现代数控编程技术(第01讲--概述)

2、数控编程的主要过程
包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程 序单、输入数控系统及程序检验。
1.2 数控编程技术概况
1）分析零件图样和工艺处理
对零件图样进行分析以明确加工的内容及要求、确定 加工方案、选择合适的数控机床、设计夹具、选择刀 具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量。 ① 确定加工方案：考虑数控机床使用的合理性及经 济性，充分发挥数控机床的功能。 ② 工夹具的设计和选择：工夹具要迅速完成工件的 定位和夹紧过程，以减少辅助时间。夹具应便于 安装，便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系。 ③ 正确选择编程原点及编程坐标系。
1.1 数控加工技术概况
2）较适应类
在通用机床上加工时极易受人为因素（如：情绪波 动、体力强弱、技术水平高低等）干扰，零件价值 又高，一旦质量失控便造成重大经济损失的零件； 在通用机床上加工时必须制造复杂专用工装的零件 需要多次更改设计后才能定型的零件； 在通用机床上加工需要作长时间调整的零件； 用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很 大的零件。
1.2 数控编程技术概况
④ 选择合理的走刀路线：
尽量缩短走刀路线，较少空走刀，提高生产效率； 合理选择起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳 ，没有冲击； 保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求； 保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉； 有利于简化数值计算，较少程序段数目和编程工作量。
第1讲 概述
1.1 数控加工技术概况 1.2 数控编程技术概况 1.3 商用CAD/CAM软件简介 1.4 数控加工技术发展现状与趋势
1.2 数控编程技术概况
1、数控编程的概念
数控编程就是生成数控机床进行零件加工的数控程 序的过程。 具体说就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹 的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、 切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷 却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定 的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写 成加工程序。
1.2 数控编程技术概况
1）APT自动编程语言的发展
APT语言始于 50 年代初，是在美国麻省理工学院（MIT）电子 系研究所进行的。 1953年推出APTⅠ。 1958年，美国航空空间协会在麻省理工学院地协助下，研 制成功了 APTⅡ，它增加了翻译 APT 语言的能力，用立体 定义曲线的功能自动求出线段终点的坐标值。 1961年推出了APTⅢ（立体切削用）。 其后，APT几经发展，形成了诸如APT-Ⅳ(算法改进，增加 多坐标曲面加工编程 ) ， APT-AC（ Advanced contouring） ( 增加切削数据库管理系统)和APT-/SS（Sculptured Surface） (增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
第1讲 概述
1.1 数控加工技术概况 1.2 数控编程技术概况 1.3 商用CAD/CAM软件简介 1.4 数控加工技术发展现状与趋势
1.1 数控加工技术概况
1、数控加工技术的起源 数控加工技术是 20 世纪 40 年代后期为适应加工 复杂外形零件而发展起来的一种自动化加工技 术。它综合了计算机、自动控制、电机、电气 传动、测量、监控和机械制造等学科的内容。 目前在制造业中数控加工已得到了广泛应用， 并在制造业中已开始占据主导地位。
1.1 数控加工技术概况
生产效率高
与普通机床加工相比，数控加工一般可提高生产效率 3~4 倍 甚至更高，在加工复杂零件时生产率可提高十几倍甚至几十 倍。特别是五坐标加工中心和柔性制造单元等设备，零件一 次装夹后能完成几乎所有部位的加工，不仅可以消除多次装 夹引起的定位误差，且可大大减少加工辅助操作，使加工效 率进一步提高。
4、手工编程
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。 适用于：点位加工和几何形状不太复杂的零件。计 算较简单，程序段不多的场合。
1.2 数控编程技术概况
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。
1.1 数控加工技术概况
