第2章 数控加工技术2和数控机床编程及加工

第二章数控加工技术2.1数控工艺特点2.1.1数控工艺比较详细数控加工工艺内容与普通机加工大致相同但非常完整，因为数控是高度自动化的过程。如普通机加工只需指明工步即可，但数控加工必须指明所用刀具、切削速度、进给速度，开动润滑否等等。原来靠机床操作工凭经验的加工参数现在必须由数控编程人员用数控指令表示出来。12.1.2工序集中

现代数控机床刚度大，刀库容量大及多坐标、多工位的特点可以实现一次装夹完成多种加工甚至多个零件的加工，这样就造成了工序集中2.1.3加工方法的特点在曲面加工中，传统的方法是钳工用砂轮磨，用样板检验修正（如舰艇的螺旋桨），数控靠5坐标轴联动，可以准确加工出理想的曲面。22.2数控加工工序数控指令中必须指明机床的运动过程，零件的工艺过程、刀具的种类、走刀速度和走刀路线，不能把设计与工艺分割2.2.1数控加工工艺设计的主要内容对零件加工而言，并非全部加工工艺都要在数控机床上实现。因为数控机床的工时费较高，用普通机床加工毛胚、在数控机床上加工曲面才是比较合理的选择。3不适合数控加工的内容：（1）占机时间长的加工内容（2）加工部位分散（数控坐标轴不够）（3）按样板而非公式加工的曲面轮廓适合数控加工的内容：（1）通用机床无法加工的内容（2）通用机床难于加工或加工质量不能保证的内容（3）用普通机床劳动强度较大的加工内容1）选择合适的对刀点及换刀点对刀点可以称为起刀点（数控程序的起点）对刀点与刀位点是对应的（说法不同）4刀位点：端面铣刀的底面中心钻头的刀尖球头铣刀的球心车刀及镗刀的刀尖

5对刀原则：便于测量和简化编程（尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上）换刀点：对于多刀机床，应在编程时考虑到换刀点的位置可能与工件或夹具产生干涉（换刀点在加工区域以外）2）审查和分析工艺基准的可靠性数控加工是一种定位（坐标）加工，尤其工件需要两面加工时只能有一个工艺基准63）选择合理的零件固定方式每一次重新固定工件都要花费大量的时间去对刀。合理的选择定位基准和夹紧方式对于提高加工效率大有帮助。必要时要改进设计以增加定位的可靠性。如下图所示：改进前的结构改进后的结构增加凸台73.数控加工工艺路线的设计（工序）

数控加工一般穿插在零件加工的整个工艺中，注意与其它工艺相衔接。着重注意如下问题：工序的划分:（1）安装一次工件（2）以同一把刀具加工（3）加工部位不同（4）粗/精加工82.2.2数控加工工艺设计方法确定本工序的走刀路线，切削用量、工艺装备、定位夹紧方式-----工艺设计1）寻求最短走刀路线这种路线较好92）最终轮廓应一次完成（不急剧改变运动方向）刀具急剧改变运动方向会留下痕迹，故应注意走刀路线的选择。如下图所示不好的路线较好的路线最好的路线103）选择刀具的切入及切出方向为了保证工件轮廓的光滑，进刀与退刀（切入与切出）应沿零件轮廓的切线上。减少切削过程刀具速度的变化以减轻刀痕。如图所示：11定位与夹紧是非常耗时的工作，注意以下几点：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准、编程计算基准的“三统一”。（2）尽可能做到工序集中，最好一次装夹完成全部加工（3）避免采用人工调整时间较长的装夹方案（4）工件刚度较大的地方才是较好的夹紧点!如图所示123.确定刀具与工件的相对位置（确认对刀点）

对刀点是通过对刀来确定刀具与工件相对位置的基准点，可以设置在工件上，也能设置在夹具上。工件大致为圆形时，其对刀点往往与工件的坐标原点一致。13与普通机床不同数控机床必须由编程人员规定切削用量。其原则是：保证刀具能加工一个完整的工件在零件的加工过程中不允许换刀

用类比法确定切削用量，见下表:车削加工的切削速度表

被切材料轻切切深0.5～1.0进给量0.05～0.3/r中切切深1～4进给量0.2～0.5/r重切切深5～12进给量0.4～0.8/r10#100---250150---25080---22045#60---23070-22080---180142.2.3填写数控加工技术文件数控编程任务书工件安装和原点设定卡数控技术文件数控加工工艺卡数控加工走刀路线图数控刀具卡

把前面的内容用文字及表格记录下来15工艺处数控编程任务书产品零件图号任务书编号零件名称使用数控设备主要工序说明即技术要求：收任务书的时间经手人：编制审核编程批准1.数控编程任务书16数控加工工件安装及原点设定卡3T形螺栓2压板1镗铣夹具板2.数控加工工件安装和原点设定卡

（简称装夹图或零件设定卡）17单位数控加工工序卡产品名称或代号零件名称零件图号工序简图车间使用设备工序员程序编号夹具名称夹具编号3.数控加工工序卡18数控走刀路线图零件号工序号工步号机床型号XK10程序起止0～100内容铣轮廓周边4.数控走刀路线图19零件图号JB30102-4数控刀具卡使用设备刀具名称镗刀Tc-30序号刀具编号刀具部件名规格1T013960拉钉M10X12392.1刀柄3392.4接杆50x1005.数控刀具卡20（1）足够的强度及刚度（2）高的刀具耐用度（3）高的可靠度（4）较高的精度（5）可靠的断屑能力（6）可以快速更换刀具非回转型刀具回转型刀具2.3数控机床用刀具2.3.1数控刀具必须有较长的使用寿命：21回转型刀具主要由3部分组成（a）连接刀柄（b）接杆（c）复合刀具。

拉钉螺纹孔精度及光洁度很高221）广泛采用可转位刀头（刀刃部分）刀刃钝了，换个方向又是新的2.3.2数控加工刀具特点23数控机床能进行多种加工，所用刀具也就很多种类，必须使刀具系列化、标准化和模块化------建立工具系统。1）车削类工具系统

车刀刀柄可换位刀片2）应用工具系统24（1）（2）2）镗铣类工具系统

（1）整体式（2）模块式25模块式工具系统已成气候。我国已开发TMG系统。26刀具材料应具备下列性能

（1）高硬度及高耐磨性（2）高强度及高韧性（3）良好的耐热性及传热性（4）良好的热加工及机加工性能1）高速钢（62---67HRC）2）硬质合金（78—82HRC，耐热）牌号：W18Cr4V(普通)牌号：YG8;YG6;YG3(K类)韧性好9W18Cr4V(高级)YT15;YT5;YT10(P类)耐磨好YW1;YW2(M类)综合素质好对刀具材料的基本要求

所谓刀具材料是指刀具切削部分的材料27

铣刀用来加工面、槽、健、斜面等。常用铣刀如下图所示：球铣刀立铣刀鼓形刀锥形刀面铣刀数控刀具的选用

车床类刀具的选用简单，主要介绍旋转类刀具（铣镗类刀具）28

1）钻孔主要用麻花钻2）扩孔的刀具较多（孔的直径＞20mm一般由扩孔完成）2.孔加工刀具

孔加工或有2个步骤：钻孔-----扩孔29镗孔刀具有单刃刀具及双刃刀具中心线3）镗孔刀具30铰孔能使孔的光洁度达到较高的程度通用铰刀图硬质合金单刃铰刀4）铰孔刀具31数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，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内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。