數(shù)控加工程序的編制

1、第三章數(shù)控加工程序的編制本章教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銃床編程的特點(diǎn)；固定循環(huán)指令的應(yīng)用§ 3.1數(shù)控車(chē)床的程序編 制說(shuō)明：1 數(shù)控車(chē)床主要加工軸類(lèi)零件和法蘭類(lèi)零件，使用四爪卡盤(pán)和專(zhuān)用夾具也能加工出較復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件。2車(chē)削加工時(shí)，裝在數(shù)控車(chē)床上的工件隨同主軸一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，數(shù)控 車(chē)床的刀架在X軸和Z軸組成的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，主要加工回轉(zhuǎn)零件的端面、內(nèi)孔 和外圓。3 由于數(shù)控車(chē)床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，使用的指令在定義和功能上有一 定的差異，但其根本功能和編程方法還是相同的。4 前置刀架與后置刀架： 是數(shù)控車(chē)床刀架布置的兩種形式。前置刀架位于Z軸的前面，與傳統(tǒng)臥式車(chē)床刀架的布置形式一樣，刀架

2、導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，使用四工位電動(dòng)刀架；后置刀架位于 Z 軸的后面，刀架的導(dǎo)軌位置與正平面傾 斜，這樣的結(jié)構(gòu)形式便于觀察刀具的切 削過(guò)程、切屑容易排除；且后置空間大， 可以設(shè)計(jì)更多工位的刀架；一般全功能的數(shù)控車(chē)床都設(shè)計(jì)為后置刀架。一、數(shù)控車(chē)床的編程特點(diǎn)1可以采用絕對(duì)值編程、增量值編程，或二者的混用。在采用增量值編 程時(shí)，有些數(shù)控車(chē)床不用 G91指令，而是在運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)建立起平行于 X、Z軸 的增量坐標(biāo)系U、W。如：N01 G91 G01 X-20 Z-18 半徑編程相當(dāng)于：N01 G01 U-20 W-18N01 G91 G01 X-40 Z-18 直徑編程相當(dāng)于：N01 G01 U-40 W-

3、18有些數(shù)控車(chē)床編程時(shí)，絕對(duì)坐標(biāo)指令直接用X、Z來(lái)指定數(shù)值；而增量坐標(biāo)指令直接用U、W來(lái)指定數(shù)值。如：N01 G01 X30 W-18 直徑編程2直徑編程和半徑編程由于零件的回轉(zhuǎn)尺寸徑向尺寸在圖紙上標(biāo)注及測(cè)量時(shí)，一般都用直徑 值表示，因此數(shù)控車(chē)削加工常用直徑編程。直徑編程時(shí)，假設(shè)用 G90絕對(duì)值編程時(shí)，那么 X值以直徑值表示；假設(shè)用 G91相對(duì)值編程時(shí)，那么 X值以實(shí)際增量的兩倍表示。半徑編程時(shí)，假設(shè)用G90絕對(duì)值編程時(shí)，那么X值以半徑值表示；假設(shè)用 G91相 對(duì)值編程時(shí)，那么X值即為實(shí)際增量值。通過(guò)改變數(shù)控系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù),來(lái)設(shè)定車(chē)床直徑編程/或半徑編程的狀態(tài)。3 車(chē)削時(shí)的刀具半徑補(bǔ)償 數(shù)控

4、車(chē)削加工時(shí)是按假想刀尖運(yùn)動(dòng)位i置A點(diǎn)進(jìn)行編程； 而實(shí)際加工時(shí)， 為提高 刀具壽命和工件外表質(zhì)量，刀尖部位常磨成訃一個(gè)小圓弧，切削點(diǎn)是刀尖圓弧與工件的切點(diǎn)。如果按刀尖編程，那么車(chē)削圓柱面和端面 時(shí)，刀切削刃軌跡與工件輪廓致；但車(chē)削錐 面和圓弧時(shí)，刀具切削刃軌跡會(huì)引起工件表 面的位置與形狀誤差。如圖，8值為加工圓錐面時(shí)產(chǎn)生的加工誤差。為提高加工精度，應(yīng)進(jìn)行刀尖圓弧半徑補(bǔ) 償。假設(shè)車(chē)床具有刀具半徑補(bǔ)償指令G41 , G42 , G40 ,那么把刀尖圓弧半徑、刀尖、圓弧位置等參數(shù)輸入數(shù)控裝置 刀具補(bǔ)償表中，可按工件輪廓編 程，由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算刀心軌跡，以控制刀心 軌跡進(jìn)行切削加工；假設(shè)車(chē)床不具有刀具

