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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 数控加工基础,主讲人：缪遇春,数控加工操作与编程,第二章 数控加工基础主讲人：缪遇春 数控加工操作与编程,目 录,第一节 数控编程概述,第二节 数控加工工艺路线的拟定,第三节 数控机床坐标系,第四节 数控程序的格式与组成,第五节,数控加工工艺文件的编制,习题,目 录,第一节 数控编程的作用与目的,一、数控编程的作用与目的,数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对,毛坯进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参,数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。,第一节 数控编程的作用与目的 一、数控编程的作用与目的,第一节 数控编程的作用与目的,二、数控编程的内容和步骤：,（一）数控编程的内容,数控编程的主要内容包括：分析零件图样，确定加工工艺过程；确定走刀轨迹，计算刀位数据；编写零件加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试加工。,（二）数控编程的步骤,图,2-1,数控编程过程,第一节 数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤：（,第一节 数控编程的作用与目的,二、数控编程的内容和步骤,（二）数控编程的步骤,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，选择加工方案、确定加工顺序、走刀路线、选择合适的数控机床、设计夹具、选择刀具、确定合理的切削用量等。工艺处理涉及的问题很多，编程人员需要注意以下几点：,（,1,）工艺方案及工艺路线：,应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；尽量缩短加工路线，减少空行程时间和换刀次数，以提高生产率；尽量使数值计,算方便，程序段少，以减少编程工作量；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程,平稳，没有冲击；在连续铣削平面内外轮廓时，应安排好刀具的切入、切出路线。尽量沿轮廓,曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。,（,a,）铣曲线轮廓板,（,b,）铣直线轮廓,图,2-2,刀具的切入切出路线,第一节 数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤（二,第一节 数控编程的作用与目的,二、数控编程的内容和步骤,（二）数控编程的步骤,1,、分析零件图样和工艺处理,（,2,）零件安装与夹具选择：,尽量选择通用、组合夹具，一次安装中把零件的所有,加工面都加工出来，零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差；应特别注意要迅速完,成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，必要时可以考虑采用专用夹具。,（,3,）编程原点和编程坐标系：,编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准,坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所选择的编程原点及编程坐标系应使程序编制简,单；编程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，并在加工过程中便于检查的位置；,引起的加工误差要小。,（,4,）刀具和切削用量：,应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工工序的类型，,切削用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具。对刀具总的要求是：安装调整方便，刚性,好，精度高，使用寿命长等。,切削用量包括：主轴转速、进给速度、切削深度等。,切削深度,由机床、刀具、工件的刚,度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大切削深度，以减少走刀次数，提高生产率；精,加工取较小切削深度，以获得表面质量。,主轴转速,由机床允许的切削速度及工件直径选取。,进给速度则按零件加工精度、表面粗糙度要求选取，粗加工取较大值，精加工取较小值。,最,大进给速度,受机床刚度及进给系统性能限制。,第一节 数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤（二,第一节 数控编程的作用与目的,二、数控编程的内容和步骤：,（二）数控编程的步骤,2,、数学处理：,在完成工艺处理的工作以后，下一步需根据零件的几何形状、尺寸、走刀路线及设定的坐标系，计算粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。一般的数控系统均具有直线插补与圆弧插补功能。对于点定位的数控机床（如数控冲床）一般不需要计算；对于加工由圆弧与直线组成的较简单的零件轮廓加工，需要计算出零件轮廓线上各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标、两几何元素的交点或切点的坐标值；当零件图样所标尺寸的坐标系与所编程序的坐标系不一致时，需要进行相应的换算；若数控机床无刀补功能，则应计算刀心轨迹；对于形状比较复杂的非圆曲线（如渐开线、双曲线等）的加工，需要用小直线段或圆弧段逼近，按精度要求计算出其节点坐标值；自由曲线、曲面及组合曲面的数学处理更为复杂，需利用计算机进行辅助设计。,3,、编写零件加工程序单：,在加工顺序、工艺参数以及刀位数据确定后，就可按数控,系统的指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单。编程人员应对数控机床的性能、,指令功能、代码书写格式等非常熟悉，才能编写出正确的零件加工程序。对于形状复杂（如,空间自由曲线、曲面）、工序很长、计算烦琐的零件采用计算机辅助数控编程。,4,、输入数控程序：,程序编写好之后，可通过键盘直接将程序输入数控系统，或者通过数据线或者网线，利用传输软件传送到机床。,5,、程序检验和首件试加工：,程序送入数控机床后，还需经过试运行和试加工两步检验后，才能进行正式加工。通过试运行，检验程序语法是否有错，加工轨迹是否正确；通过试加工可以检验其加工工艺及有关切削参数指定得是否合理，加工精度能否满足零件图样要求，加工工效如何，以便进一步改进。,第一节 数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤：（,第一节 数控编程的作用与目的,三、数控编程的方法,1,、手工编程,一般数控编程方法,如图,2-3,所示。