数控程序编制工艺

2008.09东莞理工学院卢盛林Phone:13580369313653902shenglinlu@本课件在西安交大”数控技术”课件基础上修改,在此表示感谢数控技术第二章数控加工程序编制2第一节概述

第二节数控机床的坐标系

第三节

程序编制的代码及格式第四节镗铣数控加工及其手工编程第五节车削数控加工及其手工编程3

第一节

概述4程序编制的基本概念

数控加工程序编制概念

从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。根据零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上，再按规定把程序单制备成控制介质，变成数控系统能读取的信息，并通过输入设备送入数控装置。与其他语言（C、C++、VB等）编程异同

第一节概述

5编程方法：手工编程和自动编程

手动编程定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）适用：①几何形状不太复杂的零件；

②三坐标联动以下加工程序.(一般用于…)

第一节概述6自动编程：

定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。过程：CAD->CAM

适用：①形状复杂的零件

②虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）第一节概述7

比较用手工编程时，一个零件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（解决办法：离线编程/offline）编程自动化是当今的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！第一节概述8二、数控机床程序编制的内容和步骤

第一节概述9图纸工艺分析

在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上确定：加工机床、刀具与夹具；零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。…

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第一节概述10计算运动轨迹迹根据图纸尺寸寸及工艺线路路的要求：选定工件坐标标系计算零件轮廓廓和刀具运动动轨迹的坐标标值；将坐标值按NC机床规定编程程单位（脉冲冲当量）换算算为相应的编编程尺寸。错误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修改第一节概概述11编制程序及初初步校验根据制定的加加工路线、切切削用量、选选用的刀具、、辅助动作，，按照数控系系统规定指令令代码及程序序格式，编写写零件加工程程序，并进行行校核、检查查上述两个步步骤的错误。。计算运动轨迹迹图纸工艺分析析程序编制制备控制介质质校验和试切零件图纸错误修改第一节概概述12制备控制介质质将程序输入至至计算机，通通过网络传输输或者拷贝至至机床。若程程序较简单，，也可直接通通过机床的键键盘输入。第一节概概述计算运动轨迹迹图纸工艺分析析程序编制制备控制介质质校验和试切零件图纸错误修改13程序的校验和和试切所制备的控制制介质，必须须经过进一步步的校验和试试切削，证明明是正确无误误，才能用于于正式加工。。如有错误，，应分析错误误产生的原因因，进行相应应的修改。常用的校验和和试切方法：：阅读法、模拟拟法、试切法法等。第一节概概述计算运动轨迹迹图纸工艺分析析程序编制制备控制介质质校验和试切零件图纸错误修改14三、数控加工工工艺简介和和数控加工方方法数控加工的工工艺分析数控机床加工工零件除按一般方式对零零件进行工艺艺分析外，还必须须注意以下几几点：加工线路的确确定工件的装夹方方式切削用量的选选择程序编制中的的误差第一节概概述15（1）加工线路的的确定加工线路——加工过程中刀刀具相对于工工件的运动轨轨迹次序。孔类加工（钻孔、镗孔））原则：在满足足精度要求的的前提下，尽尽可能减少少空行程：第一节概概述n个))(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段16车削或铣削：：原则：尽量量采用切向切切入/出，不用径向向切入/出，以避免由由于切入/出路线的不当当降低零件的的表面加工质质量。第一节概概述切向切入径向切入17空间曲面的加加工第一节概概述(c)(b)(a)18加工线路的选选择应遵从的的原则：尽量缩短走刀刀路线，减少少空走刀行程程以提高生产产率。保证零件的加加工精度和表表面粗糙度要要求。保证零件的工工艺要求。利于简化数值值计算，减少少程序段的数数目和程序编编制的工作量量。第一节概概述19（2）工件的装装夹方式尽可能选用标标准夹具（组组合夹具），，在成批生产产时才考虑专专用夹具，并并力求夹具结结构简单。装卸工件要方方便可靠，以以缩短辅助时时间和保证安安全。工件定位夹紧紧的部位应不不妨碍各部位位的加工、刀刀具更换及重重要部位的测测量。尤其要要避免刀具与与工件、刀具具与夹具产生生碰撞的现象象。夹具的安装要要准确可靠，，同时应具备备足够的强度度和刚度，以以减小其变形形对加工精度度的影响。应尽可能采用用磁、气压、、液压夹具。。第一节概概述20第一节概概述（3）切削用量的的选择影响切削条件件的因素有：：机床、工具、、刀具及工件件的刚性；切削速度、切切削深度、切切削进给率；；工件精度及表表面粗糙度；；刀具预期寿命命及最大生产产率；切削液的种类类、冷却方式式；工件材料的硬硬度及热处理理状况；工件数量；机床的寿命。。上述诸因素中中以切削速度度、切削深度度、切削进给给率为主要因因素。21第一节概概述（4）程序编制中中的误差数控机床上加加工零件的误误差分类：加工过程的误误差：它是加工误差差的主体，主主要包括数控控系统（包括括伺服）的误误差和整个工工艺系统（机机床—刀具—夹具—毛坯）内部的的各种因素对对加工精度的的影响。编程误差：：采用近似计计算方法逼近近列表曲线、、曲面轮廓时时所产生的误误差：采用直线段段或圆弧段插插补逼近零件件轮廓曲线时时产生的误差差：数据处理中中为满足分辨辨率（最小设设定单位）的的要求，进行行数据圆整（（四舍五入））产生的误差差22第一节概概述数控加工方法法（1）平面孔系零零件的加工方方法对类孔的形位位精度或尺寸寸精度要求较较高的零件，，采用数控钻钻床与镗床加加工。23第一节概概述（2）旋转体类零零件的加工方方法采用数控车床床或数控磨床床加工，车削零件的毛毛坯多为棒料料或锻坯，加加工余量较大大且不均匀，，在编程中，，粗车加工线线路要重点考考虑。4321先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工

