第2章_数控程序编制1

1、数控技术基础机械科学与工程学院数控技术基础机械科学与工程学院数控技术基础机械科学与工程学院1. 数控加工与传统加工的比较数控加工与传统加工的比较n 传统加工：传统加工：按照工艺规程由工人通过手工操作机床完成，按照工艺规程由工人通过手工操作机床完成，工艺过程和工艺参数工艺过程和工艺参数( (主轴转速、进给速度、进刀量等主轴转速、进给速度、进刀量等) )由由手工操作保证。手工操作保证。一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念分析图纸及要求分析图纸及要求制订工艺规程制订工艺规程工人操作机床加工工人操作机床加工制定工艺卡给工人数控技术基础机械科学与工程学院4 4传统加工传统加工( (分析零件图及要

2、求分析零件图及要求) )一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念？零件零件数控技术基础机械科学与工程学院5 5传统加工传统加工( (制订工艺规程制订工艺规程) )一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念打中心孔目的？U型块，精车前需修整数控技术基础机械科学与工程学院6 6传统加工传统加工( (工序卡工序卡)一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念在座的各位如何去选择机床、刀具及参数？没经历的肯定不会数控技术基础机械科学与工程学院分析图纸及要求分析图纸及要求编写加工程序编写加工程序数控机床自动加工数控机床自动加工根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以根据被加工零件的图样和工艺要求，

3、编制成以数码表示的程序数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的工件和工具的相对运动相对运动，使之加工出合格零件的方法。，使之加工出合格零件的方法。 一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念数控加工数控加工 走刀轨迹和工艺知识相相统统一一。传统：依赖于人：工艺卡编制的人和工人。数控技术基础机械科学与工程学院 从零件从零件图纸图纸到到数控加工指令数控加工指令的有序排列（制成控制介的有序排列（制成控制介质或输入质或输入CNCCNC）的全过程。）的全过程。 将将加工顺序加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数工艺参

4、数（f f、s s、t t）及及辅助动作辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等），用等），用规定的规定的字母、数字、符号组成的代码按一定的格字母、数字、符号组成的代码按一定的格式编写式编写加工程序单加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。个过程。 二、二、 数控加工程序的编制流程数控加工程序的编制流程数控技术基础机械科学与工程学院9 9 数控编程分为数控编程分为手工编程手工编程和和自动编程自动编程定义：定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟

5、悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识 和数值计算能力）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； 三坐标联动以下的三坐标联动以下的 加工程序加工程序n 手工编程手工编程二、二、 数控加工程序的编制流程数控加工程序的编制流程棒料为例：进给速度、切削速度、背吃刀量，刀具轨迹（比如粗加工，多次走刀），过去穿孔纸带，现在键盘输入。数控技术基础机械科学与工程学院1010定义：定义：零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算 机编程系统根据数控系统的类型输出数控加工

6、程序。机编程系统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（如叶片、凸轮）形状复杂的零件（如叶片、凸轮） 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个 孔的零件）孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）廓的计算）n 自动编程自动编程二、二、 数控加工程序的编制流程数控加工程序的编制流程生成程序要进行后置处理，有西门子系统、发那科系统，两个的代码有区别，用户和机床厂家比如M、S代码是不一样的，能够实现加工零件的代码数控技术基础机械科学与工程学院 用手工编程时，一个零件

7、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。 编程自动化是发展的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！n 比较比较二、二、 数控加工程序的编制流程数控加工程序的编制流程数控技术基础机械科学与工程学院注意：注意： 数控加工的对象是零件毛坯数控加工的对象是零件毛坯 零件毛坯通常由传统加工手段零件毛坯通常由传统加工手段( (铸造、锻压等铸造、锻压等) )得到得到三、数控机床程序编制的内容和步骤三、数控机床程序编制的内容和步骤如大批量生产，试切有问题需要重新调试，并将其存档。数控技术基础机械科学与工程学院 在对在对图

