數(shù)控加工工藝知識與數(shù)控編程

材料加工CAD/CAE/CAM技術基礎東北大學秦皇島分校經(jīng)濟系包立第四章材料加工CAM技術基礎CAM概述數(shù)控機床的有關功能規(guī)定數(shù)控加工工藝知識數(shù)控編程數(shù)控電火花線切割加工的程序編制4.1材料加工CAM概述4.1.1數(shù)控加工的基本概念（一）數(shù)控（NC）的含義數(shù)控：是數(shù)字控制（Numericalcontrol）的簡稱，通常稱為NC，是用數(shù)字信號對機床的運動及其加工過程進行控制的一種控制方法。

數(shù)控加工的含義是指在數(shù)控機床上加工零件的一種工藝方法。

實質：用數(shù)控裝置（系統(tǒng)）代替人操作機床進行機械零件加工的一種自動化加工方法。所用的機床設備成為數(shù)字控制機床，簡稱數(shù)控機床或NC機床。(二)工件輪廓的生成方法當被加工工件上的輪廓為曲線或為與執(zhí)行部件移動方向不一致的直線輪廓時，此工件輪廓只能用沿工作臺或刀架運動方向的細分線段來逼近代替。工件的真實輪廓由機床執(zhí)行部件的運動軌跡插補生成。如圖4-1。圖4-1工件輪廓用細分線段逼近yx0yx0

插補類型（按脈沖當量的分配形式）：

直線插補－－沿直線分配脈沖

圓弧插補－－沿圓弧分配脈沖 其它插補類型（如，拋物線插補、高次曲線插補，等等）

插補運算－－求解逼近軌跡上各點(x,y)坐標的數(shù)學運算。脈沖當量－－機床執(zhí)行部件單位位移量，用于控制插補精度。通常，脈沖當量值由數(shù)控機床的加工精度決定。

自動插補運算 直線插補：只輸入執(zhí)行的起點和終點坐標。 圓弧插補：輸入圓弧起點、終點和圓心坐標（或半徑值）由事先規(guī)定的圓弧角正負值來確定半徑位于弧的哪一邊(三)數(shù)控加工作業(yè)過程零件圖樣加工工藝程序編制加工信息程序數(shù)控裝置作信息處理指令脈沖伺服系統(tǒng)作信號轉換放大驅動機床進行加工位置檢測工作臺實際位移量反饋（一）數(shù)控機床組成4.1.2數(shù)控機床的組成、分類與發(fā)展輸入裝置數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機床執(zhí)行部件指令驅動位置、速度反饋溫度反饋輸入介質

輸入介質

數(shù)控加工時，所需的各種控制信息要靠某種中間載體攜帶和傳輸，這種載體稱為控制介質。在控制介質上保存著加工零件所必需的全部操作信息和刀具及工件移動的信息，它記載著零件的加工程序。輸入介質有：穿孔紙帶、磁帶或磁盤

數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機床主機

主機是數(shù)控機床的主體，包括車身、箱體、導軌、主軸、進給機構等機械部件人造大理石床身（混凝土聚合物）天然大理石床身機床排屑系統(tǒng)數(shù)控機床應有更好的宜人性（人機關系及環(huán)保）便于操作的機床結構（二）分類 點位控制數(shù)控機床按加工功能 直線控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床數(shù)控機床加工中心線切割機床電火花機床

按工藝用途分類立式數(shù)控車床臥式數(shù)控車床立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床快走絲電火花線切割機床工作臺移動式電火花機床工作臺固定式電火花機床固定立柱沖立式加工宵中心滑枕立式奪加工中心O形整體床視身立式加性工中心4.1.億3計算機在沃數(shù)控中的提應用計算機抵數(shù)控（Com午put蜓er廳Num立eri才cal跌Co奶ntr傻ol，CNC）讀帶機小型或微型計算機接口伺服系統(tǒng)機床鍵盤直接數(shù)控（DirectNumericalControl，DNC）電子計算機（CPU）鏈接裝置控制器1控制器2機床1機床2控制器n機床n常見數(shù)會控系統(tǒng)

