数控机床的加工程序编制.ppt
2023/10/14,数控编程,1,数控编程,主讲 姚国强,A1A2,2023/10/14,数控编程,2,目 录,第1章数控机床加工程序编制基础第2章常用编程指令及数学处理第3章数控车床的程序编制第4章数控铣床的程序编制第5章加工中心的程序编制,2023/10/14,数控编程,3,第章 数控加工编程基础,1.1 数控程序编制的概念1.2 数控机床的坐标系1.3 数控加工工艺设计,2023/10/14,数控编程,4,数控，即数字控制(Numerical Control-NC)，指用数码化的信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。这种机床以数字字符指令方式控制机床各部件相对运动，实现机床的加工。相应地这种机床称为NC机床（NC Machine Tool）。,1.1 数控程序编制的概念,1 数控机床编程的演变过程,1）数控的基本含义,2）数控编程的发展,控制介质：数控机床加工零件所需的控制信息和数据的载体，即用来存放加工程序的载体，也称程序载体。如穿孔带、穿孔卡、磁带或磁盘等。,2023/10/14,数控编程,5,1908年，穿孔的金属薄片数据载体问世；1938年，美国麻省理工学院(MIT)进行了数据的快速运算和传输，奠定了计算机数字控制系统的基础；1952年，研制出第1台三坐标数控铣床，可作直线插补，57年投入使用。,2）数控编程的发展,1953年，MIT就开始研究数控自动编程系统；1959年，第1代自动编程系统APT系统产生；,上世纪70年代后，NC发展进入软件数控阶段，编程也进入了崭新的时代，自动编程先后出现了语言输入（APT）、图形输入、语音输入、实物模型输入等不同系统，其中图形编程系统应用广泛。,2023/10/14,数控编程,6,穿孔带是在早期数控中使用比较广泛的数控程序载体。典型的8单位穿孔带如图：,2023/10/14,数控编程,7,数控加工程序应该包含在CNC机床上实现加工零件整个过程的所有信息，如有关零件、机床、工夹具、工艺等。数控编程的过程如图：,程序编制定义和方法,2023/10/14,数控编程,8,通过对零件图的分析，把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助动作，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，并把程序单中的内容记录在控制介质上，输入CNC装置，从而控制机床加工零件。这种从零件图分析到制成控制介质的全部过程，称为数控加工的程序编制。,1）数控编程的定义：,数控加工的过程演示如下：加工动画,2023/10/14,数控编程,9,数控加工流程：,2023/10/14,数控编程,10,2）数控程序样本：,O10N10 G55 G90 G01 Z40 F2000N20 M03 S500N30 G01 X-50 Y0N40 G01 Z-5 F100N50 G01 G42 X-10 Y0 H01N60 G01 X60 Y0N70 G03 X80 Y20 R20N80 M05N90 M30,2023/10/14,数控编程,11,3)编程具体步骤数控编制的内容主要包括：分析零件图;确定加工工艺过程；进行刀具运动轨迹坐标计算；编写程序单；制备控制介质；程序校验和首件试切6个步骤，如图所示。,2023/10/14,数控编程,12,(2)确定加工工艺 制定数控加工工艺除考虑通常的一般工艺原则外，还应考虑充分发挥所有数控机床的指令功能，走刀路线要短，换刀次数尽可能少等问题。一般要考虑如下几点：,(1)分析零件图纸 通过对工件材料、形状、尺寸精度及毛坯形状和热处理的分析，确定工件在数控机床上进行加工的可行性。,确定加工方案 刀具、工夹具的设计和选择选择对刀点确定加工路线 确定切削用量,2023/10/14,数控编程,13,(5)*制备控制介质 程序单是文字记录，还要把程序单内容记录在控制介质上或直接输入数控装置存储。,(3)数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。计算零件轮廓相邻几何元素交点或切点的坐标值，如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等。,(4)编写程序单 在完成工艺处理和数值计算工作后，可以编写零件加工程序单，编程人员根据所使用数控系统的指令、程序段格式，逐段编写零件加工程序。,2023/10/14,数控编程,14,)数控加工程序的编制方法 数控编程的方法有手工编程和自动编程，自动编程是指数控加工程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。手工编程是指各个步骤均由手工编制，即从工件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成的。整个过程如图：,(6)程序校验和首件试切 通常，加工程序需要人工校对检查，并在数控机床上进行试切，以检查机床的动作和运动轨迹的正确性。,2023/10/14,数控编程,15,手工编程过程框图,2023/10/14,数控编程,16,3 字符与代码,字符（Character）是一个关于信息交换的术语。它是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等，是机器能进行存储或传送的记号，是加工程序的最小组成单位。常规加工程序用的字符分四类：,一:字母，由大写26个英文字母组成；二:数字和小数点，由09及一个小数点组成；三:符号，由+、-号组成；四:功能字符，由程序开始（结束）符（如“%”）、程序段结束符（如“；”）、跳过任选程序段符（如“/”）等组成。,2023/10/14,数控编程,17,4 字与功能字字是指数控加工程序可执行指令（程序段）中每个可作为一个单元信息存储、传递和操作的含义明确的字符串，称为程序字。如：,代码由字符组成，有美国电子工业协会标准(EIAElectronic Industries Association)和国际标准化协会标准(ISOInternational Standardization Organization)两种代码的标准。,常规加工程序中的字都是由一个英文字母与随后的若干位10进制数字组成。英文字母称为地址符，地址符与数字间可加正、负号。