1、第一章 數(shù)控加工基礎(chǔ),重點(diǎn)內(nèi)容： 1 數(shù)控機(jī)床的基本概念 2 數(shù)控編程的基本指令和方法 3 數(shù)控加工的工藝和工序設(shè)計(jì) 4 UG CAM系統(tǒng)的概念,1.1數(shù)控加工概述,數(shù)控加工就是指采用數(shù)字信息對(duì)零件加工過(guò)程進(jìn)行定義，并控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化加工的方法。,1.2 數(shù)控加工的流程,完成數(shù)控加工首先需要對(duì)零件進(jìn)行分析，按照格式編制數(shù)控程序，之后在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工，將毛坯加工成指定的零件模型，其一般流程如下：,1.3 數(shù)控加工的特點(diǎn),數(shù)控加工技術(shù)相比傳統(tǒng)機(jī)床加工是一種先進(jìn)的加工手段，其特點(diǎn)如下： 1： 高質(zhì)量，高效率。 2：柔性強(qiáng)，高度自動(dòng)化。 3：能夠加工復(fù)雜形狀的零件 。 4：有利于實(shí)現(xiàn)高度集成化的

2、現(xiàn)代生產(chǎn)管理。,2.1 數(shù)控加工坐標(biāo)系,數(shù)控加工坐標(biāo)系是進(jìn)行數(shù)控編程和加工的重要基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)坐標(biāo)系是笛卡爾坐標(biāo)系。另外數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中涉及到幾種不同的坐標(biāo)系，分別是機(jī)床坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系，絕對(duì)坐標(biāo)系和相對(duì)坐標(biāo)系，附加坐標(biāo)系等。,2.1數(shù)控加工坐標(biāo)系,1 笛卡爾坐標(biāo)系:由17世紀(jì)法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家雷內(nèi)笛卡爾（15961650）提出。其基本原理是：它用XY坐標(biāo)定義一個(gè)平面二維點(diǎn)，用XYZ坐標(biāo)定義空間的三維點(diǎn) 。 為了統(tǒng)一數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系以便于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)與制造，保證同類數(shù)控機(jī)床零件加工程序的通用性以便于數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織與1974年制訂了數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)ISO841，規(guī)定

3、數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手笛卡爾坐標(biāo)系。,笛卡爾坐標(biāo)系的使用原理如下圖所示。,通常在命名數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系時(shí)，總是假定工件不動(dòng)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)，則坐標(biāo)系用XYZABC表達(dá)；若刀具不動(dòng)，工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)，則相應(yīng)的坐標(biāo)系用XYZABC來(lái)表達(dá)，兩種坐標(biāo)系中的正運(yùn)動(dòng)方向正好相反 。,2.1數(shù)控加工坐標(biāo)系,2 機(jī)床坐標(biāo)系: 是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)，稱機(jī)床零點(diǎn)或機(jī)械零點(diǎn) ，該坐標(biāo)系與機(jī)床的位置檢測(cè)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，是數(shù)控機(jī)床的基準(zhǔn) 。常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系如下圖所示。,2.1數(shù)控加工坐標(biāo)系,3 工件坐標(biāo)系: 可以任意設(shè)置，它是為編程和加工方便由編程人員在編制零件數(shù)控加工程序時(shí)設(shè)置的 ，一般以工

4、件圖樣上某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)，按平行于各裝夾定位面設(shè)置各坐標(biāo)軸，按工件坐標(biāo)系中的尺寸計(jì)算刀具加工軌跡并編程。加工時(shí)，通過(guò)對(duì)刀和坐標(biāo)系偏置等操作建立起工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系，將工件坐標(biāo)系置于機(jī)床坐標(biāo)系中。,工件坐標(biāo)系的原理如上圖所示，其中XOY為機(jī)床坐標(biāo)系，XO1Y1為工件坐標(biāo)系。數(shù)控裝置則根據(jù)兩個(gè)坐標(biāo)系的相互關(guān)系將加工程序中的工件坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)，并按機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制。,2.1數(shù)控加工坐標(biāo)系,2.1.4絕對(duì)坐標(biāo)系和相對(duì)坐標(biāo)系,絕對(duì)坐標(biāo)系是指刀具運(yùn)動(dòng)軌跡上所有點(diǎn)的坐標(biāo)值，是從某一固定坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系。相對(duì)坐標(biāo)系（又稱增量坐標(biāo)系）是指刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)

5、相對(duì)于起點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，絕對(duì)坐標(biāo)系和相對(duì)坐標(biāo)系是為了編程方便而采用的 ，其原理如下圖所示。,2.1數(shù)控加工坐標(biāo)系,5附加坐標(biāo)系： 如果機(jī)床在主坐標(biāo)系XYZABC的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)之外還有與之平行的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，則可分別用U、V、W、P、Q、R來(lái)指定相應(yīng)的坐標(biāo)軸，構(gòu)成附加坐標(biāo)系UVWPQR，附加坐標(biāo)系一般僅在大型數(shù)控機(jī)床上會(huì)出現(xiàn)。,2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的指定,數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是進(jìn)行數(shù)控編程的基礎(chǔ)，其坐標(biāo)系的具體情況與機(jī)床的種類有關(guān)，下面介紹一般的分類方法： 1 Z軸及其方向： 對(duì)于有主軸的機(jī)床如車床、銑床、鉆鏜床等，Z軸與主軸軸線平行；對(duì)于沒(méi)有主軸的機(jī)床如刨床等，或多主軸機(jī)床，如龍門式輪廓銑床等，Z軸與工件

