第1章-数控机床加工程序编制的基础

1、数控机床加工程序编制,主讲：薛东彬 电子信箱：XDBEMYAHOO.CN 电话第1章 数控机床加工程序编制基础,O5004 G17 G90 G54 ; G0 X0 Y0 S500; Z5. M03; G41 X60.Y 30. D03; Z-27. ; G1 Y80. F120; G3 X100. Y120. R40.; G1 X180.; Y60.; G2 X160. Y40. R20.; G1 X50. ; G0 Z5.; G40 X0 Y0 M05; G91 G28 Z0; M30;,什么是数控加工程序？,1.1 数控程序编制的概念,一、数控程序编制的定义和方法

2、: 1、程序编制的定义 数控加工：是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。,1.1 数控程序编制的概念,数控编程：我们把从零件图样分析到程序校核前的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等按照CNC系统的程序格式和规定的语言纪录在控制介质上的全过程。 （1）分析图样、确定工艺 （2）数值计算 计算工艺路线上的各个几何元素的基点（交点、切点、中心点）坐标和非圆曲线逼近值线段节点的坐标等。 （3）编写零件加工程序单 （4）程序校验（仿真）与首件试切,1.1 数控程序编制的概念,2、数控机床程序编制的具体步骤与要求 （1）分

3、析零件图样和制定工艺方案 （2）数学处理 （3）编写零件加工程序单及程序检验,1.1 数控程序编制的概念,3、数控机床程序编制的方法 （1）手工编程 利用一般的计算工具、通过坐标计算，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。从零件分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、直到校验程序等各步骤均由人工完成。是数控操作人员必须掌握的方法。 （2）自动编程（计算机辅助编程）自动编程也称为计算机辅助编程。即程序编制的大部分工作由计算机完成。,1.1 数控程序编制的概念,（3）数控编程技术的发展概况 为解决复杂型面零件在数控机床上加工的编程问题，20世纪50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序

4、编程的语言APT(Automatically Programmed Tool)。 采用APT语言编程具有程序简练、走刀控制灵活等优点；但是APT是专用文字语言难以描述复杂的几何性状，缺乏几何直观性且不宜学习掌握。不能做到高度自动化、集成化。,1.1 数控程序编制的概念,1972年洛克希德公司首创二维图形化的自动编程软件CADAM。 1978年达索公司开发三维图形化的自动编程软件CATIA系统，解决了设计、分析、数控编程一体化的问题。 目前广泛使用的数控自动编程软件有：UG、MasterCAM、PRO/E、 CATIA等。,1.1 数控程序编制的概念,二、字符与代码 字符是用来组织、控制或表示数

5、据的一些符号； 数控加工程序中的字符分为四类：字母、数字和小数点、符号+/-、数控功能符号； 表示字符的规则称为代码，一般分为ISO代码和EIA代码。,1.1 数控程序编制的概念,三、字与字的功能类别 功能字简称字，是组成数控程序的最小单元，每个字表示一个功能。 功能字由字母、数字和符号（+号可以省略）组成。例如G01、X-100.501等。 功能字分为7种类型：顺序号、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速功能字、刀具功能字、辅助功能字。,1.1 数控程序编制的概念,1、顺序号字 N_ Nxxxx 例如N10、N1234等； 2、准备功能字 G_ 准备功能G指令是使数控机床建立起某种加工方

6、法的指令。 G0G99 共有100个； JB/T 32081999规定； G代码分为模态代码和非模态代码；,1.1 数控程序编制的概念,3、尺寸字 直线尺寸字 X 、Y、 Z、 U、 V、 W、 P、 Q、 R；单位一般为毫米（公制）或英寸（英制）；例如 X100.123 角度尺寸字 A、 B、 C、 D、 E；单位一般为度；例如 A23.12 4、进给功能字 F_ 单位一般为： 毫米/分钟或毫米/转。,1.1 数控程序编制的概念,5、主轴转速功能字 S_ 单位一般为： 转/分钟； 6、刀具功能字 T_ 刀具功能用于选刀和换刀； 7、辅助功能字M_ 辅助功能指令是用于指定主轴旋转方向、启动、停

