西華大學(xué)數(shù)控上機(jī)指導(dǎo)書

1、數(shù)控技術(shù)概論與加工編程上機(jī)實(shí)驗指導(dǎo)書一、OpensoftCNC數(shù)控系統(tǒng)的常用編程指令練習(xí)（2學(xué)時）(1) 熟悉OpensoftCNC數(shù)控系統(tǒng)及主要操作界面；(2)打開并運(yùn)行OpensoftCNC自帶的車削、銑削仿真演示程序；(3)請著重練習(xí)車削、銑削系統(tǒng)的常用G功能和M功能指令代碼。車削指令：G00、G01、G02、G28、G33、G90、G92；銑削指令：G00、G01、G02、G03、G28、G41、G90、G92。二、數(shù)控車削加工編程（4學(xué)時）首先請學(xué)習(xí)圖1 所示零件的車削加工編程過程：圖1 車削零件圖 21 工藝分析 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，首先遇到的問題就是工藝問題。數(shù)控機(jī)床的加工工藝

2、與普通機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，也有許多不同之處，在數(shù)控機(jī)床上加工的零件通常要比普通機(jī)床上加工的零件工藝規(guī)程復(fù)雜得多。在數(shù)控機(jī)床加工前，要將機(jī)床運(yùn)動過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計人員要有多方面的知識基礎(chǔ)。合格的程序員首先是一個很好的工藝人員，應(yīng)對數(shù)控機(jī)床的性能、特點(diǎn)、切削范圍和標(biāo)準(zhǔn)刀具系統(tǒng)等有較全面的了解，否則就無法做到全面周到地考慮零件加工的全過程以及正確、合理地確定零件的加工程序。 數(shù)控機(jī)床是一種高效的設(shè)備，它的效率一般高于普通機(jī)床24倍。要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床這一特點(diǎn)，必須熟練掌握性能、特點(diǎn)及使用方法，同時還必須在編程之前正確的確定加工

3、方案，進(jìn)行工藝設(shè)計，再考慮編程。22 數(shù)控車床編程的有關(guān)問題(1） 數(shù)控車床編程中徑向值的表示 通常在圖紙上和測量時均以直徑值表示被加工零件的徑向尺寸，故在未指定的情況下，徑向值X在絕對編程以直徑值表示在相對編程中以實(shí)際位移量的兩倍表示。(2) 數(shù)控車床坐標(biāo)系數(shù)控車床坐標(biāo)系分為機(jī)床坐標(biāo)系和工作（編程）坐標(biāo)系。二者均規(guī)定與機(jī)床主軸軸線平行的方向為Z軸，其正向為從卡盤中心至尾座頂尖的方向：在水平內(nèi)與車床主軸線垂直的方向為X軸，其正向為遠(yuǎn)離主軸旋轉(zhuǎn)中心的方向。1)機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的機(jī)床原點(diǎn)，由機(jī)床生產(chǎn)廠家在設(shè)計機(jī)床的時候確定，并在機(jī)床使用說明書上說明。2)工作（編

4、程）坐標(biāo)系工作坐標(biāo)系是編程人員確定并使用的，目的是用來確定工件幾何體上各要素的位置，工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)即為編程原點(diǎn)，其位置的設(shè)置應(yīng)使編程方便以及各尺寸直觀。23 軸類零件的加工方法數(shù)控機(jī)床的程序編制問題，是將零件加工的工藝順序、運(yùn)動軌跡與方位、位移量、工藝參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切削深度）以及輔助動作（換刀、變速、冷卻液開、停等），按動作順序，用數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的代碼和程序格式，編制成加工程序單（相當(dāng)于普通機(jī)床加工的工藝規(guī)程），再將程序輸給數(shù)控系統(tǒng)，從而控制數(shù)控機(jī)床自動加工。由于獲得同意精度和表面粗糙度的加工方法往往有很多種，選擇時還要考慮生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟(jì)效益，考慮零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、

