数控加工编程PPT课件

1、15-1 5-1 概 述 5.1.1 数控加工编程的基本概念数控编程：从分析零件图纸到制成数控机床所能识别的数控加工程序的过程，称为数控编程。 数控机床是严格按照从外部输入的程序来自动地对被加工工件进行加工的。为了与数控系统的的内部程序（系统软件）及自动编程用的零件源程序相区别，我们把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序。根据被加工零件的图纸及其技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制数控加工指令序列。 它是数控机床的应用软件。第1页/共222页2数控机床加工过程第2页/共222页35.1.2 数控编程方法数控编程方法1)1)手工编程手工编程 全部或主

2、要由人工进行，广泛采用于简单的点全部或主要由人工进行，广泛采用于简单的点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。但对复杂零件位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。但对复杂零件编程计算繁琐、程序量大、编程计算繁琐、程序量大、 费时且易出错。费时且易出错。 2）自动编程： 用数控语言编写零件源程序输入计算机。计算机对源程序进行计算处理和后置处理，最后自动产生具体机床的加工程序单，这个过程称为自动编程。 第3页/共222页4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内容和步骤第4页/共222页51 1分

3、析零件图 分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状、热处理要求等确定是否适用在NC机床上加工或哪类NC机床。 根据零件图纸对零件形状、尺寸、技术要求、工艺方案等进行细致分析，从而确定加工方法和加工工艺路线，刀具形状和尺寸及布置，切削用量，定位关系等，对毛坯的基准面及余量也应提出一定要求。 第5页/共222页6 3 3运动轨迹的坐标计算 根据图纸尺寸按规定的坐标系计算零件轮廓和刀具运动轨迹的各坐标值。 将有关几何元素以及相应的坐标值，按走刀路线的顺序进行分段和排序，同时将所要求的诸如主轴转速、进给速度、刀号、刀具位置补偿、冷却等辅助机能指令按规定格式填到相应的程序段中，从而构成一份完整的程序单

4、。第6页/共222页7 5 5程序输入 有手动输入、介质输入和通信输入等方式，介质输入方式的介质可以是穿孔纸带、磁带、磁盘等。 方法：首先进行初期检查，然后在有CRT图形显示屏的数控机床上进行模拟加工，看加工出的工件形状是否正确。 程序校验结束后，在机床上进行首件试切。第7页/共222页85.25.2数控编程的基础知识一、数控机床的坐标系统 在国际ISO标准中，数控机床坐标轴和运动方向的设定均已标准化，我国机械工业部1982年颁布的JB3052-82标准与国际ISO标准等效。 机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械挡块决定

5、，不能随意改变。 数控加工是基于数字信息的加工，刀具与工件的相对位置必须在相应坐标系下才能确定。第8页/共222页9+X+X+Y+Z+Y+Z+Y+C+Z+A+B+C+X+Y+Z+A+B+X（一）数控机床坐标系的规定原则一般采用右手直角坐标系（笛卡尔坐标系）第9页/共222页10坐标轴确定的方法1、Z轴v一般取传递切削动力的主轴轴线方向方向为Z轴v正方向：取刀具远离工件的方向为正方向v当机床有几个主轴时，选一个垂直工件装卡面 的主轴为Z轴v当机床没有主轴时，选与装卡工件的工作台面 相垂直的直线为Z轴（二）数控机床坐标轴和运动方向第10页/共222页112 2、X X轴1) 刀具旋转的机床(如铣床

6、、钻床)主轴（Z）垂直（立式）：面对主轴向右为正主轴（Z）水平（卧式）：面对主轴向左为正2) 工件旋转的机床(如车床、磨床)在水平面内取垂直于工件回转轴线的方向为X轴 正方向：刀具远离工件的方向3) 对于无主轴的机床以切削方向为X轴正向3、Y轴 按右手直角坐标系确定第11页/共222页12车床坐标系 立铣床坐标系 卧铣床坐标系 第12页/共222页13+X+Z 数控车床的坐标系是以径向为轴方向，纵向为轴方向。指向主轴箱的方向为轴的负方向，而指向尾座的方向为轴的正方向。轴是以操作者面向的方向为轴正方向。故，根据右手法则，轴正方向指向地（数控车床编程中不涉及Y轴坐标）。数控车床坐标系如图所示。第1

7、3页/共222页14+Z+X+Y第14页/共222页154 4、A A、B B、C C轴轴 回转进给运动回转进给运动坐标坐标用右手螺旋法则确定5、附加坐标主坐标或第一坐标系：X、Y、Z第二组附加坐标：U、V、W第三组附加坐标：P、Q、R如果数控机床的运动多于X、Y、Z三个轴，则可以用U、V、W和P、Q、R表示平行于X、Y、Z的第三组直线运动。+Z+X+Y+Y+Z+X+A+B+C第15页/共222页16在坐标系中,字母不带“ ”的坐标表示工件固定、 刀具运动的坐标.字母带“ ”的坐标表示工件运动、刀具固定的坐标+Z+X+Y+Y+Z+X+A+B+C坐标轴的正方向:使刀具与工件之间距离增大的方向规定

