数控编程综述

1、数控编程综述数控机床与普通机床加工的显著区别在于：数控数控机床与普通机床加工的显著区别在于：数控机床加工零件可按人们事先对其编制的程序，自动地机床加工零件可按人们事先对其编制的程序，自动地完成对零件规定的加工操作，而普通机床加工零件每完成对零件规定的加工操作，而普通机床加工零件每项规定项规定(工艺卡工艺卡)的动作都必须由人的操作与劳动才能的动作都必须由人的操作与劳动才能完成。因此，控制介质的制备是数控机床工作之前必完成。因此，控制介质的制备是数控机床工作之前必须做的准备工作。须做的准备工作。通常，我们把从有了零件图后到获得控制介质的通常，我们把从有了零件图后到获得控制介质的全过程称为程序编制，

2、即：将零件的工艺过程、工艺全过程称为程序编制，即：将零件的工艺过程、工艺参数、刀具的运动轨迹及其它加工条件，按规定的代参数、刀具的运动轨迹及其它加工条件，按规定的代码和顺序、格式编制成加工程序单，再将程序单中的码和顺序、格式编制成加工程序单，再将程序单中的全部内容按数控装置的设计要求的方式输入，从而指全部内容按数控装置的设计要求的方式输入，从而指挥挥(控制控制)机床的全部动作，完成零件的加工。机床的全部动作，完成零件的加工。一、数控编程的一般过程一、数控编程的一般过程二、数控编程方法二、数控编程方法结束数控机床的加工程序的编制一般要经过以下几个数控机床的加工程序的编制一般要经过以下几个步骤：步

3、骤：工艺处理工艺处理数值计算数值计算编程序单编程序单制备控制介质制备控制介质程序校验程序校验首件试切首件试切零件图零件图机床加工机床加工修改修改返回返回根据零件图纸对零件的形状、技术条件、毛坯及工艺方根据零件图纸对零件的形状、技术条件、毛坯及工艺方案等进行详细的分析，在分析的基础上确定零件的加工路线和案等进行详细的分析，在分析的基础上确定零件的加工路线和切削用量等工艺参数，其主要内容如下：切削用量等工艺参数，其主要内容如下：1 1、确定加工方案、确定加工方案2 2、确定装夹具及装夹方法、确定装夹具及装夹方法3 3、正确地选择对刀点、正确地选择对刀点4 4、确定加工路线、确定加工路线5 5、合理

4、选择刀具、合理选择刀具6 6、确定合理的切削用量、确定合理的切削用量7 7、确定编程中的工艺指令、确定编程中的工艺指令8 8、确定程序编制中的误差、确定程序编制中的误差返回返回加工方案的确定应考虑数控机床的使用加工方案的确定应考虑数控机床的使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。功能。返回首先应分析零件图纸，选择装夹方法和定位基准，首先应分析零件图纸，选择装夹方法和定位基准，其定位基准应尽量与设计基准重合。在确定装夹具时，其定位基准应尽量与设计基准重合。在确定装夹具时，应尽量采用通用的已有夹具，并特别注意工件定位和应尽量采用通用的已有夹具，并特别注

5、意工件定位和夹紧的效率，以减少辅助时间。使用组合夹具时，其夹紧的效率，以减少辅助时间。使用组合夹具时，其生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标的尺寸关系。床坐标的尺寸关系。 返回 在数控加工中要确定对刀点。对刀点是刀具加在数控加工中要确定对刀点。对刀点是刀具加工零件时，刀具相对零件运动的起点，因此，对刀工零件时，刀具相对零件运动的起点，因此，对刀点也叫程序的坐标零点或程序原点。对刀点必须与点也叫程序的坐标零点或程序原点。对刀点必须与零件的定位基

6、准有一定的关系，这样才能确定机床零件的定位基准有一定的关系，这样才能确定机床坐标与零件坐标之间的关系。对刀点的选择原则如坐标与零件坐标之间的关系。对刀点的选择原则如下：下：1 1、所选择的对刀点（即程序起点）应使程序编、所选择的对刀点（即程序起点）应使程序编制简单。制简单。2 2、对刀点应选择在容易找正，并在加工过程中、对刀点应选择在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。便于检查的位置。3 3、引起的加工误差小。、引起的加工误差小。 对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上。为了提高零件的加工精度，对刀夹具上或机床上。为了提高零件的加工精

