2010年生数控技术课件发布版-2.1第2章节

1、数控技术华技大学机械科学与第2章数控加工程序编制2.1概述2.2指令及程序结构2.3编程应用举例2.4自动编程12.1概述2.1.1 程序编制的基本概念零件图纸加工指令成品零件2这种从零件图纸到制成控制介质的全过程称为数控机床加工程序的编制。程序编制机床加工加工控制程序代码2.1概述加工的工艺条件加工的工艺要求程序编制零件图纸或模型程序代码编程的模型描述32.1概述零件图纸2.1.2 手工编程的步骤和内容修改程序编制校验和试切错误数控系统-4控制介质计算运动轨迹图纸工艺分析2.1概述手工编程的过程BRP YBR步 点单手零关机 程 主轴程关 松 紧机 锁 轴锁 锁程 段 主轴 正 主轴 主轴

2、手 生 自动编程的过程5工艺分析O2002N01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y25 S400 M03 M08 ；N02 M98P01L10 ； N03 G40 M02 ； #012.1概述2.1.3数控机床的坐标系2.1.3.12.1.3.22.1.3.3轴的概念及定义轴名的确定机床坐标系与工件坐标系62.12.1.3.1概述轴的概念及定义目的为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了的标准。分类基本坐标轴：规定直线进给坐标轴用X、Y、Z表示。回转坐标轴：围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴

3、，用U、V、W表示。72.1概述右手规则X，Y，Z相互之间满足右手规则A-X；B-Y；C-Z满足右手螺旋规则Y+B+AX、Y、ZYX+CZXZ+A、+B、+C82.1概述进给运动的两种方式主轴带动刀具运动；工作台带着工件运动。坐标轴的正方向假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向；机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局。92.1概述2.1.3.2轴名的确定Z座标轴的确定Z座标轴：平行主轴轴线的进给轴。没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z座标。主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准座标系中的某一座标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个座标平行，则取垂直于工

4、件装夹面的方向为Z座标。102.1概述Z座标正方向规定：刀具远离工件的方向+Z+Z立式5轴数控铣床的座标系112.1概述+Z122.1概述X座标轴的确定在刀具旋转的机,如：铣床、钻床、镗床等，按Z轴的布置情况以及机床的结构不同，其判别方式不同。Z轴水平（卧式）： 则从刀具(主轴)向工件看时，X座标的正方向指向右边。+Z+X/132.1概述Z轴垂直（立式）：单立柱机床+Z+Z+X/+X/立式5轴数控铣床的坐标系142.1概述+ZZ轴垂直（立式）：双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。+X/152.1概述在工件旋转的机（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于

5、横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+X+Z162.1概述Y坐标的确定利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在X所指的方向为+y。Z平面，从Z至X，姆指172.1概述立、卧式数控铣床182.1概述龙门数控铣床+Z+Y+X/192.1概述回转坐标 A、B、C+Z+Y+Z+A+C/+C/+X/+X/+Y/202.1概述辅助坐标 U、V、W+W+Z+A+C/+X/+Y/212.1概述2.1.3.3机床座标系与工件座标系坐标系的三要素原点-机床或工件坐标系的原点轴-XY

6、Z-编程ABCUVW、脉冲当量222.1概述机床原点机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程232.1概述机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。242.1概述工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标

7、系计算。工件原点偏置：工件随夹具在机后，工件原点与机床原点间的距离。安装现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行切换。252.1概述工件原点偏置：工件随夹具在机工件原点与机床原点间的距离。安装后，262.1概述绝对座标编程和相对座标编程绝对座标编程：工件所有点的座标值基于某一座标系（机床或工件）方式。零点计量的编程相对座标编程：运动轨迹的终点座标值是相对于起点计量的编程方式（增量座标编程）。272.1概述例：绝对座标与相对座的表达282.1概述表达方式：G90/G91； X.Y.Z绝对，U.V.W相对选用原则：主要根据具体机床的座标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及

8、加工精度的要求，选用座标的类型。注意：在机床座标系和工件座标系中均可用绝对座标编程；而在使用相对座标编程时，上述两个座标系是无区别的。292.1概述2.1.4数控加工的工艺分析和数控加工方法2.1.4.1数控加工的工艺分析数控加工的工艺性问题涉及面很广,一般来说包括：加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式、刀具、运动轨迹等多方面的考虑 。302.1概述数控加工的工艺特点与内容特点:工序内容具体工序内容复杂工序内容严密工序集中加工精度不仅取决于加工过程，还取决于阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）312.1概述数控加工工序卡片322.1概述数控加工走刀路线图332.1概述数控刀具卡片3

