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1、 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 教學(xué)時數(shù)：教學(xué)時數(shù)：6學(xué)時 教學(xué)目的與要求教學(xué)目的與要求：要求學(xué)生了解數(shù)控機床程序的組成、結(jié)構(gòu)，坐標系建立的原則，方法，插補的原理，方法等。 教學(xué)重點：教學(xué)重點： 數(shù)控編程概述 數(shù)控加工工藝分析 數(shù)控加工的程序格式及編程方式 教學(xué)難點：教學(xué)難點：如何講清插補的基本知識；數(shù)控編程幾何基礎(chǔ)；刀具補償?shù)母拍畹?。?章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控編程概述插補的基本知識數(shù)控編程幾何基礎(chǔ) 刀具補償?shù)母拍?數(shù)控加工工藝分析 數(shù)控加工的程序格式及編程方式 數(shù)控編程概述 程序編制的內(nèi)容和步驟程序編制的內(nèi)容和步驟 數(shù)控加工，是指在數(shù)控機床上進行零件加工的一種工藝方法。 數(shù)控機床程

2、序編制過程的主要內(nèi)容包括：零件圖的分析、數(shù)控機床的選擇、工件裝夾方法的確定、加工工藝的確定、刀具的選擇、程序的編制、程序的調(diào)試。從零件圖的分析開始到零件加工完畢 。1零件圖的分析零件圖的分析2數(shù)控機床的選擇數(shù)控機床的選擇 3工件裝夾方法的確定工件裝夾方法的確定4加工工藝的確定加工工藝的確定5刀具的選擇刀具的選擇6程序的編制程序的編制7程序的調(diào)試程序的調(diào)試 程序編制的方法 1手工編程手工編程 利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。 2自動編程

3、自動編程 （1）自動編程軟件編程 利用通用的微型計算機及專用的自動編程軟件，以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進行運算和生成指令。 專用軟件多為在開放式操作系統(tǒng)環(huán)境下，在微型計算機上開發(fā)的，成本低、通用性強。 （2）CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動編程 利用CAD/CAM系統(tǒng)進行零件的設(shè)計、分析及加工編程。該種方法適用于制造業(yè)中的CAD/CAM集成編程數(shù)控系統(tǒng)，目前正被廣泛應(yīng)用。該方式適應(yīng)面廣、效率高、程序質(zhì)量好適用于各類柔性制造系統(tǒng)（FMS）和集成制造系統(tǒng)（CIMS），但投資大，掌握起來需要一定時間。 什么是數(shù)控加工編程什么是數(shù)控加工編程這是一個鉆孔程序的實例，程序如下：P0001；

4、 程序名N10 T01 M06 S1000 M03； 選擇刀具，啟動主軸N20 G54 G90 G00 Z10； 建立工件原點，快移N30 G81 G99 X20 Y40 Z2 I-15 F80 ；鉆孔循環(huán)N40 X40 Y60； 鉆第二孔 N50 X60 Y40； 鉆第三孔N60 X40 Y20； 鉆第四孔N70 G80 G00 Z50 M05 M30；結(jié)束鉆孔，程序結(jié)束圖2.1鉆孔實例 程序格式：P N 10 T M 06 S F M03N 20 G54 G90 G00 X- Y- Z- M08N30 N100 M09N110 M30/M02注：程序段由若干個指令字組成，如M03，X10等

5、每個指令字由地址符和數(shù)字組成如G54，G地址符 程序內(nèi)容：程序內(nèi)容： 程序的編號；如：P0001 工件的原點（編程原點）；如：G54 FST指令，即：進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具指令 主軸啟動、換刀；如：M03，M06 刀具的引進、退出（快進、快退）；如：G00 Z10 刀具的運動軌跡；如：G01，G02 冷卻液的開停；如：M08，M09 程序結(jié)束；如M02，M30編程步驟編程步驟確定加工工藝節(jié)點位置計算熟悉零件圖用機床識別的代碼編程圖形模擬首件試切修改，完成工藝分析與數(shù)值計算工藝分析與數(shù)值計算分析零件加工工藝：分析零件加工工藝：確定加工機床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序；切削用量

