第三章 数控加工编.ppt

1、数控加工编程的数值计算,1.基点坐标计算,构成零件轮廓的不同几何元素的交点或切点称为基点。如直线与直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧的交点或切点等。基点可以直接作为其运动轨迹的起点或终点。 基点直接计算的主要内容有：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。 基点直接计算的方法比较简单，一般可根据零件图样所给已知条件用人工完成。即依据零件图样上给定的尺寸，运用代数、三角、几何或解析几何的有关知识，直接计算出基点坐标值。,1.基点坐标计算,左图中的A、B、C、D、E、F各点都是该零件轮廓上的基点；右图中的A、B、C、D、E等都是基点。,2.节点坐标计

2、算,逼近直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点称为节点。 用直线或圆弧逼近曲线y=f(x)时，切点的数目及其坐标值主要取决于曲线的特性、逼近线段的形状及允许的逼近误差值。 用直线逼近曲线有三种方法：等间距法、等步长法和等误差法。,2.节点坐标计算,下图为等间距直线逼近法，这种方法根据给定 的计算出X1，X2，代入数学方程式求出 相应的Y1，Y2，即求出各节点的坐标值。,第三章 数控加工编程方法,数控车床的手工编程,普通数控车床的车削加工,数控车床简介,卧式与立式 经济型，普通型，车削中心,数控车床编程中的工艺处理,对刀具，刀座的要求 对夹具的要求,数控车床坐标系统,我国在JB305182数字控制

3、机床坐标和运动方向的命名标准中作了明确的规定。下图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。,数控车床坐标系统,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XOZ直角坐标系统,走刀路线的确定,合理设置起刀点，换刀点。 合理安排“回零”及走刀路线。 选择合适的切削用量。,数控车床的编程特点,在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。 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。它是用绝对值坐标指令X、

4、Z 进行编程。绝对值编程书写格式为：X_Z _； 地址X后面的数字为直径值。,数控车床的编程特点,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_ ； 一般不用G90，G91 地址U后面的数字为X方向实际移动量的二倍值。,数控车床的编程特点,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）。,数控车床的编程特点,由于车削加工的余量较大，因此，为简

5、化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。 编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。,数控车床的编程特点,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。如X70.0表示X轴运动距离（或终点坐标）为70mm。如果将上式误写成X70，则表示X轴运动距离（或终点坐标）为0.07mm，相差1000倍。,数控车床常用指令,数控车床常用指令,1.快速定位指令G00

6、 G00 X（U） Z（W） G00是指令刀具以快速移动方式，从当前位置运动并定位于目标位置的快速定位指令。G00是模态指令。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。,快速定位指令G00,快速定位指令G00,如上图所示尺寸，其程序编制为： G50 X200.0 Z263.0；设定工件坐标系 G00 X40.0 Z212.0；绝对值指令编程AC 或G00 U160.0 W51.0；（增量值指令程）AC。,直线插补指令G01,直线插补加工锥面程序： G50 X18.32 Z36.42； （设定工件坐标系）

7、 G01 X45.32 Z16.27 F25； （绝对值指令编程） 或G01 U27.0 W20.15 F25； （增量值指令编程）,圆弧插补指令G02、G03,圆弧插补指令G02、G03,如上图所示，有一段圆弧（R25）的轴类零件，按图中轨迹，分别用绝对值方式和增量值方式编程，圆弧插补的编程方法如下所示。,单一形状固定循环G90（轴向切削）,G90是单一形状固定循环指令，该循环主要用于轴类零件的外圆和锥面的加工。 外圆切削循环指令格式： G90 X(U)_ Z(W)_ F_ 锥面切削循环指令格式： G90 X(U)_ Z(W)_ I _F_,单一形状固定循环G90 （轴向切削）,如图所示，刀

8、尖从起始点A开始，按矩形循环，最后又回到起始点。图中虚线表示刀具快速移动，实线表示按F指令的工进速度移动，（R）的虚线表示刀具快速移动。,G90 X(U)_ Z(W)_ F_,单一形状固定循环G90 （轴向切削）,如图所示为车圆锥面循环，刀尖从起始点A开始按梯形循环，最后又回到起始点。R为圆锥体大小端的半径差值。,G90 X(U)_ Z(W)_ I _F_,N10 G50 X200. Z200. T0101; N20 M03 S1000; N30 G00 X55. Z4. M 08; N40 G01 G96 Z2. F2.5 S150; N50 G90 X45. Z-25. F 0.2; N6

