12ed数控加工程序的编制(1)

A
X
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数控
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第二节 程序编制的代码及格式
经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（ International Standardization Organization）和EIA(Electronic Industries Association)两种。 ●.代码 代码：是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指 令。它是程序的最小单元。 . 编程指令——系统操作代码的总称 . G指令——准备功能 作用：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀补、刀 偏、暂停等多种操作。 组成：G后带二位数字组成。100种模态（续效）指令与非 模态指令见P26 表2-4
△b计算误差：插补算出的线段与理论线段之间的误差，它与在计
算时所取的字节长度有关。
△c圆整误差：它是插补完成后，由于分辨率的限制，将其圆整而
产生的误差。它与机床的分辨率有关。
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数控
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第一节
概述
a b c
三种误差的关系如图所示：
Y X
原则：
S p 应小于零件精度的10%

选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相
关的位置上。

选在对刀方便，便于测量的地方。
选在便于坐标计算的地方

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数控
17
第一节

概述
加工线路的确定
加工线路——加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。 孔类加工（钻孔、镗孔） 原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程：
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数控
2
第一节
概述
程序编制分为：手工编程和自动编程两种。
手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不 仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺
知识和数值计算能力）
自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编
程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，
c
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C′
C″
数控
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第一节
概述
平面轮廓零件的加工方法
这类零件常用NC铣床加工。在编程时则应注意，为保证加 工平滑，应增加切入和切出程 序段，若平面轮廓为数控 机床所不具备插补功能的 曲线时，则应先采用NC机 床所具备的插补线型（直线、 圆弧）去逼近该零件的轮廓。
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第二章 数控加工程序的编制
内容提要
本章将讲述数控加工的工艺分析和典型的加 工方法；加工程序的编制、结构及常用算法； 简要介绍自动编程。
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数控
1
第一节
概述
一.程序编制的基本概念
数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。 将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、 T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用 规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单， 并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。
概述
零件图纸
图纸工艺分析
二、手工编程的内容和步骤
图纸工艺分析
这一步与普通机床加工零件时 的工艺分析相同，即在对图纸
计算运动轨迹
修 改
进行工艺分析的基础上，选定
机床、刀具与夹具；确定零件 加工的工艺线路、工步顺序及 切削用量等工艺参数等。
程序编制 制备控制介质 校验和试切
错误
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b
a
n个
红线长 = b + 2 ( n -1) a +切入/出段 黄线长 = （n -1)( a + b ) +切入/出段
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数控
18
第一节

概述
车削或铣削： 原则： 尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以避免由于 切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。
径向切入
由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单 和制备控制介质。
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第一节

概述
手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。

自动编程适用于：

形状复杂的零件， 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）
Y
S S
Z
S
X
S
X
Z
X Y
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数控
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第一节
概述
四轴联动加工方法 如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面，若采
用三座标联动加工，则只能用球头刀。不仅效率低，而
且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣刀 周边切削方式在四轴联 动机床上进行加工。由 于计算较复杂，故一般
第一节
概述
空间轮廓表面的加工方法
空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能
、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法 。
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数控
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第一节 三轴两联动加工-----“概述 行切法”。
以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期 性进给。这时一般采用球
头或指状铣刀，在可能的条件 下，球半径应尽可能选择大一
错误
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数控
8
第一节
概述
零件图纸

制备控制介质
将程序单上的内容，经转换 记录在控制介质上，作为数 控系统的输入信息，若程序
修 改
图纸工艺分析
计算运动轨迹
程序编制 制备控制介质
较简单，也可直接通过键盘
输入。
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校验和试切
错误
9
第一节

概述
零件图纸
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第二节 程序编制的代码及格式
M指令——辅助功能 作用：控制机床及其辅助装置的通断的指令。 组成：M后跟两位数字组成。100种。见P27表2-5 F.S.T指令 1) F指令——指定进给速度指令（续效指令） 组成： 编码法：F带两位数字，如F05,F36等。后面所带的娄 只是一个代码，它与某个（系统规定的速度值）速度 值相对应，换而言之，这种指令所指定的进给速度是 有级的，速度值序既可等差数列，也可能是等比数列 直接法：F后带若干位数字，如F150,F3500等。后面所 带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分别表示 F=150mm/min；F=3500mm/min。

对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作 工件，进行试切，以此检查程序的正确性。
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数控
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第一节

Fra Baidu bibliotek概述
在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机床不动）或动态显 示（模拟工件的加工过程）的方法，则更为方便。

上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。 首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否 有错，还可知道加工精度是否符合要求。
当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整
刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。
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第一节
概述
三、数控加工的工艺分析和数控加工方法
1.
数控加工的工艺分析
数控机床加工零件和工艺除按一般方式对零件进行分析外，还 必须注意
以下几点：

选择合适的对刀点
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第一节

概述
零件图纸
编制程序及初步校验
图纸工艺分析
根据制定的加工路线、切削用量、 刀具号码、刀具补偿、辅助动作及 刀具运动轨迹，按照数控系统规定 指令代码及程序格式，编写零件加 工程序，并进行校核、检查上述两 个步骤的错误。
修 改
计算运动轨迹
程序编制
制备控制介质 校验和试切
数控
6
第一节