6、（f、s、t）等工藝參數(shù)；數(shù)值計算：數(shù)值計算： 根據(jù)圖紙尺寸及工藝線路的要求：選定工件坐標系計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標值；將坐標值按NC機床規(guī)定編程單位（脈沖當量）換算為相應(yīng)的編程尺寸。 2.1.1 插補的基本概念 2.1 2.1 插補的基本知識插補的基本知識 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.1.2 常用的插補方法圖2.2 直線插補和圓弧插補b圓弧插補a直線插補(b)(a)插插插插補補.ppt 2.22.2數(shù)控編程幾何基礎(chǔ)數(shù)控編程幾何基礎(chǔ) 數(shù)控機床坐標系建立的原則：數(shù)控機床坐標系建立的原則： 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 刀具相對于靜止的工件而運動的原則 標準右手直角坐標系，用X、Y、Z表示直線運

7、動的三個方向，右手定則 Z軸正方向為刀具遠離工件的方向 用A、B、C表示分別繞X、Y、Z坐標軸的旋轉(zhuǎn)運動，符合右手螺旋定則 平行于X、Y、Z坐標軸的符加軸為U、V、W及P、Q、R 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.1 2.2.1 機床坐標系及運動方向機床坐標系及運動方向第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)圖2.3右手笛卡爾坐標系 如何確定數(shù)控機床的坐標系如何確定數(shù)控機床的坐標系 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)1.先確定先確定Z軸：軸： .主運動軸為Z軸 . 多個主軸時，垂直于工件裝夾平面的為主要主軸，平行于該軸方向的為Z軸 . 無主軸時，垂直于工件裝夾平面的方向為Z軸 .刀具遠離工件的方向為Z軸

8、正方向2.再確定再確定X軸軸：主軸（Z軸）帶工件旋轉(zhuǎn)的機床，如車床 1. X軸分布在徑向，平行于橫向滑座 2. 刀具遠離主軸中心線的方向為正向主軸（Z軸）帶刀具旋轉(zhuǎn)的機床，如銑、鉆、鏜床 1. X軸是水平的，平行于工件的裝夾平面 2. 立式：主軸垂直布置, 由主軸向立柱看，X軸的正方向指向右 3. 臥式：主軸水平布置, 由主軸向工件看，X軸的正方向指向右3.最后按右手定則確定最后按右手定則確定Y軸軸銑床坐標軸的分布銑床坐標軸的分布車床坐標軸的分布車床坐標軸的分布雙立柱龍門銑床的坐標系雙立柱龍門銑床的坐標系 對Z軸軸線在豎直方向且為雙立柱的數(shù)控機床(如：龍門機床)，規(guī)定由刀具向左立柱看時，X 坐

9、標的正方向指向右邊。參見右圖。2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.2 2.2.2 絕對坐標與增量坐標絕對坐標與增量坐標 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 所有坐標值均以機床或工件原點計量的坐標系稱為絕對坐標系。在這個坐標系中移動的尺寸稱為絕對坐標，也叫絕對尺寸，所用的編程指令稱為絕對坐標指令。 運動軌跡的終點坐標是相對于起點計量的坐標系稱為增量坐標系，也叫相對坐標系。在這個坐標系中移動的尺寸稱為增量坐標，也叫增量尺寸，所用的編程指令稱為增量坐標指令 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.3 2.2.3 機床原點與機床參考點機床原點與機床參考點 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 機

10、床原點又稱為機械原點，它是機床坐標的原點。該點是機床上的一個固定的點，其位置是由機床設(shè)計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機床原點是工件坐標系、編程坐標系、機床參考的基準點。這個點不是一個硬件點，而是一個定義點。 機床參考點是采用增量式測量的數(shù)控機床所特有的，機床原點是由機床參考點體現(xiàn)出來的。機床參考點是一個硬件點 2.2 2.2 數(shù)控機床坐標系數(shù)控機床坐標系 2.2.4 2.2.4 工件坐標系工件坐標系 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 工件坐標系的原點就是工件原點，也叫做工件零點。與機床坐標系不同，工件坐標系是人為設(shè)定的，選擇工件坐標系的原點的一般原則是： 1盡量選在工件圖樣的基準上，便于計算，

11、減少錯誤，以利于編程。 2盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3要便于測量和檢驗。 4對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上。 5對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。 6Z軸方向的原點，一般設(shè)在工件表面。 2.3 2.3 刀具補償?shù)母拍畹毒哐a償?shù)母拍?2.3.1 2.3.1 刀位點刀位點 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)刀位點是在編制加工程序時用以表示刀具位置的特征點。 2.3.2 2.3.2 刀具補償?shù)毒哐a償 刀具補償包括刀具半徑和刀具長度補償以及刀具位置補償。 圖2.4 加工內(nèi)外輪廓表面的刀具半徑補償 刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具

