数控技术之零件加工程序的编制11055.pptx
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1、第二章第二章 零件加工程序的编制零件加工程序的编制第一节第一节 概述概述一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤主要内容主要内容；分析零件图纸，确定加工工艺过程，进行数学处理，分析零件图纸，确定加工工艺过程，进行数学处理，编写程序清单，制作控制介质，进行程序检查，输入程序编写程序清单，制作控制介质，进行程序检查，输入程序以及工件试切。以及工件试切。分分析析零零件件图图样样工工艺艺处处理理数数学学处处理理编编写写程程序序清清单单程程序序输输入入程程序序检检查查数数控控系系统统数数控控机机床床试试切切零件零件毛坯毛坯成品成品零件零件2-1数控机床的编程步骤数控机床的编程步骤一
2、一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤(一一)分析零件图样和工艺处理分析零件图样和工艺处理1选择合适的对刀点选择合适的对刀点对刀点对刀点-刀具相对零件运动的起点，又称起刀点。刀具相对零件运动的起点，又称起刀点。刀位点刀位点-刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。立铣刀、端铣刀和钻头而言，是指他们的底面中心；立铣刀、端铣刀和钻头而言，是指他们的底面中心；球头铣刀，是指球头球心；球头铣刀，是指球头球心；对车刀和镗刀是指它们的刀尖。对车刀和镗刀是指它们的刀尖。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤选择对刀
3、点的原则选择对刀点的原则:(1)为了提高零件加工精度，刀具的起点应尽量选在零件的设计基为了提高零件加工精度，刀具的起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。准或工艺基准上。(2)对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测。对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测。(3)对刀点的选择应便于坐标值的计算。对刀点的选择应便于坐标值的计算。(4)在加工中心上，由于加工过程中要进行换刀，每次换刀所选择在加工中心上，由于加工过程中要进行换刀，每次换刀所选择的换刀位置要在工件的外部，以免换刀时刀具与工件相碰。的换刀位置要在工件的外部，以免换刀时刀具与工件相碰。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序
4、编制的内容和步骤2确定加工路线确定加工路线加工路线加工路线加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹。加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹。加工线路的确定应考虑以下几方面的问题加工线路的确定应考虑以下几方面的问题:(1)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间间一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤n 个ban 个ba红线长红线长=b+2=b+2（n-1n-1）a+a+切入段切入段+切出段切出段蓝线长蓝线长=nb+(n-1)a+=nb+(n-1)a+切入段切入段+切出段切出段 一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控
5、机床程序编制的内容和步骤大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽可能多的加工内容，尽量减少或缩短空行程。可能多的加工内容，尽量减少或缩短空行程。用用4次次大的背吃刀大的背吃刀量，再用一次精车量，再用一次精车全部外表面。全部外表面。车削大余量走刀路线车削大余量走刀路线一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤(2)在车削与铣削零件时，应尽量避免径向切入和切出，而应在车削与铣削零件时，应尽量避免径向切入和切出，而应沿零件的切向切入和切出。沿零件的切向切入和切出。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤铣内圆轮
6、廓，路线为铣内圆轮廓，路线为1A231A23（偏心圆）（偏心圆）B4B4（工件轮廓）（工件轮廓）B5B5（偏心圆）（偏心圆）C61C61。非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。几何元素的交点处。加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的