,图,2-3,手工编程,2,、自动编程,自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。它包括数控语言编程和图形交互式编程。,*,本书主要讲解手工编程。,第一节 数控编程的作用与目的 三、数控编程的方法1、手工编,第二节 数控加工工艺路线的拟定,一、数控加工工艺设计主要内容,（一）数控加工工艺内容的选择,1,、适于数控加工的内容,（,1,）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；,（,2,）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；,（,3,）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数,控机床尚存在富裕加工能力时选择。,2,、不适于数控加工的内容,（,1,）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；,（,2,）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；,（,3,）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。,此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。,第二节 数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容,第二节 数控加工工艺路线的拟定,一、数控加工工艺设计主要内容,（二）数控加工工艺分析,1,、加工图样分析,（,1,）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。,如图（,a,）,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，也便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。,零件设计人员在尺寸标注时，一般总是较多地考虑装配等使用特性，因而常采用,如图,(b),所示,的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带来诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。,第二节 数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容,第二节 数控加工工艺路线的拟定,一、数控加工工艺设计主要内容,（二）数控加工工艺分析,1,、加工图样分析,（,2,）分析被加工零件的设计图纸，根据标注的尺寸公差和形位公差等相关信息，将加工表面区分为重要表面和次要表面，并找出其设计基准，进而遵循基准选择的原则，确定加工零件的定位基准，分析零件的毛坯是否便于定位和装夹，夹紧方式和夹紧点的选取是否会有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加工质量有影响等。为工件定位、安装和夹具设计提供依据。,（,3,）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。手工编程时，要依据这些条件计算每一个节点的坐标；自动编程时，则要根据这些条件对构成零件的所有几何元素进行定义，无论哪一个条件不明确，都会导致编程无法进行。因此，在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。,第二节 数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容,第二节 数控加工工艺路线的拟定,一、数控加工工艺设计主要内容,（二）数控加工工艺分析,2,、,零件的结构工艺性分析,（,1,）零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益。,（,2,）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。对于,如图所示,零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。图,(b),与,(a),相比，转角圆弧半径,R,大，可以采用直径较大的立铣刀来加工；加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因而工艺性较好。反之，工艺性较差。通常,R,0.2H(H,为被加工工件轮廓面的最大高度,),时，可以判定零件该部位的工艺性不好。,图,2-5,内槽结构工艺性,第二节 数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容,第二节 数控加工工艺路线的拟定,一、数控加工工艺设计主要内容,（二）数控加工工艺分析,2,、零件的结构工艺性分析,（,3,）零件铣槽底平面时，槽底圆角半径,r,不要过大。,如图所示,，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径,d,D-2r(D,为铣刀直径,),，当,D,一定时，,r,越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当,r,大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。,（,4,）应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此要选择便于各个表面都能加工的定位方式；若需要二次装夹，应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基准，会因工件重新安装产生定位误差，从而使加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调，因此，为保证二次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的定位基准。,图,2-6,零件底面圆弧半径对工艺性的影响,第二节 数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容,第二节 数控加工工艺路线的拟定,一、数控加工工艺设计主要内容,（二）数控加工工艺分析,3,、定位基准可靠,在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。,如图,(a),所示,的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，,如图,(b),所示,。在完成定位加工后再除去。,（,a,）改进前的结构,（,b,）改进后的结构,图,2-7,工艺凸台的应用,零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。,4,、统一几何类型及尺寸,第二节 数控加工工艺路线的拟定一、
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