SIEMENSFANU惜C立式數(shù)期控銑床4.1愁.4數(shù)控編連程的內(nèi)健容與步拘驟編制程耕序的目頃的：用程序去漂實現(xiàn)數(shù)控葬加工的全舅部工藝規(guī)墾范。分析零件幾何形狀、尺寸和精度要求分析零件圖選擇工裝夾具、確定裝夾方式、加工路線和切削用量等

確定工藝過程根據(jù)零件圖和加工路線計算基點和節(jié)點等數(shù)控關鍵數(shù)據(jù)

數(shù)值計算按數(shù)控系統(tǒng)要求的格式編寫程序編寫程序單制備控制介質程序校驗首件試切（試加工）修改數(shù)控機床4.1襯.5數(shù)控編令程的種舌類

手工編程

熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則對編程人員的要求具備機械加工工藝知識（一切CAM人員必備?。?具備數(shù)值計算能力自動編程（2種模式）（1）以自動編程語言為基礎編程人員依據(jù)所用數(shù)控語言的編程手冊和零件圖樣，以語言的形式表達出加工的全部內(nèi)容（加工原始數(shù)據(jù)和加工指令），輸入計算機中進行處理，得到可以直接用于數(shù)控機床的NC代碼。（2）以計算機繪圖為基礎在對話方式下，完成零件圖定義、走刀路線的確定、加工參數(shù)的選擇。4.2數(shù)控機附床的有允關功能悟規(guī)定4.2.肉1數(shù)控機床笑程序編制惱的有關規(guī)毫定（一）穿丟孔帶和代句碼（二）者程序格胸式（編肌程規(guī)則止）以人工編歉程G代碼為例程序組杰成程序－－協(xié)若干程序炭段（行）催的集合；程序段靠（行）血－－完休成某個己或某些久特定動呀作的指晝令（代殃碼字）即集合；指令（抓代碼字胡）－－筋由操作每（地址類）符和撒操作內(nèi)撫容（數(shù)牽據(jù)）構蜂成。即某一述功能的炸一組代備碼符號因，如X500，表示X向尺寸為500程序行們內(nèi)指令芹（代碼室字）的創(chuàng)順序及具其含義例如：N001緒G9煌1G液00融X270割0Y榜3000叛Z1晶5000嶺M0鞭3L萄FN002概……………紀…N01冊7修X-5粱000睡Y倆-40挖00肅Z1叨480末0狗M02員L課F代碼功能代碼功能G00G01G02G03G04G06G08G09G17G18G19G33G34點位控制直線插補順時針圓弧插補逆時針圓弧插補暫停拋物線插補加速減速XY平面選擇ZX平面選擇YZ平面選擇螺紋切削(等螺距)螺紋切削(增螺距)G35G36~39G40G41G42G43G44G60G65~79G80G81~89G90G91螺紋切削(減螺距)內(nèi)部保留取消刀具補償?shù)毒邚较蜃笱a償?shù)毒邚较蛴已a償?shù)毒咻S向正補償?shù)毒咻S向負補償準確定位保留用于點位控制取消固定循環(huán)固定循環(huán)#1~#9絕對坐標編程相對坐標編程常用G功能代碼軌摘要代碼功能代碼功能M00M01M02M03M04M05M06M07M08M09M10M11M13程序停機任選停機程序結束主軸順時針方向旋轉主軸逆時針方向旋轉主軸停轉換刀開2號切削液開1號切削液關閉切削液夾緊松開主軸順轉并開切削液M14M15M16M19M30M31M32~35M40~45M50M51M60M68M69主軸逆轉并開切削液正向(＋)運動反向(－)運動主軸定向停止紙帶結束旁路互鎖固定切削速度保留開3號切削液開4號切削液換工件工件夾緊工件松開常用M功能代紋碼摘要加工程序明的一般格綁式舉例：%械/烏/開始符O100詢0剛/濤/程序名N10潔G0椒0G戶54蛾X50展Y3協(xié)0M綠03勝S30鵝00N20讀G0鋼1X客88.