数控机床加工工艺编程

第二部分数控机床加工工艺与编程第一章数控加工工艺分析方法一、零件图的工艺性分析零件图的工艺性分析包括零件图分析与结构工艺性分析两部分内容.1、零件图分析①尺寸标注方法分析零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点,在数控加工零件图上,应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸.这种标注方法既便于编程,又利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点统一.②零件图的完整性与正确性分析构成零件轮廓的几何元素<点、线、面）的条件<如相切、相交、垂直和平行等）是数控编程的重要依据.③零件技术要求分析零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等.只有在分析这些要求的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等.④零件材料分析在满足零件功能的前提下,应选用廉价、切削性能好的材料.2、零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性.二、加工方法的选择<1）外圆表面加工方法的选择<2）内孔表面加工方法的选择<3）平面加工方法的选择<4）平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择三、工序的划分工序的划分可以采用两种不同原则,既工序集中原则和工序分散原则.四、定位与夹紧方式的确定正确、合理地选择工件的定位与夹紧方式,是保证加工精度的必要条件.定位与夹紧方式的确定应注意下列三点:（1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一,以减少基准不重合误差和数控编程中的计量工作量.设法减少装夹次数,尽可能作到一次定位装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面,以减少装夹误差,提高加工表面之间的相互位置精度,充分发挥数控机床的效率.（3）避免采用占机人工调整方案,以免占机时间太多,影响加工效率.五、加工顺序的安排<1）基面先行原则<2）先粗后精原则<3）先主后次原则<4）先面后孔原则<5）先近后远原则六、确定走刀路线和工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中相对与工件的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,而且也反映出工步的顺序.走刀路线是编写程序的依据之一,在确定走刀路线时,应遵循以下原则:（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求.（2）应使走刀路线最短,减少刀具空行程时间或切削进给时间,提高加工效率.七、切削用量的选择1、切削用量的选择原则粗、精加工时切削用量的选择原则如下:<1）粗加工时首先选取尽可能大的背吃刀量。

其次要根据机床动力和刚性的限制条件等,选取尽可能大的进给量。

最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度.<2）精加工时首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量。

其次根据已加工表面的粗糙度要求,选取较小的进给量。

最后在保证刀具耐用度的前提下,尽可能选取较高的切削速度.2、切削用量的选择方法<1）背吃刀量的选择应根据加工余量确定.粗加工<Ra﹦10～80um）时,背吃刀量可达8～10mm.半精加工<Ra﹦1.25～10um）时,背吃刀量取0.5～2mm.精加工<Ra﹦0.32～1.25 um）时,背吃刀量取为0.2～0.4mm.<2）进给量的选择应根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素选择。

其进给速度V、刀具转速n、刀具齿数Z及每齿进给量 f的关系为：V﹦fn﹦fz <3）切削速度的选择应考虑以下几点：①应尽量避开积屑瘤产生的区域。

②断续切削时，为了减小冲击和热应力，要适当降低切削速度。

③在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。

④加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度。

⑤加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。

八、对刀点与换刀点的确定在编程时，应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。

“对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起始点。

因为程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。

加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。

所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。

该点可以是某一固定点<如加工中心机床、其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点<如车床）。

换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其他部件为准。

第二章数控刀具及其选用一、数控机床刀具系统数控机床刀具除数控磨床和数控电加工机床之外，其他的数控机床都必须采用数控刀具。

为了保证刀具的可互换性，刀柄和工具系统也非常重要。

刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具，是加工中心必备的辅具。

一般采用7：24圆锥刀柄，这类刀柄不能自锁，换刀比较方便，与直柄相比具有较高的定心精度和刚度。

工具系统：因为数控设备特别是加工中心内容的多样性，使其配备的刀具和装夹工具种类也很多，并且要求刀具更换迅速。

因此，刀辅具的标准化和系列化十分重要。

把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化，就成为通常所说的工具系统。

二、数控机床刀具的特点为了能够实现数控机床上刀具高效、多能、快换和经济的目的，数控机床所用的刀具主要具备下列特点：（1）刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化。

（2）刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配的选用原则。

（3）刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化。

（4）刀片及刀柄的定位基准的优化。

（5）刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高。

（6）对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求高。

（7）刀柄或工具系统的装机重量限制的要求。

（8）对刀具柄的转位、装拆和重复精度的要求。

（9）刀片及刀柄切入的位置和方向的要求。

（10）刀片和刀柄高度的通用化、规则化、系列化。

（11）整个数控工具系统自动换刀系统的优化。

三、刀具材料数控机床刀具从制造所采用的材料上可以分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、聚晶金刚石刀具。