9、0 X40.; N70 X35.; N80 G00 X200. Z200.; N90 M30;,单一形状固定循环G94（径向切削）,G94是用于一些短、面大的工件加工的固定循 环指令，其程序格式也有加工圆柱面、加工锥体之分。 车大端面循环切削指令格式： G94 X（U）_Z（W）_ F_ 车大锥面切削循环指令格式： G94 X（U）_ Z（W）_ K_ F_,单一形状固定循环G94（径向切削）,下图为切削带有锥度的端面循环。刀尖从起始点A开始按1、2、3、4顺序循环，2（F）、3（F）表示F代码指令的工进速度，1（R）、4（R）的虚线表示刀具快速移动。R为锥面的长度。当去掉格式中的R时，即为切

10、削不带锥度的端面循环。,螺纹切削循环 G92,编程格式：G92 X（U）_Z（W）_F_；如图所示，刀尖从起始点A开始，按矩形循环。F为工件螺距。,螺纹切削循环 G92,根据螺距来选择走刀次数和进给量,F、S指令设置,1）F指令设置 在数控车床中有两种切削进给模式设置方法，一种是每转进给模式，单位为mm/r；另一种是每分钟进给模式，单位为mm/min。指令为 G 99 F _；（每转进给模式） G 98 F _；（每分钟进给模式） G98和G99都是模态指令，一经指定一直有效，直到重新指定为止。缺省方式是每转进给模式。,F、S指令设置,2）S指令设置 数控车削加工时，主轴转速可以设置成恒切削速

11、度，车削过程中数控系统根据工件不同位置处的直径值计算主轴转速。恒切削速度的设置方法为,G96 S_ ；（S的单位为m/min）,F、S指令设置,例：G96 S150 表示切削点线速度控制在 150 m /min。对图中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在 150 m /min，则各点在加工时的主轴转速分别为： A：n=1000150(40)=1193 r/min B：n=1000150(60)=795r/min C：n=1000150(70)=682 r/min,F、S指令设置,主轴转速也可不设置成恒切削速度，指令格式为 G97 S_ ；（S的单位为r/min） 注意：设置成恒切削速度时

12、，为了防止计算出的主轴转速过高而发生危险，在设置前应将主轴最高转速设置在某一最高值。指令格式为 G50 S_ ；（S的单位为r/min）,编程举例,如图2-41所示的零件，其材料为45钢，零件的外形轮廓有直线、圆弧和螺纹。欲在某数控车床上进行精加工，编制精加工程序。,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。,分析,分析,B、选择刀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。刀具布置如右图图所示。 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

13、件、机床和夹具不会碰撞。,分析,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。,程序及注释,O0004 /*程序号 N10 G50 X200. Z350. /*建立工件坐标系 N20 G00 X41.8 Z292. S630 M03 T1 M08 /*刀具快速接近工件，启动主轴,开冷却液 N30 G01 X47.8 Z289. F150. /*倒角,程序及注释,N40 W-59. /*车47.8mm外圆,增量坐标编程 N50 X50. /*退刀, N60 X62.W-60. /

14、*车锥度, N70 Z155. /*车62 mm外圆, N80 X78. /*退刀,程序及注释,N90 X80.W-1. /*倒角, N100 W-19. /*车80 mm外圆, N110 G02 W-60.I52.90 K-30. /*车圆弧,I、K表示圆心相对于圆弧起点的坐标 N120 G01 Z65. /*车80 mm外圆 N130 X90.0 /*退刀,程序及注释,N140 G00 X200. Z350. M05 M09 /*快速退回到起始点,主轴停,冷却液关 N150 X51. Z230. S315 M03 T2 M08 /*换2#刀具,快速接近工件,启动主轴,开冷却液 N160 G

