数控加工程序的编制.docx

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数控加工程序的编制

第三章数控加工程序的编制

本章教学重点及难点：

数控车床、数控铣床编程的特点；固定循环指令的应用。

§3.1数控车床的程序编制

说明：

（1）数控车床主要加工轴类零件和法兰类零件，使用四爪卡盘和专用夹具也能加工出较复杂的回转零件。

（2）车削加工时，装在数控车床上的工件随同主轴一起作回转运动，数控车床的刀架在X轴和Z轴组成的平面内运动，主要加工回转零件的端面、内孔和外圆。

（3）由于数控车床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。

（4）前置刀架与后置刀架：

是数控车床刀架布置的两种形式。

前置刀架位于Z轴的前面，与传统卧式车床刀架的布置形式一样，刀架导轨为水平导轨，使用四工位电动刀架；后置刀架位于Z轴的后面，刀架的导轨位置与正平面倾斜，这样的结构形式便于观察刀具的切削过程、切屑容易排除；且后置空间大，可以设计更多工位的刀架；一般全功能的数控车床都设计为后置刀架。

一、数控车床的编程特点

（1）可以采用绝对值编程、增量值编程，或二者的混用。

在采用增量值编程时，有些数控车床不用G91指令，而是在运动轨迹的起点建立起平行于X、Z轴的增量坐标系U、W。

如：

N01G91G01X-20Z-18（半径编程）

相当于：

N01G01U-20W-18

N01G91G01X-40Z-18（直径编程）

相当于：

N01G01U-40W-18

有些数控车床编程时，绝对坐标指令直接用X、Z来指定数值；而增量坐标指令直接用U、W来指定数值。

如：

N01G01X30W-18（直径编程）

（2）直径编程和半径编程

由于零件的回转尺寸（径向尺寸）在图纸上标注及测量时，一般都用直径值表示，因此数控车削加工常用直径编程。

直径编程时，若用G90绝对值编程时，则X值以直径值表示；若用G91相对值编程时，则X值以实际增量的两倍表示。

半径编程时，若用G90绝对值编程时，则X值以半径值表示；若用G91相对值编程时，则X值即为实际增量值。

通过改变数控系统中的相关参数,来设定车床直径编程/或半径编程的状态。

（3）车削时的刀具半径补偿

数控车削加工时是按假想刀尖运动位置（A点）进行编程；而实际加工时，为提高刀具寿命和工件表面质量，刀尖部位常磨成一个小圆弧，切削点是刀尖圆弧与工件的切点。

如果按刀尖编程，则车削圆柱面和端面时，刀切削刃轨迹与工件轮廓致；但车削锥面和圆弧时，刀具切削刃轨迹会引起工件表面的位置与形状误差。

如图，δ值为加工圆锥面时产生的加工误差。

为提高加工精度，应进行刀尖圆弧半径补偿。

若车床具有刀具半径补偿指令（G41，G42，G40），则把刀尖圆弧半径、刀尖、圆弧位置等参数输入数控装置刀具补偿表中，可按工件轮廓编程，由数控系统自动计算刀心轨迹，以控制刀心轨迹进行切削加工；若车床不具有刀具半径补偿指令，在编程时要先计算补偿量。

另外，若采用圆头车刀，也要采用刀半径补偿。

（4）由于毛坯多为棒料或锻件，加工余量较大且不均匀，因此数装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。

固定循环功能是指在加工一些特定表面（如车削台阶，切削螺纹、钻孔、镗孔、攻丝）时，加工动作按照一定的循环模式多次重复进行，实现上述加工轨迹运算的功能。

即：

把若干有关的典型固定动作顺序用一个指令来表示。

这样可简化编程，提高编程质量。

二、车削固定循环指令介绍

以华中I型数控车削系统为例：

1.柱面循环G80X__Z__F__

若用了G90，则X、Z值是C点在工件坐标系的坐标值

若用了G91，则X、Z值是C点相对于A点的坐标增量

F为刀具切削时的指令进给速

2.锥面循环G80X__Z__I__F__

若用了G90，则X、Z值是C点在工件坐标系下的坐标值；若用了G91，则X、Z值是C点相对于A点的坐标增量。

I为B点与C点的半径差

F为刀具切削时的指令进给速度

例：

O1023

N10G92X40Z50；

N20G90G80X30Z20F300M03S300；

N30G80X27Z20F300；

N40G80X24Z20F300；

N50M02

例：

O1024

N10G92X40Z50；（可不要）

N20G91G80X-10Z-30I-5F300M03S300；

N30G80X-13Z-30I-5F300；

N40G80X-16Z-30I-5F300；

N50M02

3.直螺纹切削循环G82X__Z__F__

若用了G90，则X、Z值是C点在工件坐标系下的坐标值；若用了G91，则X、Z值是C点相对于A点的坐标增量。

F为螺纹的导程（进给速度mm/r）

4.锥螺纹切削循环G82X__Z__I__F_

若用了G90，则X、Z值是C点在工件坐标系下的坐标值；若用了G91，则X、Z值是C点相对于A点的坐标增量。

I：

B点与C点的半径差

F：

螺纹的导程（进给速度mm/r）

例：

O1031

G92X35Z104；

G90G82X29.2Z56F1.5M03S100;