7、度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。对点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心为对刀点。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心为对刀点。对刀点经常既是程序的起点，又是程序的终点。因此，刀点经常既是程序的起点，又是程序的终点。因此，在加工中要考虑一次加工循环后对刀的重复精度。在加工中要考虑一次加工循环后对刀的重复精度。 所谓所谓“对刀对刀”是指使刀位点与对刀点重合的操是指使刀位点与对刀点重合的操作，作，“刀位点刀位点”是指刀具的定位基准点。是指刀具的定位基准点。 立铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；立铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点； 球

8、头铣刀是球头的球心；球头铣刀是球头的球心； 车刀是刀尖或刀尖圆弧中心；车刀是刀尖或刀尖圆弧中心； 钻头是钻尖。钻头是钻尖。 为保证对刀精度，常采用千分表或对刀仪来进行为保证对刀精度，常采用千分表或对刀仪来进行找正对刀。找正对刀。 返回 加工路线就是加工过程中刀具运动的轨迹。加工路线就是加工过程中刀具运动的轨迹。合理地选择加工路线对于数控加工非常重要。加合理地选择加工路线对于数控加工非常重要。加工路线的确定应考虑如下因素：工路线的确定应考虑如下因素：1 1、应保证零件的加工精度和表面粗糙度，如、应保证零件的加工精度和表面粗糙度，如采用顺铣还逆铣等；采用顺铣还逆铣等；2 2、应尽量缩短加工路线，以

9、减少空走刀行程，、应尽量缩短加工路线，以减少空走刀行程，提高生产效率；提高生产效率； 3 3、应使数值计算工作简单，减少程序段数目，、应使数值计算工作简单，减少程序段数目，减少编制程序的工作量。减少编制程序的工作量。 返回应根据工件材料的性能、机床的加工能力、应根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以及其他与加工有关加工工序的类型、切削用量以及其他与加工有关的因素来正确地选择刀具。对刀具总的要求是安的因素来正确地选择刀具。对刀具总的要求是安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好。装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好。 返回在对零件进行工艺处理时，应正确确定切削用在对零件进行

10、工艺处理时，应正确确定切削用量，即正确确定切削深度和宽度、主轴转速及给进量，即正确确定切削深度和宽度、主轴转速及给进速度等。切削用量的具体数值应根据数控机床使用速度等。切削用量的具体数值应根据数控机床使用说明书的规定，被加工工件材料类型（如铸铁、钢说明书的规定，被加工工件材料类型（如铸铁、钢材、铝材等）、加工工序（如车、铣、钻等的粗加材、铝材等）、加工工序（如车、铣、钻等的粗加工、半精加工、精加工等）以及其它工艺要求，并工、半精加工、精加工等）以及其它工艺要求，并结合实际经验来确定。结合实际经验来确定。 返回程序编制中的工艺指令大体上分为两大类。一程序编制中的工艺指令大体上分为两大类。一是准备

11、性工艺指令，是为插补运算做准备的工艺指是准备性工艺指令，是为插补运算做准备的工艺指令，如刀具沿哪个坐标平面运动的指令等。必须在令，如刀具沿哪个坐标平面运动的指令等。必须在数控系统进行插补运算之前予以确定；另一类是辅数控系统进行插补运算之前予以确定；另一类是辅助性工艺指令，这类指令与插补运算无关，如主轴助性工艺指令，这类指令与插补运算无关，如主轴的起停、正反转等，是根据机床加工时操作机床的的起停、正反转等，是根据机床加工时操作机床的需要予以规定的。需要予以规定的。 返回程序编制中的误差程序编制中的误差P P由三部分组成，即：由三部分组成，即： P=f(P=f(a, a, b, b, c)c) 其

