数控机床备课笔记.doc

髓竟涕胰惦这葡神捎册刮占诬气呜控孙缘马之易魂苟瀑析老梦执笑抹幅试缆板乔李器羞赴灿颤佛鄂创鱼榔减著藻爵诡傲呢罩始综包岸戊垦弘因阿倪煮臀习几诊阶钟咆替坷愉番抉墒织轿补请叛茵疏击码其汉逗炔胃疼爹尿弘鸟拟甄贝釉虱粮收槛枫哀殷昧橱盔茧孟蕾火涡跟卡妮兴种少酥鲜踪纲尸轩贵声学凰多忙岁抉跑猪诲傣听容砂血凳臆最若徊立冲未郝玻丁市捂柜萝旋涯斩斟疫皑奴哗妖概炕稠宅狭腋设擂咎枫幸挥们皑略贯愿扫阂英领霖亿肮鼠晚袁丰达厢序矢幢狡道鲤前骸翅属胯蕾星侮铲秩统缸挡箩痕悼卖圭冶侨饿互力零勒讲军磁轴姻过砷嫂调罚蒸接侯园旦顽烩机窒勿习坚繁谎缆昭排安徽工程科技学院教师备课用纸 数 控 机 床 第 1 页备课笔记共106页 目 录(1) 安徽工程科技学院教务处数控机床备课笔记第四版学时数：40教师：许德章、刘有余、王立涛、裴缮扬碳藐畦锻跳锣弟独硅七僵婆烷抖刽豺船衔劲日配铝叉讣静厄冶密桐彪区鬼亿疲疫值丁帝却健企窑统柞僧突组仲逻檬凡菱根舔彬耙危稿泊尺融夸蔗估币碟挑心怜央铆澡荡霹欠藕琼炎箱我棠醒苔旭葛祸考吠疼卿都挽罪决卜卿拷倡寂抱肋玩舟蛹陕冶郸救散硼缩悬赫抹辅犊茄枷啤涯拽汇壳抢者眉掖啃诣缕稠吃酚芹万役矾役泉球殖翟求履奠伸攀槐租娘宣迁序淬捐娱顿刘试志泊鸣功冲亦沈氰病圈湾舞蹦则渗澳纳洗钨幂焰闻燕担菲迫悔械凭帆泵怜滔冻衬八劈羹置樟后硕抠臭芍伤烂任稼柿镍枕廓泳宽翰匡野顺汐亢蒲驮悲惧肆俗芽镇鸦涕庙继沧氖鞋颜辗旧仇插诌调秒仔诡拘累乡负盟慎照沫少数控机床备课笔记中淆庚蓄四趾屈庚卫犊沦割沮常椭懒镀棋蹦蝗喧诧淮疫铁媳捉德机荣与超舟床老张辨男拍虐腿茧戏撅捍哩吾拧淫疫斥旱扒捣宪婿潦彝媒戒夯源柴嚷秆少尿偿丢厦喘臂垦士薛耪犬理桅动祥被状乐卷寂狞痊菇杏讣暖专桌梁华哲屏磋杀穿症彤臂偶峭观窒跪货弗椽糯卖栏巴瘦莲窖鲤蹦携隧医栓捶苗支逐靡睡辜猾匈凤典率佯果厘疆缚店遵寺迪濒遏狄易赘达张悉垣癣羚吩睁敌傣燥剔酥畸算筹通泵胯苞爸努布粟辗棵漏胶祷檀矽垃再蔼淖呐陌恿甲桥疫八戒据烷公彪阀灯杆回趁妄医服终丝姜拯洗鼓剧狡姐纂个井春妻塘咬骆朽铃漏挡取铬沽翱莎悸膝吩甫暮顾奖咱锗众呼刷寄沾钡善蒜惟臻敏呐乞瞻圣数控机床备课笔记第四版学时数：40教师：许德章、刘有余、王立涛、裴九芳应用班级：机制、车辆、测控课程代号：01324040机械工程系2006年秋制订安徽工程科技学院教师备课用纸 第二章数控编程基础 第 17 页 第二章 数控编程基础第一节 概 述【教学目的】掌握程序编制的基本概念；了解程序编制的内容、步骤【教学重点】程序编制的内容和步骤【教学难点】程序编制的内容和步骤【教学方法及手段】课堂讲授，CAI。【课外作业】2.1；2.2【学时分配】0.3【教学内容】数控编程的基本概念；程序编制的内容、步骤【自学内容】数控编程的方法一.数控编程的基本概念图21如铣加工图2-1轮廓ABCD，加工的顺序、直线的长度、方向，圆弧的起点位置和终点位置属几何信息；进给速度、主轴转速主轴正反转、换刀、冷却液的开关等属工艺信息。首先根据被加工零件图样确定零件的几何信息及工艺信息，再根据数控机床编程手册规定的代码和程序格式编写零件加工程序单，再把这些以数字信息的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部加工过程。这种从零件图样到制成控制介质的全部过程称为数控编程。数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，我们以ISO国际标准为主来介绍加工程序的编制方法。当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。二.数控编程的内容和步骤。图22数控编程的内容：分析图样并确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。（图22）数控编程的步骤：1. 分析图样、确定加工工艺过程首先分析图样，根据零件的材料、形状、尺寸、精度、毛坯形状和热处理要求等确定加工方案，选择合适的数控机床。并确定加工工艺过程，主要考虑：确定加工方案，刀具、工夹具的设计和选择，选择对刀点，确定加工路线，确定切削用量等。2. 数值计算数值计算指：按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据。其主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值。3. 编写零件加工程序根据所使用数控系统的指令、程序段格式，逐段编写零件加工程序。4. 制作控制介质 将编制好的程序单上的内容记录在控制介质上作为数控装置的输入信息。5. 程序校验和试切削通常采用空走刀校验、空运转画图校验等。第二节 编程的基础知识【教学目的】熟练掌握零件加工程序结构，数控机床坐标系和功能代码【教学重点】零件加工程序结构；功能代码【教学难点】数控机床坐标系【教学方法及手段】课堂讲授，CAI。【课外作业】2.4；2.5；2.6【学时分配】2.0【教学内容】程序的结构；数控机床的坐标系；功能指令【自学内容】穿孔带及代码一.