8、图纸工艺分析（与普通加工的图纸分纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上析相似）的基础上 确定加工方案：确定加工方案： 确定加工确定加工机床、刀具与夹具机床、刀具与夹具； 确定零件加工的确定零件加工的工艺线路工艺线路、工步顺序工步顺序； 切削用量（切削用量（f、s、t）等）等工艺参数工艺参数。 1. 图纸工艺分析图纸工艺分析三、数控机床程序编制的内容和步骤三、数控机床程序编制的内容和步骤数控技术基础机械科学与工程学院根据图纸尺寸及工艺线路的要求：根据图纸尺寸及工艺线路的要求： 选定工件坐标系选定工件坐标系 计算计算零件轮廓零件轮廓和和刀具运动轨迹刀具运动轨迹的坐标值（的坐标值（传统加工无

9、需考虑传统加工无需考虑）；）； 加工非圆曲线（如抛物线、摆加工非圆曲线（如抛物线、摆线、渐开线等），一般则需用直线、渐开线等），一般则需用直线或圆弧逼近的方法加工，这时线或圆弧逼近的方法加工，这时须根据精度须根据精度计算节点计算节点。2. 计算运动轨迹计算运动轨迹三、数控机床程序编制的内容和步骤三、数控机床程序编制的内容和步骤数控技术基础机械科学与工程学院 根据制定的根据制定的加工路线、切削加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定按照数控系统规定指令代码及程指令代码及程序格式序格式，编写零件加工程序单，编写零件加工程序单，并进行校核，检查上述两个步并

10、进行校核，检查上述两个步骤的错误。骤的错误。3. 编制程序及校验编制程序及校验三、数控机床程序编制的内容和步骤三、数控机床程序编制的内容和步骤相相当当于于一一种语种语言言数控技术基础机械科学与工程学院 将程序单上的内容，经转换记将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁带、录在控制介质上（如存储在磁带、磁盘或存储器上），作为数控系统磁盘或存储器上），作为数控系统的输入信息。的输入信息。 若程序较简单，也可直接通过若程序较简单，也可直接通过键盘输入。键盘输入。4. 制备控制介质制备控制介质三、数控机床程序编制的内容和步骤三、数控机床程序编制的内容和步骤复杂复杂重重复复性性劳动劳动？二二

11、进进制代制代码码数控技术基础机械科学与工程学院 所制备的控制介质，必须经过所制备的控制介质，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，进错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。行相应的修改。 常用的校验和试切方法：常用的校验和试切方法：阅读阅读法、模拟法、试切法法、模拟法、试切法等。等。5. 程序的校验和试切程序的校验和试切三、数控机床程序编制的内容和步骤三、数控机床程序编制的内容和步骤数控技术基础机械科学与工程学院 数控机床加工零件除按一般方式对零件进行工艺分数控机床加工零件

12、除按一般方式对零件进行工艺分析外，还必须注意以下几点：析外，还必须注意以下几点： 选择合适的对刀点和换刀点选择合适的对刀点和换刀点 加工线路的确定加工线路的确定 程序编制中的误差程序编制中的误差1. 数控加工的工艺分析数控加工的工艺分析四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院对刀点的选择原则：对刀点的选择原则： 对刀点对刀点 可以是工件或夹具可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系的相的相对关系就确定了。对关系就确定

13、了。1.1 选择合适的对刀点和换刀点选择合适的对刀点和换刀点 ？四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院a a）对称零件的对刀点选择对称零件的对刀点选择 b b）钻孔加工时的对刀点选择钻孔加工时的对刀点选择选择对刀点的例子选择对刀点的例子四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院2121n 换刀点：换刀点：一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，刀具一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，刀具要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫换刀点换刀点。 换刀点应根据工

14、序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在工件，换刀点往往设在零件的外面零件的外面。 刀位点：刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。定点。数控技术基础机械科学与工程学院 对刀：对刀：使使“对刀点对刀点”与与“刀位点刀位点”重合重合的操作的操作。YZ3530工件对刀示意图工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件螺帽选择对刀点的原则：选择对刀点的原则： 选在零件的选在零件的设计基准或工设计基准或工艺基准艺基准上，或与之相关的上，或与之相关的位置上。位置上。选在对刀方便，选在对刀方便

15、，便于测量便于测量的地方。的地方。选在选在便于坐标计算便于坐标计算的地方的地方 四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院加工线路加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。 孔类加工（钻孔、镗孔）孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程少空行程 n 个个)(1)1(2bananb+ +- -= =- -+ += =（黄线长黄线长红线长红线长ba+切入切入/出段出段+切入切入/出段出段1.2 加工路线的确定加工路线的确定四四. .数控