8、为轴的正方向（二）工件运动的坐标方向 编程时为了编程的方便和统一，不管是工件还是刀具移动的机床，总是假定工件是静止的，刀具在坐标系内运动。工件运动的坐标方向：主轴旋转运动方向规定主轴正转（从主轴尾端向前端（装刀具或工件端）看顺时针方向旋转为主轴正.即： 右旋切入是正向。第16页/共222页172、机床原点与参考点数控车床坐标系的原点 数控铣床坐标系的原点 n机床原点（零点）：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。第17页/共222页182、机床原点与参考点数控车床坐标系的原点 和参考点n机床参考点：用于对机床工作台与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。参

9、考点的位置由挡铁和限位开关预先确定好。数控车床的机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点。第18页/共222页19 一般情况下，数控铣床和加工中心的机床参考点与机床原点重合数控铣床的原点与参考点 第19页/共222页203 3、工件坐标系（编程坐标系）v设置工件坐标系原点的原则： 便于将工件图的尺寸方便地转化编程的坐标值和提高加工精度。数控车床工件坐标系的原点 数控铣床工件坐标系的原点 工件坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。工件零点：工件坐标系的原点既是工件零点第20页/共222页21对于简单零件，工件零点就是编程零点。第21页/共222页225 5、绝对尺寸与增

10、量尺寸1、绝对尺寸：坐标系内所有坐标点的坐标植均从某一固定坐标原点（如机床坐标系的原点）进行标注的。绝对尺寸表示法 第22页/共222页232、增量尺寸：坐标系内某一位置的坐标尺寸用相对于前一位置的坐标尺寸的增量进行标注的。增量尺寸表示法 第23页/共222页241、数控加工程序的结构与格式（1）程序的组成 加工程序由程序段组成，程序段由字组成。如：N15 G00 X12.5 F1200 TI S1000 N16 M05 一个功能字包括一个地址符和若干数字。 如： X12.5第24页/共222页25程序组成程序号程序段结束程序例：O1010N0010 G92 X85 Y120;N0020 G9

11、0 G00 X30 Y45;N0030 G01 X54 Y58 F150;N0080 M98 P100 L2;N0100 M02;O100N010 G41 G00 X10 Y15;N020 G01 X35 Y35 F150;N090 M99调用子程 序返回主程 序程序号程序段结束程序第25页/共222页261、程序号O 1010程序的编号程序的地址F6M OA-B P 西门子 %2、程序段程序段由若干个程序字（代码）组成3、结束程序M02（程序结束） 或 M30 （程序结束返回）程序段结束符：IR、NC、LF等整个程序的结束字符程序段由程序的开始、内容和程序结束组成。程序开始以序号N开头如：N

12、15 G00 X12.5 F1200 TI S1000第26页/共222页27程序段格式可变程序段格式固定程序段格式使用地址符可变程序段格式使用分隔符符可变程序段格式v使用地址符可变程序段格式 这种格式又称为地址格式，它以地址为首，其后由一串数字组成序号字和各种程序字。N口口口口 G口 口 X口口口 Y 口口口 Z 口口口 R口口口 顺序号 准备功能 运动坐标其他坐标 F口口口口 S口口口口 T口口口口 M口口 LF(或CR)工艺性指令 辅助功能 结束代码功能字的排列顺序和表达方式。（2）程序段格式第27页/共222页28N01 G01 X125.2 Y-135 F99 S01 T03 M03

13、 LFN02 X150.2 Y180.6 LF省略v使用分隔符可变程序段格式例：HT01 HT01 HT125.2 HT-135 HT99 HT01 HT03 HT03 LFv固定程序段格式 这种格式不使用地址符，也不使用分隔符，它规定了在输入中所有可能出现的字的顺序，也规定了各个字的位数。即字的顺序和位数都是固定的，目前已经很少使用。例： 这种格式预先规定了输入时可能出现的字的顺序，在每个字前写一个分隔符HT，这样就可以不使用地址符。第28页/共222页29数控系统的指令代码分为二大类准备功能代码主要用于控制刀具对工件进行切削加工 准备功能代码辅助功能代码一、准备功能G指令准备功能代码由地址

14、字符与后面的二位数字组成 (00-99)G代码的形式：模态代码（续效代码）：一旦被执行，则一直有效，直至被同组的G功能指令注销为止非模态代码：只在所在程序段中有效，也称一次性代码第29页/共222页30v 1）坐标系指令XY70.030.040.0100.0终点起点第30页/共222页31v 坐标系设定指令G92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。机床未产生任何运动。指令格式：G92 X_ Y_ Z_；G92 X400. Z250.G92 X500. Z100. 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

15、中G92指令中的坐标值一致。G92 X400. Z250.G92 X500. Z100.第31页/共222页32平面坐标指令Y/Z平面Z/X平面X/Y平面YXZG17；（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） 这种指令用作直线与圆弧插补及刀具补偿时的平面选择。第32页/共222页33v 2）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：G00 X_ Y_ Z_；AB如图从A点到B点的实际运动轨迹根据实际系统的设计情况可以

16、是多种多样的。第33页/共222页34v 3）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率的平面或空间直线。指令格式：G01 X_ Y _ Z_ F_； 工件相对于刀具的现时位置是直线的起点，该点为已知点。因此程序段中只需指定终点的坐标尺寸，就指定了加工直线的必要条件。N30 G90 G01 X40 Z-30 F500N40 X60 Z-48N30 G91 G01 X10 Z-30 F500N40 X20 Z-18绝对坐标编程增量坐标编程第34页/共222页35v 4）圆弧插补指令G02、G03功能： G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧

