5數(shù)控編程基礎(chǔ)

第四章數(shù)控編程基本知識第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法第二節(jié)數(shù)控編程的基本知識第三節(jié)數(shù)控編程中的工藝分析第四節(jié)數(shù)控編程中的數(shù)值計(jì)算第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)的指令信號，從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動作，自動地加工出零件來。從零件圖紙到獲得數(shù)控機(jī)床所需控制介質(zhì)的全部過程，即稱之為數(shù)控編程。程序編制分為：手工編程和自動編程兩種。

手動編程：整個(gè)編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機(jī)械加工工藝知識和數(shù)值計(jì)算能力）

自動編程：編程人員只要根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個(gè)自動編程系統(tǒng)的規(guī)定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動打印出程序單和制備控制介質(zhì)。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法手工編程適用于：幾何形狀不太復(fù)雜的零件。自動編程適用于：形狀復(fù)雜的零件，雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千個(gè)孔的零件）雖不復(fù)雜但計(jì)算工作量大的零件（如輪廓加工時(shí)，非圓曲線的計(jì)算）第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法據(jù)國外統(tǒng)計(jì)：用手工編程時(shí)，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床實(shí)際加工時(shí)間之比，平均約為30：1。數(shù)控機(jī)床不能開動的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及時(shí)編制出造成的

編程自動化是當(dāng)今的趨勢！

第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法圖紙工藝分析這一步與普通機(jī)床加工零件時(shí)的工藝分析相同，即在對圖紙進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，選定機(jī)床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序及切削用量等工藝參數(shù)等。

二、手工編程的內(nèi)容和步驟第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改計(jì)算運(yùn)動軌跡

根據(jù)零件圖紙上尺寸及工藝線路的要求，在選定的坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算零件輪廓和刀具運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)值，并且按NC機(jī)床的規(guī)定編程單位（脈沖當(dāng)量）換算為相應(yīng)的數(shù)字量，以這些坐標(biāo)值作為編程尺寸。錯(cuò)誤計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙修改第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法

編制程序及初步校驗(yàn)

根據(jù)制定的加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補(bǔ)償、輔助動作及刀具運(yùn)動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進(jìn)行校核、檢查上述兩個(gè)步驟的錯(cuò)誤。

計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法制備控制介質(zhì)

將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，若程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改

程序的校驗(yàn)和試切所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進(jìn)一步的校驗(yàn)和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯(cuò)誤，應(yīng)分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因，進(jìn)行相應(yīng)的修改。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改常用的校驗(yàn)和試切方法：對于平面輪廓零件可在機(jī)床上用筆代替刀具、坐標(biāo)紙代替工件進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)空運(yùn)行繪圖。對于空間曲面零件，可用蠟塊、塑料或木料或價(jià)格低的材料作工件，進(jìn)行試切，以此檢查程序的正確性。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法在具有圖形顯示功能的機(jī)床上，用靜態(tài)顯示（機(jī)床不動）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法，則更為方便。上述方法只能檢查運(yùn)動軌跡的正確性，不能判別工件的加工誤差。首件試切(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質(zhì)是否有錯(cuò)，還可知道加工精度是否符合要求。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)分析錯(cuò)誤的性質(zhì)，或修改程序單，或調(diào)整刀具補(bǔ)償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容與方法第二節(jié)數(shù)控編程的基本知識一、程序的結(jié)構(gòu)和格式結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的程序由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。程序號即開始部分。由地址碼和四位編號數(shù)字組成，地址碼可用P、O或者％，根據(jù)系統(tǒng)而定。程序內(nèi)容主要部分，由若干程序段組成，每個(gè)程序段由若干個(gè)字組成，每個(gè)字由地址碼和若干數(shù)字組成。字是最小指令單位。程序結(jié)束一般用輔助功能代碼M02或M30等表示

