第二章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)

1、第2章 數(shù)控機床程序編制2.1數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)知識數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)知識2.2數(shù)控機床加工工藝分析數(shù)控機床加工工藝分析2.3常用編程指令常用編程指令2.4數(shù)控車床程序編制數(shù)控車床程序編制2.5數(shù)控銑床程序編制數(shù)控銑床程序編制2.6加工中心程序編制加工中心程序編制與數(shù)控機床有關(guān)的程序與數(shù)控機床有關(guān)的程序系統(tǒng)內(nèi)部的程序數(shù)控加工程序自動編程用的零件源程序得到得到2.1數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)知識數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)知識分 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 序 校程 序 校驗 和 首驗 和 首件試切件試切修修

2、 改改一、數(shù)控程序編制的方法及步驟數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得合格數(shù)控加數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得合格數(shù)控加工程序的全部工作過程。工程序的全部工作過程。工藝方案確定加工方案；刀具、工夾具設(shè)計和選擇；選擇對刀點；確定合理的走刀路線；及選擇合理的切削用量等；編程的方法編程的方法手工編程手工編程自動編程自動編程零件圖樣工藝人員夾具表機床表刀具表工藝規(guī)程編程人員加工程序初稿加工程序修 改編 程 手冊自動編程人工圖紙分析工藝安排計算機刀具與工件相對位置關(guān)系2.1.2 程序結(jié)構(gòu)和格式% O（P）1000 N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 ； N20 G01 X88.1 Y30.

3、2 F500 T02 M08 ； N30 X90； N300 M30； % 程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)/ 開始符開始符/ 程序名程序名/ 程序主體程序主體/ 結(jié)束符結(jié)束符2.1.2 程序結(jié)構(gòu)和格式程序段格式程序段格式字地址格式字地址格式主軸轉(zhuǎn)速功能字主軸轉(zhuǎn)速功能字 結(jié)束符結(jié)束符 N NG GX X. .Y Y. .F FS ST TM MLFLF 準備功能準備功能字字 坐標字坐標字 進給功能字進給功能字 刀具功能字刀具功能字 輔助功能字輔助功能字 程序段號程序段號字母數(shù)字字母數(shù)字相對完整的意思寫在一段相對完整的意思寫在一段常用地址字符常用地址字符地址字地址字意意 義義A 、B、 C圍繞圍繞X、Y、Z軸旋

4、轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸角度尺寸字軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸角度尺寸字F 、S、T進給速度進給速度指定功能指定功能、主軸、主軸速度功能速度功能、刀具功能刀具功能G 準備功能準備功能I、J、K插補圓弧參數(shù)插補圓弧參數(shù)M 輔助功能輔助功能N 程序段序號程序段序號U、V 、W與與X、Y、Z軸平行的第軸平行的第2移動坐標尺寸字移動坐標尺寸字X 、Y、 Z主坐標軸主坐標軸X、Y、Z移動坐標尺寸字移動坐標尺寸字第3節(jié) 數(shù)控機床的坐標系3.1數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系2.1.3數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系u機床上固有的坐標系機床上固有的坐標系u前提條件：工件不動刀具移動前提條件：工件不動刀具移動1 機床坐標軸的確定方法機床坐標軸的

5、確定方法（1）首先確定）首先確定Z軸軸一般選取產(chǎn)生功削力的軸線方向為一般選取產(chǎn)生功削力的軸線方向為Z軸軸數(shù)控機床的主軸與機床坐標系的數(shù)控機床的主軸與機床坐標系的Z軸重合或平行軸重合或平行（1）首先確定）首先確定Z軸軸對于有主軸的機床對于有主軸的機床以機床主軸軸線方向為Z軸方向取刀具遠離工件為Z軸正向。對于無主軸機床對于無主軸機床以與裝夾工件臺面垂直的直線作為Z軸，同理取刀具遠離工件為正向。（2）確定）確定X軸軸 一般位于與工件安裝面相平行的水平面內(nèi)一般位于與工件安裝面相平行的水平面內(nèi)有主軸的機床主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)的機床立式：從主軸的前端向末端看，水平向右為正。臥式：從主軸的末端向前端看，水平向右

