1、數(shù) 控 技 術,華中科技大學機械科學與工程學院,1,2.1 概述 2.2 指令及程序結構 2.3 編程應用舉例 2.4 自動編程,第2章 數(shù)控加工程序編制,2,2.1.1 程序編制的基本概念,程序編制,加工控制,機床加工,零件圖紙,程序代碼,加工指令,成品零件,本章內(nèi)容,這種從零件圖紙到制成控制介質(zhì)的全過程稱為數(shù)控機床加工程序的編制。,2.1 概述,3,程序編制,加工的工藝條件 加工的工藝要求,程序代碼,零件圖紙 或模型,編程的模型描述,2.1 概述,4,2.1.2 手工編程的步驟和內(nèi)容,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,數(shù)控系統(tǒng),-,2.1

2、 概述,5,O2002 N01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y25 S400 M03 M08 ； N02 M98P01L10 ； N03 G40 M02 ； #01,工藝分析,手工編程的過程,自動編程的過程,2.1 概述,6,2.1.3 數(shù)控機床的坐標系,2.1.3.1 軸的概念及定義 2.1.3.2 軸名的確定 2.1.3.3 機床坐標系與工件坐標系,2.1 概述,7,主要內(nèi)容,目的 為簡化編程和保證程序的通用性，對數(shù)控機床的坐標軸和方向命名制訂了統(tǒng)一的標準。,分類 基本坐標軸：規(guī)定直線進給坐標軸用X、Y、Z表示。 回轉坐標軸：圍繞X，Y，Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別用A、B、

3、C表示。 附加坐標軸：平行于基本坐標系中坐標軸的進給軸，用U、V、W表示。,2.1.3.1 軸的概念及定義,2.1 概述,8,主要內(nèi)容,右手規(guī)則 X，Y，Z相互之間滿足右手規(guī)則 A-X；B-Y；C-Z滿足右手螺旋規(guī)則,2.1 概述,9,主要內(nèi)容,進給運動的兩種方式 主軸帶動刀具運動； 工作臺帶著工件運動。 坐標軸的正方向 假定工件不動，刀具相對于工件做進給運動的方向； 機床坐標軸的方向取決于機床的類型和各組成部分的布局。,2.1 概述,10,Z座標軸的確定 Z座標軸：平行主軸軸線的進給軸。,沒有主軸或有多個主軸： 垂直于工件裝夾面的方向為Z座標。,主軸能擺動： 在擺動的范圍內(nèi)只與標準座標系中的

4、某一座標平行時，則這個坐標便是Z坐標； 若在擺動的范圍內(nèi)與多個座標平行，則取垂直于工件裝夾面的方向為Z座標。,2.1.3.2 軸名的確定,2.1 概述,11,主要內(nèi)容,Z座標正方向規(guī)定：刀具遠離工件的方向,2.1 概述,12,主要內(nèi)容,2.1 概述,13,主要內(nèi)容,在刀具旋轉的機床上,如：銑床、鉆床、鏜床等，按Z軸的布置情況以及機床的結構不同，其判別方式不同。,X 座標軸的確定,Z軸水平（臥式）： 則從刀具(主軸)向工件看時，X座標的正方向指向右邊。,+Z,2.1 概述,14,主要內(nèi)容,+Z,+Z,Z軸垂直（立式）：,單立柱機床,2.1 概述,15,主要內(nèi)容,+Z,Z軸垂直（立式）： 雙立柱機

5、床(龍門機床)， 從刀具向左立柱看時， X軸的正方向指向右邊。,2.1 概述,16,主要內(nèi)容,在工件旋轉的機床上（車床、磨床等），X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉中心的方向是X軸的正方向。,+Z,2.1 概述,17,主要內(nèi)容,Y坐標的確定 利用已確定的X、Z坐標的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標的正方向。 右手定則：大姆指指向+X，中指指向+Z，則+Y方向為食指指向。 右手螺旋法則：在X Z平面，從Z至X，姆指所指的方向為+y。,2.1 概述,18,主要內(nèi)容,立、臥式數(shù)控銑床,2.1 概述,19,主要內(nèi)容,+Z,龍門數(shù)控銑床,2.1 概述,20,主要內(nèi)

