数控工艺员培训

数控工艺员培训(数控技术基础)主讲：周利平数控工艺员考试模块•理论考试（30%；考试时间40min；题型：选择+判断）•CAM考试（40%；考试时间2h；3个零件的造型、生成加工轨迹及G代码）•实际加工操作（30%；考试时间2h；1个零件的完整加工过程）各部分均≥60%理论部分考试内容：•机械加工基础（≈26.6%）•数控加工基础（≈6.7%）•数控加工工艺（≈26.7%）机械制图、公差与配合；金属切削刀具、夹具；金属材料及热处理数控加工基本原理；数控机床分类特点、应用范围；数控系统软、硬件组成及功能数控铣加工对象；数控铣工艺分析；数控铣工艺路线设计；加工工艺参数确定•数控编程（≈40%）数控编程步骤和内容；坐标系及原点；刀补；G指令和M指令；固定循环指令；子程序第一章数控编程基础数控加工程序的编制是数控加工中的重要一环，在数控加工与数控机床之间起着纽带作用。O10G55G90G01Z40F2000M03S500G01X-50Y0G01Z-5F100G01G42X-10Y0H01G01X60Y0G03X80Y20R20G03X40Y60R40G01X0Y40G01X0Y-10G01G40X0Y-40G01Z40F2000M05M30R20R406040第一节数控程序编制的概念一、数控程序编制的定义和方法程序编制的定义程序编制的步骤与要求分析零件图样工艺处理数学处理编写程序单制作控制介质CRT/MDIRS232、网卡程序检验、试切基点：简单平面轮廓节点：方程曲线列表曲线程序编制的方法手工编程语言数控自动编程图形数控自动编程语音数控自动编程自动编程二、字符与代码三、字与字的功能类别字：一套有规定次序的字符，可以作为一个信息单元存储、传递和操作。字长：一个字所含字符个数。常规加工程序中的字：一个英文字母＋若干位10进制数字组成。顺序号字－地址符:N地址符作用：程序校对和检索修改；在加工轨迹图几何节点处标上相应顺序号字，可直观检查程序；可作为条件转向的目标；可进行程序段的复归操作。使用规则：数字为正整数；数字可以不连续；可只在部分程序段中设顺序号，也可全设，也可全不设。模态（续效）指令：一经指定，直到出现同组其它G指令才失效。准备功能字：G00～G99，前置“0”可省略；有些数控系统的G指令中开始用3位数；不同标准G指令功能含义不同。尺寸字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；A、B、C、D、E；I、J、K。进给功能字：Fmm/min；mm/r主轴转速功能字：S刀具功能字：T辅助功能字：M非模态指令四、程序段格式程序段格式：程序段中的字、字符和数据的排列形式。固定顺序格式分隔符程序段格式字地址可变程序段格式程序段由若干个字组成；每个字以字母（地址符）开头；字长不固定、程序段长度可变；字的排列不要求有固定的顺序N、G、X、Y、Z、F、S、T、M；加工程序的一般格式：％O10N10G55G90G00Z40N20M03S500N30X-50Y0N40G01Z-5F100N50G01G42X-10Y0H01N60X60Y0N70G03X80Y20R20N80G03X40Y60R40N90G01X0Y40N100X0Y-10N110G01G40X0Y-40N120G00Z40N130M05N140M30％第二节数控机床的坐标系一、坐标系及运动方向先确定Z轴→X轴→右手笛卡儿坐标系确定Y轴基本原则：1、刀具相对于静止工件而运动2、采用右手笛卡儿直角坐标系3、坐标运动正方向是增大工件和刀具间距离的方向工件旋转的机床→工件径向刀具旋转的机床Z轴：平行于主轴中心线X轴：Z轴水平→从主轴向工件看，向右为+XZ轴垂直单立柱→从主轴向立柱看，向右为+X龙门式→从主轴向左侧立柱看，向右为+X举例：例题：1、数控机床坐标系采用（）判定X、Y、Z的正方向，工具ISO标准，在编程时采用（）的规则。A.右手法则；刀具相对静止而工件运动B.右手法则；工件相对静止而刀具运动C.左手法则；工件随工作台运动D.左手法则；刀具随主轴运动2、如图所示，当正向面对立式数控铣床用右手法则判断机床坐标轴方向时，如果机床的工作台向左移动，在机床坐标系下则表示向（）方向移动。A.-X轴B.+X轴C.+Y轴D.-Z轴二、坐标系的原点机床原点：在机床上由机床生产厂家设置的一个固定不变的基准点，在机床说明书上有说明。机床参考点：与机床原点相对应、由行程开关设置的物理位置。编程原点（工件原点）：由编程人员在工件上根据编程方便性自行设定的编制加工程序的原点。——尽量选在零件的设计基准或工艺基准上加工原点：三、绝对坐标系和增量坐标系G90G00X10Y12G01X30Y37F100……G91G00X10Y12G01X20Y25F100……G00U10V12G01U20V25F100……第三节数控加工的工艺设计一、数控加工内容的选择通用机床无法加工的内容应作为优选内容；通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，合理的工艺设计方案是数控编程的依据。编程人员必须首先搞好工艺设计，然后再考虑编程。数控加工工艺与普通加工工艺在原则上基本相同，但又有其特点：数控加工的工序内容复杂数控加工程序的编制复杂工艺内容明确而具体对刀点、换刀点二、数控加工工艺性分析尺寸标注应符合数控加工的特点宜用同一基准引注或坐标式尺寸零件轮廓几何要素的条件应完整、准确定位基准要可靠不充分、不清楚过于“苛刻”、自相矛盾应采用同一基准定位同一基准可以是工件上已有表面，也可设置辅助基准零件结构工艺性结合数控加工特点灵活运用普通加工工艺的一般原则，将数控加工工序穿插与零件加工的整个工艺过程中，使之与普通工序良好衔接。三、数控加工工艺路线设计首先找出所有加工的零件表面并逐一确定各表面的加工方法划分加工阶段划分工序，安排顺序常规工序、热处理工序零件加工工艺路线工序的划分•以一次安装、加工作为一道工序•以同一把刀具加工内容作为一道工序•以加工部位划分工序•以粗、精加工划分工序工步的划分•先粗后精；•先面后孔；•按刀具集中。