,N30 G01 X-50 Y0,2023/10/14,数控编程,18,表1常用地址符,2023/10/14,数控编程,19,程序段功能字按其功能的不同可分为7种类型，分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。,程序段功能字的一般顺序格式：,程序段各功能字的先后次序不严格规定。,2023/10/14,数控编程,20,1）顺序号字,程序段功能字按其功能的不同可分为7种类型，分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。,顺序号又称程序段号或程序段序号。位于程序段之首，由地址符N和后续24数字组成。顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。顺序号的使用规则：为正整数，编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增，以便于修改。,2023/10/14,数控编程,21,数控加工程序的执行顺序：数控加工顺序是严格按照程序段编写时的排列顺序来逐段执行的，其顺序号只是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关，与计算机高级语言程序按标号执行的规则是不一样的。,准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数字一般为23位正整数。常用为G00G99，常见日本FANUC、SIEMENS、中国国标JB3208-1983的G代码对照如表11（P6),2）准备功能字,2023/10/14,数控编程,22,3）尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。表示时间暂停的指令也包含在内。其中，用的较多的尺寸地址符号有3组：第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于指令到达点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于指令到达点的的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于指令零件圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在FANUC的有些系统中，还可用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。,2023/10/14,数控编程,23,多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如FANUC系统可用G20/G21来选择英制单位/米制单位，也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。机床通电默认G21状态.,坐标尺寸字制式的选择,采用米制时，一般单位为mm，如X100指令的坐标单位为100mm。一些数控系统可通过参数来选择不同的尺寸单位。米制常用单位一般用：1m、10m 和1mm；英制常用单位一般用：0.0001in和0.001in；,2023/10/14,数控编程,24,4）进给功能字进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，常用G94和G95；对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令导程。,5）主轴转速功能字主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，一般用于直接指定主轴转速，单位为rpm。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。,2023/10/14,数控编程,25,刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。T后面的数字分2位、4位、6位。对于4位数字来说，如：,T XX XX 当前刀具号 刀补地址号,7）辅助功能字 辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为13位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，常用M00M99见表12。,6）刀具功能字,2023/10/14,数控编程,26,5 程序段与加工程序一般格式,程序段作为加工程序一条可执行的具体指令，有若干程序字组成，代表着一个工步或一个动作，是可作为一个单位来处理的连续程序字组合。例如在FANUC OT系统数控车床中，其格式如下：N4 G2 X(U)4.3 Z(W)4.3 F3.4 M2 S4 T4;其中：（1）N,G,X,Z,U,W,F,M,S等均为地址功能字;4.3表示一个正的或负的最多可有4位整数；3位小数的数值；3.4表示一个正的最多有3位整数，4位小数的数值；4表示一个4位正整数；2表示一个2位正整数。,1）程序段格式,2023/10/14,数控编程,27,注意：在书写和打印程序段时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此；程序段格式是指一个程序段中程序字、字符、数据的书写规则；不同的数控系统，往往有不同或大同小异的程序段格式。,（2）几种等效的表示方法,2023/10/14,数控编程,28,2）加工程序的一般格式,（1）程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列一段。一般系统默认或可省略。（2）程序名 程序名有两种形式：一种是英文字母O和14位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。（3）程序主体程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。,加工程序是由若干程序段组成的，还包括开始和结束符，一般格式说明如下：,2023/10/14,数控编程,29,（4）程序结束指令 程序结束指令用M02或M30。一般也要求单列一段。区别是M30在程序自动运行结束后光标返回程序开头，执行指向程序开头，而M02没有此功能。