模具的数控加工与编程Word格式文档下载.docx

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当要加工某—零件时，先要按零件图上的尺寸、形状和技术要求编写出加工程序，然后送入数控系统的计算机中。

当被加工对象发生变化时，除更换工具和夹具外，只需按照新对象的要求编写新的加工程序即能实现加工。

因此，数控机床的加工范围广，能节省很多的专用夹具，特别适用于竿件小批量加工。

3．加工质量稳、精度高

数控机床大多采用高性能的主轴、伺服传动系统，高效、高精度的传动部件（如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等）和具有较高动态刚度的机床结构，采取了提高机床耐磨性和减小热变形的措施，能保持较高的几何精度和定位精度。

又由于数控机床采用自动加工，减少了人为的操作误差，因此具有较高的加工精度和尺寸一致性。

4．生产效率高

由于数控机床的自动化程度高，在加工过程中省去了画线、夹具设计制造、多次装夹定位、检测等工作，所以数控加工的生产效率较高。

5．易形成网络控制

可以用一台主计算机通过网络控制多台数控机床，也可以在多台数控机床之间建立通信网，因而有利于形成计算机辅助设计、生产管理和制造—体化的集成制造系统。

二、加工程序编制的内容和步骤

数控加工程序的编制是指从零件图纸到制成控制介质（如穿孔纸带、磁盘或磁带等）的过程，该过程可分为以下3个阶段：

1.工艺处理阶段

工艺处理阶段中的主要工作内容是：

（1）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定加工方式、走刀路线和加工用量等。

（2）在对零件图纸进行分析及确定出工艺参数的基础上，以实现零件图纸上的尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等技术要求为目标，制定出零件的定位、夹紧方案，确定对刀点的位置，编制零件的加工工艺过程。

（3）根据数控加工的特点和零件的具体要求，对刀具、夹具进行选用和设计。

2．数学处理阶段

数学处理阶段的主要工作是把零件图中给出的数据或给定的表达式转换成相应数控机床加工时所用的数据。

为编制零件的加工程序做准备。

编程人员可结合所使用的数控机床控制系统要求的数据格式，计算出所需的数据、数学处理计算的工作量大小，随着被加工零件的形状、加工内容、控制系统的功能及计算工具的不同有很大的差别。

对于直线、圆弧轮廓零件，若按零件轮廓进行编程时，则可借助于简单的计算工具计算出零件上相邻几何元素的交点和切点的坐标。

若需要按刀具的中心轨迹编程时，耍按照刀具半径或某一给定值计算出刀具中心轨迹L的切点和交点坐标，这种计算比较复杂。

但是，大多数数控机床都具有刀具半径补偿功能或刀具半径补偿功能。

因此，一般情况下不需计算刀具中心的轨迹。

对于用数学方程式描述的非圆曲线（如指数曲线、椭圆、抛物线等）轮廓零件，由于其形状复杂，并且通常与控制系统的插补功能不—致，用数控机床进行加工时需进行复杂的数值计算。

此时轮廓曲线只能用一段段直线或圆弧来逼近。

当用直线逼近时，要根据逼近误差的原则，计算出各个直线段或圆弧段长度。

非圆曲线轮廓的数值计算通常要用计算机来完成。

3.制作控制介质阶段

这个阶段主要完成的工作内容如下：

（1）根据工艺处理和数学处理的结果，按所造数控机床要求的数据格式编制出包含启动主轴、开停冷却掖、换刀等辅助功能的程序单。

（2）程序单经检查确认没有错误后，制备控制介质（穿孔纸带或磁盘控制文件），并输人数控系统。

简单程序也可直接通过键盘输入．新型数控机床还可以通过RS232接口或网络输入加工程序。

（3）对制作控制介质及数据传输的过程中可能出现的错误进行严格的检查，检查要逐条进行或进行空走刀检验。

检验中，对平面零件可用以笔代刀，用坐标纸代零件进行空运转画图，通过检查机床动作和运动轨迹的正确性检验加工程序；

在具有图形显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对零件的切削过程检查程序。

（4）对于结构、形状复杂，原材料价格昂贵的零件和精6rJ工的零件，可用铝、塑料或石始等易切削材料进行首件试切G通过检合试件，不仅可确认程序是否正确，还可j检查加工精度是击符合要求，以便及时修改程序或采取尺寸补偿等措施。

