數(shù)控加工工藝與編程綜合設(shè)計(jì)

1、1 / 29 文檔可自由編輯打印目錄目錄摘摘 要要.1 1前言前言.3 3第一章第一章 概概 述述.4 41.1 數(shù)控加工的特點(diǎn).41.2 數(shù)控機(jī)床.41.3 數(shù)控加工.71.4 數(shù)控編程系統(tǒng).81.5 CAD/CAM 系統(tǒng) .81.6 利用 CAXA 制造工程師 CAD/CAM 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步驟 .9第第 2 2 章章 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì).12122.1 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 .122.2 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法.152.2.1 確定走刀路線和安排加工順序.152.2.2 確定定位和夾緊方案.172.2.3 確定刀具與工件的相對(duì)位置.192.2.4 確定切削用量.2

2、02.3 數(shù)控加工走刀路線圖 .212.4 數(shù)控刀具卡片 .22第三章第三章 數(shù)控程序編程數(shù)控程序編程.23233.1 數(shù)控程序編制的概念 .233.1.1 數(shù)控程序編制的定義.243.2、數(shù)控程序編制的方法.253.2.1 數(shù)控程序的指令代碼：.263.3 程序格式 .28第四章第四章 加工坐標(biāo)系設(shè)置加工坐標(biāo)系設(shè)置.29294.1 刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償功能.294.2 單一固定循環(huán) .304.3 復(fù)合固定循環(huán) .31致謝致謝.3333參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34342 / 29 文檔可自由編輯打印摘摘 要要數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性

3、作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(1T)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。現(xiàn)代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的。數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)市場(chǎng)的

4、適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在高精尖數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹了數(shù)控加工的特點(diǎn)、加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟。并利用 CAXA 制造工程師軟件完成零件的三維造型，進(jìn)行加工軌跡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加工仿真。利用SEMENS 仿真軟件完成仿真加工。利用 CAD/CAM 軟件及 G 代碼指令進(jìn)行手工編程。關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù) CAXA 制造工程師 三維造型 仿真加工 手工編程

5、 自動(dòng)編程前言前言大學(xué)年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，大學(xué)學(xué)習(xí)生活中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)也是最重要一個(gè)環(huán)節(jié)-畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)我們根據(jù)給定任務(wù)，收集書面資料和生產(chǎn)第一手資料，確定數(shù)控加工工藝及編制程序的能力；培養(yǎng)我們根據(jù)復(fù)雜零件圖紙和技術(shù)要求，進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)的能3 / 29 文檔可自由編輯打印力；提高我們使用和查閱常用工程手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等資料的能力；培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析問題、綜合解決實(shí)際問題等方面的能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們綜合運(yùn)用已學(xué)的理論知識(shí)、實(shí)踐技能來解決本專業(yè)的實(shí)際問題。通過本次的綜合技能的訓(xùn)練，在完成各工件過程中不但學(xué)會(huì)了怎么處理各種加工過程中的麻

6、煩還學(xué)會(huì)了許多如何運(yùn)用我的所學(xué)的知識(shí),并且進(jìn)一步鞏固了我們所學(xué)的基本理論知識(shí)和提高實(shí)際的動(dòng)手操作的能力。也讓我樹立生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)觀念以及全局觀念,養(yǎng)成了做事更加認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用手上的技術(shù)資料和參考資料把自己工作做好。 在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中.我的輔導(dǎo)老師對(duì)我給予了耐心的指導(dǎo)和幫助，同時(shí)協(xié)助我查閱相關(guān)的資料和文獻(xiàn)，并到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，而且我要加工的工件認(rèn)真的幫我分析研究了各種處理方法。通過指導(dǎo)老師的幫助，我現(xiàn)在具有了一定的制定工藝規(guī)程的能力，能綜合運(yùn)用數(shù)控程、機(jī)械制造工藝學(xué)、夾具設(shè)計(jì)、公差等我們所學(xué)過的課程的基本理論和方法，并能較熟練地使用相關(guān)的機(jī)械手冊(cè)及技術(shù)參考資料?？梢詫?duì)一般的零件進(jìn)行

7、手工編程的方法以及在現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備上加工零件的技能。 最后，對(duì)給予我在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中大力支持和熱情幫助過我的老師以及我的指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。 由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)尚有不足之處，望老師幫我指出，我會(huì)認(rèn)真改正。第一章第一章 概概 述述1.1 數(shù)控加工的特點(diǎn)數(shù)控加工的特點(diǎn)數(shù)控加工，也稱之為 NC（Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號(hào)構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個(gè)制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點(diǎn)：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時(shí)間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持

8、加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時(shí)間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）提高生產(chǎn)效率；4 / 29 文檔可自由編輯打印（2）不需熟練的機(jī)床操作人員；（3）提高加工精度并且保持加工質(zhì)量；（4）可以減少工裝卡具；（5）可以減少各工序間的周轉(zhuǎn)，原來需要用多道工序完成的工件，數(shù)控加工一次裝夾完成加工，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率；（6）容易進(jìn)行加工過程管理；（7）可以減少檢查工作量；（8）可以降低廢、次品率；（9）便于設(shè)計(jì)變更，加工設(shè)定柔性；（19）容易實(shí)現(xiàn)操作過程的自動(dòng)化，一個(gè)人可以操作多臺(tái)機(jī)床；（11）操作容易，極大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度隨著制造設(shè)備的數(shù)

