数控技术第2章21节

数数控控技技术术华中科技大学机械科学与工程学院第2章数控加工程序编制2.1概述2.2指令及程序结构2.3编程应用举例2.3编程应用举例24自动编程2.4自动编程12.1概述211程序编制的基本概念2.1概述2.1.1程序编制的基本概念零件程序加程序加工机床零件图纸程序代码加工指令成品程序编制加工控制机床加工成品零件本章内容这种从零件图纸到制成控制介质的全过程称为数控机床加工程序的编制。2称为数控机床加工程序的编制。2.1概述2.1概述加工的工艺条件加工的工艺要求程序编制程序代码零件图纸编制程序代码或模型编程的模型描述32.1概述2.1.2手工编程的步骤和内容零件图纸2.1概述手工编程的步骤和内容图纸工艺分析计算运动轨迹程序编制修改制备控制介质校验和试切错误数控系统4数控系统-2.1概述手工编程的过程2.1概述手工编程的过程ALT0SHIZENDWHOTPgDOPgUJRSTE“98:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器O2002N01G91G00G41D01X-50Y25S400M03M08；N02M98P01L10；N03G40M02；#01工艺分析BACKCTRINSCRTAB65“432？1空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX自动编程的过程自动编程的过程52.1概述213数控机床的坐标系2.1概述2.1.3数控机床的坐标系2.1.3.1轴的概念及定义轴名的确定2.1.3.2轴名的确定2.1.3.3机床坐标系与工件坐标系62.1概述2.1.3.1轴的概念及定义2.1概述主要内容目的为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。分类分类基本坐标轴：规定直线进给坐标轴用X、Y、Z表示。表示。回转坐标轴：围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用、、C表示。坐标轴分别用A、B、C表示。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用、、表示。7轴，用U、V、W表示。2.1概述右手规则2.1概述右手规则•X，Y，Z相互之间满足右手规则•AX；BY；CZ满足右手螺旋规则•A-X；B-Y；C-Z满足右手螺旋规则YYYYXX、、YY、、ZZYY+B+BXXYYZZ+C+C+A+AZZ+A+A、、+B+B、、+C+CXX82.1概述进给运动的两种方式2.1概述进给运动的两种方式•主轴带动刀具运动；•工作台带着工件运动。•工作台带着工件运动。坐标轴的正方向坐标轴的正方向•假定工件不动，刀具相对于工件做进给运假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向；•机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局。92.1概述2.1.3.2轴名的确定2.1概述Z坐标轴的确定Z坐标轴：平行主轴轴线的进给轴。Z坐标轴：平行主轴轴线的进给轴。•没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为坐标。垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。主轴能摆动：•主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。10垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。2.1概述Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向2.1概述坐标正方向规定：刀具远离工件的方向+Z+Z+Z+Z11立式5轴数控铣床的坐标系2.1概述2.1概述+Z+Z122.1概述X坐标轴的确定2.1概述在刀具旋转的机床上,如：铣床、钻床、镗床等，按Z轴的布置情况以及机床的结构不同，其判别方式X坐标轴的确定不同。•Z轴水平（卧式）：则从刀具(主轴)向ZZ则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。+Z+Z+X+X//向指向右边。+X+X//132.1概述•Z轴垂直（立式）：2.1概述+Z+Z轴垂直（立式）：单立柱机床+Z+Z+X+X//+X+X//14立式5轴数控铣床的坐标系2.1概述+Z+Z2.1概述•Z轴垂直（立式）：双立柱机床(龙门机床)，双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。X轴的正方向指向右边。+X+X//152.1概述在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X2.1概述轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+X+X+Z+Z162.1概述Y坐标的确定2.1概述Y坐标的确定利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。•右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则•右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在XZ平面，从Z至X，姆指•右手螺旋法则：在XZ平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。172.1概述立、卧式数控铣床2.1概述182.1概述龙门数控铣床2.1概述+Z+Z龙门数控铣床+Y+Y+X+X//192.1概述回转坐标A、B、C2.1概述+Z+Z+Y+Y+Z+Z+C+C//+A+A+C+C+C+C//+X+X//+X+X//+Y+Y//202.1概述辅助坐标U、V、W2.1概述+W+W+Z+Z+A+A+C+C//+X+X//CC+Y+Y//212.1概述2.1概述2.1.3.3机床坐标系与工件坐标系坐标系的三要素机床坐标系与工件坐标系•原点---机床或工件坐标系的原点•轴---X/Y/Z、A/B/C、U/V/W•单位---编程单位、脉冲当量单位---编程单位、脉冲当量222.1概述机床原点2.1概述•机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。