《机床数控技术 第4版》课件 李郝林 第3、4章 数控机床程序编制中的工艺处理、数控系统操作知识

机床数控技术

第一节概述一、数控加工工艺的特点 1.数控加工工艺的内容十分具体 2.数控加工的工艺处理相对严密二、数控加工工艺处理的主要内容 1.选择并确定进行数控加工的零件的内容 2.对被加工零件的图样进行工艺分析 3.设计数控加工工序 4.选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，刀补。 5.分配数控加工中的容差。 6.数控加工工艺技术文件的定型与归档。第三章数控机床程序编制中的工艺处理一、选择数控加工的零件

1.最适应类 1）形状复杂，加工精度要求高。 2）用数学模型描述的复杂曲线或者曲面轮廓零件。 3）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的内腔壳体或者盒型零件。 4）必须在一次装夹中合并完成铣、镗、铰等多工序的零件。第二节选择数控加工的零件及数控加工的内容第三章数控机床程序编制中的工艺处理

2.较适应类 1）在通用机床上加工时极易受人为因素的干扰，零件价值高的零件。 2）在通用机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。 3）多次更改设计后才能定型的零件。 4）通用机床上加工需要作长时间调整的零件。 5）通用机床加工生产效率很低的零件。 3.不适应类 1）生产批量大的零件。 2）装夹困难的零件。 3）加工余量很不稳定。 4）必须用特定的工艺装备协调加工的零件。二、选择数控加工的内容第三章数控机床程序编制中的工艺处理一、分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点二、分析构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分三、分析零件定位的基准的可靠性第三节数控加工零件的工艺性分析第三章数控机床程序编制中的工艺处理一、加工工序划分

在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点。第四节数控加工工艺路线设计第三章数控机床程序编制中的工艺处理2.以粗精加工划分工序

数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。3.按所用刀具划分工序

数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。1.根据装夹定位划分工序一、走刀路线（加工路线）的确定在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。

确定加工路线的原则：（1）必须保证被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。第五节数控加工工序的设计第三章数控机床程序编制中的工艺处理切向切入径向切入第三章数控机床程序编制中的工艺处理n个))(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段（2）走刀路线尽量短，为了提高生产效率，在确定加工路线时应尽量缩短加

工路线，减少刀具空行程时间。（3）为了减少编程工作量，还应使数值计算简单，程序段数量减少，程序短。第三章数控机床程序编制中的工艺处理三、夹具的选择、工件装夹方法的确定数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： 1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产

准备时间。

2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。四、刀具的选择五、确定对刀点与换刀点六、切削用量的确定二、定位基准与夹紧方案的确定七、数控编程的误差控制第五节数控加工工艺路线设计第三章数控机床程序编制中的工艺处理八、数控加工工艺分析实例

数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。第三章数控机床程序编制中的工艺处理三、夹具的选择、工件装夹方法的确定1．夹具的选择

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：

第三章数控机床程序编制中的工艺处理1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。2.工件装夹方法的确定

与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。第三章数控机床程序编制中的工艺处理四、刀具的选择

工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。例如：某程序开始第一个程序段为N0010G90G00X100Z20，是指刀具快速移动到工件坐标下X=100mmZ=20mm处。究竟刀具从什么位置开始移动到上述位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。

第三章数控机床程序编制中的工艺处理五、对刀点、换刀点的设置1．对刀点的定义

在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：

1）便于数值处理和简化程序编制。

2）易于找正并在加工过程中便于检查。

3）引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。

加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。

第三章数控机床程序编制中的工艺处理2．对刀点、换刀点的设置第三章数控机床程序编制中的工艺处理1．主轴转速的确定

主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：

n=1000v/πD

式中 v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；

n----主轴转速，单位为r/min；

D----工件直径或刀具直径，单位为mm。

计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。第三章数控机床程序编制中的工艺处理六、切削用量的确定第三章数控机床程序编制中的工艺处理2．进给速度的确定

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。

确定进给速度的原则：

1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100～200mm/min范围内选取。

2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。

3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。

4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。

3．背吃刀量确定

背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。

总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。第三章数控机床程序编制中的工艺处理1.数控编程的误差组成

逼近误差

插补误差

圆整误差

程序误差一般控制在零件公差的1/5~1/10第三章数控机床程序编制中的工艺处理七、数控编程的误差控制机床数控技术第一节概述1、操作面板知识。数控机床所提供的各种功能是通过控制面板上的键盘操作得以实现的。因此学习数控机床操作，需要了解操作面板上各种键的使用方法。2、加工准备知识。在实现零件的数控加工前需对一些加工参数进行设置。如刀具补偿值、零点偏置值、进给率、主轴数据等3、程序管理知识包括程序编辑、复制、删除等。4、数控操作几种模式的内容及实现方法的知识。数控操作分为手动、MDA以及自动运行三种模式。第四章数控系统操作知识第二节数控机床的操作面板数控系统为数控机床提供了较完善的远硬件资源，以满足不同数控机床的性能要求。数控机床的操作可以通过数控系统提供的人机对话界面显示器、CNC面板、机床数控操作面板上相关的远硬件、按键来有序的操作实现。对于数控机床操作控制的基本要求是必须熟练掌握各个软硬件按键的功能。并根据实际生产要求正确使用这些按键。这样才能充分利用数控机床的功能。第四章数控系统操作知识

