《數(shù)控編程技術(shù)》課件教案,數(shù)控編程技術(shù),數(shù)控,編程,技術(shù),課件,教案 第2章 數(shù)控編程基礎(chǔ),2.1 數(shù)控編程概述 2.2 數(shù)控程序編制中的工藝分析 2.3 數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理,2.1 數(shù)控編程概述,2.1.1 程序編制的內(nèi)容和步驟 數(shù)控加工，是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。 數(shù)控機(jī)床程序編制過程的主要內(nèi)容包括：零件圖的分析、數(shù)控機(jī)床的選擇、工件裝夾方法的確定、加工工藝的確定、刀具的選擇、程序的編制、程序的調(diào)試。從零件圖的分析開始到零件加工完畢 。,1．零件圖的分析 2．?dāng)?shù)控機(jī)床的選擇 3．工件裝夾方法的確定 4．加工工藝的確定 5．刀具的選擇 6．程序的編制 7．程序的調(diào)試,2.1.2 程序編制的方法 1．手工編程 利用一般的計(jì)算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并進(jìn)行指令編制。這種方式比較簡(jiǎn)單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計(jì)算量不大的零件編程，對(duì)機(jī)床操作人員來講必須掌握。,2．自動(dòng)編程 （1）自動(dòng)編程軟件編程 利用通用的微型計(jì)算機(jī)及專用的自動(dòng)編程軟件，以人機(jī)對(duì)話方式確定加工對(duì)象和加工條件自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算和生成指令。 專用軟件多為在開放式操作系統(tǒng)環(huán)境下，在微型計(jì)算機(jī)上開發(fā)的，成本低、通用性強(qiáng)。,（2）CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動(dòng)編程 利用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)、分析及加工編程。該種方法適用于制造業(yè)中的CAD/CAM集成編程數(shù)控系統(tǒng)，目前正被廣泛應(yīng)用。該方式適應(yīng)面廣、效率高、程序質(zhì)量好適用于各類柔性制造系統(tǒng)（FMS）和集成制造系統(tǒng)（CIMS），但投資大，掌握起來需要一定時(shí)間。,2.2 數(shù)控程序編制中的工藝分析,2.2.1 數(shù)控加工工藝基本特點(diǎn) 數(shù)控加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件。數(shù)控機(jī)床受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的。因此，數(shù)控加工程序與普通機(jī)床工藝規(guī)程有較大差別，涉及的內(nèi)容也較廣。,數(shù)控機(jī)床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量，走刀路線，刀具尺寸以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程。因此，要求編程人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能、特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。,2.2.2 數(shù)控加工工藝分析主要內(nèi)容 數(shù)控加工工藝概括起來主要包括如下內(nèi)容。 （1）選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 （2）分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。,（3）確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序、安排加工順序以及處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 （4）加工工序的設(shè)計(jì)。如選取零件的定位基準(zhǔn)、夾具方案的確定、劃分工步、選取刀輔具和確定切削用量等。,（5）數(shù)控加工程序的調(diào)整。選取對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)，確定刀具補(bǔ)償，確定加工路線。 （6）分配數(shù)控加工中的容差。 （7）處理數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令。 雖然數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，但有些內(nèi)容與普通機(jī)床加工工藝非常相似。,2.2.3 數(shù)控加工工藝分析的一般步驟與方法 2.2.3.1 數(shù)控加工內(nèi)容及加工方法的選擇 1．選擇數(shù)控加工內(nèi)容 選擇數(shù)控加工內(nèi)容時(shí)，應(yīng)考慮以下問題,（1）優(yōu)先選擇普通機(jī)床上無法加工的內(nèi)容，作為數(shù)控加工的內(nèi)容； （2）重點(diǎn)選擇普通機(jī)床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容，作為數(shù)控加工的內(nèi)容； （3）普通機(jī)床加工效率低、工人操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可考慮在數(shù)控機(jī)床上加工。,與上述內(nèi)容比較，下列一些內(nèi)容則不宜選擇采用數(shù)控機(jī)床加工： （1）需要通過較長(zhǎng)時(shí)間占機(jī)調(diào)整的內(nèi)容，如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位來加工第一個(gè)精基準(zhǔn)的工序等；,（2）必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其他加工內(nèi)容。主要原因是采集編程用的資料有困難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想； （3）不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排在普通機(jī)床進(jìn)行補(bǔ)加工。,2．選擇數(shù)控加工方法 （1）旋轉(zhuǎn)體零件的加工 這類零件一般在數(shù)控車床上加工 。 （2）孔系零件的加工 宜用點(diǎn)位元直線控制的數(shù)控鉆鏜床或數(shù)控加工中心加工。