•上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；•先内后外；•以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；•在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。顺序的安排数控加工工序与普通工序的衔接•建立工序间的相互状态要求。四、数控加工工序设计•数控加工工艺十分严密，工序设计中必须注意加工过程中的每一个细节；•对图形进行数学处理、计算和编程时，力求准确无误。数控工序设计的主要任务：•本工序加工内容（走刀路线、工步顺序）的确定；•定位夹紧方式及夹具选择；•数控刀具的选择；•切削用量的选择；•对刀点、换刀点的确定。确定走刀路线•走刀路线：在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹。•走刀路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。•确定走刀路线的原则1)应保证被加工工件的精度和表面粗糙度；2)应使加工路线最短，以减少空行程时间，提高加工效率；3)在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况下，尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作。•为保证零件表面质量，应减少接刀、停刀刀痕应尽量减少在轮廓切削中停刀；避免沿法向切入工件；最终轮廓应在一次走刀中连续加工出来；尽量采用顺铣，提高零件表面质量和刀具耐用度。•寻求最逗走刀路线，减少空刀时间以提高加工效率；但不能忽略必要的辅助尺寸（刀具引入量和超出量）以及对位置精度的影响。•使数值计算简单，减少编程工作量每次直线进给，刀位点计算简单，程序段短、而且加工过程符合直纹面的形成规律，利于准确保证母线的直线度。符合这类工件表面数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高。定位基准与夹紧方案的确定1)力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一；2)尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面；3)避免采用占机人工调整装调方案，以充分发挥数控机床的效能。夹具的选择1)当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具，以缩短准备时间、节省生产费用；2)在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单；3)夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给(如产生碰撞等)；4)装卸零件要快速、方便、可靠，以缩短辅助时间，批量较大时应考虑采用气动或液压夹具、多工位夹具。刀具的选择•刀具刚性要好•刀具耐用度要高•刀具精度要高采用先进的刀具材料优选刀具参数尽可能采用机夹可转位刀片刀具参数选择：•铣刀：铣内凹轮廓：r=(0.8~0.9)Rmin铣外凸轮廓时，r尽量大零件加工高度：H≤(1/4~1/6)r为保证平底两次走刀路线搭接，编程半径取：0.95(r-rε)•钻孔：L/D≤5•镗孔：尽量采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头精镗宜采用微调镗刀。选择镗刀主偏角接近90°，大于75°。对刀点与换刀点的确定•对刀点：是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。•通过G54～G59设定加工坐标系，对刀点往往是零件的加工原点。•通过G92或G50设定加工坐标系，对刀点被认为是程序开始运行的起点，又称“起刀点”。•选择对刀点的原则是：1)便于数学处理和简化程序编制；2)在机床上容易找正；3)在加工中便于检查；4)有利于提高加工精度。•“刀位点”：刀具的定位基准点。•“换刀点”是指多刀机床在加工过程中换刀时的位置切削用量的确定•轮廓加工中注意进给速度的“超程”、“欠程”现象。选择变化的进给速度；自动编程系统自身的“超程”保护功能；利用机床“进给倍率”旋纽手工控制。•加工圆弧段时，切削点的实际进给速度≠刀具中心进给速度。五、数控加工工艺文件的编写•数控加工工序卡•数控加工走刀路线图第二章常用编程指令及数学处理第一节常用编程指令G90、G91N30G90G01X40Z-30F500N40X60Z-48N30G91G01X10Z-30F500N40X20Z-18•G90、G91是一对模态指令，在同一程序段中只能用一种；•无论是绝对尺寸还是增量尺寸，同一轴向的尺寸字的地址符要相同。•有些系统可直接用地址符来区分：X、Y、Z——绝对尺寸U、V、W——相对尺寸预置寄存指令G92(G50)功能：使用G92指令用来确定起刀点与编程原点的相对位置关系，从而建立加工坐标系。指令格式：G92X_Y_Z_；•执行G92指令，机床不产生任何运动；•设定的加工原点与当前刀具位置有关，随刀具起始点的位置不同而改变，必须保证起刀点位置与程序中G92指令中的坐标值一致，重复加工时应特别注意；•也可用CRT/MDI输入参数方式通过G54～G59设定加工坐标系。G92X150Z100G92X150Z20功能：用来指定平面直线和圆弧插补、刀具补偿平面。指令格式：G17；（设置加工平面为XY，数控铣床默认平面）G18；（设置加工平面为ZX，数控车床默认平面）G19；（设置加工平面为YZ）坐标平面选择指令G17、G18、G19快速点定位指令G00功能：在加工过程中，常需要刀具空运行到某一点，为下一步加工做好准备，利用指令G00可以使刀具快速移动到目标点。指令格式：G00X_Y_Z_；执行G00指令时，刀具的移动速度由系统参数设定，不受进给功能指令F的影响。刀具的移动方式有三种：1)各轴以其最快的速度同时移动，因速度和移动距离的不同先后到达目标点，刀具移动路线为多段直线的组合。2)各轴按设定的速度以联动的方式移动到位，刀具移动路线为一条直线。3)各轴按输入的坐标字顺序分别快速移动到位，刀具的移动路线为阶梯形。直线插补指令G01功能：指定直线插补，其作用是切削加工任意斜