數(shù)控加工工藝及程序編制

數(shù)控加工工藝及程序編制

回顧工藝（過(guò)程）在生產(chǎn)過(guò)程中，直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、物理化學(xué)性能以及相對(duì)位置的過(guò)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容

1、分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖

2、工藝審查

3、確定零件生產(chǎn)類型

4、確定毛坯

5、擬定工藝路線

6、確定設(shè)備

7、確定各工序切削參數(shù)8、確定各工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法9、編制工藝文件數(shù)控加工工藝在普通機(jī)床加工工藝的基礎(chǔ)上，具有下述特點(diǎn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程刀具型號(hào)切削參數(shù)走刀路線等編入程序第一章

數(shù)控機(jī)加工程序編制基礎(chǔ)第一節(jié)數(shù)控加工程序編制的概念

1、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的表示坐標(biāo)字母X\Y\Z(U\V\W)A\B\C

和功能字母G

機(jī)床坐標(biāo)系的確定（1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定在機(jī)床上，始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過(guò)程。

（2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來(lái)控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過(guò)坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定：1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

（3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，下圖為數(shù)控車床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

２、坐標(biāo)軸方向的確定（1）Z坐標(biāo)Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開(kāi)工件的方向。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

（2）X坐標(biāo)X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，要考慮兩種情況：1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開(kāi)工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為兩種情況：

Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

（3）Y坐標(biāo)在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)的方向。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

3、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置

機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來(lái)，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。（1）數(shù)控車床的原點(diǎn)在數(shù)控車床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤(pán)端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機(jī)床原點(diǎn)設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

4、機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開(kāi)關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的；而在數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。下圖為數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)。

第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)2,切削參數(shù)切削速度F

切削厚度（背吃刀量）X,Y,Z的坐標(biāo)量決定主軸轉(zhuǎn)速S3，切削用刀T

4，其它功能M

5，程序格式1）、程序段格式一個(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。表示一次要完成的任務(wù)。程序段格式舉例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08

N40X90（本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效）

2）編程坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。如下圖所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

編程原點(diǎn)是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致，如下圖所示為車削零件的編程原點(diǎn)。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

3）加工坐標(biāo)系1、加工坐標(biāo)系的確定

加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點(diǎn)為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。加工原點(diǎn)也稱為程序原點(diǎn)，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

加工坐標(biāo)系的設(shè)定

1）在機(jī)床坐標(biāo)系中直接設(shè)定加工原點(diǎn)，來(lái)建立加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系的選擇編程原點(diǎn)設(shè)置在工件軸心線與工件底端面的交點(diǎn)上。設(shè)工作臺(tái)工作面尺寸為800mm×320mm，若工件裝夾在接近工作臺(tái)中間處，則確定了加工坐標(biāo)系的位置，其加工原點(diǎn)03就在距機(jī)床原點(diǎn)O1為X3、Y3、Z3處。并且X3=-345.700mm,Y3=-196.220mm,Z3=-53.165mm。設(shè)定加工坐標(biāo)系指令G54～G59G54對(duì)應(yīng)一號(hào)工件坐標(biāo)系，其余以此類推。可在MDI方式的參數(shù)設(shè)置頁(yè)面中，設(shè)定加工坐標(biāo)系。如對(duì)已選定的加工原點(diǎn)O3，將其坐標(biāo)值X3=-345.700mm,Y3=-196.220mm,Z3=-53.165mm第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)（2）在機(jī)床坐標(biāo)系間接設(shè)置加工原點(diǎn)根據(jù)刀具刀刀尖相對(duì)于編程原點(diǎn)的距離來(lái)設(shè)置加工原點(diǎn)，來(lái)建立加工坐標(biāo)系。設(shè)置加工坐標(biāo)系指令

G92(G50)X-Y-Z-;X\Y\Z分別為刀尖到編程原點(diǎn)的X\YZ軸的距離如圖，加工坐標(biāo)系設(shè)置如下：

G92X90Y100Z100;

zxo機(jī)床原點(diǎn)主軸端面參考點(diǎn)825392MJ-50數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系夾頭主軸

