《機床數(shù)控技術(shù) 第4版》課件 李郝林 第3、4章 數(shù)控機床程序編制中的工藝處理、數(shù)控系統(tǒng)操作知識

機床數(shù)控技術(shù)

第一節(jié)概述一、數(shù)控加工工藝的特點 1.數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體 2.數(shù)控加工的工藝處理相對嚴(yán)密二、數(shù)控加工工藝處理的主要內(nèi)容 1.選擇并確定進行數(shù)控加工的零件的內(nèi)容 2.對被加工零件的圖樣進行工藝分析 3.設(shè)計數(shù)控加工工序 4.選擇對刀點、換刀點的位置，確定加工路線，刀補。 5.分配數(shù)控加工中的容差。 6.數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理一、選擇數(shù)控加工的零件

1.最適應(yīng)類 1）形狀復(fù)雜，加工精度要求高。 2）用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或者曲面輪廓零件。 3）具有難測量、難控制進給、難控制尺寸的內(nèi)腔殼體或者盒型零件。 4）必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸等多工序的零件。第二節(jié)選擇數(shù)控加工的零件及數(shù)控加工的內(nèi)容第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理

2.較適應(yīng)類 1）在通用機床上加工時極易受人為因素的干擾，零件價值高的零件。 2）在通用機床上加工時必須制造復(fù)雜的專用工裝的零件。 3）多次更改設(shè)計后才能定型的零件。 4）通用機床上加工需要作長時間調(diào)整的零件。 5）通用機床加工生產(chǎn)效率很低的零件。 3.不適應(yīng)類 1）生產(chǎn)批量大的零件。 2）裝夾困難的零件。 3）加工余量很不穩(wěn)定。 4）必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。二、選擇數(shù)控加工的內(nèi)容第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理一、分析零件圖樣中的尺寸標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點二、分析構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分三、分析零件定位的基準(zhǔn)的可靠性第三節(jié)數(shù)控加工零件的工藝性分析第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理一、加工工序劃分

在數(shù)控機床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序。與普通機床加工相比，加工工序劃分有其自己的特點。第四節(jié)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理2.以粗精加工劃分工序

數(shù)控加工要求工序盡可能集中，常常粗、精加工在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應(yīng)將粗、精加工分開進行。對軸類或盤類零件，將各處先粗加工，留少量余量精加工，來保證表面質(zhì)量要求。同時，對一些箱體工件，為保證孔的加工精度，應(yīng)先加工表面而后加工孔。3.按所用刀具劃分工序

數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，應(yīng)將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時應(yīng)盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個部位時，應(yīng)以最短的路線到達各加工部位。1.根據(jù)裝夾定位劃分工序一、走刀路線（加工路線）的確定在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點）相對于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。

確定加工路線的原則：（1）必須保證被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。第五節(jié)數(shù)控加工工序的設(shè)計第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理切向切入徑向切入第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理n個))(1)1(2bananb+-=-+=（黃線長紅線長ba+切入/出段+切入/出段（2）走刀路線盡量短，為了提高生產(chǎn)效率，在確定加工路線時應(yīng)盡量縮短加

工路線，減少刀具空行程時間。（3）為了減少編程工作量，還應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量減少，程序短。第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理三、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： 1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)

準(zhǔn)備時間。

2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。

3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。

4）夾具在機床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。四、刀具的選擇五、確定對刀點與換刀點六、切削用量的確定二、定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定七、數(shù)控編程的誤差控制第五節(jié)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理八、數(shù)控加工工藝分析實例

數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。數(shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據(jù)被加工工件的特點可多種多樣。如：通用臺虎鉗、數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺等。第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理三、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定1．夾具的選擇

數(shù)控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，注意以下兩點：

第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時數(shù)值計算的簡便性和精確性。

2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。2.工件裝夾方法的確定

與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理四、刀具的選擇

工件裝夾方式在機床確定后，通過確定工件原點來確定了工件坐標(biāo)系，加工程序中的各運動軸代碼控制刀具作相對位移。例如：某程序開始第一個程序段為N0010G90G00X100Z20，是指刀具快速移動到工件坐標(biāo)下X=100mmZ=20mm處。究竟刀具從什么位置開始移動到上述位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。