三、程序编制的方法及其选择

在数控技术发展的过程中．研制出了许多编程方法．每个国家和地区都有自己的编程软件和设备。

概括来说编程的方法有两种，即手工编程和自动编程。

1．手工编程

编制零件加工程序的各个步骤中，从零件图纸分析、工艺处理、数学处理、书写程序单、制备介质到程序检验，均由人工完成，即完全用手工编制程序的过程，称为“手工编程”。

对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，程序编制计算较简单。

程序段不多，用手工编程即可实现。

但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，如由非圆曲线、列表曲线等组成的零件，特别是对于具有空间曲面的零件，以及几何元索虽并不复杂，但程序量很大的零件，由于编制程序时汁算繁联，工作量大，容易出锗，难校对，采用于下编程难以完成。

据统计采用手工编程时，一个复杂零件的编程时间与机床加工时间的比例，平均约为30：

1。

因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，应采取自动编程的方法。

2.自动编程

使用计算机进行数控机床程序的编制工作，由计算机自动地进行数值计算，编写零件加工程序单，自动输出打印并将加工程序制成控制介质，即数控机床编程工作的大部分或全部由计算机完成的过程，称为“自动编程”。

在自动编程过程中，编程人员只需根据零件图纸上的数据和工艺要求，使用规定的数控语言编写出一个较简短的零件加工源程序，并将其插入到计算机或编程机中，由计算机或编程机自动处理，计算出刀具的运动轨迹，编出零件加工程序并自动地按照所用控制系统的程序格式制作控制介质。

同时计算机可自动绘出零件图形和走刀轨迹，供编程人员及时检查和修改程序，并最终获得正确的零件加工程序。

计算机自动编程代替程序编制人员完成了大量繁琐的数值计算工作，省去了书写程序单和制备控制介质的工作，可将编程效率提高几十倍甚至上百倍，同时解决了手工编程难以解决的复杂零件的编程问题。

自动编程的输入方式有语言输入、图形输入和语音输入方式三种。

语言输入方式是指加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅助信息等用数控语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由汁算机进一步处理得到零件加上程序。

现在全世界实际应用的数控语言系统有100多种，其中最主要的是美国的APT（automaticalprogrammedtools）语言系统和德国的EXAPT（extendedAPT）语言系统，后者是德国在APT功能上扩充了工艺处理能力，可由计算机自动确定加工程序、刀具、进给速度、切削速度等工艺数据。