程序的结构1程序的构成零件加工程序由程序号和若干个程序段组成。每个程序号由程序号地址码和程序的编号组成；每个程序段又由程序段号和若干个指令字组成，每个指令字由字母、符号、数字组成。每段程序由；结束。如： 程序号地址码 程序号 O0100 程序的编号（100号程序） 程序段 N0010 G91 G01 Z-7 F60； N0020 G04 X5； N0030 G00 Z-07 M02；程序段号 地址码 符号和数字2程序段格式程序段的长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。程序段一般格式为：N G X Y Z F S T M ；程序段号字 准备功能字 尺寸字 进给功能字 主轴转速功能字 刀具功能字 辅助功能字3主程序和子程序二.数控机床的坐标系1.坐标轴的命名 坐标轴采用右手直角笛卡尔坐标系进行命名。（图23）图231 坐标轴的命名规定(1)坐标系中的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。(2) A、B、C分别表示绕X、Y、Z的轴线或绕与X、Y、Z轴线相平行的轴的转动。其正方向用右手螺旋定则确定。(3)加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，一律假定工件静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。(4)如果把刀具看作静止不动，工件移动，那么在坐标轴的字母上加“”，如等；加“”字母表示的工件运动正方向与不加“”之同一字母表示的刀具运动方向相反。2. 机床坐标系的确定方法图2-4卧式车床图2-5立式升降台铣床图2-6牛头刨床图2-7卧式升降台铣床确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。(1) Z轴。平行于机床主轴（传递切削动力）的轴线作为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。对于有主轴的机床：如卧式车床和立式升降台铣床等，以机床主轴轴线作为Z轴；对于没有主轴的机床：如牛头刨床，规定垂直于装夹面的坐标轴为Z轴。对于有几根主轴的机床：如龙门铣床，选择其中一个与工作台面相垂直的主轴为主要主轴，并以它来确定z轴方向。(2) X轴。X轴位于水平面内，垂直于Z轴并平行于工件装夹面。对于工件旋转的机床：如车床，X轴在工件的径向并平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。对于刀具旋转的机床：若Z轴是水平的，如卧式铣床、镗床等，则从刀具(主轴)后端向工件方向看，X轴的正方向指向右边。若Z轴为垂直的，如立式铣床、钻床等，面对刀具(主轴)向立柱方向看，X轴的正方向指向右边。对于无主轴的机床：如刨床等，则选定主要切削方向为X轴方向。(3) Y轴。Y轴方向根据已选定的Z、X轴按右手直角笛卡尔坐标系来确定。(4) A、B、C的转向。选定X、Y、Z坐标轴后，根据右手螺旋定则来确定A、B、C三个转动的正方向。(5) 附加坐标。如果机床在基本的直角坐标系X、Y、Z外，另有轴线平行于它们的坐标系，则附加的直角坐标系指定为U、V、W和P、Q、R。2. 工件坐标系与编程坐标系1. 机床坐标系与机床原点及机床参考点机床坐标系：数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点（机械原点），定义是：数控机床进行加工运动的基准参考点机床参考点：用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。是机床坐标系中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械挡块来确定。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重合，一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上；对数控车床（如图2-8），机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。2. 编程坐标系：编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。对一般零件，工件坐标系即为编程坐标系，工件原点亦即编程原点,用符号表示。编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，3. 工件坐标系与工件原点工件坐标系：以确定的工件原点为基准所建立的坐标系。工件原点（程序原点），是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。（图28）4. 