较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请位评审老师能给于批评和 指正。一、数控机床概述（一）数控机床的产生及特点随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其

4、性能、精度和效率日趋 提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此， 对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。为了满足 多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频 繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它 为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。数控机床特点是；1. 自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过 程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组 成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多

5、次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。2. 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方 式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备 周期。3. 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之间，不受零件 复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提 高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更 加提高了数控加工的精度。4. 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控 制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM 体化系统，并

6、且可以建立 各机床间的联系，容易实现群控。（二）数控编程的基本概念数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在 实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥 着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际 的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。 下面就对数控编程及其发展作一些介绍。为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以数控系 统能识别的指令告知数控系统，这种数控系统可识别的指令称为程序，制作程序 的过程成为数控编程。它不仅仅指编写数控加工指令代码的过程，还包括

7、从零件 分析到编写加工指令代码，再到制成控制介质以及程序校对全过程。（三）数控编程发展概况为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机 械零件数控加工程序编制的语言，称为APT （AutomaticallyProgrammedTool）。 其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII （立体切削用）、APT （算法改 进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC （Advancedcontouring）（增加切削 数据库管理系统）和APT/SS （SculpturedSurface）（增加雕塑曲面加工编程功能） 等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序

8、简练，走刀控制灵活等优点，使数控加 工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不 便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观 性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难 以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。 针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、 NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII， INTERGRAPH，Pro/Engineering, MasterCAM 及 NPU/GNCP 等系统，这些

9、系统都有效 的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走 刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了 CAD和CAM向一体化方向发展。到了 80 年代，在CAD/CAM 一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS） 及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系 统正向集成化和智能化夫发展。二、数控编程的分类数控机床的程序编制是指由分析零件图样到程序检验、加工样件的全部过 程。数控机床程序编制的方法有两种，即手工编程(manual programming)和自动 编程(automati cally programming)。(一

10、) 手工编程手工编程是指所有编制加工程序的全过程，即图样分析，工艺处理，数值计 算，编写程序，制作控制介质，程序校验都是有手工来完成。手工编程不需要计算机,编程器等设备，只需要有合格的编程人员即可完成。 手工编程具有编程快速及时的优点，其缺点是不能进行复杂的曲面编程。手工编 程比较适合批量较大，形状简单，计算方便，轮廓由直线或圆弧组成的零件的加 工。(二) 自动编程自动编程是由计算机编制数控加工程序的过程。是由计算机代替人完成一些 计算烦琐、手工编程困难或无法编出的程序，它能够实现对于形状复杂，具有非 圆曲线轮廓、三维曲面等零件编写加工。采用自动编程方法效率高，可靠性好， 程序正确率高。自动编

11、程则是由计算机编制数控加工程序，使一些计算烦琐、手工编程困难 或无法编出的程序能够实现。对于形状复杂。具有非圆曲线轮廓、三维曲面等零 件编写加工程序，米用自动编程方法效率高、可靠性大。但编程软件及相应微机 的购置，需要大量资金而且其技术含量和技术难度也较大，这在一定程度上影响 了自动编程的普及使用。因此，对于大多数简单零件多使用手工编程来完成。在实际加工中.复杂的零件占加工零件总量的5%10%，大多数的零件并 不复杂，对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，程序编制计算比较简单，程 序段不多，我们采用手工编程方式。普及型数控机床采用的开环控制方式，数控 系统简单，内存容量较小等特点，要求编程人员

12、考虑如何尽量编制较短的加工程 序，合理使用编程技巧，提高程序的使用率。三、手工编程的简化方法编程技巧的使用合理工艺在编制加工工艺时.在满足精度要求的前提下应 使走刀路线最短。以提高生产效率。并且简化数值计算，减少程序段数目，以减 少编程工作量，最终轮廓一般应安排最后一次走刀连续加工完成，以确保轮廓表 面质量。例如将对刀点和起刀点分离，减少空行程。合理安排“回零”路。另外 可以巧设换刀点、退刀点和刀具工序集中等。一个好的加工工艺，不但可减少程 序段数目，而且可以简化计算，使编程工作量大大简化，下面就简单介绍一下编 程中的技巧及简化编程的方法。（一）刀具补偿若在编程过程中，直接写出刀具的具体值（半

13、径值或长度值），一旦刀具磨损 了，或者是卸下来重新磨锋；或者是更换新的刀具。不管采用哪种办法，刀具其 具体数据（半径值或长度值）均会发生变化，这样一来，必须重新计算、重新编程， 显然会影响生产率。目前的车、铣类数控系统一般都具有刀具长度（又称刀具的 偏移）和刀尖圆弧半径补偿功能，加工中应充分灵活在使用这些功能。刀具长度 补偿是指当车刀刀尖位置与编程位置存在差值时.通过补偿值的设定，使刀具得 以补偿，并事前将补偿值存入预先设定好的寄存器中。sinumerik802s系统对每 一把刀具提供9个刀沿（EP9个刀具补偿值），每个刀沿对应有刀具长度补偿和半径 偿，通常采用Tx+Dx形式调用，例如T4D2

14、,表示调用4号刀的D2刀补值。同一把刀， 调用一个刀沿。则其前一个刀沿将被覆盖。利用刀具补偿在编程时.编程者直接 按图样所给的尺寸编程，只要在实际加工时，输入刀具的具体实际数值即可。另 外，巧用刀具补偿还可使加工程序简化.在程序中有意识的改变刀具补偿量，则 可用同一把刀具、同一程序、不同的切削余量来完成零件的加工。例如用一把刀 对工件进行分层切削加工时，可在程序中用刀具长度补偿指令补偿刀具尺寸的变 化，即对同一把刀可用几个刀补号写入几个补偿量，将其输入到数控装置的刀补 内存表相应的单元内，而不必重新调整刀具或重新对刀，数控系统在运行程序时 根据存人的对应补偿量进行修正，从而实现进刀，完成对工件

15、的分层切削。1刀具半径补偿（G41、G42、G40） 刀具的半径值预先存入存储器DXX中，XX 为存储器号。执行刀具半径补偿后，数控系统自动计算，并使刀具按照计算结果 自动补偿。【例】如图3-1为建立和取消刀具半径补偿示例。(30. 50)(30. 25)(65. 50)(65. 25)1图3-1运用刀具半径补偿功能进行编程轮廓I程序如下：丨 LoxG17 G90 G54 GOO XO Y0 S40O；G41 GOO X30.0 Y15.0 D01 M03；G01 Y50.0 F150；X65.O；Y25.0；X20.0；G40 G00 XO YO M05； M30以上看 来节省了计算，简化了程序。并且在实际加工中还能重复利用该程序根据修改刀具补偿的半径值的大小对零件进行粗，精加工和进行多工步和多次 走刀，减少了编程量提高了生产效率。而且刀具补偿还可以避免因刀具磨损造成 的加工误差。2.刀具长度补偿在一个加工程序内使用几把刀具时，由于每把刀具长度总会不 同，因而在用一个坐标系内，在程序Z值相同的情况下，不同刀具的的端面（刀 位点）在Z方向的实际位置有所不同，编程过程中需要改变Z指令值，是程序繁 杂，而刀具长度补偿功能补偿这个差值而不用修改程序。刀具长度补偿还可以 避免因换刀造成的加工误差。（二）子程序在一个加工中，若零件有多处相同现状的结构时（即一个工件中有几处形状 相同，或