数控编程基础课件第章

第2章数控编程基础2.1数控编程概述2.2数控程序编制中的工艺分析2.3数控程序编制中的数学处理2.1数控编程概述2.1.1程序编制的内容和步骤数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。数控机床程序编制过程的主要内容包括：零件图的分析、数控机床的选择、工件装夹方法的确定、加工工艺的确定、刀具的选择、程序的编制、程序的调试。从零件图的分析开始到零件加工完毕。1．零件图的分析2．数控机床的选择3．工件装夹方法的确定4．加工工艺的确定5．刀具的选择6．程序的编制7．程序的调试2.1.2程序编制的方法1．手工编程利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。2．自动编程（1）自动编程软件编程利用通用的微型计算机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。专用软件多为在开放式操作系统环境下，在微型计算机上开发的，成本低、通用性强。（2）CAD/CAM集成数控编程系统自动编程利用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析及加工编程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM集成编程数控系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、程序质量好适用于各类柔性制造系统（FMS）和集成制造系统（CIMS），但投资大，掌握起来需要一定时间。2.2数控程序编制中的工艺分析2.2.1数控加工工艺基本特点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。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。2.2.2数控加工工艺分析主要内容数控加工工艺概括起来主要包括如下内容。（1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。（2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等。（4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹具方案的确定、划分工步、选取刀辅具和确定切削用量等。（5）数控加加工程序的调调整。选取对对刀点和换刀刀点，确定刀刀具补偿，确确定加工路线线。（6）分配数数控加工中的的容差。（7）处理数数控机床上的的部分工艺指指令。虽然数控加工工工艺内容较较多，但有些些内容与普通通机床加工工工艺非常相似似。2.2.3数数控加工工工艺分析的的一般步骤与与方法2.2.3.1数控控加工内容及及加工方法的的选择1．选择数控控加工内容选择数控加工工内容时，应应考虑以下问问题（1）优先选选择普通机床床上无法加工工的内容，作作为数控加工工的内容；（2）重点选选择普通机床床难加工、质质量也难以保保证的内容，，作为数控加加工的内容；；（3）普通机机床加工效率率低、工人操操作劳动强度度大的内容，，可考虑在数数控机床上加加工。与上述内容比比较，下列一一些内容则不不宜选择采用用数控机床加加工：（1）需要通通过较长时间间占机调整的的内容，如以以毛坯的粗基基准定位来加加工第一个精精基准的工序序等；（2）必须按按专用工装协协调的孔及其其他加工内容容。主要原因因是采集编程程用的资料有有困难，协调调效果也不一一定理想；（3）不能在在一次装夹中中加工完成的的其他零星部部位，采用数数控加工很麻麻烦，效果不不明显，可安安排在普通机机床进行补加加工。2．选择数控控加工方法（1）旋转体体零件的加工工这类零件一般般在数控车床床上加工。。（2）孔系零零件的加工宜用点位元直直线控制的数数控钻镗床或或数控加工中中心加工。（3）平面和和曲面轮廓零零件的加工加工曲面轮廓廓的零件，多多采用三个或或三个以上坐坐标联动的数数控铣床或加加工中心加工工。（4）模具型型腔的加工此时可考虑选选用数控电火火花机床成形形加工。（5）平板形形零件的加工工该类零件可考考虑选择数控控线切割机床床加工。