15、01 X45. W0 F0.16 /*切槽 N170 G04 X5.0 /*延时5s,G04为延时指令,程序及注释,N180 G00 X51 /*退刀 N190 X200.Z350.M05 M09 /*快速退回到起始点,主轴停,冷却液关 N200 G00 X52. Z296. S200 M03 T3 M08 /*换3#刀具,快速接近工件,启动主轴,开冷却液,程序及注释,N210 G92 X47.2 Z231.5 F1.5 M08；（车螺纹循环，循环4次） N220 X46.6； N230 X46.2； N240X45.8； N250G00 X200.0 Z350.0 T0300；（退至起点）

16、N260 M30；（程序停止并返回）,O0004 /*程序号 N10 G50 X50. Z120. /*建立工件坐标系 N20 G00 X0. Z90. S630 M03 T1 M08 /*刀具快速接近工件，启动主轴,开冷却液 N30 G03 X20. Z80. R10. N40 G01 X35.8 N50 Z-40. N60 X36. N70 W-20,N80 X45. N90 W-20 N100 G00 X50. Z120. M05 M09 N110 X40. Z40. S315 M03 T2 M08 /*换2#刀具,快速接近工件,启动主轴,开冷却液 N120 G01 X30. F0.16

17、/*切槽 N130 G04 X5.0 /*延时5s,G04为延时指令 N140 G00 X40.0,N150 X50. Z120. M05 M09 /*快速退回到起始点,主轴停,冷却液关 N160 G00 X38. Z85. S200 M03 T3 M08 N170 G92 X35.2 Z42.0 F2.0 M08；（车螺纹循环，循环4次） N180 X34.6； N190 X34.2； N200 X33.8； N210 X50. Z120. M05 M09 ；（退至起点） N220 M30；（程序停止并返回）,复合固定循环切削G70G76,G70G76是CNC车床复合固定循环指令，用于必须重

18、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,外径粗车循环G71,外径粗车循环G71,G71 U（d）R（e） G71P（NS） Q（NF） U（U） W（W） F_ S_ T_ ； 程序段中各地址含义如下： NS循环开始的程序段号； NF循环结束的程序段号； U径向（X向）精车余量（直径值）； W轴向（Z向）精车余量； d切削深度（沿AA方向）; e退刀量,外径粗车循环G71（实例）,加工如图所示零件，其毛坯为棒料。工

19、艺设计规定：粗加工时切深为7mm，退刀量为1mm，进给速度0.3mm/r，精加工余量X向为4mm（直径上），Z向为2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速800r/min。,N01 G50 X200.0 Z220.0； N02 G00 X160.0 Z180.0 M03 S800； N03 G71 U7.0 R1.0 N04 G71 P05 Q11 U4.0 W2.0 F0.3 ； N05 G00 X40.0 S800； N06 G01 W40.0 F0.15； N07 X60.0 W30.0；,N08 W20.0； N09 X120.0 W10.0； N10 W20.0； N11 X14

20、0.0 W20.0；,端面粗车循环G72,端面粗车循环G72,G72 U（d）（e） G72 P（NS） Q（NF） U（U） W （W） F S T ；,端面粗车循环G72（实例）,N01 G50 X220.0 Z190.0； N02 G00 X176.0 Z132.0M03S800； N03 G72 U7.0 R1.0 N04 G72 P05 Q10 U4.0 W2.0 F0.3 S500； N05 G00 Z58.0S800；,N06 G01 X120.0 Z70.0 F0.15； N07 W10.0； N08 X80.0 W10.0； N09 W20.0； N10 X36.0W22.0

21、；,固定形状粗车循环G73,固定形状粗车循环G73,G73U（I）W（K）R（d） G73P（NS）Q（NF）U（U）W（W） F S T；,固定形状粗车循环G73,精车固定循环G70,在用G71、G72、G73粗车工件后，用G70来指定精车循环、切除粗加工中留下的余量。 G70精车循环的编程指令格式为： G70 P（NS）Q（NF） ； 在G70状态下，从（NS）至（NF）程序中指定的F、S、T有效。,顺工件轴向走刀切削，粗加工每次切5mm，退刀量1mm，精加工余量X向4mm、Z向2mm。进给量均为200mm/min，主轴转速600r/min 试编程完成加工。,N01 G50 X100.0