第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理五、對刀點、換刀點的設(shè)置1．對刀點的定義

在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設(shè)置原則是：

1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制。

2）易于找正并在加工過程中便于檢查。

3）引起的加工誤差小。對刀點可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點作為對刀點。實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。所謂“刀位點”是指刀具的定位基準(zhǔn)點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心；平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。

加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置，換刀點應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。

第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理2．對刀點、換刀點的設(shè)置第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理1．主軸轉(zhuǎn)速的確定

主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為：

n=1000v/πD

式中 v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；

n----主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。

計算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理六、切削用量的確定第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理2．進給速度的確定

進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。

確定進給速度的原則：

1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取。

2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。

3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應(yīng)選小些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。

4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設(shè)定該機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進給速度。

3．背吃刀量確定

背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。

總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理1.數(shù)控編程的誤差組成

逼近誤差

插補誤差

圓整誤差

程序誤差一般控制在零件公差的1/5~1/10第三章數(shù)控機床程序編制中的工藝處理七、數(shù)控編程的誤差控制機床數(shù)控技術(shù)第一節(jié)概述1、操作面板知識。數(shù)控機床所提供的各種功能是通過控制面板上的鍵盤操作得以實現(xiàn)的。因此學(xué)習(xí)數(shù)控機床操作，需要了解操作面板上各種鍵的使用方法。2、加工準(zhǔn)備知識。在實現(xiàn)零件的數(shù)控加工前需對一些加工參數(shù)進行設(shè)置。如刀具補償值、零點偏置值、進給率、主軸數(shù)據(jù)等3、程序管理知識包括程序編輯、復(fù)制、刪除等。4、數(shù)控操作幾種模式的內(nèi)容及實現(xiàn)方法的知識。數(shù)控操作分為手動、MDA以及自動運行三種模式。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識第二節(jié)數(shù)控機床的操作面板數(shù)控系統(tǒng)為數(shù)控機床提供了較完善的遠硬件資源，以滿足不同數(shù)控機床的性能要求。數(shù)控機床的操作可以通過數(shù)控系統(tǒng)提供的人機對話界面顯示器、CNC面板、機床數(shù)控操作面板上相關(guān)的遠硬件、按鍵來有序的操作實現(xiàn)。對于數(shù)控機床操作控制的基本要求是必須熟練掌握各個軟硬件按鍵的功能。并根據(jù)實際生產(chǎn)要求正確使用這些按鍵。這樣才能充分利用數(shù)控機床的功能。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識

控制面板主要實現(xiàn)：加工程序編寫、坐標(biāo)系、刀具參數(shù)、機床參數(shù)等設(shè)置，程序、各種參數(shù)、報警信息顯示等功能。第二節(jié)數(shù)控機床的操作面板第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識數(shù)控機床操作面板由進給控制鍵、主軸控制鍵、加工方式選擇鍵、急停開關(guān)等組成。在該操作面板上可控制進給軸快速進給，切削進給；控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。控制主軸速度，切削進給速度等。第二節(jié)數(shù)控機床的操作面板第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識機床可以裝配絕對的或增量的行程測量系統(tǒng)。配備增量行程測量系統(tǒng)的軸在打開控制系統(tǒng)之后必須返回參考點，而配備絕對行程測量系統(tǒng)的軸則不必返回參考點。在增量行程測量系統(tǒng)中，所有的機床軸必須首先返回參考點，該參考點參照于機床零點且坐標(biāo)已知。第三節(jié)數(shù)控機床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識機床一旦斷電后，機床機械原點的坐標(biāo)值丟失。故當(dāng)再次接通數(shù)控電源后，操作者必須首先進行返回參考點的操作在重復(fù)的加工過程中，返回參考點點可消除進給運動部件的坐標(biāo)累計誤差。機床操作過程當(dāng)中遇到急停信號或超程報警后，恢復(fù)機床正常工作時必須返回參考點的操作。返回參考點的目的第三節(jié)數(shù)控機床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識1.按下<JOG>鍵2.按下<REF.POINT>鍵。3.選擇待運行的軸。4.按下<->或者<+>鍵。所選的軸返回到參考點。如果您按下錯誤的方向鍵，則無法進行操作，無法實現(xiàn)運動。如果到達參考點，在軸旁邊會顯示一符號。返回參考點的步驟第三節(jié)數(shù)控機床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識在加工程序執(zhí)行自動運行之前，必須通過面板操作，設(shè)定刀具的半徑，長度，補償值。以便加工程序中用半徑補償指令和長度補償指令調(diào)用其值。刀具補償功能的作用主要在于簡化編程。G代碼在編制程序時可以只按零件輪廓進行編制。在加工前，操作者測量實際的刀具長度、半徑和確定補償正負(fù)符號，作為刀具補償參數(shù)，輸入數(shù)控系統(tǒng)使得由于換刀或刀具磨損帶來的刀具尺寸參數(shù)變化時，不改變源程序卻仍能加工出圖紙尺寸的零件輪廓。第三節(jié)數(shù)控機床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識對于車刀而言，刀具參數(shù)指刀偏量（刀具偏置量或位置補償量），刀尖半徑和刀尖位置。車刀參數(shù)第三節(jié)數(shù)控機床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識數(shù)控對數(shù)控銑刀而言，刀具參數(shù)指銑刀直徑（或半徑）、銑刀長度。當(dāng)程序調(diào)用刀具半徑，長度補償指令時，系統(tǒng)自動進行刀具的半徑和長度補償。銑刀參數(shù)第三節(jié)數(shù)控機床的加工準(zhǔn)備第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識激活的程序

