数控编程技术第章

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）数数控加工工程序的的调整。。选取对对刀点和和换刀点点，确定定刀具补补偿，确确定加工工路线。。（6）分分配数控控加工中中的容差差。（7）处处理数控控机床上上的部分分工艺指指令。虽然数控控加工工工艺内容容较多，，但有些些内容与与普通机机床加工工工艺非非常相似似。2.2.3数数控加加工工艺艺分析的的一般步步骤与方方法2.2.3.1数数控加工工内容及及加工方方法的选选择1．选择择数控加加工内容容选择数控控加工内内容时，，应考虑虑以下问问题（1）优优先选择择普通机机床上无无法加工工的内容容，作为为数控加加工的内内容；（2）重重点选择择普通机机床难加加工、质质量也难难以保证证的内容容，作为为数控加加工的内内容；（3）普普通机床床加工效效率低、、工人操操作劳动动强度大大的内容容，可考考虑在数数控机床床上加工工。与上述内内容比较较，下列列一些内内容则不不宜选择择采用数数控机床床加工：：（1）需需要通过过较长时时间占机机调整的的内容，，如以毛毛坯的粗粗基准定定位来加加工第一一个精基基准的工工序等；；（2）必必须按专专用工装装协调的的孔及其其他加工工内容。。主要原原因是采采集编程程用的资资料有困困难，协协调效果果也不一一定理想想；（3）不不能在一一次装夹夹中加工工完成的的其他零零星部位位，采用用数控加加工很麻麻烦，效效果不明明显，可可安排在在普通机机床进行行补加工工。2．选择择数控加加工方法法（1）旋旋转体零零件的加加工这类零件件一般在在数控车车床上加加工。。（2）孔孔系零件件的加工工宜用点位位元直线线控制的的数控钻钻镗床或或数控加加工中心心加工。。（3）平平面和曲曲面轮廓廓零件的的加工加工曲面面轮廓的的零件，，多采用用三个或或三个以以上坐标标联动的的数控铣铣床或加加工中心心加工。。（4）模模具型腔腔的加工工此时可考考虑选用用数控电电火花机机床成形形加工。。（5）平平板形零零件的加加工该类零件件可考虑虑选择数数控线切切割机床床加工。。2.2.3.2加加工工序序的划分分工序划分分的原则则有两种种：工序序集中原原则和工工序分散散原则。。工序集中中的特点点是：（1）有有利于采采用高生生产率的的专用设设备和数数控机床床，可大大大提高高劳动生生产率；；（2）设设备数量量少，减减少了操操作工人人和操作作面积：：（3）工工序数目目少，工工艺路线线短，简简化了生生产计划划和生产产组织工工作；（4）工工件安装装次数少少，缩短短了辅助助时间，，容易保保证加工工表面的的相互位位置精度度；（5）数数控机床床、专用用设备和和工艺装装备投资资大，尤尤其是专专用设备备和工艺艺装备调调整和维维修比较较麻烦，，生产准准备工作作量大，，新产品品转换周周期长。。工序分散散的特点点是：（1）设设备与工工艺装备备比较简简单，调调整方便便，工人人容易掌掌握，生生产准备备工作量量少，容容易适应应产品的的更换；；（2）便便于采用用最合理理的切削削用量，，减少基基本时间间；（3）设设备数量量少，操操作人员员多，生生产面积积大。加工工序序划分时时，除应应考虑工工序集中中和工序序分散外外，还需需考虑如如下一些些原则。。（1）按按粗、精精加工划划分工序序（2）按按先面后后孔划分分工序（3）按按所用刀刀具划分分工序2.2.3.3工工件的装装夹方式式（1）尽尽可能选选用标准准夹具（（组合夹夹具），，在成批批生产时时才考虑虑专用夹夹具，并并力求夹夹具结构构简单。。（2）装装卸工件件要方便便可靠，，以缩短短辅助时时间和保保证安全全。（3）工工件定位位夹紧的的部位应应不妨碍碍各部位位的加工工、刀具具更换及及重要部部位的测测量。尤尤其要避避免刀具具与工件件、刀具具与夹具具产生碰碰撞的现现象。（4）夹夹具的安安装要准准确可靠靠，同时时应具备备足够的的强度和和刚度，，以减小小其变形形对加工工精度的的影响。。（5）应应尽可能能采用气气、液压压夹具。。2.2.3.4对对刀点和和换刀点点的确定定“对刀点点”是指指数控加加工时，，刀具相相对工件件运动的的起点，，这个起起点也是是编程时时程序的的起点。。因此，，“对刀刀点”也也称“程程序起点点”或““起刀点点”。在在编程时时应正确确选择对对刀点的的位置。。选择的的原则如如下：（1）选选定的对对刀点位位置应便便于数学学处理和和使程序序编制简简单；（2）在在机床上上容易找找正；（3）加加工过程程中便于于检查；；（4）引引起的加加工误差差小。对刀时，，应使刀刀位点与与对刀点点重合。。“刀位位点”一一般是指指车刀、、镗刀的的刀尖；；钻头的的钻尖；；立铣刀刀、面铣铣刀刀头头底面的的中心；；球头铣铣刀的球球头中心心。2.2.3.5进进给路线线的选择择1．