17、轨迹切削。指令格式：圆心坐标I、J、K总是为增量尺寸，与指定的G90无关。圆心参数也可用半径R表示，规定：圆心角180，R为正； 180，R为负；注：用R参数时，不能进行整圆加工。整圆加工只能用圆心坐标I、J、K顺逆终点坐标 圆心坐标或半径X,Y-终点坐标(与G90和G91有关 )I,K-圆心坐标(增量值：从圆弧起点开始到圆心的增量尺寸，与G90和G91无关 )R-圆弧半径(负值表示大于180度圆弧)F-切向速度指令格式：第35页/共222页36顺逆铣方向：从XY平面（ZX平面，YZ平面）的Z轴（Y轴，X轴）的正向往负向观察 XYG17G03G02ZXG18G03G02YZG19G03G02顺

18、逆铣方向判断方法第36页/共222页37v 5）暂停指令G04功能：可使刀具做短时间的无进给运动，适用于车削环槽、钻孔等。指令格式：G04 _ _ LF为地址符，常用X或P表示。_ _为暂停时间，单位为ms，也可是刀具或工件的转数。第37页/共222页38v 6 6）刀具半径补偿指令G40G40、 G41 G41 、 G42G42G41为左偏指令，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边；G41为右偏指令G40为取消指令：当G41、G42程序完成后用G40取消偏置，从而使刀具中心与编程轨迹重合。刀具旋转方向在刀具前进方向左补偿补偿量刀具前进方向刀具前进方向刀具旋转方向在刀具前进方向右补偿补

19、偿量第38页/共222页39G43：刀具长度正补偿指令作用：对刀具编程终点坐标值加上一个刀具偏差量e的计算，即使编程终点坐标正方向移动一个偏差量。G44：刀具长度负补偿指令作用：与G43刚好相反。G49：撤销刀具长度补偿指令偏差e设定H01=-4.0（偏置值）G91 G00 G43 Z-32 H01; 实际Z向进给-32.0+(-4.0)=-36.0G01 Z-21.0 F1000; Z向将从-36.0进给到-57.0G00 G49 Z53.0; Z向将退到53.0+4.0，返回到初始位置v 7）刀具长度补偿指令G43、 G44 、 G49）第39页/共222页40 在G功能代码中，常用G80

20、-G89作为固定循环指令。在有些数控车床中，应用G33-G35与G70-G79。 例如：车螺纹时，刀具切入、切螺纹、刀具径向退出和快速返回四个固定的连续动作，只需要用一条固定循环指令程序去执行，使程序数减少了三条。 固定循环指令可使程序编制简短、方便，提高编程质量。第40页/共222页41二、辅助功能M指令(M00-M99)辅助功能M代码由地址字符M与后面的二位数字组成 辅助功能代码主要用于控制机床的辅助设备，如主轴、刀架和冷却泵的工作，由继电器的通电与断电来实现其控制过程。 M指令也有续效和非续效指令之分。M指令与插补运算无关，一般书写在程序的后部。第41页/共222页421）程序停止指令M

21、00： 执行含有M00的程序段后，机床的主轴、进给及冷却液都自动停止。该指令用于加工过程中测量刀具和工件的尺寸、工件调头、手动变速等操作。2）计划停止指令M01： 这个指令又叫“任选指令”或“计划暂停”。该指令与M00基本相似，但只有在操作面板上的“任选停止”键按下时，M01才有效，否则机床将忽略该指令程序段，继续执行后续的程序段。(3) 程序结束指令M02，M30：该指令用在程序的最后一个程序段中。当全部程序结束后，用此指令可使主轴、进给及冷却液全部停止。M02的功能比M00多一项“复位”。M30是执行完程序段内所有指令后，使主轴停转、冷却液关闭、进给停止，并将程序指针指向程序首，以便再加工

22、下一个零件。第42页/共222页434）与主轴有关的指令5）换刀指令M06M06是手动或自动换刀的指令。它不包括刀具选择功能，但兼有主轴停转和关闭冷却液的功能，常用于加工中心机床刀库换刀前的准备工作。 M03 主轴正转 M04 主轴反转 M05 主轴停止第43页/共222页446）与冷却夜有关的指令M07M08M09冷却液开冷却液关7）运动部件的夹紧、松开指令M10运动部件夹紧运动部件松开M118）主轴定向停止指令M19M19使主轴准确地停止在预定的角度位置上。这个指令主要用于点位控制数控机床和自动换刀数控机床，如数控坐标镗床、加工中心等。第44页/共222页453、F、S、T指令1）进给速度

23、F指令 代码法：F后跟两位数字，数字表示的不是进给速度的大小，而是机床进给速度数列的序号。 直接指定法：F后面跟的数字就是进给速度的大小，例如： F100：进给速度是100mm/min2）主轴转速S指令 用来确定主轴的转度，单位是r/min。设定方法与F指令相同3）刀具号T指令 用以选择所用的刀具。 指令以T为首，其后跟两位数字代表刀具的编号。第45页/共222页465.35.3工艺分析与数值计算一、零件的数控加工工艺概述 NCNC工艺的主要内容工艺的主要内容 ： 1选择适合在NC机床上加工的零件。 2零件图纸的数控工艺性分析。 3制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、 基准选择，与非