,加工程序的一般格式举例：,%/开始符O1000;/程序名N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000;N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08;N30 X90;/程序主体N300 M30;%/结束符,2023/10/14,数控编程,30,1.2数控机床的坐标系,1 坐标系及运动方向的规定,1)右手笛卡尔直角坐标系,特点是各个坐标轴与机床的主要导轨相平行，坐标系X、Y、Z三者的关系及其方向用右手定则判定；围绕各轴回转运动+A、+B、+C及其正方向用右手螺旋定则确定。,2023/10/14,数控编程,31,2)右手笛卡尔直角坐标系的应用举例,2023/10/14,数控编程,32,3)坐标系确定原则,刀具相对于静止工件运动的原则即在确定机床加工过程或编程时，不论是刀具移动，还是被加工工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动，而刀具在移动。标准坐标系规定为判定机床运动的方向和距离而建立的坐标系，称机床坐标系，吻合右手笛卡尔直角坐标系。机床运动的正方向规定刀具远离工件的方向为坐标的正方向。机床直线坐标轴XYZ的判定顺序先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。,ISO标准规定：,2023/10/14,数控编程,33,4）机床坐标轴的确定,Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。,（1）Z坐标轴的确定,卧式车床Z坐标轴确定,2023/10/14,数控编程,34,4）机床坐标轴的确定,(1)Z坐标轴的确定,对于没有主轴的机床，或机床有几根主轴，或主轴能够摆动，则以与装夹工件的工作台面相垂直的方向为Z坐标轴方向。钻镗床钻入的方向为Z方向。,立式铣床Z坐标轴,卧式铣床Z坐标轴,2023/10/14,数控编程,35,X坐标一般是水平的，平行于工件的装夹平面或水平导轨面，且垂直于Z坐标轴。X轴是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座导轨面。刀具远离工件旋转中心的方向为X轴正方向。对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床）：如Z轴是垂直的，则面对主轴看立柱时，右手所指的水平方向为X轴的正方向。如立式铣床；如果Z轴是水平的，则面对主轴看立柱时，左手所指的水平方向为X轴的正方向，如卧式铣床。,(2)X坐标轴的确定,2023/10/14,数控编程,36,4）机床坐标轴的确定,(2)X坐标轴的确定,2023/10/14,数控编程,37,(3)Y轴的确定 Y坐标轴根据X坐标和Z坐标的正方向，按照右手笛卡尔直角坐标系来判断。(4)旋转运动的确定 围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用A、B、C表示。它们的正方向用右手螺旋法则判定。(5)附加轴 如果在XYZ主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，第二组是UVW，第三组是PQR；对于旋转运动，对应于ABC可分别指定为DEF。,2023/10/14,数控编程,38,立式车床Z坐标轴,4）机床坐标轴的确定,（1）Z坐标轴的确定,2023/10/14,数控编程,39,(7)主轴正旋转方向与C轴正方向的关系 主轴正旋转方向 从主轴尾端向前端(装刀具或工件端)看，顺时针为主轴正旋转方向。对于普通卧式数控车床，主轴的正旋转方向与C轴正方向相同；对于钻、镗、铣加工中心，主轴的正旋转方向为右旋螺纹进入工件的方向，与C轴正方向相反。注意：主轴并不等于Z轴,(6)工件运动时的相反方向 对于工件运动而不是刀具运动的机床，用带“”的字母，表示工件运动的正方向。它与不带“”的字母所表示刀具运动的方向相反。,2023/10/14,数控编程,40,2023/10/14,数控编程,41,1)机床坐标系、机床原点 数控机床坐标系是机床的基本坐标系，其原点也称机床原点或机床零点。机床原点是在机床上设置的一个固定点，它由生产厂家在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。,2 坐标系的原点,(1)数控车床的机床原点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，如图O1点。有时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。,2023/10/14,数控编程,42,数控车床原点,数控铣床原点,(2)数控铣床的原点 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见图。,2023/10/14,数控编程,43,加工中心原点,(3)立式加工中心的机床原点 一般在机床最大加工范围平面的左前角。如图M点。,2023/10/14,数控编程,44,机床参考点是采用增量式测量数控机床所必须具有的。机床原点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点。它是数控机床工作区确定的一个点，与机床原点有确定的尺寸联系。,采用增量式测量的数控机床开机后，都必须做回零操作，即利用机床操作面板有关按钮，使刀具或工作台退回到机床参考点中。回零操作又称为返回参考点操作。当返回参考点的工作完成后，CRT/LCD显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已自动建立。,2)数控机床参考点,2023/10/14,数控编程,45,机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上硬件方式用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。,2)数控机床参考点,通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。图示为数控车床的参考点。