5、材料和熱處理要求以及工廠的生產(chǎn)條件等。任何一種加工方法，可以獲得的精度和表面粗糙度值均有一個較大的范圍，如增加切削用量提高了生產(chǎn)率，雖然成本降低了，但精度也較低。所以，只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的，這一定范圍的精度就是指在正常加工條件下所能達(dá)到的精度，即經(jīng)濟(jì)精度，相應(yīng)的表面粗糙度為經(jīng)濟(jì)表面粗糙度。加工方案為：粗車半精車精車。劃分加工階段，就是把整個工藝過程劃分成幾個階段，做到粗精加工分開進(jìn)行。粗加工的目的主要是切去大部分加工余量，精加工的目的主要是保證加工零件達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量要求。加工質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)盡量將粗、精加工分開進(jìn)行。進(jìn)給量f是工件或刀具的主運(yùn)動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，工件和刀具

6、兩者在進(jìn)給運(yùn)動方向上的相對位移量。例如外圓車削的進(jìn)給量f是工件每轉(zhuǎn)時刀具相對于工件在進(jìn)給運(yùn)動方向上的位移量，其單位為：mm/r。在切削加工中，也有用進(jìn)給速度v來表示進(jìn)給運(yùn)動的。所謂進(jìn)給速度v是指切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的進(jìn)給運(yùn)動速度，其單位為：mm/s。切削速度v是切削加工時，切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動速度。切削刃上各點(diǎn)的切削速度可能是不同的。當(dāng)主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時。粗加工，要盡可能保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。提高切削速度、增大進(jìn)給量和背吃刀量，都能提高金屬切除率。在粗加工時，一次走刀應(yīng)盡可能切去全部加工余量，在中等功率機(jī)床上，a就可達(dá)810 mm，所以，在選擇粗加工切削用量時

7、，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的背吃刀量，最后才能根據(jù)刀具的耐用度的要求，選定合理的切削速度。半精加工、精加工時首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時應(yīng)兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)效率，此時的被吃刀量根據(jù)粗加工留下的余量確定。一般多才用較小的被吃刀量和進(jìn)給量。在半精加工時，a=0.52m。精加工時，a=0.10.4。確定加工余量的方法有：經(jīng)驗估算法、查表修正法。估算法估算余量一般偏大，對毛坯總余量必須保證切除毛坯制造時的缺陷。鑄鐵件毛坯頂面缺陷16mm，底面和側(cè)面12mm；鑄鋼件缺陷比鑄鐵件深12mm；碳鋼鍛件缺陷約為0.51mm。其次是機(jī)械加工和熱處理時造成的誤差。在估算余量時，還必須考慮上述因素。棒料直接為

8、50，粗加工背吃刀量為6mm，半精加工背吃刀量為2mm，精加工背吃刀量為2mm。進(jìn)給速度為1000mm/min。實(shí)際生產(chǎn)中也可以從（切削用量手冊）中選取切削速度的參考值。粗車時，a、f（進(jìn)給量）較大，所以V較低，精加工時，a、f均較小，所以V較高。工件材料強(qiáng)度、硬度較高時，應(yīng)選較低的V；反之，較高。材料加工性越差，V越低。刀具材料的切削性能愈好，V愈高。加工該零件所需的刀具有三把：外圓車刀、切槽刀、切斷刀。工件在機(jī)床上進(jìn)行加工，為了保證其精度要求，工件的加工表面與刀具之間必須保持一定的位置關(guān)系，因此，工件必須借助夾具占有正確位置。采用數(shù)控車床進(jìn)行加工。采用OpensoftCNC系統(tǒng)進(jìn)行編程。車