24、数控工序的衔接等。 4数控工序的设计，如工步、刀具选择，夹具定位与 安装，走刀路线的确定、测量、切削用量等。 5有关数控工序程序的调整，如对刀、刀具补偿等。 6数控加工中的容差分配。 7数控机床上部分工艺指令的处理。 第46页/共222页47u1、机床的合理选用： 哪些零件适合于数控机床的加工以及适合于在哪一类机床上加工。 考虑因素主要有：毛坯材料和类型、零件尺寸大小、尺寸精度和表面粗糙度要求，轮廓形状复杂程度、零件批量、热处理状态等。总之：技术要求能否保证 是否有利于提高生产率 经济上是否合算第47页/共222页48专用机床数控机床通用机床零件复杂程度零件批量ABC机床使用范围专用机床数控机

25、床通用机床零件批量综合费用零件批量与加工费用的关系50100第48页/共222页49上述分析说明下述类型的零件最适于NC加工，即:第49页/共222页502、零件数控加工的工艺分析统一基准标注方法 分散基准标注方法 fabcdedfabceXYO第50页/共222页512）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分SR51214321612SR51214321612第51页/共222页52453444例 工件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸第52页/共222页53例 工件内槽及缘板间的过渡圆角半径不应过小不好好第53页/共222页54 圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低。

26、 当大到一定程度时必须用球头刀加工，应尽量避免。第54页/共222页55 在数控加工中，若没有统一基准定位，会因重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。 因此，为避免上述情况发生，保证两次装夹加工后相对位置的准确性，必须采用统一的基准定位。第55页/共222页56（1）加工方法的选择 原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。旋转体零件的加工：数控车床或数控磨床孔系零件的加工：这类零件孔数较多，孔间位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数控钻与镗床加工。平面与曲面轮廓零件的加工：平面轮廓零件一般在两坐标轴联动的铣床上加工。曲面轮廓的零件一般在3个或3个以上的坐标联动的铣床或加

27、工中心加工。第56页/共222页57模具型腔的加工：数控电火花成形加工板材零件的加工：数控剪板机、数控板料折弯机及数控冲压机平板形零件的加工：数控电火花切割（2）加工方案确定的原则 仅仅根据部分表面质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，必须正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。第57页/共222页58（1）工序的划分 工序是指一个零件在同一台机床上完成的全部加工内容。划分零件加工工序的方法：按所用刀具划分工序按粗、精加工划分工序按加工部位划分工序先平面，后孔先简单，后复杂先精度低，后精度高第58页/共222页59（2）工步的划分 工步是指零件在同一台机床上，一次装夹，用同一把刀具完成的全部加

28、工内容。工步的划分原则（主要从加工精度和效率两方面考虑）：同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精分开进行。对于既有铣面又有镗孔地零件，可先铣面后镗孔。按刀具划分工步：可减少换刀次数，提高加工效率。第59页/共222页60第60页/共222页61 加工路线(或称走刀路线)是指数控加工中刀具（刀位点） 相对于被加工零件的运动轨迹。确定加工路线的原则：最短加工路线选择c 走刀路线 a 零件上的孔系 b 走刀路线 第61页/共222页62 应尽量减少进、退刀等辅助时间。 铣削时，要尽量采用顺铣加工方式。 选择合理的进、退刀位置。 加工路线一般是先加工外轮廓，再加工内轮廓。

29、第62页/共222页63（2）切削用量的选择（切削速度、进给速度、背吃刀量）机床、刀具、工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。 考虑机床、刀具、工件材料、冷却液等因素 （1）刀具的选择 数控加工的刀具，因主轴转速比普通机床高12倍，所以一般选用硬质合金刀具。第63页/共222页64二、数控加工编程的工艺分析 1 1、零件的安装及对刀点的确定、零件的安装及对刀点的确定数控机床在安装工件前，一般考虑的原则：1）尽量减少装夹次数2）按照“定位基准与设计基准重合”的原则3）合理选择定位基准和夹紧方案数控机床对夹具要求： 保证夹具本身在机床上安装准确； 协调零件和机床坐标系的尺寸关系第64页/共222

30、页65 加工部位要开敞 夹具机构或其它元件不得影响走刀 夹具在机床上安装要准确可靠 结构力求简单 尽可能利用由通用元件拼装的组合可调夹具，以缩短生产准备周期。 考虑夹具应注意：第65页/共222页66正确选择对刀点位置1）对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上2）为了便于坐标值计算，对于建立了绝对坐标系的数控机床，对刀点最好选在坐标系的原点上，或选在已知坐标点上。H对刀点：是数控加工时刀具相对工件运动的起点，也是程序的起点。 H刀位点：是指数控编程中表示刀具编程位置的坐标点。对刀点选取原则：G92 X400. Z250.G92 X500. Z100.起刀点第66页/共222页67平头立铣刀

31、球头铣刀钻头车刀、镗刀第67页/共222页68实际加工轮廓线编程加工轮廓线XYO第68页/共222页692、工序划分与确定走刀路线 1 1）工序的划分）工序的划分考虑两个因素：1）粗加工工作全部完成之后再进行精加工。2）尽量减少换刀次数，尽可能用同一把刀具加工可能加工的所有部位，然后再加工其它部位。第69页/共222页70 使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量 使数值计算容易 尽量使走刀路线最短，省时，减少刀具消耗， 机床磨损少，以减少空刀时间和程序段数目。根据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近 定位方法。合理选

