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第三章数控编程数控编程:就是将工艺人员和加工人员考虑的被加工零件的全部工艺过程，工艺参数和位移数据等细节，按规定的格式以数字信息的形式输入数控装置，使数控机床严格按加工程序，对工件进行自动化加工。数控加工程序：从数控系统外部输入的、包含加工信息并直接控制加工过程的一系列指令。（数控系统应用软件）数控编程注意事项1不仅要保证加工符合零件图样要求的合格零件，还要使数控机床的功能得到合理的应用，使数控机床安全、可靠、高效工作。2懂机械制造工艺知识、数控机床控制系统的特点3数控系统种类多，格式，命令不完全相同，应该严格按照编程手册中规定程序编程数控编程方法手工编程零件图分析工艺分析数值计算编程试切加工自动编程（Master-CAM、Pro-E、UG、CAXA等）零件图分析工艺分析零件建模产生刀具路径及程序试切加工手工编程1零件图样分析：明确数控加工内容及要求，保证加工精度，表面粗糙度。2工艺分析：1）工艺方案及路线2）零件安装和夹具选择3）正确选择编程原点和编程坐标系4）刀具和切削用量3数值计算：零件轮廓各几何要素起点，终点，圆弧圆心4编程；复杂零件用计算机辅助编程5试切6加工确定走刀路线和安排加工顺序走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：1、寻求最短加工路线如加工下图所示零件上的孔系。中图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用右图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。2、最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。如下图为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用中图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。右图也是一种较好的走刀路线方式。3、选择切入切出方向考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，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；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如右图所示。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刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占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。如图左图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧中图所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如右图所示。确定切削用量对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。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。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。下表为车削加工时的选择切削条件的参考数据。3.2数控编程中的数学处理零件图纸的轮廓尺寸和定位尺寸以及已经确定的工艺路线、允许的编程误差，计算数控编程时所需要的数据，称数学处理基点:构成零件轮廓各相邻几何元素之间的交点。可见、数量少、计算简单、实际加工点用简单的几何和数学知识可求、可手工计算节点：在满足允许加工误差要求的条件下，用若干插补线段（直线、或圆弧）去逼近实际轮廓曲线时，插补线段和轮廓曲线的交点或切点。不可见、数量多、计算复杂、实际加工点运用曲线拟合和曲线逼近的方法近似求得坐标、计算复杂、不可手工计算直线逼近：（等间距、等弦长、等误差）圆弧逼近：（曲率圆、三点定圆、相切圆、双圆弧法）3.3数控机床坐标系标准坐标系：右手笛卡尔坐标系，三个直线轴XYZ，三个旋转轴ABC坐标系和运动方向的命名原则无论机床实际是工件静止、刀具运动还是刀具静止、工件运动，都假定刀具相对于静止的工件坐标系运动。机床坐标系（出厂即设定好的）机床坐标系实例工件坐标系又称编程坐标系，编程时由编程人员根据零件图纸和加工工艺设定的。工件坐标系原点遵循原则：1)尽量选在工件图样的基准上，便于计算、测量，检测、编程2）尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度3）对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上4）对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上5）Z轴方向的原点，一般设在工件上表面。工件原点：车床：工件左右端面的中心加工中心：尽可能选在一些特殊点上机床原点机床坐标系的原点，又称机械原点。是工件坐标系，机床参考点的基点（其位置是由机床设计和制造单位确定，通常不允许用户改变）数控车床：卡盘前端面或后端面的中心数控铣床：在X，Y，Z三个直线坐标系正方向极限位置（大多），工作台中心（少数）机床参考点机床坐标系中的一个固定点，用于工作台、滑板等相对运动的测量系统进行标定和控制的点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上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。