22、Z260.0 N02 G00 X30.0 Z252.0 N03 G71 U5.0 R1.0 N04 G71 P05 Q15 U8.0 W2.0 F200 S600 N05 G00 X20.0 N06 G01 X28.0 W-2.0 N07 W-18.0 N08 X42.0 W-40.0,N09 W-25.0 N10 X60.0 N11 W-20.0 N12 G02 W-60.0 R70.0 N13 G01 W-20.0 N14 X75.0 N15 W-65.0,N16 G70 P05 Q15 N17 G00 X100.0 Z260.0 N18 M30,已知毛坯大小为4455，粗车切深为2mm，

23、退刀量为1mm，精车余量在X轴方向为0.6 mm（直径值），Z轴方向为0.3mm，A点为循环起点.( F0.3 S800),N01 G50 X250. Z208. /设置工件坐标系； N02 G00 X45.Z53.M03 S800 N03 G71 U2.R1. /外圆粗车循环，粗车切深2mm，退刀量1mm N04 G71 P05 Q09 U0.6 W0.3 F0.3 /精车路线为N05N09，粗车进给量0.3 mm/r N05 G00 X22.Z48. N06 G01 X28. N07 G02 X38.Z20.R8. N08 G01 Z10. N09 Z0 N10 G70 P05 Q09 /

24、精车循环开始 N11 G00 X250. Y208. N12 M30,数控铣床的编程方法及实例,工艺处理 数控铣床的编程特点,数控铣床主要用于包含各种平面、沟槽、孔系及曲线轮廓等复杂表面的零件加工，如凸轮、样板、模具、叶片和箱体等。一般数控铣床都必须对三轴或三个以上的轴（坐标）进行控制，同时控制轴数不低于两轴（即两轴联动）。三轴联动的数控铣床可以完成空间曲面加工，但编程极为复杂，一般要采用计算机编程（即自动编程）。不同的数控铣床，具有不同的数控系统，其具体指令体系会有区别，但编程基本原理都是一样的。,指令介绍:G92,工件坐标系的设定 在编程中，一般要选择工件或夹具上的某一点作为编程零点，并以

25、这一点为原点，建立一个坐标系，称为工件坐标系。这个坐标系的原点与机床坐标系的原点（机床零点）之间的距离用G92（数控车床中用G50）指令进行设定。在每个程序的开头都要有设定工件坐标系的指令，其指令格式为： G92 X_Y_Z_,G92指令是不产生运动的指令。,G90与G91,2.数控铣床编程的坐标方式 数控铣床编程时，可采用绝对坐标编程方式或增量坐标编程方式。 在数控系统中，已定义有绝对坐标编程指令（G90）和增量坐标编程指令（G91）。这时可以用G90或G91来指令编程的坐标方式。G90指令为模态指令，在此指令以后所有编入的坐标值全部都是绝对坐标，除非用了G91来取代它。 G91指令也是模态

26、指令，在该指令后的程序段中编入的坐标均为增量坐标。,镜像加工指令,1.Y轴镜像加工指令G11 指令格式为：G11 N（NS）（NF）（L）式中， NS镜像加工程序开始的程序段号； NF镜像加工程序结束的程序段号； L循环次数，01_99。循环次数为1时省略。 X轴镜像加工指令G12 指令格式为：G12 N（NS）（NF）（L） 原点对称加工指令G13 指令格式为：G13 N（NS）（NF）（L）,镜像加工编程实例,N0010 G92 X0. Y0. Z0. N0020 G00 Z5. T01 S1000 M03 N0030 G00 X0. Y50. N0040 G01 Z-7. F300 N0

27、050 G02 X20.Y30. I0. J-20. N0060 G01 Y20. N0070 X30. N0080 G02 X50.Y0. I0. J-20 N0090 G00 Z7. N0100 G00 X0. Y0. N0110 G11 N00200100 N0120 G12 N00200100 N0130 M30,数控铣床加工编程实例,数控铣床加工编程实例1,工件坐标系的确定 编程时，工件坐标系原点定在工件左下角A点（如右图所示）。 刀具选择和对刀点 选用一把10mm的立铣刀进行加工。对刀点在工件坐标系中的位置为（-25，10，40）。 走刀路线,数控铣床加工编程实例1,数值计算 该零

