数控加工程序的编制

1、第三章数控加工程序的编制本章教学重点及难点：数控车床、数控铳床编程的特点；固定循环指令的应用§ 3.1数控车床的程序编 制说明：1 数控车床主要加工轴类零件和法兰类零件，使用四爪卡盘和专用夹具也能加工出较复杂的回转零件。2车削加工时，装在数控车床上的工件随同主轴一起作回转运动，数控 车床的刀架在X轴和Z轴组成的平面内运动，主要加工回转零件的端面、内孔 和外圆。3 由于数控车床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一 定的差异，但其根本功能和编程方法还是相同的。4 前置刀架与后置刀架： 是数控车床刀架布置的两种形式。前置刀架位于Z轴的前面，与传统卧式车床刀架的布置形式一样，刀架

2、导轨为水平导轨，使用四工位电动刀架；后置刀架位于 Z 轴的后面，刀架的导轨位置与正平面倾 斜，这样的结构形式便于观察刀具的切 削过程、切屑容易排除；且后置空间大， 可以设计更多工位的刀架；一般全功能的数控车床都设计为后置刀架。一、数控车床的编程特点1可以采用绝对值编程、增量值编程，或二者的混用。在采用增量值编 程时，有些数控车床不用 G91指令，而是在运动轨迹的起点建立起平行于 X、Z轴 的增量坐标系U、W。如：N01 G91 G01 X-20 Z-18 半径编程相当于：N01 G01 U-20 W-18N01 G91 G01 X-40 Z-18 直径编程相当于：N01 G01 U-40 W-

3、18有些数控车床编程时，绝对坐标指令直接用X、Z来指定数值；而增量坐标指令直接用U、W来指定数值。如：N01 G01 X30 W-18 直径编程2直径编程和半径编程由于零件的回转尺寸径向尺寸在图纸上标注及测量时，一般都用直径 值表示，因此数控车削加工常用直径编程。直径编程时，假设用 G90绝对值编程时，那么 X值以直径值表示；假设用 G91相对值编程时，那么 X值以实际增量的两倍表示。半径编程时，假设用G90绝对值编程时，那么X值以半径值表示；假设用 G91相 对值编程时，那么X值即为实际增量值。通过改变数控系统中的相关参数,来设定车床直径编程/或半径编程的状态。3 车削时的刀具半径补偿 数控

4、车削加工时是按假想刀尖运动位i置A点进行编程； 而实际加工时， 为提高 刀具寿命和工件外表质量，刀尖部位常磨成讣一个小圆弧，切削点是刀尖圆弧与工件的切点。如果按刀尖编程，那么车削圆柱面和端面 时，刀切削刃轨迹与工件轮廓致；但车削锥 面和圆弧时，刀具切削刃轨迹会引起工件表 面的位置与形状误差。如图，8值为加工圆锥面时产生的加工误差。为提高加工精度，应进行刀尖圆弧半径补 偿。假设车床具有刀具半径补偿指令G41 , G42 , G40 ,那么把刀尖圆弧半径、刀尖、圆弧位置等参数输入数控装置 刀具补偿表中，可按工件轮廓编 程，由数控系统自动计算刀心轨迹，以控制刀心 轨迹进行切削加工；假设车床不具有刀具

5、半径补偿 指令，在编程时要先计算补偿量。另外，假设采用 圆头车刀，也要采用刀半径补偿。4由于毛坯多为棒料或锻件，加工余量较大且不均匀，因此数装置常 具备不同形式的固定循环功能，可进行屡次重复循环切削。固定循环功能是指在加工一些特定外表如车削台阶，切削螺纹、钻孔、镗 孔、攻丝时，加工动作按照一定的循环模式屡次重复进行，实现上述加工轨 迹运算的功能。 即：把假设干有关的典型固定动作顺序用一个指令来表示。这样可简化编程，提高编程质量。二、车削固定循环指令介绍以华中I型数控车削系统为例：1. 柱面循环G80 X_ Z F _假设用了 G90 ,那么X、Z值是C点在工件 坐标系的坐标值假设用了 G91，

6、那么X、Z值是C点相对于 A点的坐标增量F为刀具切削时的指令进给速2. 锥面循环G80 X_ Z _ I _ F _歸坠沁.匚宀，居二三二严比辰吕假设用了 G90 ,那么X、Z值是C点在工件 憾?貰下坐标系下的坐标值；假设用了 G91，那么X、Z值颇可卜寻临二卜 汨例:是C点相对于A点的坐标增量。I为B点与C点的半径差F为刀具切削时的指令进给速度01023N10 G92 X40 Z50 ；N20 G90 G80 X30 Z20 F300 M03 S300N30 G80 X27 Z20 F300 ；N40 G80 X24 Z20 F300 ；N50 M02例:01024N10 G92 X40 Z