可先按图中的方法进行1~4次粗加工，再精加工成形。24第一节概概述（3）平面轮廓零零件的加工方方法采用数控铣床床加工。为保证加工平平滑，应增加加切入和切出出程序段，若平面轮廓为为数控系统不具备插补补功能的线型时，应先先采用直线、圆弧去逼逼近该零件的的轮廓。25第一节概概述（4）空间轮廓表表面的加工方方法空间轮廓表面面的加工可根据据曲面形状、、机床功能、、刀具形状以以及零件的精精度要求，有有不同加工方方法：三轴两联动加加工三轴联动加工工四轴联动加工工方法五轴联动加工工26第一节概概述三轴两联动加加工-----““行切法”。以X、Y、Z轴中任意两轴轴作插补运动动，另一轴（（轴）作周期期性进给。这这时一般采用用球头或指状状铣刀，在可可能的条件下下，球半径应应尽可能选择择大一些，以以提高零件表表面光洁度。。27第一节概概述三轴联动加工工下图为内循环环滚珠螺母的的回珠器示意意图。其滚道道母线SS为空间曲线，，可用空间直直线去逼近，，因此，可在在具有空间直直线插补功能能的三轴联动动的数控机床床上进行加工工，但由于编编程计算复杂杂，宜采用自动编程。28第一节概概述四轴联动加工工方法如下图所示的的飞机大梁，，其加工面为为直纹扭曲面面，若采用三三坐标联动加加工，则只能能用球头刀。。不仅效率低低，而且加工工表面粗糙度度差，为此可可采用如图所所示的圆柱铣铣刀周边切削削方式在四轴轴联动机床上进行行加工。由于计算较复杂杂，故一般采用自动编程程。29五轴联动加工工：螺旋桨是典典型零件一般采用端铣铣刀加工，为为了保证端铣铣刀的端面加加工处的曲面面的切平面重重合，铣刀除除了需要三个个移动轴（X、Y、Z）外，还应作与与螺旋角、后后倾角摆动运动。因因此，叶面的的加工需要五轴（X、Y、Z、A、B）联动，这种编程只能能采用自动编编程系统。第一节概概述30第一节概概述五轴联动动加工：：螺旋桨桨是典型型零件31第一节概概述3.数控程序序编制中中的数学学处理根据零件件图样，，按照已已确定的的加工路路线和允允许的编编程误差差，计算算编程时时所需要要的资料料，称为为数控加加工的数数值计算算。数值值计算的的内容包包括计算算零件轮轮廓的基基点坐标标以及刀刀具中心心运动轨轨迹的坐坐标。基点：各各几何元元素间的的连接点点，如直直线与直直线的交交点，直直线与圆圆弧的交交点或切切点，圆圆弧与圆圆弧的交交点或切切点等。。32第一节概概述常见数学学处理方方法非圆曲线线的节点点计算方方法直线逼近近零件轮