16、加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院加工线路加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。 孔类加工（钻孔、镗孔）孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程少空行程 n 个个)1(2anb- -+ += =红线长红线长ba+切入切入/出段出段1.2 加工路线的确定加工路线的确定四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院加工线路加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。加工过程中刀具相对于工件

17、的运动轨迹次序。 孔类加工（钻孔、镗孔）孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程少空行程 n 个个)(1ban+ +- -= =（黄线长黄线长ba+切入切入/出段出段1.2 加工路线的确定加工路线的确定四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 车削或铣削：车削或铣削：原则：原则： 尽量采用尽量采用切向切向切入切入/ /出，不用出，不用径向径向切入切入/ /出，以避免由于出，以避免由于切入切入/ /出路线的不当降低零件的表面加工质量（出路线的不当降低零件的表面加工质量（为什么凹

18、坑？为什么凹坑？）。）。 四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法细节细节数控技术基础机械科学与工程学院 空间曲面的加工（空间曲面的加工（优缺点优缺点）(c)(b)(a)四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 空间曲面的加工（空间曲面的加工（优缺点优缺点）四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院加工线路的选择应遵从的原则：加工线路的选择应遵从的原则：尽量尽量缩短走刀路线缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高，减少空走刀行程以提高生产率。生产率。保证零件的加工保证零件的加工

19、精度精度和表面和表面粗糙度粗糙度要求。要求。保证零件的保证零件的工艺要求工艺要求。利于利于简化简化数值计算，数值计算，减少减少程序段的数目和程程序段的数目和程序编制的工作量。序编制的工作量。四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 尽可能选用尽可能选用标准夹具标准夹具（组合夹具），在成批生产时才考（组合夹具），在成批生产时才考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。虑专用夹具，并力求夹具结构简单。 装卸工件要装卸工件要方便可靠方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。，以缩短辅助时间和保证安全。 工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换工件定位夹紧

20、的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产生产生碰撞碰撞的现象。的现象。 夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度强度和刚度，以减小其变形对加工精度的影响（以减小其变形对加工精度的影响（航空薄壁件航空薄壁件- -柯映林柯映林）。）。 应尽可能采用应尽可能采用气、液压夹具气、液压夹具。 1.3 工件的装夹方式工件的装夹方式四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院影响切削条件的因素有：影响切削条件的因素有：

21、 工件材料工件材料的硬度及热处理状况以及工件的硬度及热处理状况以及工件数量数量； 机床、工具、刀具及工件的机床、工具、刀具及工件的刚性刚性； 切削速度、切削深度、切削进给率切削速度、切削深度、切削进给率； 工件工件精度精度及表面粗糙度；及表面粗糙度； 刀具预期刀具预期寿命寿命及最大生产率；及最大生产率； 切削液切削液的种类、冷却方式；的种类、冷却方式；机床的机床的寿命寿命。 上述诸因素中上述诸因素中被加工材料被加工材料、切削刀具切削刀具、切削用量切削用量为决定为决定加工时间、刀具寿命和加工质量的主要因素。加工时间、刀具寿命和加工质量的主要因素。1.4 切削用量的选择切削用量的选择四四. .数控

22、加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院决定切削速度的因素：决定切削速度的因素：刀具材质、刀具寿命刀具材质、刀具寿命班次班次、刀具形状、刀具形状切削深度切削深度ap与进刀量（与进刀量（F，mm/min）工件材料（硬度）工件材料（硬度） 冷却液使用冷却液使用 机床性能机床性能变化的，新工艺。变化的，新工艺。 干切削干切削四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院数控机床上加工零件的误差分类：数控机床上加工零件的误差分类：加工过程的误差加工过程的误差：它是加工误差的主体（：它是加工误差的主体（占占85%85%）

23、，主要包括数），主要包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床刀具刀具夹夹具具毛坯）内部的各种因素对加工精度的影响。毛坯）内部的各种因素对加工精度的影响。 编程误差编程误差：1.5 程序编制中的误差程序编制中的误差四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院1.5 程序编制中的误差程序编制中的误差四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法 逼：逼：采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的 插：插：采用直线段或圆弧段插补逼

