數(shù)控編程基礎(chǔ)課件第章

第2章數(shù)控編程基礎(chǔ)2.1數(shù)控編程概述2.2數(shù)控程序編制中的工藝分析2.3數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理2.1數(shù)控編程概述2.1.1程序編制的內(nèi)容和步驟數(shù)控加工，是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。數(shù)控機(jī)床程序編制過程的主要內(nèi)容包括：零件圖的分析、數(shù)控機(jī)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2．?dāng)?shù)控機(jī)床的選擇3．工件裝夾方法的確定4．加工工藝的確定5．刀具的選擇6．程序的編制7．程序的調(diào)試2.1.2程序編制的方法1．手工編程利用一般的計(jì)算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并進(jìn)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(jì)算量不大的零件編程，對(duì)機(jī)床操作人員來講必須掌握。2．自動(dòng)編程（1）自動(dòng)編程軟件編程利用通用的微型計(jì)算機(jī)及專用的自動(dòng)編程軟件，以人機(jī)對(duì)話方式確定加工對(duì)象和加工條件自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)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(jì)算機(jī)上開發(fā)的，成本低、通用性強(qiáng)。（2）CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動(dòng)編程利用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)、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(shí)間。2.2數(shù)控程序編制中的工藝分析2.2.1數(shù)控加工工藝基本特點(diǎn)數(shù)控加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件。數(shù)控機(jī)床受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的。因此，數(shù)控加工程序與普通機(jī)床工藝規(guī)程有較大差別，涉及的內(nèi)容也較廣。數(shù)控機(jī)床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量，走刀路線，刀具尺寸以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程。因此，要求編程人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能、特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。2.2.2數(shù)控加工工藝分析主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝概括起來主要包括如下內(nèi)容。（1）選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。（2）分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。（3）確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序、安排加工順序以及處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。（4）加工工序的設(shè)計(jì)。如選取零件的定位基準(zhǔn)、夾具方案的確定、劃分工步、選取刀輔具和確定切削用量等。（5）數(shù)控加加工程序的調(diào)調(diào)整。選取對(duì)對(duì)刀點(diǎn)和換刀刀點(diǎn)，確定刀刀具補(bǔ)償，確確定加工路線線。（6）分配數(shù)數(shù)控加工中的的容差。（7）處理數(shù)數(shù)控機(jī)床上的的部分工藝指指令。雖然數(shù)控加工工工藝內(nèi)容較較多，但有些些內(nèi)容與普通通機(jī)床加工工工藝非常相似似。2.2.3數(shù)數(shù)控加工工工藝分析的的一般步驟與與方法2.2.3.1數(shù)控控加工內(nèi)容及及加工方法的的選擇1．選擇數(shù)控控加工內(nèi)容選擇數(shù)控加工工內(nèi)容時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮以下問問題（1）優(yōu)先選選擇普通機(jī)床床上無法加工工的內(nèi)容，作作為數(shù)控加工工的內(nèi)容；（2）重點(diǎn)選選擇普通機(jī)床床難加工、質(zhì)質(zhì)量也難以保保證的內(nèi)容，，作為數(shù)控加加工的內(nèi)容；；（3）普通機(jī)機(jī)床加工效率率低、工人操操作勞動(dòng)強(qiáng)度度大的內(nèi)容，，可考慮在數(shù)數(shù)控機(jī)床上加加工。