,（3）平面和曲面輪廓零件的加工 加工曲面輪廓的零件，多采用三個(gè)或三個(gè)以上坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床或加工中心加工。 （4）模具型腔的加工 此時(shí)可考慮選用數(shù)控電火花機(jī)床成形加工。 （5）平板形零件的加工 該類零件可考慮選擇數(shù)控線切割機(jī)床加工。,2.2.3.2 加工工序的劃分 工序劃分的原則有兩種：工序集中原則和工序分散原則。 工序集中的特點(diǎn)是： （1）有利于采用高生產(chǎn)率的專用設(shè)備和數(shù)控機(jī)床，可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； （2）設(shè)備數(shù)量少，減少了操作工人和操作面積：,（3）工序數(shù)目少，工藝路線短，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作； （4）工件安裝次數(shù)少，縮短了輔助時(shí)間，容易保證加工表面的相互位置精度； （5）數(shù)控機(jī)床、專用設(shè)備和工藝裝備投資大，尤其是專用設(shè)備和工藝裝備調(diào)整和維修比較麻煩，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，新產(chǎn)品轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng)。,工序分散的特點(diǎn)是： （1）設(shè)備與工藝裝備比較簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，工人容易掌握，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，容易適應(yīng)產(chǎn)品的更換； （2）便于采用最合理的切削用量，減少基本時(shí)間； （3）設(shè)備數(shù)量少，操作人員多，生產(chǎn)面積大。,加工工序劃分時(shí)，除應(yīng)考慮工序集中和工序分散外，還需考慮如下一些原則。 （1）按粗、精加工劃分工序 （2）按先面后孔劃分工序 （3）按所用刀具劃分工序,2.2.3.3 工件的裝夾方式 （1）盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)夾具（組合夾具），在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮專用夾具，并力求夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （2）裝卸工件要方便可靠，以縮短輔助時(shí)間和保證安全。 （3）工件定位夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工、刀具更換及重要部位的測(cè)量。尤其要避免刀具與工件、刀具與夾具產(chǎn)生碰撞的現(xiàn)象。,（4）夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠，同時(shí)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以減小其變形對(duì)加工精度的影響。 （5）應(yīng)盡可能采用氣、液壓夾具。,2.2.3.4 對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定 “對(duì)刀點(diǎn)”是指數(shù)控加工時(shí)，刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，這個(gè)起點(diǎn)也是編程時(shí)程序的起點(diǎn)。因此，“對(duì)刀點(diǎn)”也稱“程序起點(diǎn)”或“起刀點(diǎn)”。在編程時(shí)應(yīng)正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。選擇的原則如下：,（1）選定的對(duì)刀點(diǎn)位置應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和使程序編制簡(jiǎn)單； （2）在機(jī)床上容易找正； （3）加工過程中便于檢查； （4）引起的加工誤差小。,對(duì)刀時(shí)，應(yīng)使刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合?！暗段稽c(diǎn)”一般是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、面銑刀刀頭底面的中心；球頭銑刀的球頭中心。,2.2.3.5 進(jìn)給路線的選擇 1．?dāng)?shù)控車床進(jìn)給路線的選擇 （1）最短的切削進(jìn)給路線 （2）最短的空行程路線 （3）大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線,2．?dāng)?shù)控銑床進(jìn)給路線的選擇 （1）銑削外輪廓表面的進(jìn)給路線 （2）銑削內(nèi)輪廓表面的進(jìn)給路線,3．順銑和逆銑的選擇 當(dāng)工件表面無硬皮，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無間隙時(shí)，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進(jìn)給路線。 當(dāng)工件表面有硬皮，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時(shí)，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進(jìn)給路線。因?yàn)槟驺姇r(shí)，刀齒是從已加工表面切入，不會(huì)崩刀；機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙不會(huì)引起振動(dòng)和爬行。,2.2.3.6 數(shù)控加工余量的選擇 1．查表法 查表法是根據(jù)各工廠的生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的資料，先制成各種表格，再匯集成手冊(cè)。 2．經(jīng)驗(yàn)估算法 經(jīng)驗(yàn)估算法是根據(jù)工藝編制人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定加工余量。,3．分析計(jì)算法 分析計(jì)算法是根據(jù)一定的試驗(yàn)資料和上述的加工余量計(jì)算公式，分析影響加工余量的各項(xiàng)因素，并計(jì)算確定加工余量。,2.2.3.7 數(shù)控加工刀具的選擇 1．?dāng)?shù)控刀具的選擇 目前涂鍍刀具，立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運(yùn)用。