7、平加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的平衡状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀衡状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免进给停顿。进给停顿。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤3)要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零件，要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸。应采用分几次走刀加工到最后尺寸。此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余
8、量和机床、刀此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤图图a a用行切法，路线短，但工件轮廓周边有较大的残留余量。用行切法，路线短，但工件轮廓周边有较大的残留余量。图图b b为环切法，计算较复杂且路线较长。为环切法，计算较复杂且路线较长。图图c c用用行行切切法法粗粗铣铣，最最后后精精铣铣轮轮廓廓一一周周，既既保保证证了了加加工工质
9、质量量，又又使使计计算算简单，路线也较短。简单，路线也较短。铣内槽走刀路线铣内槽走刀路线a行切法行切法b环切法环切法c行切法最后环切一刀光整轮廓表面行切法最后环切一刀光整轮廓表面一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤图图a为矩形走刀路线，当轴向进刀时切削力陡增，排屑不畅，易崩刀为矩形走刀路线，当轴向进刀时切削力陡增，排屑不畅，易崩刀图图b为为斜斜线线走走刀刀路路线线，切切削削截截面面由由小小逐逐渐渐增增大大，切切削削力力渐渐增增，排排屑屑也也畅畅，切切削削条条件件得得以以改改善善。由由于于取取消消了了轴轴向向进进刀刀，程程序序段段数数可可减减少少一半。一半。数数控控车车
10、床床加加工工陀陀螺螺转转子子一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤3程序编制中的误差程序编制中的误差编程误差：编程误差：程序编制的允许误差。一般为工件允许误差的程序编制的允许误差。一般为工件允许误差的1/51/10。SP=f（a，b，c）式中：式中：a为用近似计算法逼近零件轮廓时产生的误差，它出现在用直线或为用近似计算法逼近零件轮廓时产生的误差，它出现在用直线或圆弧去逼近零件轮廓的情况；圆弧去逼近零件轮廓的情况；b为插补误差，它表示插补加工出的线段与理论线段的误差，该为插补误差，它表示插补加工出的线段与理论线段的误差，该误差与数控系统的插补功能即插补算法及某些参数有关。
11、误差与数控系统的插补功能即插补算法及某些参数有关。c为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而产生为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而产生的误差，为减小误差值，一般采用的误差，为减小误差值，一般采用“累计进位法累计进位法”代替传统的四舍五入法，代替传统的四舍五入法，可避免产生累积误差。可避免产生累积误差。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤(二二)数学处理数学处理先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计算出刀具先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计算出刀具的运动轨迹。的运动轨迹。(三三)编写零件程序清单编写零件程序清单加工路线和工艺参数确定后，
12、编写程序清单。加工路线和工艺参数确定后，编写程序清单。(四四)程序输入程序输入现代数控机床，多采用键盘把程序输入到计算机中。在现代数控机床，多采用键盘把程序输入到计算机中。在通信控制的机床中，程序可以由计算机接口传送。通信控制的机床中，程序可以由计算机接口传送。一一 数控机床程序编制的内容和步骤数控机床程序编制的内容和步骤(五五)程序校验和试切削程序校验和试切削校验通常的方法是将控制的内容输入到数控装置中进行校验通常的方法是将控制的内容输入到数控装置中进行机床的空运转检查。机床的空运转检查。对于平面轮廓的工件，可在机床上用笔代替刀具。坐标对于平面轮廓的工件，可在机床上用笔代替刀具。坐标纸代替工