7、50 ； 可不要N20 G91 G80 X-10 Z-30 1-5 F300M03 S300 ；N30 G80 X-13 Z-30 I-5 F300；N40 G80 X-16 Z-30 I-5 F300；N50 M023. 直螺纹切削循环 G82X_ Z F _假设用了 G90，那么X、Z值是C点在工件坐标系 下的坐标值；假设用了 G91，那么X、Z值是C点相对 于A点的坐标增量。F为螺纹的导程进给速度mm/r4. 锥螺纹切削循环 G82 X_ Z I F _假设用了 G90 ,那么X、Z值是C点在工件坐 标系下的坐标值；假设用了 G91，那么X、Z值是C点相对于A点的坐标增量。I: B点与C

8、点的半径差F:螺纹的导程进给速度 mm/r例:01031G92 X35 Z104 ；G90 G82 X29.2 Z56 F1.5 M03 S100 ;G82 X28.6 Z56 F1.5 ;G82 X28.4 Z56 F1.5 ;M0201032G91 G82 X-32 Z-50 1-5 F1.5 M03 S100 ;G82 X-30.8 Z-50 I-5 F1.5 ;G82 X-31.4 Z-50 I-5 F1.5 ;G82 X-31.6 Z-50 I-5 F1.5 ;M02例：车削加图中$ 85外圆不加工。要求编制精加工程序1.确定工艺方案根据先主后次的 原那么,确定精加工方案 为：1从右

9、到左切削 零件的外轮廓面。2 切槽3车螺纹2. 选择刀具1号刀车外圆：对刀时以1号刀为基准对刀2号刀切槽3号刀车螺纹：其刀尖相对于1号刀尖在Z向偏置10mm编 程时要考虑刀具的偏置补偿，以保持每把刀的刀尖位置一致。补偿数值通过通过控制面板手工输入。3. 选择切削用量根据工件材料、硬度、刀具材料、机床等因素考虑切削用量，一般由经验 确定。本例中，精车外轮廓时，取主轴转速630 r/min，进给速度150mm/min ;切槽时，取主轴转速315r/min,进给速度100mm/min ;车螺纹时，取主轴转速200r/min,进给速度 1.5mm/r。4. 编写程序：用绝对/相对坐标混合直径编程O11

10、01N001 G92 X200 Z350 ;坐标系设定N002 M06 T0101;调用第一号刀，刀偏号为01N003 G90 G00 X41.8 Z292 S630 M03 M08 ;至工件前端N004 G01 X47.8 Z289 F150; 倒角N005 G91 X0 Z-59 ;车 $ 47.8 螺纹外径N006 G90 X50 Z230 ;横向退刀N007 X62 Z170 ;车锥度N008 X62 Z155 ;车 62 外园N009 X78 Z155 ;横向退刀N010 X80 Z154 ;倒角N011 G91 X0 Z-19 ;车 80 外园N012 G02 X0 Z-60 I6

11、3.25 K-30.0 ; 车圆弧N013 G01 X0 Z-10 ;车 80 外园N014 G90 X90 Z65 ;横向退刀N015 G00 X200 Z350 M05 M09 ; 返回换刀点N016 T0100 ;取消刀偏N017 M06 T0202 ;调用第2号刀，刀偏号为 02N018 X51 Z230 S315 M03 M08 ; 准备切槽N019 G01 X45 F100 ;切槽N020 G04 X5.0 ;延迟N021 G00 X51 ;横向退刀N022 X200 Z350 M05 M09 ; 返回换刀点N023 T0200 ;取消刀偏N024 M06 T0303 ;调用第3号

12、刀，刀偏号为 03N025 X52 Z296 S200 M03 M08 ; 至车螺纹起始位置N026 G82 X47.2 Z231.5 F1.5 ; 车螺纹固定循环N027 X46.6 ; 车螺纹固定循环N028 X46.1 ; 车螺纹固定循环N029 X45.8 ; 车螺纹固定循环N030 T0300 ; 取消刀偏N031 G00 X200 Z350 M02; 返回起刀点§ 3.2数控铳床的程序编 制一、数控铳床的编程特点1数控铳床可以进行平面铳削和轮廓铳削，可解决复杂的和难加工的 零件加工问题。编程时要考虑如何最大限度地发挥数控铳床的特点。2数控铳床编程时要充分利用其各项功能，如