5、半徑補(bǔ)償 指令，在編程時(shí)要先計(jì)算補(bǔ)償量。另外，假設(shè)采用 圓頭車(chē)刀，也要采用刀半徑補(bǔ)償。4由于毛坯多為棒料或鍛件，加工余量較大且不均勻，因此數(shù)裝置常 具備不同形式的固定循環(huán)功能，可進(jìn)行屢次重復(fù)循環(huán)切削。固定循環(huán)功能是指在加工一些特定外表如車(chē)削臺(tái)階，切削螺紋、鉆孔、鏜 孔、攻絲時(shí)，加工動(dòng)作按照一定的循環(huán)模式屢次重復(fù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)上述加工軌 跡運(yùn)算的功能。 即：把假設(shè)干有關(guān)的典型固定動(dòng)作順序用一個(gè)指令來(lái)表示。這樣可簡(jiǎn)化編程，提高編程質(zhì)量。二、車(chē)削固定循環(huán)指令介紹以華中I型數(shù)控車(chē)削系統(tǒng)為例：1. 柱面循環(huán)G80 X_ Z F _假設(shè)用了 G90 ,那么X、Z值是C點(diǎn)在工件 坐標(biāo)系的坐標(biāo)值假設(shè)用了 G91，

6、那么X、Z值是C點(diǎn)相對(duì)于 A點(diǎn)的坐標(biāo)增量F為刀具切削時(shí)的指令進(jìn)給速2. 錐面循環(huán)G80 X_ Z _ I _ F _歸墜沁.匚宀，居二三二嚴(yán)比辰呂假設(shè)用了 G90 ,那么X、Z值是C點(diǎn)在工件 憾?貰下坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；假設(shè)用了 G91，那么X、Z值頗可卜尋臨二卜 汨例:是C點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的坐標(biāo)增量。I為B點(diǎn)與C點(diǎn)的半徑差F為刀具切削時(shí)的指令進(jìn)給速度01023N10 G92 X40 Z50 ；N20 G90 G80 X30 Z20 F300 M03 S300N30 G80 X27 Z20 F300 ；N40 G80 X24 Z20 F300 ；N50 M02例:01024N10 G92 X40 Z

7、50 ； 可不要N20 G91 G80 X-10 Z-30 1-5 F300M03 S300 ；N30 G80 X-13 Z-30 I-5 F300；N40 G80 X-16 Z-30 I-5 F300；N50 M023. 直螺紋切削循環(huán) G82X_ Z F _假設(shè)用了 G90，那么X、Z值是C點(diǎn)在工件坐標(biāo)系 下的坐標(biāo)值；假設(shè)用了 G91，那么X、Z值是C點(diǎn)相對(duì) 于A點(diǎn)的坐標(biāo)增量。F為螺紋的導(dǎo)程進(jìn)給速度mm/r4. 錐螺紋切削循環(huán) G82 X_ Z I F _假設(shè)用了 G90 ,那么X、Z值是C點(diǎn)在工件坐 標(biāo)系下的坐標(biāo)值；假設(shè)用了 G91，那么X、Z值是C點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的坐標(biāo)增量。I: B點(diǎn)與C

8、點(diǎn)的半徑差F:螺紋的導(dǎo)程進(jìn)給速度 mm/r例:01031G92 X35 Z104 ；G90 G82 X29.2 Z56 F1.5 M03 S100 ;G82 X28.6 Z56 F1.5 ;G82 X28.4 Z56 F1.5 ;M0201032G91 G82 X-32 Z-50 1-5 F1.5 M03 S100 ;G82 X-30.8 Z-50 I-5 F1.5 ;G82 X-31.4 Z-50 I-5 F1.5 ;G82 X-31.6 Z-50 I-5 F1.5 ;M02例：車(chē)削加圖中$ 85外圓不加工。要求編制精加工程序1.確定工藝方案根據(jù)先主后次的 原那么,確定精加工方案 為：1從右

9、到左切削 零件的外輪廓面。2 切槽3車(chē)螺紋2. 選擇刀具1號(hào)刀車(chē)外圓：對(duì)刀時(shí)以1號(hào)刀為基準(zhǔn)對(duì)刀2號(hào)刀切槽3號(hào)刀車(chē)螺紋：其刀尖相對(duì)于1號(hào)刀尖在Z向偏置10mm編 程時(shí)要考慮刀具的偏置補(bǔ)償，以保持每把刀的刀尖位置一致。補(bǔ)償數(shù)值通過(guò)通過(guò)控制面板手工輸入。3. 選擇切削用量根據(jù)工件材料、硬度、刀具材料、機(jī)床等因素考慮切削用量，一般由經(jīng)驗(yàn) 確定。本例中，精車(chē)外輪廓時(shí)，取主軸轉(zhuǎn)速630 r/min，進(jìn)給速度150mm/min ;切槽時(shí)，取主軸轉(zhuǎn)速315r/min,進(jìn)給速度100mm/min ;車(chē)螺紋時(shí)，取主軸轉(zhuǎn)速200r/min,進(jìn)給速度 1.5mm/r。4. 編寫(xiě)程序：用絕對(duì)/相對(duì)坐標(biāo)混合直徑編程O(píng)11