我国也发展了几种数控语言系统，如SKC，ZCX，ZBC等系统，在推动我国自动编程系统的开发和应用方面发挥了良好的作用。

图形输入方式是指用图形输入设备（如数字化仪）或CAD系统将图形信息直接输人计算机并在显示器上显示，之后进行人与计算机的交互处理，最终得到加工程序及控制介质。

图形输入方式是自动程序编制的发展方向，其输入的图形与零件图相符，不需要再用其他语言进行描述，且显示的图形直观，避免了用语言描述等中间环节出现的错误。

另一方面用图形输人方式编制程序时，主要是输入零件图中的加工图形，此方法便于和汁算机辅助设计结合形成设计、制造一体化，这种集成制造系统是现代机械制造的发展趋势。

语音输入方式又称语音编程。

此方法是利用人的声音输人，采用语音识别器，将操作员发出的加工指令声音输入计算机，并将结果显示在显示器上，然后由计算机进一步处理生成零件的加工程序和制作控制介质。

四、数控机床的坐标系统及运动方向

为了便于编程时描述机床的运动，简化程序的编制方法及保证数据的互换性和加工程序的通用性，数控机床的坐标和运动方向均已标进化。

国际标准化组织以及—些工业发达国家都先后制定了数控机床坐标和运动命名的标准。

我国机械工业部也于1982年颁布厂JB3051—82标准，其命名原则如下；

1．刀具相对于零件运动的原则

这一原则认为零件不运动，使编程人员能在不知道是刀具移动还是零件移动的情况下，就可以依据零件图纸，确定机床的加工过程。

2．标准坐标（机床坐标）系的规定

为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐标系，这个坐标就称为机床坐标系。

1）机床坐标系

标准的机床坐标系是一个右手苗卡儿直角坐标系，如图3－1所示。

图中规定了X、Y、Z3个直角坐标轴的方向与机床的主要导轨相平行,A、B、C3个旋转坐标的方向由右手螺旋方法确定。

2）运动方向

机床某一部件的运动正方向规定为增大零件与刀具之间距离的方向。

（1）Z坐标Z坐标与主轴轴线平行，其正方向是增加刀具和零件之间的距离的方向。

如数控车床的主铀轴线为Z轴，床尾方向为+Z向；

在钻镗加工中，钻入或镗入零件的方向是Z的负方向。

（2）X坐标X坐标是水平的（平行于零件装夹面）,是刀具或零件定位平面内运动的主要坐标；

在零件回转的车床、磨床上，X方向为径向且平行于横向滑座，X的正方向是横向滑座主要刀架上刀具离开零件回转中心的方向，在刀具回转的铣床上，X运动的正方向是从主要刀具轴向零件看时的右方；

对于桥式龙门机床，当由主轴向左测支柱看时，X运动的正方向指向右方。

车床与卧式铣床的X坐标如图3—2，图3—3所示。

（3）Y坐标根据X和Z的运动按照右手笛卡儿坐标系来确定。

（4）旋转坐标在图3—1中,A,B,C相应地表示其轴线平行于X,Y,Z方向为在X，Y，Z方向上，右旋螺纹前进的方向。

（5）机床坐标系的原点标准坐标系原点（X=0，Y＝0,Z＝0）的位置是任意选择的，A,B,C的运动原点A＝0，B＝0，C＝0）也是任意的。

机床坐标系是机床上固有的坐标系,其原点在说明书中均有规定，一般利用机床机械结构的基堆线来确定。

例如，有的机床设有零位，这个零伉就是机床坐标系的原点。

这个机床零位在机床制造出来时就巳确定，不能随意改变。

（6）附加坐标如果在X，Y，Z主要直线运动之外另有第2组平行于它们的运动,就称为附加坐标运动。

它们分别被指定为U，V，W。

如还有第3组运动，则分别指定为P，Q和R。

若有不平行或可以小平行于X，Y，Z的直线运动，则可以相应地规定为U，V，W，P，Q或R。

（7）零件的运动对于移功部分是零件而不是刀具的机床，必须将前面所介绍的移动部分是刀具的各项规定，在理论上作相反的安排。

此时用带“'

”的字母表示零件正向运动，如用+X’，+Y’，+Z‘表示零件相对于刀具正向运动的指令。

数控机床的坐标数是指有几个运动采用了数字控制。

如一台铣床，其X，Y，Z3个方向的运动都能进行数字控制，则它就是一个3坐标数控铣床。

有些机床的运动部件较多，在同一个坐标轴方向上会有2个或更多的运动是数控的，所以还有4坐标、5坐标数控机床。

不要把数控机床的坐标数与“2坐标加工”、“3坐标加工”相混淆。

一台3坐标数控铣床，若控制系统只能控制任意2坐标联动，则只能实现2坐标加工，如图3—4所示。

有时对于…些简单立体型而，也可采用这种机床加工，即某2个坐标联动．另一坐标进行周期进给，将立体型面转化为平面