数控机床与编程-05

数控机床与编程第五章加工程序编制的工艺基础吉林大学珠海学院机电工程系1第五章加工程序编制的工艺基础本讲主要内容手工及自动编程的基本知识加工程序的结构加工工艺路线设计及数值计算2第五章加工程序编制的工艺基础§5.１

概述§5.２手工编程的基础知识§5.３数控加工工艺设计§5.４编程中的数值计算§5.５数控工艺文件的编写§5.６自动编程介绍§5.７高速切削技术3§5.１

概述数控加工工艺

是采用数控机床加工零件时所运用的方法和手段的总和。4轮廓铣削5§5.１

概述数控机床加工零件过6§5.１

概述数控加工工艺主要包括以下几个方面内容：对数控加工的合理性分析，选择并确定数控加工内容；对零件图进行的数控加工工艺分析；进行数控加工的工艺设计；对零件图进行数学处理；编写零件的加工程序单；程序的校验与修改；首件试加工与现场问题处理；数控加工工艺文件的完善和归档。7§5.２手工编程的基础知识5.2.1数控编程的基本概念

把零件的工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移量等信息用数控语言记录在程序单上，并经校核的全过程。8§5.２手工编程的基础知识加工程序的编制方法手工编程自动编程9§5.２手工编程的基础知识5.2.2手工编程的方法和步骤分析零件图样和工艺处理数学处理编写零件加工程序单

输入数控系统

程序检验和首件试加工

10§5.２手工编程的基础知识5.2.3加工程序的结构与格式加工程序的结构程序开始部分——O

或%

若干程序段——整个程序的核心（指令→程序段→程序内容）程序结束部分——M02、M30或M99（子程序结束）11§5.２手工编程的基础知识12§5.２手工编程的基础知识O2001；

(程序号)N10G50X200Z150T0100；

(建立工件坐标系，选择T01号刀)N20G96S150M03；(恒线速设定，主轴正转)N25G50S2000；

(设定主轴最高转速)N30G00X20Z6T0101；

(①建立刀具补偿)N40G01Z-30F0.25；(②20圆柱加工)N50X50；(③50轴肩加工)N60X60Z-70；

(④50圆锥加工)N70X90；

(⑤60轴肩加工)N80G00X200Z150T00M05；(⑥刀具回位)N90M02；(程序结束)程序内容13§5.２手工编程的基础知识程序段

程序段是代码格式编程的基本单位，程序被执行时程序段通常可指令数控机床完成一个动作

N20G96S150M03；14§5.２手工编程的基础知识程序段的组成：程序段号若干个数据字数据字是控制系统的具体指令由地址符、特殊文字和数字集合而成，它代表机床的一个位置或一个动作

程序段结束符15§5.２手工编程的基础知识１２３４５６７８９１０１１１２

Ｎ_

G_X_U_Q_Y_V_P_Z_W_R_I_J_K_R_…F_S_T_M_LF程序段号准备功能尺寸字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能结束符常见程序段格式

16§5.２手工编程的基础知识字符

字符就是数控系统进行存储或传送的记号。一般分四类：文字

大写的２６个英文字母；数字和小数点；符号

即“＋”和“－”；功能字符

程序开始及结束符、程序段结束符、机床控制暂停符和机床控制恢复符等。17§5.２手工编程的基础知识机能地址码说明程序号O程序名程序段号N顺序名准备功能Ｇ指定一种动作（直线、圆弧等）尺寸字X，Y，Z，U，V，W，A，B，C坐标轴移动指令I，J，K圆弧中心坐标R圆弧半径进给功能F每分钟或每转进给量主轴速度功能S主轴速度刀具功能T刀具编号辅助功能Ｍ机床控制开/关B分度工作台等偏移量号Ｄ，Ｈ偏移量量号暂停P，Ｘ暂停时间程序号指定Ｐ子程序号重复次数Ｐ子程序重复次数参数Ｐ，Ｑ固定循环参数常用地址码及其含义FANUC18机能地址码说明指令值范围程序号O程序名1～9999程序段号N顺序名1～99999准备功能Ｇ指定一种动作（直线、圆弧等）0～99尺寸字X，Y，Z，U，V，W，A，B，C坐标轴移动指令±99999.999I，J，K圆弧中心坐标R圆弧半径进给功能F每分钟或每转进给量1～240000mm/min或0.001～500.00mm/r主轴速度功能S主轴速度0～20000r/min刀具功能T刀具编号0～99999999辅助功能Ｍ机床控制开/关0～99999999B分度工作台等0～99999999偏移量号Ｄ，Ｈ偏移量量号0～400暂停P，Ｘ暂停时间0～99999.999ｓ程序号指定Ｐ子程序号1～9999重复次数Ｐ子程序重复次数1～9999参数Ｐ，Ｑ固定循环参数常用地址码及其含义FANUC19§5.２手工编程的基础知识程序段的格式可分为固定顺序程序段格式、分隔符程序格式和可变程序段格式。最常用的是地址可变程序段格式，简称字地址程序格式。其形式如下：