9、控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競爭力的象征。數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）系統(tǒng)的質(zhì)量。1.2 數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床20 世紀(jì) 40 年代末，美國開始研究數(shù)控機(jī)床，1952 年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室成功研制出第一臺(tái)數(shù)控銑床，并于 1957 年投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個(gè)重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)

10、的研究的發(fā)展。我國于是 1958 年開始研制數(shù)控機(jī)床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，1965 年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用尤為普及。數(shù)控機(jī)床種類繁多，模具制造常用數(shù)控加工機(jī)床有：數(shù)控銑床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控磨床和數(shù)控車床。數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)算、管理和控制，通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和運(yùn)算并對(duì)機(jī)床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)

11、定的運(yùn)動(dòng)；檢測(cè)系統(tǒng)則是用來檢測(cè)機(jī)床執(zhí)行件（工作臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、滑板等）的位移和速度變化量，并將檢測(cè)結(jié)果反饋到輸入端，與輸入指令進(jìn)行比較，根據(jù)其差別調(diào)整機(jī)床運(yùn)動(dòng)；機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)是由進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)元件至機(jī)床執(zhí)行件之間的機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán)（能進(jìn)行重復(fù)加工） 、自動(dòng)換刀（可交換指定的刀具） 、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償（補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差）等等。1.2.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程5 / 29 文檔可自由編輯打印自從 1952 年第一臺(tái)數(shù)控銑床在美國誕生以來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床得到迅速的發(fā)展和更新?lián)Q代。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了

12、電子管（1952 年） 、晶體管（1959 年） 、小規(guī)模集成電路（1956 年） 、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)（1970 年）和微處理或計(jì)算機(jī)（1974 年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。前三代數(shù)控系統(tǒng)采用專用電子線路實(shí)現(xiàn)硬件式數(shù)控，一般成為普通數(shù)控系統(tǒng)，簡稱 NC。第四代和五代系統(tǒng)是采用微處理器及大規(guī)模集成電路組成的軟件式數(shù)控系統(tǒng)，稱為現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，簡稱 CNC(第四代)和 MNC（第五代） 。由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的控制功能大部分由軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，因而使硬件得到進(jìn)一步簡化，系統(tǒng)可靠性提高，功能更加靈活和完善。目前現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，用通用微機(jī)技術(shù)開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)可以

13、得到強(qiáng)的力的硬件和軟件支持，這些軟件和硬件是開放式的，此時(shí)的通用微機(jī)除了具備本身的功能外，還具有全功能數(shù)控系統(tǒng)的全部功能，這是一條發(fā)展數(shù)控技術(shù)的途徑。當(dāng)前全功能數(shù)控系控的特點(diǎn)有：1. 選用高速微處理器微處理器是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，擔(dān)負(fù)著運(yùn)算、存儲(chǔ)和控制等多重任務(wù)，其位數(shù)和運(yùn)行速度直接關(guān)系到加工效率和加工精度。高速 32 位微處理器的采用，使得數(shù)控系統(tǒng)的輸入譯碼、計(jì)算和輸出等環(huán)境都在高速下進(jìn)行，同時(shí)提高了多軸聯(lián)動(dòng)，進(jìn)給速度和分辨率等指標(biāo)。 2. 配置高速，功能強(qiáng)的可編程控制器數(shù)控系統(tǒng)除了對(duì)位置進(jìn)行信息控制外，還要對(duì) I/O 狀態(tài)量進(jìn)行控制。數(shù)控系統(tǒng)中高速和強(qiáng)功能的可編程控制器能滿足數(shù)控機(jī)床這

14、方面的要求。同時(shí)，PLC 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和 PLC 容量的增加可滿足直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DNC）和柔性制造單元（FMC）的控制要求。3 CRT 圖形顯示、人機(jī)對(duì)話功能及自診斷功能大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用 CRT 于手能鍵盤配合，實(shí)現(xiàn)程序的輸入，編輯、修改和刪除等功能，具有前臺(tái)操作、后臺(tái)編輯的功能及用戶宏程序等；可以有二維圖形軌跡顯示，有的還可以實(shí)現(xiàn)三維彩色動(dòng)態(tài)圖形的顯示。系統(tǒng)具有硬件、軟件及機(jī)床故障自診斷功能，提高了可維修性。4具有多種監(jiān)控、檢測(cè)和補(bǔ)償功能為了提高數(shù)控機(jī)床的效率及加工精度，有些數(shù)控機(jī)床配置了各種測(cè)量裝置，如刀具磨損的檢測(cè)、機(jī)床精度及熱變形的檢測(cè)等，于之相適應(yīng)，數(shù)控系統(tǒng)則有刀具壽命管

15、理、刀具參數(shù)補(bǔ)償、反向間隙及絲杠螺距誤差補(bǔ)償、熱變形補(bǔ)償?shù)裙δ堋?CND 智能化在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進(jìn)了自適應(yīng)控制技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)對(duì)機(jī)床本身有影響的信息，并自動(dòng)連續(xù)調(diào)整有關(guān)數(shù)據(jù)，以達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)化。在有的 CNC 系統(tǒng)中，有建立了切削6 / 29 文檔可自由編輯打印率的數(shù)據(jù)庫及切削用量的專家系統(tǒng)等。大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都有學(xué)習(xí)及示教功能。6通信功能一般數(shù)控系統(tǒng)都有通信功能，如采用 RS -232C 串行接口與編程機(jī)、微機(jī)等外設(shè)通信。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)還要于其他數(shù)控系統(tǒng)或上級(jí)計(jì)算機(jī)通信，所以除了 RS-232 接口外，還有 RS-422 的 DNC 等多種通信接口。數(shù)控系統(tǒng)要單機(jī)的進(jìn)入柔性制造系

