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1、第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.1 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2 數(shù)控編程的步驟與方法 2.3 數(shù)控編程格式 2.4 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ) 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.1 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.1.1 機(jī)床坐標(biāo)系 1坐標(biāo)系 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī) 床上固有的，用來(lái)確定 工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo) 系。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)部 頒標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了數(shù)控 機(jī)床的坐標(biāo)系采用笛卡 爾右手直角坐標(biāo)系，如 圖 2-1所示。 圖 2-1 笛卡爾右手直角坐標(biāo)系 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向 （ 1） ISO標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定 不論數(shù)控機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，還 是刀具靜止、工件運(yùn)動(dòng)，都假定工件不動(dòng)，刀具相對(duì)于靜 止
2、的工件運(yùn)動(dòng)。 （ 2）坐標(biāo)軸的判定方法 圖 2-2 數(shù)控車床 圖 2-3 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 圖 2-4 數(shù)控臥式升降臺(tái)銑床 圖 2-5 數(shù)控龍門銑床 圖 2-6 數(shù)控牛頭刨床 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 圖 2-7 五坐標(biāo)數(shù)控銑床 圖 2-8 數(shù)控臥式鏜床 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.1.2 工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是編程時(shí)使用的坐標(biāo)系，又稱為編程坐 標(biāo)系。編程時(shí)首先根據(jù)被加工零件的幾何形狀和尺寸， 在零件圖上設(shè)定工件坐標(biāo)系，使零件圖上的所有幾何元 素，在坐標(biāo)系中都有確定的位置，為編程提供軌跡坐標(biāo) 和運(yùn)動(dòng)方向。 工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸，要根據(jù)工件在機(jī)床上的安裝 位置
3、和加工方法來(lái)確定。一般工件坐標(biāo)系的 z軸要與機(jī)床 坐標(biāo)系的 z軸平行，且正方向一致，與工件的主要定位支 撐面垂直；工件坐標(biāo)系的 x軸，選擇在零件尺寸較大或切 削時(shí)的主要進(jìn)給方向上，且與機(jī)床坐標(biāo)系的 x軸平行，正 方向一致；工件坐標(biāo)系的 y軸，可根據(jù)右手定則確定。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.1.3 坐標(biāo)原點(diǎn)與參考點(diǎn) 1機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn) 2機(jī)床參考點(diǎn) 3工件原點(diǎn) 4裝夾原點(diǎn) 圖 2-9 數(shù)控銑床的坐標(biāo)原點(diǎn) 圖 2-10 數(shù)拉機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn) 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.1.4 絕對(duì)坐標(biāo)編程及增量坐標(biāo)編程 數(shù)控加工程序中表示幾何點(diǎn)的坐標(biāo)位置有絕對(duì)值和 增量值兩種方式。絕對(duì)值是以“工件原點(diǎn)”為依
4、據(jù)來(lái)表 示坐標(biāo)位置，如圖 2-11（ a）所示。增量值是以相對(duì)于 “前一點(diǎn)”位置坐標(biāo)尺寸的增量來(lái)表示坐標(biāo)位置，如圖 2-11（ b）所示。 圖 2-11 絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo) 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.2 數(shù)控編程的步驟與方法 2.2.1 數(shù)控編程的步驟 1分析零件圖樣，制定工藝方案 2數(shù)值計(jì)算 3編寫零件加工程序 4將程序輸入數(shù)控機(jī)床 5程序校驗(yàn)和首件試切 圖 2-12 數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.2.2 數(shù)控編程的方法 數(shù)控程序的編制方法一般有手工編程和自動(dòng)編程兩種。 1手工編程 手工編程就是從分析零件圖樣、制定工藝方案、圖形的 數(shù)學(xué)處理、編寫零件加工程序單、
