數(shù)控機床的程序編制培訓課件

第5章數(shù)控機床的程序編制本章概述本章首先介紹了數(shù)控編程的基本知識(包括方法、步驟、坐標系等)，其次第二、三節(jié)主要是根據(jù)數(shù)控編程的步驟逐一進行講解(包括加工工藝分析和數(shù)值計算)，然后以數(shù)控車床為例重點介紹其編程的整個過程，最后本章還簡單地介紹了自動編程。教學目標1.掌握數(shù)控編程的步驟、代碼含義和程序的格式，明確坐標軸的設定和兩種坐標系。2.明確整個數(shù)控編程的過程。3.重點掌握數(shù)控車床的編程過程，理解程序中每一步的含義。4.初步了解自動編程。下一頁第5章數(shù)控機床的程序編制本章概述下一頁第5章數(shù)控機床的程序編制5.1數(shù)控編程的基本知識5.2數(shù)控機床的坐標系5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算5.5數(shù)控車床的程序編制5.6計算機自動編程第5章數(shù)控機床的程序編制5.1數(shù)控編程的基本知識5.1數(shù)控編程的基本知識使用普通機床加工工件時，一般是根據(jù)工藝規(guī)程或工藝過程卡確定加工表面，但切削用量、走刀路線等往往由操作人員自行選定。數(shù)控編程是指根據(jù)被加工零件的圖紙和技術要求、工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內(nèi)的工步安排、刀具相對于工件運動的軌跡與方向、工藝參數(shù)及輔助動作等，用數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編制成文件，并將程序單的信息制作成控制介質(zhì)的整個過程。5.1.1數(shù)控編程的步驟1.分析零件圖樣和工藝要求分析零件圖樣和工藝要求的目的，是為了確定加工方法、制訂加工計劃，以及確認與生產(chǎn)組織有關的問題，此步驟的內(nèi)容包括:確定該零件應安排在哪類或哪臺機床上進行加工。采用何種裝夾具或何種裝卡位方法。確定采用何種刀具或采用多少把刀進行加工。確定加工返回下一頁5.1數(shù)控編程的基本知識使用普通機床加工工件時，一般是根據(jù)5.1數(shù)控編程的基本知識路線，即選擇對刀點、程序起點(又稱加工起點，加工起點常與對刀點重合)、走刀路線、程序終點(程序終點常與程序起點重合)。確定切削深度和寬度、進給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù))確定加工過程中是否需要提供冷卻液、是否需要換刀、何時換刀等。2.數(shù)值計算根據(jù)零件圖樣幾何尺寸，計算零件輪廓數(shù)據(jù)，或根據(jù)零件圖樣和走刀路線，計算刀具中心(或刀尖)運行軌跡數(shù)據(jù)。數(shù)值計算的最終目的是為了獲得數(shù)控機床編程所需要的所有相關位置坐標數(shù)據(jù)。3.編寫加工程序單常用數(shù)控機床編程指令一組有規(guī)定次序的代碼符號，可以作為一個信息單元存貯、傳遞和操作。程序員根據(jù)工藝過程、數(shù)值計算結(jié)果以及輔助操作要求，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的程序格式填寫工件的加工程序單。上一頁返回下一頁5.1數(shù)控編程的基本知識路線，即選擇對刀點、程序起點(又稱5.1數(shù)控編程的基本知識4.制作控制介質(zhì)，輸入程序信息程序單完成后，編程者或機床操作者可以通過CNC機床的操作面板，在EDIT方式下直接將程序信息輸入CNC系統(tǒng)程序存儲器中;也可以根據(jù)CNC系統(tǒng)輸入、輸出裝置的不同，先將程序單的程序制作成或轉(zhuǎn)移至某種控制介質(zhì)上?？刂平橘|(zhì)大多采用穿孔帶，也可以是磁帶、磁盤等信息載體，利用穿孔帶閱讀機或磁帶機、磁盤馭動器等輸入(輸出)裝置，可將控制介質(zhì)上的程序信息輸入到CNC系統(tǒng)程序存儲器中。5.程序檢驗編制好的程序，在正式用于生產(chǎn)加工前，必須進行程序運行檢查。