1、數(shù)控機(jī)床加工程序編制,主講：薛東彬 電子信箱：XDBEMYAHOO.CN 電話第1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ),O5004 G17 G90 G54 ; G0 X0 Y0 S500; Z5. M03; G41 X60.Y 30. D03; Z-27. ; G1 Y80. F120; G3 X100. Y120. R40.; G1 X180.; Y60.; G2 X160. Y40. R20.; G1 X50. ; G0 Z5.; G40 X0 Y0 M05; G91 G28 Z0; M30;,什么是數(shù)控加工程序？,1.1 數(shù)控程序編制的概念,一、數(shù)控程序編制的定義和方法

2、: 1、程序編制的定義 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。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,數(shù)控編程：我們把從零件圖樣分析到程序校核前的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程。就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及刀具位移等按照CNC系統(tǒng)的程序格式和規(guī)定的語言紀(jì)錄在控制介質(zhì)上的全過程。 （1）分析圖樣、確定工藝 （2）數(shù)值計(jì)算 計(jì)算工藝路線上的各個幾何元素的基點(diǎn)（交點(diǎn)、切點(diǎn)、中心點(diǎn)）坐標(biāo)和非圓曲線逼近值線段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)等。 （3）編寫零件加工程序單 （4）程序校驗(yàn)（仿真）與首件試切,1.1 數(shù)控程序編制的概念,2、數(shù)控機(jī)床程序編制的具體步驟與要求 （1）分

3、析零件圖樣和制定工藝方案 （2）數(shù)學(xué)處理 （3）編寫零件加工程序單及程序檢驗(yàn),1.1 數(shù)控程序編制的概念,3、數(shù)控機(jī)床程序編制的方法 （1）手工編程 利用一般的計(jì)算工具、通過坐標(biāo)計(jì)算，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并進(jìn)行指令編制。從零件分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、直到校驗(yàn)程序等各步驟均由人工完成。是數(shù)控操作人員必須掌握的方法。 （2）自動編程（計(jì)算機(jī)輔助編程）自動編程也稱為計(jì)算機(jī)輔助編程。即程序編制的大部分工作由計(jì)算機(jī)完成。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,（3）數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展概況 為解決復(fù)雜型面零件在數(shù)控機(jī)床上加工的編程問題，20世紀(jì)50年代，MIT設(shè)計(jì)了一種專門用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序

4、編程的語言APT(Automatically Programmed Tool)。 采用APT語言編程具有程序簡練、走刀控制靈活等優(yōu)點(diǎn)；但是APT是專用文字語言難以描述復(fù)雜的幾何性狀，缺乏幾何直觀性且不宜學(xué)習(xí)掌握。不能做到高度自動化、集成化。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,1972年洛克希德公司首創(chuàng)二維圖形化的自動編程軟件CADAM。 1978年達(dá)索公司開發(fā)三維圖形化的自動編程軟件CATIA系統(tǒng)，解決了設(shè)計(jì)、分析、數(shù)控編程一體化的問題。 目前廣泛使用的數(shù)控自動編程軟件有：UG、MasterCAM、PRO/E、 CATIA等。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,二、字符與代碼 字符是用來組織、控制或表示數(shù)

5、據(jù)的一些符號； 數(shù)控加工程序中的字符分為四類：字母、數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)、符號+/-、數(shù)控功能符號； 表示字符的規(guī)則稱為代碼，一般分為ISO代碼和EIA代碼。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,三、字與字的功能類別 功能字簡稱字，是組成數(shù)控程序的最小單元，每個字表示一個功能。 功能字由字母、數(shù)字和符號（+號可以省略）組成。例如G01、X-100.501等。 功能字分為7種類型：順序號、準(zhǔn)備功能字、尺寸字、進(jìn)給功能字、主軸轉(zhuǎn)速功能字、刀具功能字、輔助功能字。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,1、順序號字 N_ Nxxxx 例如N10、N1234等； 2、準(zhǔn)備功能字 G_ 準(zhǔn)備功能G指令是使數(shù)控機(jī)床建立起某種加工方

6、法的指令。 G0G99 共有100個； JB/T 32081999規(guī)定； G代碼分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼；,1.1 數(shù)控程序編制的概念,3、尺寸字 直線尺寸字 X 、Y、 Z、 U、 V、 W、 P、 Q、 R；單位一般為毫米（公制）或英寸（英制）；例如 X100.123 角度尺寸字 A、 B、 C、 D、 E；單位一般為度；例如 A23.12 4、進(jìn)給功能字 F_ 單位一般為： 毫米/分鐘或毫米/轉(zhuǎn)。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,5、主軸轉(zhuǎn)速功能字 S_ 單位一般為： 轉(zhuǎn)/分鐘； 6、刀具功能字 T_ 刀具功能用于選刀和換刀； 7、輔助功能字M_ 輔助功能指令是用于指定主軸旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停