16、統(tǒng)進(jìn)而形成計(jì)算機(jī)知集成制造系統(tǒng)，就要求數(shù)控系統(tǒng)具有更高通信功能為此有的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)了符合 ISO 開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)七成網(wǎng)絡(luò)模型的通信規(guī)約，為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了條件。7標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的性能越來越完善，功能越來越多樣，促使數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化?，F(xiàn)在不同的標(biāo)準(zhǔn)化模塊可以組成各種不同的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。能方便的移植計(jì)算機(jī)行業(yè)或自動(dòng)化領(lǐng)域的成果，也便于現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展及升級(jí)。8開發(fā)性基于 PC 的開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為數(shù)技術(shù)發(fā)展的重要方向，通過制定必要的技術(shù)規(guī)范，在通用 PC 基礎(chǔ)上一方面使硬件的體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有兼容性；另一方面使軟件、接口等技

17、術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，為機(jī)床制造廠或用戶提供一個(gè)良好的開發(fā)環(huán)境。9.高可靠性現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間已達(dá)到 30000h 以上。數(shù)控系統(tǒng)與微機(jī)和通用機(jī)積極生產(chǎn)批量大小的區(qū)別，其制造過程，包括元件篩選，印制電路板、焊接和貼附、生產(chǎn)過程及最終產(chǎn)品的檢測(cè)和出廠前整機(jī)的考機(jī)等措施保證了數(shù)控系統(tǒng)有很高的可靠性。1.2.2 數(shù)控加工工藝分析包括：分析零件圖、重要尺寸與精度的分析、工件的定位、定位基準(zhǔn)的選擇、工件的夾緊、夾具設(shè)計(jì)、加工余量的確定、切削用量的選擇、冷卻液的選擇、工序尺寸與公差的確定、機(jī)械加工精度與表面精度、加工所用的刀具的設(shè)計(jì)與選擇（刀具的材質(zhì)、幾何角度與形狀、各種參數(shù)的設(shè)計(jì)） 、制定工藝工序

18、卡；1.3 數(shù)控加工數(shù)控加工數(shù)控加工是將待加工零件進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具和零件的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)零件加工的過程。被加工零件采用線架、曲面、實(shí)體等幾何體來表示，CAM 系統(tǒng)在零件幾何體基礎(chǔ)上生成刀具軌跡，經(jīng)過后處理生成加工代碼，將加工代碼通過傳輸介質(zhì)傳給數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具運(yùn)動(dòng)，完成零件加工。其過程如下圖所示：【零件信息】【CAD 系統(tǒng)造型】【CAM 系統(tǒng)生成加工代碼】【數(shù)控機(jī)床】【零件】（1）零件數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：系統(tǒng)自設(shè)計(jì)和造型功能或通過數(shù)據(jù)接口傳入 CAD 數(shù)據(jù)，如7 / 29 文檔可自由編輯打印STEP，IGES，SAT，DXF，X-T 等；在實(shí)際的數(shù)控加工中，零件

19、數(shù)據(jù)不僅僅來自圖紙，特別在廣泛采用 Internet 網(wǎng)的今天，零件數(shù)據(jù)往往通過測(cè)量或通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)确绞降玫?。?）確定粗加工、半精加工和精加工方案。（3）生成各加工步驟的刀具軌跡。（4）刀具軌跡仿真。（5）后期處理輸出加工代碼。（6）輸出數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。（7）傳給機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工。1.4 數(shù)控編程系統(tǒng)數(shù)控編程系統(tǒng)數(shù)控加工機(jī)床與編程技術(shù)兩者的發(fā)展是緊密相關(guān)的。數(shù)控加工機(jī)床的性能提升推動(dòng)了編程技術(shù)的發(fā)展，而編程手段的提高也促進(jìn)了數(shù)控加工機(jī)床的發(fā)展，二者相互依賴?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，而編程方式也越來越豐富。數(shù)控編程可分為機(jī)內(nèi)編程和機(jī)外編程。機(jī)內(nèi)編程指

20、利用數(shù)控機(jī)床本身提供的交互功能進(jìn)行編程，機(jī)外編程則是脫離數(shù)控機(jī)床本身在其他設(shè)備上進(jìn)行編程。機(jī)內(nèi)編程的方式隨機(jī)床的不同而異，可以以“手工”的形式分行輸入控制代碼（手工編程）、交互方式輸入控制代碼（會(huì)話編程）、圖形方式輸入控制代碼（圖形編程），甚至可以語音方式輸入控制代碼（語音編程）或通過高級(jí)語言方式輸入控制代碼（高級(jí)語言編程）。但機(jī)內(nèi)編程一般來說只適用于簡單形體，而且效率較低。機(jī)外編程也可以分成手工編程、計(jì)算機(jī)輔助 APT 編程和CAD/CAM 編程等方式。機(jī)外編程由于其可以脫離數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控編程，相對(duì)機(jī)內(nèi)編程來說效率較高，是普遍采用的方式。隨著編程技術(shù)的發(fā)展，機(jī)外編程處理能力不斷增強(qiáng)，已可以