6、容,+Z,+Y,+Z,+X/,+Y/,回轉坐標 A、B、C,2.1 概述,21,主要內(nèi)容,輔助坐標 U、V、W,+Z,+X/,+Y/,+A,+C/,2.1 概述,22,主要內(nèi)容,坐標系的三要素,原點-機床或工件坐標系的原點 軸 -X/Y/Z、 A/B/C、 U/V/W 單位-編程單位、脈沖當量,2.1 概述,2.1.3.3 機床座標系與工件座標系,23,主要內(nèi)容,機床原點 機床坐標系的零點。這個原點是在機床調(diào)試完成后便確定了，是機床上固有的點。 機床原點的建立：用回零方式建立。 機床原點建立過程實質(zhì)上是機床坐標系建立過程,2.1 概述,24,主要內(nèi)容,機床坐標系 以機床原點為坐標系原點的坐標系

7、，是機床固有的座標系，它具有唯一性。 機床坐標系是數(shù)控機床中所建立的工件坐標系的參考坐標系。,2.1 概述,注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工件坐標系的參考坐標系。,25,主要內(nèi)容,工件原點與工件坐標系 工件原點：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點或與之相關的點。該點也可以與對刀點重合。 工件座標系：以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程時，所有的尺寸都基于此坐標系計算。 工件原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離。 現(xiàn)代數(shù)控機床均可設置多個工件座標系，在加工時通過G指令進行切換。,2.1 概述,26,主要內(nèi)容,工件原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，

8、工件原點與機床原點間的距離。,2.1 概述,27,主要內(nèi)容,絕對座標編程和相對座標編程 絕對座標編程：工件所有點的座標值基于某一座標系（機床或工件） 零點計量的編程方式。 相對座標編程：運動軌跡的終點座標值是相對于起點計量的編程方式（增量座標編程）。,2.1 概述,28,主要內(nèi)容,2.1 概述,例：絕對座標與相對座的表達,29,主要內(nèi)容,表達方式：G90/G91； X.Y.Z絕對，U.V.W相對 選用原則：主要根據(jù)具體機床的座標系，考慮編程的方便(如圖紙尺寸標注方式等)及加工精度的要求，選用座標的類型。 注意：在機床座標系和工件座標系中均可用絕 對座標編程； 而在使用相對座標編程時，上述兩個座

9、標系是無區(qū)別的 。,2.1 概述,30,2.1.4 數(shù)控加工的工藝分析和數(shù)控加工方法,2.1 概述,數(shù)控加工的工藝性問題涉及面很廣,一般來說包括：加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式、刀具、運動軌跡等多方面的考慮 。,2.1.4.1 數(shù)控加工的工藝分析,31,主要內(nèi)容,1）特點: 工序內(nèi)容具體、復雜 、嚴密 工序集中 加工精度不僅取決于加工過程，還取決于程編階段（存在逼近誤差、圓整化誤差、插補誤差）,1. 數(shù)控加工的工藝特點與內(nèi)容,2.1 概述,32,主要內(nèi)容,數(shù)控加工工序卡片,2.1 概述,33,主要內(nèi)容,數(shù)控加工走刀路線圖,2.1 概述,34,主要內(nèi)容,數(shù)控刀具卡片,2.1 概述,3

10、5,主要內(nèi)容,2）工藝處理的內(nèi)容: 加工零件的選擇 數(shù)控工藝性分析 工藝路線制訂 對刀點/走刀路線/切削量 工序設計,2.1 概述,數(shù)控加工零件的選擇,有毛坯和零件圖樣，選擇數(shù)控機床；,有數(shù)控機床，選擇合適零件。,兩種情況：,考慮因素主要有：,毛坯材料、類型； 零件輪廓復雜程度、尺寸大??； 加工內(nèi)容及精度、零件批量。,36,主要內(nèi)容,2. 數(shù)控加工的工藝分析,零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應符合編程方便的原則；,零件各加工部位的結構工藝性應符合數(shù)控加工的特點； 零件外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一幾何類型和尺寸（減少刀具規(guī)格和換刀時間）； 內(nèi)槽圓角半徑不應過小。,2.1 概述,37,主要內(nèi)容,A、B？,加工部