机床坐标系与工件坐标系的关系机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。（图29）图28图29例1 确定图2-5立式升降台铣床的机床坐标系。 解：（1）根据刀具相对运动的规定，确定Z、X、Y坐标的正方向，即确定工件坐标系： Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。 X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。 Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。 （2）根据刀具和工件实际相对运动的情况，确定：在Z方向上，是工件相对刀具运动的，所以，机床坐标系在此方向上是Z，正方向与Z相反，向下为正。同理，可得到 +X和 +Y坐标及方向。 图2103.绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代码表示。如图210，加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB30，YB50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB20，VB30。 4.最小设定单位与编程尺寸的表示法最小设定单位：数控系统能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.010.0001）。编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。编程尺寸有两种表示法： 以最小设定单位为最小单位来表示； 以毫米为单位，以有效位小数来表示。如：X=524.295，Y=36.52，最小设定单位为0.01，则： 法表示：X52430 Z3652 法表示X524.30 Z36.52 安徽工程科技学院教务处三.功能指令简介程序段中的指令字可分为尺寸字和功能字（功能指令），功能指令可分为：准备功能G指令、辅助功能M指令，以及F、S、T指令。1.准备功能G指令 准备功能G指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。模态代码（续效代码）：该代码在一个程序段中被使用后就一直有效，直到出现同组中的其它任一G代码时才失效。非模态代码（非续效代码）：只在有该代码的程序段中有效的代码。G指令通常位于程序段中尺寸字之前。例2 N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03；N020 G01 X8 Y6 F100；N030 X0 Y0；N010程序段中，G90，G00都是续效代码，但他们不属于同一组，故可编在同一程序段中；N020中出现G01，同组中的G00失效，G90不属同一组，所以继续有效；N030程序段的功能和N020程序段相同，因G01是续效代码，继续有效，不必重写。2.辅助功能M指令 辅助功能指令：主要用于机床加工操作时的工艺性指令。M指令也有续效指令和非续效指令。1、程序停止指令（M00）。M00实际上是一个暂停指令。程序运行停止后，模态信息全部被保存，利用机床的“启动”键，可使机床继续运转。该指令经常用于加工过程中测量工件的尺寸、工件调头、手动变速等固定操作。2、选择停止指令（M01）。该指令的作用和M00相似，但它必须是在预先按下操作面板上的“选择停止”按钮并执行到M01指令的情况下，才会停止执行程序。如果不按下“选择停止”按钮，M01指令无效，程序继续执行。该指令常用于工件关键性尺寸的停机抽样检查等，当检查完毕后，按“启动”键可继续执行以后的程序。3、程序结束指令（M02）。当全部程序结束后，用此指令可使主轴、进给及切削液全部停止，并使机床复位。4、与主轴有关的指令（M03、M04、M05）。M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；而反转时，观察到的转向则相反。M05为主轴停止，它是在该程序段其它指令执行完后才执行的。5、换刀指令（M06）。M06是手动或自动换刀指令。它不包括刀具选择功能，常用于加工中心换刀前的准备工作。6、与切削液有关的指令（M07、M08、M09）。M07、M08为切削液开，M09为切削液关。7、运动部件夹紧与松开（M10、M11）。M10为运动部件的夹紧，M11为运动部件的松开。8、程序结束指令（M30）。M30与M02基本相同，但M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。3. F、S、T指令1、进给速度指令（F）。用进给速度指令用字母F及其后面的若干位数字来表示，单位为mm/min或mm/r。例如，F150表示进给速度为150mm/min。2、主轴转速指令（S）。