32、用铣削加工中的顺铣和逆铣方式。第70页/共222页71铣削内腔的加工路线环切法：刀位计算复杂，但表面加工光整综合法：编程和加工效果都好行切法：刀位计算简单，但表面加工较粗糙第71页/共222页72例 孔加工定位路线第72页/共222页733、刀具和切削用量的选择 刀具选择不仅影响加工效率，而且直接影响加工质量。 选择刀具时通常需考虑工件材料、工序内容、机床 加工能力、切削用量、进给速度、热处理等因素。 数控加工对刀具提出了更高的要求，刚性好、精度高、 尺寸稳定、耐用度好。这需采用新型高速钢和超细粒度 硬质合金等优质材料并优选刀具参数。 合理选择切削用量的原则合理选择切削用量的原则1）粗加工时，

33、以提高生产效率为主。2）半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。第73页/共222页74 确定切削用量 切削深度或宽度、主轴转速、进给速度等 切削深度(吃刀量ap) 一般与刀具直径d成正比，与切削宽度L、切削速度V反比。 主要根据机床、夹具、工件、刀具的刚性决定。在允许情况下，最好一次切除余量，提高加工效率。有时为了改善表面粗糙度和加工精度，留一点余量(0.10.5mm)最后光加工一次。第74页/共222页75 主轴转速主轴转速n(n(转转/ /分分) ) 其中 D工件或刀具直径(mm) v允许的切削速度(m/分) 粗加工：ap、v/n、F 精加工：ap、

34、v/n、F Dvn1000 根据 第75页/共222页76 进给速度（进给量）进给速度（进给量）F(mm/minF(mm/min或或mm/mm/转转) )。 根据零件的加工精度、表面粗糙度、切削方式、刀具刚度、 工件材料选择。加工精度要求高时，F选少一些。（20-50）mm/min 轮廓加工中，拐角较大且进给速度较高时，应在 接近拐角处适当降低速度。 F在程序中的表示法随控制机不同而异。第76页/共222页773、数控加工编程的数值计算 根据零件图纸，按照已确定的根据零件图纸，按照已确定的加工路线加工路线和允许的编程误差和允许的编程误差，计算数控系统所需输，计算数控系统所需输入数据，称为入数据

35、，称为数值计算数值计算 基点坐标计算 节点坐标计算 刀具中心轨迹的计算第77页/共222页78 1 1）基点坐标的计算）基点坐标的计算 基点构成零件轮廓的两相邻几何元素间的交点或切点。 基点计算的主要内容： 每条运动轨迹（线段）的起点或终点在选定坐标系中的坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标值。 基点计算的方法： 根据零件图样上给定的尺寸，运动数学知识，直接计算出基点坐标值。ABCDEF如图中A、B、C、D、E、F都是基点第78页/共222页79例：图中A、B、C、D、E等都是基点第79页/共222页80 2 2）节点坐标的计算）节点坐标的计算 由于一般数控机床只具备直线插补和圆弧插补功能，当加工非

36、圆曲线时，常用直线或圆弧去逼进，这些逼近线段的交点称为节点。 用直线或圆弧逼近曲线y=f(x)，v 节点的数目及坐标值取决于曲线的特性、逼近线段 的形状、允许的逼近误差允。 用直线逼近曲线有三种方法：1）等间距法2）等步长法3）等误差法第80页/共222页811）等间距直线逼近法 X坐标按等间隔分段，据给定的x计算出x1，x2，将其值代入方程 y=f(x)求出相应的y1,y2。即求出各节点的坐标值。 间距x的大小一般凭经验根据零件加工精度取 求出各节点后，验算由分段造成的逼近误差是否小于允许值XYY=f(x)(X1,Y1)(X2,Y2)xx允 特点：简单，但程序段数目较多第81页/共222页8

37、22）等弦长直线逼近法 选择每个程序段的直线段长度相等。 abcdeXYY=f(x)LO 由于零件轮廓曲线各处的曲率不同，因此各段的逼近误差不相等，必须使最大误差小于允。 求最小曲率半径min求逼近线长度： 求逼近的弦长 L特点：此法较等间距法复杂，但程序段数目较少。第82页/共222页833）等误差直线逼近法cXYabP允Y=f(x)TO 使每个直线段的逼近误差相等，并小于或等于允。 以曲线起点为圆心，允为半径，作允差圆 作允差圆与轮廓曲线的公切线PT 过a作PT的平行线与轮廓曲线的交点b，b即是所求节点 以b为圆心，重复以上步骤， 即可求各节点坐标 特点：较以上两种方法都合理，程序段数更少

38、， 大型、复杂的零件轮廓采用此法较合理。第83页/共222页84 用圆弧逼近曲线的三种方法：1）三点圆法 通过已知三个节点求圆，并作为一个圆程序段。2）相切圆法 通过已知四个节点分别作出两个相切的圆，编出两个圆程序段。3）曲率圆法第84页/共222页85 3 3）刀位点）刀位点（刀具中心）（刀具中心）轨迹的坐标计算轨迹的坐标计算 刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系中所在位置的一个点。 许多情况下用刀具中心作为刀位点，因此刀位点轨迹的计算又称为刀具中心轨迹的计算。10第85页/共222页865.4 5.4 数控车床编程 数控车床编程基础 程序编制车削循环（三）第86页/共222页87 1 简易数

