第三章数控编程基础知识—数控编程工艺及 指令 代码

1、第三章 数控编程基础知识 数控编程工艺及指令代码,第一节 数控机床的坐标系,一、坐标系及运动方向,1)刀具相对于静止工件而运动的原则 2)标准坐标系(右手坐标系)的规定原则 3) 坐标轴正负的规定刀具与工件之间距离增大的方向规定为轴的正方向,1. 坐标系的确定原则,2,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,2.机床坐标轴的确定方法,Z轴主轴，X轴平行于工件的装夹平面（工作台），一般取水平位置。据右手直角坐标系的规定，确定了X和Z坐标轴的方向，自然能确定Y轴的方向。,1）车床坐标系,2）立式铣床坐标系,4）加工中心坐标系,3,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,车床坐标系,4,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,立铣床坐标系,5,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,立式数控铣床,6,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,卧式数控铣床,7,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,固定立柱立式加工中心,8,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,二、 数控机床的两种坐标系,1. 机床坐标系 也称机械原点、参考点或零点。

2、例子：车床 加工中心,数控车床坐标系的原点,2. 工件坐标系（编程坐标系）,数控车削工件坐标系的原点,数控铣削工件坐标系的原点,9,2019年6月21日,第一节 数控机床的坐标系,2. 相对坐标表示法 大多数用G91表示，有的用X、Y、Z表示绝对坐标，用U、V、W表示相对坐标。,三、绝对坐标和相对坐标,绝对坐标表示法 大多数用G90表示。,绝对坐标表示法,相对坐标表示法,10,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,一、编程的一般步骤（手工编程）,1确定工艺过程,1)通过对工件进行工艺分析，拟定加工工艺路线，划分加工工序；选择机床、 夹具和刀具； 2)确定定位基准和切削用量。,2计算刀具轨迹坐标值,先确定工件坐标系；随后计算待加工轮廓上各几何元节点坐标值。,3编写加工程序,11,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,4程序输入数控系统,5程序调试与检验,二种方法：,1）图形模拟显示刀具轨迹 2）机床空运行来检验刀轨 3）单步执行、试切削工件,一种是通过操作面板上的按钮直接把程序输入数控系统； 另一种是通过计算机RS232接口与数控机床连接传送程序（一次性传输或在线

3、加工）。,12,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,二、切削用量的选择原则,数控车削切削用量：切削速度Vc (或主轴转速n)、切削深度ap和进给量f 合理选择原则是：粗加工时，以提高劳动生产率为主，选用较大的切削量；半精加工和精加工时，选用较小的切削量，保证工件的加工质量。,1数控车床切削用量 1）切削深度ap,在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的切削深度，以减少进给次数。留有精加工余量，一般为0.10.5mm。 计算公式： ap=,13,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,2）切削速度Vc 车削光轴时 切削速度由工件材料、刀具的材料及加工性质等因素所确定，可查表。 计算公式： Vc=,式中： d工件或刀尖的回转直径，单位mm; n工件或刀具的转速，单位r/min 切削螺纹时 主轴转速n 与加工工件的螺距（或导程）大小有关。,14,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,3）进给速度Vf, 确定进给速度的原则 工件的加工质量能得到保证时，为提高生产率可选择较高的进给速度。 切断、车削深孔或精车时，选择较低的进给速度。 刀具空行程尽

4、量选用高的进给速度。 进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。 进给速度Vf的计算 Vf = n f 式中： n车床主轴的转速，单位r/min ; f刀具的进给量，单位mm/r 。,15,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,2数控铣床切削用量选择,数控铣削切削用量：切削速度vc 、进给速度vf 、背吃刀量ap和侧吃刀量ac。,选择方法：考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。 1)背吃刀量ap（端铣）或侧吃刀量ac（圆周铣） 背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时ap为切削层深度，圆周铣削时ap为被加工表面的宽度。 侧吃刀量ac为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时ac为被加工表面宽度， 圆周铣削时ac为切削层深度。,16,2019年6月21日,铣刀铣削用量,17,2019年6月21日,第二节 数控编程与工艺参数,2)进给速度vf,铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量fz(单位为mm/z)有关： 进給速度的计算公式： vf = fz Z n,3)切削速度,铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量f

5、z、背吃刀量ap、侧吃刀量ac以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。,18,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,一、数控机床加工工艺分析,工艺涉及面广，影响因素多，更应考虑数控机床的加工特点。,统一基准标注方法 分散基准标注方法,1. 分析零件图中的尺寸标注方法,1）统一基准标注方法方便编程 ，同时能保持设计基准、工艺基准、测量基准与工件原点设置的一致性。 2）局部分散的标注方法（设计人员用，较多考虑装配与使用特性方面的因素）给工序安排与数控编程带来许多不便。,统一基准标注方法,分散基准标注方法,19,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,2分析构成零件轮廓的几何元素条件,数控编程重要依据零件轮廓的几何元素。手工编程时，计算节点坐标；自动编程时，要定义几何元素。,3分析工件结构的工艺性,例如：同一轴上直径差不多的轴肩退刀槽的宽度应尽量统一尺寸。,1）工件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸,2）工件内槽及缘板间的过渡圆角半径不应过小 过渡圆角半径反映了刀具直径的大小，当R0.2H时(H加工深度/次)，则该部位的加工工艺性较差。,20,2019年6月21日

