数控技术第2章1

数控技术1第2章数控加工程序编制22.1.1程序编制的基本概念程序编制加工控制机床加工零件图纸程序代码加工指令成品零件本章内容这种从零件图纸到制成控制介质的全过程称为数控机床加工程序的编制。2.1程序编制与手工编程3程序编制加工的工艺条件加工的工艺要求程序代码零件图纸或模型编程的模型描述2.1程序编制与手工编程42.1.2手工编程的步骤和内容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数控系统-2.1程序编制与手工编程5BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYXO2002N01G91G00G41D01X-50Y25S400M03M08；N02M98P01L10；N03G40M02；#01工艺分析手工编程的过程自动编程的过程2.1程序编制与手工编程62.2.1机床坐标系的确定2.2.2轴名的确定2.2数控机床的坐标系7主要内容目的为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。(标准化)分类基本坐标轴：规定直线进给坐标轴用X、Y、Z表示。回转坐标轴：围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。（第二附加轴用P、Q、R表示）2.1.3.1轴的概念及定义2.2数控机床的坐标系8主要内容右手规则•X，Y，Z相互之间满足右手规则•A-X；B-Y；C-Z满足右手螺旋规则XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A2.2数控机床的坐标系9主要内容进给运动的两种方式•主轴带着刀具运动；•工作台带着工件运动。坐标轴的正方向•假定工件不动，刀具相对于工件做远离工件进给运动的方向；•机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局。（机床的布局取决于主轴的布置方式）2.2数控机床的坐标系10Z座标轴的确定Z座标轴：平行主轴轴线的进给轴。•没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z座标。•主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准座标系中的某一座标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个座标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z座标。2.2.2轴名的确定2.2数控机床的坐标系11立式5轴数控铣床的座标系主要内容Z座标正方向规定：刀具远离工件的方向+Z+Z2.2数控机床的坐标系12主要内容+Z2.2数控机床的坐标系13主要内容在刀具旋转的机床上,如：铣床、钻床、镗床等，按Z轴的布置情况以及机床的结构不同，其判别方式不同。X座标轴的确定•Z轴水平（卧式）：则从刀具(主轴)向工件看时，X座标的正方向指向右边。+Z+X/2.2数控机床的坐标系14主要内容+Z+X/立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X/•Z轴垂直（立式）：单立柱机床2.2数控机床的坐标系15主要内容+Z•Z轴垂直（立式）：双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。+X/2.2数控机床的坐标系16主要内容在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板的运动方向，刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+Z+X2.2数控机床的坐标系17主要内容Y坐标的确定利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：X、Y、Z构建的笛卡尔坐标系，每两个轴构建一个平面；按照X→Y→Z→X‥的循环顺序，右手握旋的方向如果是由+X以小于180°的方向旋转至+Y，大拇指所指的方向就确定为+Z。以此类推，按+Y→+Z方向握旋，大拇指所指为+X，按+Z→+X方向握旋，大拇指所指为+Y。2.2数控机床的坐标系18主要内容立、卧式数控铣床2.2数控机床的坐标系19主要内容+Z+X/+Y龙门数控铣床2.2数控机床的坐标系20主要内容+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/回转坐标A、B、C2.2数控机床的坐标系21主要内容辅助坐标U、V、W+Z+X/+Y/+A+C/+W2.2数控机床的坐标系22主要内容坐标系的三要素•原点---机床或工件坐标系的原点•轴---X/Y/Z、A/B/C、U/V/W•单位---编程单位、脉冲当量2.3机床座标系与工件座标系23主要内容机床原点•机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。•机床原点的建立：用回零方式建立。•机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。2.3机床座标系与工件座标系24主要内容机床坐标系•以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。•机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。2.3机床座标系与工件座标系25主要内容工件原点与工件坐标系•工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。•工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。•工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。•现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行切换。2.3机床座标系与工件座标系26主要内容工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。2.3机床座标系与工件座标系27主要内容绝对座标编程和相对座标编程•绝对座标编程：工件所有点的座标值基于某一座标系（机床或工件）零点计量的编程方式。•相对座标编程：运动轨迹的终点座标值是相对于起点计量的编程方式（增量座标编程）。2.1程序编制与手工编程28主要内容例：绝对座标与相对座的表达2.3机床座标系与工件座标系29主要内容表达方式：G90/G91；X、Y、Z绝对，U、V、W相对。选用原则：主要根据具体机床的座标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用座标的类型。注意：在机床座标系和工件座标系中均可用绝对座标编程；而在使用相对座标编程时，上述两个座标系是无区别的。2.3机床座标系与工件座标系302.4数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺性问题涉及面很广,一般来说包括：加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式、刀具、运动轨迹等多方面的考虑。