13、件进行空运行进行绘图。纸代替工件进行空运行进行绘图。对于空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以对于空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以此检查机床运动轨迹与动作的正确性。此检查机床运动轨迹与动作的正确性。在具有图形显示的机床上，用模拟刀具进行试削过程的在具有图形显示的机床上，用模拟刀具进行试削过程的方法进行校验。方法进行校验。二二数控机床的编程方法数控机床的编程方法手动编程手动编程 定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高定义：整个编程过程由人工完成。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（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
14、能力）知识和数值计算能力）适用：适用：几何形状不太复杂的零件；几何形状不太复杂的零件；三坐标联动以下加工程序三坐标联动以下加工程序 二二数控机床的编程方法数控机床的编程方法自动编程自动编程：定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。适用：适用：形状复杂的零件形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数虽不复杂但编程工作量很大的
15、零件（如有数 千个孔的零件）千个孔的零件）虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲 线轮廓的计算）线轮廓的计算）二二数控机床的编程方法数控机床的编程方法图形交互式自动编程图形交互式自动编程定义：利用被加工零件的二维和三维图形，由专用软定义：利用被加工零件的二维和三维图形，由专用软件用窗口对话框的方式生成的加工程序。件用窗口对话框的方式生成的加工程序。适用：对复杂的曲面加工更为方便。适用：对复杂的曲面加工更为方便。第二节第二节 数控机床编程的基础知识数控机床编程的基础知识一一程序的结构与格式程序的结构与格式加工程序加工程序主程序和子程序主程序和子程序程序段程序
16、段(block)字字(word)字母和数据字母和数据N程序段序号程序段序号准备功能字准备功能字坐标字坐标字进给功能字进给功能字主轴转速功能字主轴转速功能字刀具功能字刀具功能字辅助功能字辅助功能字结束符结束符GX.Y.FST M;一一程序的结构与格式程序的结构与格式图图2-2 2-2 点位加工过程点位加工过程二二功能字功能字1准备功能字（准备功能字（G代码）代码）:使机床做某种操作的指令。使机床做某种操作的指令。G00G99u模态代码一旦执行就保持有效，直到同组另一代码出现模态代码一旦执行就保持有效，直到同组另一代码出现u非模态代码只有在它所在的程序段内有效非模态代码只有在它所在的程序段内有效二
17、二功能字功能字2坐标字（尺寸字）坐标字（尺寸字）XYZUVWPQRABCIJK3进给功能字进给功能字F:它给出的是刀具中心的进给速度，指各坐标方向速度的它给出的是刀具中心的进给速度，指各坐标方向速度的矢量和。单位取决于数控系统的工作方式和用户的规定。可以是矢量和。单位取决于数控系统的工作方式和用户的规定。可以是mm/min、in/min、r/min、mm/r、in/r、/min4主轴转速功能字主轴转速功能字S:规定主轴转速。规定主轴转速。如如S300表示主轴转速为表示主轴转速为300r/min5刀具功能字刀具功能字T:进行换刀或选刀进行换刀或选刀二二功能字功能字6辅助功能字辅助功能字(M功能功
18、能)：表示机床在操作时，各种辅助动作及其状表示机床在操作时，各种辅助动作及其状态。态。M00M99。分模态与非模态分模态与非模态u辅助功能代码与坐标代码同时执行辅助功能代码与坐标代码同时执行G00M08快进与开冷却液快进与开冷却液u坐标移动指令之前执行坐标移动指令之前执行M代码。代码。“前置前置”G00M03快进与主轴正转快进与主轴正转u反之反之“后置后置”G00M02快进与程序结束快进与程序结束uM00:程序停止程序停止M01:可选择程序停止可选择程序停止M02:程序结束，指针指向程序头程序结束，指针指向程序头M30:程序结束并倒带，指针指向程序头程序结束并倒带，指针指向程序头二二功能字功能
19、字7刀具偏置字刀具偏置字(D和和H)uG42D01uG43H02第三节第三节 坐标系坐标系一一坐标轴坐标轴2-3右手坐标系统右手坐标系统一一坐标轴坐标轴qq坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。行编程。行编程。行编程。一一坐标轴坐标轴1)Z轴：轴：对于车床、磨床等主轴带动工件旋