5、制備控制介質(zhì)到程序的校 驗(yàn)等，主要由人工完成的編程過程。對(duì)于加工形狀簡(jiǎn)單、計(jì) 算量不大、程序段不多的零件，采用手工編程即可實(shí)現(xiàn)，而 且經(jīng)濟(jì)、及時(shí)。 2自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定 工藝方案由人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。采 用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、檢驗(yàn)程序等工 作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中 心的運(yùn)動(dòng)軌跡，使編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，需要 時(shí)可及時(shí)修改，以獲得正確的程序。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.3 數(shù)控編程格式 1數(shù)控加工程序的組成 一個(gè)完整的數(shù)控加工程序都是由程序號(hào)、程序內(nèi)容和 程序結(jié)束 3部分組成
6、的。程序內(nèi)容則由若干程序段組成，程 序段由若干字組成，每個(gè)字又由字母和數(shù)字組成。字組成程 序段，程序段組成程序。圖 2-13所示為零件加工過程，加工 程序如下。 圖 2-13 零件的銑削加工 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2程序段的格式 程序段的格式可分為地址格式、分隔順序格式、固定 程序段格式和可變程序段格式等。最常用的是可變程序段 格式。 3程序數(shù)字輸入格式 數(shù)控程序中的每一個(gè)指令皆有一定的固定格式，使用 不同的數(shù)控裝置其格式也不同，故必須依據(jù)該數(shù)控裝置的 指令格式書寫指令，若其格式有錯(cuò)誤，則程序?qū)⒉槐粓?zhí)行 而出現(xiàn)報(bào)警提示。 4坐標(biāo)字的表示方式 程序中控制刀具移動(dòng)的指令中坐標(biāo)字的表示方式有兩
7、 種。 （ 1）用小數(shù)點(diǎn)表示法 （ 2）不用小數(shù)點(diǎn)表示法 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.4 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ) 2.4.1 數(shù)控加工工藝內(nèi)容及特點(diǎn) 1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 一般數(shù)控加工工藝主要包括以下幾方面的內(nèi)容。 分析零件圖樣，選擇、確定數(shù)控加工的內(nèi)容。 結(jié)合零件加工表面的特點(diǎn)和數(shù)控設(shè)備的功能，對(duì)零件進(jìn) 行工藝分析。 刀具、夾具的選擇和調(diào)整。 確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。 根據(jù)編程的需要，對(duì)零件圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。 編寫和調(diào)整數(shù)控加工程序。 首件試加工并修改數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 數(shù)控加工程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件，數(shù)控機(jī)床
8、受控 于程序指令，加工的全部過程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的， 而數(shù)控加工程序的編制基礎(chǔ)是工藝設(shè)計(jì)。因此，數(shù)控加工工 藝的內(nèi)容要十分詳細(xì)、具體，不僅要包括零件加工的工藝過 程，而且還要包括刀具選擇、切削用量、走刀路線以及機(jī)床 的運(yùn)動(dòng)過程等。 工藝設(shè)計(jì)要嚴(yán)密、準(zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床雖然自動(dòng)化程度較高， 但自適應(yīng)性較差。它不能根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題，靈活 適時(shí)地進(jìn)行人為調(diào)節(jié)。即使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在自適應(yīng)性方面作 了不少努力與改進(jìn)，自由程度也不大。 編程尺寸的數(shù)學(xué)處理是數(shù)控加工工藝的又一顯著特點(diǎn)。 編程尺寸并不是零件圖上基本尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn)。編程前，要 根據(jù)零件尺寸公差要求和零件形狀的幾何關(guān)系，對(duì)零件圖進(jìn) 行數(shù)學(xué)處
9、理和計(jì)算，合理確定編程尺寸。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.4.2 數(shù)控機(jī)床的合理選用 從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機(jī)床功能必須適 應(yīng)被加工零件的形狀、尺寸精度和生產(chǎn)節(jié)拍等要求。 1形狀尺寸適應(yīng)性 所選用的數(shù)控機(jī)床必須能適應(yīng)被加工零件群組的形狀 尺寸要求。 2加工精度適應(yīng)性 所選擇的數(shù)控機(jī)床必須滿足被加工零件群組的精度要 求。 3生產(chǎn)節(jié)拍適應(yīng)性 根據(jù)加工對(duì)象的批量和節(jié)拍要求來(lái)決定是用一臺(tái)數(shù)控 機(jī)床來(lái)完成加工，還是選擇幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床來(lái)完成加工；是 選擇柔性加工單元、柔性制造系統(tǒng)來(lái)完成加工，還是選擇 柔性生產(chǎn)線、專用機(jī)床和專用生產(chǎn)線來(lái)完成加工。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.4.3 數(shù)控加工