N_G_X_Y_Z_…F_S_T_M_；20§5.２手工编程的基础知识例如：

N10G01X40Z0F0.2；其中：N为程序段地址码，用于指令程序段号；G为指令动作方式的准备功能地址；G01为直线插补指令；X为坐标轴地址，后面的数字表示刀具移动的目标点坐标；F为进给量指令地址，后面的数字表示进给量。21§5.２手工编程的基础知识子程序零件数控加工程序可由主程序和子程序组成。22

用子程序方式加工的零件§5.２手工编程的基础知识23§5.２手工编程的基础知识子程序应用范围：工件上有若干个相同的轮廓形状；加工中经常出现或具有相同的加工路线；某一个轮廓或形状需要分层加工；独立的加工工步。24§5.２手工编程的基础知识5.2.4加工程序指令代码程序段号N

又称程序段名，由地址N和数字组成。25§5.２手工编程的基础知识G功能

G指令是使数控机床建立起某种加工指令方式，如规定刀具和工件的相对运动轨迹(即规定插补功能)、刀具补偿、固定循环、机床坐标系、坐标平面等多种加工功能。26§5.２手工编程的基础知识G代码可分成两类：模态和非模态

模态指令又称续效指令

另外所有的F、S、T指令和部分M代码都属于模态指令。非模态指令27表5-1G代码(JB/T3208—1999)

28表5-1G代码(JB/T3208—1999)

29表5-1G代码(JB/T3208—1999)30

G代码(JB/T3208—1999)注：1.#号：如选做特殊用途，必须在程序格式说明中加以说明；

2.如在直线切削中无刀具补偿，则G43～52可定做其它内容；

3.表中带括号（d）的表示可以被同栏中无括号的字母d注销或代替，也可被有括号（d)注销或代替。31G功能字FANUC系统SIEMENS系统G00快速移动点定位快速移动点定位G01直线插补直线插补G02顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G04暂停暂停G05---通过中间点圆弧插补G17XY平面选择XY平面选择G18ZX平面选择ZX平面选择G19YZ平面选择YZ平面选择G32螺纹切削---G33---恒螺距螺纹切削G40刀具补偿注销刀具补偿注销G41刀具补偿——左刀具补偿——左G42刀具补偿——右刀具补偿——右G43刀具长度补偿——正---G44刀具长度补偿——负---G49刀具长度补偿注销---G50主轴最高转速限制---G54～G59加工坐标系设定零点偏置FANUC与SIEMENS系统G功能对比G65用户宏指令---G70精加工循环英制G71外圆粗切循环米制G72端面粗切循环---G73封闭切削循环---G74深孔钻循环---G75外径切槽循环---G76复合螺纹切削循环---G80撤销固定循环撤销固定循环G81定点钻孔循环固定循环G90绝对值编程绝对尺寸G91增量值编程增量尺寸G92螺纹切削循环主轴转速极限G94每分钟进给量直线进给率G95每转进给量旋转进给率G96恒线速控制恒线速度G97恒线速取消注销G96G98返回起始平面---G99返回R平面---FANUC与SIEMENS系统G功能对比§5.２手工编程的基础知识S功能