6、裝夾面（即工作臺(tái)面）的法線平行。使刀具遠(yuǎn)離工件或使工件尺寸增大的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閆軸的正方向。 Z軸比較易于確定，一般應(yīng)該首先確定Z軸的方向。 2 X軸及其方向： X軸一般位于與主軸軸線垂直或與工件裝夾面平行的水平面內(nèi)，在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上，如車床等，X軸垂直于主軸軸線且平行于橫向滑板，使刀具遠(yuǎn)離工件或使工件尺寸增大的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄軸的正方向。在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上，若主軸是水平的，如臥式銑床等，則逆著Z軸正向由刀具。（主軸）向工件看，X軸的正向指向右邊；若主軸是垂直的，如立式銑床等，則由刀具向立柱看，X軸的正向指向右邊。,數(shù)控車床和數(shù)控銑床的坐標(biāo)系示例,3 Y軸及其方向： Y軸及其方向可在已經(jīng)確定好Z軸和

7、 X軸的基礎(chǔ)上，按右手定則來(lái)確定。,若機(jī)床除有X 、Y、 Z的主要直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)外，還有平行于它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，可分別建立相應(yīng)的第二輔助坐標(biāo)系U、V、W坐標(biāo)及第三輔助坐標(biāo)P、Q、R坐標(biāo)，如下圖所示。,4附加坐標(biāo),2.3 數(shù)控編程的基本指令格式,數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中的動(dòng)作，都是在加工程序中用指令的方式予以規(guī)定的。這些指令描述了工藝過(guò)程的各種操作和運(yùn)動(dòng)特征，這些指令包括準(zhǔn)備功能G和輔助功能M指令、F進(jìn)給功能、S主軸轉(zhuǎn)速功能、T功能等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8870-1988中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)目錄及信息總匯對(duì)零件加工程序的結(jié)構(gòu)與格式做了相應(yīng)規(guī)定。國(guó)內(nèi)外很多廠商都發(fā)展了具有自己特色的數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的代碼功

8、能進(jìn)行了功能上的延伸，或作了進(jìn)一步定義，因此，在編程時(shí)必須仔細(xì)閱讀具體機(jī)床的編程指南。,2.3.1數(shù)控加工程序段,數(shù)控加工程序段是組成程序的基本單元，它由若干個(gè)程序字（或稱功能字）組成，用來(lái)表示機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作某一個(gè)動(dòng)作或一組動(dòng)作。 程序段的格式有兩種： 一是固定格式的程序，很少采用。 二是為可變程序段格式， 應(yīng)用最廣泛。其格式為：,其中，N為程序號(hào)字；G為準(zhǔn)備功能字；X、Y、Z為尺寸字；F為進(jìn)給功能字；S為主軸轉(zhuǎn)速功能字；T為刀具功能字；M為輔助功能字。,下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明： 例如： O1000 程序號(hào) N0010G92X100.0Y100.0；N0020G00X30.0S1000M03

9、T01；N0030G01X0.0Y10.0F100； 程序內(nèi)容N0040N0100M02； 程序結(jié)束 程序內(nèi)容是整個(gè)程序的主要部分，由若干程序段組成。,2.3.2數(shù)控程序指令及代碼,（1）程序段序號(hào)字（Sequence number） 用來(lái)表示程序從啟動(dòng)開始操作的順序，即程序段執(zhí)行的順序。它用地址碼“N” 和后面的幾位數(shù)字表示。 例如 N0010 ，N0020。 （2）準(zhǔn)備功能字（Preparatory function or G-function） 準(zhǔn)備功能字以地址符G為首，后跟二位數(shù)字（G00G99）。這些準(zhǔn)備功能包括：坐標(biāo)移動(dòng)或定位方法的指定；插補(bǔ)方式的指定；平面的選擇；螺紋、攻絲等固定

10、循環(huán)的加工指定；對(duì)主軸或進(jìn)給速度的說(shuō)明；刀具補(bǔ)償或刀具偏置的指定等。 （具體功能說(shuō)明參考教材）,（3）尺寸字（Dimension word） 尺寸字是用來(lái)給定機(jī)床各坐標(biāo)軸位移的方向和數(shù)據(jù)的。它由各坐標(biāo)軸的地址代碼“十” “一”符號(hào)和絕對(duì)值（或增量值）的數(shù)字構(gòu)成。尺寸字安排在G功能字的后面。尺寸字的地址代碼，對(duì)應(yīng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；對(duì)于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的地址代碼為：A、B、C、D、E。此外，還有插補(bǔ)參數(shù)字（地址代碼）：I、J和K等。 例如程序段： N0010G92X100.0Y100.0； X，Y和后面的數(shù)字表示坐標(biāo)位移的方向和大小。 （4）進(jìn)給功能字（Feed functi