2.2.3.2加工工工序的划分分工序划分的原原则有两种：：工序集中原原则和工序分分散原则。工序集中的特特点是：（1）有利于于采用高生产产率的专用设设备和数控机机床，可大大大提高劳动生生产率；（2）设备数数量少，减少少了操作工人人和操作面积积：（3）工序数数目少，工艺艺路线短，简简化了生产计计划和生产组组织工作；（4）工件安安装次数少，，缩短了辅助助时间，容易易保证加工表表面的相互位位置精度；（5）数控机机床、专用设设备和工艺装装备投资大，，尤其是专用用设备和工艺艺装备调整和和维修比较麻麻烦，生产准准备工作量大大，新产品转转换周期长。。工序序分分散散的的特特点点是是：：（1））设设备备与与工工艺艺装装备备比比较较简简单单，，调调整整方方便便，，工工人人容容易易掌掌握握，，生生产产准准备备工工作作量量少少，，容容易易适适应应产产品品的的更更换换；；（2））便便于于采采用用最最合合理理的的切切削削用用量量，，减减少少基基本本时时间间；；（3））设设备备数数量量少少，，操操作作人人员员多多，，生生产产面面积积大大。。加工工工工序序划划分分时时，，除除应应考考虑虑工工序序集集中中和和工工序序分分散散外外，，还还需需考考虑虑如如下下一一些些原原则则。。（1））按按粗粗、、精精加加工工划划分分工工序序（2））按按先先面面后后孔孔划划分分工工序序（3））按按所所用用刀刀具具划划分分工工序序2.2.3.3工工件件的的装装夹夹方方式式（1））尽尽可可能能选选用用标标准准夹夹具具（（组组合合夹夹具具）），，在在成成批批生生产产时时才才考考虑虑专专用用夹夹具具，，并并力力求求夹夹具具结结构构简简单单。。（2））装装卸卸工工件件要要方方便便可可靠靠，，以以缩缩短短辅辅助助时时间间和和保保证证安安全全。。（3））工工件件定定位位夹夹紧紧的的部部位位应应不不妨妨碍碍各各部部位位的的加加工工、、刀刀具具更更换换及及重重要要部部位位的的测测量量。。尤尤其其要要避避免免刀刀具具与与工工件件、、刀刀具具与与夹夹具具产产生生碰碰撞撞的的现现象象。。（4））夹夹具具的的安安装装要要准准确确可可靠靠，，同同时时应应具具备备足足够够的的强强度度和和刚刚度度，，以以减减小小其其变变形形对对加加工工精精度度的的影影响响。。（5））应应尽尽可可能能采采用用气气、、液液压压夹夹具具。。2.2.3.4对对刀刀点点和和换换刀刀点点的的确确定定“对对刀刀点点””是是指指数数控控加加工工时时，，刀刀具具相相对对工工件件运运动动的的起起点点，，这这个个起起点点也也是是编编程程时时程程序序的的起起点点。。因因此此，，““对对刀刀点点””也也称称““程程序序起起点点””或或““起起刀刀点点””。。在在编编程程时时应应正正确确选选择择对对刀刀点点的的位位置置。。选选择择的的原原则则如如下下：：（1））选选定定的的对对刀刀点点位位置置应应便便于于数数学学处处理理和和使使程程序序编编制制简简单单；；（2））在在机机床床上上容容易易找找正正；；（3））加加工工过过程程中中便便于于检检查查；；（4））引引起起的的加加工工误误差差小小。。对刀刀时时，，应应使使刀刀位位点点与与对对刀刀点点重重合合。。““刀刀位位点点””一一般般是是指指车车刀刀、、镗镗刀刀的的刀刀尖尖；；钻钻头头的的钻钻尖尖；；立立铣铣刀刀、、面面铣铣刀刀刀刀头头底底面面的的中中心心；；球球头头铣铣刀刀的的球球头头中中心心。。2.2.3.5进进给给路路线线的的选选择择1．．数数控控车车床床进进给给路路线线的的选选择择（1））最最短短的的切切削削进进给给路路线线（2））最最短短的的空空行行程程路路线线（3））大大余余量量毛毛坯坯的的阶阶梯梯切切削削进进给给路路线线2．．数数控控铣铣床床进进给给路路线线的的选选择择（1））铣铣削削外外轮轮廓廓表表面面的的进进给给路路线线（2））铣铣削削内内轮轮廓廓表表面面的的进进给给路路线线3．．顺顺铣铣和和逆逆铣铣的的选选择择当工工件件表表面面无无硬硬皮皮，，机机床床进进给给机机构构无无间间隙隙时时，，应应选选用用顺顺铣铣，，按按照照顺顺铣铣安安排排进进给给路路线线。。当工工件件表表面面有有硬硬皮皮，，机机床床的的进进给给机机构构有有间间隙隙时时，，应应选选用用逆逆铣铣，，按按照照逆逆铣铣安安排排进进给给路路线线。。