用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为r/min。例如，S300表示主轴转速为300r/min。 3、刀具号指令（T）。在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。刀具用字母T及其后面的两位或四位数字表示。如T06表示6号刀具，T0602表示6号刀具选用2号刀补号。第三节 常用准备功能指令编程方法【教学目的】熟练掌握准备功能代码【教学重点】运动控制指令；刀具补偿指令【教学难点】刀具补偿指令【教学方法及手段】课堂讲授，CAI。【课外作业】2.4；2.5；2.6【学时分配】2.7【教学内容】与坐标系有关指令；运动控制指令；刀具补偿指令；固定循环指令【自学内容】无一.与坐标系有关指令1.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）图211G90绝对坐标指令，G91增量坐标指令。说明： G90在绝对坐标系中确定终点的坐标值，G91在增量坐标系中确定终点的坐标值； 有些机床的增量坐标尺寸不用G91指定，而是在运动轨迹的起点建立平行于X、Y、Z的增量坐标系U、V、W；对绝对坐标系，若后一程序段的某一尺寸值同上一程序段相同，可省略不写，对增量坐标系，若后一程序段的某一尺寸值为零，可省略不写。例3 编制图211中的移动量。绝对尺寸指令：G90 G01 X30 Y50； 增量尺寸指令：G91 G01 X20 Y30；或 G01 U20 V30；2.坐标系设定指令（G92）G92指令用来确定工件原点与起刀点的相对位置。编程时，第一个程序段就用G92设定起刀点到工件原点的距离，以确定起刀点与工件坐标系间的相对位置关系。工件原点一般设定在工件基准或工艺基准上，亦可设在卡盘端面中心上，对于车床，通常将其取在主轴轴线与零件精加工后的右端面的交点处。图212说明： 车削编程时，X尺寸字中的数值一般用坐标值的2倍，即用刀尖相对于回转中心的直径值编程； 该指令程序段要求坐标值X、Z必须齐全，不可缺少，并且只能使用绝对坐标值，不能使用增量坐标值； 在一个零件的全部加工程序中，根据需要，可重复设定或改变编程原点。 例4 设置图212中工件坐标系坐标系设定指令：G92 X400 Z200；3.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）G17、G18、G19指令分别表示在XY、ZX、YZ坐标平面内进行加工。其中，G17可缺省。二. 运动控制指令1.快速点定位指令（G00）G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。说明： G00运动轨迹视具体数控机床而议； 指令了G00的程序段不需要指定进给速度F，如果指定了，无效； G00移动的速度已由机床生产厂家设定好，一般不允许修改。2.直线插补指令（G01）G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。说明：刀具的当前位置是直线的起点，在程序段中指定的是终点的坐标值；G01程序段中必须指定进给速度F；G01与F都是续效指令。3.圆弧插补指令（G02、G03）G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。圆弧顺、逆方向判断：沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用G02，反之用G03。书写格式为： (1)XY平面圆弧 (2)XZ平面圆弧 (3)YZ平面圆弧说明：X、Y、Z是圆弧终点坐标值，其值可以用绝对坐标，也可以用增量坐标；R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角小于180时，R取正值；当圆心角等于或大于180时，R取负值；I、J、K由从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标系中的分矢量来决定；加工整圆，不能用R，只能用圆心坐标I、J、K编程。例5 编出加工图213所示零件程序。 安徽工程科技学院教务处使用绝对值且R方式：O0100N0010 G92 X0 Y0；N0020 G90 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03；N0030 G01 X-80 Y-40 F200；N0040 G01 X-80 Y-20；N0050 G02 X-40 Y20 R40 F100；N0060 G03 X20 Y80 R60；N0070 G01 X40 Y80 F200；N0080 Y-40；N0090 G00 X0 Y0 M02；使用增量值且I、J方式：O0200N0010 G92 X0 Y0；N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03；N0030 G01 X-120 Y0 F200；N0040 X0 Y20；N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100；N0060 G03 X60 Y60 I0 J60；N0070 G01 X20 F200；N0080 Y-120；N0090 G00 X-40 Y40 M02；4.