第五章加工程序编制的工艺基础

第五章加工程序编制的工艺基础第1页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.1概述数控加工工艺的主要内容：1）数控加工的合理性分析，选择并确定数控加工的内容；2）对零件进行数控加工工艺分析；3）进行数控加工的工艺设计；4）根据编程需要，进行数学计算；5）编写零件的加工程序单；6）加工程序仿真校验；7）首件试加工；8）文件归档；第2页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识一、加工程序编制的基本概念1、加工程序编制加工程序编制：我们把从零件图样分析到程序校核完成的全部过程称为数控加工程序的编制，简称数控编程。就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等按照CNC系统的程序格式和规定的语言纪录在控制介质上的全过程。第3页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识2、加工程序编制的方法（1）手工编程利用一般的计算工具、通过坐标计算，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。从零件分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、直到校验程序等各步骤均由人工完成。（2）自动编程自动编程也称为计算机辅助编程。即程序编制的大部分工作由计算机完成。第4页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识二、手工编程的方法及步骤**1、分析零件图、确定工艺过程2、计算刀位轨迹的坐标值3、编写加工程序单4、输入加工程序5、程序校验与首件试切第5页，共50页，2023年，2月20日，星期三

（1）粗铣顶面；（2）钻φ32、φ12孔中心孔；（3）钻φ32、φ12孔至φ11.5；（4）扩φ32孔至φ30；（5）钻3xφ6孔至尺寸；（6）粗铣φ60沉孔及沟槽；（7）钻4xM8底孔至φ6.8；（8）镗φ32孔至φ31.7；（9）精铣顶面；（10）铰φ12孔至尺寸；（13）φ12孔口倒角；（12）精铣φ60沉孔及沟槽至尺寸；（11）精镗φ32孔至尺寸；（14）3xφ6、4xM8孔口倒角；（15）攻4xM8螺纹完成；第6页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识三、加工程序的结构与格式数控加工程序是由一系列机床数控装置能辨识的指令有序结合而构成的，可分为程序号、程序段、功能字、特殊符号等。第7页，共50页，2023年，2月20日，星期三ξ3-1数控加工程序的格式1、数控程序的程序结构例：

O0600 N001G92X0Y0Z1.0; N005S300M03; N010G90G00X-5.5Y-6.0; N015X0Y0; N020M30;功能字程序号，用于区分不同的程序程序主体程序段程序段：由指令字组成；（指令机床完成一项动作）。指令字（功能字）：由字母、数字、符号组成。（表示一种功能，是组成数控程序的基本单元）第8页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识（1）地址符第9页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识（2）字符1）地址符2）数字和小数点3）正负号4）特殊符号（3）指令字由地址符、数字和小数点、正负号组成。例如X-100.05。分八类：程序段顺序号N；准备功能G；辅助功能M；主轴功能S、进给功能F；刀具功能T；尺寸字；其他功能字；第10页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识（4）程序名字符O加数字或%加数字；例如O123；%123。（5）子程序第11页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识2、程序段的格式和组成程序段格式：是指在同一个程序段中有关字母、数字、符号等各个信息代码的排列顺序和含义的规定表示方法。字地址程序段格式中各功能字均以字母、数字和符号表示，且字母(地址符)在首，程序段长度可变，各功能字的先后排列顺序不严格，不需要的或与上一段程序相同的功能字可以省略不写。功能字必须完整表示。一个完整的功能字包括字母和带符号的数字。第12页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识第13页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识程序段常见格式第14页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识四、加工程序指令代码1、程序段顺序号N用在程序段首，用来标记程序段。N1~N99992、准备功能G

