数控编程的工艺处理

1、编辑课件1第四节第四节 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理n数控加工工艺基本特点数控加工工艺基本特点n数控加工的程序是数控机床的指令性文件。数控机床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控加工程序与普通机床工艺规程有较大差别，涉及的内容也较广。编辑课件2第四节第四节 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理n数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量，走刀路线，刀具尺寸以及机床的运动过程。因此，要求编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。 编辑课件3数控加工的主要内容n适合数控加工的工件（1）优先选择

2、普通机床上无法加工的内容；（2）重点选择普通机床难加工、质量也难以保证的；（3）普通机床加工效率低、工人操作劳动强度大的内容，可考虑在数控机床上加工。第四节第四节 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理编辑课件4第四节第四节 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理n不适合数控加工的工件：（1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等，需专用工装协调的工件。（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点的工件。采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排在普通机床进行补加工。（3）按某些特定的制造依据加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。编

3、辑课件5第四节第四节 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理典型零件数控加工方法（1）旋转体零件的加工）旋转体零件的加工n这类零件一般在数控车床上加工 。（2）孔系零件的加工）孔系零件的加工n宜用数控钻镗床或数控加工中心加工。 编辑课件6第四节第四节 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理（3）平面和曲面轮廓零件的加工）平面和曲面轮廓零件的加工n加工曲面轮廓的零件，多采用三个或三个以上坐标联动的数控铣床或加工中心加工。 （4）模具型腔的加工）模具型腔的加工n此时可考虑选用数控电火花机床成形加工。（5）平板形零件的加工）平板形零件的加工n该类零件可考虑选择数控线切割机床加工。编辑课件7第四节第四节

4、数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理工艺处理包括：工艺处理包括：n数控加工的合理性分析数控加工的合理性分析n零件的工艺性分析零件的工艺性分析n工艺过程和工艺路线的确定工艺过程和工艺路线的确定n零件安装方法的确定零件安装方法的确定n选择刀具和确定切削用量等。选择刀具和确定切削用量等。编辑课件8一、合理确定零件的加工路线一、合理确定零件的加工路线加工线路加工线路: 加工过程中刀具相对于工件加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和运动方向。的运动轨迹和运动方向。编辑课件9n数控加工工艺设计中，应遵循工序最大限度集中的原则，即一次装夹力求完成本台数控机床所能加工的全部表面。n（1）粗、精加工分开的原则n（

5、2）一次定位的原则n（3）先面后孔的原则n（4）尽量减少换刀的原则n（5）连续加工的原则一、合理确定零件的加工路线一、合理确定零件的加工路线编辑课件10确定加工路线的原则：确定加工路线的原则：1、保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求、保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求;2、尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提、尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产率。高生产率。3 3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量少编程工作量编辑课件11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入切向切入/出出，不用径向切入，不用径向切入/出，出

6、， 以避免由于切入以避免由于切入/出路线的不当降低零件的出路线的不当降低零件的 表面加工质量。表面加工质量。切向切入切向切入径向切入径向切入编辑课件12空间曲面的加工空间曲面的加工(c)(b)(a)编辑课件13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，尽可原则：在满足精度要求的前提下，尽可能能减少空行程减少空行程：n 个个ba切切出出段段切切入入红红线线长长/)1(2 anb切切出出段段切切入入（蓝蓝线线长长/)(1 ban编辑课件14编辑课件15数控车削的工艺分析 寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率（b b

7、） （a a）零件上的孔系）零件上的孔系 （c c） 编辑课件16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最后一次走刀中连续加工出来先用行切方式先用行切方式 ，最后沿周向环切一刀最后沿周向环切一刀 两次走刀的起点和终点间留下残留两次走刀的起点和终点间留下残留高度，达不到要求的表面粗糙度高度，达不到要求的表面粗糙度 行切方式行切方式 编辑课件17二、合理选择对刀点、换刀点二、合理选择对刀点、换刀点对刀点：对刀点： 在数控加工时，刀具相对于工在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。件运动的起点。编辑课件1