9、削程序編制當(dāng)中主要用到以下指令：G00、G01、G02、G28、G33、G90、G92OpensoftCNC車削及銑削加工系統(tǒng)V3.0的功能代碼主要根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)，并參照國際流行的數(shù)控系統(tǒng)的功能指令代碼，如FANUC等的代碼指定而成，并與大多數(shù)控制系統(tǒng)的編程指令兼容。2.4 車削加工程序 圖1 零件的數(shù)控車削程序代碼：;工件尺寸130*50;起始位置X=50 Z=10;1號刀具：車刀, 2號刀具切槽刀;N10 G92 X100 Z10N20 S1800 M03N30 T1N40 G00 X50 Z10 M08N50 G01 X46 F40 N60 G01 Z-130 ；粗車外圓46到Z=-13

10、0 N70 G00 X100N80 G00 Z10N90 G01 X40 F40N100 G01 Z-130 ；粗車外圓40到Z=-40N110 G00 X100N120 G00 Z10N130 G01 X34 F40N140 G01 Z-85 ；粗車外圓34到Z=-85N150 G00 X100N160 G00 Z10N170 G01 X28 F40 N180 G00 Z-50 ；粗車外圓28到Z=-50N190 G00 X100N200 G00 Z10N210 G01 X22 F40 N220 G01 Z-26 ；精車外圓22到Z=-26N230 G00 X100N240 G00 Z10N

11、250 G01 X20 F40N260 G01 Z-26 ；精車外圓20到Z=-26N270 G00 X100 N280 G00 Z10N290 G00 X16 Z2 N300 G01 X20 Z-2 F0.15 ；倒角N310 G00 X100 N320 G00 Z10 N330 G00 X24 Z-26N340 G01 Z-50 N350 G00 X100N360 G00 Z10 N370 G00 X20 Z-26N380 G01 X24 Z-28 F0.15 ；倒角N390 G00 X100 N400 G00 Z10 N410 G00 X24 Z-38N420 G03 Z-50 R6 ；

12、精車圓弧R6N430 X24N440 G01 X31 Z-85 ；精車錐面N450 X31N460 G02 X34 Z-105 R19 ；精車圓弧R19N470 G28 M09 N480 M05 N490 T2N500 S1800 M03N510 G00 X42 Z-105 M08N520 G01 X38 Z-110 F0.16N530 G01 X34 Z-110 F0.16 ；車34的槽N540 G28 N550 M05 ；結(jié)束2.5 數(shù)控車削零件編程練習(xí)（共四學(xué)時）圖2 手柄圖3 軸三、數(shù)控銑削加工編程（4學(xué)時）首先請學(xué)習(xí)圖4所示零件的銑削加工編程過程：圖4 凸輪圖31數(shù)控銑的特點(diǎn)數(shù)控銑床

13、是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，目前速度發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑削工藝最復(fù)雜，需要解決的技術(shù)問題也最多，因此，目前人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件系統(tǒng)時，也一直把銑削加工作為重點(diǎn)。 數(shù)控銑床也像普通銑床那樣分為立式、臥式和立臥兩式數(shù)控銑床，各類銑床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，其功能也不盡相同，除各有其特點(diǎn)之外，常具有下列主要功能： 點(diǎn)位控制功能 利用這一功能，數(shù)控銑床可以進(jìn)行只需要作點(diǎn)位控制的鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔和鏜孔等加工。 連續(xù)輪廓控制功能 數(shù)控銑床通過直線與圓弧插補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對刀具運(yùn)動軌跡的連續(xù)輪廓控制

14、，加工出直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)成的平面輪廓工件。對非原曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等二才曲線及對數(shù)螺旋線、阿基米德螺旋線和列表曲線等）構(gòu)成的平面輪廓，在經(jīng)過直線或圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲面。 刀具半徑自動補(bǔ)償功能 使這一功能，在編程時可以很方便地按工件實(shí)際輪廓形狀和尺寸進(jìn)行編程計算，而加工中可以使刀具中心自動偏離工件輪廓一個刀具半，加工出符合要求的輪廓表面。也可以利用該功能，通過改變刀具半徑補(bǔ)償量量的方法來彌補(bǔ)銑刀制造的尺寸精度誤差，擴(kuò)大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差。還可以利用改變刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ酝h價工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工或利用提高加工精

