第二章数控程序编制XXXX

ComputerNumericalControlofMachineTools第二章数控程序编制12.1概述2.2数控编程工艺基础2.3数控编程技术基础2.4数控编程常用G代码2.5车铣对刀2.6手工编程举例2.7宏程序与宏指令2.8STEP-NC编程2.9自动编程ComputerNumericalControlofMachineTools2.1数控编程概述-概念2.1.1数控编程的基本概念–也称零件编程，是指编程人员根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。HIT&HRBUST2程序编制加工控制机床加工零件图纸程序代码加工指令成品零件本章内容ComputerNumericalControlofMachineTools了解机床的规格、性能、数控系统所具备的功能及指令格式等；对技术要求、零件的几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，确定使用的刀具、切削用量、加工顺序和走刀路线；进行数值计算，获得刀位数据；按规定代码和格式，编制成加工程序，并输入数控系统。零件图纸分析确定工艺路线刀位轨迹计算编写加工程序程序代码输入程序校验、试切加工零件程序满足加工要求是否32.1数控编程概述-内容、步骤数控编程与计算机编程的区别ComputerNumericalControlofMachineTools2.1数控编程概述–编程方法•1.手工编程–整个编程过程由人工完成，对编程人员的要求高。–适用：•几何形状不太复杂的零件；•三坐标联动以下加工程序。HIT&HRBUST4ComputerNumericalControlofMachineTools2.1数控编程概述–编程方法•2.自动编程–用计算机将待加工零件的信息转换成数控机床能够执行的数控加工程序的过程。–适用：•形状复杂的零件；•虽不复杂但计算工作量大的零件，如非圆曲线轮廓、有数千个孔的零件等。HIT&HRBUST5ComputerNumericalControlofMachineTools数控机床是按照程序来工作的，因此编程前需对零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程时，对一些工艺问题（加工路线、对刀点、换刀点等）作一些处理。6HIT&HRBUST2.2数控编程工艺基础优秀的程序员首先应是一个好的工艺员ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–加工准备•1.零件图与工艺分析–（1）零件图分析•分析零件图纸中尺寸标注是否适合数控加工；•分析图纸中几何元素的条件是否充分、正确；•分析数控加工零件的结构合理性。–（2）毛坯状态分析•毛坯的材料、毛坯的类型、生产批量；•是否符合装夹要求；•毛坯的变形和加工均匀性对加工质量的影响程度。HIT&HRBUST7ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–加工准备•2.定位基准与装夹–基准是零件上用来确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面–尽可能作到设计、工艺与编程基准统一；–在选择定位基准时，首先考虑的是选择精基准，再考虑合理地选择粗基准；–选择精基准时，重点考虑如何减少工件的定位误差、保证工件的加工精度，也要考虑工件装卸方便，夹具结构简单。HIT&HRBUST8ComputerNumericalControlofMachineTools(a)支承块(b)钻套9HIT&HRBUST2.2数控编程工艺基础–加工准备ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–加工准备•2.定位基准与装夹–尽量将工序集中，减少装夹次数；–夹紧要可靠，尽量避免被加工零件产生振动，导致加工精度和表面质量降低；–夹紧点分布应合理，夹紧力大小要适中且稳定，减少夹紧变形。HIT&HRBUST10ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–加工准备•3.机床、夹具、刀具的合理选用–（1）机床的选择HIT&HRBUST11ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–加工准备•3.机床、夹具、刀具的合理选用–（2）夹具的选择HIT&HRBUST12孔系组合夹具通用夹具—液压三爪卡盘连杆加工专用夹具ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–加工准备•3.机床、夹具、刀具的合理选用–（3）刀具的选择HIT&HRBUST13ComputerNumericalControlofMachineTools2.2数控编程工艺基础–工艺设计•数控加工中出现的问题和失误绝大多数与工艺设计时考虑不周有关HIT&HRBUST14刀具类型及规格数控加工工艺设计数控系统的关键指标机床类型及规格编程方法毛坯材料和规格零件结构和形状尺寸公差等相关技术要求加工方法及定位基准数控加工工艺影响因素ComputerNumericalControlofMachineTools对刀点指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。由于程序也是从这一点开始执行，所以对刀点也叫“程序起点”或“起刀点”。1、对刀点与换刀点的确定刀具与工件原点Z轴方向之距离刀具与工件原点X轴方向之距离刀具与工件原点Y轴方向之距离铣削对刀点的确定过程举例15HIT&HRBUSTComputerNumericalControlofMachineTools确定对刀点的原则：1)工件易找正；2)方便编程计算；3)对刀误差小；4)加工时检查方便、可靠。16对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。●●●工件零点机床零点对刀点X0X1X2Y0Y1Y2●换刀点ComputerNumericalControlofMachineTools（1）加工方法的选择和加工顺序的确定选择加工方法时需考虑的主要因素：①工件的加工精度、表面粗糙度和其它技术要求。