28、件的特点是形状比较简单，数值计算比较方便。现按轮廓编程，根据元件图计算各基点及圆心点坐标如下： 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） O1（70，40） O2（150，100）,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） O1（70，40） O2（150，100）,O0001 N01 G92 X-25.0 Y10.0 Z40.0；（工件坐标系的设定） N02 G90

29、G00 Z-16.0 S300 M03；（按绝对值编程） N03 G41 G01 X0 Y40.0 F100 D01 M08；（建立刀具半径左补偿，调1号刀具半径值） N04 X14.96 Y70.0； N05 X43.54； N06 G02 X102.0 Y64.0 I26.46 J-30.0；（顺时针圆弧插补） N07 G03 X150.0 Y40.0 I48.0 J36.0；（逆时针圆弧插补） N08 G01 X170.0； N09 Y0； N10 X0； N11 G00 G40 X-25.0 Y10.0 Z40.0 M09；（取消刀补） N12 M30；（程序停止并返回）,N01 G9

30、2 X0 Y0 Z35； N02 G90 G17 G00 G42 D01 X-250 Y-50 S400 M03 M08 ； N03 Z-40 ； N04 G01 X100 F250 ； N05 X0 Y250 ； N06 G03 X-100 Y150 J-100； N07 G02 X-200 Y50 I-100 ； N08 G01 Y-70 ； N09 G00 G40 Z35 M05 M09 ； N10 X0 Y0 M02 ；,X,Y,Z,200,数控铣床加工编程实例2,1.如图示零件，厚度15mm，F100,S100,编写外轮廓加工程序。,2.如图所示工件，加工外轮廓,厚度15mm,F10

31、0,S100。,编制轴类零件的车削加工程序。 加工内容包括粗精车端面、倒角、外圆、锥度、圆角、退刀槽和螺纹加工等。其左端25mm为夹紧用，该零件采用棒料毛坯，由于加工余量大，在外圆精车前采用粗车循环指令去除大部分毛坯余量. 车削深度2.0mm，每次退刀1.0mm；留有单边0.2mm余量; 粗车进给速度0.3mm/r，主轴转速1000r/m,精车进给0.15mm/r,主轴转速800r/m； 选用第一参考点为换刀点,使用刀具为：外圆粗车刀T1、外圆精车刀T2、切槽刀T3和螺纹车刀T4。,N10 G92 X200.0 Z350.0； N15 G28 U0 W0； N20 S1000 T0101 M0

32、3 M08；,电火花线切割概述,电火花线切割加工(Wire Cut Electrical Discharge Machining，简称WCEDM)是在电火花加工基础上于50年代末在前苏联发展起来的一种新工艺，由于其加工过程是利用线状电极靠火花放电对工件进行切割，故称电火花线切割。目前，国内外的线切割机床已占电加工机床的60%以上。,线切割的基本原理,原理：利用上下高速移动的金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形。,在这个加工过程中,工件接高频脉冲电源的正极,钼丝接高频脉冲电源的负极,当工件与钼丝接进到一定距离(0.01-0.2mm)时,它们之间就产生火花放电,腐蚀工件(

33、熔化,温度在10000度以上)。,线切割的基本原理,线切割加工的特点,工件必须是导电材料； 材料的去除是靠放电时的电能作用来实现的； 工具电极和工件之间不直接接触，几乎没有切削力，所以加工的材料可以选用高硬度的材料； 加工对象主要是平面形状，当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后，也可以加工锥面。,线切割加工的用途,加工高硬度材料 由于线切割主要是利用热能进行加工，在切割过程中工件与工具没有相互接触，没有相互作用力，所以可以加工一些高硬度材料，只要被加工的金属材料熔点在10000以下就可以。 加工贵重金属 线切割是通过线状电极的“切割”完成加工过程的，而我们常用的线状电极的直径很小（通常在0.13mm-0.18mm），所以切割的缝隙也很小，这便于节约材料，因此我们可以用来加工一些