21、進(jìn)行十分復(fù)雜形體的靈敏控加工編程。隨著微電子技術(shù)和 CAD 技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)編程系統(tǒng)也逐漸過渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與 CAD 集成的 CAD/CAM 系統(tǒng)為主的編程方法。與以前的語言型自動(dòng)編程系統(tǒng)相比，CAD/CAM集成系統(tǒng)可以提供單一準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一體化。雖然數(shù)控編程的方式多種多樣，毋庸置疑，目前占主導(dǎo)地位的是采用 CAD/CAM 數(shù)控編程系統(tǒng)進(jìn)行編程。1.5 CAD/CAM 系統(tǒng)系統(tǒng)20 世紀(jì) 90 年代以前，市場(chǎng)上銷售的 CAD/CAM 軟件基本上為國外的軟件系統(tǒng)。90 年代以后國內(nèi)在 CAD/CAM 技術(shù)研究和軟件開發(fā)方

22、面進(jìn)行了卓有成效的工作，尤其是在以 PC 機(jī)動(dòng)性平臺(tái)的軟件系統(tǒng)。其功能已能與國外同類軟件相當(dāng)，并在操作性、本地化服務(wù)方面具有優(yōu)勢(shì)。8 / 29 文檔可自由編輯打印一個(gè)好的數(shù)控編程系統(tǒng)，已經(jīng)不是一種僅僅是繪圖，做軌跡，出加工代碼，他還是一種先進(jìn)的加工工藝的綜合，先進(jìn)加工經(jīng)驗(yàn)的記錄，繼承，和發(fā)展。北航海爾軟件公司經(jīng)過多年來的不懈努力，推出了 CAXA 制造工程師數(shù)控編程系統(tǒng)。這套系統(tǒng)集 CAD、CAM 于一體，功能強(qiáng)大、易學(xué)易用、工藝性好、代碼質(zhì)量高，現(xiàn)在已經(jīng)在全國上千家企業(yè)的使用，并受到好評(píng)，不但降低了投入成本，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。CAXA 制造工程師數(shù)編程系統(tǒng)，現(xiàn)正在一個(gè)更高的起點(diǎn)上騰飛。1.

23、6 利用利用 CAXA 制造工程師制造工程師 CAD/CAM 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步驟驟CAM 系統(tǒng)的編程基本步驟如下：理解二維圖紙或其它的模型數(shù)據(jù)建立加工模型或通過數(shù)據(jù)接口讀入確定加工工藝（裝卡、刀具等）生成刀具軌跡加工仿真后期處理生成 NC 代碼輸出加工代碼現(xiàn)在分別予以說明。1、加工工藝的確定、加工工藝的確定加工工藝的確定目前主要依靠人工進(jìn)行，其主要內(nèi)容有：核準(zhǔn)加工零件的尺寸、公差和精度要求確定裝夾位置選擇刀具確定加工路線選定工藝參數(shù)2、加工模型建立、加工模型建立利用 CAM 系統(tǒng)提供的圖形生成和編輯功能將零件的被加工部位繪制計(jì)算機(jī)屏幕上。作為計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成刀具軌

24、跡的依據(jù)。加工模型的建立是通過人機(jī)交互方式進(jìn)行的。被加工零件一般用工程圖的形式表達(dá)在圖紙上，用戶可根據(jù)圖紙建立三維加工模型。針對(duì)這種需求，CAM 系統(tǒng)應(yīng)提供強(qiáng)大幾何建模功能，不僅應(yīng)能生成常用的直線和圓弧，還應(yīng)提供復(fù)雜的樣條曲線、組合曲線、各種規(guī)則的和不規(guī)則的曲面等的造型方法，并提供種過渡、裁剪、幾何變換等編輯手段。9 / 29 文檔可自由編輯打印被加工零件數(shù)據(jù)也可能由其他 CAD/CAM 系統(tǒng)傳入，因此 CAM 系統(tǒng)針對(duì)此類需求應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如 DXF、IGES、STEP 等。由于分工越來越細(xì)，企業(yè)之間的協(xié)作越來越頻繁，這種形式目前越來越普遍。被加工零件的外形不可能是由測(cè)量機(jī)測(cè)量得到，

25、針對(duì)此類的需求，CAM 系統(tǒng)應(yīng)提供讀入測(cè)量數(shù)據(jù)的功能，按一定的格式給出的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成零件的外形曲面。3、刀具軌跡生成、刀具軌跡生成建立了加工模型后，即可利用 CAXA 制造工程師系統(tǒng)提供的多種形式的刀具軌跡生成功能進(jìn)行數(shù)控編程。CAXA 制造工程師中提供了十余種加工軌跡生成的方法。用戶可以根據(jù)所要加工工件的形狀特點(diǎn)、不同的工藝要求和精度要求，靈活的選用系統(tǒng)中提供的各種加工方式和加工參數(shù)等，方便快速地生成所需要的刀具軌跡即刀具的切削路徑。CAXA 制造工程師在研制過程中深入工廠車間并有自己的實(shí)驗(yàn)基地，它不僅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工廠中的加工工藝經(jīng)驗(yàn)，它是二者的完美結(jié)合。在

26、CAXA 制造工程師中做刀具軌跡，已經(jīng)不是一種單純的數(shù)值計(jì)算，而是工廠中數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn)的生動(dòng)體現(xiàn)，也是你個(gè)人加工經(jīng)驗(yàn)的積累，它人加工經(jīng)驗(yàn)的繼承，為滿足特殊的工藝需要，CAXA 制造工程師能夠?qū)σ焉傻牡毒哕壽E進(jìn)行編輯。CAXA 制造工程師還可通過模擬仿真檢驗(yàn)生成的刀具軌跡的正確性和是否有過切產(chǎn)生。并可通過代碼較核，用圖形方法檢驗(yàn)加工代碼的正確性。4、后期、后期 G 代碼生成代碼生成在屏幕上用圖形形式顯示的刀具軌跡要變成可以控制機(jī)床的代碼，需進(jìn)行所謂后期處理。后期處理的目的是形成數(shù)控指令文件，也就是平我們經(jīng)常說的 G 代碼程序或 NC 程序。CAXA 制造工程師提供的后期處理功能是非常靈活的，它可