7、止、冷却液的开关，工件或刀具的加紧或放松，刀具的更换等功能。 M0M99 共有100个； JB/T32081999规定；,1.1 数控程序编制的概念,四、数控程序结构和程序段格式 1、 数控程序的程序结构 例： O0600 N001 G92 X0 Y0 Z1.0 ; N005 S300 M03 ; N010 G90 G00 X-5.5 Y-6.0 ; N015 X0 Y0 ; N020 M30 ;,功能字,程序号，用于区分不同的程序,程序主体,程序段,1.1 数控程序编制的概念,2、程序段的格式和组成 程序段格式：是指在同一个程序段中有关字母、数字、符号等各个信息代码的排列顺序和含义的规定表示

8、方法。,1.1 数控程序编制的概念,字地址程序段格式 字地址程序段格式中各功能字均以字母、数字和符号表示，且字母(地址符)在首，程序段长度可变，各功能字的先后排列顺序不严格，同一程序段内不同含义的字(如 G01，G17，G41)可重复使用，不需要的或与上一段程序相同的功能字可以省略不写。 功能字必须完整表示。一个完整的功能字包括字母和带符号的数字。 例如： X-330.0,N10 G90 G54 G00 X100. Y100.; N10 G90 G00 G54 X100. Y100.;,N10 G90 G54 G00 X100. Y100.; N20 X0 Y10;,N10 G90 G54 G

9、 G00 X100. Y100.;,1-2 数控机床的坐标系统,一、数控机床的坐标系统 JB/T3051-1999数字控制机床和运动方向的命名对数控机床的坐标系统进行了强制规定。 1坐标和运动方向命名的原则 为便于编程人员能够在不知道刀具运动还是工件运动的情况下确定机床的加工工艺，所以确定坐标系时一律假定刀具相对于静止的工件而运动。,1-2 数控机床的坐标系统,标准坐标系：为了确定机床的进给运动方向，移动的距离，在数控机床上建立的与进给运动有关的坐标系，也叫机床坐标系； 标准坐标系是一个右手笛卡儿坐标系。 2、Z 轴的确定 规定取Z轴平行于机床的主轴； 规定机床某一运动的正方向是使刀具和工件距

10、离增大的方向； 对于没有主轴的机床，取Z轴垂直于工作台上的定位面；,1-2 数控机床的坐标系统,3、X轴的确定 X轴是水平的且平行于工件装夹面。 对于工件旋转的机床，X轴的方向是工件的径向方向，且平行与横向滑座。 对于刀具旋转的机床，立式的，从刀具主轴向立柱看时X轴正向指向右；卧式的，从主轴向工件看时X轴正向指向右。 对于龙门型机床规定从主轴（与Z轴平行）向左侧立柱看时，X轴的正向指向右方。,1-2 数控机床的坐标系统,Y轴的正方向按右手笛卡儿坐标系确定。 4、旋转坐标A、B、C相应地表示其轴线平行于X、 Y、Z的旋转运动。A、B、C的正方向，相应地表示在X、Y、Z正方向上按右手螺旋前进的方向

11、。 5、附加坐标 （多坐标机床）：在X、Y、 Z主要直线运动之外，另有第二组平行于它的坐标运动时，应分别指定为U、V、W；另有第三组平行于它的坐标运动时，应分别指定为P、Q、R；,1-2 数控机床的坐标系统,二、坐标系的原点 1、机床原点 机床原点又称为机械原点，它是机床坐标系的原点。是机床生产厂家出厂时设定的一个固定不变的点。 机床原点是工件坐标系基准点。,1-2 数控机床的坐标系统,2、编程原点（编程坐标系的原点） 编程原点是指根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点。 3、加工原点（工件坐标系的原点） 将工件安装在机床上时相应编程原点在机床坐标系中的位置。,1-2 数控机床的坐标系统,4

12、、机床参考点 机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的位置点，是对运动坐标轴进行标定的点。 机床参考点对机床原点的坐标是一个已知的固定值。是机床生产厂家出厂时设定的一个固定不变的点。,1-2 数控机床的坐标系统,三、工件坐标系 工件坐标系是在数控加工编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。 工件坐标系的原点是根据编程加工的需要设置的。但是一般应遵循以下原则：,1-2 数控机床的坐标系统,（1）工件原点一般选在工件图样的基准上，以利于编程。 （2）工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。 （3）工件原点最好