鬧1Y放30.軟2F靈500購T0準2M樣08N30督X9浙0……N300深M30團//結束符%//程序主捎體4.2.騎2數(shù)控機鎖床的坐敬標軸及肆運動方悉向規(guī)定：“工件夏不動”筋，刀具返相對工爪件運動仆；直角坐標悲系滿足右群手定則和遮右旋定則繞；機床坐標痰軸和運動枝方向；數(shù)控機倦床坐標染系的確迫定方法1、假定泉刀具相陽對于固需定的通工件基運動2、增大樓工件和如刀具之打間距離面的方向船為運動訊的正方蛾向3、采用熄右手笛異卡兒坐圖標系直線坐標XY診Z旋轉坐標AB某C附加坐逗標UV穩(wěn)W4、確定順恰序：Z-X累-Y（P12盼7—P12都8）數(shù)控機床啄坐標系原想點在數(shù)控車愿床上，機蔬床原點一民般取在卡慨盤端面與完主軸中心混線的交點夕處，見左父圖。同時蕩，通過設兼置參數(shù)的樓方法，也抱可將機床棕原點設定買在X、Z坐標的正旺方向極限落位置上。數(shù)控銑床資的原點在狠數(shù)控銑床榜上，機床殺原點一般績?nèi)≡赬、Y、Z坐標的正暴方向極限獄位置上，慶見右圖車床的機床原點銑床的機床原點4.3矩.1什么是佩數(shù)控加迷工工藝就是指校用數(shù)控怎機床加莊工零件莖時應用債的工藝納方法。與通用機鑼床相比，肝不同點表堡現(xiàn)在控制憲方式上。4.3數(shù)控加工隙工藝知識數(shù)控加工誤的內(nèi)容：選擇并確方定數(shù)控加殊工零件及系加工內(nèi)容究；對零件圖裹進行數(shù)控歸加工工藝鄉(xiāng)豐分析；數(shù)控加工幸工藝設計炒；零件圖形園數(shù)字處理持；編程和根生成NC指導書僵；傳輸程婚序；程序校驗違與修改；試切、殊切削加腳工及現(xiàn)柜場問題復處理；NC加工工冶藝文件競管理。適應性強盟；加工精度資高，質量計穩(wěn)定可靠割；加工生腿產(chǎn)率高拐，經(jīng)濟分效益好敘；減輕操廈作者的在勞動強荷度，改朝善勞動駐條件，萄自動化易生產(chǎn)；有利于澤生產(chǎn)管茶理現(xiàn)代授化，便堆于計算染機輔助徑制造；可直接鐵從CAD系統(tǒng)中提趙取數(shù)據(jù)，幟保證數(shù)據(jù)躍處理的一孫致性；數(shù)控機竹床價格禿昂貴，啦加工成丙本高，孤維修困架難。適用范圍運：1.普通機壩床加工烈調(diào)整時捎間長或江要求復搖雜工裝紅的零件雖；2.加工精修度高，倦幾何形覽狀復雜稍的零件弦；3.批量小底而又多辯次重復楊生產(chǎn)的迷零件；4.要求精沖密復制窩的零件疲；5.貴重零叼件加工親；6.需要全蔬部檢驗斃的零件載，試制狡件；7.鉆、鏜罩、鉸、粥銑削等躁多工序宵聯(lián)合進分行的零因件。4.3急.2數(shù)控機床我加工的特劍點及適用敞范圍特點：1.插補實質上是數(shù)控裝置根據(jù)有關的信息指令進行“數(shù)據(jù)密化”的工作規(guī)定： 插補類型 計算對象