概述
零件图纸
计算运动轨迹
根据零件图纸上尺寸及工艺线 路的要求，在选定的坐标系内 计算零件轮廓和刀具运动轨迹 的坐标值，并且按NC机床的规 定编程单位（脉冲当量）换算 为相应的数字量，以这些坐标 值作为编程尺寸。
修 改
图纸工艺分析
计算运动轨迹
程序编制 制备控制介质 校验和试切
错误
数控 7
O1
Z
采用自动编程。
O2
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数控
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第一节
概述
五轴联动加工 船用螺旋桨是五座标联动加工的典型零件之一。由于其曲 率半径较大，一般采用端铣刀进行加工，为了保证端铣刀 的端面加工处的曲面的切平面重合，铣刀除了需要三个移 动轴（X、Y、Z）外，还应作螺旋角（与 R有关），与后倾角（与有关）的 Z j (后倾角） m4 摆动运动。并且还要作相应的附加 m3 m2 补偿运动（摆动中民与铣刀的刀位 m1 点不重合）。综上所述，叶面的加 工需要五轴（X、Y、Z、A、B） i (螺旋角） B O 联动，这种编程只能利用自动编程 Y j Rj 系统。
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程序编制中的误差
在数控机床上加工零件时，从零件图上的信息开始，直到成零件 的全过程，每个环节的误差都会影响到工件的加工精度。这些误差通 常分为两类：

第一类是在直接加工零件的过程中产生的误差，它是产生加工误差的主体，主要 包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床—刀具—夹具—毛坯） 内部的各种因素对加工精度的影响。

第二类是编程时产生的误差，即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产 生的误差。
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数控
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第一节
概述
S p = f ( a, b, c) 式中： S p ：编程误差 △a 算法误差（拟合误差）：为用近似算法逼近零件轮廓时产生
的误差（以称一次逼近误差）例如：用直线或圆弧去逼 近某曲线时 和 用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。
数控
14
第一节

概述
面铣刀 指状铣刀 球头铣刀
刀位点： 用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。 钻头 立铣刀、端铣刀
镗刀
车刀
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第一节

概述
对刀：
就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作 。
2018年12月2日7时12分
数控
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第一节
概述
选择对刀点的原则：

对刀点：确定刀具与工件相对位置的点（起刀点）。 对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。 对刀点 确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。


2018年12月2日7时12分
数控
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第一节
概述
Y
Z
刀具运动轨迹
R50
X R30
f 20
工件轮廓 R20 C
2018年12月2日7时12分
2018年12月2日7时12分
数控
24
第一节
2. 数控加工方法
概述
平面孔系零件的加工方法 对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，采 用数控钻床与镗床加工。
2018年12月2日7时12分
数控
25
第一节

概述
旋转体类零件的加工方法 这类零件常用数控车床或数控磨床来加工，特别是在车削零件的 毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，因此在编程中，粗车 的加工线路是主要要考虑的问题。
Z
X
些，以提高零件表面光洁度。 方法加工的表面光洁度较差。
X
Y
2018年12月2日7时12分
数控
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第一节
概述
三轴联动加工 下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为 空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直 线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编 程计算复杂，宜采用 自动编程。


2018年12月2日7时12分
数控
4
第一节

概述
据国外统计：

用手工编程时，一个零件的编程时间与机床 实际加工时间之比，平均约为 30：1。

数控机床不能开动的原因中，有 20~30% 是 由于加工程序不能及时编制出造成的
编程自动化是当今的趋势！
2018年12月2日7时12分 数控 5
第一节
程序的校验和试切
图纸工艺分析
所制备的控制介质，必须经过 进一步的校验和试切削，证 明是正确无误，才能用于正 式加工。如有错误，应分析
修 改
计算运动轨迹
程序编制
制备控制介质 校验和试切
错误产生的原因，进行相应
的修改。
错误 2018年12月2日7时12分 数控 10
第一节
概述
常用的校验和试切方法：

对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件 进行空运转空运行绘图。
4 3 2 1
先用直线程序进行粗加工， 再按零件轮廓进行精加工
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可先按图中的方法进行1~4 次粗加工，再精加工成形。
26
数控
第一节
概述
图(c)所示的零件为陀罗转子的示意图，其加工顺序为先加工左 边部分，然后加工右边。若采用图(c′)的方法，当处在轴向进刀 时，切削力会陡增而且排屑不畅，极易引起崩刃。图(c″)的方法 ，切削截面由大逐渐减小，排屑流畅，切削条件大为改善；由 于没有单独的轴向进刀，程序段数可减少一半，实践证明，此 法行之有效。
切向切入
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第一节

概述
空间曲面的加工
(a)
(b)
(c)
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数控
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第一节

概述
加工线路的选择应遵从的原则： 尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。

保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。
保证零件的工艺要求。 利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作 量。