6、為正。主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)的機床在水平面內(nèi)選定垂直于工件軸線的方向，刀具遠離工件為正向。（3）確定）確定Y軸軸 由笛卡爾標坐標系用右手螺旋法則，已知由笛卡爾標坐標系用右手螺旋法則，已知兩坐標標方向求第三個軸判斷出來兩坐標標方向求第三個軸判斷出來（4）旋轉(zhuǎn)坐標軸）旋轉(zhuǎn)坐標軸A、B、C分別表示繞分別表示繞X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的坐標旋轉(zhuǎn)的坐標軸。軸。（5）附加坐標軸）附加坐標軸 除除X、Y、Z直線移動外，還有平行于它們直線移動外，還有平行于它們的分別為的分別為U、V、W；如果還有就為；如果還有就為P、Q、R。 不平行于不平行于X、Y、Z軸也分別命名為軸也分別命名為U、V、W、P、Q、R。 除除A、B、C軸外的

7、旋轉(zhuǎn)軸可命名為軸外的旋轉(zhuǎn)軸可命名為D或或E。2、機床坐標系和工件坐標系(1)機床坐標系及原點數(shù)控車床機床坐標系數(shù)控車床機床坐標系數(shù)控銑床的機床坐標系數(shù)控銑床的機床坐標系(2)機床參考點數(shù)控車床機床數(shù)控車床機床數(shù)控銑床數(shù)控銑床機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。參考點一般選在機床各坐標軸的正極限位。參考點一般選在機床各坐標軸的正極限位。參考點參考點(3)工件坐標系車削類零件車削類零件銑削類零件銑削類零件（4）對刀點u也稱程序起點也稱程序起點u與零件的定位基準或工件坐標系原點一定與零件的定位基準或工件坐標系原點一定有尺寸關(guān)系有尺寸關(guān)系u具體位置應(yīng)由加工路線來確定具體位置應(yīng)由加工路

8、線來確定2.2 數(shù)控加工工藝分析2.2.1 數(shù)控加工工藝特點 工藝詳細 工序集中 可實現(xiàn)復(fù)雜零件的加工2.2.2 零件的安裝方法 數(shù)控銑削加工的夾具萬能組合夾具萬能組合夾具專業(yè)銑削夾具專業(yè)銑削夾具多工位夾具多工位夾具氣動和液壓夾具氣動和液壓夾具通用銑削夾具通用銑削夾具萬能組合夾具組合夾具組合夾具的類型的類型孔系組孔系組合夾具合夾具槽系槽系組組合夾具合夾具根據(jù)零件的加工要求，用孔根據(jù)零件的加工要求，用孔系列組合夾具元件即可快速系列組合夾具元件即可快速地組裝成機床夾具。該系列地組裝成機床夾具。該系列元件結(jié)構(gòu)簡單，以孔定位，元件結(jié)構(gòu)簡單，以孔定位，螺栓連接，定位精度高，剛螺栓連接，定位精度高，剛性好

9、，組裝方便。性好，組裝方便。夾具元件是靠基礎(chǔ)板定位基準槽、夾具元件是靠基礎(chǔ)板定位基準槽、鍵來連接各元件而組合成的夾具，鍵來連接各元件而組合成的夾具，所有元件可以拆卸、反復(fù)組裝，所有元件可以拆卸、反復(fù)組裝，重復(fù)使用。元件按其用途可分為重復(fù)使用。元件按其用途可分為基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、合件、其件、壓緊件、緊固件、合件、其它件八大類進行組合。它件八大類進行組合。http:/www.lxt- l一長方形基礎(chǔ)板；一長方形基礎(chǔ)板；2 2一方形支撐件；一方形支撐件；3 3一菱形定位盤；一菱形定位盤；4 4一快換鉆套；一快換鉆套；5 5一叉形壓板；一叉形壓

10、板；6 6一螺栓；一螺栓；7 7一手柄桿；一手柄桿；8 8一分度合件一分度合件槽系組合夾具應(yīng)用實例專用夾具連桿加工專用夾具連桿加工專用夾具該夾具靠工作臺T形槽和夾具體上定位鍵確定其在數(shù)控銑床上的位置，并用T形螺栓緊固。專用夾具連桿加工專用銑槽夾具結(jié)構(gòu)夾具l一夾具體；2一壓板；3、7一螺母；4、5一墊圈：6一螺栓；8一彈簧；9一定位鍵；10一菱形銷；11一圓柱銷 專用夾具（氣動、多工位）專用夾具（氣動）專用夾具（氣動）通用銑削夾具 平口鉗分固定側(cè)平口鉗分固定側(cè)與活動側(cè)，固定側(cè)與與活動側(cè)，固定側(cè)與底面作為定位面，活底面作為定位面，活動側(cè)用于夾緊。動側(cè)用于夾緊。 正弦平口鉗，通正弦平口鉗，通過鉗身上