10、工藝設(shè)計(jì) 1加工方法的選擇 2工序的劃分 （ 1）工序劃分的原則 工序劃分的原則有工序集中原則和工序分散原則兩種。 （ 2）工序劃分方法 在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分 工序，劃分方法如下。 按零件裝夾定位方式劃分。 按所用刀具劃分。 按粗、精加工劃分。 按加工部位劃分。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 3加工順序的安排 零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序 和輔助工序，工序的順序直接影響零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn) 效率和加工成本。 4零件的定位與夾具的選擇 （ 1）定位與夾緊方案的選擇 （ 2）選擇夾具的基本原則 5確定走刀路線和工步順序 6刀具與切削用量的選擇 （ 1）刀具
11、的選擇 （ 2）切削用量的選擇 （ 3）切削用量的選擇原則 7對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 （ 1）對(duì)刀點(diǎn) （ 2）刀位點(diǎn) 圖 2-14 刀位點(diǎn) 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.4.4 數(shù)控加工程序中的數(shù)值計(jì)算 確定編程尺寸實(shí)際上是對(duì)零件圖進(jìn)行的數(shù)學(xué)處理，計(jì)算 零件圖形各點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡。 1 基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算 圖 2-15 零件輪廓的基點(diǎn) 圖 2-16 零件輪廓的節(jié)點(diǎn) 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2刀位點(diǎn)軌跡的計(jì)算 零件圖上的數(shù)據(jù)是按零件輪廓尺寸給出的，加工時(shí)刀具 是按刀位點(diǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)的，零件的輪廓形狀是由刀具切削刃進(jìn) 行切削形成的。 3輔助計(jì)算 輔助計(jì)算包括增量計(jì)算和輔助程序段的數(shù)
12、值計(jì)算。 增量計(jì)算是指用增量坐標(biāo)編程時(shí)，將絕對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成增量坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算。有時(shí)，在增量坐標(biāo)或絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng) 中，某些數(shù)據(jù)要求以增量方式輸入時(shí)，也要進(jìn)行由絕對(duì)坐標(biāo) 數(shù)據(jù)向增量坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 輔助程序段是指刀具從對(duì)刀點(diǎn)到切入點(diǎn)或從切出點(diǎn)回到 對(duì)刀點(diǎn)而特意安排的程序段。因此該輔助程序段刀位點(diǎn)軌跡 坐標(biāo)也需要計(jì)算。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.4.5 數(shù)控加工常用刀具 1數(shù)控刀具的種類 數(shù)控刀具按不同的分類方式可分為以下幾類。 （ 1）按數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)分 整體式刀具。 鑲嵌式刀具。 減震式刀具。 內(nèi)冷式刀具。 特殊式刀具。 （ 2）按數(shù)控刀具的材料分 高速鋼刀具、 硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、
13、立方氮化硼 刀具、聚晶金剛石刀具。 （ 3）按數(shù)控刀具切削工藝分 車削刀具、鏜削刀具、鉆削刀具、銑削刀具。 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2數(shù)控刀具的特點(diǎn) 數(shù)控刀具的特點(diǎn)有：切削效率高、精度高、可靠性高、 耐用度高，尺寸能夠預(yù)調(diào)，換刀速度快，具有完善的工具 系統(tǒng)，具有刀具管理系統(tǒng)。 3數(shù)控機(jī)床的工具系統(tǒng) 工具系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)控機(jī)床要求與之配套的刀具必須可 快換和高效切削而發(fā)展起來(lái)的，是刀具與機(jī)床的接口。 （ 1）數(shù)控鏜銑加工用工具系統(tǒng) （ 2）數(shù)控車削加工用工具系統(tǒng) 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2.4.6 數(shù)控加工工藝文件的編制 1數(shù)控編程任務(wù)書 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 2 數(shù)控加工工件安裝和原點(diǎn)設(shè)定卡片 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 3數(shù)控加工工序卡片 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 4 數(shù)控加工走刀路線圖 第 2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 5 數(shù)控刀具卡片
數(shù)控加工編程基礎(chǔ)