G82X28.6Z56F1.5;

G82X28.4Z56F1.5;

M02

例：

O1032

G91G82X-32Z-50I-5F1.5M03S100;

G82X-30.8Z-50I-5F1.5;

G82X-31.4Z-50I-5F1.5;

G82X-31.6Z-50I-5F1.5;

M02

例：

车削加图中φ85外圆不加工。

要求编制精加工程序。

1.确定工艺方案

根据先主后次的原则,确定精加工方案为：

（1）从右到左切削零件的外轮廓面。

（2）切槽（3）车螺纹

2.选择刀具

1号刀车外圆：

对刀时以1号刀为基准对刀

2号刀切槽

3号刀车螺纹：

其刀尖相对于1号刀尖在Z向偏置10mm

编程时要考虑刀具的偏置补偿，以保持每把刀的刀尖位置一致。

补偿数值通过通过控制面板手工输入。

3.选择切削用量

根据工件材料、硬度、刀具材料、机床等因素考虑切削用量，一般由经验确定。

本例中，精车外轮廓时，取主轴转速630r/min，进给速度150mm/min；切槽时，取主轴转速315r/min,进给速度100mm/min；车螺纹时，取主轴转速200r/min,进给速度1.5mm/r。

4.编写程序：

用绝对/相对坐标混合直径编程

O1101

N001G92X200Z350;坐标系设定

N002M06T0101;调用第一号刀，刀偏号为01

N003G90G00X41.8Z292S630M03M08;至工件前端

N004G01X47.8Z289F150;倒角

N005G91X0Z-59;车φ47.8（螺纹外径）

N006G90X50Z230;横向退刀

N007X62Z170;车锥度

N008X62Z155;车62外园

N009X78Z155;横向退刀

N010X80Z154;倒角

N011G91X0Z-19;车80外园

N012G02X0Z-60I63.25K-30.0;车圆弧

N013G01X0Z-10;车80外园

N014G90X90Z65;横向退刀

N015G00X200Z350M05M09;返回换刀点

N016T0100;取消刀偏

N017M06T0202;调用第2号刀，刀偏号为02

N018X51Z230S315M03M08;准备切槽

N019G01X45F100;切槽

N020G04X5.0;延迟

N021G00X51;横向退刀

N022X200Z350M05M09;返回换刀点

N023T0200;取消刀偏

N024M06T0303;调用第3号刀，刀偏号为03

N025X52Z296S200M03M08;至车螺纹起始位置

N026G82X47.2Z231.5F1.5;车螺纹固定循环

N027X46.6;车螺纹固定循环

N028X46.1;车螺纹固定循环

N029X45.8;车螺纹固定循环

N030T0300;取消刀偏

N031G00X200Z350M02;返回起刀点

§3.2数控铣床的程序编制

一、数控铣床的编程特点

（1）数控铣床可以进行平面铣削和轮廓铣削，可解决复杂的和难加工的零件加工问题。

编程时要考虑如何最大限度地发挥数控铣床的特点。

（2）数控铣床编程时要充分利用其各项功能，如刀具半径补偿、刀具长度补偿、固定循环、对称加工等功能。

（3）用数控铣床进行非圆曲线、空间曲线、空间曲面的轮廓铣削加工时，编程时的数学处理比较复杂，一般应采用计算机辅助计算和自动编程。

（4）加工中心是在数控铣床的基础上增加了刀库，能够自动选择和更换刀具，对工件能在一定范围内进行多种加工操作。

编程时要合理安排各工序加工顺序，才能做到工序集中，一机多用。

二.数控铣削固定循环指令

以FANUC数控系统为例：

（1）高速深孔钻削循环（G73）

G73X_Y_Z_R_Q_F_K_；

其中：

（X、Y）为孔位置数据，

Z：

增量编程时指从R点到孔底的增量值。

绝对编程时指孔底的坐标值。

R：

增量编程时指从初始平面到R点的增量值。

绝对编程时指R点的坐标值。

Q_：

每次切削进给的深度

K：

加工相同距离的多个孔时，指定循环次数K

例：

加工4个直径为30mm通孔

G90G00X0.Y0.Z100.

G98G73X120.Y-75.Z-46.R2.Q8.F60

Y75.

X-120.

Y-75.

G80G00Z200.

