第二章 数控加工程序编制1(新)

编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。第二章数控加工程序编制第二章数控加工程序编制第一节概述第二节数控加工工艺基础第三节数控机床的坐标系第四节程序编制的代码及格式第五节镗铣数控加工及其手工编程第六节车削数控加工及其手工编程第七节自动编程概述第二章数控加工程序编制2.1概述2.1.1数控加工程序编制概念根据零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上，再按规定把程序单制备成控制介质，变成数控系统能读取的信息，并通过输入设备送入数控装置。即将加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(f、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。分析零件图样和制定工艺方案数学处理编写程序程序校验修改第二章数控加工程序编制2.1.2数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（1）手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）适用：①几何形状不太复杂的零件；②三坐标联动以下加工程序。零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修改编程手册第二章数控加工程序编制（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。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。适用：①形状复杂的零件②虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）③虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）第二章数控加工程序编制（2）两者的比较•用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。•数控机床不能开动的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及时编制出造成的•编程自动化是当今的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！第二章数控加工程序编制2.1.3数控程序编制的内容及步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括：（1）分析零件图样和制定工艺方案（2）数学处理（3）编写零件加工程序（4）制备控制介质（5）程序检验分析零件图样和制定工艺方案数学处理编写程序制备控制介质修改程序校验零件图纸第二章数控加工程序编制2.1.3数控程序编制的内容及步骤（1）分析零件图样和制定工艺方案在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：•数控加工工艺内容的选择；•确定加工机床、刀具与夹具；•确定零件加工的工艺线路、工步顺序；•切削用量（f、s、t）等工艺参数。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第二章数控加工程序编制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修改2.1.3数控程序编制的内容及步骤（2）计算运动轨迹(数学处理）根据图纸尺寸及工艺线路的要求：•选定工件坐标系；•计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；•将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位移量。普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值为0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为0.005mm或0.001mm等。2.1.3数控程序编制的内容及步骤（3）编制程序及初步校验根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。第二章数控加工程序编制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第二章数控加工程序编制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2.1.3数控程序编制的内容及步骤（3）制备控制介质将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。第二章数控加工程序编制2.1.3数控程序编制的内容及步骤（3）程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。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第二章数控加工程序编制2.2数控加工工艺基础四个任务：数控加工工艺内容的选择；数控加工工艺性分析；数控加工工艺路线的设计；确定加工方案。第二章数控加工程序编制2.2数控加工工艺基础2.2.1数控加工工艺内容的选择对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。第二章数控加工程序编制2.2.1数控加工工艺内容的选择①适于数控加工的内容在选择时，一般可按下列顺序考虑：1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；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。②不适于数控加工的内容加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。第二章数控加工程序编制2.2.2数控加工工艺性分析①根据二维工程图和数学模型分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。②检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。③在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。2.2.2数控加工工艺性分析④对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置精度产生直接的影响。⑤分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。⑥当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。第二章数控加工程序编制第二章数控加工程序编制2.2.3数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。第二章数控加工程序编制2.2.3数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：①工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：1）以一次安装、加工作为一道工序。2）以同一把刀具加工的内容划分工序3）以加工部位划分工序4）以粗、精加工划分工序第二章数控加工程序编制2.2.3数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：②顺序的安排顺序安排一般应按以下原则进行：1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；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。第二章数控加工程序编制2.2.3数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：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普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等。第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定数控机床加工零件除按一般方式对零件进行工艺分析外，还必须注意（细化或明确）以下几点：选择合适的对刀点和换刀点加工线路的确定定位和夹紧方案切削用量程序编制中的误差第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定（1）加工方案概念及确定原则加工方案又称加工工艺方案，数控机床加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。数控机床加工过程中，加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素影响，对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。这样，才能使所制定加工方案合理，达到质量优、效率高和成本低目。制定加工方案一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定（1）选择合适的对刀点和换刀点a、对刀点（起刀点）确定刀具与工件相对位置的点,刀具相对于工件运动的起点，又称起刀点，也就是程序运行的起点。对刀点的选择原则：①对刀点应便于数学处理和程序编制；②对刀点在机床上容易校准、测量；③在加工过程中便于检查；④引起的加工误差小。一般来说，选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定（2）选择合适的对刀点和换刀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。对刀点与编程原点不重合对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。当X1=0，Y1=0时：对刀点与编程原点重合第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定（2）选择合适的对刀点和换刀点CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XYZ35第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定（2）选择合适的对刀点和换刀点b、对刀（对刀操作）对刀：确定对刀点在机床坐标系位置的操作。对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。常用的对刀方式：试切对刀、自动对刀、机外对刀仪对刀。第二章数控加工程序编制2.2.4加工方案的确定（2）选择合适的对刀点和换刀点c、换刀点对数控车床、镗铣床、加工中心等多刀加工数控机床，在加工过程中需要