11、on or Ffunction） 進(jìn)給功能字用來(lái)指定刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的速度。速度的單位一般為：mm/min。當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)，如車螺紋、攻絲等，使用的單位為mm/r。進(jìn)給功能字由地址代碼“F”和其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。 例如語(yǔ)句： N0030G01X0.0Y10.0F100； “F100”就表示為進(jìn)給速度為100mm/min或者100mm/r。,（4）進(jìn)給功能字（Feed function or Ffunction） 進(jìn)給功能字用來(lái)指定刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的速度。速度的單位一般為：mm/min。當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)，如車螺紋、攻絲等，使用的單位為mm/r。進(jìn)給功能字由地址代碼“F”

12、和其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。 例如語(yǔ)句： N0030G01X0.0Y10.0F100； “F100”就表示為進(jìn)給速度為100mm/min或者100mm/r。 （5）主軸轉(zhuǎn)速功能字（Spindle speed function or Sfunction） 主軸速度功能字用來(lái)指定主軸速度，單位為r/min，它以地址符S為首，后面附加指定的數(shù)值。,（6）刀具功能字（Tool function or Tfunction） 該功能也稱為T功能，它由地址碼“T”和后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。刀具功能字用于更換刀具時(shí)指定刀具或顯示待換刀號(hào)。 如 M06 T01 ； 表示1號(hào)刀進(jìn)入換刀位置。 （7）輔助功能字（Mis

13、cellaneous function or Mfunction） 該功能也稱為M功能 ，常用的M代碼有以下幾個(gè)： M00程序停止；M01計(jì)劃停止 ； M03、M04、M05分別使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn) M06換刀指令 ； M30程序結(jié)束。相似于M02，但M30可使程序返回到開始狀態(tài)。,2.3.3常用準(zhǔn)備功能指令,準(zhǔn)備功能指令即是G代碼，是與插補(bǔ)有關(guān)的準(zhǔn)備性工藝指令，根據(jù)設(shè)備的不同，G代碼也會(huì)有所不同。 常用的G代碼功能如下： （1）快速點(diǎn)定位指令G00 ； （2）直線插補(bǔ)指令G01 ； （3）圓弧插補(bǔ)指令G02、G03 ； （4）絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)指令G90、G91 (5) G92：坐標(biāo)系設(shè)定

14、 ； （6）G53G59浮動(dòng)原點(diǎn)（編程原點(diǎn)偏置）,1 數(shù)控加工工藝內(nèi)容 2 數(shù)控加工工藝分析 3 數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)與規(guī)劃,3 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì),3.1 數(shù)控加工工藝內(nèi)容,數(shù)控加工工藝主要包括如下幾個(gè)方面： （1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容； （2）對(duì)被加工零件的圖樣進(jìn)行工藝分析，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求 。 （3）設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序 ； （4）分配數(shù)控加工中的容差 ； （5）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔 。,3.2 數(shù)控加工工藝分析,工藝分析是數(shù)控加工編程的前期工藝準(zhǔn)備工作，無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前均需對(duì)所加工零件進(jìn)行工藝分析。數(shù)控加工工藝性分析涉及面很廣，諸如零件的材料、

15、形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛坯形狀、熱處理要求等，歸納起來(lái)，主要包括產(chǎn)品的零件圖樣分析與結(jié)構(gòu)工藝性分析兩部分。 1 數(shù)控加工零件的工藝性分析 首先熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，充分考慮編程的可能性與方便性，然后對(duì)圖樣進(jìn)行分析。對(duì)零件的尺寸標(biāo)注，技術(shù)要求和材料進(jìn)行分析。,2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。良好的結(jié)構(gòu)工藝性，可以使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)和材料。需要注意一下幾點(diǎn)： （1）零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。 （2）內(nèi)槽圓角不應(yīng)太小 。 （3）應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。 （4）著重提高

16、工藝效率。,3 .3數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì)與規(guī)劃,數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是擬定本工序的具體加工內(nèi)容、定位夾緊方式以及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，選擇刀具、夾具、量具等工藝裝備，為編制加工程序做好充分準(zhǔn)備。 （1）工序的劃分通常有兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 （2）走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步的順序。 （3）選擇數(shù)控加工刀具 。 （4）夾緊與定位方案的確定。 （5）確定切削用量,4 UG CAM系統(tǒng),4.1 CAM系統(tǒng)簡(jiǎn)述 CAM（Computer Aided Manufacturing）系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng) 。是一項(xiàng)利用計(jì)算機(jī)軟件、硬件協(xié)助人完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造的技術(shù) 。一個(gè)典型的CAM系統(tǒng)由兩部分組成：計(jì)算機(jī)輔助編程系統(tǒng)和數(shù)控加工設(shè)備 。其組成如下圖所示。,4.2 UG NX CAM功能簡(jiǎn)介 Unigraph