10、01N001 G92 X200 Z350 ;坐標(biāo)系設(shè)定N002 M06 T0101;調(diào)用第一號(hào)刀，刀偏號(hào)為01N003 G90 G00 X41.8 Z292 S630 M03 M08 ;至工件前端N004 G01 X47.8 Z289 F150; 倒角N005 G91 X0 Z-59 ;車(chē) $ 47.8 螺紋外徑N006 G90 X50 Z230 ;橫向退刀N007 X62 Z170 ;車(chē)錐度N008 X62 Z155 ;車(chē) 62 外園N009 X78 Z155 ;橫向退刀N010 X80 Z154 ;倒角N011 G91 X0 Z-19 ;車(chē) 80 外園N012 G02 X0 Z-60 I6

11、3.25 K-30.0 ; 車(chē)圓弧N013 G01 X0 Z-10 ;車(chē) 80 外園N014 G90 X90 Z65 ;橫向退刀N015 G00 X200 Z350 M05 M09 ; 返回?fù)Q刀點(diǎn)N016 T0100 ;取消刀偏N017 M06 T0202 ;調(diào)用第2號(hào)刀，刀偏號(hào)為 02N018 X51 Z230 S315 M03 M08 ; 準(zhǔn)備切槽N019 G01 X45 F100 ;切槽N020 G04 X5.0 ;延遲N021 G00 X51 ;橫向退刀N022 X200 Z350 M05 M09 ; 返回?fù)Q刀點(diǎn)N023 T0200 ;取消刀偏N024 M06 T0303 ;調(diào)用第3號(hào)

12、刀，刀偏號(hào)為 03N025 X52 Z296 S200 M03 M08 ; 至車(chē)螺紋起始位置N026 G82 X47.2 Z231.5 F1.5 ; 車(chē)螺紋固定循環(huán)N027 X46.6 ; 車(chē)螺紋固定循環(huán)N028 X46.1 ; 車(chē)螺紋固定循環(huán)N029 X45.8 ; 車(chē)螺紋固定循環(huán)N030 T0300 ; 取消刀偏N031 G00 X200 Z350 M02; 返回起刀點(diǎn)§ 3.2數(shù)控銃床的程序編 制一、數(shù)控銃床的編程特點(diǎn)1數(shù)控銃床可以進(jìn)行平面銃削和輪廓銃削，可解決復(fù)雜的和難加工的 零件加工問(wèn)題。編程時(shí)要考慮如何最大限度地發(fā)揮數(shù)控銃床的特點(diǎn)。2數(shù)控銃床編程時(shí)要充分利用其各項(xiàng)功能，如

13、刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng) 度補(bǔ)償、固定循環(huán)、對(duì)稱(chēng)加工等功能。3用數(shù)控銃床進(jìn)行非圓曲線、空間曲線、空間曲面的輪廓銃削加工時(shí)，編程時(shí)的數(shù)學(xué)處理比擬復(fù)雜，一般應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和自動(dòng)編程。4加工中心是在數(shù)控銃床的根底上增加了刀庫(kù)，能夠自動(dòng)選擇和更換刀具，對(duì)工件能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工操作。編程時(shí)要合理安排各工序加工順序，才能做到工序集中，一機(jī)多用。二.數(shù)控銑削固定循環(huán)指令以F ANUC數(shù)控系統(tǒng)為例:1高速深孔鉆削循環(huán)G73G73 X_ 丫_ Z_ R_ Q_ F_ K_ ；其中：X、Y為孔位置數(shù)據(jù)，Z二增量編程時(shí)指從 R點(diǎn)到孔底的增量值。 絕對(duì)編程時(shí)指孔底的坐標(biāo)值。R二增量編程時(shí)指從初始平面到R點(diǎn)的