39、控车床 2 经济型数控车床 3 多功能数控车床 4 车削中心数控车床的主要功能第87页/共222页88 图5.30所示为常见的两种数控车床坐标系统。在标准中规定主轴为Z轴，刀架平行于Z轴运动方向（即纵向）为Z轴运动方向，刀架前后运动方向（即横向）为X轴运动方向。坐标系统第88页/共222页892.工件坐标系的建立工件坐标系也称编程坐标系，它是以工件（或图纸）上的某一个点为坐标原点，建立起来的XOZ直角坐标系统第89页/共222页90 工件坐标系的建立为了计算方便、简化编程，通常把加工坐标系的原点选在工件的回转中心上，具体位置设置在工件的左端面（或右端面）上，应尽量使编程基准与设计、安装基准重合

40、。加工坐标系可以通过G50指令设定，其指令格式为： G50 X（）Z（）式中，、刀尖距工件坐标系原点距离。第90页/共222页91 3.数控车床编程方式与小数点编程数控车床编程时，可以采用绝对值编程、增量值编程和混合编程三种方式。绝对值编程是用刀具移动的终点位置的坐标值进行编程的方法。绝对值编程书写格式为：X Z ；地址X后面的数字为直径值。增量值编程是用刀具移动量直接编程的方法。它是用增量值坐标指令U、W进行编程。增量值编程书写格式为：U W ；地址U后面的数字为X方向实际移动量的二倍值。第91页/共222页92 在一程序段中，可以混合使用绝对值坐标指令（X或Z）和增量值坐标指令（U或W）进

41、行编程。混合编程坐标指令有两组指令：一组指令是X轴以绝对值，Z轴以增量值的坐标指令（X、W）；另一组是X轴以增量值，Z轴以绝对值的坐标指令（U、Z）。在有的数控车床控制系统中，已定义有绝对值指令（G90）和增量值指令（G91）的G代码机能。这时可以用G90或G91与地址X、Z指令编程方式。第92页/共222页93 数控车床编程时，可以使用小数点编程或脉冲数编程。用小数点编程时，轴坐标移动距离的计算单位是mm；用脉冲数编程时，轴坐标移动距离的计算单位是数控系统的脉冲当量。现代数控系统的最小脉冲当量通常是0.001mm。在编程时要注意编写格式和小数点的输入。第93页/共222页94 4.数控车床常

42、用指令第94页/共222页95常用指令 G10/ G20/G21 G27/G28/G29 G32 G50 G70-G75 G76/G90/G92第95页/共222页96基本指令编程 G00：G00 X（U）Z（W） 当用绝对值编程时，X，Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标。当用增量值编程时，U，W后面的数值则是当前点与目标点之间的距离与方向。第96页/共222页97 G01：G01 X（U）Z（W）F直线插补加工锥面程序：G50 X18.32 Z36.42；设定工件坐标系G01 X45.32 Z16.27 F25；（绝对值指令编程）或G01 U27.0 W20.15 F25；（增量值指令

43、编程）第97页/共222页98 G02、G03：G02（G03）X（U） Z（W） I K F （或R F ）第98页/共222页99程序编制程序编制车削循环（一）车削循环（一）一 FANUC车削编程G90、G94指令含义、格式二 零件精加工各指令综合运用实例 在加工过程中，对非一刀加工可完成的轮廓表面，特别是加工余量大，需多次切削才能完成的轮廓表面，一般采用切削循环编程。分为单一形状固定循环和复合形状固定循环两种。第99页/共222页100一 FANUC车削编程G90、G94指令含义、格式 （单一形状固定循环）1 G90内、外径切削循环 格式：G90 X(U) Z(W) (F); （加工外圆

44、柱面） 或 G90 X(U) Z(W) I (F); （加工圆锥面） 其中: X(U) 、Z(W) 为外径、内径切削终点坐标； F为切削进给量； I为圆锥半径差，I=圆锥起点半径圆锥终点半径。 加工圆柱如图所示：循环起点循环终点G90 X Z F；第100页/共222页101切削循环加工示意图第101页/共222页102 2 G942 G94端面切削循环端面切削循环 格式：G94 X(U) Z(W) (F)； G94 X（U）Z（W）K F 式中： X(U) 、Z(W) 为端面切削终点坐标； F为切削进给量。 加工端面如图所示： G94 X Z F； 循环起点循环终点 第102页/共222页1

45、03端面切削循环示意图第103页/共222页104图6 车削加工零件图样分析 （1）分析图样 二 零件精加工各指令综合运用实例 第104页/共222页105 (2) 加工顺序 （外圆车刀）切端面倒角加工40圆柱面加工圆锥面加工50圆柱面加工R8圆弧加工66圆柱面（换切刀）切槽（换螺纹刀）加工螺纹（换切刀）切断(3) 刀具 T010190度外圆车刀； T02023mm宽切刀； T0303螺纹刀。第105页/共222页106 (4) 编写加工程序 0100 G90 G50 G50 G00 X100.0 Z100.0;（起刀点） M03 S1200 T0101;（主轴正转、1200转、1号刀1号补偿