,2．?dāng)?shù)控刀具的使用特點(diǎn) 數(shù)控刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀頭材料熱脆性好，有良好斷屑性能，和可調(diào)、易更換等特點(diǎn)。 （1）銑削加工的刀具 平面銑削應(yīng)該用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。,立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的立銑刀主要用于加工凸輪，凹槽和箱口面。 為了提高槽寬的加工精度減少銑刀的種類，加工時(shí)可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補(bǔ)償功能來銑槽的兩邊，以達(dá)到提高槽的加工精度的目的。,（2）鉆孔刀具的使用特點(diǎn) 在加工中心上鉆孔都是無鉆模直接鉆孔，因此一般鉆孔深度約為直徑的5倍左右，細(xì)長(zhǎng)孔子的加工易于折斷，要注意冷卻和倒屑 。,（3）鏜孔刀具的使用特點(diǎn) 在加工中心上進(jìn)行鏜削加工通常是采用懸臂式的加工，因此要求鏜刀有足夠的剛性和較好的精度。 在鏜孔過程中一般采用移動(dòng)工作臺(tái)或立柱完成Z向進(jìn)給（臥式），保證懸伸不變，從而獲得進(jìn)給的剛性。,（4）螺孔攻絲刀具的使用特點(diǎn) （5）數(shù)控車刀特點(diǎn)及選用 圖2-20所示為一現(xiàn)代數(shù)控車刀，它主要由刀體、刀片和刀片緊固系統(tǒng)3部分組成。 機(jī)夾式車刀按刀片緊固方法的差異可分為杠桿式、契塊式、螺釘式、上壓式。圖2-21是上壓式緊固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它由楔塊式夾具、銷、刀墊和螺絲釘組成。,車刀刀片的材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷和金剛石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。,2.2.3.8 切削用量的選擇 影響切削條件的因素有： （1）機(jī)床、工具、刀具及工件的剛性； （2）切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率； （3）工件精度及表面粗糙度； （4）刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；,（5）切削液的種類、冷卻方式； （6）工件材料的硬度及熱處理狀況； （7）工件數(shù)量； （8）機(jī)床的壽命。 上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率為主要因素。,決定切削速度的因素很多，概括起來有如下幾種。 （1）刀具材質(zhì)。 （2）工件材料。 （3）刀具壽命。 （4）切削深度與進(jìn)刀量。 （5）刀具的形狀。 （6）冷卻液使用。 （7）機(jī)床性能。,2.2.4 數(shù)控加工工藝文件 數(shù)控加工工藝文件是編程員編制的與程序單配套的有關(guān)技術(shù)文件，它是操作者必須遵守、執(zhí)行的規(guī)程。,1．工藝規(guī)程卡 數(shù)控加工工藝規(guī)程卡是數(shù)控加工工藝文件重要組成部分之一，它規(guī)定了工序內(nèi)容、加工順序、加工面回轉(zhuǎn)中心的距離（立式加工中心無此項(xiàng)）、刀具編號(hào)（碼）、刀具類型和規(guī)格、刀輔具（工具）型號(hào)和規(guī)格、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和切削深度等。,2．刀具調(diào)整卡 刀具調(diào)整卡是指導(dǎo)機(jī)外對(duì)刀、預(yù)置、調(diào)整或修改刀具尺寸的工藝性文件。 3．?dāng)?shù)控加工程序單 數(shù)控加工程序單是數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的指令，也是技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)作業(yè)指令性文件。該文件記錄了數(shù)控加工的工藝過程、切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機(jī)床運(yùn)動(dòng)的全過程。,2.3 數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理,2.3.1 數(shù)學(xué)處理的概念 根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計(jì)算編程時(shí)所需要的資料，稱為數(shù)控加工的數(shù)值計(jì)算。數(shù)值計(jì)算的內(nèi)容包括計(jì)算零件輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)。,所謂基點(diǎn)，是指各幾何元素間的連接點(diǎn)，如直線與直線的交點(diǎn)，直線與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)，圓弧與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)等。 逼近直線小段和圓弧小段與輪廓曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。,2.3.2 常見的數(shù)學(xué)處理方法 2.3.2.1 直線和圓弧輪廓基點(diǎn)計(jì)算方法 1．聯(lián)立方程組法求解基點(diǎn)坐標(biāo) 2．三角函數(shù)法求解基點(diǎn)坐標(biāo),2.3.2.2 非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 1．直線逼近零件輪廓曲線時(shí)的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 （1）等間距直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 （2）等步長(zhǎng)法直線逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算 （3）等誤差法（變步長(zhǎng)法）,2．圓弧逼近零件輪廓時(shí)節(jié)點(diǎn)計(jì)算 （1）圓弧分割法 （2）三點(diǎn)作圖法,2.3.2.3 列表曲線的數(shù)學(xué)處理方法 1．牛頓插值法 2．雙圓弧法 3．樣條函數(shù)法 （1）三次樣條函數(shù)擬合 （2）圓弧樣條擬合,2.3.2.4 空間曲面的加工 1．三坐標(biāo)數(shù)控加工 2．五坐標(biāo)數(shù)控加工,