S指令用来指定主轴转速，用字母及后面的1～4位数字表示。有恒转速(单位为r/min)和恒线速(单位为m/min，Ｇ９６设定，Ｇ９７取消)两种指令方式S指令是模态指令34§5.２手工编程的基础知识进给功能(F功能)F指令为进给速度指令，用来指定坐标轴移动进给的速度G94（每分钟进给）G95（主轴每转进给）,主要用于数控车削Ｆ指令在螺纹切削中用于指定螺纹导程F指令为模态代码35§5.２手工编程的基础知识T功能T指令用于选择所需的刀具，同时还可用来指定刀具补偿号36§5.２手工编程的基础知识T指令用法：加工中心程序中的T代码后的数字直接表示所选择的刀具号码，如T12，表示12号刀数控车床程序中的T代码后的数字既包含所选择的刀具号，也包含刀具补偿号，如T0102，表示选择01号刀，调用02号刀补参数37§5.２手工编程的基础知识辅助功能(M指令)辅助功能指令用于指定主轴启停M03、M04、M05主轴正反转冷却液的开关M07、M08、M09工件或刀具的夹紧与松开M10、M11刀具的更换M0638§5.２手工编程的基础知识辅助功能由指令地址符M和后面的两位数字组成，也有M00～M99共100种。M指令也有模态指令与非模态指令。39

辅助功能M代码(JB/T3208—1999)

代码模态功能代码模态功能M00－程序停止M11*松开M01－计划停止M12＃不指定M02－程序结束M13*主轴顺时针方向，切削液开M03*主轴顺时针旋转M14*主轴逆时针方向，切削液开M04*主轴逆时针旋转M15－正运动M05*主轴停止M16－负运动M06－换刀M17~M18＃不指定M07*１号切削液开M19*主轴定向停止M08*２号切削液开M20~M29＃永不指定M09*切削液关M30－纸带结束M10*夹紧M31－互锁旁路40代码模态功能代码模态功能M32~M35#不指定M52~M54#不指定M36#进给范围１M55#刀具直线位移，位置１M37#进给范围２M56#刀具直线位移，位置２M38#主轴速度范围１M57~M59#不指定M39#主轴速度范围２M60－更换工作M40~M45#不指定M61*工件直线位移，位置１M46~M47#不指定M62*工件直线位移，位置２M48*注销Ｍ４９M63~M70#不指定M49#进给率修正旁路M71*工作角度位移，位置１M50#３号切削液开M72*工作角度位移，位置２M51#４号切削液开M73~M89#不指定M90~M99#永不指定辅助功能M代码(JB/T3208—1999)41§5.２手工编程的基础知识

常用M指令如下：

M00、M01、MO2、M03、M04、M05、M06、M07、M08、M09、M3042§5.２手工编程的基础知识

常用M指令如下：

(1) M00——程序停止指令。

M00使程序停止在本段状态，不执行下段。执行完含有M00的程序段后，机床的主轴、进给、冷却都自动停止，但全部现存的模态信息保持不变，重按控制面板上的循环启动键，便可继续执行后续程序。43§5.２手工编程的基础知识

M00指令可用于自动加工过程中停车进行测量工件尺寸、工件调头、手动变速等操作。44§5.２手工编程的基础知识

常用M指令：

(2)

M01——计划停止指令。

M01与M00相似，不同的是必须预先在控制面板上按下“任选停止”键，当执行到M01时程序才停止；否则，机床仍不停地继续执行后续的程序段。该指令常用于工件尺寸的停机抽样检查等，当检查完成后，可按启动键继续执行以后的程序。45§5.２手工编程的基础知识

(3) M02——程序结束指令。用此指令使主轴、进给、冷却全部停止，并使机床复位。M02必须出现在程序的最后一个程序段中，表示加工程序全部结束。

(4) M03、M04、M05——主轴正/反转、停止指令。M03表示主轴正转，M04表示主轴反转，M05表示主轴停止。46§5.２手工编程的基础知识

(5) M06——换刀指令。该指令用于具有自动换刀装置的机床。

（6）M07、M08、M09——分别为雾状冷却液、液状冷却液开及冷却液停的指令。

（7）M30——程序结束它与M02功能虽相似，但M30可使程序返回到开始状态。47§5.２手工编程的基础知识坐标字坐标字在程序段中主要用来指令机床上刀具运动到达的坐标位置，表示暂停时间等功能。48§5.２手工编程的基础知识坐标字由坐标地址符及数字组成，且按一定顺序进行排列。各坐标轴的地址符按下列顺序排列：

X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E49§5.２手工编程的基础知识地址码意义

X-Y-Z-基本直线坐标轴尺寸

U-V-W-第一组附加直线坐标轴尺寸

P-Q-R-第二组附加直线坐标轴尺寸

A-B-C-绕X、Y、Z旋转坐标轴尺寸

I-J-K-圆弧圆心的坐标尺寸

D-E-附加旋转坐标轴尺寸

R-圆弧半径值地址符含义

50§5.２手工编程的基础知识程序段结束标志符写在每个程序段之后，表示程序结束。当用EIA标准代码时，结束符为“CR”，用ISO标准代码时为“NL”或“LF”。有的用符号“；”或“*”表示。在编写程序单时可以不书写程序段结束符号，输入时，CNC会自动加上。51§5.3数控加工工艺设计机械加工工艺过程