9、42.1概述2）工艺处理的内容:加工零件的选择数控工艺性分析工艺路线制订 工序设计对刀点/走刀路线/切削量352.1概述数控加工零件的选择两种情况：有毛坯和零件图样，选择合适的数控机床；有数控机床，选择合适零件。考虑主要有：毛坯材料、类型；零件轮廓复杂程度、尺寸大小；加工内容及精度、零件批量。362.1概述最适应类较适应类不适应类生产批量大的零件价值高的零件；加工精度高及加工装夹在通用机需工装或完全形状复杂零件;用模型描述的复杂曲线及曲面零件；一次装夹完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多工序的零件；不开敞内腔的壳体或盒腔零件。制造复杂的零件；靠找正定位来保证加工精度的零件材质不均、加工余量不稳定的零件

10、必须用特定的工艺装备协调加工的零件.需多次更改设计及精密的零件在通用机需作长时间调整的零件。372.1概述数控加工的工艺分析零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点；零件外形、内腔最好采用几何类型和尺寸（减少刀具规格和换刀时间）；内槽圆角半径不应过小。382.1概述工序的安排先内形内腔，后外形加工工序；相同的定位和夹紧最好一起进行，以减少重复定位；用相同刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间；同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。392.1概述夹具的选择基准重合，以减少定位误差；基准，减少重复定位次数，减少重复定位误

11、差；夹紧要可靠，尽量避免振动；夹紧点分布要合理，夹紧力大小要适中且稳定，减少夹紧变形；夹具结构应力求简单，加工部位要敞开；402.1概述A、B？321AB41应尽可能让多个工作面一次完成加工加工部位要敞开2.1概述42课堂练习：如何装夹？2.1概述刀具的选择应满足：安装调整方便刚性好 精度高 耐用度高数控车床刀具系统432.1概述数控铣床刀具系统2.1概述主要包括:切削深度进给量进给速度主轴转速切削用量的选择切削深度也称为吃刀量,主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、夹具、机床组成的工艺系统刚度所决定，在刚度允许的情况下，最好在留出精加工余量的基础上，一次切量，这样可减少走刀次数，提高加工效率

12、，同时又能提高加工精度和改善表面质量。452.1概述在刚性不足或余量很大或不均匀时，粗加工可分几次进给，切削深度依此减少。，粗加工（Ra10-80m）时在中等功率机切削深度可达8-10mm。半精加工（Ra1.25-10 m）时，切削深度取为0.5-2mm。精加工（Ra0.32-1.25 m）时，切削深度取为0.2-0.4mm。不同材料切削深度不一样462.1概述进给速度当工件质量能得到保证时，为提高生产效率，可选较高的进给速度。一般在100-200mm/min范围内选取。在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20-50mm/min范围内选取。当加工精度，表面粗糙度要

13、求高时，进给速度应选小些，一般在20-50mm/min范围内选取。刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。472.1概述在选择切削速度时，还应考虑以下几点：应尽量避开积屑瘤产生的切削速度区域；断续切削时，要适当降低切削速度；在易发生振动的情况下，应避开自激振动的临界速度；加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低切削速度；加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。482.1概述主轴转速根据已经选定的切削深度、进给量及刀具耐用度选择切削速度。S1000Vc/D492.1概述对刀点与换刀点的确定选择对刀点的原则：选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。

14、选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方。何谓对刀点？相关概念刀位点对刀点换刀点（与换刀位置的区别）502.1概述刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀车刀512.1概述对刀点:确定刀具与工件相对位置的点对刀点可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了522.1概述刀具Z螺栓对刀：螺帽垫板就是使“ 对刀点”工件与“刀位点”重合30Y的操作。夹具工件对刀示意图53352.1概述对刀点选择示例YZ刀具运动轨迹XR5020R30工件轮廓R20C54352.1概

15、述换刀问题对车削中心、加工中心等多刀加工数控机床，因加工过程中要进行换刀，故编程时应考虑不同工步间的换刀问题。552.1概述加工路线确定加工路线是指刀具相对于被加工工件的运动轨迹，不但包含了工步的内容，而且也反映了工步的顺序。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；简化数值计算，减少工作量；缩短加工路线，减少刀具空行程时间，提高加工效率。562.1概述孔加工问题：1m以上的深孔如何加工？572.1概述(a)(c)(b)58r刀r刀带岛屿的型腔加工“行切法”加工2.1概述59型腔的粗铣加工2.1概述60曲面的三坐标和五坐标加工凹槽加工2.1概述61由内至外环切加工复杂型腔环切加工由外至内环切加工螺纹进给距离21卡盘+刀架ZX62螺纹加工2.1概述径向切入切向切入63切入切出的选择2.1概述2.1.4.