现代数控编程技术(第01讲--概述).pdf

1、现代数控编程技术现代数控编程技术主讲教师：彭芳瑜杨建中主讲教师：彭芳瑜杨建中国家数控系统工程技术研究中心国家数控系统工程技术研究中心有问题探讨，请联系：有问题探讨，请联系：Tel：87543747 (彭彭)87542513-12 (杨杨)Email：(彭彭)(杨杨)你们应该学会什么？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）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）掌握基本加工阶段的刀具轨迹生成算法3）使用）使用CAD/CAM软件软件考核：考核：1.考试考试(开卷开卷)2.作业作业如何讲授？如何讲授？讲课 讲课 +讨论讨论教材：教材：彭芳瑜，数控

2、加工工艺与编程，华中科技大学出版社彭芳瑜，数控加工工艺与编程，华中科技大学出版社参考：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课程主要结构序号 名称授课演示研讨序号 名称授课演示研讨1概述概述2.50.52数控加工工艺与编程基础数控加工工艺与编程基础0.750.253数控加工编程的几何造型基础数控加工编程的几何造型基础3.50.54三轴数控铣削加工工艺与编程三轴数控铣削加工工艺与编程70.50.55多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30.50.51.1

3、 数控加工技术概况数控加工技术概况1.2 数控编程技术概况数控编程技术概况1.3 商用商用CAD/CAM软件简介软件简介1.4 数控加工技术发展现状与趋势数控加工技术发展现状与趋势第1讲 概述第1讲 概述1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况1、数控加工技术的起源、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。1947年，美国帕森斯（Parsons）公司为精确制作直 升机机翼、桨叶

4、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。1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况2、数控加工技术基本概念、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

5、技术。从广义的角度看，数控加工技术涉及机床数控技术 机床数控技术 和数控编程技术数控编程技术两大方面。1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况3、数控加工与传统加工的比较、数控加工与传统加工的比较工艺分析工艺分析数控加工程序数控加工程序工序卡工序卡B A C KC T RIN SC RT A BA L T0S H I ZE N D WH OM E TP gD OP g U JR S T E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABE S C1 4 彩 色显 示 器空 运 行Z 轴 锁 定MST 锁 定任 选 程序 段机床 锁 定快 进+JOG-JOG主 轴 正转

6、主轴 停 主 轴 反转急 停超 程解 除循环 驱 动进给 保 持冷却 液 开关刀 松/刀 紧主 轴修 调16010进给 修 调16050403020100电 源关开自动方 式 选择回 零手摇点 动步 进单 段驱 动 器NC机床电源XYZA主轴超程报警手 摇 脉冲 发 生器2010 090增 量倍 率1000101001坐 标 轴选 择Z YX传统加工数控加工传统加工数控加工1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况1）数控加工的特点：）数控加工的特点：具有复杂形状加工能力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，一致性好加工的零件精度高，一致性好

7、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。1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况生产效率高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34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

8、操作，使加工效 率进一步提高。高柔性高柔性只需改变零件程序就可适应不同品种的零件加工，且几乎不 需要制造专用工装夹具，因此加工柔性好，有利于缩短产品 的研制与生产周期。1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况功能复合化程度高功能复合化程度高功能复合的数控机床，在一台机床上可完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序。数控切削加工方法与 特种加工（如电加工、激光加工、超声加工等）方法或热加 工（如焊接）方法的复合，也形成各种新的复合加工机。自动化程度高，自动化程度高，可以减轻工人的体力劳动强度便于产品研制便于产品研制1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况4、数控加工的应用范围、数控加工

9、的应用范围数控机床具有普通机床所不具备的许多优点。而且它的应用范围还在不断扩大，但是在目前 还不能完全取代普通机床，也就是说，它不能 以最经济的方式来解决加工制造中所有问题。根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按适应程度将零件分为下列三类。1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况1）最适应类）最适应类形状复杂：加工精度要求高，用通用机床无法加工 或虽然能加工但很难保证产品质量的零件；用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内 腔的壳体或盒型零件；必须在一次装夹中合并完成铣、镗、锪、铰或攻丝 等多工序的零件。1.1 数控加工技术概况数控加工技

10、术概况2）较适应类）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。1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况第1讲 概述第1讲 概述1.1 数控加工技术概况数控加工技术概况1.2 数控编程技术概况数控编程技术概况1.3 商用商用CAD/CAM软件简介软件简介1.4 数控加工技术发展现状与趋势数控加工技术发展现状与趋势1.2 数

11、控编程技术概况数控编程技术概况1、数控编程的概念、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。实体模型图纸CAD文件数字化测量建模加工过程规划刀具轨迹生成机床运动指令生成仿真评价优化测量过程规划测量轨迹测量运动指令生成结果评价测量数据机床主机伺服驱动系统传感系统仿真评价优化有效测量代码有效加工代码加工要求数控机床加工,检测数控编程数

12、控系统测量机2、数控编程的主要过程、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 数控编程技术概况数控编程技术概况 1）分析零件图样和工艺处理）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。确定加工方案：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。工夹具的设计和选择：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

13、。正确选择编程原点及编程坐标系。正确选择编程原点及编程坐标系。1.2 数控编程技术概况数控编程技术概况 选择合理的走刀路线：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。选择合理的刀具：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。确定合理的切削用量：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

14、数控编程技术概况数控编程技术概况2）数学处理）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。3）编写零件加工程序单、输入数控机床及程 序检验）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 数控编程技术概况数控编程技术概况3、数控编程的方法、数控编程的方法手工编程自动编程APT语言自动编程CAD/CAM集成系统数控编程(图形编程)数控编程1.2 数控编程技术概况数控编程技术概况4、手工编程、手工编程整个编程过程由人工完成。对

15、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 数控编程技术概况数控编程技术概况1.2 数控编程技术概况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2030%是由于加工 程序不能及时编制出造成的。手工编程步骤计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修 改错误修 改1.2 数控编程技术概况数控编程技术概况N02 G90 G00 X50 Y80 绝对坐标编

16、程，刀具快速由对刀点到点S(50,80,35)N03 G01 Z-7.0 M03 F500 S600 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600N04 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200N05 G03 Y-50 J-50 逆时针方向圆弧插补，加工圆弧FEN06 G03 X18.856 Y-36.667 R20.0 加工圆弧EDN07 G01 X28.284 Y-10.236 加工直线DCN08 G03 X28.284 Y10.236 R30.0 加工圆弧CBN09 G01 X18.856 Y36.667 加工直线BAN10 G03 X0 Y50 R20 加工圆弧AFN11 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1.2 数控编程技术概况数控编程技术概况5、APT语言自动编程语言自动编程APT是自动