8、8n对刀点对刀点也是程序执行的起点，故又称为也是程序执行的起点，故又称为“程序原点程序原点”。n对刀点对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者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。与它们相关的易于测量的点。n对刀点对刀点 确定之后，机床坐标系与工件坐确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。标系的相对关系就确定了。编辑课件19刀位点刀位点： 指刀具的定位基准点。指刀具的定位基准点。镗刀镗刀 钻头钻头立铣刀立铣刀端铣刀端铣刀面铣刀面铣刀球头球头铣刀铣刀车刀车刀编辑课件20 指使指使“刀位点刀位点”与与“对刀点对刀点”重合的操作。重合的操作。对刀：对刀：编辑课件21 对刀点的

9、选择原则是：对刀点的选择原则是：n选在零件的设计基准或工艺基准上，选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。或与之相关的位置上。n选在对刀方便，便于测量的地方。选在对刀方便，便于测量的地方。n选在便于坐标计算的地方选在便于坐标计算的地方 编辑课件22对刀点：对刀点：ZCR30R20R50刀具运动轨迹刀具运动轨迹工件轮廓工件轮廓XY20 编辑课件23换刀点：换刀点：应设应设在工在工件或件或夹具夹具的外的外部部编辑课件24三、合理选择工件的装夹方法、刀具三、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量和切削用量1、装夹方法的选择、装夹方法的选择（1）尽量选用标准化、通用化夹具，避免）尽量选用标

10、准化、通用化夹具，避免采用专用夹具。采用专用夹具。（2）工件的装卸要快速、方便、可靠。）工件的装卸要快速、方便、可靠。（3）零件上的加工部位要外露敞开，不要）零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹工件而影响刀具进给和切削加工。因装夹工件而影响刀具进给和切削加工。编辑课件252、刀具的选用、刀具的选用对选择刀具总的要求：对选择刀具总的要求： 安装调整方便、刚性好、安装调整方便、刚性好、精度高、使用寿命长精度高、使用寿命长。 编辑课件26n刀具材料应具备的切削性能（1）高等硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧度（3）良好的耐热性和导热性（4）良好的工艺性（5）良好的经济性2、刀具的选用、刀具的选用编辑

11、课件27l数控刀具应具有的特点数控刀具应具有的特点（1）刀具应具有很高的切削效率（2）刀具有很高的精度和重复定位精度（3）刀具有很高的可靠性和耐用度（4）能实现刀具尺寸的预调和快速换刀（5）具有一个比较完善的工具系统（6）能建立刀具管理系统（7）有刀具在线监控及尺寸补偿系统。2、刀具的选用、刀具的选用编辑课件282、刀具的选用、刀具的选用数控刀具的选择数控刀具的选择（1）铣削加工的刀具n平面铣削应该用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。 n立铣刀和镶硬质合金刀片的立铣刀主要用于加工凸轮，凹槽和箱口面。 n为了提高槽宽的加工精度减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀

12、具半径补偿功能来铣槽的两边，以达到提高槽的加工精度的目的。编辑课件292、刀具的选用、刀具的选用（2）钻孔刀具的使用特点）钻孔刀具的使用特点n在加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔，因此一般钻孔深度约为直径的5倍左右，细长孔子的加工易于折断，要注意冷却和倒屑 。编辑课件302、刀具的选用、刀具的选用n（3）镗孔刀具的使用特点）镗孔刀具的使用特点n在加工中心上进行镗削加工通常是采用悬臂式的加工，因此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。n在镗孔过程中一般采用移动工作台或立柱完成Z向进给（卧式），保证悬伸不变，从而获得进给的刚性。编辑课件313、切削用量的确定、切削用量的确定包括：包括：n切削深度和宽度切

13、削深度和宽度n主轴转速主轴转速n进给速度等。进给速度等。编辑课件32切削用量的选择原则：切削用量的选择原则：（）（） 零件加工精度和粗糙度；零件加工精度和粗糙度；（）充分发挥刀具切削性能，保证（）充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；合理的刀具耐用度；（）充分发挥机床性能；（）充分发挥机床性能；（）最大限度提高生产率、降低成（）最大限度提高生产率、降低成本。本。编辑课件33第五节第五节 程序编制中的数值计算程序编制中的数值计算 一、概述一、概述 数控编程中的数值计算是根据工数控编程中的数值计算是根据工件的图样要求，按照已确定的加工路件的图样要求，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算