,机床参考点是机床上的一个固定点，用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制。,2023/10/14,数控编程,46,机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上硬件方式用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。,2)数控机床参考点,通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。图示为数控铣床的参考点。,2023/10/14,数控编程,47,编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系，供编程使用，该坐标系的原点即为编程原点。,确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如图，其中O2即为编程原点。,编程原点,3)编程坐标系、编程原点,2023/10/14,数控编程,48,3)编程坐标系、编程原点,注意：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，并编程坐标系中各轴的方向应该与机床坐标系各轴方向一致，使编程方便。也称工件坐标系、工件原点或工件零点。,2023/10/14,数控编程,49,加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，其相应的编程原点在机床坐标系中的位置。如图中O3所示。,4)加工坐标系、加工原点,加工原点,加工原点,2023/10/14,数控编程,50,4)加工坐标系、加工原点,加工原点的作用：数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的；编程是根据零件图样而不考虑工件毛坯装夹的实际位置进行的；加工时工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的，为保证机床准确加工，应明确加工原点的设定值。如图中X3,Y3,Z3。,2023/10/14,数控编程,51,*加工坐标系的设定,例：在配置FANUC-OM系统的立式数控铣床上设置加工原点03。编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。如图：,在机床坐标系中直接设定法：,2023/10/14,数控编程,52,*加工坐标系的设定,（1）加工坐标系的选择,设：工作台工作面尺寸为800mm320mm，若工件装夹在接近工作台中间处，则确定了加工坐标系的位置，其加工原点03就在距机床原点O1为X3、Y3、Z3处。并且：X3=-345.700mmY3=-196.220mmZ3=-53.165mm,2023/10/14,数控编程,53,*加工坐标系的设定,（2）设定加工坐标系1）用G54G59指令设定加工坐标系。G54对应1号工件坐标系，其余以此类推。设定时，可在MDI方式的参数设置页面中，设定加工坐标系。,本例中，对已选定的加工原点O3，将其坐标值X3Y3Z3设在G54中，则表明在数控系统中设定了1号工件加工坐标系。设置页面如下页图。,2023/10/14,数控编程,54,用G54G59指令设定加工坐标系：,2）当G54G59在加工程序中出现时，即选择了相应的加工坐标系。,X3=-345.700mmY3=-196.220mmZ3=-53.165mm,2023/10/14,数控编程,55,绝对坐标是指机床运动部件的坐标尺寸值是相对于固定的坐标原点给出,如图。相应地，该坐标系称为绝对坐标系。,3 绝对坐标系与增量坐标系,XB=,YB=,XB=30,YB=37,2023/10/14,数控编程,56,增量坐标是指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出，如图。相应地，该坐标系称为增量坐标系，常使用直线轴的第二组代码UVW表示。,3 绝对坐标系与增量坐标系,UB=,VB=,UB=20,VB=25,2023/10/14,数控编程,57,4.最小设定单位与编程尺寸的表示法,1）最小设定单位：数控系统每个进给脉冲所能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.010.0001）。编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。2）编程尺寸的两种表示法：1）以最小设定单位为编程单位来表示；2）以毫米(米制)为单位，用有效位小数来表示。,例：X=524.295，Y=36.52，设定单位为10m则：1)的表示为：X52430，Z3652 2)的表示为：X524.30，Z36.52,2023/10/14,数控编程,58,1生产过程 将原料转变为成品的全过程。包括原材料的运输和保管、生产技术准备、毛坯制造、机加工、热处理、装配、检验调试及油漆和安装等。2数控加工工艺过程 1）工艺过程：指生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质的过程。2）数控加工工艺过程：采用数控加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为零件的过程。,1.3 数控加工工艺设计,一、数控加工工艺的概念,2023/10/14,数控编程,59,1.3 数控加工工艺设计,3）数控加工工艺具体内容和步骤：,一、数控加工工艺的概念,选择零件的数控加工内容；,零件图样的数控工艺分析；,数控加工工艺路线设计；,数控加工工序设计；,数控加工专用技术文件的编写；,2023/10/14,数控编程,60,数控加工内容,适于数控加工的内容,(1)通用机床无法加工的内容应作优先选择内容；(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，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。,二、数控加工工艺内容选择,2023/10/14,数控编程,61,(1)占机调整时间长的加工内容；(2)加工部位分散，需要多次安装、设置原点；(3)按某些特定的制造依据加工的型面轮廓；(4)加工余量大而又不均匀的粗加工。