24、近零件轮廓曲线时产生的采用直线段或圆弧段插补逼近零件轮廓曲线时产生的 圆：圆：数据处理中为满足分辨率（最小设定单位）的要求，进数据处理中为满足分辨率（最小设定单位）的要求，进行数据圆整（四舍五入）产生的误差行数据圆整（四舍五入）产生的误差f程逼插圆（，）程零=(0.1 0.2)数控技术基础机械科学与工程学院 对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，采用数控钻床与镗床加工。采用数控钻床与镗床加工。2. 数控加工方法数控加工方法2.1 平面孔系零件的加工方法平面孔系零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基

25、础机械科学与工程学院 采用数控车床或数控磨床加工，车削零件的毛坯多为棒料采用数控车床或数控磨床加工，车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，在编程中，粗车加工线路或锻坯，加工余量较大且不均匀，在编程中，粗车加工线路要重点考虑。要重点考虑。2.2 旋转体类零件的加工方法旋转体类零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法先用直线程序进行粗加工，再先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工按零件轮廓进行精加工 4321可先按图中的方法进行可先按图中的方法进行1414次次粗加工，再精加工成形。粗加工，再精加工成形。数控技术基础机械科学与工程学院 采用数

26、控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能

27、不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方

28、法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工为保证加工平滑和连续平

29、滑和连续，应增加切入和切出程序段，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采

30、用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段 若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统统不具备插补功能不具备插补功能的的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线、圆弧去逼近该零件的轮廓。 2.3 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和

31、数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法：刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法：三轴两联动加工三轴两联动加工三轴联动加工三轴联动加工 四轴联动加工方法四轴联动加工方法五轴联动加工五轴联动加工2.4 空间轮廓表面的加工方法空间轮廓表面的加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 以以X X、Y Y、Z Z轴中任意两轴作插轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性补运动，另一轴（轴）作周期性进给。进给

32、。 一般采用一般采用球头或指状铣刀球头或指状铣刀，在，在可能的条件下，球半径应尽可能可能的条件下，球半径应尽可能选择大一些，以提高零件表面光选择大一些，以提高零件表面光洁度。洁度。YXZXn 三轴两联动加工三轴两联动加工-“-“行切法行切法”四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 下图为内循环滚珠螺母的下图为内循环滚珠螺母的回珠器回珠器示意图。其示意图。其滚道母线滚道母线SSSS为空间曲线为空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于直线插补功能的

33、三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用编程计算复杂，宜采用自动编程。自动编程。 SSXYSSZXYXZn 三轴联动加工三轴联动加工四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 如下图所示的飞机大梁，其加工面为如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面直纹扭曲面，若，若采用三坐标联动加工，则只能用采用三坐标联动加工，则只能用球头刀球头刀。不仅效率低，。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣圆柱铣刀周边切削刀周边切削方式在四方式在四轴联动机床上进行轴联动机床上进行加工。

34、由于计算较加工。由于计算较复杂，故一般采用复杂，故一般采用自动编程。自动编程。 n 四轴联动加工方法四轴联动加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 如下图所示的飞机大梁，其加工面为如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面直纹扭曲面，若，若采用三坐标联动加工，则只能用采用三坐标联动加工，则只能用球头刀（球头刀（球和曲面接触特点？球和曲面接触特点？）。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的如图所示的圆柱铣刀周边切削圆柱铣刀周边切削方式在四方式在四轴联动机床上进行轴联动机床上

35、进行加工。由于计算较加工。由于计算较复杂，故一般采用复杂，故一般采用自动编程。自动编程。 n 四轴联动加工方法四轴联动加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院螺旋桨是典型零件螺旋桨是典型零件 一般采用一般采用端铣刀端铣刀加工，为加工，为了保证端铣刀的端面加工处的了保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合，铣刀除了曲面的切平面重合，铣刀除了需要三个移动轴（需要三个移动轴（X X、Y Y、Z Z）外，还应作与螺旋角、后倾角外，还应作与螺旋角、后倾角摆动运动。因此，叶面的加工摆动运动。因此，叶面的加工需要五轴（需要五轴（X X、Y Y、Z

36、Z、A A、B B）联动，这种编程只能采用自动联动，这种编程只能采用自动编程系统。编程系统。 后倾角）(j1m4m2m3mZ螺旋角）(iOjjRAXBYn 五轴联动加工方法五轴联动加工方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院带摆头的五轴联动机床带摆头的五轴联动机床四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 根据根据零件图样零件图样，按照已确定的加工路线和允许的，按照已确定的加工路线和允许的编程误差编程误差，计算编程时所需要的资料，称为数控加工的，计算编程时所需要的资料，称为数控加工的数值计