14、出数控系线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。统所需输入的数据。编辑课件34主要内容有：主要内容有：1、基点和节点的计算、基点和节点的计算 基点基点：直线段和圆弧段的交点和切点；直线段和圆弧段的交点和切点； 节点节点：用来逼近直线或圆弧小段与轮廓用来逼近直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点。曲线的交点或切点。编辑课件352、刀位点轨迹的计算、刀位点轨迹的计算 根据零件轮廓和刀具类型计算出刀根据零件轮廓和刀具类型计算出刀位点的运动轨迹。位点的运动轨迹。编辑课件363、辅助计算、辅助计算 辅助计算包括增量计算、脉冲数计算、辅助计算包括增量计算、脉冲数计算、辅助程序段的数值计算等。辅助程

15、序段的数值计算等。 辅助程序段是指开始加工时，刀具从辅助程序段是指开始加工时，刀具从对刀点到切入点，或加工完了时，刀具从切对刀点到切入点，或加工完了时，刀具从切出点返回对刀点而特意安排的程序段。出点返回对刀点而特意安排的程序段。 数值计算的复杂程度取决于零件的复数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控装置功能的强弱。杂程度和数控装置功能的强弱。编辑课件37二、直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算二、直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算 首先选定零件坐标系的原点，然后首先选定零件坐标系的原点，然后列出各直线和圆弧的数学方程，利用初列出各直线和圆弧的数学方程，利用初等数学的方法求出相邻几何元素的交

16、点等数学的方法求出相邻几何元素的交点和切点即可。和切点即可。编辑课件38 基点基点 零件图样零件图样 l零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点接点称为基点 lA A、B B、C C、D D、E E为基点。为基点。A A、B B、D D、E E的坐标值从图中很容易找出的坐标值从图中很容易找出,C,C点是直点是直线与圆弧切点，要联立方程求解。以线与圆弧切点，要联立方程求解。以B B点为计算坐标系原点，联立下列方点为计算坐标系原点，联立下列方程程 以以A A点

17、为原点的编程坐标系中，点为原点的编程坐标系中，C C点坐点坐标为（标为（64.278664.2786，54.550754.5507） 编辑课件39三、非圆曲线的节点计算三、非圆曲线的节点计算 除直线和圆弧之外可以用数学方除直线和圆弧之外可以用数学方程式表达并且可导的平面轮廓曲线，程式表达并且可导的平面轮廓曲线，称为非圆曲线。称为非圆曲线。 圆弧逼近法圆弧逼近法等误差直线逼近法等误差直线逼近法等弦长直线逼近法等弦长直线逼近法等间距直线逼近法等间距直线逼近法节点的计算方法节点的计算方法4.3.2.1. 编辑课件40非圆曲线数学处理的基本过程非圆曲线数学处理的基本过程 零件轮廓的节点零件轮廓的节点

18、l数控系统一般只能作数控系统一般只能作直线直线插补和插补和圆弧圆弧插补的切削运动插补的切削运动 l如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理 l数学处理的方法是，用直线段或圆数学处理的方法是，用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点加工曲线交点称为节点 l在编程时，首先要计算出节点的坐标在编程时，首先要计算出节点的坐标 l图中有图中有6 6个节点，即用六段直线逼近了个节点，即用六段直线逼近了曲线，因而就有六个直线插补程序段曲线，因

19、而就有六个直线插补程序段 l节点数目越多，由直线逼近曲线产生节点数目越多，由直线逼近曲线产生的误差的误差越小，程序的长度则越长越小，程序的长度则越长 编辑课件41 数控加工误差的组成数控加工误差的组成 逼近误差逼近误差 l数控加工误差数加是由编程误差、机床误差、定位误差、对刀误差等误差综合形成数控加工误差数加是由编程误差、机床误差、定位误差、对刀误差等误差综合形成 l编程误差由逼近误差编程误差由逼近误差、圆整误差组成、圆整误差组成 l逼近误差逼近误差是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生 l圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数

20、脉冲当量值产生的误差圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数脉冲当量值产生的误差 脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位移量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，一般脉冲当量值为普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值为0.01mm0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为；较精密数控机床的脉冲当量值为0.005mm0.005mm或或0.001mm0.001mm等等 编辑课件42四、四、 列表曲线的数学模型及算法列表曲线的数学模型及算法用方程式拟合列表曲线必须满足如下要求用方程式拟合列表曲线必须满足如下要求:（1）拟合曲线过各型值点）拟合曲线过各型值点;（2）拟合曲线在连接点处的一阶导数）拟合曲线在连接点处