通過程序管理器您可以隨時訪問程序，執(zhí)行、更改、復(fù)制或重命名程序，或者刪除多余的程序，清空存儲器。當(dāng)前選中的程序即：激活的程序標(biāo)有綠色符號第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識打開和關(guān)閉程序如果您希望進一步查看程序或更改程序，可以在編輯器中打開程序。保存在NCK存儲器中的程序在打開時便可以瀏覽，但是要等程序完全打開后，才能夠加以編輯。在對話框中您可以查看程序的打開進度。但是如果程序保存在本地驅(qū)動器、USB設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器中，則只有在程序完全打開時，才可以瀏覽，窗口中會有一個進度條顯示打開進度。第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識

選擇操作區(qū)域“程序管理器”。2.選擇所需存儲器，將光標(biāo)移到需要處理的程序上。3.按下軟鍵“打開”?；蛘甙聪?lt;INPUT>鍵?；蛘?/p>

按下<光標(biāo)向右>鍵。

或者

雙擊程序。所選的程序在“編輯器”操作區(qū)打開。4.進行所需的程序修改。5.按下軟鍵“NC選擇”，切換至“加工”操作區(qū)并開始執(zhí)行程序。

打開程序第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識按下軟鍵“>>”和“關(guān)閉”，重新關(guān)閉程序和編輯器?；蛘?/p>

位于程序的第一行開頭時，可以按下<光標(biāo)向左>鍵關(guān)閉程序和編輯器。要重新打開已經(jīng)關(guān)閉的程序時，可以按下<PROGRAM>鍵。關(guān)閉程序第四節(jié)程序管理操作第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識

JOG運行方式屬于機床的手動操作與調(diào)整適用于以下的情況：●返回參考點，即：將加工軸返回參考點●為機床在自動方式下執(zhí)行程序做準(zhǔn)備，即測量刀具、測量工件以及定義程序中使用的零點偏移?！褚苿虞S，例如當(dāng)程序中斷時手動移動個坐標(biāo)軸●實現(xiàn)軸定位功能第五節(jié)JOG運行方式第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識第六節(jié)MDA運行方式在MDA運行方式下，可以用程序段方式輸入和執(zhí)行G代碼命令，以便設(shè)置機床或執(zhí)行某些特定操作和程序測試。執(zhí)行MDA程序1.選擇操作區(qū)域“Machine”（加工）。2.按下<MDA>鍵。打開MDA編輯器。

3.使用鍵盤輸入所需的G代碼指令。4.按下<CYCLESTART>（循環(huán)啟動）鍵。第四章數(shù)控系統(tǒng)操作知識第七節(jié)自動加工操作在自動模式下，啟動程序運行后，工件加工將自動開始和停止。機床進行對工件的自動加工過程。必須滿足以