27、以通過用戶自己修改某些設(shè)置而適用各自的機(jī)床要求。用戶按機(jī)床規(guī)定的格式進(jìn)行定制，即可方便地生成和特定機(jī)床相匹配的加工代碼。5、加工代碼輸出、加工代碼輸出生成數(shù)控指令之后，可通過計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口與機(jī)床直接連通。CAXA 制造工程師可以提供我們自己開發(fā)的通信軟件，完成通過計(jì)算機(jī)的串口或并口與機(jī)床連接，將數(shù)控加工代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床，控制機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床。隨著我們國家加工制造業(yè)的迅猛發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到空前廣泛的應(yīng)用，CAXA 的CAD/CAM 軟件得到了日益廣泛的普及和應(yīng)用。我們相信當(dāng)你認(rèn)識(shí)了 CAXA 制造工程師以后，CAXA 制造工程師一定會(huì)走到你的身邊，成為你身邊的不可多得的造型

28、能手，忠實(shí)可靠的編程高手，數(shù)控加工工藝的良師益友。10 / 29 文檔可自由編輯打印第第 2 章章 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)2.1 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 在進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行以下幾方面的工作：數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇； 數(shù)控加工工藝性分析； 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)。 2.1.1 數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇 對(duì)于一個(gè)零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中11 / 29 文檔可自由編輯打印的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序

29、。在考慮選擇內(nèi)容時(shí)，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。1、適于數(shù)控加工的內(nèi)容 在選擇時(shí)，一般可按下列順序考慮：（1）通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； （2）通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； （3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。2、不適于數(shù)控加工的內(nèi)容一般來說，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會(huì)得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工：（1）占機(jī)調(diào)整時(shí)間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)精基準(zhǔn)，

30、需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；（2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。這時(shí)，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床補(bǔ)加工；（3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時(shí)，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等?？傊?，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降格為通用機(jī)床使用。 2.1.2 數(shù)控加工工藝性分析數(shù)控加工工藝性分析被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。1、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)

31、在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。2、幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣?dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)核算，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。12 / 29 文檔可自由編輯打印3、定位基準(zhǔn)

32、可靠在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)。如圖 2.1a 所示的零件，為增加定位的穩(wěn)定性，可在底面增加一工藝凸臺(tái)，如圖 2.1b 所示。在完成定位加工后再除去。a)改進(jìn)前的結(jié)構(gòu)b)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)圖 2.1 工藝凸臺(tái)的應(yīng)用 4、統(tǒng)一幾何類型及尺寸零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度。零件的形狀盡可能對(duì)稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時(shí)間。2.1.3 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的主要區(qū)別,

33、在于它往往不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過程的具體描述。因此在工藝路線設(shè)計(jì)中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個(gè)工藝過程中，因而要與其它加工工藝銜接好。常見工藝流程如圖 2.2 所示。數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1、工序的劃分根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量）

34、，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對(duì)粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來說，凡要進(jìn)行粗、精加工的過程，都要將工序分開。2、順序的安排順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序圖 2.2 工藝流程13 / 29 文檔可自由編輯打印安排一般應(yīng)按

35、以下原則進(jìn)行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；（2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)；3、數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對(duì)校形工序的技術(shù)要求；對(duì)毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加

36、工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依據(jù)。2.2 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法在選擇了數(shù)控加工工藝內(nèi)容和確定了零件加工路線后，即可進(jìn)行數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)。數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是進(jìn)一步把本工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡確定下來，為編制加工程序作好準(zhǔn)備。2.2.1 確定走刀路線和安排加工順序確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、尋求最短加工路線如加工圖 2.3a 所示零件上的孔系。2.3b 圖的走刀路線為

37、先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用 2.3c 圖的走刀路線，減少空刀時(shí)間，則可節(jié)省定位時(shí)間近一倍，提高了加工效率。a)零件圖樣b)路線 1c)路線 2圖 2.3 最短走刀路線的設(shè)計(jì)2、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。如圖 2.4a 為用行切方式加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度。所以如采用 2.4b 圖的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖 2.4c 也是一種較好的走刀路線

38、方式。14 / 29 文檔可自由編輯打印a)路線 1b)路線 3c)路線 3 圖 2.4 銑削內(nèi)腔的三種走刀路線3、選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時(shí)，刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕，如圖 2.5所示。 圖 2.5刀具切入和切出時(shí)的外延4、選擇使工件在加工后變形小的路線對(duì)橫截面積小的細(xì)長零件或薄板零件應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ去除余量法安排走刀路線。安排工步時(shí)，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工步。2.2.2 確

39、定定位和夾緊方案確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；（2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。如圖 2.6a 薄壁套的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時(shí)工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形會(huì)小得多。在夾緊圖 2.6b 所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上，或改為在頂面上三點(diǎn)夾緊，改變著力點(diǎn)位置，以減小夾緊變形,如圖 2.6c 所示。15 / 29 文檔

