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1、第第2章章 数控加工编程基础数控加工编程基础2.1 2.1 数控机床坐标系数控机床坐标系 2.2 2.2 数控编程的步骤与方法数控编程的步骤与方法 2.3 2.3 数控编程格式数控编程格式 2.4 2.4 数控加工工艺基础数控加工工艺基础 第2章 数控加工编程基础2.1 数控机床坐标系 2.1.1 机床坐标系1坐标系 机床坐标系是机床上固有的，用来确定工件坐标系的基本坐标系。国际标准和我国部颁标准中，规定了数控机床的坐标系采用笛卡尔右手直角坐标系，如图2-1所示。图2-1 笛卡尔右手直角坐标系第2章 数控加工编程基础2坐标轴及其运动方向（1）ISO标准的有关规定 不论数控机床的具体结构是工件静
2、止、刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动。（2）坐标轴的判定方法 图2-2 数控车床 图2-3 数控立式升降台铣床第2章 数控加工编程基础 图2-4 数控卧式升降台铣床 图2-5 数控龙门铣床 图2-6 数控牛头刨床第2章 数控加工编程基础 图2-7 五坐标数控铣床 图2-8 数控卧式镗床第2章 数控加工编程基础2.1.2 工件坐标系 工件坐标系是编程时使用的坐标系，又称为编程坐标系。编程时首先根据被加工零件的几何形状和尺寸，在零件图上设定工件坐标系，使零件图上的所有几何元素，在坐标系中都有确定的位置，为编程提供轨迹坐标和运动方向。 工件坐标系的坐标轴，要
3、根据工件在机床上的安装位置和加工方法来确定。一般工件坐标系的z轴要与机床坐标系的z轴平行，且正方向一致，与工件的主要定位支撑面垂直；工件坐标系的x轴，选择在零件尺寸较大或切削时的主要进给方向上，且与机床坐标系的x轴平行，正方向一致；工件坐标系的y轴，可根据右手定则确定。第2章 数控加工编程基础2.1.3 坐标原点与参考点1机床坐标系原点2机床参考点3工件原点4装夹原点图2-9 数控铣床的坐标原点图2-10 数拉机床的坐标原点第2章 数控加工编程基础2.1.4 绝对坐标编程及增量坐标编程 数控加工程序中表示几何点的坐标位置有绝对值和增量值两种方式。绝对值是以“工件原点”为依据来表示坐标位置，如图
4、2-11（a）所示。增量值是以相对于“前一点”位置坐标尺寸的增量来表示坐标位置，如图2-11（b）所示。 图2-11 绝对坐标与增量坐标第2章 数控加工编程基础2.2 数控编程的步骤与方法 2.2.1 数控编程的步骤1分析零件图样，制定工艺方案2数值计算3编写零件加工程序4将程序输入数控机床5程序校验和首件试切图2-12 数控编程的内容和步骤第2章 数控加工编程基础2.2.2 数控编程的方法 数控程序的编制方法一般有手工编程和自动编程两种。1手工编程 手工编程就是从分析零件图样、制定工艺方案、图形的数学处理、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序的校验等，主要由人工完成的编程过程。对于加工形状
5、简单、计算量不大、程序段不多的零件，采用手工编程即可实现，而且经济、及时。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的运动轨迹，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。第2章 数控加工编程基础2.3 数控编程格式 1数控加工程序的组成 一个完整的数控加工程序都是由程序号、程序内容和程序结束3部分组成的。程序内容则由若干程序段组成，程序段由若干字组成，每个字又由字母和数字组成。字组成程序段，程
6、序段组成程序。图2-13所示为零件加工过程，加工程序如下。图2-13 零件的铣削加工第2章 数控加工编程基础2程序段的格式 程序段的格式可分为地址格式、分隔顺序格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。最常用的是可变程序段格式。3程序数字输入格式 数控程序中的每一个指令皆有一定的固定格式，使用不同的数控装置其格式也不同，故必须依据该数控装置的指令格式书写指令，若其格式有错误，则程序将不被执行而出现报警提示。4坐标字的表示方式 程序中控制刀具移动的指令中坐标字的表示方式有两种。（1）用小数点表示法（2）不用小数点表示法第2章 数控加工编程基础2.4 数控加工工艺基础 2.4.1 数控加工工艺内容及