是指用材料去除方法改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为达到设计要求的过程。52数控加工工艺的特点：工艺内容设计十分具体工艺设计非常严密操作程序化相当严格机床的合理应用§5.3数控加工工艺设计数控加工的特点53§5.４编程中的数值计算数控编程的主要工作就是把加工过程中刀具移动的位置按一定的顺序和方式编写成程序单，输入机床的控制系统，操纵加工过程。刀具移动位置是根据零件图纸，按照已经确定的加工路线和允许的加工误差（即容差：用插补线段逼近实际轮廓曲线时允许存在的误差）计算出来的。54§5.４编程中的数值计算5.4.1基点与节点的坐标计算基点就是构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。55

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。基点坐标是编程中必需的重要数据。A、B、C、D、E为基点。56§5.４编程中的数值计算节点

是在满足容差要求条件下用若干插补线段（如直线段或圆弧段等）去逼近实际轮廓曲线时，相邻两插补线段的交点。一般称基点和节点为切削点，即刀具切削部位必须切到的点。57§5.４编程中的数值计算5.4.2刀具中心轨迹的计算刀具中心位置是刀具相对于每个切削点刀具中心所处的位置。对于没有刀具偏置功能的数控系统，应计算出相对于基点和节点的刀具中心位置轨迹。对于具有刀具偏置功能的数控系统，加工某些内腔型面时，往往也要求计算出刀具中心轨迹的坐标数据。58§5.４编程中的数值计算5.4.3手工编程的辅助计算增量计算

对于增量坐标的数控系统，应计算出后一节点相对前一节点的增量值。辅助程序段的数值计算

对刀点到切入点的程序段，以及切削完毕后返回到对刀点的程序均属辅助程序段。在填写程序单之前，辅助程序段的数据也应预先确定。59§5.４编程中的数值计算5.4.4平面轮廓基点坐标计算直线、圆弧类零件的数学处理

数控机床一般都具有直线插补和圆弧插补的功能，因此对于由直线、圆弧组成的平面轮廓零件，它的数值计算比较简单，主要是基点的计算。基点坐标的计算一般比较简单，可根据零件图样给定的尺寸，运用代数、几何、三角、解析几何的有关知识，直接计算出数值。60直线与圆弧的交点计算如图所示，已知直线方程为y=kx+b，求以点（x0，y0）为圆心，半径为R的圆与该直线的交点坐标（xc，yc）。直线方程与圆方程联立，得联立方程组：

经推算后给出标准计算公式如下：（求较大者时取“＋”）

61上式也可用于求解直线与圆相切时的切点坐标。当直线与圆相切时，取B2－4AC=0，此时=－B/（2A），其余计算公式不变。直线与圆相切求切点坐标如图所示，已知圆外一点（x1，y1)的直线L与一个已知圆相切，已知圆心坐标为（x0，y0)，半径为R，求切点坐标（xc，yc)62§5.４编程中的数值计算计算公式如下：