40、可自由編輯打印a) 薄壁套b) 改進(jìn)方法 2c)改進(jìn)方法 2 圖 2.6 夾緊力作用點(diǎn)與夾緊變形的關(guān)系2.2.3 確定刀具與工件的相對(duì)位置確定刀具與工件的相對(duì)位置對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，在加工開始時(shí)，確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，這一相對(duì)位置是通過確認(rèn)對(duì)刀點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)刀點(diǎn)是指通過對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對(duì)刀點(diǎn)往往就選擇在零件的加工原點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則如下：（1）所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡單；（2）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置；（3）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置

41、；（4）對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。例如，加工圖 2.7 所示零件時(shí)，當(dāng)按照?qǐng)D示路線來編制數(shù)控加工程序時(shí)，選擇夾具定位元件圓柱銷的中心線與定位平面 A 的交點(diǎn)作為加工的對(duì)刀點(diǎn)。顯然，這里的對(duì)刀點(diǎn)也恰好是加工原點(diǎn)。在使用對(duì)刀點(diǎn)確定加工原點(diǎn)時(shí)，就需要進(jìn)行“對(duì)刀”。所謂對(duì)刀是指使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合的操作。每把刀具的半徑與長度尺寸都是不同的，刀具裝在機(jī)床上后，應(yīng)在控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具的基本位置?！暗段稽c(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖 2.8 所示，圓柱銑刀的刀位點(diǎn)是刀具中心線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀的刀位點(diǎn)是球頭的球心點(diǎn)或球頭頂點(diǎn)；車刀的刀位點(diǎn)是刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭的刀位點(diǎn)是鉆頭頂點(diǎn)。

42、各類數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀方法是不完全一樣的，這一內(nèi)容將結(jié)合各類機(jī)床分別討論。換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀。對(duì)于手動(dòng)換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具，換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量。 圖 2.7 對(duì)刀點(diǎn)16 / 29 文檔可自由編輯打印a)鉆頭的刀位點(diǎn)b)車刀的刀位點(diǎn)c)圓柱銑刀的刀位點(diǎn)d)球頭銑刀的刀位點(diǎn)圖 2.8刀位點(diǎn)2.2.4 確定切削用量確定切削用量對(duì)于高效率的金屬切削機(jī)床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工

43、質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。編程人員在確定每道工序的切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)刀具的耐用度和機(jī)床說明書中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時(shí)要充分保證刀具能加工完一個(gè)零件，或保證刀具耐用度不低于一個(gè)工作班，最少不低于半個(gè)工作班的工作時(shí)間。背吃刀量主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對(duì)于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機(jī)床加工的余量小一些。編程人員在確定切削用量時(shí)，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀

44、量、進(jìn)給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。表 2.1 為車削加工時(shí)的選擇切削條件的參考數(shù)據(jù)。表 2.1 車削加工的切削速度(m/min)17 / 29 文檔可自由編輯打印被切削材料名稱 輕切削切深0.510.mm進(jìn)給量0.050.3mm/r 一般切削 切深 14mm 進(jìn)給量 0.20.5mm/r 重切削切深512mm 進(jìn)給量 0.40.8mm/r 10# 100250 150250 80220 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45# 60230 70220 80180 b750MPa100220 100230 70220 合金鋼 b750MPa70220 80220 80200 2.3 數(shù)控加工走刀路線

45、圖數(shù)控加工走刀路線圖在數(shù)控加工中，常常要注意并防止刀具在運(yùn)動(dòng)過程中與夾具或工件發(fā)生意外碰撞，為此必須設(shè)法告訴操作者關(guān)于編程中的刀具運(yùn)動(dòng)路線（如：從哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。為簡化走刀路線圖，一般可采用統(tǒng)一約定的符號(hào)來表示。不同的機(jī)床可以采用不同的圖例與格式，表 2.5 為一種常用格式。表 2. .5 數(shù)控加工走刀路線圖數(shù)控加工走刀路線圖零件圖號(hào)NC01工序號(hào)工步號(hào)程序號(hào)O100機(jī)床型號(hào)XK5032程序段號(hào)N10N170加工內(nèi)容銑輪廓周邊共 1 頁第 頁18 / 29 文檔可自由編輯打印編程校對(duì)審批符號(hào)含義抬刀下刀編程原點(diǎn)起刀點(diǎn)走刀方向走刀線相交爬斜坡鉸孔行切2.4 數(shù)控刀具卡片數(shù)

46、控刀具卡片數(shù)控加工時(shí)，對(duì)刀具的要求十分嚴(yán)格，一般要在機(jī)外對(duì)刀儀上預(yù)先調(diào)整刀具直徑和長度。刀具卡反映刀具編號(hào)、刀具結(jié)構(gòu)、尾柄規(guī)格、組合件名稱代號(hào)、刀片型號(hào)和材料等。它是組裝刀具和調(diào)整刀具的依據(jù)，詳見表 2.6。表 2.6 數(shù)控刀具卡片零件圖號(hào) J30102-4使用設(shè)備刀具名稱鏜刀數(shù)數(shù) 控控 刀刀 具具 卡卡 片片TC-30刀具編號(hào)T13006換刀方式自動(dòng)程序編號(hào)序號(hào)編號(hào)刀具名稱規(guī)格數(shù)量備注1T013960拉釘12390、140-50 50 027刀柄13391、01-50 50 100接桿501001刀具組成4391、68-03650 085鏜刀桿119 / 29 文檔可自由編輯打印5R416.