•机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立•机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程过程232.1概述机床坐标系2.1概述机床坐标系•以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。•机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。24作为工件坐标系的参考坐标系。2.1概述工件原点与工件坐标系2.1概述••工件原点：工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。与对刀点重合。••工件坐标系：工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。工件原点偏置：工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，••工件原点偏置：工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在•现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行切换。252.1概述2.1概述工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，26工件原点与机床原点间的距离。2.1概述2.1概述绝对坐标编程和相对坐标编程•绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的编程一坐标系（机床或工件）零点计量的编程方式。•相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。272.1概述2.1概述例：绝对坐标与相对坐标的表达例：绝对坐标与相对坐标的表达282.1概述表达方式：G90/G91；X.Y.Z绝对，U.V.W相对2.1概述表达方式：；绝对，相对选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无区别的。无区别的。292.1概述2.1.4数控加工的工艺分析和数控加工方法2.1概述数控加工的工艺分析和数控加工方法2.1.4.1数控加工的工艺分析数控加工的工艺性问题涉及面很广一般来说数控加工的工艺分析数控加工的工艺性问题涉及面很广,一般来说包括：加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式、刀具、运动轨迹等多方面的考虑。紧方式、刀具、运动轨迹等多方面的考虑。302.1概述1.数控加工的工艺特点与内容2.1概述1）特点:工序内容具体、复杂、严密工序内容具体、复杂、严密工序集中加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）差）312.1概述数控加工工序卡片2.1概述数控加工工序卡片322.1概述数控加工走刀路线图2.1概述数控加工走刀路线图332.1概述数控刀具卡片2.1概述342.1概述2）工艺处理的内容:2.1概述加工零件的选择数控工艺性分析数控工艺性分析工艺路线制订对刀点/走刀路线/切削量工序设计工序设计数控加工零件的选择有毛坯和零件图样，选择数控机床；有数控机床，选择合适零件。两种情况：考虑因素主要有：毛坯材料、类型；零件轮廓复杂程度、尺寸大小；35考虑因素主要有：加工内容及精度、零件批量。2.1概述2.数控加工的工艺分析2.1概述零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；的原则；零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点；零件外形、内腔最好采用统一几何类型和尺寸（减少刀具规格和换刀时间）；内槽圆角半径不应过小。362.1概述加工部位要敞开应尽可能让多个工作面一次完成加工2.1概述AB？加工部位要敞开应尽可能让多个工作面一次完成加工A、B？231AB37B2.1概述2.1概述课堂练习：如何装夹？382.1概述刀具的选择2.1概述刀具的选择应满足：应满足：安装调整方便刚性好精度高耐用度高耐用度高数控车床刀具系统39数控车床刀具系统2.1概述数控铣床刀具系统2.1概述数控铣床刀具系统402.1概述切削深度2.1概述切削用量的选择进给量\进给速度主轴转速主轴转速切削深度切削深度也称为吃刀量,主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、也称为吃刀量,主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、夹具、机床组成的工艺系统刚度所决定，在刚度允许的情况下，最好在留出精加工余量的基础上，一次切净余量，这样可减少走刀次数，提高加工效率，同时又能提高加工这样可减少走刀次数，提高加工效率，同时又能提高加工精度和改善表面质量。412.1概述进给速度2.1概述进给速度（1）当工件质量能得到保证时，为提高生产效率，可选较高的进给速度。高的进给速度。（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。（3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小（）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。422.1概述2.1概述主轴转速根据已经选定的切削深度、进给量及刀具耐用度选择切削速度。选择切削速度。S＝1000Vc/DS＝1000Vc/D432.1概述对刀点与换刀点的确定2.1概述对刀点与换刀点的确定何谓对刀点？选择对刀点的原则：•选在零件的设计基准何谓对刀点？相关概念•选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。刀位点相关概念之相关的位置上。•选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的对刀点•选在便于坐标计算的地方。换刀点（与换刀位置的区别）442.1概述刀位点：