直線插補 終點相對起點的增量

圓弧插補 ①以起點為參考點，計算圓心相對起點的增量； ②以圓心為參考點，計算起點相對圓心的增量；注意：無輸論是增量和編程或是劇絕對編程蹦，圓弧插盟補均應采搞用增量方物式。4.3.娘3數(shù)控加千工中的膝幾個重足要術語3.機床坐標倚系與工件蜻坐標系機床坐標晌系－－機戲床固有坐醫(yī)標系。機床坐標缺系原點的債確定方法縮慧。工件坐標環(huán)系－－建狗立在工件應上的坐標畏系。工件坐標江系原點的乎確定由編揚程人員按艷加工工藝也要求自定賴。工件原蠢點偏置乏：工件倍原點偏毫離機床器原點的盲距離。2.機床坐標浴數(shù)瓜指爸數(shù)控機床磁有幾個運請動方向采粱用了數(shù)控兩坐標宿加工：共同時控亮制任意底兩坐標在聯(lián)動；三坐標加厘工：數(shù)控吐裝置控制決三個坐標熱聯(lián)動；五坐標加托工：同上4.工件上各翁點坐標的晴表示絕對坐目標表示縱：絕對尺寸儲指機床運產(chǎn)動部件的摟坐標尺寸幣值相對于滿坐標原點供給出；相對（增肝量）坐標絮表示：增量尺塘寸指機后床運動翠部件的帖坐標尺靠寸值相屑對于前構一位置筐給出。如圖所示蘆：絕對尺寸增量尺寸程序段舉擱例：絕對坐伍標編程N001炎G00蓄G17G隆90X個30Y甩0;N00筑2G即02坑X30鳳Y0雕I-化30暢F10押0;N003佳G00小X0境Y0M認02;增量坐標裕編程N001悄G00濱G17G更91X針30Y如0;N00京2G鐮02閃X0辯Y0壯I-3凳0F逐100春;N003旨G00缺X-3訴0Y0音M02瓜;YXA0R305.刀具補碧償徑向補柏償（刀堅具偏置鑼）?含義－－滲刀位點徑降向偏離工膛件輪廓。補償值D=圖R協(xié)+△式中：R－－刀具半易徑△－－加工余量工件輪廓加工余量刀位點移動軌跡徑向補償跡指令：右補償（唱刀具右偏姻）G42－－順桑著刀具喜前進方掌向看，泊刀具在智輪廓右澡側左補償測（刀具其左偏）G41－－順著預刀具前進擺方向看，腔刀具在輪呈廓左側。取消徑向棍補償G40右補償左補償右補償左補償采用刀餅具徑向與補償編絹程的優(yōu)盾越性：不考慮挎刀具半榨徑，直盤接按工馳件輪廓堅尺寸編璃程；適當改考變半徑補術償量，以絨實現(xiàn)同一維刀具，同屬一程序完敗成輪廓從奪粗到精的縮慧全部加工效。長度補償含義－－現(xiàn)在Z軸方向上部實現(xiàn)對刀階具移動距想離的補償幕。a－工杯件坐標才系的Z軸設定白值，b－刀尖到駕刀柄校濫準面的誕距離，c－指令動戶作，d－實際移動宵量，e－補償街量注：事宵先將測蛛定的a，b值存入刀荷補表中。Z軸機械原點工件坐標系的Z軸零點abcde+Z-Z長度補脂償指令甜：G43－正補償忌（如前子圖，e=好c源-d）G44－負補償反（如右圖述，e=胳d指-c）G49－取消長不度補償dce采用刀具躺長度補償拳的優(yōu)越性宅：可實現(xiàn)在殖一次加工貢中使用多滲把長度不謠同的刀具朝，特別適秧合于加工結中心的自伏動換刀系倉統(tǒng)。6.定位精度賀和重復精闊度定位精度?含義－－蘭指實際位匠置與指令凍位置的一摘致程度；不一致夠量稱為雞定位精來度誤差科。重復精度?含義－俘－指同工一條件奴下用相扛同方法撞重復進檔行同一蛙動作時屈，控制晌對象位還置的一鳳致程度向，也稱液為精度主密度；7.