14、增量值。絕對(duì)編程時(shí)指R點(diǎn)的坐標(biāo)值。Q_：每次切削進(jìn)給的深度K_:加工相同距離的多個(gè)孔時(shí)，指定循環(huán) 次數(shù)K例：加工4個(gè)直徑為30mm通孔G90 G00 XO.YO. Z100.G98 G73 X120. Y-75. Z-46. R2. Q8. F60Y75.X-120.Y-75.G80 G00 Z200.2左旋螺紋攻絲循環(huán)G74G74X_Y_Z_R_P_F_K_;其中P為暫停時(shí)間3精密鏜孔循環(huán)G76 指令格式：G76X_Y_Z_R_ Q_P_F_K_Q_ :讓刀位移量P_：孔底停留時(shí)間(4)鉆削循環(huán)(G81 )G81X YZRFK+4-數(shù)控銃床編程舉例： 圖示零件，各孔已加工完， 各邊都留有5m

15、m的銃削余 量，用10立銃刀進(jìn)行輪 廓加工。銑削時(shí)已底面和 兩小孔定位，從大孔對(duì)工 件夾緊。由圖可知：A(0 , 0) , B(0, 40),C(14.96,70) , D(43.54,70) E(102,64) , F(150,40), G(170,40) , H(170,0), 01(70,40) , 02(150,100)程序：%1001N01 G92 X-25 Y10 Z40N02 G90 G00 Z-16 S300 M03N03 G41 G01 X0 Y40 F200 D01 M08N04 X14.96 Y70N05 X43.54N06 G02 X102 Y64 I26.46 J-3

16、0N07 G03 X150 Y40 I48 J36N08 G01 X170N09 Y0N10 X0N11 Y40N12 G00 G40 X-25 Y10 Z40 M09N13 M02§ 3.3數(shù)控自動(dòng)編程數(shù)控編程的方法有手工編程和自動(dòng)編程。在手工編程中， 從確定工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、零件輪廓、刀具軌跡坐標(biāo)計(jì)算、一直到按編程規(guī)那么編寫(xiě)程序單、制作 控制介質(zhì)的整個(gè)編程過(guò)程，都由人工完成。 在手工編程所得程序稱(chēng)為目標(biāo)程序或G代碼程序、NC程序，它能直接被數(shù)控裝置接受。手工編程只適合于幾何形狀 比擬簡(jiǎn)單的零件/或一般的點(diǎn)位加工零件；對(duì)于復(fù)雜零件， 假設(shè)手工編程，效率低、易出錯(cuò)。例加工橢圓時(shí)：所

17、謂自動(dòng)編程，是指編程過(guò)程用計(jì)算機(jī)輔助的方法來(lái)自動(dòng)完成。它適合于 幾何形狀復(fù)雜的零件/或有復(fù)雜曲面的零件，/或幾何形狀并不復(fù)雜，但程序量很大的零。自動(dòng)編程開(kāi)展階段經(jīng)歷了APT語(yǔ)言系統(tǒng)及其衍生系統(tǒng)、圖形交互自動(dòng)編程系統(tǒng)、CAD / CAPP /CAM 一體化集成系統(tǒng)等幾個(gè)階段，并且還在有著進(jìn) 一步的新開(kāi)展。1. APT語(yǔ)言系統(tǒng)及其衍生系統(tǒng)工作原理注:1) .零件源程序是由數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)的，數(shù)控語(yǔ)言是一種接近英語(yǔ)的符號(hào)語(yǔ)言， 由根本的符號(hào)、字母、數(shù)字組成。零件源程序用于描述零件的幾何形狀、幾何尺寸、加工時(shí)的刀具運(yùn)動(dòng)順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)等；它并不是G代碼程序(目標(biāo)程序)，不能直接被數(shù)控裝置接受；必須

18、經(jīng)過(guò)自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行處理后，才能轉(zhuǎn)化為數(shù)控裝置接受目標(biāo)程序。2) . APT語(yǔ)言系統(tǒng)及其衍生系統(tǒng)主要問(wèn)題時(shí)零件的設(shè)計(jì)和加工之間用圖樣傳 遞數(shù)據(jù)，阻礙了設(shè)計(jì)與制造的一體化。 另外，編寫(xiě)零件源程序數(shù)控語(yǔ)言是一種符 號(hào)語(yǔ)言，缺少零件形狀、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的直觀圖形顯示。2.圖形交互自動(dòng)編程系統(tǒng)和CAD / CAPP /CAM 一體化集成系統(tǒng)典型代表:UG , Pro-E , SurfCAM , Mastercam北航海爾CAXA制造工程師這類(lèi)自動(dòng)編程系統(tǒng)在編程時(shí)，不用抽象的數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)零件源程序，而是 以圖形交互的方式構(gòu)造零件的幾何形狀，規(guī)劃加工過(guò)程， 通過(guò)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)或人工方式獲取工藝數(shù)據(jù)；再經(jīng)自動(dòng)編程系統(tǒng)處理后，生成數(shù)控加工程序。這類(lèi)自動(dòng)編程系統(tǒng)