程序段的構(gòu)成

程序段的構(gòu)成主要是由程序段序號和各種功能指令構(gòu)成的：

N__G__X（U）__Z（W）__F__M__S__T__；

其中，N__為程序段序號；加工程序的一般格式舉例：第二節(jié)數(shù)控編程的基本知識格式程序段格式是指一個(gè)程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的書寫規(guī)則，目前常用的是字地址可變程序段格式。字地址可變程序段格式的特點(diǎn)：字的順序不嚴(yán)格，不需要的字以及上一程序相同的續(xù)效字可以省略。數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少。程序簡短、直觀、不易出錯(cuò)，得到廣泛使用。二、程序編制中的坐標(biāo)系總則：數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系是采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系。X、Y、Z直線進(jìn)給坐標(biāo)系按右手定則規(guī)定，而圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸A、B、C則按右手螺旋定則判定。（二）坐標(biāo)軸確定的方法1、Z軸一般取傳遞切削動力的主軸軸線方向方向?yàn)閆軸正方向：取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较虍?dāng)機(jī)床有幾個(gè)主軸時(shí)，選一個(gè)垂直工件裝卡面的主軸為Z軸當(dāng)機(jī)床沒有主軸時(shí)，選與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為Z軸2、X軸刀具旋轉(zhuǎn)主軸垂直（立式）：面對主軸向右為正主軸水平（臥式）：面對主軸向左為正工件旋轉(zhuǎn)在水平面內(nèi)取垂直于工件回轉(zhuǎn)軸線的方向?yàn)閄軸正方向：刀具遠(yuǎn)離工件的方向?qū)τ跓o主軸的機(jī)床以切削方向?yàn)閄軸正向3、Y軸按右手直角坐標(biāo)系確定車床坐標(biāo)系

立銑床坐標(biāo)系

臥銑床坐標(biāo)系+X+Z+Z+X+Y4、A、B、C軸回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動坐標(biāo)用右手螺旋法則確定5、附加坐標(biāo)主坐標(biāo)或第一坐標(biāo)系：X、Y、Z第二組附加坐標(biāo)：U、V、W第三組附加坐標(biāo)：P、Q、R（三）數(shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系1、機(jī)床坐標(biāo)系（機(jī)械坐標(biāo)系）數(shù)控車床坐標(biāo)系的原點(diǎn)

數(shù)控銑床坐標(biāo)系的原點(diǎn)

2、工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）設(shè)置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的原則：盡可能選擇在工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)上，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致數(shù)控車床工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)

數(shù)控銑床工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)

運(yùn)動方向的確定原則

為了便于數(shù)控編程，按部頒標(biāo)準(zhǔn)JB3051-82規(guī)定：永遠(yuǎn)假定刀具運(yùn)動相對于靜止的工件坐標(biāo)系而運(yùn)動。簡言之：刀具運(yùn)動，工件不動。絕對坐標(biāo)編程與相對坐標(biāo)編程數(shù)控編程通常都是按照組成圖形的線段或圓弧的端點(diǎn)的坐標(biāo)來進(jìn)行的。當(dāng)運(yùn)動軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)是相對于線段的起點(diǎn)來計(jì)量的話，稱之為相對坐標(biāo)編程。當(dāng)所有坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均從某一固定的坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的話，就稱之為絕對坐標(biāo)編程圖例

從AB用絕對坐標(biāo)編程為：X12.0Y15.0

若用相對坐標(biāo)編程則為：U-18.0V-20.0

進(jìn)給功能指（F功能）

1、G99：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量

格式：G99____（F____）；

G99使進(jìn)給量F的單位為mm/r。如圖所示。

2、G98：每分鐘進(jìn)給量

格式：G98____（F____）；

G98使進(jìn)給量F的單位為mm/min。如圖所示。

*數(shù)控車床中，當(dāng)接入電源時(shí)，機(jī)床進(jìn)給方式默認(rèn)G99。刀具功能指令(T功能)