47、3-122053 25鏜刀組件41-5316TCMM110208-52刀片172GC435備注編制審校批準(zhǔn)共頁第頁不同的機(jī)床或不同的加工目的可能會(huì)需要不同形式的數(shù)控加工專用技術(shù)文件。在工作中，可根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)文件格式。第三章 數(shù)控程序編程數(shù)控程序編程3.1 數(shù)控程序編制的概念數(shù)控程序編制的概念在編制數(shù)控加工程序前，應(yīng)首先了解：數(shù)控程序編制的主要工作內(nèi)容，程序編制的工作步驟，每一步應(yīng)遵循的工作原則等，最終才能獲得滿足要求的數(shù)控程序。3.1.1 數(shù)控程序編制的定義數(shù)控程序編制的定義編制數(shù)控加工程序是使用數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應(yīng)該

48、使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效的工作。1、數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。 （1）分析零件圖樣和制定工藝方案 這項(xiàng)工作的內(nèi)容包括：對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析，明確加工的內(nèi)容和要求；確定加工方案；選擇適合的數(shù)控機(jī)床；選擇或設(shè)計(jì)刀具和夾具；確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠?qū)α慵D樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分分析零分析零件圖樣件圖樣和制定和制定工藝方工藝方案案數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 處處 理理編編 寫寫 程程 序序程程 序序 校校 驗(yàn)驗(yàn)修 改20 / 29 文檔可自由編輯打印析，并

49、結(jié)合數(shù)控機(jī)床使用的基礎(chǔ)知識(shí)，如數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能、數(shù)控系統(tǒng)的功能等，確定加工方法和加工路線。（2）數(shù)學(xué)處理 在確定了工藝方案后，就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等，計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般均具有直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)功能，對(duì)于加工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件，只需要計(jì)算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心坐標(biāo)值等，就能滿足編程要求。當(dāng)零件的幾何形狀與控制系統(tǒng)的插補(bǔ)功能不一致時(shí)，就需要進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算，一般需要使用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，否則難以完成。（3）編寫零件加工程序 在完成上述工藝處理及數(shù)值計(jì)算工作后，即可編寫零件

50、加工程序。程序編制人員使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按照規(guī)定的程序格式，逐段編寫加工程序。程序編制人員應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，才能編寫出正確的加工程序。（4）程序檢驗(yàn)將編寫好的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，就可控制數(shù)控機(jī)床的加工工作。一般在正式加工之前，要對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通?？刹捎脵C(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，來檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性，以檢驗(yàn)程序。在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可通過顯示走刀軌跡或模擬刀具對(duì)工件的切削過程，對(duì)程序進(jìn)行檢查。對(duì)于形狀復(fù)雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進(jìn)行試切來檢驗(yàn)程序。通過檢查試件，不僅可確認(rèn)程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。

51、若能采用與被加工零件材料相同的材料進(jìn)行試切，則更能反映實(shí)際加工效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，可修改程序或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?.2、數(shù)控程序編制的方法、數(shù)控程序編制的方法 數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動(dòng)編制程序。（1）手工編程手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。一般對(duì)幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需的加工程序不長，計(jì)算比較簡單，用手工編程比較合適。手工編程的特點(diǎn)：耗費(fèi)時(shí)間較長，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。據(jù)國外資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一段程序的編寫時(shí)間與其在機(jī)床上運(yùn)行加工的實(shí)際時(shí)間之比，平均約為 30：1，而數(shù)控機(jī)床不能開動(dòng)的原

52、因中有 20%30%是由于加工程序編制困難，編程時(shí)間較長。（2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程21 / 29 文檔可自由編輯打印自動(dòng)編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、檢驗(yàn)程序等工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，使編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，需要時(shí)可及時(shí)修改，以獲得正確的程序。又由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。因而，自動(dòng)編程的特點(diǎn)就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件

53、的編程難題。根據(jù)輸入方式的不同，可將自動(dòng)編程分為圖形數(shù)控自動(dòng)編程、語言數(shù)控自動(dòng)編程和語音數(shù)控自動(dòng)編程等。圖形數(shù)控自動(dòng)編程是指將零件的圖形信息直接輸入計(jì)算機(jī)，通過自動(dòng)編程軟件的處理，得到數(shù)控加工程序。目前，圖形數(shù)控自動(dòng)編程是使用最為廣泛的自動(dòng)編程方式。語言數(shù)控自動(dòng)編程指將加工零件的幾何尺寸、工藝要求、切削參數(shù)及輔助信息等用數(shù)控語言編寫成源程序后，輸入到計(jì)算機(jī)中，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理得到零件加工程序。語音數(shù)控自動(dòng)編程是采用語音識(shí)別器，將編程人員發(fā)出的加工指令聲音轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸こ绦颉?.2.1數(shù)控程序的指令代碼：數(shù)控程序的指令代碼：（1）準(zhǔn)備功能字 G 準(zhǔn)備功能字 G 指令是使數(shù)控機(jī)床建立起某種加工方式

54、的指令，如插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)等。表 1.1 G 功能字含義表G 功能字FANUC 系統(tǒng)SIEMENS 系統(tǒng)G00快速移動(dòng)點(diǎn)定位快速移動(dòng)點(diǎn)定位G01直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G04暫停暫停G05-通過中間點(diǎn)圓弧插補(bǔ)G17XY 平面選擇XY 平面選擇G18ZX 平面選擇ZX 平面選擇G19YZ 平面選擇YZ 平面選擇G32螺紋切削-G33-恒螺距螺紋切削G40刀具補(bǔ)償注銷刀具補(bǔ)償注銷G41刀具補(bǔ)償左刀具補(bǔ)償左G42刀具補(bǔ)償右刀具補(bǔ)償右22 / 29 文檔可自由編輯打印G43刀具長度補(bǔ)償正-G44刀具長度補(bǔ)償負(fù)-G49刀具長度補(bǔ)償注銷-