7、特点1数控加工工艺的主要内容一般数控加工工艺主要包括以下几方面的内容。 分析零件图样，选择、确定数控加工的内容。 结合零件加工表面的特点和数控设备的功能，对零件进行工艺分析。 刀具、夹具的选择和调整。 确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。 根据编程的需要，对零件图形进行数学处理。 编写和调整数控加工程序。 首件试加工并修改数控机床上的部分工艺指令。第2章 数控加工编程基础2数控加工工艺的特点 数控加工程序是数控机床的指令性文件，数控机床受控于程序指令，加工的全部过程都是按程序指令自动进行的，而数控加工程序的编制基础是工艺设计。因此，数控加工工艺的内容要十分详细、具体，不仅要包括零件加工的
8、工艺过程，而且还要包括刀具选择、切削用量、走刀路线以及机床的运动过程等。 工艺设计要严密、准确。数控机床虽然自动化程度较高，但自适应性较差。它不能根据加工过程中出现的问题，灵活适时地进行人为调节。即使现代数控机床在自适应性方面作了不少努力与改进，自由程度也不大。 编程尺寸的数学处理是数控加工工艺的又一显著特点。编程尺寸并不是零件图上基本尺寸的简单再现。编程前，要根据零件尺寸公差要求和零件形状的几何关系，对零件图进行数学处理和计算，合理确定编程尺寸。 第2章 数控加工编程基础2.4.2 数控机床的合理选用 从加工工艺的角度分析，选用的数控机床功能必须适应被加工零件的形状、尺寸精度和生产节拍等要求
9、。1形状尺寸适应性 所选用的数控机床必须能适应被加工零件群组的形状尺寸要求。2加工精度适应性 所选择的数控机床必须满足被加工零件群组的精度要求。3生产节拍适应性 根据加工对象的批量和节拍要求来决定是用一台数控机床来完成加工，还是选择几台数控机床来完成加工；是选择柔性加工单元、柔性制造系统来完成加工，还是选择柔性生产线、专用机床和专用生产线来完成加工。第2章 数控加工编程基础2.4.3 数控加工工艺设计1加工方法的选择2工序的划分（1）工序划分的原则 工序划分的原则有工序集中原则和工序分散原则两种。（2）工序划分方法 在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下。 按零件装夹
10、定位方式划分。 按所用刀具划分。 按粗、精加工划分。 按加工部位划分。第2章 数控加工编程基础3加工顺序的安排 零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序，工序的顺序直接影响零件的加工质量、生产效率和加工成本。4零件的定位与夹具的选择（1）定位与夹紧方案的选择 （2）选择夹具的基本原则5确定走刀路线和工步顺序6刀具与切削用量的选择（1）刀具的选择（2）切削用量的选择（3）切削用量的选择原则7对刀点与换刀点的确定（1）对刀点（2）刀位点图2-14 刀位点第2章 数控加工编程基础2.4.4 数控加工程序中的数值计算 确定编程尺寸实际上是对零件图进行的数学处理，计算零件图形各点在坐标系
11、中的坐标值和运动轨迹。1基点和节点的坐标计算 图2-15 零件轮廓的基点 图2-16 零件轮廓的节点第2章 数控加工编程基础2刀位点轨迹的计算 零件图上的数据是按零件轮廓尺寸给出的，加工时刀具是按刀位点轨迹运动的，零件的轮廓形状是由刀具切削刃进行切削形成的。3辅助计算 辅助计算包括增量计算和辅助程序段的数值计算。 增量计算是指用增量坐标编程时，将绝对坐标数据转换成增量坐标数据的计算。有时，在增量坐标或绝对坐标系统中，某些数据要求以增量方式输入时，也要进行由绝对坐标数据向增量坐标数据转换。 辅助程序段是指刀具从对刀点到切入点或从切出点回到对刀点而特意安排的程序段。因此该辅助程序段刀位点轨迹坐标也
12、需要计算。第2章 数控加工编程基础2.4.5 数控加工常用刀具1数控刀具的种类 数控刀具按不同的分类方式可分为以下几类。 （1）按数控刀具的结构分 整体式刀具。 镶嵌式刀具。 减震式刀具。 内冷式刀具。 特殊式刀具。（2）按数控刀具的材料分 高速钢刀具、 硬质合金刀具、陶瓷刀具、 立方氮化硼刀具、聚晶金刚石刀具。（3）按数控刀具切削工艺分 车削刀具、镗削刀具、钻削刀具、铣削刀具。第2章 数控加工编程基础2数控刀具的特点 数控刀具的特点有：切削效率高、精度高、可靠性高、耐用度高，尺寸能够预调，换刀速度快，具有完善的工具系统，具有刀具管理系统。3数控机床的工具系统 工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快换和高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。（1）数控镗铣加工用工具系统（2）数控车削加工用工具系统第2章 数控加工编程基础2.4.6 数控加工工艺文件的编制1数控编程任务书第2章 数控加工编程基础2数控加工工件安装和原点设定卡片第2章 数控加工编程基础3数控加工工序卡片 第2章 数控加工编程基础4数控加工走刀路线图第2章 数控加工编程基础5数控刀具卡片