12、中：其中：a a逼近误差，即采用近似计算方法逼近零件轮廓时产生逼近误差，即采用近似计算方法逼近零件轮廓时产生的误差；的误差； b b插值误差，即采用插值（直线、圆弧等）逼近零件轮插值误差，即采用插值（直线、圆弧等）逼近零件轮廓曲线时产生的误差；廓曲线时产生的误差； c c圆整误差，即在编程数据处理时，把小数圆整成脉冲圆整误差，即在编程数据处理时，把小数圆整成脉冲数而产生的误差。数而产生的误差。 在零件图中给出的允许误差，分配给编程的只是一小部分，因为数在零件图中给出的允许误差，分配给编程的只是一小部分，因为数控机床的加工误差还包括：控制系统误差、伺服系统误差、零件的定位控机床的加工误差还包括：

13、控制系统误差、伺服系统误差、零件的定位误差等，其中伺服系统和零件定位误差是主要的。故一般编程误差误差等，其中伺服系统和零件定位误差是主要的。故一般编程误差P P为为允许公差的允许公差的1/51/51/101/10。返回 根据零件图中给出的几何尺寸、加工路线、根据零件图中给出的几何尺寸、加工路线、切削用量以及设定的坐标系，计算出数控机床所切削用量以及设定的坐标系，计算出数控机床所需的输入数据，是编写加工程序单之前必需完成需的输入数据，是编写加工程序单之前必需完成的数值计算工作。的数值计算工作。 一个零件的轮廓曲线可能由许多不同的几何元素组成，如直线、一个零件的轮廓曲线可能由许多不同的几何元素组成

14、，如直线、圆弧、二次曲线等。数控机床为了加工出零件的轮廓曲线，一般都具圆弧、二次曲线等。数控机床为了加工出零件的轮廓曲线，一般都具有直线插补和圆弧插补功能。对于加工由圆弧的直线组成的较简单的有直线插补和圆弧插补功能。对于加工由圆弧的直线组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点的坐标平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起动终点、圆弧的圆心坐标值。如果数控系统值，得出各几何元素的起动终点、圆弧的圆心坐标值。如果数控系统无刀具补偿功能，还应计算刀具运动的中心轨迹。对于较复杂的零件无刀具补偿功能，还应计算刀具运动的中心轨迹。对于较

15、复杂的零件或零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复或零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，例如，对非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等），杂的数值计算，例如，对非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等），需要直线段或圆弧段来逼近，在满足加工精度的条件下，计算出曲线需要直线段或圆弧段来逼近，在满足加工精度的条件下，计算出曲线各节点的坐标值。对于自由曲线、自由曲面、组合曲面的程序编制，各节点的坐标值。对于自由曲线、自由曲面、组合曲面的程序编制，其数学处理更为复杂，一般需使用计算机辅助计算，否则难以完成。其数学处理更为复杂，一般需使用计算机辅助计算，

16、否则难以完成。除上述数值计算外，根据数控系统的不同，除上述数值计算外，根据数控系统的不同，还需进行坐标增量的计算、脉冲数计算及辅助程还需进行坐标增量的计算、脉冲数计算及辅助程序的数值计算，如由对刀点到切入点、切削完成序的数值计算，如由对刀点到切入点、切削完成回到对刀点的程序所需数据的数值计算等。回到对刀点的程序所需数据的数值计算等。 返回根据计算出的数值和已确定的运动顺序、刀根据计算出的数值和已确定的运动顺序、刀号、切逍参数以及辅助动作，按照数装置规定使号、切逍参数以及辅助动作，按照数装置规定使用的功能指定代码及程序段格式，逐段编写加工用的功能指定代码及程序段格式，逐段编写加工厂程序单。在程序

17、段之前加一程序的顺序号，在厂程序单。在程序段之前加一程序的顺序号，在其后加上程序段结束符号。此外，还应附上必要其后加上程序段结束符号。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡以及必要的说明（如零件名称与图号、零件程卡以及必要的说明（如零件名称与图号、零件程序号、机床型号以及日期等等）。序号、机床型号以及日期等等）。 返回程序编写完成之后，还必须将其内容记程序编写完成之后，还必须将其内容记录在控制介质上，作为数控机床数控装置的录在控制介质上，作为数控机床数控装置的输入信息。控制介质多为穿孔带，也可以是输入信息。控制介质多为穿孔带，也