與上述內(nèi)容比比較，下列一一些內(nèi)容則不不宜選擇采用用數(shù)控機(jī)床加加工：（1）需要通通過較長時(shí)間間占機(jī)調(diào)整的的內(nèi)容，如以以毛坯的粗基基準(zhǔn)定位來加加工第一個(gè)精精基準(zhǔn)的工序序等；（2）必須按按專用工裝協(xié)協(xié)調(diào)的孔及其其他加工內(nèi)容容。主要原因因是采集編程程用的資料有有困難，協(xié)調(diào)調(diào)效果也不一一定理想；（3）不能在在一次裝夾中中加工完成的的其他零星部部位，采用數(shù)數(shù)控加工很麻麻煩，效果不不明顯，可安安排在普通機(jī)機(jī)床進(jìn)行補(bǔ)加加工。2．選擇數(shù)控控加工方法（1）旋轉(zhuǎn)體體零件的加工工這類零件一般般在數(shù)控車床床上加工。。（2）孔系零零件的加工宜用點(diǎn)位元直直線控制的數(shù)數(shù)控鉆鏜床或或數(shù)控加工中中心加工。（3）平面和和曲面輪廓零零件的加工加工曲面輪廓廓的零件，多多采用三個(gè)或或三個(gè)以上坐坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)數(shù)控銑床或加加工中心加工工。（4）模具型型腔的加工此時(shí)可考慮選選用數(shù)控電火火花機(jī)床成形形加工。（5）平板形形零件的加工工該類零件可考考慮選擇數(shù)控控線切割機(jī)床床加工。2.2.3.2加工工工序的劃分分工序劃分的原原則有兩種：：工序集中原原則和工序分分散原則。工序集中的特特點(diǎn)是：（1）有利于于采用高生產(chǎn)產(chǎn)率的專用設(shè)設(shè)備和數(shù)控機(jī)機(jī)床，可大大大提高勞動(dòng)生生產(chǎn)率；（2）設(shè)備數(shù)數(shù)量少，減少少了操作工人人和操作面積積：（3）工序數(shù)數(shù)目少，工藝藝路線短，簡簡化了生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃和生產(chǎn)組組織工作；（4）工件安安裝次數(shù)少，，縮短了輔助助時(shí)間，容易易保證加工表表面的相互位位置精度；（5）數(shù)控機(jī)機(jī)床、專用設(shè)設(shè)備和工藝裝裝備投資大，，尤其是專用用設(shè)備和工藝藝裝備調(diào)整和和維修比較麻麻煩，生產(chǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)備工作量大大，新產(chǎn)品轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換周期長。。工序序分分散散的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是：：（1））設(shè)設(shè)備備與與工工藝藝裝裝備備比比較較簡簡單單，，調(diào)調(diào)整整方方便便，，工工人人容容易易掌掌握握，，生生產(chǎn)產(chǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)備備工工作作量量少少，，容容易易適適應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)品品的的更更換換；；（2））便便于于采采用用最最合合理理的的切切削削用用量量，，減減少少基基本本時(shí)時(shí)間間；；（3））設(shè)設(shè)備備數(shù)數(shù)量量少少，，操操作作人人員員多多，，生生產(chǎn)產(chǎn)面面積積大大。。加工工工工序序劃劃分分時(shí)時(shí)，，除除應(yīng)應(yīng)考考慮慮工工序序集集中中和和工工序序分分散散外外，，還還需需考考慮慮如如下下一一些些原原則則。。（1））按按粗粗、、精精加加工工劃劃分分工工序序（2））按按先先面面后后孔孔劃劃分分工工序序（3））按按所所用用刀刀具具劃劃分分工工序序2.2.3.3工工件件的的裝裝夾夾方方式式（1））盡盡可可能能選選用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)夾夾具具（（組組合合夾夾具具）），，在在成成批批生生產(chǎn)產(chǎn)時(shí)時(shí)才才考考慮慮專專用用夾夾具具，，并并力力求求夾夾具具結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單。。（2））裝裝卸卸工工件件要要方方便便可可靠靠，，以以縮縮短短輔輔助助時(shí)時(shí)間間和和保保證證安安全全。。（3））工工件件定定位位夾夾緊緊的的部部位位應(yīng)應(yīng)不不妨妨礙礙各各部部位位的的加加工工、、刀刀具具更更換換及及重重要要部部位位的的測測量量。。尤尤其其要要避避免免刀刀具具與與工工件件、、刀刀具具與與夾夾具具產(chǎn)產(chǎn)生生碰碰撞撞的的現(xiàn)現(xiàn)象象。。