②工件材料的性质。③工件的形状和尺寸。④生产效率和经济性。⑤根据现有生产条件安排生产。工件各表面的加工顺序应遵循的原则：①基面先加工原则；②先粗后精原则；③先主后次原则；④先面后孔原则；⑤减少换刀次数原则17HIT&HRBUST2．工序安排及走刀路线的确定ComputerNumericalControlofMachineTools（2）走刀路线的确定走刀路线是指数控加工过程中刀位点相对于被加工工件的运动轨迹和运动方向。进刀路线一旦确定，编程中各程序段的先后次序也基本确定。确定进刀路线的原则是：保证零件的加工精度和表面粗糙度方便数值计算，减少编程工作量缩短走刀路线，减少空行程，提高加工效率尽量减少程序段数18HIT&HRBUSTComputerNumericalControlofMachineToolsXYZOXYZOXYZO加工直纹面的三种进刀路线19HIT&HRBUST往复走刀单向走刀ComputerNumericalControlofMachineToolsa)b)c)孔加工的两种进刀路线O对刀点对刀点ⅠⅡⅡⅠⅢⅣⅢⅣXXYYO孔系的不同加工路线数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。20HIT&HRBUSTComputerNumericalControlofMachineTools车削或铣削切入切出路径：原则：尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出。切向切入径向切入21HIT&HRBUSTXYXXYY外圆加工工件轮廓内圆加工起刀点切入切出切入切出起刀点起刀点ComputerNumericalControlofMachineTools切入点选择原则：精加工选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点。避免铣刀当钻头使用，否则因受力大而损坏。切出点选择原则：能连续完整的加工曲面。非加工时间短。22ComputerNumericalControlofMachineTools（1）加工阶段的划分一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件的精度要求特别高，最后还需要安排专门的光整加工阶段。如果毛坯表面比较粗糙，余量也较大，必要时还需要安排荒车加工和初始基准加工①粗加工阶段主要任务是为了去除毛坯上大部分的余量，使毛坯在形状和尺寸上基本接近零件的成品状态。该阶段的主要目标是高生产率。23HIT&HRBUST3.数控加工的切削用量ComputerNumericalControlofMachineTools②半精加工阶段主要任务是使零件的主要表面达到工艺规定的加工精度，并保留一定的精加工余量，为精加工做好准备。该阶段可将一些次要表面，如钻孔、攻螺纹、铣键槽等加工完毕。③精加工阶段目的是保证加工零件达到设计图纸所规定的尺寸精度、技术要求和表面质量要求。此阶段考虑的主要问题是如何达到要求的加工精度和表面质量。④光整加工阶段当零件的加工精度要求较高，如尺寸公差等级要求为IT6以上，以及表面粗糙度要求较小（Ｒａ＝0.2微米）时，在精加工阶段之后就必须安排光整加工。该阶段主要任务是减少表面粗糙度或进一步提高尺寸精度，一般不用纠正几何形状误差和位置误差。24HIT&HRBUSTComputerNumericalControlofMachineTools（2）切削用量数控加工的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速（切削速度）和进给量。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和成本均有显著影响。选择原则：粗加工时以提高生产效率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，可取较高的切削速度和较低的进给量，应在保证加工质量的前提下，兼顾加工效率和经济成本。25HIT&HRBUSTComputerNumericalControlofMachineTools工艺设计完成后形成的纸质或电子文档，称为工艺卡片或工艺规程，统称为工艺文件。数控加工工艺文件是数控加工、产品验收的依据，操作者遵守执行的规范，产品零件重复生产的技术工艺文件。（1）编制任务书；（2）数控加工工件安装和零点设定卡片；（3）数控加工工序卡片；（4）数控刀具卡片；（5）数控刀具数据表；（6）机床刀具运动轨迹图；（7）机床调整单；（8）程序卡片。26HIT&HRBUST4．制定数控加工工艺文件ComputerNumericalControlofMachineTools2.2.3数控编程误差及控制27HIT&HRBUST编程误差一般小于零件精度的10%△a算法误差（拟合误差）：为用近似算法逼近零件轮廓时产生的误差（以称一次逼近误差）例如：用直线或圆弧去逼近某曲线时和用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。△b插补误差：插补算出的线段与理论线段之间的误差，它与在计算时所取的字节长度有关。△c圆整误差：它是插补完成后，由于分辨率的限制，将其圆整而产生的误差。它与机床的分辨率有关。pS),,(cbafSp式中：ComputerNumericalControlofMachineTools2.3数控编程技术基础我国制定了许多数控标准，如GB8870、JB/T3051、GB/T12646、GB/T12177等，与国际上使用的ISO数控标准基本一致。28HIT&HRBUST2.3.1数控编程标准ISO6983国际标准ISO14649和ISO10303-AP238国际标准在编程的许多细节上，各国厂家生产的数控机床不完全相同。ComputerNumericalControlofMachineTools2.3.2数控编程相关坐标系统机床坐标系是机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等。机床坐标系原点称为机床原点或机床零点，它是机床上的一个固定点，亦是工件坐标系、机床参