該指令可指定刀具號及刀具補(bǔ)償號。

格式：

T____；

前兩位指定刀具序號；

后兩位指定刀具補(bǔ)償號。

*刀具序號盡量與刀塔上的刀位號相對應(yīng)；

*刀具補(bǔ)償包括幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償；

*為使用方便，盡量使刀具序號和刀具補(bǔ)償號保持一致；

*取消刀具補(bǔ)償，T指令格式為：

T__或T__00。輔助功能指令（M功能）

M代碼功能M代碼功能M00程序停止M12尾頂尖伸出M01計(jì)劃停止M13尾頂尖縮回M02程序結(jié)束M21門打開可執(zhí)行程序M03主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動M22門打開無法執(zhí)行程序M04主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動M30程序結(jié)束返回程序頭M05主軸停止M98調(diào)用子程序M08冷卻液開M99子程序結(jié)束M09冷卻液關(guān)上一頁下一頁G功能(格式：G后可跟2位數(shù))注：(1)表內(nèi)00組為非模態(tài)指令，只在本程序段內(nèi)有效。其他組為模態(tài)指令，一次指定后持續(xù)有效，直到被本組其他代碼所取代。

(2)標(biāo)有*的G代碼為數(shù)控系統(tǒng)通電啟動后的默認(rèn)狀態(tài)。S功能

S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速

S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。在具有恒線速功能的機(jī)床上，S功能指令還有如下作用：

最高轉(zhuǎn)速限制

編程格式G50S～

S后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速：r/min

例：G50S3000表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000r/min

恒線速控制編程格式

G96S～

S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。例：G96S150表示切削線速度控制在150m/min。

恒線速取消

編程格式G97S～

S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。例：G97S3000表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速3000r/min。

第三節(jié)數(shù)控編程中的工藝分析加工工藝的主要內(nèi)容工序劃分原則零件裝夾加工路線的確定選擇刀具和切削用量工藝文件編制數(shù)控加工的工藝處理內(nèi)容 除了編程之外，數(shù)控加工還包括編程前要做的一系列工藝及編程后的處理工作，一般包括：（1）分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排、與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。（2）設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與夾具、刀具的選擇、切削用量的確定等。（3）調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、加工路線的確定、刀具的補(bǔ)償。（4）處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。數(shù)控加工零件的選定一般來說，數(shù)控機(jī)床適合加工的零件：（1）多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件，短期急需的零件。（2）輪廓形狀復(fù)雜，對加工精度要求較高的零件。（3）用普通機(jī)床加工較困難或無法加工（需昂貴的工藝裝備）的零件。（4）價(jià)值昂貴，加工中不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。數(shù)控加工方法的選擇總的原則：保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。數(shù)控車適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔，立式數(shù)控銑適合于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑則適合于加工箱體、泵體、殼體類零件。多坐標(biāo)聯(lián)動的加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。

加工工序的劃分1、按先面后孔原則劃分工序 當(dāng)零件上既有面加工，又有孔加工時(shí)，可先加工面，后加工孔，這樣可以提高孔的加工精度。2、按粗、精加工方式劃分 即先粗加工再精加工，粗精加工之間，最好隔一段時(shí)間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。3、按所用刀具劃分工序 即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其它部位。按粗、精加工方式劃分根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序.此時(shí)可用不同的機(jī)床或不同的刀具順次同步進(jìn)行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工零件的其它表面，否則可能會在對新的表面進(jìn)行大切削量加工過程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形。粗精加工之間，最好隔一段時(shí)間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。加工工序的劃分

按所用刀具劃分工序?yàn)榱藴p少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其它部位。在專用數(shù)控機(jī)床和加工中心上常采用此法。加工工序的劃分