2）左旋螺纹攻丝循环（G74）

G74X_Y_Z_R_P_F_K_；

其中P为暂停时间

（3）精密镗孔循环（G76）

指令格式：

G76X_Y_Z_R_Q_P_F_K_；

Q_：

让刀位移量

P_:

孔底停留时间

（4）钻削循环（G81）

G81X_Y_Z_R_F_K_；

数控铣床编程举例：

图示零件，各孔已加工完，各边都留有5mm的铣削余量，用Φ10立铣刀进行轮廓加工。

铣削时已底面和两小孔定位，从大孔对工件夹紧。

由图可知：

A（0,0），B（0,40），C（14.96,70），D（43.54,70）E（102,64），F（150,40），G（170,40），H（170,0），O1（70,40），O2（150,100）

程序：

%1001

N01G92X-25Y10Z40

N02G90G00Z-16S300M03

N03G41G01X0Y40F200D01M08

N04X14.96Y70

N05X43.54

N06G02X102Y64I26.46J-30

N07G03X150Y40I48J36

N08G01X170

N09Y0N12G00G40X-25Y10Z40M09

N10X0N13M02

N11Y40

§3.3数控自动编程

数控编程的方法有手工编程和自动编程。

在手工编程中，从确定工艺过程、工艺参数、零件轮廓、刀具轨迹坐标计算、一直到按编程规则编写程序单、制作控制介质的整个编程过程，都由人工完成。

在手工编程所得程序称为目标程序或G代码程序、NC程序，它能直接被数控装置接受。

手工编程只适合于几何形状比较简单的零件/或一般的点位加工零件；对于复杂零件，若手工编程，效率低、易出错。

例加工椭圆时：

所谓自动编程，是指编程过程用计算机辅助的方法来自动完成。

它适合于几何形状复杂的零件/或有复杂曲面的零件，/或几何形状并不复杂，但程序量很大的零。

自动编程发展阶段经历了APT语言系统及其衍生系统、图形交互自动编程系统、CAD/CAPP/CAM一体化集成系统等几个阶段，并且还在有着进一步的新发展。

1.APT语言系统及其衍生系统工作原理:

注:

1）.零件源程序是由数控语言编写的，数控语言是一种接近英语的符号语言，由基本的符号、字母、数字组成。

零件源程序用于描述零件的几何形状、几何尺寸、加工时的刀具运动顺序、运动轨迹、工艺参数等；它并不是G代码程序（目标程序），不能直接被数控装置接受；必须经过自动编程系统进行处理后，才能转化为数控装置接受目标程序。

2）.APT语言系统及其衍生系统主要问题时零件的设计和加工之间用图样传递数据，阻碍了设计与制造的一体化。

另外，编写零件源程序数控语言是一种符号语言，缺少零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示。

2.图形交互自动编程系统和CAD/CAPP/CAM一体化集成系统

典型代表:

UG,Pro-E,SurfCAM,Mastercam

北航海尔CAXA制造工程师

这类自动编程系统在编程时，不用抽象的数控语言编写零件源程序，而是以图形交互的方式构造零件的几何形状，规划加工过程，通过工艺数据库或人工方式获取工艺数据；再经自动编程系统处理后，生成数控加工程序。

这类自动编程系统数控编程的一般过程包括：

零件几何造型CAD，刀具定义，刀具相对于零件表面运动方式定义，切削加工参数确定，走刀轨迹、刀位文件的生成，加工过程的动态图形仿真，后置处理产生G代码程序。

图形交互自动编程系统和CAD/CAPP/CAM一体化集成系统代表了自动编程软件的发展方向，其特点有:

（1）编程方法：

在计算机上直接面向零件的几何图形,以光标指点、菜单选取、人机交互对话的方式进行编程；编程结果也以图形方式显示简便、直观、准确，便于检查。

（2）图形交互自动编程软件和与CAD软件有机联系在一起，是一种设计制造一体化软件系统，对实现CAD/CAM一体化极为有利。

（3）编程过程中，图形数据提取、基点、节点数据计算、程序编制和输出等都由计算机自动进行。

自动编程系统中，UG是目前功能最强大的商用CAD/CAM/CAE集成系统，它具有从功能模块包括概念设计、工业设计、结构设计与工程分析到装配、制造、模具设计、二次开发、产品数据管理等各项功能。

3．自动编程的新发展：

（1）实物编程技术（数字化编程技术）

对无尺寸的图形或实物模型，用坐标测量机测出其几何数据，经处理后形成数控程序；可以说是一种高级的仿形加工。

（2）自动编程中语音识别技术的发展应用：

语音编程技术，语音指令

（3）视觉编程

用计算机视觉系统自动阅读、理解图纸，记录图纸上的点、线、圆等图形的各种信息。