7、止、冷卻液的開關(guān)，工件或刀具的加緊或放松，刀具的更換等功能。 M0M99 共有100個； JB/T32081999規(guī)定；,1.1 數(shù)控程序編制的概念,四、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)和程序段格式 1、 數(shù)控程序的程序結(jié)構(gòu) 例： O0600 N001 G92 X0 Y0 Z1.0 ; N005 S300 M03 ; N010 G90 G00 X-5.5 Y-6.0 ; N015 X0 Y0 ; N020 M30 ;,功能字,程序號，用于區(qū)分不同的程序,程序主體,程序段,1.1 數(shù)控程序編制的概念,2、程序段的格式和組成 程序段格式：是指在同一個程序段中有關(guān)字母、數(shù)字、符號等各個信息代碼的排列順序和含義的規(guī)定表示

8、方法。,1.1 數(shù)控程序編制的概念,字地址程序段格式 字地址程序段格式中各功能字均以字母、數(shù)字和符號表示，且字母(地址符)在首，程序段長度可變，各功能字的先后排列順序不嚴(yán)格，同一程序段內(nèi)不同含義的字(如 G01，G17，G41)可重復(fù)使用，不需要的或與上一段程序相同的功能字可以省略不寫。 功能字必須完整表示。一個完整的功能字包括字母和帶符號的數(shù)字。 例如： X-330.0,N10 G90 G54 G00 X100. Y100.; N10 G90 G00 G54 X100. Y100.;,N10 G90 G54 G00 X100. Y100.; N20 X0 Y10;,N10 G90 G54 G

9、 G00 X100. Y100.;,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),一、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) JB/T3051-1999數(shù)字控制機(jī)床和運(yùn)動方向的命名對數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)制規(guī)定。 1坐標(biāo)和運(yùn)動方向命名的原則 為便于編程人員能夠在不知道刀具運(yùn)動還是工件運(yùn)動的情況下確定機(jī)床的加工工藝，所以確定坐標(biāo)系時(shí)一律假定刀具相對于靜止的工件而運(yùn)動。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系：為了確定機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動方向，移動的距離，在數(shù)控機(jī)床上建立的與進(jìn)給運(yùn)動有關(guān)的坐標(biāo)系，也叫機(jī)床坐標(biāo)系； 標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系是一個右手笛卡兒坐標(biāo)系。 2、Z 軸的確定 規(guī)定取Z軸平行于機(jī)床的主軸； 規(guī)定機(jī)床某一運(yùn)動的正方向是使刀具和工件距

10、離增大的方向； 對于沒有主軸的機(jī)床，取Z軸垂直于工作臺上的定位面；,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),3、X軸的確定 X軸是水平的且平行于工件裝夾面。 對于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，X軸的方向是工件的徑向方向，且平行與橫向滑座。 對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，立式的，從刀具主軸向立柱看時(shí)X軸正向指向右；臥式的，從主軸向工件看時(shí)X軸正向指向右。 對于龍門型機(jī)床規(guī)定從主軸（與Z軸平行）向左側(cè)立柱看時(shí)，X軸的正向指向右方。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),Y軸的正方向按右手笛卡兒坐標(biāo)系確定。 4、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C相應(yīng)地表示其軸線平行于X、 Y、Z的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。A、B、C的正方向，相應(yīng)地表示在X、Y、Z正方向上按右手螺旋前進(jìn)的方向

11、。 5、附加坐標(biāo) （多坐標(biāo)機(jī)床）：在X、Y、 Z主要直線運(yùn)動之外，另有第二組平行于它的坐標(biāo)運(yùn)動時(shí)，應(yīng)分別指定為U、V、W；另有第三組平行于它的坐標(biāo)運(yùn)動時(shí)，應(yīng)分別指定為P、Q、R；,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),二、坐標(biāo)系的原點(diǎn) 1、機(jī)床原點(diǎn) 機(jī)床原點(diǎn)又稱為機(jī)械原點(diǎn)，它是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。是機(jī)床生產(chǎn)廠家出廠時(shí)設(shè)定的一個固定不變的點(diǎn)。 機(jī)床原點(diǎn)是工件坐標(biāo)系基準(zhǔn)點(diǎn)。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),2、編程原點(diǎn)（編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)） 編程原點(diǎn)是指根據(jù)加工零件圖樣選定的編制零件程序的原點(diǎn)。 3、加工原點(diǎn)（工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)） 將工件安裝在機(jī)床上時(shí)相應(yīng)編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),4

12、、機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床坐標(biāo)系中一個固定不變的位置點(diǎn)，是對運(yùn)動坐標(biāo)軸進(jìn)行標(biāo)定的點(diǎn)。 機(jī)床參考點(diǎn)對機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個已知的固定值。是機(jī)床生產(chǎn)廠家出廠時(shí)設(shè)定的一個固定不變的點(diǎn)。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),三、工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是在數(shù)控加工編程時(shí)用來定義工件形狀和刀具相對工件運(yùn)動的坐標(biāo)系。 工件裝夾到機(jī)床上時(shí)，應(yīng)使工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)是根據(jù)編程加工的需要設(shè)置的。但是一般應(yīng)遵循以下原則：,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),（1）工件原點(diǎn)一般選在工件圖樣的基準(zhǔn)上，以利于編程。 （2）工件原點(diǎn)盡量選在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。 （3）工件原點(diǎn)最好

