教学材料《数控 机床》-第２章

2.1数控加工工艺2.1.1数控加工工艺内容数控加工工艺主要包括以下内容：（１）对零件进行总体分析（如尺寸标注、图形的完整性与正确性、技术要求及材料等），选择适于在数控机床上加工的内容；（２）选择数控机床的类型。选择合适的机床，使其既能满足零件加工的轮廓尺寸要求，又能满足零件的加工精度要求。（３）对零件进行数控加工工艺分析（如零件结构及加工方法等），选择零件具体的加工方法和切削方式。下一页返回2.1数控加工工艺（４）制订数控加工工艺方案。包括设计加工方案、工序、工步，合理安排零件从粗加工到精加工的数控加工工艺路线，进行加工余量分配。（５）夹具、刀具、量具的选择和设计。在满足零件加工精度和技术要求的前提下，工装越简单越好；根据加工零件的特点和精度要求，选择合适的刀具以满足零件加工的要求；正确合理地选用量具以满足测量要求，保证产品零件的质量。（６）切削参数的选择。包括主轴转速、进给速度和背吃刀量的选择。（７）加工轨迹的计算与优化；（８）加工程序的编写、校验与修改；上一页下一页返回2.1数控加工工艺（９）首件试切、检验及现场问题处理；（１０）数控工艺文件的定型与归档。2.1.2数控加工工艺特点１.数控加工工艺比普通加工工艺复杂２．数控加工工艺设计要求更严密精确３．数控加工工艺具有一定的继承性４．制定数控加工工艺时刀具选择非常重要５．数控加工工艺的特殊要求上一页下一页返回2.1数控加工工艺2.1.3数控加工工艺文件在编制数控加工工艺文件之前所需的原始资料应该有：（１）零件设计图纸、技术资料以及产品的装配图纸；（２）零件的生产批量；（３）产品验收的质量标准；（４）现有的生产条件和资料。工艺装备、加工设备的规格和性能，加工设备的制造能力以及工人的技术水平。上一页下一页返回2.1数控加工工艺１．数控编程任务书用来阐明数控加工工序的技术要求和工序说明，以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一，详见表２-１。２．工件安装和坐标原点设定卡此卡主要说明数控加工零件的定位方式和夹紧方法，并应标明被加工零件的坐标原点设置位置和坐标方向，以及使用的夹具名称、编号等。详见表２-２上一页下一页返回2.1数控加工工艺３．数控加工工序卡数控加工工序卡片与普通加工工序卡片有许多相似之处，不同的是数控加工工序卡中不仅要详细说明数控加工的工艺内容，还应该反映使用的刀具规格、切削参数、切削液等。它是操作人员编写加工程序及实际加工的主要指导性工艺资料。详见表２-３上一页下一页返回2.1数控加工工艺４．数控加工刀具卡数控加工刀具卡上要反映刀具编号、刀具名称、刀杆（刀柄）型号、刀具长度、直径、补偿值、补偿号等。详见表２-４。５．数控加工走刀路线图走刀路线图是编程人员进行数值计算、程序编制、程序审查和程序修改的主要依据。编制走刀路线时遵循三个原则：①应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；②应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率；③要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞等。详见表２-５。上一页下一页返回2.1数控加工工艺６．数控加工程序单数控加工程序单是编程员根据工艺分析结果，采用数控机床规定的指令代码，按照走刀路线图的轨迹进行数据处理而编写的。它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据等的综合清单，除了程序代码外还应包括必要的程序说明，如所使用的刀具规格、刀具号，镜像加工使用的对称轴，子程序的加工内容，加工暂停的说明，等等。上一页返回2.2数控机床坐标系统2.2.1数控机床的坐标系１．标准坐标系标准坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系，也称右手直角坐标系，如图２-１所示。基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定。２．遵循的原则（１）刀具相对静止工件运动的原则。（２）不带“′”的坐标轴（X、Y、Z、A、B、C）表示刀具运动；带“′”的表示工件运动。（３）坐标轴正方向的规定。规定增大刀具与工件距离的方向为坐标轴正方向。下一页返回2.2数控机床坐标系统３．坐标轴的判定方法和步骤（１）Z轴。Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的坐标轴为Z轴。（２）X轴。X轴一般位于平行工件装夹面的水平面内。对于工件旋转的机床（如车床、磨床），X轴的方向是在工件的径向，且平行于横向滑座，刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。（３）Y轴。Y轴垂直于X、Z轴。