目前数控机床用得最普遍的刀具是硬质合金刀具。

四、数控机床刀具的选择选择刀片<刀具）应考虑的要素：（1）被加工工件材料的类别。

常用的材料有：有色金属、黑色金属、复合材料、塑料类等。

（2）被加工工件材料性能。

包括硬度、韧性、组织状态等。

（3）切削工艺的类别。

分车、钻、铣、镗等。

（4）被加工工件的几何形状、零件精度、和加工余量等。

（5）要求刀片<刀具）能承受的切削用量。

（6）生产现场的条件。

（7）被加工工件的生产批量，影响到刀片<刀具）的经济寿命。

第三章数控编程基础一、数控编程概述1、数控编程的内容与方法一般来讲，程序编制包括以下几个方面的工作：（1）分析零件图（2）加工工艺分析（3）数值计算（4）编写零件加项目序单（5）制备控制介质<输入程序）（6）程序校对与首件试切3、数控编程的种类数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。

4、程式结构与格式（1）加项目式的组成结构数控加工中零件加项目序的组成可分为主程序和子程序，其结构如表：不论是主程序还是子程序，每一个程序都是由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。

（2）程序段格式零件的加项目序是由程序段组成。

程序段是指一个程序段中字、字符、数据的书写规则，通常有字—地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的为字—地址程序段格式。

字—地址程序段格式的编排顺序如下：N＿G＿X＿Y＿Z＿I＿J＿K＿P＿Q＿R＿A＿B＿C＿F＿S＿T＿M＿LF注：上述程序段中包括的各种指令并非在加项目序的每个程序段中都必须有，而是根据各程序段的具体功能来编入相应的指令。

例如：N10 G01 X38.0 Y20.0 F200（3）程序段内各字的说明①语句号字。

用以识别程序段的编号，由地址码N和后面的若干位数字组成。

表示地址的②准备功能字G。

G功能是使数控机床作好某种操作准备的指令，用地址G和两位数字表示，从G00～G99共100种。

G代码分为模态代码和非模态代码。

模态代表该代码已经在一个程序段中指定<如G01），直到出现同组的另一个代码时才失效；非模态代码，只有写有该代码的程序段中才有效。

③尺寸字。

尺寸字由地址码、+、-符号及绝对<或增量）数值构成。

尺寸字的“+”可省略。

④进给功能字F。

表示刀具中心运动时的进给速度，由地址码F和后面数字构成。

⑤主轴转速功能字S。

由地址码S和在其后面的数字组成。

⑥刀具功能字T。

由地址功能码T和其后面的数字组成。

辅助功能字。

辅助功能也叫M功能或M代码，它是控制机床或系统开关功能的一种命令。

由地址码M和后面的两位数字组成，从M00～M99共100种。

⑧程序段结束。

写在每一程序段之后，表示程序段结束。

二、常用指令的编程要点1、数控机床的坐标系统及其编程指令①坐标和运动方向命名的原则机床在加工零件时无论是刀具移向工件，还是工件移向刀具，为了根据图样确定机床的加工过程，特规定：永远假定刀具相对于静止的工件坐标而运动。

②坐标系的规定为了确定机床的运动方向、移动的距离，要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就是标准坐标系，也叫机床坐标系。

在编制程序时，以该坐标系来规定运动的方向和距离。

数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡儿坐标系。

大拇指的方向为X轴的正方向，食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向。

③运动方向的确定国标规定：机床某一部件运动的正方向是增大工件和刀具之间距离的方向。

2、与坐标系相关的编程指令①工件坐标系设定指令G92/G50G92指令是规定工件坐标系原点的指令，工件坐标系原点又称编程零点。

编程格式：G92 X＿ Y＿ Z＿<数控铣床、加工中心）G50 X＿ Z＿<数控车床）注：有些数控机床没用工件坐标系指令，而直接采用零点偏置指令<G54～G59）代替。

②坐标平面选择指令<G17、G18、G19）平面选择指令G17、G18、G19分别用来指定程序段中刀具的圆弧插补平面和刀具半径补偿平面。

3、尺寸系统的编程方法①绝对和增量尺寸编程<G90/G91）G90和G91指令分别对应着绝对位置数据输入和增量位置数据输入。

G90表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值，即从编程零点开始的坐标值。

系统上电后，机床处在G90状态。

G90编入程序时，以后所有输入的坐标值全部是以编程零点为基准的绝对坐标值，并且一直有效，直到在后面的程序段中由G91<增量位置输入数据）替代为止。

注：有些数控系统没有绝对和增量尺寸指令，当采用绝对尺寸编程时，尺寸字用X、Y、Z表示，采用增量尺寸编程时，尺寸字用U、V、W表示。

②公制尺寸/英制尺寸<G21/G20）③绝对零点偏置<G54～G59）三、刀具功能T、进给功能F和主轴转速功能S1、选择刀具与刀具偏置选择刀具和确定刀参数是数控编程的重要步骤，其编程格式因数控系统不同而异，主要格式有以下几种：（1）采用“T”指令编程由地址功能码T和其后面的若干数字组成。