5數(shù)控編程基礎

第四章數(shù)控編程基本知識第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法第二節(jié)數(shù)控編程的基本知識第三節(jié)數(shù)控編程中的工藝分析第四節(jié)數(shù)控編程中的數(shù)值計算第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法采用數(shù)控機床加工零件時，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機床控制系統(tǒng)中，再由其進行運算處理后轉成驅動伺服機構的指令信號，從而控制機床各部件協(xié)調(diào)動作，自動地加工出零件來。從零件圖紙到獲得數(shù)控機床所需控制介質的全部過程，即稱之為數(shù)控編程。程序編制分為：手工編程和自動編程兩種。

手動編程：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力）

自動編程：編程人員只要根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統(tǒng)的規(guī)定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，由計算機自動進行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動打印出程序單和制備控制介質。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法手工編程適用于：幾何形狀不太復雜的零件。自動編程適用于：形狀復雜的零件，雖不復雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千個孔的零件）雖不復雜但計算工作量大的零件（如輪廓加工時，非圓曲線的計算）第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法據(jù)國外統(tǒng)計：用手工編程時，一個零件的編程時間與機床實際加工時間之比，平均約為30：1。數(shù)控機床不能開動的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及時編制出造成的

編程自動化是當今的趨勢！

第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法圖紙工藝分析這一步與普通機床加工零件時的工藝分析相同，即在對圖紙進行工藝分析的基礎上，選定機床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序及切削用量等工藝參數(shù)等。

二、手工編程的內(nèi)容和步驟第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改計算運動軌跡

根據(jù)零件圖紙上尺寸及工藝線路的要求，在選定的坐標系內(nèi)計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標值，并且按NC機床的規(guī)定編程單位（脈沖當量）換算為相應的數(shù)字量，以這些坐標值作為編程尺寸。錯誤計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙修改第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法

編制程序及初步校驗

根據(jù)制定的加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補償、輔助動作及刀具運動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進行校核、檢查上述兩個步驟的錯誤。

計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法制備控制介質

將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉換記錄在控制介質上，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，若程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改

程序的校驗和試切所制備的控制介質，必須經(jīng)過進一步的校驗和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯誤，應分析錯誤產(chǎn)生的原因，進行相應的修改。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改常用的校驗和試切方法：對于平面輪廓零件可在機床上用筆代替刀具、坐標紙代替工件進行空運轉空運行繪圖。對于空間曲面零件，可用蠟塊、塑料或木料或價格低的材料作工件，進行試切，以此檢查程序的正確性。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法在具有圖形顯示功能的機床上，用靜態(tài)顯示（機床不動）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法，則更為方便。上述方法只能檢查運動軌跡的正確性，不能判別工件的加工誤差。首件試切(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求。

當發(fā)現(xiàn)錯誤時，應分析錯誤的性質，或修改程序單，或調(diào)整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法第二節(jié)數(shù)控編程的基本知識一、程序的結構和格式結構一個完整的程序由程序號、程序內(nèi)容和程序結束三部分組成。程序號即開始部分。由地址碼和四位編號數(shù)字組成，地址碼可用P、O或者％，根據(jù)系統(tǒng)而定。程序內(nèi)容主要部分，由若干程序段組成，每個程序段由若干個字組成，每個字由地址碼和若干數(shù)字組成。字是最小指令單位。程序結束一般用輔助功能代碼M02或M30等表示

程序段的構成

程序段的構成主要是由程序段序號和各種功能指令構成的：

N__G__X（U）__Z（W）__F__M__S__T__；

其中，N__為程序段序號；加工程序的一般格式舉例：第二節(jié)數(shù)控編程的基本知識格式程序段格式是指一個程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的書寫規(guī)則，目前常用的是字地址可變程序段格式。字地址可變程序段格式的特點：字的順序不嚴格，不需要的字以及上一程序相同的續(xù)效字可以省略。數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少。程序簡短、直觀、不易出錯，得到廣泛使用。二、程序編制中的坐標系總則：數(shù)控機床上的坐標系是采用右手直角笛卡兒坐標系。X、Y、Z直線進給坐標系按右手定則規(guī)定，而圍繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸A、B、C則按右手螺旋定則判定。（二）坐標軸確定的方法1、Z軸一般取傳遞切削動力的主軸軸線方向方向為Z軸正方向：取刀具遠離工件的方向為正方向當機床有幾個主軸時，選一個垂直工件裝卡面的主軸為Z軸當機床沒有主軸時，選與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為Z軸2、X軸刀具旋轉主軸垂直（立式）：面對主軸向右為正主軸水平（臥式）：面對主軸向左為正工件旋轉在水平面內(nèi)取垂直于工件回轉軸線的方向為X軸正方向：刀具遠離工件的方向對于無主軸的機床以切削方向為X軸正向3、Y軸按右手直角坐標系確定車床坐標系