Δx=x0-x1

Δy=y0-y1计算β时，α2为有向角。另外，在计算（xc，yc)时，其“±”号的选取则取决于xc，yc相对于x0、y0所处的象限位置。63圆弧与圆弧相交或相切

如图所示，已知两相交圆的圆心坐标及半径分别为（x1，y1），R1；（x2，y2），R2，求其交点坐标（x

c，yc）。联立两圆方程：ＸＹO1O2(x1，y1)(x2，y2)R2R1(xc，yc)C经推算可给出标准计算公式如下：64（求x

c较大值时取“＋”）当两圆相切时，B2－4AC=0，因此上式也可用于求两圆相切的切点。65§5.４编程中的数值计算下面举例说明增量值计算66§5.４编程中的数值计算(1)刀具路线S→A→B，计算方法为：XA=32－20tan30°=32－11.547=20.453XB=20sin60°=17.321YB=20－20cos60°=1067§5.４编程中的数值计算(2)刀具路线B→C→D→E，计算方法为：XC=25－(20sin60°－20tan30°)－(15sin60°－15tan30°)=14.896YC=XCtan60°=25.801XD=15sin60°=12.990YD=15－15cos60°=7.5XE=24－15tan30°=15.34068§5.４编程中的数值计算(3)刀具路线E→F→G→H，计算方法为：XF=20－15cos60°=22.5YF=20tan60°－15sin60°=21.651XG=15cos60°＋15cos30°=20.450YG=15sin60°－15sin30°=5.49XH=43.3－15cos30°=30.310YH=25－15sin30°=17.569§5.４编程中的数值计算b)绝对值计算实例：70§5.４编程中的数值计算XA=－10×cos30°=－8.66YA=30+10×sin30°=35XB=10×cos30°=8.66YB=30+10×sin30°=35XC=30×cos30°+10×cos30°=34.641YC=－30×sin30°+10×sin30°=－10XD=30×cos30°=25.981YD=－30×sin30°－10＝－25XE=－30×cos30°=－25.981YE=－30×sin30°－10＝－25XF=－30×cos30°－10×cos30°=－34.641YF=－30×sin30°+10×sin30°=－1071非圆曲线处理方法数控系统一般都只有直线和圆弧插补功能，这种机床无法直接加工除直线和圆弧以外的曲线，如渐开线、椭圆、双曲线、阿基米德螺旋线、抛物线等。对于这些非圆曲线轮廓，只有用直线或圆弧去逼近它，即将轮廓曲线按编程允许的误差分割成许多小段，再用直线或圆弧去逼近这些小段。逼近线段与非圆曲线的交点或切点称为节点，对这种轮廓进行数学计算，其实质就是计算各节点的坐标。72

例如，对下图所示的曲线用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F等即为节点。73§5.５数控工艺文件的编写在编制工艺文件前，应当对工件的毛坯质量、刀辅具系统、夹具状况、机床的性能特点进行调查研究，熟悉和掌握涉及数控加工的有关技术信息，力求编出高质量的工艺文件来。§5.５数控工艺文件的编写745.5.1数控加工工艺文件的格式几种常用的数控加工工艺文件格式如下：数控加工编程任务书

数控加工编程任务书是在编写加工程序前完成的工艺说明性技术文件。该文件指定了所加工零件使用的机床型号、数控系统型号，记载并说明了工艺人员对数控加工工序的技术要求、工序说明、毛坯尺寸或预加工后的加工余量，以及加工中使用工、夹、量、刀具的意见等。§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式75数控加工编程任务书（厂名）数控编程任务书任务书编号零件名称零件图号机床型号数控系统工序名称工序号加工内容编制×××校对×××审核×××年月日共页第页填写主要说明几对数控加工工序的技术要求§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式数控加工编程任务书76数控加工工序卡数控加工工序卡是用于指导工人操作的工艺指令性技术文件。它是在产品加工工艺过程卡的基础上，针对每道数控加工工序的内容描述数控加工工艺参数和操作信息的一种工艺文件，是编制加工程序的工艺依据。§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式数控加工工序卡77（厂名）数控加工工序卡零件名称零件图号车间工序号工序名称工件材料机床型号数控系统机床编号毛坯尺寸程序名编程原点工位器具夹具名称量具名称工序工时准终单件工步号工步内容加工面刀具号刀具规格主轴转速（r/min)进给量(mm/min)背吃刀量（mm）加工方式切削工时123编制×××审核×××批准×××年月日共页第页数控加工工序卡78数控加工刀具卡与配套卡数控加工刀具卡是指导编写加工程序和操作机床时输入刀具参数工作的工艺指令性技术文件，其式样因工厂刀具管理差异不尽相同。数控加工刀具配合使用的还的刀具配套卡。在刀具配套卡中绘有刀具配套简图和相关配套零件目录，它主要包括刀辅具名称、规格型号等内容。§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式数控加工刀具卡与配套卡79（厂名）数控加工刀具卡零件名称零件图号工步号刀具号刀具名称刀柄型号刀具偏置号D、H加工表面刀片型号备注直径长度刃数编制×××审核×××批准×××年月日共页第页数控加工刀具卡§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式数控加工刀具卡与配套卡80（刀具简图）（厂名）数控刀具配套卡零件名称零件图号程序号刀具编号刀具名称车间加工设备刀具的组成序号123编制×××审核×××批准×××年月日共页第页数控刀具配套卡§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式数控加工刀具卡与配套卡81数控加工走刀路线图数控加工走刀路线是指刀具相对于工件运动的轨迹，也称加工路线或刀位轨迹图，它是编程人员进行数值计算、编制程序、审查程序和修改程序的工艺说明性技术文件。§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式数控加工走刀路线图82(厂名）数控加工走刀路线图零件图号工序名称程序号工序号工步号机床型号数控系统刀具号刀补号刀尖半径刀具长度坐标点（坐标值）（某一工步的走到路线图）编制×××校对×××审核×××年月日共页第页§5.５数控工艺文件的编写5.5.1数控加工工艺文件的格式数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图83加工程序单加工程序单是数控机床运动的指令集合，也是加工作业指令性技术文件。该文件记录了数控加工的工艺过程、切削用量、刀具位移、刀具尺寸以及机床运动的全过程。§5.５数控工艺文件的编写5.5.1数控加工工艺文件的格式加工程序单84NGXZIKFSTMCR程序注释N0010010206CR定义刀具N0020G00G90G5450100CR设定坐标系，绝对值编程N003050003CR主轴正转500r/min........................N0090G00100CR返回Z向初始位置N010030CR程序结束