11、位要敞開,應盡可能讓多個工作面一次完成加工,2.1 概述,38,主要內(nèi)容,課堂練習：如何裝夾？,2.1 概述,39,主要內(nèi)容,刀具的選擇,應滿足： 安裝調(diào)整方便 剛性好 精度高 耐用度高,2.1 概述,數(shù)控車床刀具系統(tǒng),40,主要內(nèi)容,數(shù)控銑床刀具系統(tǒng),2.1 概述,41,主要內(nèi)容,切削用量的選擇,切削深度 進給量進給速度 主軸轉速,2.1 概述,切削深度,也稱為吃刀量,主要根據(jù)工件的加工余量和由工件、刀具、夾具、機床組成的工藝系統(tǒng)剛度所決定，在剛度允許的情況下，最好在留出精加工余量的基礎上，一次切凈余量，這樣可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，同時又能提高加工精度和改善表面質(zhì)量。,42,主要內(nèi)容,

12、進給速度,（1）當工件質(zhì)量能得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選較高的進給速度。一般在100-200mm/min范圍內(nèi)選取。 （2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在 20-50mm/min范圍內(nèi)選取。 （3）當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20-50mm/min范圍內(nèi)選取。 （4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以選擇該機床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進給速度。,2.1 概述,43,主要內(nèi)容,主軸轉速,根據(jù)已經(jīng)選定的切削深度、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。,S1000Vc/D,2.1 概述,44,主要內(nèi)容,對刀點與換刀點的確定,何謂對刀點？

13、,刀位點 對刀點 換刀點（與換刀位置的區(qū)別）,相關概念,2.1 概述,選擇對刀點的原則： 選在零件的設計基準或工藝基準上，或與之相關的位置上。 選在對刀方便，便于測量的地方。 選在便于坐標計算的地方。,45,刀位點：用于確定刀具在機床坐標系中位置的刀具上的特定點。,鏜刀,鉆頭,立銑刀、端銑刀,面銑刀,指狀銑刀,球頭銑刀,車刀,2.1 概述,46,對刀點:確定刀具與工件相對位置的點,對刀點可以是工件或夾具上的點，或者與它們相關的易于測量的點。 對刀點 確定之后，機床坐標系與工件坐標系的相對關系就確定了,2.1 概述,47,對刀： 就是使“對刀點”與“刀位點”重合的操作。,Y,Z,35,30,工件

14、對刀示意圖,刀具,夾具,墊板,螺栓,工件,螺帽,2.1 概述,48,對刀點選擇示例,Y,Z,35,2.1 概述,49,主要內(nèi)容,對車削中心、加工中心等多刀加工數(shù)控機床，因加工過程中要進行換刀，故編程時應考慮不同工步間的換刀問題。,換刀問題,2.1 概述,50,主要內(nèi)容,加工路線確定,加工路線是指刀具相對于被加工工件的運動軌跡，不但包含了工步的內(nèi)容，而且也反映了工步的順序。,保證零件的加工精度和表面粗糙度要求； 簡化數(shù)值計算，減少程編工作量； 縮短加工路線，減少刀具空行程時間，提高加工效率。,2.1 概述,51,孔加工,問題：1m以上的深孔如何加工？,2.1 概述,52,帶島嶼的型腔加工,2.1 概述,“行切法”加工,53,2.1 概述,型腔的粗銑加工,54,主要內(nèi)容,凹槽加工,曲面的三坐標和五坐標加工,2.1 概述,55,復雜型腔環(huán)切加工,2.1 概述,由外至內(nèi)環(huán)切加工,由內(nèi)至外環(huán)切加工,56,切向切入,徑向切入,2.1 概述,切入切出的選擇,57,2.1 概述,2.1.4.2 數(shù)控加工方法,回轉體的加工,58,2.1 概述,固定斜角斜面加工,59,2.1 概述,空間曲線曲面加工,60,主要內(nèi)容,主要內(nèi)容,數(shù)控加工工序與常規(guī)加工工序的銜接,除了必要的基準面加工、校正和熱處理等工序外，要盡量減少數(shù)控加工工序與常規(guī)加工工