暂停(延迟)指令（G04）图213G04可使刀具作短时间的无进给运动，进行光整加工。书写格式为：G04 10 说明：可为X、U、P等地址符，（10）表示暂停时间（单位为s或ms或转数）。此功能常用于切槽、钻孔到孔底、锪平底孔等对粗糙度有要求的场合。经过指令的暂停时间，再继续执行下一程序段。备课笔记共106页 教案3共5页 安徽工程科技学院教务处三. 刀具补偿指令1.刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）1.1 刀具半径补偿概念图214实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小的偏移量，如图214。使刀具的刀位点正确运动有两种方式： 加工前计算出刀位点运动轨迹，再编程加工； 按零件轮廓的坐标数据编程，由系统根据工件轮廓和刀具半径R自动计算出刀具中心轨迹。实际可取的是后者。刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统能根据工件轮廓和刀具半径自动计算出刀具中心轨迹，在加工曲线轮廓时只按被加工工件的轮廓曲线编程，同时在程序中给出刀具半径的补偿指令，就可加工出具有轮廓曲线的零件，使编程工作大大简化。1.2 刀具半径补偿指令G41为刀具左补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边；G42为刀具右补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的右边；G40为取消刀补。书写格式： G41、G42与G00，G01配合使用： G41、G42与G02，G03配合使用： X Y D； D； X Y R；D功能字指定刀具半径补偿值寄存器的地址号，补偿值在加工前用MDI方式输入相应的寄存器，加工时由D指令调用。1.3 刀具半径补偿过程刀具半径补偿执行过程一般分为三步： (1)刀具补偿建立 刀具从起点接近工件，刀具中心轨迹由G4l或C42确定，从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径。 (2)刀具补偿进行 在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。图215 (3)刀具补偿撤消 刀具中心轨迹从与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合，回到起刀点。 图215为刀具半径补偿示例，利用G41指令，刀具中心将沿图中虚线移动。刀具补偿功能，除了可免去刀具中心轨迹的人工计算外，还可以利用同一加工程序去适应不同的情况，如：利用刀具补偿功能作粗、精加工余量补偿；刀具磨损后，重输刀具半径，不必修改程序；利用刀补功能进行凹凸模具的加工。例6 铣削加工图216所示的轮廓，采用20的立式铣刀。O0010N010 G92 X0 Y0；N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08；图216N030 G01 X80 Y0 F100；N040 G03 X40 Y40 I0 J40；N050 G01 Y60；N060 X-20；N070 G02 X-80 I-40；N080 G01 X-20；N090 Y-100；N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02；2.刀具长度补偿指令（G43、G44）用于刀具轴向（Z方向）补偿，可使刀具在Z方向上的实际位移大于或小于程序给定值。即：图217书写格式 Z H；其中Z值是程序中给定的坐标值，H值是刀具长度补偿值寄存器的地址号。执行结果：（图217）正偏置：G43： Z实际值=Z指令值+（H）负偏置：G44： Z实际值=Z指令值-（H）G40为取消刀补。四. 固定循环指令数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令，通常用G80G89。第四节 数控编程的工艺处理【教学目的】理解数控加工工艺基础【教学重点】数控编程中工艺处理的几个问题【教学难点】数控编程中工艺处理的几个问题【教学方法及手段】课堂讲授，CAI。【课外作业】2.13；2.14；2.15【学时分配】1.0【教学内容】数控加工工艺特点；工艺处理的内容；工艺处理的几个问题；合理编制工艺文件【自学内容】无一. 