通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。绝对坐标：所有以机床原点或工件原点为基准的运动坐标值。相对坐标：所有以刀具当前位置到下一位置增量为坐标的值。如图中的A点和B点。A点的绝对坐标是（30，25），相对B增量坐标是（-50，-35）；B点绝对坐标是（80，60），而相对A增量坐标是（50，35）。绝对编程与增量编程数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标来进行的。绝对编程：指令轮廓终点相对于工件原点绝对坐标值的编程方式。增量编程：指令轮廓终点相对于轮廓起点坐标增量的编程方式。绝对编程G90增量编程G91均为模态指令绝对编程：G90G01X100.0Z50.0;增量编程：G91G01X60.0Z-100.0;在越来越多车床中X、Z表示绝对编程U、W表示增量编程允许同一程序段中二者混合使用绝对编程和增量编程绝对:G01X100.0Z50.0;相对:G01U60.0W-100.0;混用:G01X100.0W-100.0;或G01U60.0Z50.0;直线A→B,可用：刀位点在编制加工程序时用来代表刀具位置的特征点，程序编制时用该点的运动来描述刀具运动，运动所形成的轨迹称为程序编制轨迹。端铣刀、立铣刀和钻头（底面中心）球头铣刀（球头球心）圆弧车刀（圆弧圆心）尖头车刀和镗刀（刀尖）数控线切割（线电极轴心与工件表面交点）数控加工程序控制刀具的运动轨迹实际上是控制刀位点的运动轨迹计算刀位点运动轨迹坐标（无刀具补偿功能）按零件轮廓编程（有刀具补偿功能）数控加工刀具半径补偿数控系统的刀具的半径补偿就是将刀具轨迹的计算过程交给计算机数控系统自动执行当刀具发生磨损、重磨及换新刀而导致刀具直径变化时，只需手动输入改变后的刀具半径，而不必修改已经编好的程序。同一程序，同一刀具通过设置大小不同的补偿半径值达到粗精加工目的如图3.9刀具半径补偿：左补偿G41，右补偿G42，取消补偿G40左补偿,右补偿的定义见P103.当将刀具半径设置为负值时,G41和G42执行效果将互相替代先用G17，G18,G19确定补偿平面再进行半径补偿刀具半径补偿指令刀具半径补偿G41，G42，G40格式：X—Y—X—Z—Y—Z—D—G17G18G19G41G42G00G01执行刀补X—Y—X—Z—Y—Z—G40G00G01取消刀补X、Y、Z值是建立补偿直线段的终点坐标值；D为刀补号地址，用D00～D99来指定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。指令的几点说明：（1）、G41刀径左补偿，G42刀径右补偿。刀补位置的左右应是顺着编程轨迹前进的方向进行判断的。G40为取消刀补。在前进方向右侧补偿补偿量刀具旋转方向刀具前进方向(b)补偿量刀具旋转方向刀具前进方向(a)刀具补偿方向(a)左刀补(b)右刀补顺铣逆铣（2）、在进行刀径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。（3）、刀补的引入和取消要求应在G00或G01程序段，不要在G02/G03程序段上进行,且必须要有一段移动距离。（4）、当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。（5）、G41、G42指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。（6）、G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。4、刀具半径补偿应用利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。BACDCDAB刀补取消算出点A.B.C.D的坐标，按这些点编程。再加上刀补引入和刀补取消的指令按轮廓ABCD编程人工预刀补编程机床自动刀补刀补引入Rr=R+dd粗加工刀心轨迹精加工刀心轨迹粗加工刀补半径R粗铣实用刀具半径精铣刀具及刀补半径R精加工余量dG42编程轨迹刀心轨迹G41编程轨迹刀心轨迹（a）（b）（c）五、刀具长度补偿1、刀具长度补偿的作用：用于刀具轴向(Z向)的补偿.使刀具在轴向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量.刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏置量达到加工尺寸.利用该功能，还可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。2、刀具长度补偿的方法将不同长度刀具通过对刀操作获取差值。通过MDI方式将刀具长度参数输入刀具参数表。执行程序中刀具长度补偿指令。3、刀具长度补偿指令刀具长度补偿G43，G44，G49G43G44G00G01Z—H—G49G00G01Z—（1）格式G43刀具长度正补偿G44刀具长度负补偿G49取消刀长补偿G43G44G49均为模态指令其中Z为指令终点位置，H为刀补号地址，用H00～H99来指定，它用来调用内存中刀具长度补偿的数值。执行G43时，（刀具长时，离开刀工件补偿）Z实际值=Z指令值+（Hxx）执行G44时，（刀具短时，趋近工件补偿）Z实际值=Z指令值-（Hxx）其中（Hxx）是指xx寄存器中的补偿量，其值可以是正值或者是负值。当刀长补偿量取负值时，G43和G44的功效将互换。实际到达点程序中指令点实际到达点程序中指令点1020020G43G44（Hxx）值（Hxx）值+Z+Z+Z+X+XOBACO设（H02）=200mm时N1G92X0Y0Z0设定当前点O为程序零点N2G90G00G44Z10.0H02指定点A，实到点BN3G01Z-20.0实到点CN4Z10.0实际返回点BN5G00G49Z0实际返回点O示例