G92X200.0Z200.0;工件刀具xz200Φ100o夾頭車床原點(diǎn)150125110Φ30Φ60第二節(jié)數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)一、數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇選擇適合數(shù)控加工的內(nèi)容二、數(shù)控加工工藝性分析尺寸標(biāo)注尺寸完備一次定位三、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)四、數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)

1、走刀路線

2、零件定位夾緊及夾具

3、刀具選擇

4、確定刀具與工件的相對(duì)位置對(duì)刀點(diǎn)刀位點(diǎn)對(duì)刀

5、確定加工用量

五、數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫(xiě)

1、數(shù)控加工工藝卡

2、數(shù)控加工進(jìn)給路線圖

第二章常用編程指令及數(shù)學(xué)處理一、絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令-G90/G91在加工程序中，絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令有兩種表達(dá)方法。絕對(duì)尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)給出。

增量尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置給出。

第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

二、預(yù)置寄存指令G92G90指定尺寸值為絕對(duì)尺寸。G91指定尺寸值為增量尺寸。2、

用尺寸字的地址符指定絕對(duì)尺寸的尺寸字的地址符用X、Y、Z增量尺寸的尺寸字的地址符用U、V、W

三、坐標(biāo)平面選擇指令-G17/G18/G19坐標(biāo)平面選擇指令是用來(lái)選擇圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面的。G17表示選擇

XY平面，G18表示選擇

ZX平面，G19表示選擇

YZ平面。各坐標(biāo)平面如圖1.22所示。一般，數(shù)控車床默認(rèn)在ZX平面內(nèi)加工，數(shù)控銑床默認(rèn)在XY平面內(nèi)加工。

第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

四、快速點(diǎn)定位指令-G00快速點(diǎn)定位指令控制刀具以點(diǎn)位控制的方式快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，其移動(dòng)速度由參數(shù)來(lái)設(shè)定。指令執(zhí)行開(kāi)始后，刀具沿著各個(gè)坐標(biāo)方向同時(shí)按參數(shù)設(shè)定的速度移動(dòng)，最后減速到達(dá)終點(diǎn)，如下圖所示。程序格式：G00X～Y～Z～式中X、Y、Z的值是快速點(diǎn)定位的終點(diǎn)坐標(biāo)值第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

五、直線插補(bǔ)指令-G01直線插補(bǔ)指令用于產(chǎn)生按指定進(jìn)給速度F實(shí)現(xiàn)的空間直線運(yùn)動(dòng)。程序格式：G01X～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是直線插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值。例：實(shí)現(xiàn)下圖中從A點(diǎn)到B點(diǎn)的直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),其程序段為：絕對(duì)方式編程：G90G01X10Y10F100增量方式編程：G91G01X-10Y-20F100第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

六、圓弧插補(bǔ)指令-G02、G03

G02為按指定進(jìn)給速度的順時(shí)針圓弧插補(bǔ)。G03為按指定進(jìn)給速度的逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸，由正方向向負(fù)方向看，順時(shí)針?lè)较騁02，逆時(shí)針?lè)较騁03，如下圖所示。

程序格式：XY平面：G17G02X～Y～I(xiàn)～J～(R～)F～G17G03X～Y～I(xiàn)～J～(R～)F～ZX平面：G18G02X～Z～I(xiàn)～K～(R～)F～G18G03X～Z～I(xiàn)～K～(R～)F～YZ平面：G19G02Z～Y～J～K～(R～)F～G19G03Z～Y～J～K～(R～)F～其中：X、Y、Z的值是指圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值；I、J、K是指圓弧起點(diǎn)到圓心的增量坐標(biāo)，與G90,G91無(wú)關(guān)；R為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角≤180o時(shí)，R值為正，當(dāng)圓弧的圓心角＞1800時(shí)，R值為負(fù)。