12、半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補償功能。刀具半徑補償?shù)氖褂靡娪覉D，半徑補償所涉及的問題有：a.左偏刀具半徑補償b.右偏刀具半徑補償c.工作過程 a a、左偏刀具半徑補償左偏刀具半徑補償 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，見下圖。 b、右偏刀具半徑補償右偏刀具半徑補償 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，見下圖。 c、工作過程工作過程 刀具半徑補償建立時，一般是直線且為空行

13、程，以防過切。以G42為例，圖2.5表示建立刀具半徑補償?shù)倪^程。 圖2.6表示的刀具半徑補償?shù)墓ぷ鬟^程。 刀具半徑補償結(jié)束用G40撤銷，撤銷時同樣要防止過切，圖2.7表示撤消刀具半徑補償?shù)倪^程。 上述各圖中，實線表示編程軌跡；點劃線表示刀具中心軌跡；r等于刀具半徑，表示偏移向量。 建立刀具半徑補償?shù)倪^程建立刀具半徑補償?shù)倪^程圖2.5刀補建立過程刀具半徑補償?shù)倪^程刀具半徑補償?shù)倪^程圖2.6刀補工作過程撤消撤消刀具半徑補償?shù)倪^程刀具半徑補償?shù)倪^程圖2.7刀補取消過程 2.4 2.4 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 2.4.1 2.4.1 加工方法的選擇加工方法的選擇 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 1、

14、數(shù)控車床的加工內(nèi)容 2、立式數(shù)控銑鏜床或立式加工中心的加工內(nèi)容 3、臥式數(shù)控銑鏜床或臥式加工中心的加工內(nèi)容2.4.2 2.4.2 加工工序加工工序( (劃分劃分) )的編排原則的編排原則 1、按工序集中劃分工序的原則2、按粗、精加工劃分工序的原則 3、按刀具劃分工序的原則 4、按加工部位劃分工序的原則 2.4 2.4 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 2.4.3 2.4.3 工件的裝夾工件的裝夾 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 在決定零件的裝夾方式時，應(yīng)力求使設(shè)計基準、工藝基準和編程計算基準統(tǒng)一，同時還應(yīng)力求裝夾次數(shù)最少。 2.4.4 2.4.4 對刀點和換刀點位置的確定對刀點和換刀點位置的確定 選擇

15、對刀點的原則是： 1、便于數(shù)學(xué)處理（基點和節(jié)點的計算）和使程序編制簡單。2、在機床上容易找正。 3、加工過程中便于測量檢查。 4、引起的加工誤差小。 2.4 2.4 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 2.4.5 2.4.5 加工路線的確定加工路線的確定 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)確定加工路線的原則 ：1、應(yīng)盡量縮短加工路線，減少空刀時間以提高加工效率。2、能夠使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，簡化程序，減少編程工作量。 3、使被加工工件具有良好的加工精度和表面質(zhì)量（如表面粗糙度）。 4、確定軸向移動尺寸時，應(yīng)考慮刀具的引入長度和超越長度。 a、尋求最短走刀路線、尋求最短走刀路線 走刀路線就是刀具在整個

16、加工工序中的運動軌跡，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。 如加工圖2.8所示零件上的孔系。圖2.9的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用圖2.10的走刀路線，可減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。圖2.8圖2.9圖2.10b、最終輪廓一次走刀完成、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2.11為用行切方式加工內(nèi)腔的走刀路線，將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表面粗糙度。所以如采用圖2.12的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪

17、廓表面，能獲得較好的效果。圖2.13也是一種較好的走刀路線方式。 圖2.11圖2.12圖2.13c、鉆孔循環(huán)加工路線、鉆孔循環(huán)加工路線圖2.14鉆孔循環(huán)加工路線 d、選擇切入切出方向、選擇切入切出方向 考慮刀具的進、退刀（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應(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。通常的情況如下圖所示。 圖2.15切入切出方向 2.42.4 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 2.4.52.4.5 加工路線的確定加工路線的確定 第2章數(shù)控加工編程基