立銑床坐標系

臥銑床坐標系+X+Z+Z+X+Y4、A、B、C軸回轉進給運動坐標用右手螺旋法則確定5、附加坐標主坐標或第一坐標系：X、Y、Z第二組附加坐標：U、V、W第三組附加坐標：P、Q、R（三）數(shù)控機床的兩種坐標系1、機床坐標系（機械坐標系）數(shù)控車床坐標系的原點

數(shù)控銑床坐標系的原點

2、工件坐標系（編程坐標系）設置工件坐標系原點的原則：盡可能選擇在工件的設計基準和工藝基準上，工件坐標系的坐標軸方向與機床坐標系的坐標軸方向保持一致數(shù)控車床工件坐標系的原點

數(shù)控銑床工件坐標系的原點

運動方向的確定原則

為了便于數(shù)控編程，按部頒標準JB3051-82規(guī)定：永遠假定刀具運動相對于靜止的工件坐標系而運動。簡言之：刀具運動，工件不動。絕對坐標編程與相對坐標編程數(shù)控編程通常都是按照組成圖形的線段或圓弧的端點的坐標來進行的。當運動軌跡的終點坐標是相對于線段的起點來計量的話，稱之為相對坐標編程。當所有坐標點的坐標值均從某一固定的坐標原點計量的話，就稱之為絕對坐標編程圖例

從AB用絕對坐標編程為：X12.0Y15.0

若用相對坐標編程則為：U-18.0V-20.0

進給功能指（F功能）

1、G99：每轉進給量

格式：G99____（F____）；

G99使進給量F的單位為mm/r。如圖所示。

2、G98：每分鐘進給量

格式：G98____（F____）；

G98使進給量F的單位為mm/min。如圖所示。

*數(shù)控車床中，當接入電源時，機床進給方式默認G99。刀具功能指令(T功能)

該指令可指定刀具號及刀具補償號。

格式：

T____；

前兩位指定刀具序號；

后兩位指定刀具補償號。

*刀具序號盡量與刀塔上的刀位號相對應；

*刀具補償包括幾何補償和磨損補償；

*為使用方便，盡量使刀具序號和刀具補償號保持一致；

*取消刀具補償，T指令格式為：

T__或T__00。輔助功能指令（M功能）

M代碼功能M代碼功能M00程序停止M12尾頂尖伸出M01計劃停止M13尾頂尖縮回M02程序結束M21門打開可執(zhí)行程序M03主軸順時針轉動M22門打開無法執(zhí)行程序M04主軸逆時針轉動M30程序結束返回程序頭M05主軸停止M98調(diào)用子程序M08冷卻液開M99子程序結束M09冷卻液關上一頁下一頁G功能(格式：G后可跟2位數(shù))注：(1)表內(nèi)00組為非模態(tài)指令，只在本程序段內(nèi)有效。其他組為模態(tài)指令，一次指定后持續(xù)有效，直到被本組其他代碼所取代。

(2)標有*的G代碼為數(shù)控系統(tǒng)通電啟動后的默認狀態(tài)。S功能

S功能指令用于控制主軸轉速

S后面的數(shù)字表示主軸轉速，單位為r/min。在具有恒線速功能的機床上，S功能指令還有如下作用：

最高轉速限制

編程格式G50S～

S后面的數(shù)字表示的是最高轉速：r/min

例：G50S3000表示最高轉速限制為3000r/min

恒線速控制編程格式

G96S～

S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。例：G96S150表示切削線速度控制在150m/min。

恒線速取消

編程格式G97S～

S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉速，如S未指定，將保留G96的最終值。例：G97S3000表示恒線速控制取消后主軸轉速3000r/min。

第三節(jié)數(shù)控編程中的工藝分析加工工藝的主要內(nèi)容工序劃分原則零件裝夾加工路線的確定選擇刀具和切削用量工藝文件編制數(shù)控加工的工藝處理內(nèi)容 除了編程之外，數(shù)控加工還包括編程前要做的一系列工藝及編程后的處理工作，一般包括：（1）分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術要求，在此基礎上確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排、與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。（2）設計數(shù)控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與夾具、刀具的選擇、切削用量的確定等。（3）調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定、刀具的補償。（4）處理數(shù)控機床上部分工藝指令。數(shù)控加工零件的選定一般來說，數(shù)控機床適合加工的零件：（1）多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件，短期急需的零件。（2）輪廓形狀復雜，對加工精度要求較高的零件。（3）用普通機床加工較困難或無法加工（需昂貴的工藝裝備）的零件。（4）價值昂貴，加工中不允許報廢的關鍵零件。數(shù)控加工方法的選擇總的原則：保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。數(shù)控車適合于加工形狀比較復雜的軸類零件和由復雜曲線回轉形成的模具內(nèi)型腔，立式數(shù)控銑適合于加工平面凸輪、樣板、形狀復雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑則適合于加工箱體、泵體、殼體類零件。多坐標聯(lián)動的加工中心還可以用于加工各種復雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。