15、度。此外，通過改變刀具半徑補(bǔ)償值的正負(fù)號，還可以用同一加工程序加工某些需要和配合的工件（如相互配合的凹凸摸等）。 刀具長度補(bǔ)償功能 利用該功能可以自動改變切削平面的高度，同時可以降低在制造與翻修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可以彌補(bǔ)刀具的軸向?qū)Φ墩`差。 鏡向加工功能 鏡向加工也稱為軸對稱加工。對于一個軸對稱形狀的工件來說，利用這一功能，只要編出一般形狀的加工程序就完成全部加工了。 固定循環(huán)功能 利用數(shù)控銑床對孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸，锪和鏜加工時，加工的基本工作是：刀具無切削快速達(dá)到孔位慢速切削進(jìn)給快速退回。對于這種典型話動作，可以專門設(shè)計一段程序（子程序），在需要的時候進(jìn)行調(diào)用來實(shí)現(xiàn)上述加工循環(huán)。

16、特殊功能 有些數(shù)控銑床在增加了數(shù)控仿形加工裝置后，可以在數(shù)控和靠模兩種控制方式中任選一種進(jìn)行加工，從而擴(kuò)大了機(jī)床的使用范圍。32 工藝分析加工方案為：粗銑精銑； 毛坯厚度為30mm， 粗加工背吃刀量為5mm，精加工背吃刀量為0.51mm。 進(jìn)給速度為1000mm/min。 加工零件所需的刀具有：棒銑刀。 程序編制當(dāng)中主要用到以下指令： G00、G01、G02、G03、G28、G42、G90、G9233 銑削加工編程程序圖4 所示零件的銑削加工程序：;*;工件尺寸:長度150 ; 寬度150 ; 高度15 ; 起刀點(diǎn)：X=0,Y=0,Z=2; 刀具半徑為2，棒銑刀； ; 以上單位均為毫米； ;*

17、N10 G92 X0 Y0 Z40N20 G90 G00 G17 X-73.8 Y20 N30 G00 Z0 N40 G01 Z-16 F30N50 G10 D01 R15N60 G42 D01 G01 X-63.8 Y10 F5N70 G01 X-63.8 Y0N80 G03 X-9.96 Y-63.02 R63.8N90 G02 X-5.57 Y-63.76 R175N100 G03 X63.99 Y-0.28 R64N110 G03 X63.72 Y0.03 R0.3N120 G02 X44.79 Y19.6 R21N130 G03 X14.79 Y59.18 R46N140 G03 X

18、-55.26 Y25.05 R61N150 G02 X-63.02 Y9.97 R175N160 G03 X-63.80 Y0 R63.8N170 G01 X-63.80 Y-10 N180 G01 G40 X-73.8 Y-20 ；粗銑凸臺輪廓N190 G10 D01 R10 N200 G42 D01 G01 X-63.8 Y10 F2N210 G01 X-63.8 Y0N220 G03 X-9.96 Y-63.02 R63.8N230 G02 X-5.57 Y-63.76 R175N240 G03 X63.99 Y-0.28 R64N250 G03 X63.72 Y0.03 R0.3N26

19、0 G02 X44.79 Y19.6 R21N270 G03 X14.79 Y59.18 R46N280 G03 X-55.26 Y25.05 R61N290 G02 X-63.02 Y9.97 R175N300 G03 X-63.80 Y0 R63.8N310 G01 X-63.80 Y-10 N320 G01 G40 X-73.8 Y-20 ；粗銑輪廓N190 G10 D01 R7 N200 G42 D01 G01 X-63.8 Y10 F2N210 G01 X-63.8 Y0N220 G03 X-9.96 Y-63.02 R63.8N230 G02 X-5.57 Y-63.76 R175N240 G03 X63.99 Y-0.28 R64N250 G03 X63.72 Y0.03 R0.3N2