（4））夾夾具具的的安安裝裝要要準(zhǔn)準(zhǔn)確確可可靠靠，，同同時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)具具備備足足夠夠的的強(qiáng)強(qiáng)度度和和剛剛度度，，以以減減小小其其變變形形對(duì)對(duì)加加工工精精度度的的影影響響。。（5））應(yīng)應(yīng)盡盡可可能能采采用用氣氣、、液液壓壓夾夾具具。。2.2.3.4對(duì)對(duì)刀刀點(diǎn)點(diǎn)和和換換刀刀點(diǎn)點(diǎn)的的確確定定“對(duì)對(duì)刀刀點(diǎn)點(diǎn)””是是指指數(shù)數(shù)控控加加工工時(shí)時(shí)，，刀刀具具相相對(duì)對(duì)工工件件運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的起起點(diǎn)點(diǎn)，，這這個(gè)個(gè)起起點(diǎn)點(diǎn)也也是是編編程程時(shí)時(shí)程程序序的的起起點(diǎn)點(diǎn)。。因因此此，，““對(duì)對(duì)刀刀點(diǎn)點(diǎn)””也也稱稱““程程序序起起點(diǎn)點(diǎn)””或或““起起刀刀點(diǎn)點(diǎn)””。。在在編編程程時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)正正確確選選擇擇對(duì)對(duì)刀刀點(diǎn)點(diǎn)的的位位置置。。選選擇擇的的原原則則如如下下：：（1））選選定定的的對(duì)對(duì)刀刀點(diǎn)點(diǎn)位位置置應(yīng)應(yīng)便便于于數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)處處理理和和使使程程序序編編制制簡簡單單；；（2））在在機(jī)機(jī)床床上上容容易易找找正正；；（3））加加工工過過程程中中便便于于檢檢查查；；（4））引引起起的的加加工工誤誤差差小小。。對(duì)刀刀時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)使使刀刀位位點(diǎn)點(diǎn)與與對(duì)對(duì)刀刀點(diǎn)點(diǎn)重重合合。?！啊暗兜段晃稽c(diǎn)點(diǎn)””一一般般是是指指車車刀刀、、鏜鏜刀刀的的刀刀尖尖；；鉆鉆頭頭的的鉆鉆尖尖；；立立銑銑刀刀、、面面銑銑刀刀刀刀頭頭底底面面的的中中心心；；球球頭頭銑銑刀刀的的球球頭頭中中心心。。2.2.3.5進(jìn)進(jìn)給給路路線線的的選選擇擇1．．?dāng)?shù)數(shù)控控車車床床進(jìn)進(jìn)給給路路線線的的選選擇擇（1））最最短短的的切切削削進(jìn)進(jìn)給給路路線線（2））最最短短的的空空行行程程路路線線（3））大大余余量量毛毛坯坯的的階階梯梯切切削削進(jìn)進(jìn)給給路路線線2．．?dāng)?shù)數(shù)控控銑銑床床進(jìn)進(jìn)給給路路線線的的選選擇擇（1））銑銑削削外外輪輪廓廓表表面面的的進(jìn)進(jìn)給給路路線線（2））銑銑削削內(nèi)內(nèi)輪輪廓廓表表面面的的進(jìn)進(jìn)給給路路線線3．．順順銑銑和和逆逆銑銑的的選選擇擇當(dāng)工工件件表表面面無無硬硬皮皮，，機(jī)機(jī)床床進(jìn)進(jìn)給給機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)無無間間隙隙時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)選選用用順順銑銑，，按按照照順順銑銑安安排排進(jìn)進(jìn)給給路路線線。。當(dāng)工工件件表表面面有有硬硬皮皮，，機(jī)機(jī)床床的的進(jìn)進(jìn)給給機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)有有間間隙隙時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)選選用用逆逆銑銑，，按按照照逆逆銑銑安安排排進(jìn)進(jìn)給給路路線線。。因因?yàn)闉槟婺驺娿姇r(shí)時(shí)，，刀刀齒齒是是從從已已加加工工表表面面切切入入，，不不會(huì)會(huì)崩崩刀刀；；機(jī)機(jī)床床進(jìn)進(jìn)給給機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的間間隙隙不不會(huì)會(huì)引引起起振振動(dòng)動(dòng)和和爬爬行行。。2.2.3.6數(shù)數(shù)控控加加工工余余量量的的選選擇擇1．．查查表表法法查表表法法是是根根據(jù)據(jù)各各工工廠廠的的生生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)實(shí)踐踐和和實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研研究究積積累累的的資資料料，，先先制制成成各各種種表表格格，，再再匯匯集集成成手手冊冊。。2．．