1947年，美国帕森斯（Parsons）公司为精确制作直 升机机翼、桨叶和飞机框架，提出了用数字信息来 控制机床自动加工外形复杂零件的设想。 1949年，美国空军为了在短时间内制造出经常变更 设计的火箭零件，开始与帕森斯公司和麻省理工学 院（MIT）伺服机构研究所合作。 1952年，帕森斯公司和麻省理工学院（M.I.T）合作 研制了世界上第一台数控机床 ——三坐标立式铣床 ，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数 控加工技术的序幕。
图纸 实体模型 数字化测量 建模
CAD文件
加工要求
测量过程规划
测量轨迹 测量运动指令生成
仿 真 评 价 优 化
仿 真 评 价 优 化
加工过程规划 刀具轨迹生成 机床运动指令生成 数控编程
有效测量代码
有效加工代码 数控系统 伺服驱动系统 传感系统
结果评价
测量机
测量数据
机床主机
数控机床 加工,检测
1.2 数控编程技术概况
如何讲授？
讲课 + 讨论
考核：
1. 2. 考试 (开卷) 作业
教材：
彭芳瑜，数控加工工艺与编程， 华中科技大学出版社
参考：
周济，数控加工技术，国防工业出版社 朱心雄，自由曲线曲面造型技术，科学出版社
课程主要结构
序号 名称 1 2 3 4 5 概述 数控加工工艺与编程基础 数控加工编程的几何造型基础 三轴数控铣削加工工艺与编程 多轴数控铣削加工工艺与编程 授课 2.5 0.75 3.5 7 3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 演示 研讨 0.5 0.25
3、数控加工ห้องสมุดไป่ตู้传统加工的比较
传统加工 工序卡
工艺分析
显
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3）编写零件加工程序单、输入数控机床及程 序检验
工艺处理和数值计算完成后，编程员使用数控机床 的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写零件 加工程序单。
1.2 数控编程技术概况
3、数控编程的方法
手工编程 数控编程 自动编程 APT语言自动编程 CAD/CAM集成系统数控编程 (图形编程)
1.2 数控编程技术概况
1.2 数控编程技术概况
手工编程步骤
零件图纸 图纸工艺分析
计算运动轨迹
修 改
程序编制 制备控制介质 校验和试切
错误
1.2 数控编程技术概况
绝对坐标编程，刀具快速由对刀点到点S’(50,80,35) 由点S’刀点S(50,80,-7),主轴顺时针方向旋转 快速进给速度500，主轴转速600 N04 G01 G42 D#101X0 Y50 F200 由点S到点F(0,50,-7),建立刀补，进给速度变为200 N05 G03 Y-50 J-50 逆时针方向圆弧插补，加工圆弧FE N06 G03 X18.856 Y-36.667 R20.0 加工圆弧ED N07 G01 X28.284 Y-10.236 加工直线DC N08 G03 X28.284 Y10.236 R30.0 加工圆弧CB N09 G01 X18.856 Y36.667 加工直线BA N10 G03 X0 Y50 R20 加工圆弧AF N11 G01 X-10 由点F刀点G(-10,50,-7) N12 G01 Z35.0 F500 由点G到点G’(-10,50,35) N13 G40 X0 Y0 M05 取消刀补，回到对刀点，主轴停止 N14 M30 程序结束 N02 G90 G00 X50 Y80 N03 G01 Z-7.0 M03 F500 S600
具有复杂形状加工能力
数控加工运动任意可控性使其能够完成复杂形状零件加工。
加工的零件精度高，一致性好
• 数控机床在整体设计中考虑了整机刚度和零件的制造精 度，又采用高精度的滚珠丝杠传动副，机床的定位精度 和重复定位精度高。特别是有的数控机床具有加工过程 自动监测和误差补偿等功能，因而能可靠地保证加工精 度和尺寸的稳定性。 • 消除了操作者的主观误差，保证了零件加工的一致性， 确保加工质量的稳定。
⑤ 选择合理的刀具：根据工件材料的性能、机床的加工 能力、加工工序的类型、切削用量以及其它与加工有 关的因素来选择刀具。 ⑥ 确定合理的切削用量：在工艺处理中必须正确确定切 削用量。
1.2 数控编程技术概况
2）数学处理
在完成工艺处理之后，根据零件的几何尺寸、加工 路线和刀具半径补偿方式计算刀具运动轨迹，获得 刀位数据。
现代数控编程技术
主讲教师：彭芳瑜 杨建中
国家数控系统工程技术研究中心
有问题探讨，请联系：
Tel： 87543747 87542513-12 Email： zwm8917@ afxyang@ (彭) (杨) (彭) (杨)
你们应该学会什么？
1）掌握数控编程所涉及的基本理论和方法 2）掌握基本加工阶段的刀具轨迹生成算法 3）使用CAD/CAM软件
1.1 数控加工技术概况
2、数控加工技术基本概念
是指高效、高质、柔性、低耗地实现产品零件特别 是复杂形状零件数控加工的有关理论、方法与实现 技术，它是CIMS、敏捷制造、智能制造等先进制造 技术的基础与关键技术。 从广义的角度看，数控加工技术涉及机床数控技术 和数控编程技术两大方面。