2 数控编程基础及工艺分析.ppt

2数控编程基础及工艺分析 2 1概述2 1 1程序编制的内容和步骤数控机床编程的步骤如图2 1所示 数控机床编程的主要内容有 1 分析零件图样和工艺处理分析零件图样 明确加工的内容及要求 2 数学处理建立一个工件坐标系 计算出刀具的运动轨迹 3 编写零件程序清单编写零件程序清单 填写有关的工艺文件 4 程序输入现代数控机床中 程序可以由计算机接口传送 5 程序校验与首件试切目的 检验出运动是否正确 检查出被加工零件的加工精度 2 1 2数控机床编程的方法1 手工编程人工完成零件程序编制的过程 适用于 点位加工或几何形状不太复杂的零件2 自动编程使用计算机完成零件程序编制的过程 适用于 复杂的零件 2 2数控机床编程的基础知识1 程序结构与格式一段程序要包含三部分 1 程序标号字 N字 用地址码N和后面的若干位数字来表示 2 程序段的结束符号一般用 有些系统也用 LF 任何一个程序段必须要有结束符号 3 程序段的主体部分一段程序中 除序号和结束符号外的其余部分 由一个以上功能字组成 一个程序段的例子 2 功能字 1 准备功能字 G功能字 G功能是使数控机床做某种操作的指令 地址G和两位数字来表示 从G00 G99共100种 G代码有模态和非模态之分 模态G代码 一旦执行就一直保持有效 直到同一模态组的另一个G代码替代为止 非模态G代码 只有在它所在的程序段内有效 2 坐标字由坐标名 带 符号的绝对坐标值构成 坐标名有X Y Z U V W P Q R A B C I J K等 X Y Z X Y Z方向的主运动U V W 分别对应平行X Y Z坐标的第二坐标P Q R 分别对应平行X Y Z坐标的第三坐标A B C 分别对应绕X Y Z坐标的转动坐标I J K 圆弧中心坐标 永远是圆弧的起点对圆心的增量坐标 分别对应平行X Y和Z坐标注 符号 可以省略 3 进给功能字 F字 由地址码F和后面表示进给速度值的若干位数字构成 用它规定直线插补G01和圆弧插补G02 G03方式下刀具中心的进给运动速度 进给速度是指沿各坐标轴方向速度的矢量和 进给速度的单位有 mm min m min min r min mm r m r 4 主轴转速功能字 S字 S字用来规定主轴转速 它由S字母后面的若干位数字组成 这个数值就是主轴的转速值 单位是r min 5 刀具功能字 T字 T地址字后接若干位数值 数值是刀具编号 6 辅助功能字 M功能 格式是 M地址字后接2位数字 M00 M99 有模态和非模态两种 M代码可以分成两大类 基本M代码 用户M代码 7 刀具偏置字 D字和H字 D后接的值是刀具直径的补偿值 H后接的值是刀具长度的偏置值 3 机床坐标系和工作坐标系的定义 1 机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系 在标准中规定 Z轴 规定平行于机床主轴的刀具运动坐标轴为 取刀具远离工件的方向为正方向 当机床有多个主轴时 则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z轴 X轴 为水平方向 且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面 Y轴 按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴的正方向 编程坐标 假定工件固定不动 全部用刀具运动的坐标系来编程 机床原点 机械原点 是机床坐标系的原点 它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处 2 工作坐标系编程人员在编程和加工时使用的坐标系 是程序的参考坐标系 工作坐标系的位置以机床坐标系为参考点 一般在一个机床中可以设定6个工作坐标系 3 附加运动坐标X Y Z为第一坐标系 U V W和P Q R为第二坐标系和第三坐标系 4 最小设定单位数控系统能实现的最小位移量 又称最小指令增量或脉冲当量 2 3数控加工工艺基础1 CNC机床的选择根据零件的类型选用相应的CNC机床加工 以发挥CNC机床的效率和特点 1 平面孔系零件的加工零件特征 孔多 位精度高加工方法 点位数控机床2 旋转体类零件的加工零件特征 回转体加工方法 数控车床 磨床3 平面轮廓零件的加工零件特征 直线 圆弧组成加工方法 两联动铣床4 立体轮廓表面加工零件特征 曲线 曲面加工方法 两 三 四 五联动铣床 2 加工工序的划分划分方法有 1 刀具集中分序法 2 粗 精加工分序法 3 按加工部位分序法也可根据具体情况把上述分序方法进行综合安排 3 工件的装夹方式零件的定位 夹紧注意点 1 应尽量采用组合夹具和标准化通用夹具 2 零件定位 夹紧的部位应不妨碍各部位的加工 刀具更换以及重要部位的测量 3 夹紧力应力求通过靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内 4 零件的装卡 定位要考虑到重复安装的一致性 4 对刀点与换刀点的确定对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点 又称作加工起点 选择对刀点的原则是 1 方便数学处理和简化程序编制 2 在机床上容易找正 3 加工过程中便于检查 4 引起的加工误差小 刀位点 是指确定刀具位置的基准点 对刀时应使对刀点与刀位点重合 换刀点 应根据工序内容安排 5 选择走刀路线走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向 确定走刀路线的一般原则是 1 保证零件的加工精度和表面粗糙度 2 方便数值计算 减少编程工作量 3 缩短走刀路线 减少进退刀时间和其他辅助时间 4 尽量减少程序段数 减少占用存储空间 6 加工刀具选择一般说来 数控机床用应具有 较高的耐用度和刚度 刀具材料抗脆性好 有良好的断屑性能和可调易更换等特点 铣削平面零件的周边轮廓一般采用立铣刀 数控加工型面和变斜角轮廓外形时常用球头刀 环形刀 鼓形刀和锥形刀 7 切削用量的确定切削深度 在刚度允许的情况下 尽可能使切削深度等于零件的加工余量 主轴转速n 根据允许的切削速度v来选择 n 1000v D式中 n为主轴转速 r min D为刀具直径 mm v为切削线速度 m min 受刀具耐用度的限制 进给速度F mm min 计算进给速度的公式如下 F nZt式中 n为主轴转速 r min Z为铣刀齿数 t为每齿切削厚度 mm 为防止 超程 应在接近拐角前适当降低进给速度 过拐角后再逐渐增速 8 程序编制中的误差控制程序编制中的误差主要由以下三部分组成 1 逼近误差用近似计算方法逼近零件轮廓时所产生的误差 也称一次逼近误差 2 插补误差用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的理论曲线与插补加工出的线段之间的误差 3 圆整化误差将工件尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差 点位数控加工中 程编误差只包含一项圆整化误差 轮廓加工中 程编误差主要由插补误差组成 2 3程序编制中的数值计算 编程时的数值计算 主要是计算零件轮廓的基点和节点的坐标 或刀具轨迹的基点和节点的坐标 数控机床一般只有平面直线和圆弧插补功能 可采用逼近 代替 方法插补非圆曲线 采用插值法或曲线拟合的方法求出曲线 采用平面曲线逼近空间曲面 一 非圆曲线的节点计算 1 等间距直线逼近法等间距分割曲线 得出节点坐标后 演算分段造成的逼近误差是否小于允许值 方法 求出与线段距离是允许误差的直线方程 与曲线联立求解 根据解的结果既可判断 例 略 2 等弦长直线逼近法取等长线段分割曲线 方法是求出被分割曲线段中曲率半径最小的曲线段 然后根据逼近误差等于允许误差求出逼近直线段的长度 再以此长度线段分割曲线 求出各节点坐标既可 3 等误差直线逼近法