数控控车床进进给路线线的选择择（1）最最短的切切削进给给路线（2）最最短的空空行程路路线（3）大大余量毛毛坯的阶阶梯切削削进给路路线2．数控控铣床进进给路线线的选择择（1）铣铣削外轮轮廓表面面的进给给路线（2）铣铣削内轮轮廓表面面的进给给路线3．顺铣铣和逆铣铣的选择择当工件表表面无硬硬皮，机机床进给给机构无无间隙时时，应选选用顺铣铣，按照照顺铣安安排进给给路线。。当工件表表面有硬硬皮，机机床的进进给机构构有间隙隙时，应应选用逆逆铣，按按照逆铣铣安排进进给路线线。因为为逆铣时时，刀齿齿是从已已加工表表面切入入，不会会崩刀；；机床进进给机构构的间隙隙不会引引起振动动和爬行行。2.2.3.6数数控加工工余量的的选择1．查表表法查表法是是根据各各工厂的的生产实实践和实实验研究究积累的的资料，，先制成成各种表表格，再再汇集成成手册。。2．经验验估算法法经验估算算法是根根据工艺艺编制人人员的实实际经验验确定加加工余量量。3．分析析计算法法分析计算算法是根根据一定定的试验验资料和和上述的的加工余余量计算算公式，，分析影影响加工工余量的的各项因因素，并并计算确确定加工工余量。。2.2.3.7数数控加工工刀具的的选择1．数控控刀具的的选择目前涂镀镀刀具，，立方氮氮化硼等等刀具已已广泛用用于加工工中心，，陶瓷刀刀具与金金刚石刀刀具也开开始在加加工中心心上运用用。2．数控控刀具的的使用特特点数控刀具具应具有有较高的的耐用度度和刚度度，刀头头材料热热脆性好好，有良良好断屑屑性能，，和可调调、易更更换等特特点。（1）铣铣削加工工的刀具具平面铣削削应该用用不重磨磨硬质合合金端铣铣刀或立立铣刀。。立铣刀和和镶硬质质合金刀刀片的立立铣刀主主要用于于加工凸凸轮，凹凹槽和箱箱口面。。为了提高高槽宽的的加工精精度减少少铣刀的的种类，，加工时时可采用用直径比比槽宽小小的铣刀刀，先铣铣槽的中中间部分分，然后后用刀具具半径补补偿功能能来铣槽槽的两边边，以达达到提高高槽的加加工精度度的目的的。（2）钻钻孔刀具具的使用用特点在加工中中心上钻钻孔都是是无钻模模直接钻钻孔，因因此一般般钻孔深深度约为为直径的的5倍左左右，细细长孔子子的加工工易于折折断，要要注意冷冷却和倒倒屑。。（3）镗孔刀刀具的使用特特点在加工中心上上进行镗削加加工通常是采采用悬臂式的的加工，因此此要求镗刀有有足够的刚性性和较好的精精度。在镗孔过程中中一般采用移移动工作台或或立柱完成Z向进给（卧式式），保证悬悬伸不变，从从而获得进给给的刚性。（4）螺孔攻攻丝刀具的使使用特点（5）数控车车刀特点及选选用图2-20所所示为一现代代数控车刀，，它主要由刀刀体、刀片和和刀片紧固系系统3部分组组成。机夹式车刀按按刀片紧固方方法的差异可可分为杠杆式式、契块式、、螺钉式、上上压式。图2-21是上上压式紧固系系统结构图，，它由楔块式式夹具、销、、刀垫和螺丝丝钉组成。车刀刀片的材材料主要有高高速钢、硬质质合金、涂层层硬质合金、、陶瓷和金刚刚石等，其中中应用最多的的是硬质合金金和涂层硬质质合金刀片。。2.2.3.8切削削用量的选择择影响切削条件件的因素有：：（1）机床、、工具、刀具具及工件的刚刚性；（2）切削速速度、切削深深度、切削进进给率；（3）工件精精度及表面粗粗糙度；（4）刀具预预期寿命及最最大生产率；；（5）切削液液的种类、冷冷却方式；（6）工件材材料的硬度及及热处理状况况；（7）工件数数量；（8）机床的的寿命。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。决定切削速度度的因素很多多，概括起来来有如下几种种。（1）刀具材材质。（2）工件材材料。（3）刀具寿寿命。（4）切削深深度与进刀量量。（5）刀具的的形状。（6）冷却液液使用。（7）机床性性能。2.2.4数数控加工工工艺文件数控加工工艺艺文件是编程程员编制的与与程序单配套套的有关技术术文件，它是是操作者必须须遵守、执行行的规程。1．工艺规程程卡数控加工工艺艺规程卡是数数控加工工艺艺文件重要组组成部分之一一，它规定了了工序内容、、加工顺序、、加工面回转转中心的距离离（立式加工工中心无此项项）、刀具编编号（码）、、刀具类型和和规格、刀辅辅具（工具））型号和规格格、主轴转速速、进给量和和切削深度等等。2．刀具调整整卡刀具调整卡是是指导机外对对刀、预置、、调整或修改改刀具尺寸的的工艺性文件件。3．数控加工工程序单数控加工程序序单是数控机机床运动的指指令，也是技技术准备和生生产作业指令令性文件。该该文件记录了了数控加工的的工艺过程、、切削用量、、走刀路线、、刀具尺寸以以及机床运动动的全过程。。2.3数数控程序编制制中的数学处处理2.3.1数数学处理理的概念根据零件图样样，按照已确确定的加工路路线和允许的的编程误差，，计算编程时时所需要的资资料，称为数数