6、,第三节 数控加工工艺过程,3）工件槽底圆角半径不宜过大,槽底圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r(D为铣刀直径)。,4）分析零件定位基准的可靠性,统一的定位基准减少由安装定位误差而导致工件加工的位置误差和形状误差。,21,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,二、数控加工工艺路线设计,全面考虑，正确划分工序、合理安排数控加工工序与普通工序的衔接。,1工序的划分 加工工序更加集中，据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式：,1）根据装夹定位划分工序 适应于加工内容不多的工件，将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。,2）按所用刀具划分工序 刀具集中原则划分工序。适用于专用数控机床或加工中心。,22,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,4）按加工部位划分工序 先加工平面、定位面，再加工孔； 先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状； 先加工精度较低的部位，再加工精度较高的部位。 总之，要综合考虑工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控

7、机床的性能以及工厂生产组织与管理等因素。,3）以粗、精加工划分工序 考虑工件的加工精度，变形等因素，先粗后精。,23,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,2. 加工顺序的安排,保证工件刚度不被破坏，尽量减少变形，因此应遵循以下原则： 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，并考虑与普通工序的衔接； 2）先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓； 3）尽量减少重复定位与换刀次数； 4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。,24,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,3工件装夹方式的确定,1）工件的安装,力求符合设计基准、工艺基准、安装基准和工件坐标系的基准统一原则。 减少装夹次数，尽可能做到在一次装夹后能加工全部待加工表面。 尽可能采用专用夹具，减少占机装夹与调整的时间。,2）夹具的选择,两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点：,25,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,小批量加工零件，尽量采用组合夹具，可调式夹具以及其它通用夹具； 成批生产考

8、虑采用专用夹具，力求装卸方便； 夹具的定位及夹紧机构元件不能影响刀具的走刀运动； 夹紧力应力求通过靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内； 装卸零件要方便可靠，成批生产可采用气动夹具、液压夹具和多工位夹具。,26,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,4对刀点与换刀点的确定,1）对刀点：又称起刀点。工件找正，裝夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点，同时也是数控加工中刀具相对工件运动的起点。 确定对刀点的原则：1)工件易找正； 2)方便编程计算； 3)对刀误差小； 4)加工时检查方便、可靠。 对刀点可设在被加工的零件上，也可以设在夹具上，但均须与零件编程原点有坐标尺寸联系； 对刀点既可与编程原点重合，也可以不重合； 对刀时应使对刀点与刀位点重合。,27,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,加工中心: 1) 对刀点最好与工件坐标系重合，最少在X、Y方向上重合，有利于保证对刀精度，减少对刀误差，适合单件试切法加工； 2) 对刀点也可以和定位基准重合，直接利用定位元件进行对刀，可以避免批量加工时工件尺寸误差影响对刀精度，适合调整法加工成批工件。,刀位点：是

9、指刀具的定位基准点。铣刀，球头刀，车刀，钻头。,2）换刀点：为加工中心、数控车床等多刀机床编程而设置的。常设置在被加工零件的外面。,28,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,3）常用对刀方法,（1）用百分表（或千分表）对刀,用磁性表座将百分表（千分表）吸在机床主轴端面上，并低速转动主轴；,用手动操作，使旋转的表头分别靠近X、Y方向的孔壁上，并使表针产生一个预压量；,在X、Y方向上微量移动工作台，使表头旋转一周时，指针摆动量控制在允许的误差范围内，可认为主轴回转轴线与工件孔中心线重合。记下此时机床的X、Y值，用坐标设定指令就可以设定工件坐标系。 特点：操作麻烦，效率较低，对刀精度低。,29,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,（2）采用碰刀（或试切）方式对刀,其操作方法步骤如下：, 将刀具安装在主轴上，并使之中速旋转； 分别沿X、Y方向，使刀具靠近工件被测边，直到与工件表面轻微接触； 保持X、Y坐标不变，沿Z向使刀具离开工件表面； 分别沿X、Y方向，使刀具偏置移动一个刀具半径值； 此时的X、Y坐标值就是被测边的坐标偏置值，对其进行坐标偏置设置即可。,特点：法操作简单，但精度较低，会在工件表面留下刀痕。,解决办法：可让刀具离开工件一个距离，用塞尺进行检测，偏置值应包含塞尺厚度。也可以用标准量棒和块规对刀。,30,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,（3）采用寻边器（仪）对刀,光电式：,机械式：上下两部分、中间由弹簧连成整体，上部分夹持在机床主轴上，当主轴回转时，由于离心力的作用，上下部分将会出现偏心，当下部分逐渐靠近工件时，其偏心将会逐渐减小。,数控铣床对刀,31,2019年6月21日,第三节 数控加工工艺过程,机内自动对刀,机内自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。,

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