18、礎(chǔ)(a) (b)圖2.16圓柱銑的順銑和逆銑a 逆銑 b 順銑 2.42.4 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 2.4.62.4.6 刀具及切削用量的選擇刀具及切削用量的選擇 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.52.5 數(shù)控加工程序的格式及編程方法數(shù)控加工程序的格式及編程方法 2.5.12.5.1 程序的結(jié)構(gòu)程序的結(jié)構(gòu) 加工程序可分為主程序和子程序，無論是主程序還是子程序，每一個程序都是由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。程序的內(nèi)容則由若干程序段組成，程序段是由若干程序字組成，每個程序字又由地址符和帶符號或不帶符號的數(shù)值組成，程序字是程序指令中的最小有效單位。 數(shù)控加工程序段格式及程序結(jié)構(gòu)程序段格

19、式 字地址格式（需要地址判別電路） N001 G90 G01 X200 Y300 F15 S32 T01 M03 LF N002 X250 Y350 LF N003 G00 X0 Y0 M02 LF 分割符固定順序格式（不需要地址判別電路） 001 HT90 HT01 HT200 HT300 HT15 HT32 HT01 HT03 LF 002 HT HT HT250 HT350 HT HT HT HT LF 003 HT HT00 HT0 HT0 HT HT HT HT02 LF程序結(jié)構(gòu) 符號符號 字字 程序段程序段 程序程序 N001 G90 G01 X200 Y300 F15 S32 T

20、01 M03 LF N002 X250 Y350 LF N003 G00 X0 Y0 M02 LF 有些數(shù)控系統(tǒng)要求整個程序以“%”或“O”開始，要求以 “;”或“CR”作為程序段結(jié)束，例： %600 N001 G90 G01 X200 Y300 F15 S32 T01 M03 LF N002 X250 Y350 LF N003 G00 X0 Y0 M02 LF 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.52.5 數(shù)控加工程序的格式及編程方法數(shù)控加工程序的格式及編程方法 2.5.22.5.2 程序的格式程序的格式 O2001N10G54X85Y120N20G90G00X30Y45N30G01X54Y58F15

21、0S250M03N110M98P1001L2N200M02O1001N10G41G00 X10 Y15N20G01 X35 Y45N100M99起始行（程序號）程序內(nèi)容（程序段）結(jié)束行（程序結(jié)束）起始行（程序號）程序內(nèi)容（程序段）結(jié)束行（程序結(jié)束）主程序子程序 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.5 2.5 數(shù)控加工程序的格式及編程方法數(shù)控加工程序的格式及編程方法 2.5.3 2.5.3 主程序和子程序主程序和子程序 圖2.17主程序與子程序的關(guān)系%01 (MAIX-PRO)N20M98 P10 L3；調(diào)用N21N80M98 P10 L3 ；調(diào)用N100M02%10 (SUB-PRO)N1000N110

22、0N1200N1500M99主程序子程序 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.52.5 數(shù)控加工程序的格式及編程方法數(shù)控加工程序的格式及編程方法 2.5.42.5.4 常用地址符及其含義常用地址符及其含義 機能地址符說明程序號O或P或%程序編號地址程序段號N程序段順序編號地址坐標字X，Y，Z；U，V，W；P，Q，R；A，B，C；D，E；R；I，J，K；直線坐標軸旋轉(zhuǎn)坐標軸圓弧半徑圓弧中心坐標準備功能G指令動作方式輔助功能M，B；開關(guān)功能，工作臺分度等補償值H或D補償值地址暫停P或X或F暫停時間重復(fù)次數(shù)L或H子程序或循環(huán)程序的循環(huán)次切削用量S或VF主軸轉(zhuǎn)數(shù)或切削速度進給量或進給速度刀具號T刀庫中刀具編號 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.5 2.5 數(shù)控加工程序的格式及編程方法數(shù)控加工程序的格式及編程方法 2.5.5 2.5.5 數(shù)控程序的編制方法及步驟數(shù)控程序的編制方法及步驟 工件圖樣工藝設(shè)計數(shù)學(xué)處理編制程序制作介質(zhì)校驗修改圖2.18手工編程過程 1、手工編程2、自動編程 第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.5 2.5 數(shù)控加工程序的格式及編程方法數(shù)控加工程序的格式及編程方法 2.5.5 2.5.5 數(shù)控程序的編制方法及步驟數(shù)控程序的編制方法及步驟 分析加工圖樣編程開始制作控制介質(zhì)運行調(diào)試程序編寫程序單數(shù)值計算確定工藝過程滿足要求編程結(jié)束NY圖2.22編程的內(nèi)容和步驟