干涉不僅會貌破壞零今件的形洋狀和精主度，嚴繁重時會買對機床用精度造哈成影響4.3.冬4數(shù)控編程的工藝抽處理1、工序、孩工步的劃打分與順序府安排（P13直5）基本原則湖：先粗后活精，先面桶后孔；盡援量減少換匙刀次數(shù)和雨空刀路程害。特殊情況魔：對同軸梅度要求很膜高的孔系裝，應一次靜定位，順砌序換刀，萄依次完成笑該孔系的尊全部孔加圣工。2、零件練裝夾方法程的確定和插夾具選擇裝夾原則瓶：盡量減少解裝夾次數(shù)咱和時間工件坐標廁系與機床溪坐標系之彎間應有確架定的關系夾具的奇選擇：集盡量采核用組合研夾具。3、對刀脅點、刀位沈點和換刀搬點對刀點－澆－刀具相訪對于工件羞的運動起肌點。平頭立銑刀球頭銑刀車刀鉆頭線切割電極絲例如（圖扎中紅色表陶示基準點腸）：換刀點－榮－換刀位將置。原則：換印刀時不得壞碰傷工件網(wǎng)、夾具和弱機床。4、走刀路緞線刀具相對粒于工件的馬運動軌跡盯（走刀路杰線）。路徑選擇醋原則：（1）保證土良好的加醉工精度和翠表面質量以；（2）數(shù)椒值計算弟簡單；（3）進給延路徑盡哭可能短留。其它應替考慮的它問題：輔助路徑宰（引入距勸離）切入點龍和切出寨點主要指銑夾削輪廓時佛的進刀和描出刀（切向或愁圓弧進豬出刀,）>=d銑刀工件輪廓加飽工時盡筆量避免潑進給停鍛頓；為提高表餅面質量、漢降低粗糙幸度，采用土多次小余士量進給；加工孔端系時，小安排鏜耗孔的路翼線應注拴意各孔復的定位研方向一持致，避背免反向筆間隙的啦產(chǎn)生。5、刀具選最擇選擇原夕則：刀具精度飄高，剛性襪好；尺寸穩(wěn)定偶，耐磨性杰好；調(diào)整方便犯。目的：提高生午產(chǎn)率，所降低臺妖時費用晌。逆銑：銑刀的孝旋轉方向慌和工件的宇走刀方向相反順銑：銑刀的擁旋轉方向為和工件的咸走刀方向相同6、切論削用量陶的確定切削深黎度ap切削用量衛(wèi)進給量f切削速度vcafs圖中：S為主軸股轉速（r/暢min），由切削深筑度ap、進給量f和刀具耐握用度計算拾公式或查俯手冊得到戒的切削速抵度vc或主軸轉嗚速n。f=屋zfznZ-齒數(shù)；f-進給量m/s；fz-每齒進勾給量m/z；n-主軸轉速r/svc-切削速度r/s；D-銑刀直訓徑

此外，選擇進給量

f時，還應注意工件輪廓拐角處的“超程”和“欠程”問題。7、編招程誤差棍及其控任制數(shù)控加工旨的誤差來怖源：逼近誤牧差插補誤叔差尺寸園阻整誤差其它：機吵床控制和腦伺服系統(tǒng)襖誤差、零束件定位誤商差、對刀齒誤差、刀映具磨損誤及差、刀具圓或工件受饒力（受熱差）變形誤盞差，等等向。編程誤設差控制燃：逼近誤差刻（選擇合燃適的數(shù)學喇近似方程換）插補誤差氣（增加插北補點，合時理分配插仍補點）尺寸園口整誤差辨（采用毛合理的工數(shù)據(jù)處退理方法圣）原則：編騰程誤差應柏控制在零片件公差的10～20%之內(nèi)。8、數(shù)控加工扁工藝文件胞（P142遼-143）N00層5G耐90G丸17G誰00G答42富X10電Y10辯;捉//絕對坐渴標編程返，快速糊移動到1點，右補啊償N01泳0G謝01城X30劍F1絕00;陷/幟/直線插補廚到2點，主存軸轉速等為100賄mm/憶minN015其G03雖X40糕Y20譜I0J1雄0;您//逆時針圓食弧插補