13、刀具半径补偿、刀具长 度补偿、固定循环、对称加工等功能。3用数控铳床进行非圆曲线、空间曲线、空间曲面的轮廓铳削加工时，编程时的数学处理比拟复杂，一般应采用计算机辅助计算和自动编程。4加工中心是在数控铳床的根底上增加了刀库，能够自动选择和更换刀具，对工件能在一定范围内进行多种加工操作。编程时要合理安排各工序加工顺序，才能做到工序集中，一机多用。二.数控铣削固定循环指令以F ANUC数控系统为例:1高速深孔钻削循环G73G73 X_ 丫_ Z_ R_ Q_ F_ K_ ；其中：X、Y为孔位置数据，Z二增量编程时指从 R点到孔底的增量值。 绝对编程时指孔底的坐标值。R二增量编程时指从初始平面到R点的

14、增量值。绝对编程时指R点的坐标值。Q_：每次切削进给的深度K_:加工相同距离的多个孔时，指定循环 次数K例：加工4个直径为30mm通孔G90 G00 XO.YO. Z100.G98 G73 X120. Y-75. Z-46. R2. Q8. F60Y75.X-120.Y-75.G80 G00 Z200.2左旋螺纹攻丝循环G74G74X_Y_Z_R_P_F_K_;其中P为暂停时间3精密镗孔循环G76 指令格式：G76X_Y_Z_R_ Q_P_F_K_Q_ :让刀位移量P_：孔底停留时间(4)钻削循环(G81 )G81X YZRFK+4-数控铳床编程举例： 图示零件，各孔已加工完， 各边都留有5m

15、m的铳削余 量，用10立铳刀进行轮 廓加工。铣削时已底面和 两小孔定位，从大孔对工 件夹紧。由图可知：A(0 , 0) , B(0, 40),C(14.96,70) , D(43.54,70) E(102,64) , F(150,40), G(170,40) , H(170,0), 01(70,40) , 02(150,100)程序：%1001N01 G92 X-25 Y10 Z40N02 G90 G00 Z-16 S300 M03N03 G41 G01 X0 Y40 F200 D01 M08N04 X14.96 Y70N05 X43.54N06 G02 X102 Y64 I26.46 J-3

16、0N07 G03 X150 Y40 I48 J36N08 G01 X170N09 Y0N10 X0N11 Y40N12 G00 G40 X-25 Y10 Z40 M09N13 M02§ 3.3数控自动编程数控编程的方法有手工编程和自动编程。在手工编程中， 从确定工艺过程、工艺参数、零件轮廓、刀具轨迹坐标计算、一直到按编程规那么编写程序单、制作 控制介质的整个编程过程，都由人工完成。 在手工编程所得程序称为目标程序或G代码程序、NC程序，它能直接被数控装置接受。手工编程只适合于几何形状 比拟简单的零件/或一般的点位加工零件；对于复杂零件， 假设手工编程，效率低、易出错。例加工椭圆时：所

17、谓自动编程，是指编程过程用计算机辅助的方法来自动完成。它适合于 几何形状复杂的零件/或有复杂曲面的零件，/或几何形状并不复杂，但程序量很大的零。自动编程开展阶段经历了APT语言系统及其衍生系统、图形交互自动编程系统、CAD / CAPP /CAM 一体化集成系统等几个阶段，并且还在有着进 一步的新开展。1. APT语言系统及其衍生系统工作原理注:1) .零件源程序是由数控语言编写的，数控语言是一种接近英语的符号语言， 由根本的符号、字母、数字组成。零件源程序用于描述零件的几何形状、几何尺寸、加工时的刀具运动顺序、运动轨迹、工艺参数等；它并不是G代码程序(目标程序)，不能直接被数控装置接受；必须

18、经过自动编程系统进行处理后，才能转化为数控装置接受目标程序。2) . APT语言系统及其衍生系统主要问题时零件的设计和加工之间用图样传 递数据，阻碍了设计与制造的一体化。 另外，编写零件源程序数控语言是一种符 号语言，缺少零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示。2.图形交互自动编程系统和CAD / CAPP /CAM 一体化集成系统典型代表:UG , Pro-E , SurfCAM , Mastercam北航海尔CAXA制造工程师这类自动编程系统在编程时，不用抽象的数控语言编写零件源程序，而是 以图形交互的方式构造零件的几何形状，规划加工过程， 通过工艺数据库或人工方式获取工艺数据；再经自动编程系统处理后，生成数控加工程序。这类自动编程系统