37、算数值计算。数。数值计算的内容包括计算零件轮廓的值计算的内容包括计算零件轮廓的基点和节点基点和节点的坐标以及的坐标以及刀刀具中心运动轨迹具中心运动轨迹的坐标。的坐标。基点基点：各：各几何元素间的连接点几何元素间的连接点，如，如直线直线与直线的交点，直与直线的交点，直线与线与圆弧圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点等。的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点等。 节点节点：逼近逼近轮廓曲线轮廓曲线时，时，直线小段和圆弧小段与轮廓曲线直线小段和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点。的交点或切点。3. 数控程序编制中的数学处理数控程序编制中的数学处理四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加

38、工方法数控技术基础机械科学与工程学院n 直线和圆弧轮廓基点计算方法（直线和圆弧轮廓基点计算方法（A A点点） 联立方程组法求解基点坐标联立方程组法求解基点坐标 三角函数法求解基点坐标三角函数法求解基点坐标A AC CB BO Ox xy y常见的处理方法常见的处理方法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法数控技术基础机械科学与工程学院 直线逼近直线逼近零件轮廓曲线时的节点零件轮廓曲线时的节点等间距直线逼近的节点计算等间距直线逼近的节点计算 等步长法直线逼近的节点计算等步长法直线逼近的节点计算 等误差法（变步长法）等误差法（变步长法）n 非圆曲线的节点计算方法非圆曲线的节

39、点计算方法圆弧逼近圆弧逼近零件轮廓曲线时的节点零件轮廓曲线时的节点 圆弧分割法圆弧分割法三点作图法三点作图法四四. .数控加工工艺和数控加工方法数控加工工艺和数控加工方法x x数控技术基础机械科学与工程学院数控技术基础机械科学与工程学院(a) (a) （ ABZY/XABZY/X） ）(b)TTTRR( (b)TTTRR( ZYX/ACZYX/AC） ）(c)RTTTR(c)RTTTR（ （AZX/YCAZX/YC） ）XYBZAXYCZAXYCAZThere are also horizontal and vertical spindle types and also gantry type

40、There are also horizontal and vertical spindle types and also gantry types.s.Double pivot spindle heDouble pivot spindle head typead type Tilting rotary tablTilting rotary table typee typeSwivel head andSwivel head and rotary table typerotary table type一一. 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名数控技术基础机械科学与工程学院必要性必

41、要性在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需要在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动方向。同运动方向。互换性互换性 为了使编出的程序在为了使编出的程序在必须必须标准标准 我国的我国的JB3051-82JB3051-82标准为标准为数字控制机床坐标轴和运数字控制机床坐标轴和运动方向的命名动方向的命名 ，其中的规定与国际标准，其中的规定与国际标准ISO841ISO841中的规定中的规定是相同的。是相同的。一一. 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名数控技术基础机械科学与工程学院

42、ISOISO和国标规定：和国标规定：n 坐标轴：坐标轴：数控装备的数控装备的每个进给轴每个进给轴 ( (直线进给、旋转进给直线进给、旋转进给) ) 定义为坐标系定义为坐标系中的一个坐标轴。中的一个坐标轴。n 坐标系标准符合右手笛卡尔坐标定坐标系标准符合右手笛卡尔坐标定义义1. 1. 坐标系的基本概念坐标系的基本概念 一一. 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名数控技术基础机械科学与工程学院n 基本坐标：基本坐标：直线进给运动的坐标为直线进给运动的坐标为X X、Y Y、Z Zn 旋转坐标：旋转坐标：绕绕X X、Y Y、Z Z轴转动的旋转坐标分别用轴转动的旋转坐标分别用A A、B B、

43、C C表示，坐标轴相互表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。关系由右手螺旋法则而定。附加坐标轴：附加坐标轴：平行于基本坐标平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，系中坐标轴的进给轴，用用U U、V V、WW表示。表示。一一. 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名数控技术基础机械科学与工程学院n坐标轴的方向：为坐标轴的方向：为刀具相对工件刀具相对工件运动的方向。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，就能正确地进行编程。行编程。n机床坐标轴的确定方法机床坐标轴的确定方法 一般先确定一般先确定Z Z轴轴、再确定、再确定X X轴轴、 最后