建立或控制数控机床工作方式的一种指令。用来控制机床刀具坐标轴的运动。G0~G99；分为模态指令和非模态指令。第15页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识3、主轴功能S用来指定机床的主轴转速。不同的机床可能使用不同的单位，可以用r/min和m/min两种单位。4、进给功能F用来指定机床的进给速度。不同的机床可能使用不同的单位，可以用mm/min和mm/r两种单位。第16页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识5、刀具功能T用来指定切削时的刀具号或刀架号和刀补号。加工中心Txx；数控车床Txxdd；6、辅助功能M用来控制机床的辅助动作和加工程序的流程。分为模态指令和非模态指令第17页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.2手工编程的基础知识7、坐标尺寸字XYZ（UVW）ABCQDER等。8、特殊符号\;第18页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计数控加工工艺特点：1、数控加工的工艺内容设计更加具体2、数控加工的工艺设计非常严密3、数控加工操作的程序化相当严格4、合理使用机床、使用工序集中的原则第19页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计一、数控加工工艺分析1、数控加工适应性分析（工序）最适合数控加工的内容；比较适合数控加工的内容；不适合数控加工的内容；（1）最适合数控加工的内容；A.形状复杂，加工精度要求高，用通用机床无法加工或加工成本很高的零件；B.带有用数学模型描述的复杂曲线或曲面的零件；C.难测量、难控制尺寸的零件；D.必须应用工序集中原则的零件；E.单件模具型面零件；第20页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计（2）比较适合数控加工的内容；在通用机床上可以加工，但是对工人技术水平要求较高的中小批量的零件；采用通用机床加工效率低，劳动强度较大；采用数控加工可以克服这些缺点的零件；（3）不适合数控加工的内容；大批大量的简单零件；加工余量不稳定的零件；需要大量辅助时间的零件。第21页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计2、数控机床选择从加工工艺的角度分析，选用的数控机床功能必须适应被加工零件的形状、尺寸精度和生产节拍等。数控机床必须能适应被加工零件的形状尺寸要求。数控机床必须能满足被加工零件群组的精度要求，要保证机床有三分之一的精度储备量。根据加工对象的批量和节拍来决定是用一台数控机床来完成加工，还是选择几台数控机床来完成加工；第22页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计3、零件图工艺性分析（1）加工精度及技术要求分析内容包括：1）加工精度合理性分析2）位置精度要求分析（2）零件轮廓几何要素分析（3）零件图中的尺寸标注分析（4）零件结构的工艺性分析第23页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计4、零件加工条件分析与确定零件毛坯表5-55、选择定位基准、拟定零件的加工工艺路线第24页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计二、数控加工工艺设计主要内容：确定各工序的工艺路线和具体内容；确定加工中使用的装夹方案；确定各工序的加工余量，计算工序尺寸与公差；选择加工刀具，确定切削用量；确定走刀路线（包括对刀点、换刀点）；确定刀具补偿；计算工时定额。第25页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计1、数控加工工艺路线的设计工艺路线设计中需要解决的主要问题包括：表面加工方法的选择、加工阶段的划分、加工顺序的安排以及工序的合理组合等。（1）表面加工方法的选择表5-6表5-7表5-8（2）加工阶段的划分1）粗加工；2）半精加工；3）精加工；4）光整加工；第26页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计（3）加工工序的划分工序集中、工序分散划分方法：1）按零件装夹定位方式划分工序适合于加工内容不多，加工完成就能达到加工要求的零件。2）按加工用刀具划分工序以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。第27页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计3）按加工部位划分工序完成相同型面的那一部分工艺内容为一道工序。4）按粗、精加工划分工序工序集中时的注意事项：A：去除材料较多时内应力释放引起的变形误差；B：温度变化引起的变形误差；C：夹具刚度引起的误差；D：切屑堆积引起的刀具和工件表面的损伤；第28页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计（4）加工工步的划分1）基面先行原则2）先粗后精原则3）先主后次原则4）先面后孔原则5）先近后远原则6）内外交叉原则（5）数控加工工序与普通加工工序的衔接第29页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计2、加工时夹具的选择1）尽量选用通用夹具2）力求设计基准，工艺基准与编程计算基准的同一。3）要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。4）尽量减少装夹次数5）夹具要开敞6）夹具必须保证工件最小的夹紧变形7）零件的装夹和定位要考虑到重复安装的一致性8）装夹要方便第30页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计3、定位基准选择（1）粗定位基准的选择原则1）相互位置要求原则2）重要表面原则3）加工余量合理分配原则4）便于工件装夹原则5）不重复使用原则第31页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计（2）精定位基准的选择原则1）基准重合2）基准同一3）互为基准4）自为基准第32页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计4、对刀点与换刀点的确定刀位点：编程时代表刀具运动的点。对刀点（起刀点）：刀具相对于工件运动的起点。换刀点：刀具安全交换的点。第33页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计5、走刀路线的确定（1）保证被加工工件的精度和表面质量；（2）尽量缩短走刀路线、减少刀具的空行程，提高生产率；（3）应使数值计算简单，程序段少，减少编程工作量；第34页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计6、加工余量的确定（1）加工余量加工余量是指加工过程中所切除去的金属层厚度。余量分为工序余量和总余量。工序余量分为：基本余量、最大余量、最小余量。工序尺寸的公差一般根据经济加工精度选取。第35页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计（2）影响加工余量的因素1）上工序的各种表面缺陷和误差2）本工序的余量要包含上一工序的误差3）待加工表面与本工序定位基准之间的位置和尺寸误差4）热处理工序的变形5）本工序的装夹误差第36页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.3数控加工工艺设计（3）确定加工余量的方法1）经验估算法2）查表修正法3）分析计算法第37页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.4手工编程中的数值计算一、基点与节点的坐标计算基点：指由直线和圆弧构成的零件轮廓的不同几何要素的交点或切点。基点坐标的计算：在确定好的坐标系中求取基点的坐标。节点：逼近非圆曲线时插入的中间点；第38页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.4手工编程中的数值计算二、刀具中心轨迹的计算三、手工编程的辅助计算1）增量坐标的计算2）辅助线基点的计算第39页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.4手工编程中的数值计算四、平面轮廓基点坐标计算1、三角函数法2、解析几何法3、CAD法第40页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.5数控加工工艺文件的编写一、数控加工工艺文件的格式1、数控加工编程任务书2、数控加工工序卡3、数控加工刀具卡与配套卡4、数控加工走刀路线图5、加工程序单6、加工程序说明卡第41页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.5数控加工工艺文件的编写二、数控加工工艺文件的编程要求1）格式规范2）文字表述正确3）图标正确4）内容完整5）文图相符、文实相符6）及时更新7）及时存档第42页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.5数控加工工艺文件的编写三、典型零件工艺分析实例第43页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.6自动编程简介一、自动编程的概念1、APT2、CAD/CAM集成系统的自动编程二、CAD/CAM集成系统的自动编程第44页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.7高速切削技术一、概述高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。他指出，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，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。对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，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。定义：以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。第45页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.7高速切削技术第46页，共50页，2023年，2月20日，星期三5.7高速切削技术二、高速切削的特点：1、随切削速度提高，