加工程序单零件名称：_____零件图号：_____工序名称：_____工序编号：_____编制：_____校对：_____审核：_____日期：____年__月__日共__页第__页O________§5.５数控工艺文件的编写5.5.1数控加工工艺文件的格式5.加工程序单85

加工程序单零件名称：_____零件图号：_____工序名称：_____工序编号：_____编制：_____校对：_____审核：_____日期：____年__月__日共__页第__页O________程序段号程序内容程序注释N0010T0102M06定义刀具N0020G00G90G54X50Z100设定坐标系，绝对值编程N0030S500M03主轴正转500r/min....................................N0090G00Z100返回Z向初始位置N0100M30程序结束§5.５数控工艺文件的编写5.5.1数控加工工艺文件的格式加工程序单86加工程序说明卡加工程序说明卡是与加工程序单配套使用的工艺说明性技术文件。根据应用实践，一般应对加工程序做出说明的主要内容如下：所用数控设备及数控系统型号，数控系统软件的版本号；整个加工程序的内容安排（相当于工步内容说明与工步顺序、加工操作类型）；工件相对于机床的坐标方向及位置、工件装夹方式、找正工件的方法；§5.５数控工艺文件的编写5.5.1数控加工工艺文件的格式加工程序说明卡87对刀点（编程原点）位置及允许的对刀误差；刀具起刀点、退刀点及进退刀方式、安全高度、换刀点坐标位置；镜像加工使用的对称轴；所用刀具的补偿方式（左补偿、右补偿、长度补偿）及刀具半径、长度补偿号，必须按实际刀具半径（或长度）加大（或缩小）补偿值的设置方法等；§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式加工程序说明卡88对程序中编入的子程序的功能说明；特殊程序段的说明，例如，需要在加工中更换夹紧点（挪动压板）的计划停止程序段号，中间测量用的计划停止段号等；其他需要说明的问题等。§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式加工程序说明卡89厂名加工程序说明卡工序名称工序号NC程序号机床型号数控系统加工批量零件名称零件图号编制×××校对×××审核×××年月日共页第页§5.５数控工艺文件的编写5.5.1

数控加工工艺文件的格式加工程序说明卡加工程序说明卡905.5.2数控加工工艺文件的编写要求编写数控加工工艺文件是数控加工工艺设计任务中非常重要的一项工作。它在生产中通常可作的指导操作者正确按程序加工，保证加工工艺的严肃性、生产操规范性，同时也对产品的质量起保证作用。§5.５数控工艺文件的编写5.5.2数控加工工艺文件的编写要求91数控加工工艺文件编写的基本要求：选择与加工内容相适应的工艺文件格式；字迹工整，文字表达言简意赅；工艺简图清晰，尺寸标注准确无误；需要说明的内容要交代完整；文图相符，文实相符，不互相矛盾；当加工程序更改时，相应工艺文件要同时更改；加工程序和工艺文件要统一编号，及时存档。§5.５数控工艺文件的编写5.5.2数控加工工艺文件的编写要求925.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例如图所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工完，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。零件材料为HT200，其数控铣床加工工艺分析如下：§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例93加工槽与孔零件材料为HT200（灰口铸铁,抗拉强度200）