20、转，对于铣床、钻床、镗床等主对于车床、磨床等主轴带动工件旋转，对于铣床、钻床、镗床等主轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为z轴。轴。如果机床没有主轴如果机床没有主轴(如牛头刨床如牛头刨床)或有多个主轴，那么或有多个主轴，那么z轴垂直于工轴垂直于工件装卡面。件装卡面。主轴能摆动主轴能摆动n在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是则该坐标便是Z坐标；坐标；n若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方
21、向为件装夹面的方向为Z坐标。坐标。立式立式5 5轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系一一坐标轴坐标轴正方向：远离工件的方向。正方向：远离工件的方向。+Z+Z+Z+Z一一坐标轴坐标轴+Z+Z一一坐标轴坐标轴+Z+Z一一坐标轴坐标轴2)X轴：轴：X轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。工件旋转的机床（如车床、磨床等），工件旋转的机床（如车床、磨床等），X轴的方向是在工件的轴的方向是在工件的径向上并平行于刀具移动面，且是刀具远离工件的方向。径向上并平行于刀具移动面，且是刀具远离工件的方向。+Z+Z+X+X一一坐标轴坐标轴对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等）对于
22、刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等）u如如Z轴是水平的，从主轴向工件方向看，轴是水平的，从主轴向工件方向看，X轴的正方向指向右。轴的正方向指向右。+Z+Z+X+X一一坐标轴坐标轴u如如Z轴是垂直的，单立柱机床，从刀具主轴看向立柱，轴是垂直的，单立柱机床，从刀具主轴看向立柱，X轴的正方轴的正方向指向右。向指向右。+Z+Z+X+X立式立式5 5轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X一一坐标轴坐标轴+Z+Zuu Z Z轴垂直（立式），双立柱机轴垂直（立式），双立柱机轴垂直（立式），双立柱机轴垂直（立式），双立柱机床床床床(龙门机床龙门机床龙门机床龙门机床)，从刀具向左立柱，从刀具向左
23、立柱，从刀具向左立柱，从刀具向左立柱看时，看时，看时，看时，X X轴的正方向指向右边。轴的正方向指向右边。轴的正方向指向右边。轴的正方向指向右边。+X+X一一坐标轴坐标轴3）Y轴轴按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。+Z+Z+X+X+Z+Z+X+X+Y+Y+Y+Y一一坐标轴坐标轴+Z+Z+X+X+Y+Y立式立式立式立式5 5 5 5轴联动数控铣床轴联动数控铣床轴联动数控铣床轴联动数控铣床+Z+Z+X+X+Y+Y龙门数控铣床龙门数控铣床一一坐标轴坐标轴4）旋转运动）旋转运动A、B和和C轴轴A、B和和C轴分别表示轴分别表示X、Y和和Z轴的旋转方向，按照右旋螺纹前轴的旋转
24、方向，按照右旋螺纹前进的方向。进的方向。+Z+Z+X+X+Y+Y+Z+Z+X+X+Y+Y+C+C+A+A+C+C一一坐标轴坐标轴5）附加坐标轴）附加坐标轴U、V、W和和P、Q、R，与与X、Y、Z平行。平行。立式立式5 5轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X+Y+Y+A+A+C+C+W+W一一坐标轴坐标轴卧式车床卧式车床立式铣床立式铣床一一坐标轴坐标轴卧式铣床卧式铣床五坐标摆动式镗铣床五坐标摆动式镗铣床一一坐标轴坐标轴卧式卧式卧式卧式5 5 5 5轴数控铣床轴数控铣床轴数控铣床轴数控铣床一一坐标轴坐标轴一一坐标轴坐标轴二二坐标系坐标系1机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，是
25、机床回参考点操作完成以后建立的。是机床上固有的坐标系，是机床回参考点操作完成以后建立的。一旦建立起来就不受控制程序和设定新坐标系的影响。一旦建立起来就不受控制程序和设定新坐标系的影响。选用机床坐标系的指令选用机床坐标系的指令:G53二二坐标系坐标系2工件坐标系工件坐标系工件零点偏置工件零点偏置二二坐标系坐标系Y轴轴偏偏置置量量X轴偏置量轴偏置量工件原点工件原点Z轴偏置量轴偏置量Y轴轴机床原点机床原点X轴轴Z轴轴卧式数控机床的坐标系卧式数控机床的坐标系X轴轴Z轴轴偏偏置置量量Y轴轴Y轴偏置量轴偏置量X轴偏置量轴偏置量机床原点机床原点工件原点工件原点立式数控机床的坐标系立式数控机床的坐标系Z轴轴二
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