44、确定最后确定Y Y轴。轴。一一. 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名数控技术基础机械科学与工程学院n 方位方位 l 有主轴的机床有主轴的机床 Z Z坐标平行主轴轴线的进给轴，如车床、铣床。坐标平行主轴轴线的进给轴，如车床、铣床。 l 没有主轴或有多个主轴的机床没有主轴或有多个主轴的机床 垂直于工件装夹面的方向为垂直于工件装夹面的方向为Z Z坐标。坐标。 l 主轴能摆动主轴能摆动 在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的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某一坐标平行时，则该坐标便是时，则该坐标便是Z Z坐标；坐标； 若在摆动的范围内其轴线若在摆动的范围内其轴线可与多个

45、坐标平行可与多个坐标平行，则取垂直于，则取垂直于工件装夹面的方向为工件装夹面的方向为Z Z坐标。坐标。2. 2. 坐标系的定义坐标系的定义 2. 1 Z2. 1 Z坐标坐标( (轴轴) )二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院立式立式5 5轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系n Z Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。立式立式3 3轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院数控车床的坐标系数控车床的坐标系二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院n 在刀具旋

46、转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。l Z Z轴水平（卧式）轴水平（卧式）从从刀具刀具( (主轴主轴) )向工件看向工件看时，时，X X坐标的正方向坐标的正方向指向右边指向右边。2. 2 X2. 2 X坐标坐标( (轴轴) )二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院l Z Z轴垂直（立式）：轴垂直（立式）： 单立柱机床，从单立柱机床，从刀具向立柱看时刀具向立柱看时，X X的正方向指向右的正方向指向右边；边；立式立式5 5轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院双立柱机床双立柱

47、机床( (龙门机床龙门机床) )， 从刀具向从刀具向左立柱左立柱看时，看时， X X轴的正方向指向右边。轴的正方向指向右边。二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院n 在在工件旋转的机床工件旋转的机床上（车床、磨床等），上（车床、磨床等），X X轴的运动方轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转刀具离开工件旋转中心的中心的方向是方向是X X轴的正方向。轴的正方向。二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院 利用已确定的利用已确定的X X、Z Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺坐标的正方向，用右手定则

48、或右手螺旋法则，确定旋法则，确定Y Y坐标的正方向。坐标的正方向。右手定则右手定则：大姆指指大姆指指 向向+X+X，中指指向，中指指向+Z+Z，则则+Y+Y方向为食指指向。方向为食指指向。右手螺旋法则右手螺旋法则：在在X ZX Z平面，从平面，从Z Z至至X X，姆指所指的方向为姆指所指的方向为+y+y。 2. 3 Y2. 3 Y坐标坐标( (轴轴) )二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院立、卧式数控铣床立、卧式数控铣床二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院立式立式5 5轴联动数控铣床轴联动数控铣床龙门数控铣床龙门数控铣床二二. 坐标系的定义坐

49、标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院2. 4 2. 4 回转坐标回转坐标A A、B B、C(C(轴轴) )二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院立式5轴数控铣床的坐标系2. 5 2. 5 辅助坐标辅助坐标U U、V V、W(W(轴轴) )二二. 坐标系的定义坐标系的定义数控技术基础机械科学与工程学院 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控数控机床坐标系机床坐标系和和工件坐标系工件坐标系的概念及相互关系的概念及相互关系是至关重要的。是至关重要的。三三. 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系数控技术基础机械科学与工程

50、学院n机床坐标系机床坐标系 即数控机床的固定坐标即数控机床的固定坐标系系机床原点（零点）机床原点（零点）机床坐标系原点是在机床调试完成后机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用机床原点的建立：用回零回零方式建立。方式建立。行程开关行程开关行程开关行程开关编码器编码器机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。各个轴原点，由各个轴原点，由编码器零位信号编码器零位信号和和行程开关行程开关同时触发确定；或者同时触发确定；或者由由光栅光栅尺零位信号尺零位信号确定确定。注意：机床坐标系一般不作注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系坐标系的参考坐标系。三三. 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系数控技术基础机械科学与工程学院n工件坐标系工件坐标系工件原点：工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。重合。工件坐标系：工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标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。系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。工件原点偏置：工件原点偏置：