,数控加工内容,不适于数控加工的内容,二、数控加工工艺内容选择,2023/10/14,数控编程,62,(a)分散标注(b)同基准标注 零件尺寸标注分析,三、数控加工工艺性分析,从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。1、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则（1）零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸；,2023/10/14,数控编程,63,三、数控加工工艺性分析,从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。1、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则（1）零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸；（2）构成零件轮廓的几何元素条件应完整、准确；,图a 几何要素缺陷示例一 图b 几何要素缺陷示例二,2023/10/14,数控编程,64,三、数控加工工艺性分析,从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。1、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则（1）零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸；（2）构成零件轮廓的几何元素条件应完整、准确；（3）定位基准可靠。例如工艺凸台的应用：,改进前的结构,改进后的结构,2023/10/14,数控编程,65,三、数控加工工艺性分析,从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。2、零件的结构工艺性应符合数控加工的特点（1）零件的内腔和外形最好是统一的几何类型和尺寸，以减少换刀次数，缩短程序长度；（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小，如图：,2023/10/14,数控编程,66,工艺性较好,工艺性较差,2023/10/14,数控编程,67,零件底面圆弧对加工工艺的影响,（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大，如图所示。,（4）应采用统一的基准定位。,2023/10/14,数控编程,68,四、数控加工工艺路线的设计,常见零件工艺流程如图所示:,由图可知，数控加工仅仅是整个加工过程的其中的几道工序，一般穿插于整个工艺过程中间。,2023/10/14,数控编程,69,（1）对于加工内容较少的零件，以一次安装、加工作为一道工序。例如：,、加工工序的划分,2023/10/14,数控编程,70,工序划分的原则是：工序集中的原则、先面后孔的原则、刀具集中的原则、先粗后精的原则,（2）对于一次安装能加工出很多待加工表面的工件，以同一把刀具加工的内容划分工序；,（3）对于加工内容很多的工件，以加工部位划分工序，将每一部分的加工作为一道工序；,（4）对于经加工后易发生变形的工件，以粗、精加工划分工序。如图：,2023/10/14,数控编程,71,2、加工顺序的安排,（1）上道工序应不影响下道工序的定位与装夹。（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，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（4）如一次装夹进行多道加工工序时，则应先安排对工件刚度削弱较小的工序，以减小加工变形。,顺序安排一般应按以下原则进行：,3、数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它工序，如衔接不当易出矛盾。要注意数控加工工序与普通加工工序的技术要求、加工目的、加工特点的对接。,2023/10/14,数控编程,72,五、数控加工工序设计,数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。,1、确定走刀路线和安排工步顺序,1）寻求最短加工路线，例如：,a)零件图样,b)路线1,c)路线2,2023/10/14,数控编程,73,b)环切法,a)行切法,c)行切法和环切法,铣削内腔的三种走刀路线,2）最终轮廓应安排在最后一次走刀连续走刀完成,2023/10/14,数控编程,74,2）最终轮廓应安排在最后一次走刀连续走刀完成,行切法和环切法加工内槽的区别：共同点:都能切净内腔中全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复进给的搭接量。不同点:行切法的加工路线比环切法短，但行切法将在每两次进给的起点与终点间留下了残留面积，而达不到所要求的表面粗糙度；环切法获得的表面粗糙度要好于行切法，但环切法需要逐次向外扩展轮廓线，刀位点计算稍微复杂一些。,2023/10/14,数控编程,75,3）选择切入切出方向,刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓切削过程中的暂停以免留下刀痕。,刀具切入和切出时的外延,2023/10/14,数控编程,76,4）选择使工件在加工后变形小的路线 对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走路线。,定位安装的基本原则：,、零件的定位与安装,1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中加工出全部待加工面（工序集中）。3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案 4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。,2023/10/14,数控编程,77,a)薄壁套 b)薄壁箱体 c)b)的改进方法 夹紧力作用点与夹紧变形的关系,定位装夹举例：,2023/10/14,数控编程,78,3、夹具的选择,选择夹具的基本原则,基本要求：一是夹具能保证零件在机床坐标系中的正确方向；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。