控制面板主要实现：加工程序编写、坐标系、刀具参数、机床参数等设置，程序、各种参数、报警信息显示等功能。第二节数控机床的操作面板第四章数控系统操作知识数控机床操作面板由进给控制键、主轴控制键、加工方式选择键、急停开关等组成。在该操作面板上可控制进给轴快速进给，切削进给；控制主轴正转、反转、停止。控制主轴速度，切削进给速度等。第二节数控机床的操作面板第四章数控系统操作知识机床可以装配绝对的或增量的行程测量系统。配备增量行程测量系统的轴在打开控制系统之后必须返回参考点，而配备绝对行程测量系统的轴则不必返回参考点。在增量行程测量系统中，所有的机床轴必须首先返回参考点，该参考点参照于机床零点且坐标已知。第三节数控机床的加工准备第四章数控系统操作知识机床一旦断电后，机床机械原点的坐标值丢失。故当再次接通数控电源后，操作者必须首先进行返回参考点的操作在重复的加工过程中，返回参考点点可消除进给运动部件的坐标累计误差。机床操作过程当中遇到急停信号或超程报警后，恢复机床正常工作时必须返回参考点的操作。返回参考点的目的第三节数控机床的加工准备第四章数控系统操作知识1.按下<JOG>键2.按下<REF.POINT>键。3.选择待运行的轴。4.按下<->或者<+>键。所选的轴返回到参考点。如果您按下错误的方向键，则无法进行操作，无法实现运动。如果到达参考点，在轴旁边会显示一符号。返回参考点的步骤第三节数控机床的加工准备第四章数控系统操作知识在加工程序执行自动运行之前，必须通过面板操作，设定刀具的半径，长度，补偿值。以便加工程序中用半径补偿指令和长度补偿指令调用其值。刀具补偿功能的作用主要在于简化编程。G代码在编制程序时可以只按零件轮廓进行编制。在加工前，操作者测量实际的刀具长度、半径和确定补偿正负符号，作为刀具补偿参数，输入数控系统使得由于换刀或刀具磨损带来的刀具尺寸参数变化时，不改变源程序却仍能加工出图纸尺寸的零件轮廓。第三节数控机床的加工准备第四章数控系统操作知识对于车刀而言，刀具参数指刀偏量（刀具偏置量或位置补偿量），刀尖半径和刀尖位置。车刀参数第三节数控机床的加工准备第四章数控系统操作知识数控对数控铣刀而言，刀具参数指铣刀直径（或半径）、铣刀长度。当程序调用刀具半径，长度补偿指令时，系统自动进行刀具的半径和长度补偿。铣刀参数第三节数控机床的加工准备第四章数控系统操作知识激活的程序

通过程序管理器您可以随时访问程序，执行、更改、复制或重命名程序，或者删除多余的程序，清空存储器。当前选中的程序即：激活的程序标有绿色符号第四节程序管理操作第四章数控系统操作知识打开和关闭程序如果您希望进一步查看程序或更改程序，可以在编辑器中打开程序。保存在NCK存储器中的程序在打开时便可以浏览，但是要等程序完全打开后，才能够加以编辑。在对话框中您可以查看程序的打开进度。但是如果程序保存在本地驱动器、USB设备或网络驱动器中，则只有在程序完全打开时，才可以浏览，窗口中会有一个进度条显示打开进度。第四节程序管理操作第四章数控系统操作知识

选择操作区域“程序管理器”。2.选择所需存储器，将光标移到需要处理的程序上。3.按下软键“打开”。或者按下<INPUT>键。或者

按下<光标向右>键。

或者

双击程序。所选的程序在“编辑器”操作区打开。4.进行所需的程序修改。5.按下软键“NC选择”，切换至“加工”操作区并开始执行程序。

打开程序第四节程序管理操作第四章数控系统操作知识按下软键“>>”和“关闭”，重新关闭程序和编辑器。或者

位于程序的第一行开头时，可以按下<光标向左>键关闭程序和编辑器。要重新打开已经关闭的程序时，可以按下<PROGRAM>键。关闭程序第四节程序管理操作第四章数控系统操作知识

JOG运行方式属于机床的手动操作与调整适用于以下的情况：●返回参考点，即：将加工轴返回参考点●为机床在自动方式下执行程序做准备，即测量刀具、测量工件以及定义程序中使用的零点偏移。●移动轴，例如当程序中断时手动移动个坐标轴●实现轴定位功能第五节JOG运行方式第四章数控系统操作知识第六节MDA运行方式在MDA运行方式下，可以用程序段方式输入和执行G代码命令，以便设置机床或执行某些特定操作和程序测试。执行MDA程序1.选择操作区域“Machine”（加工）。2.按下<MDA>键。打开MDA编辑器。

3.使用键盘输入所需的G代码指令。4.按下<CYCLESTART>（循环启动）键。第四章数控系统操作知识第七节自动加工操作在自动模式下，启动程序运行后，工件加工将自动开始和停止。机床进行对工件的自动加工过程。必须满足以