46、） G00 Z0.0； （快移到端面处） G98 G01X0.0 F60; （加工右端面） X36 F120； （光端面） X40.0Z2.0; （倒角） Z35.0； （加工40圆柱面） X50.0Z60.0; （加工圆锥面） Z82.0； （加工50圆柱面） 第106页/共222页107程序编制程序编制车削循环（二）复合固定循环指令车削循环（二）复合固定循环指令一 FANUC车削编程G70、G71、G72、G73指令含义、 格式二 G70、G71指令综合运用实例 G70G76是CNC车床复合固定循环指令，用于必须重复多次加工才能完成的典型工序，主要用于铸、锻毛坯的粗车和棒料车阶梯较大的轴及

47、螺纹加工G70是G71、G72、G73粗加工后的精加工指令，G74是深孔钻削固定循环指令，G75是切槽固定循环指令，G76是螺纹加工固定循环。第107页/共222页108一一 FANUCFANUC车削编程车削编程G70G70、G71G71、G72G72指令含义、格式指令含义、格式 1 G711 G71外圆粗加工（复合固定）循环指令外圆粗加工（复合固定）循环指令 格式：G71 R(e); G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) ) D(d) F S T; 式中: d背吃刀量（切削深度）(25)； e 退刀量(13)； ns精加工形状程序段中的开始程序段号； nf精加工形状程序段中的结

48、束程序段号； uX轴方向精加工余量（0.20.5）； wZ轴方向的精加工余量(0.51)； F、S、T分别是进给量、主轴转速、刀具号地址符。 第108页/共222页109 图中AB是粗加工后的轮廓，为精加工留下X方向余量u 、Z方向余量w ，AB 是精加工轨迹。（A为粗加工切入点）。循环切削过程中最初的切削深度方向是刀具平行与Z轴切削图 外圆粗加工示意图第109页/共222页1102 G722 G72端面粗车（复合固定）循环指令端面粗车（复合固定）循环指令( (用法与用法与G71G71相同相同) ) 循环切削过程中最初的切削深度方向是刀具平行与X轴切削 格式：G72 R(e); G72 P(n

49、s) Q(nf) U(u) W(w) ) D(d) F S T; 第110页/共222页1113 G73G73封闭切削循环指令封闭切削循环指令 格式：G73 P(ns) Q(nf) I(i) K( k) U(u) W(w) ) D( d) F S T; 式中: i 径向切削余量（退刀量）（ii毛坯毛坯X X向最大加工余量向最大加工余量）； k 轴向切削余量（可与i相等）； d 粗切循环次数（d=i/(1 d=i/(1 2.5) 2.5)）； 第111页/共222页112图9 封闭切削循环示例 图中AB是粗加工后的轮廓，为精加工留下X方向余量u 、Z方向余量w ，A B 是精加工轨迹。（C为粗加

50、工切入点） 第112页/共222页113 4 G704 G70精加工循环指令精加工循环指令 格式：G70 P(ns) Q(nf); 式中: ns精加工形状程序段中的开始程序段号； nf精加工形状程序段中的结束程序段号； G70指令在粗加工完后使用。 第113页/共222页114二二 G70G70、G71G71指令综合运用实例指令综合运用实例第114页/共222页115第115页/共222页116第116页/共222页117程序编制程序编制车削循环（三）车削循环（三）一 FANUC车削编程G74、G75 指令含义、格式 第117页/共222页118 1 G741 G74深孔钻削循环指令深孔钻削循

51、环指令 格式：G74 R(e); G74 X Z I(i) K(k) D(d) F； 式中: e 返回量； i X方向的移动量；(用不带符号的半径值表示) k Z方向的切深量；（用不带符号的值表示) d 孔底的退刀量； X X轴方向孔的深度； Z Z轴方向孔的深度；该循环可实现断屑加工，如果X和I（i）都被忽略，则是进行中心孔加工。 第118页/共222页119 端面深孔切削示意图第119页/共222页1202 G752 G75外径切槽循环 格式：G75 X（U）Z（W）I K D F ； G75是外径切槽指令，G75指令与G74指令动作类似，只是移动方向旋转90，这种循环可用于端面断续切削，

52、如果将Z（W）和K、D省略，则X轴的动作可用于外径沟槽的断续切削。N01 G50X90.0Z125.0；建立工件坐标系N02 G00X42.0Z41.0 S800；刀具快速趋近N03 G75X20.0Z25.0I3.0K3.9F2.5；用G75指令切槽N04 G00 X90.0Z125.0；刀具快速退至参考点第120页/共222页1215.4.4螺纹切削及螺纹切削自动循环 1.单行程螺纹切削指令 单行程螺纹切削指令G32 在切削过程中，车刀进给运动是严格按指令中规定的螺纹导程进行的。其指令格式为：G32 X（U）Z（W）F ； 式中，F螺纹导程（精确到0.01mm）。 在程序设计时，应将车刀的

53、切入、切出、返回均编入程序中。第121页/共222页122 非整数导程螺纹切削指令G33当英制螺纹转换为公制螺纹时，就会出现非整数导程，加工这样的螺纹时，可用G33指令。如车一英制螺纹，其导程为1/11in。换算为公制螺纹的导程为： L=25.41/11=2.30909mm 为避免车削时产生累计误差，可用G33指令，如图5.51所示。第122页/共222页123 U值与导程的关系为 U=(2W/L) 40.96 式中， L公制导程，受到限制：L0.4096； 进给倍率，按0%、10%、20%、200%表示。一旦值设定之后，在切削时，一定要将机床进给倍率开头旋钮转至所设定的%数位置上。第123页