第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

七、刀具半徑補(bǔ)償指令-G40、G41、G42在零件輪廓銑削加工時(shí)，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計(jì)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(bǔ)償功能，見(jiàn)下圖。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

1、編程格式G41為左偏刀具半徑補(bǔ)償，定義為假設(shè)工件不動(dòng)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在零件左側(cè)的刀具半徑補(bǔ)償，見(jiàn)下圖。G42為右偏刀具半徑補(bǔ)償，定義為假設(shè)工件不動(dòng)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在零件右側(cè)的刀具半徑補(bǔ)償。G40為補(bǔ)償撤消指令。程序格式:G00/G01G41/G42X～Y～H～//建立補(bǔ)償程序段……//輪廓切削程序段G00/G01G40X～Y～

//補(bǔ)償撤消程序段

第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

八、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令G43、G44、G49使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令，在編程時(shí)就不必考慮刀具的實(shí)際長(zhǎng)度及各把刀具不同的長(zhǎng)度尺寸。當(dāng)由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長(zhǎng)度尺寸變化時(shí)，只要修正刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量，而不必調(diào)整程序或刀具。G43為正補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H代碼中長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)牧肯嗉?，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)。G44為負(fù)補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H中長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)牧肯鄿p，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)。

G49為撤消補(bǔ)償。

編程格式為：

G01G43/G44ZH//建立補(bǔ)償程序段……

//切削加工程序段

G49

//補(bǔ)償撤消程序段

第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

第二節(jié)程序編制中的數(shù)學(xué)處理根據(jù)被加工零件圖樣，按照已經(jīng)確定的加工工藝路線和允許的編程誤差，計(jì)算數(shù)控系統(tǒng)所需要輸入的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理一般包括兩個(gè)內(nèi)容：根據(jù)零件圖樣給出的形狀，尺寸和公差等直接通過(guò)數(shù)學(xué)方法（如三角、幾何與解析幾何法等），計(jì)算出編程時(shí)所需要的有關(guān)各點(diǎn)的坐標(biāo)值。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

一、選擇編程原點(diǎn)從理論上講編程原點(diǎn)選在零件上的任何一點(diǎn)都可以，但實(shí)際上，為了換算尺寸盡可能簡(jiǎn)便，減少計(jì)算誤差，應(yīng)選擇一個(gè)合理的編程原點(diǎn)。車削零件編程原點(diǎn)的X向零點(diǎn)應(yīng)選在零件的回轉(zhuǎn)中心。Z向零點(diǎn)一般應(yīng)選在零件的右端面、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或?qū)ΨQ平面內(nèi)。車削零件的編程原點(diǎn)選擇見(jiàn)下圖。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

銑削零件的編程原點(diǎn)，X、Y向零點(diǎn)一般可選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)的端面或孔的中心線上，對(duì)于有對(duì)稱部分的工件，可以選在對(duì)稱面上，以便用鏡像等指令來(lái)簡(jiǎn)化編程。Z向的編程原點(diǎn)，習(xí)慣選在工件上表面，這樣當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜ骦向尺寸字均為負(fù)值，以便于檢查程序。編程原點(diǎn)選定后，就應(yīng)把各點(diǎn)的尺寸換算成以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的坐標(biāo)值。為了在加工過(guò)程中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值來(lái)計(jì)算坐標(biāo)值。第1章數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ)

二、基點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)

1、基點(diǎn)零件的輪廓是由許多不同的幾何要素所組成，如直線、圓弧、二次曲線等，各幾何要素之間的連接點(diǎn)稱為基點(diǎn)?；c(diǎn)坐標(biāo)是編程中必需的重要數(shù)據(jù)。A、B、C、D、E為基點(diǎn)。

2、節(jié)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)一般只能作直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的切削運(yùn)動(dòng)。如果工件輪廓是非圓曲線，數(shù)控系統(tǒng)