因因为为逆逆铣铣时时，，刀刀齿齿是是从从已已加加工工表表面面切切入入，，不不会会崩崩刀刀；；机机床床进进给给机机构构的的间间隙隙不不会会引引起起振振动动和和爬爬行行。。2.2.3.6数数控控加加工工余余量量的的选选择择1．．查查表表法法查表表法法是是根根据据各各工工厂厂的的生生产产实实践践和和实实验验研研究究积积累累的的资资料料，，先先制制成成各各种种表表格格，，再再汇汇集集成成手手册册。。2．．经经验验估估算算法法经验验估估算算法法是是根根据据工工艺艺编编制制人人员员的的实实际际经经验验确确定定加加工工余余量量。。3．．分分析析计计算算法法分析析计计算算法法是是根根据据一一定定的的试试验验资资料料和和上上述述的的加加工工余余量量计计算算公公式式，，分分析析影影响响加加工工余余量量的的各各项项因因素素，，并并计计算算确确定定加加工工余余量量。。2.2.3.7数数控加工工刀具的选选择1．数控刀刀具的选择择目前涂镀刀刀具，立方方氮化硼等等刀具已广广泛用于加加工中心，，陶瓷刀具具与金刚石石刀具也开开始在加工工中心上运运用。2．数控刀刀具的使用用特点数控刀具应应具有较高高的耐用度度和刚度，，刀头材料料热脆性好好，有良好好断屑性能能，和可调调、易更换换等特点。。（1）铣削削加工的刀刀具平面铣削应应该用不重重磨硬质合合金端铣刀刀或立铣刀刀。立铣刀和镶镶硬质合金金刀片的立立铣刀主要要用于加工工凸轮，凹凹槽和箱口口面。为了提高槽槽宽的加工工精度减少少铣刀的种种类，加工工时可采用用直径比槽槽宽小的铣铣刀，先铣铣槽的中间间部分，然然后用刀具具半径补偿偿功能来铣铣槽的两边边，以达到到提高槽的的加工精度度的目的。。（2）钻孔孔刀具的使使用特点在加工中心心上钻孔都都是无钻模模直接钻孔孔，因此一一般钻孔深深度约为直直径的5倍倍左右，细细长孔子的的加工易于于折断，要要注意冷却却和倒屑。。（3）镗孔孔刀具的使使用特点在加工中心心上进行镗镗削加工通通常是采用用悬臂式的的加工，因因此要求镗镗刀有足够够的刚性和和较好的精精度。在镗孔过程程中一般采采用移动工工作台或立立柱完成Z向进给（卧卧式），保保证悬伸不不变，从而而获得进给给的刚性。。（4）螺孔孔攻丝刀具具的使用特特点（5）数控控车刀特点点及选用图2-20所示为一一现代数控控车刀，它它主要由刀刀体、刀片片和刀片紧紧固系统3部分组成成。机夹式车刀刀按刀片紧紧固方法的的差异可分分为杠杆式式、契块式式、螺钉式式、上压式式。图2-21是上上压式紧固固系统结构构图，它由由楔块式夹夹具、销、、刀垫和螺螺丝钉组成成。车刀刀片的的材料主要要有高速钢钢、硬质合合金、涂层层硬质合金金、陶瓷和和金刚石等等，其中应应用最多的的是硬质合合金和涂层层硬质合金金刀片。2.2.3.8切切削用量量的选择影响切削条条件的因素素有：（1）机床床、工具、、刀具及工工件的刚性性；（2）切削削速度、切切削深度、、切削进给给率；（3）工件件精度及表表面粗糙度度；（4）刀具具预期寿命命及最大生生产率；（5）切削削液的种类类、冷却方方式；（6）工件件材料的硬硬度及热处处理状况；；（7）工件件数量；（8）机床床的寿命。。上述诸因素素中以切削削速度、切切削深度、、切削进给给率为主要要因素。决定切削速速度的因素素很多，概概括起来有有如下几种种。（1）刀具具材质。（2）工件件材料。（3）刀具具寿命。（4）切削削深度与进进刀量。（5）刀具具的形状。。（6）冷却却液使用。。（7）机床床性能。2.2.4数控控加工工艺艺文件数控加工工工艺文件是是编程员编编制的与程程序单配套套的有关技技术文件，，它是操作作者必须遵遵守、执行行的规程。。1．工艺规规程卡数控加工工工艺规程卡卡是数控加加工工艺文文件重要组组成部分之之一，它规规定了工序序内容、加加工顺序、、加工面回回转中心的的距离（立立式加工中中心无此项项）、刀具具编号（码码）、刀具具类型和规规格、刀辅辅具（工具具）型号和和规格、主主轴转速、、进给量和和切削深度度等。2．刀具调调整卡刀具调整卡卡是指导机机外对刀、、预置、调调整或修改改刀具尺寸寸的工艺性性文件。3．数控加加工程序单单数控加工程程序单是数数控机床运运动的指令令，也是技技术准备和和生产作业业指令性文文件。该文文件记录了了数控加工工的工艺过过程、切削削用量、走走刀路线、、刀具尺寸寸以及机床床运动的全全过程。2.3数数控程序