13、选在工件的对称中心上。 （4）要便于测量和检验。,1-2 数控机床的坐标系统,四、绝对坐标编程及增量坐标编程 在编程时，表示刀具运动位置的坐标值通常有两种方式，一种是绝对尺寸，另一种是增量(相对)尺寸。 所谓绝对坐标是表示刀具(或机床)运动位置的坐标值，都是相对于固定的坐标原点给出的。 增量坐标所表示的刀具运动位置的坐标值是相对于前一位置的，而不是相对于固定的坐标原点给出的，即坐标原点是平行移动的。,1-2 数控机床的坐标系统,1-3 数控加工的工艺设计,数控加工工艺主要内容： 1）选择并决定零件的数控加工内容； 2）零件图样的数控工艺性分析； 3）数控加工的工艺路线设计； 4）数控加工工序设

14、计； 5）数控加工专用技术文件的编写；,1-3 数控加工的工艺设计,一、数控加工工艺内容的选择 适用数控加工的内容： 1）通用机床无法加工的内容应作为优先内容； 2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； 3）通用机床效率低、工人手工操作劳动强度大的内容； 不适用数控加工的内容： 1）占机调整时间长的零件； 2）加工部位分散、要多次安装、设置原点。 3）按某种特定的制造依据加工的型面轮廓。,1-3 数控加工的工艺设计,二、数控加工工艺性分析 零件的结构工艺性指零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。 （1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，多用同一基准标注，

15、少用变换基标注； （2）零件的内腔和外形应尽可能地采用统一的几何类型和尺寸；,1-3 数控加工的工艺设计,（3）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分； （4）内腔圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应该过小。通常R0.2H时，可以判定零件的该部位工艺性不好； （5）零件底平面与侧面间过渡圆角r不应该过大； （6）应该采用统一基准定位；,1-3 数控加工的工艺设计,三、数控加工工艺路线的设计 数控工艺路线设计中主要应注意的问题： 1、工序的划分 1）以一次安装、加工作为一道工序。 2）以同一把刀具加工的内容划分工序。 3）以加工部位划分工序。 4）以粗、精加工划分工序。,1-3 数控

16、加工的工艺设计,2、顺序的安排 顺序安排一般应按以下原则进行： 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。 2）先进行内形、内腔加工工序，后进行外形加工工序。 3）相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行。 4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。,1-3 数控加工的工艺设计,四、数控加工工序的设计 1、确定走刀路线和安排工步顺序 1）寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。 2）为保证工件轮廓表面加工后的表面粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。 3）刀具的进退路线要认真考虑。

17、4）要选择工件在加工后变形小的路线。,1-3 数控加工的工艺设计,2、定位基准与夹紧方案的确定 定位基准选择原则： 1）尽可能做到设计、工艺与编程计算的基准统一。 2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量做到在一次装夹后就能加工出全部待加工表面。 3）避免采用占机人工调整方案。,1-3 数控加工的工艺设计,3、夹具的选择 夹具选择原则： 1）单件小批量生产条件下，应尽量采用组合夹具、可调夹具、通用夹具；以缩短生产准备时间，提高生产率。 2）当批量较大时可以考虑采用专用夹具； 3）应采用快速加紧、松放辅助时间短的夹具； 4）夹具定位、加紧精度应满足加工精度的要求； 5）夹具上的各零件不能干涉加工进

18、程；即夹具上各零件应不妨碍机床对工件各表面的加工，夹具要敞开，其定位、夹紧机构不能影响加工时刀具的进给。 6）夹具设计应方便清扫、排削。,1-3 数控加工的工艺设计,4、刀具的选择 1）良好的切削性能 2）较高的精度 3）先进的刀具材料,1-3 数控加工的工艺设计,5、确定刀具与工件的相对位置 （1）刀位点：是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点。 （2）对刀点：工件上的一个固定点，通过寻找这个点可以确定工件在机床上的位置。 对刀点的选择原则如下： 1）所选的对刀点应使程序编制简单； 2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件的加工原点的位置； 3）对刀点的位置应在加工时检查方便、可靠。 4）有利于提高加工精度。,1-3 数控加工的工艺设计,（3）换刀点是安全交换刀具的一个点，在此点换刀，不会发生干涉。对于加工中心，换刀点是机床上的一个固定点；对于数控车床，