54、/共222页124 变导程螺纹切削指令G34 变导程螺纹如图5.52所示，G34指令格式为： G34 X（U）Z（W）F K ； 式中，X、Z、F含义与G32相同； K螺纹每导程的增或减量，K值的使用范围公制为+0.0001100.00mm/r，英制为+0.0000011.00in/r。第124页/共222页1253 3G92G92螺纹切削循环螺纹切削循环螺纹切削循环G92螺纹切削循环G92为简单螺纹切削循环，该指令可以切削锥螺纹和圆柱螺纹，其循环路线与前述的单一形状固定循环基本相同，只是F后面的进给量实际上是螺距值。其指令格式为： 格式：圆柱螺纹G92 X(U) Z(W) F； 圆锥螺纹G9

55、2 X(U) Z(W) R F； 式中:X(U) 、Z(W) 螺纹切削终点坐标； F为螺纹导程； R为螺纹的锥度，R=圆锥起点半径圆锥终点半径。 第125页/共222页126图5 螺纹切削循环示意图加工图5螺纹(注:螺纹的牙深=0.6螺纹导程经验公式)G00 X40.0 Z5.0；G92 X29.0 Z42.0 F2.0；(加工螺纹第1刀)X28.2；(加工螺纹第2刀)X27.8； (加工螺纹第3刀)X27.62； (加工螺纹第4刀)G00 X150.0 Z200.0; 第126页/共222页127 3 G763 G76 复合螺纹切削循环指令复合螺纹切削循环指令 格式： G76 X(u) Z(

56、w) I K D F A; 式中: I螺纹部分的半径差；为0是圆柱螺纹。 K 螺纹的高度（X方向的距离）用半径值 D 第一次切深量；用半径值 F 螺纹导程； A 刀尖的角度（螺牙的角度）有80、60、55、30、29、0等六种。； 第127页/共222页128第128页/共222页129第129页/共222页130第130页/共222页131带螺纹的轴类零件数控车削加工及其手工编程第131页/共222页132分析A、工艺路线 先倒角切削螺纹的实际外圆47.8mm切削锥度部分车削62mm外圆倒角车削80mm外圆切削圆弧部分车削85mm外圆。 切槽。 车螺纹。第132页/共222页133B、选择刀

57、具及画出刀具布置图 根据加工要求,选用三把刀具。号刀车外圆，号刀切槽，号刀车螺纹。刀具布置如下图所示。采用刀仪对刀，螺纹刀尖相对与号刀尖在Z向位置15mm。 编程之前,应正确的选择换刀点，以便在换刀过程中，刀具与工件、机床和夹具不会碰撞。C、确定切削用量 车外圆，主轴转速为S630，进给速度为F150。切槽时，主轴转速为S315，进给速度为F10。切削螺纹时，主轴转速为S200，进给速度为F150。第133页/共222页134刀具布置图第134页/共222页1355.4.5刀具补偿功能 刀具偏移补偿G10 刀具偏移补偿G10指令格式为： G10 P X（U） Z（W） R Q ； 式中，P刀具

58、补偿号； XX轴补偿值（绝对坐标值）； ZZ轴补偿值（绝对坐标值）； UX轴补偿值（相对坐标值）； WZ轴补偿值（相对坐标值）； R刀尖半径补偿值； Q假想刀尖点号。第135页/共222页136 5.4.5数控车床加工编程实例 在CK7815型数控车床上加工如图5.62所示零 件，其中80外径不加工。 确定工件的装夹方式及加工 工艺路线 以工件左端面及80外圆 为安装基准，并取夹盘端面回 转中心为工件坐标系原点。工 件装夹及刀具布置示意图如图 5.63所示第136页/共222页137第137页/共222页138 其工艺路线为： 倒角粗车M364螺纹实际外圆40外圆50端面R35圆弧面。 精车M

59、364螺纹实际外圆40外圆50端面R35圆弧面。 切30处退刀槽。 切M364螺纹。 刀具选择及刀具零点坐标设定 据加工要求选外圆车刀、切槽刀及60螺纹车刀第138页/共222页139 刀具选择及刀具零点坐标设定 图5.64 刀具安装尺寸切削用量确定:各工序的切削用量参见表5.9所示。第139页/共222页140 程序设计 O0001 N100 G50X270.0Z430.0 坐标设定 T0200换外径粗精车刀 G00M42选主轴高速档 G50S2800指令主轴转速 G96S150M03恒速切削控制有效 G00X150.0Z200.0 快速定位于中间点 T0201指令刀补第140页/共222页

60、141 X85.0Z110.0M08切削液开 G01X-1.6F0.2平端面 G00X82.0W1.0快速定位 Z110.0快速定位G71P101Q107U0.3W0.2D4.0F0.25外圆粗车固定循环指令切削深度 N101 G00X31.0快速定位 N102 G01X36.0W-2.5倒角、车外圆 N103 Z75.0第141页/共222页142 N104 X40.0 车外圆 N105 Z60.0 N106 X50.0平端面 N107 G02X80.0Z40.0R35.0 车圆弧 G70P101Q107精车固定循环 G00X150.0Z200.0M09 快速定位、切削液停 T0000M05