加工工序的劃分1、按先面后孔原則劃分工序 當零件上既有面加工，又有孔加工時，可先加工面，后加工孔，這樣可以提高孔的加工精度。2、按粗、精加工方式劃分 即先粗加工再精加工，粗精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度。3、按所用刀具劃分工序 即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其它部位。按粗、精加工方式劃分根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序.此時可用不同的機床或不同的刀具順次同步進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工零件的其它表面，否則可能會在對新的表面進行大切削量加工過程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形。粗精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度。加工工序的劃分

按所用刀具劃分工序為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其它部位。在專用數(shù)控機床和加工中心上常采用此法。加工工序的劃分

工件的安裝與夾具的選擇1、定位裝夾的基本原則1）、力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一。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。3）、避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。4）、為了防止零件夾緊引起的變形對加工產(chǎn)生較大的影響，施力點應靠近主要支撐點或切削部位。工件的安裝與夾具的選擇2、選擇夾具的基本原則1）、當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其它通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用。2）、零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。3）、夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工。即夾具要開敞，其定位夾緊機構元件不能影響加工中的走刀對刀點與換刀點刀位點：它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點。一般來說，立銑刀、端銑刀的刀位點是刀具軸線與刀具底面的交點；球頭銑刀刀位點為球心；鏜刀、車刀刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭是鉆尖或鉆頭底面中心；線切割的刀位點則是線電極的軸心與零件面的交點。對刀點對刀操作就是要測定出在程序起點處刀具刀位點（即對刀點，也稱起刀點）相對于機床原點以及工件原點的坐標位置。應正確地選擇“對刀點”的位置。其大致選擇原則是：１、便于用數(shù)學處理和簡化程序編制；２、在機床上找正容易，加工中便于檢查；３、引起的加工誤差小。換刀點換刀點則是指加工過程中需要換刀時刀具的相對位置點。換刀點往往設在工件的外部，以能順利換刀、不碰撞工件及其其它部件為準。如在銑床上，常以機床參考點為換刀點；在加工中心上，以換刀機械手的固定位置點為換刀點;在車床上，則以刀架遠離工件的行程極限點為換刀點。加工路線的確定加工路線是指刀具刀位點相對于工件運動的軌跡和方向。其主要確定原則如下：1、加工方式、路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度。2、盡量減少進、退刀時間和其它輔助時間，盡量使加工路線最短。3、進、退刀位置應選在不大重要的位置，并且使刀具盡量沿切線方向進、退刀，避免采用法向進、退刀和進給中途停頓而產(chǎn)生刀痕。4、盡量使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量。

加工路線的確定下面結合具體實例說明一下對于數(shù)控車床的加工路線一般遵循以下原則：先粗后精，即按照粗車－半精車－精車的順序進行，逐步提高加工精度先近后遠，即離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間，并有利于保持半成品的剛性，改善其切削條件?？最惣庸ぃㄣ@孔、鏜孔）

原則：在滿足精度要求的前提下，盡可能減少空行程：

加工路線的確定n個))(1)1(2bananb+-=-+=（黃線長紅線長ba+切入/出段+切入/出段銑槽方案a、b行切法c、環(huán)切法d、綜合法車削或銑削：原則：盡量采用切向切入/出，不用徑向切入/出，以避免由于切入/出路線的不當降低零件的表面加工質量。

加工路線的確定切向切入徑向切入選擇刀具和切削用量刀具的選擇車削用刀具尖形車刀以直線切削刃為特征的車刀。如外圓偏刀、端面車刀、切操刀等。最常用圓弧形車刀由圓弧構成主切削刃的車刀。主要用于各種光滑連接的成型面成型車刀刀具刀刃的形狀與被加工零件的輪廓形狀完全相同，如螺紋車刀等選擇刀具和切削用量刀具的選擇銑削用刀具銑削平面硬質合金銑削凸臺和凹槽高速鋼立銑刀加工余量小，并且表面粗糙度要求較低時，多采用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端銑刀銑削毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質合金的玉米銑刀進行強力切削選擇刀具和切削用量切削用量的選擇包括主軸轉速（切削速度）、切削深度、進給速度。其原則是：粗加工時，為了提高生產(chǎn)率，首先選擇一個盡可能大的切削深度，其次選擇一個盡可能大的進給速度，最后確定一個合適的主軸轉速；精加工時，為了保證加工精度，選用較小的切削深度、進給速度和較大的主軸轉速。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書以及刀具耐用度，并結合實際經(jīng)驗來確定數(shù)控加工的工藝文件數(shù)控加工工藝文件目前尚未制定國家統(tǒng)一標準，各企業(yè)制定一些必要的工藝文件。主要包括：數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具調(diào)整單、機床調(diào)整單、零件加工程序單等。

數(shù)控加工工序卡片

產(chǎn)品名稱代號

零件名稱零件圖號

xxx廠

數(shù)控加工工序卡片

座

架WD-9901

工藝序