,实际运用时，还要考虑以下四点：1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具。2）零件的装卸要快速、方便、可靠。3）夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。4）装卸零件要方便可靠。,2023/10/14,数控编程,79,4、刀具的选择,一种是车削系统-整体式工具系统一种是镗铣削系统-模块式工具系统,数控刀具按装夹、转换方式主要分为两大系统：,车削系统由刀片(刀具)、刀体、接柄(或柄体)、刀盘所组成。镗铣削系统由刀片(刀具)、刀杆(或柄体)、主轴或刀片(刀具)、工作头、连接杆、主柄、主轴所组成。,选择数控刀具的原则：良好的切削性能；较高的精度；先进的刀具材料,2023/10/14,数控编程,80,(1)被加工工件的材料及性能 如金属、非金属等不同材料，材料的硬度等。(2)切削工艺的类别有车、钻、铣、镗或粗加工、半精加工、精加工、超精加工等。(3)被加工件的几何形状、零件精度、加工余量等因素。(4)要求刀具能承受的背吃刀量、进给速度、切削速度等切削参数。(5)其他因素，如现场生产的状况(操作间断时间、振动、电力波动或突然中断)。,选择数控刀具通常应考虑的因素,2023/10/14,数控编程,81,硬质合金机夹刀,2023/10/14,数控编程,82,2023/10/14,数控编程,83,5、确定刀具与工件的相对位置,选择合适的对刀点进行对刀，以确定刀具与工件的位置关系，对刀应使刀位点与对刀点“重合”。对刀点是数控加工时确定刀具与工件相对位置关系的基准点，且往往就是加工原点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一点上。对刀点的选择原则如下：,（1）所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。,2023/10/14,数控编程,84,例如：加工图示零件时，当按图示路线来编制数控加工程序时，选择夹具定位元件圆柱销的中心线与定位平面A的交点作为加工的对刀点。显然，这里的对刀点也是加工原点。,2023/10/14,数控编程,85,刀位点：指在编制零件加工程序时用以表示刀具位置的特征点，是刀具的定位基准点。例如：,2023/10/14,数控编程,86,6、确定切削用量,在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。,数控加工切削用量包括主轴转速(切削速度VC）n、进给速度（进给量f）Vf、切削深度（背吃刀量）ap 切削用量的选用原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。,2023/10/14,数控编程,87,（1）主轴转速n（rpm）由机床允许的切削速度及工件直径选取：n=1000Vc/D其中：Vc-切削速度（m/min）；D-工件直径（mm）。,主轴转速根据计算值在编程中给予规定，操作者还可通过倍率开关，随时调定具体的主轴转速。切削速度高，能提高生产率，但是应先考虑尽可能采用大的背吃刀量来提高生产率。因为切削速度Vc与刀具耐用度关系很大，随着Vc的增大，刀具耐用度将急剧下降，故Vc的选择主要取决于刀具耐用度。车削加工的切削速度Vc参考数据如下表。,2023/10/14,数控编程,88,车削加工的切削速度Vc(m/min),2023/10/14,数控编程,89,受机床、夹具、刀具和工件的刚度限制，在刚度允许的条件下，尽可能使ap等于工件加工余量，以减少走刀次数，提高生产效率；为保证加工精度和表面粗糙度，要留一点余量最后精加工。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床。如图为车削大余量的走刀示例(图中为3次)。,（2）背吃刀量ap（mm）,2023/10/14,数控编程,90,按工件加工精度、表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选取。当加工精度要求高、表面粗糙度较小时，进给速度应小些，而粗加工取较大值。最大进给速度受机床刚度及进给系统性能限制，并与脉冲当量有关。一般数控机床进给速度是连续变化的，各档进给速度可在一定范围内进行无级调速，也可通过控制面板上进给倍率开关调定。,（3）进给速度Vf(进给量F)(mm/min或mm/r),2023/10/14,数控编程,91,六、数控加工专用技术文件的编写,数控加工专用技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。,1、数控编程任务书,主要阐明工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及数控加工前应保证的加工余量。是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一。,2023/10/14,数控编程,92,数控编程任务书,2、数控加工工件安装和原点设定卡片,表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等。,2023/10/14,数控编程,93,工件安装和原点设定卡片,2023/10/14,数控编程,94,数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择。P26表13,3、数控加工工序卡片,4、数控加工走刀路线图在数控加工中，说明要告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。P27图1-21,2023/10/14,数控编程,95,5、数控刀具卡片数控加工时，对刀具一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和长度。刀具卡反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据。,不同的机床或不同的加工目的可能会需要不同形式的数控加工专用技术文件。在工作中，可根据具体情况设计文件格式。,2023/10/14,数控编程,96,数控刀具卡片,2023/10/14,数控编程,97,作业：P281,3,5,7,9,