11、的孔及滑槽過鉗身上的孔及滑槽來改變角度，可用于來改變角度，可用于斜面零件的裝夾斜面零件的裝夾通用銑削夾具銑夾具的選用原則 萬能組合夾具 通用夾具生產(chǎn)量小或研制 考慮專用夾具 結(jié)構(gòu)盡量簡單小批量或成批生產(chǎn) 多工位夾具 且氣動夾緊生產(chǎn)批量大數(shù)控車削夾具的夾具車削特殊軸類盤類通用三爪和四爪卡盤數(shù)控車削夾具的夾具 液壓 三爪卡盤：用于回轉(zhuǎn)工件的自動裝卡 四爪單動卡盤：用于非回轉(zhuǎn)體或偏心件的裝卡3.2.3 數(shù)控夾具工序的劃分2.2.4 數(shù)控加工路線的確定加工路線：指數(shù)控機床在加工過程中刀具到位點相對于被加工工件的運動軌跡和方向。切削加工時的加工路線切削加工時的加工路線加工加工路線路線刀具到位、對刀、退刀

12、和換刀等刀具到位、對刀、退刀和換刀等一系列輔助運動路線一系列輔助運動路線2.2.4數(shù)控加工路線確定保證零件的加工精度和表面質(zhì)量，且效率高保證零件的加工精度和表面質(zhì)量，且效率高減少編程時間和程序容量減少編程時間和程序容量減少空刀時間和早輪廓面上的停刀，以免劃傷零件減少空刀時間和早輪廓面上的停刀，以免劃傷零件減少零件的變形減少零件的變形位置精度要求高的孔系避免機床的反向間隙位置精度要求高的孔系避免機床的反向間隙復(fù)雜曲面加工路線的確定復(fù)雜曲面加工路線的確定1.孔加工路線的確定2.銑削平面的加工路線 順銑和逆銑順銑和逆銑2.銑削平面的加工路線2.銑削平面的加工路線垂直方向進給垂直方向進給水平方向進給水

13、平方向進給2.銑削平面（內(nèi)、外表面）的加工路線切線切入、切線切出，切線切入、切線切出，2.銑削平面（內(nèi)輪廓）的加工路線行切行切后環(huán)切不留死角環(huán)切3.軸向進給的切入與切出的確定切入切出A以加工13毛面 58B130.3D4.曲面銑削粗銑：剔除大部分余量，銑成“梯田”，留余量0.51mm（用立銑刀）半精銑：銑掉“梯田”的臺階接近于理論曲面，留余量0.20.5mm(球頭刀或圓弧刀）精銑：得到理論曲線（球頭刀）4.曲面銑削曲面的走刀方式曲面的走刀方式4.曲面銑削用球頭銑刀注意的內(nèi)容避免銑刀當鉆頭用發(fā)現(xiàn)零件有缺陷要及時停止加工工藝系統(tǒng)準備用充分模具型腔銑削時應(yīng)掌握修挫余量2.2.5數(shù)控機床刀具系統(tǒng) 按結(jié)

14、構(gòu)來分按結(jié)構(gòu)來分 整體式整體式 鑲嵌式鑲嵌式 內(nèi)冷式內(nèi)冷式 減振式減振式 特殊形式特殊形式 整體式 焊接式 鑲嵌式 內(nèi)冷式 特殊形式（復(fù)合刀具） 銑削刀具的選擇根據(jù)加工的部位的形狀確定被加工材料選擇刀具（齒距、安裝類型） 面加工類型示意面銑削面銑削仿形銑仿形銑 鏜孔類型示意粗鏜刀粗鏜刀精鏜刀精鏜刀3.數(shù)控銑床和加工中心刀具系統(tǒng)TSG整體式工具系統(tǒng)整體式工具系統(tǒng)刀柄刀具（工作刀柄刀具（工作部分）部分）TMG模塊式工具系統(tǒng)模塊式工具系統(tǒng)主柄模塊中間模塊主柄模塊中間模塊工作模塊工作模塊錐柄大?。哄F柄大?。? , , , ,TSG整體式工具系統(tǒng)TSG整體式工具系統(tǒng)圖譜TMG模塊式工具系統(tǒng)TMG模塊式工