工件的安裝與夾具的選擇1、定位裝夾的基本原則1）、力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。2）、盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。3）、避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。4）、為了防止零件夾緊引起的變形對加工產(chǎn)生較大的影響，施力點(diǎn)應(yīng)靠近主要支撐點(diǎn)或切削部位。工件的安裝與夾具的選擇2、選擇夾具的基本原則1）、當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其它通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。2）、零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。3）、夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對零件各表面的加工。即夾具要開敞，其定位夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)刀位點(diǎn)：它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點(diǎn)。一般來說，立銑刀、端銑刀的刀位點(diǎn)是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀刀位點(diǎn)為球心；鏜刀、車刀刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭是鉆尖或鉆頭底面中心；線切割的刀位點(diǎn)則是線電極的軸心與零件面的交點(diǎn)。對刀點(diǎn)對刀操作就是要測定出在程序起點(diǎn)處刀具刀位點(diǎn)（即對刀點(diǎn)，也稱起刀點(diǎn)）相對于機(jī)床原點(diǎn)以及工件原點(diǎn)的坐標(biāo)位置。應(yīng)正確地選擇“對刀點(diǎn)”的位置。其大致選擇原則是：１、便于用數(shù)學(xué)處理和簡化程序編制；２、在機(jī)床上找正容易，加工中便于檢查；３、引起的加工誤差小。換刀點(diǎn)換刀點(diǎn)則是指加工過程中需要換刀時(shí)刀具的相對位置點(diǎn)。換刀點(diǎn)往往設(shè)在工件的外部，以能順利換刀、不碰撞工件及其其它部件為準(zhǔn)。如在銑床上，常以機(jī)床參考點(diǎn)為換刀點(diǎn)；在加工中心上，以換刀機(jī)械手的固定位置點(diǎn)為換刀點(diǎn);在車床上，則以刀架遠(yuǎn)離工件的行程極限點(diǎn)為換刀點(diǎn)。加工路線的確定加工路線是指刀具刀位點(diǎn)相對于工件運(yùn)動的軌跡和方向。其主要確定原則如下：1、加工方式、路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度。2、盡量減少進(jìn)、退刀時(shí)間和其它輔助時(shí)間，盡量使加工路線最短。3、進(jìn)、退刀位置應(yīng)選在不大重要的位置，并且使刀具盡量沿切線方向進(jìn)、退刀，避免采用法向進(jìn)、退刀和進(jìn)給中途停頓而產(chǎn)生刀痕。4、盡量使數(shù)值計(jì)算簡單，以減少編程工作量。

加工路線的確定下面結(jié)合具體實(shí)例說明一下對于數(shù)控車床的加工路線一般遵循以下原則：先粗后精，即按照粗車－半精車－精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度先近后遠(yuǎn)，即離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時(shí)間，并有利于保持半成品的剛性，改善其切削條件?？最惣庸ぃㄣ@孔、鏜孔）

原則：在滿足精度要求的前提下，盡可能減少空行程：

加工路線的確定n個(gè)))(1)1(2bananb+-=-+=（黃線長紅線長ba+切入/出段+切入/出段銑槽方案a、b行切法c、環(huán)切法d、綜合法車削或銑削：原則：盡量采用切向切入/出，不用徑向切入/出，以避免由于切入/出路線的不當(dāng)降低零件的表面加工質(zhì)量。

加工路線的確定切向切入徑向切入選擇刀具和切削用量刀具的選擇車削用刀具尖形車刀以直線切削刃為特征的車刀。如外圓偏刀、端面車刀、切操刀等。最常用圓弧形車刀由圓弧構(gòu)成主切削刃的車刀。主要用于各種光滑連接的成型面成型車刀刀具刀刃的形狀與被加工零件的輪廓形狀完全相同，如螺紋車刀等選擇刀具和切削用量刀具的選擇銑削用刀具銑削平面硬質(zhì)合金銑削凸臺和凹槽高速鋼立銑刀加工余量小，并且表面粗糙度要求較低時(shí)，多采用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端銑刀銑削毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削選擇刀具和切削用量切削用量的選擇包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度、進(jìn)給速度。其原則是：粗加工時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，首先選擇一個(gè)盡可能大的切削深度，其次選擇一個(gè)盡可能大的進(jìn)給速度，最后確定一個(gè)合適的主軸轉(zhuǎn)速；精加工時(shí)，為了保證加工精度，選用較小的切削深度、進(jìn)給速度和較大的主軸轉(zhuǎn)速。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書以及刀具耐用度，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定數(shù)控加工的工藝文件數(shù)控加工工藝文件目前尚未制定國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)制定一些必要的工藝文件。主要包括：數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具調(diào)整單、機(jī)床調(diào)整單、零件加工程序單等。

數(shù)控加工工序卡片

產(chǎn)品名稱代號

零件名稱零件圖號

xxx廠

數(shù)控加工工序卡片

座

架WD-9901

工藝序