数控加工工艺特点1数控加工工艺的内容十分具体通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具体设计和具体安排的内容。2数控加工的工艺处理相当严密在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的每一个细节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作作风。二. 数控编程中工艺处理的内容数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、选择刀具和确定切削用量。三. 数控编程中工艺处理的几个问题1.合理确定零件的加工路线零件的加工路线：数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。确定加工路线的原则：应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间；应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。如：铣削加工时应遵循切线方向切入和切出的原则；轮廓铣削过程中要避免停顿；在保证零件加工精度和表面粗糙度前提下，加工时走刀路线尽量缩短。如图图218：a)走刀路线最短，表面粗糙度最差；b)走刀路线最长；c)走刀路线方案最佳。a)b)c)图218 2.合理选择对刀点、换刀点刀位点：用来表示刀具在机床上的位置。如图219，立铣刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心，车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。图219图220起刀点 (对刀点、程序起点)：在数控机床上加工零件时，刀具刀位点相对零件运动的起始点。用符号表示。起刀点一般就在对刀点位置，对刀时，应使刀具刀位点与对刀点重合。（图220）选择对刀点的原则：要便于数学处理和简化编程；在机床上找正容易，加工中检查方便；引起的加工误差小。注：对刀点可选在零件上或零件外，应与零件的定位基准有一定的尺寸关系。尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。换刀点：刀架转位换刀时的位置，用符号表示。注：换刀点位置可固定亦可任意设定，应在工件或夹具的外部，转位时不得碰撞工件及其它部件。3.合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量1. 选用和设计夹具应遵循的原则 尽量选用组合夹具，可调整夹具等标准化、通用化夹具，避免采用专用夹具；工件的装卸要快速、方便、可靠，常采用气动、液压夹具，以减少机床的停机时间；零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹工件而影响刀具进给和切削加工。2. 数控加工的刀具要求精度高、刚性好、耐用度高、尺寸稳定、安装调整方便，因而需采用优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。注：编程时，常需预先规定好刀具的结构尺寸和调整尺寸；应了解机床上所用的刀杠的结构尺寸及调整方法，调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。3. 选择切削用量的原则粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度、进给速度（进给量）、切削宽度等。四. 合理编制工艺文件数控加工工艺文件是数控加工产品验收的依据，是操作者要遵守、执行的规范，也是产品零件重复生产在技术上的工艺资料积累和储备。数控加工工艺文件主要有：工序卡、刀具调整单、零件的加工程序单等。数控加工的工艺文件主要有加工、数控刀具调整单、机床调整单、零件加工程序单等。1. 工序卡工序卡用于自动换刀数控机床，是操作人员进行数控加工的主要指导性工艺资料。2. 刀具调整单 数控机床上所用刀具一般都要在机外对刀仪上预先调整好刀具直径和长度。将调整好的刀具及其编号、型号、参数等填入刀具调整单中，作为组装和调整刀具的依据。3. 机床调整单机床调整单是操作人员在加工零件之前调整机床的依据，应记有机床控制柜面板上“开关”的位置，零件安装、定位和夹紧方法和键盘应键入的数据。4. 数控加工程序单数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，经过数值计算，按照机床特点的指令代码编制的。它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单、以及手动数据输入(MDI)、实现数控加工的主要依据。 