18、可以是磁带或磁盘等。对于有的数控机床也可以将磁带或磁盘等。对于有的数控机床也可以将程序单的内容直接用数控装置的键盘输入存程序单的内容直接用数控装置的键盘输入存储。储。 返回程序单和程序介质制备完毕后必须经过较验和试切程序单和程序介质制备完毕后必须经过较验和试切才能正式输入使用。一般方法是将控制介质上的内容直才能正式输入使用。一般方法是将控制介质上的内容直接输入到接输入到CNCCNC装置进行机床的空运转检查，即在机床上装置进行机床的空运转检查，即在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转画图，以检用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转画图，以检查机床运动轨迹的正确性。在具有查机床运动轨迹的正

19、确性。在具有CRTCRT屏幕图形显示的屏幕图形显示的数控机床上，可用图形模拟刀具相对于工件的运动。但数控机床上，可用图形模拟刀具相对于工件的运动。但这些方法只能检查运动是否正确，不能检查由于刀具调这些方法只能检查运动是否正确，不能检查由于刀具调整不当或编程计算不准而造成的工件误差的大小。因引整不当或编程计算不准而造成的工件误差的大小。因引还必须进行实际切削检查。它不仅可检查出程序单和控还必须进行实际切削检查。它不仅可检查出程序单和控制介质的错误，还可以知道加工精度是否符合要求。当制介质的错误，还可以知道加工精度是否符合要求。当发现尺寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改程序发现尺寸有误差时，应

20、分析错误的性质，或者修改程序单，或者进行尺寸补偿。单，或者进行尺寸补偿。 返回 数控机床程序编制的方法有两种，即数控机床程序编制的方法有两种，即手工编程与自动编程。手工编程与自动编程。1 1、人工编程、人工编程2 2、自动编程、自动编程 返回编制零件加工程序的各个步骤，即从零编制零件加工程序的各个步骤，即从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单、穿制纸带直到程序的检验均由人工完序单、穿制纸带直到程序的检验均由人工完成，即称为人工编程。成，即称为人工编程。对于点位加工或几何形状不太复杂的简单零件，程序对于点位加工或几何形状不太复杂的简单零件，程序编制计

21、算较简单，程序段不多，穿孔纸带也不长，出错的编制计算较简单，程序段不多，穿孔纸带也不长，出错的可能性小，用人工编程既经济又及时。但对于一些复杂的可能性小，用人工编程既经济又及时。但对于一些复杂的零件，特别是对零件轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组零件，特别是对零件轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何元素虽并成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何元素虽并不复杂，但程序量很大的零件，编程计算则相当繁琐，且不复杂，但程序量很大的零件，编程计算则相当繁琐，且工作量大、易出错、难校对，采用人工编程难以完成。即工作量大、易出错、难校对，采用人工编程难以完成。即使完成

22、，但因花费时间较长，效率低，出错机率高，往往使完成，但因花费时间较长，效率低，出错机率高，往往影响了数控机床的开动率。据统计，采用手工编程，一个影响了数控机床的开动率。据统计，采用手工编程，一个零件的编程时间与机床加工时间之比，平均为零件的编程时间与机床加工时间之比，平均为301301。因。因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用人工编程已经解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用人工编程已经不能满足要求，而必须采自动编程的方法。不能满足要求，而必须采自动编程的方法。返回 由计算机自动地进行数值计

23、算，编写零件的由计算机自动地进行数值计算，编写零件的加工程序单，自动地输出打印加工程序单，并将加工程序单，自动地输出打印加工程序单，并将程序记录到穿孔纸带或其它控制介质上，即为自程序记录到穿孔纸带或其它控制介质上，即为自动编程。动编程。 程序编制人员只需根据零件图样和工艺的要求，使用规定程序编制人员只需根据零件图样和工艺的要求，使用规定的数控语言编写出一个较简短的零件加工源程序；或直接进行的数控语言编写出一个较简短的零件加工源程序；或直接进行零件的几何描述，并将其输入到计算机中。计算机自动地进行零件的几何描述，并将其输入到计算机中。计算机自动地进行处理，计算出刀具中心运动的轨迹，编出零件加工程序并自动处理，计算出刀具中心