§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例94零件图工艺分析凸轮槽形内、外轮廓由直线、圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整；凸轮槽侧面与φ20、φ12两个内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6。凸轮槽内外轮廓面和φ20孔与底面有垂直度要求。零件材料为HT2OO，切削加工性能较好。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例95根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓及φ20、φ12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例96确定装夹方案根据零件的结构特点，加工φ20、φ12两个孔时，以底面A定位(必要时可设工艺孔)，采用螺旋压板机构夹紧。加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和φ20、φ12两个孔为定位基准。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例97为此，设计一面两销专用夹具，在垫块上分别精镗φ20、φ12两个定位销安装孔，孔距为65mm，垫块平面度为0.04mm。装夹示意如图所示。采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例98§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例99确定加工顺序及进给路线

加工顺序的拟定按照基面先行、先粗后精的原则确定：因此应先加工用作定位基准的φ20、φ12两个孔;然后再加工凸轮槽内外轮廓表面；为保证加工精度，粗、精加工应分开，其中φ20、φ12两个孔的加工采用钻孔→粗铰→精铰方案；§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例100确定加工顺序及进给路线进给路线包括平面进给和深度进给两部分；深度进给有两种方法一种是在XOZ平面(或YOZ平面)来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种方法是先打个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例101平面进给时，外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮廓从过渡圆弧切入。为使凸轮槽表面具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凹轮廓逆时针方向铣削；§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例102刀具选择根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，取为φ6mm，粗加工选用φ6高速钢立铣刀，精加工选用φ6硬质合金立铣刀。所选刀具及其加工表面见下表：平面槽形凸轮数控加工刀具卡片。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例103§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例（厂名）数控加工刀具卡零件名称平面槽型凸轮零件图号MC－011序号刀具号刀具加工表面备注规格名称刀柄型号刀长1T01φ5NC点钻BT40－JZM10钻5mm中心钻2T02φ19.8钻头BT40－M2－454520孔预钻3T03φ11.9钻头BT40－JZM133012孔预钻4T04φ20铰刀BT40－MW2－554529孔精加工5T05φ12铰刀BT40－MW2－553012孔精加工6T0690°倒角铣刀BT40－M2－4520孔倒角1.5×45°倒角7T07φ6立铣刀BT40－Q16－6520粗加工凸轮槽内外轮廓高速钢8T08φ6立铣刀BT40－Q16－6520精加工凸轮槽内外轮廓硬质合金编制×××审核×××批准×××××

年×月×日共1页第1页平面槽型凸轮数控加工刀具卡104切削用量的选择凸轮槽内、外轮廓精加工时留0.1mm铣削余量，精铰φ20、φ12两个孔时留0.05mm铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式vc=πdn/1000，v=nZfz，计算主轴转速与进给速度(计算过程从略)。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例105填写数控加工工序卡片将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入:平面槽形凸轮数控加工工序卡片。§5.５数控工艺文件的编写5.5.3典型零件数控铣床加工工艺分析实例106（厂名）数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号××××平面槽型凸轮MCT01－011工序号程序编号夹具名称设备名称数控系统车间003O1200－O1500螺旋压板XK5025FANUC0M机加一工步号工步内容刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/mm背吃刀量mm备注1A面定位钻φ5中心钻（2处）T01φ575535自动2钻φ19.8孔T02φ19.840240自动3钻φ11.9孔T03φ11.940240自动4铰φ20孔T04φ20130200.2自动5铰φ12孔T05φ12130200.2自动6φ20孔倒角1.5×45°T0690°402手动7一面两孔定位粗铣凸轮内轮廓T07φ6780404自动8粗铣凸轮外轮廓T07φ6780404自动9精铣凸轮内轮廓T08φ614952014自动10精铣凸轮外轮廓T08φ614952014自动11反面装夹，铣φ20孔另一侧倒角1.5×45°T0690°402手动编制×××审核×××批准×××××年×月×日共1页第1页平面槽型凸轮数控加工工序卡107§5.6自动编程介绍5.6.1自动编程的概念是利用通用计算机和相应前置、后置处理软件，对工件源程序或CAD图形进行处理，以得到加工程序的一种方法。自动编程系统的一般处理过程108APT数控语言自动编程APT是一种自动编程工具（AutomaticallyProgrammedTool）的简称，是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经计算机的APT语言编程系统编译产生刀位文件（CLDATAfile），然后进行数控后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。109APT自动编程语言的发展