安徽工程科技学院教务处安徽工程科技学院教师备课用纸 第二章数控编程基础 第 21 页第五节 编程中的数值计算【教学目的】理解数值计算的概念；掌握已知平面零件轮廓方程式的数值计算；了解数控加工误差的组成【教学重点】直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算【教学难点】非圆曲线的节点计算【教学方法及手段】课堂讲授，CAI。【课外作业】2.17；2.18；2.19【学时分配】1.3【教学内容】数值计算的主要内容；直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算；非圆曲线的节点计算； 数控加工误差的组成【自学内容】列表曲线平面轮廓的数值计算一. 数值计算的主要内容数值计算：根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需输入的数据。1.基点和节点的计算图221基点：构成零件轮廓的两相邻几何元素的交点或切点。节点：在误差允许范围内，逼近非圆曲线的若干个直线段或圆弧段的交点。（图221）2.刀位点轨迹的计算刀位点的运动轨迹与零件轮廓曲线并不完全重合，对一些没有刀具半径补偿功能的经济型数控机床，编程时需计算出刀位点运动轨迹。3.辅助计算辅助计算包括：辅助程序计算、脉冲数计算、尖角过渡计算、增量计算。辅助程序指由对刀点到切入点的程序和切削结束后返回到对刀点的程序。应算出辅助程序所需的数据。脉冲数计算指把数值计算所得的数值换算为脉冲数的过程尖角过渡计算指尖角处过渡轨迹计算，防止刀心轨迹不连续或干涉。二. 直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算一般数控机床都具有直线和圆弧插补功能、刀具半径补偿功能，故由直线和圆弧组成的零件轮廓，只需计算零件轮廓的基点坐标。方法为：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的解析方程：将两相邻几何元素的方程联立起来，可解出各交点或切点的坐标。若数控机床没有刀具半径补偿功能，由直线和圆弧组成的零件轮廓，需要根据零件轮廓和刀具半径计算出刀位点轨迹上的基点坐标。方法为：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的等距线解析方程：图222将两相邻几何元素的等距线方程联立起来，可求出刀位点轨迹的基点坐标值。三. 非圆曲线的节点计算非圆曲线节点计算方法有很多种，这里仅介绍用直线段逼近非圆曲线时的等误差法的节点计算。a）基本原理设零件轮廓曲线为，先以A点为圆心，以为半径作圆，作该圆与轮廓曲线公切的一条直线，切点P、T，求出切线的斜率，过点A作PT的平行线交曲线于B点，在依次以B点作出C点。这样，任意两相邻节点间的逼近误差为等误差。（图222）b)计算步骤以起点A为圆心，以为半径作圆求圆与曲线公切线PT的斜率先用以下方程联立求P、T点坐标：则 过A点与直线PT平行的直线方程为：与曲线联立求解B点按以上各步骤依次求得各节点C，D。c）特点各程序段误差均相等，程序段数目最少，但数值计算过程较复杂，需借助计算机。图2-23四.数控加工误差的组成数控加工误差数加是由编程误差编、机床误差机、定位误差定、对刀误差刀等误差综合形成。即：数加=f(编+机+定+刀) 其中：（1）编程误差编由逼近误差、圆整误差组成。逼近误差是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生，如图2-23所示。圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数脉冲当量值而产生的误差。（2）机床误差机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。 （3）定位误差定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生的。（4）对刀误差刀是在确定刀具与工件的相对位置时产生。第六节 自动编程简介【教学目的】了解自动编程的概念、现况、发展，自动编程的信息处理过程。【教学重点】自动编程的类型及特点【教学难点】自动编程系统的信息处理过程【教学方法及手段】课堂讲授；课堂讨论，CAI。【课外作业】3.8；3.11【学时分配】0.7【教学内容】数控编程的方法；自动编程的类型及特点；自动编程系统的信息处理过程；自动编程的发展趋势【自学内容】自动编程的发展历史一.数控编程的方法1. 手工编程用人工完成程序编制的全部工作。适用范围：几何形状较简单、数值计算较简单、程序段不多的点位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中。2. 自动编程在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。适用范围：形状复杂的零件，特别是非圆曲线、列表曲线或曲面零件。二.自动编程1. 自动编程的类型及特点自动编程可分为：以自动编程语言为基础的自动编程方法（语言式自动