Y轴正方向根据X和Z轴的正方向按照右手笛卡儿定则来判断。上一页下一页返回2.2数控机床坐标系统（４）A、B、C旋转轴。A、B、C轴为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴正方向，可用右手螺旋定则相应确定A、B、C轴的正方向。（５）附加坐标系。一般称X、Y、Z为第一坐标系，如果在X、Y、Z坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W，若还有第三组运动，则分别指定为P、Q、R。（６）主轴正转方向与犆轴旋转方向。上一页下一页返回2.2数控机床坐标系统2.2.2机床坐标系与工件坐标系数控机床常用坐标系包括：机床坐标系和工件坐标系。１．机床坐标系、机床原点与参考点（１）机床坐标系。机床坐标系又称为机械坐标系，是机床上固有的坐标系。（２）机床原点。机床原点又称为机械原点或机床零点，是机床坐标系的原点。（３）机床参考点。机床参考点犚是机床坐标系中一个固定不变的位置点，通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置，通过减速行程开关粗定位再由零位点脉冲精确定位。上一页下一页返回2.2数控机床坐标系统２．工件坐标系与工件原点（１）工件坐标系。工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。（２）工件原点（W点）。工件坐标系的原点称为工件原点、工件零点或编程原点、编程零点，一般用Ｇ９２或Ｇ５４～Ｇ５９指令指定。３．机床坐标系与工件坐标系的关系机床坐标系是机床上固有的坐标系，工件坐标系是编程人员人为设定的。上一页返回2.3数控编程基础2.3.1数控编程方法及内容步骤１．数控编程方法（１）手工编程。（２）自动编程。２．数控编程的内容及步骤具体步骤与要求如下：（１）分析零件图样，确定工艺方案。（２）数值计算。（３）编写加工程序单。下一页返回2.3数控编程基础（４）制作控制介质，输入程序信息。（５）程序校验及首件试切。2.3.2数控编程数值计算１．基点坐标计算基点就是构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。如两直线的交点、直线与圆弧或圆弧与圆弧间的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等，均属基点。显然，相邻基点间只有一个几何元素。一般来说，基点的坐标值利用一般的解析几何或三角函数关系不难求得。上一页下一页返回2.3数控编程基础２．节点坐标计算数控系统一般只具备直线插补和圆弧插补功能。当零件的轮廓有非圆曲线，而数控系统又不具备该曲线的插补功能时，其数值计算就比较复杂。处理方法是：在满足允许的编程误差条件下，采用若干小直线段或圆弧段来逼近非圆曲线，逼近线段间的交点称为节点，如图２-８所示。３．刀位点轨迹计算４．辅助计算上一页下一页返回2.3数控编程基础2.3.3程序结构及编程格式１．程序结构一个完整的程序由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。程序结构示例如表２-７所示。（１）程序名。程序名是一个程序的标识符，出现在程序的开始处。（２）程序内容。程序内容是整个程序的核心，由若干行程序段组成。（３）程序结束。（４）程序开始符、结束符。上一页下一页返回2.3数控编程基础２．程序段格式程序段格式是指一个程序段中的字母、字符和数字的书写规则，通常有字地址可变程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式。程序段是由顺序段号、若干个指令字（功能字）和程序段结束符组成。其格式如图２-９所示。（１）顺序号字。（２）准备功能字。（３）辅助功能字。上一页下一页返回2.3数控编程基础（４）尺寸字。（５）进给功能字。（６）主轴功能字。（７）刀具功能字。（８）程序段结束符。上一页返回本章小结本章通过数控加工编程基础知识的学习，为后续章节———数控车床、铣床、加工中心编程与操作做了铺垫。本章主要介绍了数控加工工艺的内容、特点及常用的工艺文件，数控机床的坐标系统，数控编程方法及内容步骤，数控编程的数值计算方法，程序结构及编程格式。重点掌握以下内容：１．数控加工工艺文件的编写格式。２．数控机床坐标系的规定及原则。３．数控编程方法及手工编程的内容步骤。４．程序格式及常用的功能指令含义。返回习题二2.1数控加工工艺主要包括哪些内容？有何特点？2.2常用的数控加工工艺文件有哪些？其作用是什么？2.3数控机床坐标系判定的方法和步骤是什么？2.4何谓机床坐标系和工件坐标系？其主要区别是什么？2.5数控机床加工程序的编制方法有哪些？它们分别适用于什么场合？2.6数控加工编程的主要内容有哪些？试述数控机床手工编程的步骤内容。下一页返回习题二2.7数控编程的数值计算包括哪些内容？2.8什么叫基点？什么叫节点？它们在零