2.4.1数控加工的工艺分析31主要内容1）特点:工序内容具体、复杂、严密工序集中加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）1.数控加工的工艺特点与内容2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法32主要内容数控加工工序卡片2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法33主要内容数控加工走刀路线图2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法34主要内容数控刀具卡片2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法35主要内容2）工艺处理的内容:加工零件的选择数控工艺性分析工艺路线制订对刀点/走刀路线/切削量工序设计数控加工零件的选择有毛坯和零件图样，选择数控机床；有数控机床，选择合适零件。两种情况：考虑因素主要有：毛坯材料、类型；零件轮廓复杂程度、尺寸大小；加工内容及精度、零件批量。2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法36主要内容2.数控加工的工艺分析零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点；零件外形、内腔最好采用统一几何类型和尺寸（减少刀具规格和换刀时间）；内槽圆角半径不应过小。2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法37主要内容A、B？加工部位要敞开AB123应尽可能让多个工作面一次完成加工2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法38主要内容课堂练习：如何装夹？2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法39主要内容刀具的选择应满足：安装调整方便刚性好精度高耐用度高数控车床刀具系统2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法40主要内容数控铣床刀具系统2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法41主要内容切削用量的选择切削深度进给量\进给速度主轴转速切削深度也称为吃刀量,主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、夹具、机床组成的工艺系统刚度所决定，在刚度允许的情况下，最好在留出精加工余量的基础上，一次切净余量，这样可减少走刀次数，提高加工效率，同时又能提高加工精度和改善表面质量。2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法42主要内容进给速度（1）当工件质量能得到保证时，为提高生产效率，可选较高的进给速度。一般在100-200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20-50mm/min范围内选取。（3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20-50mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法43主要内容主轴转速根据已经选定的切削深度、进给量及刀具耐用度选择切削速度。S＝1000Vc/D2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法44主要内容对刀点与换刀点的确定何谓对刀点？刀位点对刀点换刀点（与换刀位置的区别）相关概念选择对刀点的原则：•选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。•选在对刀方便，便于测量的地方。•选在便于坐标计算的地方。2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法45刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀车刀2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法46对刀点:确定刀具与工件相对位置的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2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法47对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。YZ30工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件螺帽2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法48对刀点选择示例CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XYZ352.4数控加工的工艺分析和数控加工方法49主要内容对车削中心、加工中心等多刀加工数控机床，因加工过程中要进行换刀，故编程时应考虑不同工步间的换刀问题。换刀问题2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法50主要内容加工路线确定加工路线是指刀具相对于被加工工件的运动轨迹，不但包含了工步的内容，而且也反映了工步的顺序。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；简化数值计算，减少程编工作量；缩短加工路线，减少刀具空行程时间，提高加工效率。2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法51孔加工问题：1m以上的深孔如何加工？2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法52带岛屿的型腔加工Hr刀Rltr刀S“行切法”加工(c)(b)(a)2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法53型腔的粗铣加工2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法54主要内容凹槽加工曲面的三坐标和五坐标加工2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法55复杂型腔环切加工由外至内环切加工由内至外环切加工2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法56切向切入径向切入切入切出的选择2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法572.4.2数控加工方法4321(b)(a)回转体的加工2.4数控加工的工艺分析和数控加工方法58固定斜角斜面加工2.4数