經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)估估算算法法經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)估估算算法法是是根根據(jù)據(jù)工工藝藝編編制制人人員員的的實(shí)實(shí)際際經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)確確定定加加工工余余量量。。3．．分分析析計(jì)計(jì)算算法法分析析計(jì)計(jì)算算法法是是根根據(jù)據(jù)一一定定的的試試驗(yàn)驗(yàn)資資料料和和上上述述的的加加工工余余量量計(jì)計(jì)算算公公式式，，分分析析影影響響加加工工余余量量的的各各項(xiàng)項(xiàng)因因素素，，并并計(jì)計(jì)算算確確定定加加工工余余量量。。2.2.3.7數(shù)數(shù)控加工工刀具的選選擇1．?dāng)?shù)控刀刀具的選擇擇目前涂鍍刀刀具，立方方氮化硼等等刀具已廣廣泛用于加加工中心，，陶瓷刀具具與金剛石石刀具也開開始在加工工中心上運(yùn)運(yùn)用。2．?dāng)?shù)控刀刀具的使用用特點(diǎn)數(shù)控刀具應(yīng)應(yīng)具有較高高的耐用度度和剛度，，刀頭材料料熱脆性好好，有良好好斷屑性能能，和可調(diào)調(diào)、易更換換等特點(diǎn)。。（1）銑削削加工的刀刀具平面銑削應(yīng)應(yīng)該用不重重磨硬質(zhì)合合金端銑刀刀或立銑刀刀。立銑刀和鑲鑲硬質(zhì)合金金刀片的立立銑刀主要要用于加工工凸輪，凹凹槽和箱口口面。為了提高槽槽寬的加工工精度減少少銑刀的種種類，加工工時(shí)可采用用直徑比槽槽寬小的銑銑刀，先銑銑槽的中間間部分，然然后用刀具具半徑補(bǔ)償償功能來銑銑槽的兩邊邊，以達(dá)到到提高槽的的加工精度度的目的。。（2）鉆孔孔刀具的使使用特點(diǎn)在加工中心心上鉆孔都都是無鉆模模直接鉆孔孔，因此一一般鉆孔深深度約為直直徑的5倍倍左右，細(xì)細(xì)長孔子的的加工易于于折斷，要要注意冷卻卻和倒屑。。（3）鏜孔孔刀具的使使用特點(diǎn)在加工中心心上進(jìn)行鏜鏜削加工通通常是采用用懸臂式的的加工，因因此要求鏜鏜刀有足夠夠的剛性和和較好的精精度。在鏜孔過程程中一般采采用移動(dòng)工工作臺(tái)或立立柱完成Z向進(jìn)給（臥臥式），保保證懸伸不不變，從而而獲得進(jìn)給給的剛性。。（4）螺孔孔攻絲刀具具的使用特特點(diǎn)（5）數(shù)控控車刀特點(diǎn)點(diǎn)及選用圖2-20所示為一一現(xiàn)代數(shù)控控車刀，它它主要由刀刀體、刀片片和刀片緊緊固系統(tǒng)3部分組成成。機(jī)夾式車刀刀按刀片緊緊固方法的的差異可分分為杠桿式式、契塊式式、螺釘式式、上壓式式。圖2-21是上上壓式緊固固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖，它由由楔塊式夾夾具、銷、、刀墊和螺螺絲釘組成成。車刀刀片的的材料主要要有高速鋼鋼、硬質(zhì)合合金、涂層層硬質(zhì)合金金、陶瓷和和金剛石等等，其中應(yīng)應(yīng)用最多的的是硬質(zhì)合合金和涂層層硬質(zhì)合金金刀片。2.2.3.8切切削用量量的選擇影響切削條條件的因素素有：（1）機(jī)床床、工具、、刀具及工工件的剛性性；（2）切削削速度、切切削深度、、切削進(jìn)給給率；（3）工件件精度及表表面粗糙度度；（4）刀具具預(yù)期壽命命及最大生生產(chǎn)率；（5）切削削液的種類類、冷卻方方式；（6）工件件材料的硬硬度及熱處處理狀況；；（7）工件件數(shù)量；（8）機(jī)床床的壽命。。上述諸因素素中以切削削速度、切切削深度、、切削進(jìn)給給率為主要要因素。決定切削速速度的因素素很多，概概括起來有有如下幾種種。（1）刀具具材質(zhì)。（2）工件件材料。（3）刀具具壽命。（4）切削削深度與進(jìn)進(jìn)刀量。（5）刀具具的形狀。。（6）冷卻卻液使用。。（7）機(jī)床床性能。2.2.4數(shù)控控加工工藝藝文件數(shù)控加工工工藝文件是是編程員編編制的與程程序單配套套的有關(guān)技技術(shù)文件，，它是操作作者必須遵遵守、執(zhí)行行的規(guī)程。。1．工藝規(guī)規(guī)程卡數(shù)控加工工工藝規(guī)程卡卡是數(shù)控加加工工藝文文件重要組組成部分之之一，它規(guī)規(guī)定了工序序內(nèi)容、加加工順序、、加工面回回轉(zhuǎn)中心的的距離（立立式加工中中心無此項(xiàng)項(xiàng)）、刀具具編號(hào)（碼碼）、刀具具類型和規(guī)規(guī)格、刀輔輔具（工具具）型號(hào)和和規(guī)格、主主軸轉(zhuǎn)速、、進(jìn)給量和和切削深度度等。2．刀具調(diào)調(diào)整卡刀具調(diào)整卡卡是指導(dǎo)機(jī)機(jī)外對(duì)刀、、預(yù)置、調(diào)調(diào)整或修改改刀具尺寸寸的工藝性性文件。3．?dāng)?shù)控加加工程序單單數(shù)控加工程程序單是數(shù)數(shù)控機(jī)床運(yùn)運(yùn)動(dòng)的指令令，也是技技術(shù)準(zhǔn)備和和生產(chǎn)作業(yè)業(yè)指令性文文件。該文文件記錄了了數(shù)控加工工的工藝過過程、切削削用量、走走刀路線、、刀具尺寸寸以及機(jī)床床運(yùn)動(dòng)的全全過程。2.3數(shù)數(shù)控程序