15、具系統(tǒng)圖譜數(shù)控車床刀具焊接式機夾式車刀和刀體的連接方式焊接式車刀焊接式車刀機夾式車刀機夾式車刀車刀類型尖形車刀圓弧形車刀成形車刀車刀的選擇由加工面的形狀選擇到片類型刀片尺寸刀片槽型刀片牌號 外圓加工示意內(nèi)孔加工示意所有刀具內(nèi)容可參考所有刀具內(nèi)容可參考2008MC-CHI車刀的選擇按標準刀片形狀刀片形狀刀尖圓弧半徑的選擇影響刀尖強度和被加工零件的表面粗糙度。影響刀尖強度和被加工零件的表面粗糙度。計算刀尖圓弧半徑公式100082tRfR.-;/-;-mmRrmmfumRt刀尖圓弧半徑，進給量，輪廓深度，.切削用量.銑削用量的確定銑削用量的確定銑削用量：切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量銑削用量

16、：切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量.銑削用量的確定銑削用量的確定切削深度或切削寬度進給量切削速度按刀具耐用度的選擇順序切削深度umRa255 .12umRa12.53.2umRa3.20.8根據(jù)根據(jù)Ra來確定來確定粗銑一次粗銑和半精銑，留給半精銑的余量0.51.0mm粗銑，半精銑，精銑，半精銑切削深度1.52mm；精銑圓周銑削側(cè)吃刀量取0.30.5mm，面銑刀背吃刀量取0.51mm。進給量銑刀轉(zhuǎn)速。銑刀齒數(shù)；每齒進給量；進給速度；-/-nzfrmmfvznffnvzfzf每齒進給量取決于每齒進給量取決于工件材料的力學(xué)性工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、表能、刀具材料、表面粗糙度面粗糙度Pnv

17、f攻螺紋的進給量攻螺紋的進給量主軸轉(zhuǎn)速刀具半徑。切削速度；-1000dvdvncc球頭銑刀的轉(zhuǎn)速球頭銑刀的轉(zhuǎn)速刀具半徑。切削速度；計算直徑-1000-D)2-(-ee22dvDvnaDDDccpe2. 車削用量的確定粗車選取原則粗車選取原則盡可能大的背吃刀量盡可能大的進給量耐用度確定切削深速度精車選取原則精車選取原則由余量選擇背吃刀量；由表面粗糙度選進給量；在耐用度的前提下選盡可能高的切削速度車削用量選擇方法umRa8012粗加工umRa101.25半精加工umRa3.20.8精加工背吃刀量背吃刀量一次全切除背吃刀量取0.52mm背吃刀量取0.10.4mm進給量的選擇粗加工粗加工 由加工材料、

18、刀桿尺寸、工件直徑以及已定的背吃刀量來定。半精加工和精加工半精加工和精加工 按表面粗糙度的要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度來選。切削速度選擇由已定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇由已定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇考慮因素有：考慮因素有：應(yīng)避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；斷續(xù)切削，要適當降低切削速度；應(yīng)避開自激振蕩的臨界頻率；大工件、細長件和薄壁件，應(yīng)選擇較低的切削速度；加工帶外皮的工件時，要適當降低切削速度2.3 常用編程指令2.3.1 G功能 絕對尺寸絕對尺寸增量尺寸增量尺寸一、絕對尺寸指令和增量尺寸指令一、絕對尺寸指令和增量尺寸指令絕對尺寸指令和增量尺寸指令絕對尺寸指令和增量尺寸指

19、令常規(guī)表示常規(guī)表示G90 -絕對尺寸絕對尺寸G91-增量尺寸增量尺寸兩坐標車床兩坐標車床 絕對尺寸的尺寸字的地址絕對尺寸的尺寸字的地址符用符用 X、Z 增量尺寸的尺寸字的地址增量尺寸的尺寸字的地址符用符用 U、W二、預(yù)置寄存指令G92 預(yù)置寄存指令是按照程序規(guī)定的尺寸字值，通預(yù)置寄存指令是按照程序規(guī)定的尺寸字值，通過當前刀具所在位置來設(shè)定加工坐標系的原點。過當前刀具所在位置來設(shè)定加工坐標系的原點。 編程格式編程格式：G92 XY Z式中：X、Y、Z的值是當前刀具位置相對于加工原點位置的值。二、預(yù)置寄存指令G92當前的刀具位置點在A點時：G92 X10 Y12當前的刀具位置點在B點時：G92 X