13、選在工件的對稱中心上。 （4）要便于測量和檢驗(yàn)。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),四、絕對坐標(biāo)編程及增量坐標(biāo)編程 在編程時(shí)，表示刀具運(yùn)動位置的坐標(biāo)值通常有兩種方式，一種是絕對尺寸，另一種是增量(相對)尺寸。 所謂絕對坐標(biāo)是表示刀具(或機(jī)床)運(yùn)動位置的坐標(biāo)值，都是相對于固定的坐標(biāo)原點(diǎn)給出的。 增量坐標(biāo)所表示的刀具運(yùn)動位置的坐標(biāo)值是相對于前一位置的，而不是相對于固定的坐標(biāo)原點(diǎn)給出的，即坐標(biāo)原點(diǎn)是平行移動的。,1-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng),1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),數(shù)控加工工藝主要內(nèi)容： 1）選擇并決定零件的數(shù)控加工內(nèi)容； 2）零件圖樣的數(shù)控工藝性分析； 3）數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì)； 4）數(shù)控加工工序設(shè)

14、計(jì)； 5）數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫；,1-3 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 適用數(shù)控加工的內(nèi)容： 1）通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先內(nèi)容； 2）通用機(jī)床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； 3）通用機(jī)床效率低、工人手工操作勞動強(qiáng)度大的內(nèi)容； 不適用數(shù)控加工的內(nèi)容： 1）占機(jī)調(diào)整時(shí)間長的零件； 2）加工部位分散、要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。 3）按某種特定的制造依據(jù)加工的型面輪廓。,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),二、數(shù)控加工工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性指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。 （1）零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)，多用同一基準(zhǔn)標(biāo)注，

15、少用變換基標(biāo)注； （2）零件的內(nèi)腔和外形應(yīng)盡可能地采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸；,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),（3）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分； （4）內(nèi)腔圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)該過小。通常R0.2H時(shí)，可以判定零件的該部位工藝性不好； （5）零件底平面與側(cè)面間過渡圓角r不應(yīng)該過大； （6）應(yīng)該采用統(tǒng)一基準(zhǔn)定位；,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),三、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì) 數(shù)控工藝路線設(shè)計(jì)中主要應(yīng)注意的問題： 1、工序的劃分 1）以一次安裝、加工作為一道工序。 2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。 3）以加工部位劃分工序。 4）以粗、精加工劃分工序。,1-3 數(shù)控

16、加工的工藝設(shè)計(jì),2、順序的安排 順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行： 1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。 2）先進(jìn)行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序，后進(jìn)行外形加工工序。 3）相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好接連進(jìn)行。 4）在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工序。,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),四、數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì) 1、確定走刀路線和安排工步順序 1）尋求最短加工路線，減少空刀時(shí)間以提高加工效率。 2）為保證工件輪廓表面加工后的表面粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。 3）刀具的進(jìn)退路線要認(rèn)真考慮。

17、4）要選擇工件在加工后變形小的路線。,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),2、定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定 定位基準(zhǔn)選擇原則： 1）盡可能做到設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾后就能加工出全部待加工表面。 3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案。,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),3、夾具的選擇 夾具選擇原則： 1）單件小批量生產(chǎn)條件下，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具、通用夾具；以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率。 2）當(dāng)批量較大時(shí)可以考慮采用專用夾具； 3）應(yīng)采用快速加緊、松放輔助時(shí)間短的夾具； 4）夾具定位、加緊精度應(yīng)滿足加工精度的要求； 5）夾具上的各零件不能干涉加工進(jìn)

18、程；即夾具上各零件應(yīng)不妨礙機(jī)床對工件各表面的加工，夾具要敞開，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)不能影響加工時(shí)刀具的進(jìn)給。 6）夾具設(shè)計(jì)應(yīng)方便清掃、排削。,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),4、刀具的選擇 1）良好的切削性能 2）較高的精度 3）先進(jìn)的刀具材料,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),5、確定刀具與工件的相對位置 （1）刀位點(diǎn)：是指編制數(shù)控加工程序時(shí)用以確定刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。 （2）對刀點(diǎn)：工件上的一個固定點(diǎn)，通過尋找這個點(diǎn)可以確定工件在機(jī)床上的位置。 對刀點(diǎn)的選擇原則如下： 1）所選的對刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡單； 2）對刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件的加工原點(diǎn)的位置； 3）對刀點(diǎn)的位置應(yīng)在加工時(shí)檢查方便、可靠。 4）有利于提高加工精度。,1-3 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì),（3）換刀點(diǎn)是安全交換刀具的一個點(diǎn)，在此點(diǎn)換刀，不會發(fā)生干涉。對于加工中心，換刀點(diǎn)是機(jī)床上的一個固定點(diǎn)；對于數(shù)控車床，