1955年推出APT1958年完成APTⅡ，适用于曲线自动编程

1961年提出APTIII，适用于3~5坐标立体曲面自动编程

70年代推出APTIV，适用于自由曲面自动编程在APT的基础上，世界各工业国家也各自发展了各具特色的数控语言系统。

德国

EXAPT、

日本

FAPT和HAPT、

法国

IFAPT、

意大利

MODAPT，

中国

SKC、ZCX等。110CAD/CAM集成系统自动编程图形交互编程方法CAD/CAM集成系统自动编程主要特点是零件的几何形状可在零件设计阶段采用CAD/CAM集成系统的几何设计模块在图形方式下进行定义、显示和修改，最终得到零件的几何模型。111数控编程的一般过程包括刀具的定义或选择，刀具相对于零件表面的运动方式的定义，切削加工参数的确定，走刀轨迹的生成，加工过程的动态图形仿真显示、程序验证直到后置处理等，一般都是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的，具有形象、直观和高效等优点。112§5.6自动编程介绍5.6.2CAD/CAM集成系统自动编程简介CAD/CAM集成系统CAM模块的组成一般由几何造型、刀位轨迹生成、刀位轨迹编辑、刀位轨迹验证、后置处理、图形显示、几何模型内核、运行控制和用户界面等部分组成。113§5.6自动编程介绍自动编程信息处理过程三维曲面实体混合造型三维曲面实体混合造型三维曲面实体混合造型三维曲面实体混合造型确定刀具参数确定加工方法多轴加工轨迹生成三维加工轨迹生成二维加工轨迹生成数控机床确定生成加工代码114§5.6自动编程介绍CAD/CAM集成系统自动编程的主要特点数学处理能力强快速自动生成数控程序后置处理程序灵活多变程序自检、纠错能力强便于实现与数控系统的通信1155.6.3CAD/CAM集成系统软件介绍

1．高档CAD/CAM软件

高档CAD/CAM软件的代表有Unigraphics、I-DEAS、Pro/Engineer、CATIA等。这类软件的特点是优越的参数化设计、变量化设计及特征造型技术与传统的实体和曲面造型功能结合在一起，加工方式完备，计算准确，实用性强，可以从简单的二轴加工到以五轴五联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化，同时提供了二次开发工具允许用户扩展UG的功能。这类软件是航空、汽车、船舶制造行业首选的CAD/CAM软件。116§5.6自动编程介绍

2．中档CAD/CAM软件

CIMATRON是中档CAD/CAM软件的代表。这类软件实用性强，提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，以及各种通用、专用数据接口和集成化的产品数据管理。117§5.6自动编程介绍

3．相对独立的CAM软件相对独立的CAM软件有Mastercam、Surfcam等。这类软件主要通过中性文件从其他CAD系统获取产品几何模型。系统主要有交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。这类软件主要应用于中小企业的模具制造行业。

118§5.6自动编程介绍

4．国内CAD/CAM软件

CAXA制造工程师是国内CAD/CAM软件的代表。这类软件是面向我国机械制造业而自主开发的中文界面三维复杂形面CAD/CAM软件，具备机械产品设计、工艺规划设计和数控加工程序自动生成等功能。这些软件价格便宜，主要面向中小企业，符合我国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。119§5.7高速切削技术1205.7.1高速切削技术概述

1931年德国物理学家萨罗蒙最早提出了高速切削的理论:在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度与工件材料的种类有关。§5.7高速切削技术121对于每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，切削加工不可能进行，要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。§5.7高速切削技术高速切削122高速切削加工与常规切削加工相比：加工时间可减少约60%切削速度是常规切削速度的5～10倍材料去除率提高3～5倍刀具耐用度提高70%

§5.7高速切削技术1235.7.2高速切削的优势高速切削有以下特点：

§5.7高速切削技术1．提高生产率

2．改善加工精度和表面质量

3．减少切削产生的热量

4．减小切削力

5．部分代替某些工艺

124§5.7高速切削技术1255.7.3高速切削加工实现的条件和要求高速切削加工主要有两个特点：主轴转速较高一般情况下主轴转速在10000～60000r/min高速进给进给速度一般在每分钟几米甚至几十米以上。§5.7高速切削技术1261．高速加工对机床的要求2．高速加工对数控系统的要求

3．高速加工对主轴的要求4．高速加工对刀具的要求

5．高速加工对切削参数的要求6．高速加工对加工编程的要求7．高速加工对CAM软件的要求

§5.7高速切削技术实现高速切削加工七个要求：1275.7.4高速切削加工工艺规划高速切削的