20、30 Y37注意：注意：這種方式設(shè)置這種方式設(shè)置的加工原點是隨刀具當前的加工原點是隨刀具當前位置（起始位置）的變化位置（起始位置）的變化而變化的。而變化的。三、坐標平面選擇指令坐標平面選擇指令是用來選擇圓弧插補的平面和刀具補償平面的。G17- XY平面；G18- ZX平面；G19-YZ平面；一般，數(shù)控車床默認在ZX平面內(nèi)加工，數(shù)控銑床默認在XY平面內(nèi)加工。Z/X平面平面Y/Z平面平面X/Y平面平面YXZ四、快速點定位指令快速點定位指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標位置，其移動速度由參數(shù)來設(shè)定。編程格式編程格式：G00 X Y Z式中X、Y、Z的值是快速點定位的終點坐標值注意其運動軌跡G

21、90 G00 X20 Y30特殊說明F功能：F。 進給量，單位一般mm/min五、直線插補指令直線插補指令用于產(chǎn)生按指定進給速度F實現(xiàn)的空間直線運動。例：實現(xiàn)圖中從A點到B點的直線插補運動,其程序段為：絕對方式編程：G90 G01 X10 Y10 F100增量方式編程：G91 G01 X-10 Y-20 F100思考題：G00和G01區(qū)別程序格式程序格式：G01 X Y Z F其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值。六、圓弧插補指令六、圓弧插補指令 G02為按指定進給速度的順時針圓弧插補。 G03為按指定進給速度的逆時針圓弧插補。程序格式程序格式：六、圓弧插補指令六、圓弧插補指令判斷圓弧順

22、逆判斷圓弧順逆六、圓弧插補指令六、圓弧插補指令1)X、Y、Z的值是指圓弧插補的終點坐標值；2)I、J、K是指圓弧起點到圓心的增量坐標，與G90,G91無關(guān)；3)R為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角180o時，R值為正，當圓弧的圓心角180時，R值為負。六、圓弧插補指令六、圓弧插補指令例：在圖中，當圓弧A的起點為P1，終點為P2，圓弧插補程序段為：G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50或：G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50當圓弧A的起點為P2，終點為P1時，圓弧插補程序段為：G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50或：G03 X160 Y

23、60 R-145.6 F50 七、刀具半徑補償指令七、刀具半徑補償指令1、判斷左右G41為左偏刀具半徑補償，定義為假設(shè)工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側(cè)的刀具半徑補償。 G42為右偏刀具半徑補償，定義為假設(shè)工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側(cè)的刀具半徑補償。G40 為補償撤消指令。1、編程格式G00/G01 G41/G42 X Y D (F) /建立補償程序段 /輪廓切削程序段 G40 G00/G01 X Y (F) /補償撤消程序段D為刀具半徑補償代號地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示代號，代號與刀具半徑值一一對應(yīng)。刀具半徑值可用CRT/MDI方式輸入，即在設(shè)置時，D =

24、R。其中：G41/G42程序段中的X、Y值是建立補償直線段的終點坐標值；G40程序段中的X、Y值是撤消補償直線段的終點坐標；偏移矢量偏移矢量偏移矢量偏移矢量建立刀補建立刀補取消刀補取消刀補A A A B B BC CD D E E E偏移矢量偏移矢量AA :過過A點垂直于點垂直于AB,大大小等于刀具偏移量。小等于刀具偏移量。寫程序時在寫程序時在G41/G42G41/G42和和G40G40之間不之間不能超過兩個非平面的的指令。能超過兩個非平面的的指令。2、工作過程、工作過程(1)刀具半徑補償建立時2、工作過程、工作過程（2）刀具半徑補償一般只能平面補償2、工作過程、工作過程（3）刀具半徑補償結(jié)束用G40撤銷（4）注意）注意 1 1）建立補償?shù)某绦蚨?，必須是在補償平面）建立補償?shù)某绦蚨危仨毷窃谘a償平面內(nèi)不為零的直線移動內(nèi)不為零的直線移動。2 2）建立補償?shù)某绦蚨危话銘?yīng)在切入工件之）建立補償?shù)某绦蚨?，一般?yīng)在切入工件之前完成前完成。3 3）撤銷補償?shù)某绦蚨?，一般?yīng)在切出工件之）撤銷補償?shù)某绦蚨?，一般?yīng)在切出工件之后完成。后完成。 3、刀具半徑補償量的改變一般刀具半徑補償量的改變，是在補償撤銷的狀態(tài)一般刀具半徑補償量的改變，是在補償撤銷的狀態(tài)下重新設(shè)定刀具半徑