55、G50主軸最高轉(zhuǎn)速限制-G54G59加工坐標(biāo)系設(shè)定零點(diǎn)偏置G65用戶宏指令-G70精加工循環(huán)英制G71外圓粗切循環(huán)米制G72端面粗切循環(huán)-G73封閉切削循環(huán)-G74深孔鉆循環(huán)-G75外徑切槽循環(huán)-G76復(fù)合螺紋切削循環(huán)-G80撤銷固定循環(huán)撤銷固定循環(huán)G81定點(diǎn)鉆孔循環(huán)固定循環(huán)G85絕對(duì)值編程絕對(duì)尺寸G91增量值編程增量尺寸G92螺紋切削循環(huán)主軸轉(zhuǎn)速極限G94每分鐘進(jìn)給量直線進(jìn)給率G95每轉(zhuǎn)進(jìn)給量旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率G96恒線速控制恒線速度G97恒線速取消注銷 G96G98返回起始平面-G99返回 R 平面-（2）尺寸字 尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。其中，第一組 X，Y，Z，U，V，W，P

56、，Q，R 用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點(diǎn)的角度坐標(biāo)尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用 P 指令暫停時(shí)間、用 R 指令圓弧的半徑等。多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可以用準(zhǔn)備功能字來選擇坐標(biāo)尺寸的制式，如 FANUC 諸系統(tǒng)可用 G21/G22來選擇米制單位或英制單位，也有些系統(tǒng)用系統(tǒng)參數(shù)來設(shè)定尺寸制式。采用米制時(shí)，一般單23 / 29 文檔可自由編輯打印位為 mm，如 X100 指令的坐標(biāo)單位為 100 mm。當(dāng)然，一些數(shù)控系統(tǒng)可通過參數(shù)來選擇不同的尺寸單位。（3）進(jìn)給功能字 F進(jìn)給功能字的地址符是 F，又稱為 F 功能或 F

57、 指令，用于指定切削的進(jìn)給速度。對(duì)于車床，F(xiàn) 可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給兩種，對(duì)于其它數(shù)控機(jī)床，一般只用每分鐘進(jìn)給。F 指令在螺紋切削程序段中常用來指令螺紋的導(dǎo)程。（4）主軸轉(zhuǎn)速功能字 S主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是 S，又稱為 S 功能或 S 指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速。單位為r/min。對(duì)于具有恒線速度功能的數(shù)控車床，程序中的 S 指令用來指定車削加工的線速度數(shù)。（5）刀具功能字 T刀具功能字的地址符是 T，又稱為 T 功能或 T 指令，用于指定加工時(shí)所用刀具的編號(hào)。對(duì)于數(shù)控車床，其后的數(shù)字還兼作指定刀具長度補(bǔ)償和刀尖半徑補(bǔ)償用。（6）輔助功能字 M輔助功能字的地址符是 M，后續(xù)數(shù)字一般為 1

58、3 位正整數(shù)，又稱為 M 功能或 M 指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動(dòng)作，見表 1.2。表 1.2 M 功能字含義表M 功能字 含 義 M00 程序停止 M01 計(jì)劃停止 M02 程序停止 M03 主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn) M04 主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) M05 主軸旋轉(zhuǎn)停止 M06 換刀 M07 2 號(hào)冷卻液開 M08 1 號(hào)冷卻液開 M09 冷卻液關(guān) M30 程序停止并返回開始處 M98 調(diào)用子程序 M99 返回子程序 24 / 29 文檔可自由編輯打印3.3程序格式程序格式1、程序段格式程序段是可作為一個(gè)單位來處理的、連續(xù)的字組，是數(shù)控加工程序中的一條語句。一個(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)程序段組成的。程序

59、段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式?，F(xiàn)在一般使用字地址可變程序段格式，每個(gè)字長不固定，各個(gè)程序段中的長度和功能字的個(gè)數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫明的、本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫。這種功能字稱之為續(xù)效字。 程序段格式舉例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08N40 X85（本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效）第四章第四章 加工坐標(biāo)系設(shè)置加工坐標(biāo)系設(shè)置4.1 刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償功能刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償功能編程時(shí)，通常都將車刀刀尖作為一點(diǎn)來考慮

60、，但實(shí)際上刀尖處存在圓角，如圖 3.24 所示。當(dāng)用按理論刀尖點(diǎn)編出的程序進(jìn)行端面、外徑、內(nèi)徑等與軸線平行或垂直的表面加工時(shí)，是不會(huì)產(chǎn)生誤差的。但在進(jìn)行倒角、錐面及圓弧切削時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生少切或過切現(xiàn)象，如圖3.25 所示。具有刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)能根據(jù)刀尖圓弧半徑計(jì)算出補(bǔ)償量，避免少切或過切現(xiàn)象的產(chǎn)生。G40-取消刀具半徑補(bǔ)償，按程序路徑進(jìn)給。G41-左偏刀具半徑補(bǔ)償，按程序路徑前進(jìn)方向刀具偏在零件左側(cè)進(jìn)給。G42-右偏刀具半徑補(bǔ)償，按程序路徑前進(jìn)方向刀具偏在零件右側(cè)進(jìn)給。在設(shè)置刀尖圓弧自動(dòng)補(bǔ)償值時(shí)，還要設(shè)置刀尖圓弧位置編碼例：應(yīng)用刀尖圓刀尖位置編碼：3N10 G50 X200 Z17