在某些情況下，還需做零件試加工檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，對程序進行修改和調(diào)整，檢查一修改一再檢查一再修改……這往往要經(jīng)過多次反復，直到獲得完全滿足加工要求的程序為止。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識4.制作控制介質(zhì)，輸入程序信息下一5.1數(shù)控編程的基本知識5.1.2數(shù)控編程中有關標準及代碼需要說明的是，數(shù)控機床的指令格式在國際上有很多標準，并不完全一致。而隨著數(shù)控機床的發(fā)展也在不斷改進和創(chuàng)新，其系統(tǒng)功能更加強大和使用更方便，在不同數(shù)控系統(tǒng)之間，程序格式上存在一定的差異，因此，在具體進行某一數(shù)控機床編程時，要仔細了解其數(shù)控系統(tǒng)的編程格式，參考該數(shù)控機床編程手冊。數(shù)控代碼是數(shù)控裝置傳遞信息的語言，也是字符在控制介質(zhì)上的編碼。程序單中給出的字符都按規(guī)定的代碼穿出孔來。有孔表示二進制“1”，無孔表示二進制“0”。根據(jù)穿孔紙帶上一排孔有、無狀態(tài)的不同，便可得到不同的信息?，F(xiàn)在數(shù)控機床多采用八單位穿孔紙帶(見第一章)。上一頁下一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識5.1.2數(shù)控編程中有關標準及代碼5.1數(shù)控編程的基本知識目前常用的代碼有:國際標準化組織(ISO)標準和美國電子工業(yè)學會(EIA)標準。ISO代碼為偶數(shù)碼，它的特點是穿孔紙帶上每一排孔的孔數(shù)必須為偶數(shù)。其第八列為偶校驗位，當某個代碼的孔數(shù)為奇數(shù)時，就在該代碼行的第八列穿一個孔，使孔的總數(shù)為偶數(shù)。EIA代碼為奇數(shù)碼，其第五列為補奇孔。補偶與補奇的目的是為了檢驗數(shù)控機床在讀人程序時穿孔紙帶是否有少穿孔、破孔的現(xiàn)象。若有問題，控制系統(tǒng)就會步及警，并命令停機。5.1.3程序的結(jié)構(gòu)與格式每一種數(shù)控系統(tǒng)，都有一定的程序格式。一般來說，不同的數(shù)控機床，其程序格式也不同，所以編程人員在編程之前必須充分了解具體機床的程序格式。上一頁下一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識目前常用的代碼有:國際標準化組織(5.1數(shù)控編程的基本知識1.程序的結(jié)構(gòu)一個完整的程序由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。例如:下一頁上一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識1.程序的結(jié)構(gòu)下一頁上一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識(1)程序號程序號的作用是區(qū)別存儲器中的程序，就好像我們在計算機中建立的文件名。在EIA代碼系統(tǒng)中一般采用英文字母0加上幾位數(shù)字組成。(2)程序內(nèi)容程序內(nèi)容是整個程序的核心，由許多程序段組成，每個程序段有一個或多個指令。由它指導數(shù)控機床動作。(3)程序結(jié)束以指令M02(用紙帶時M30)作為整個程序結(jié)束的標志。2.程序段格式程序段是代表控制信息的字的集合。以某個順序排列的字符集合稱為字?？刂菩畔⑹且宰譃閱挝贿M行處理的。在一個程序段中，字的書寫規(guī)則稱為程序段格式。日前廣泛應用的是文字一地址程序段格式，這種格式由語句號字、數(shù)據(jù)字和程序段結(jié)束等組成。各字前有地址，各字的排列順序要求不嚴格，數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少，使用非常方便。上一頁下一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識(1)程序號程序號的作用是區(qū)別存儲5.1數(shù)控編程的基本知識文字-地址程序段格式如下。N-G-X-Y-Z-…F-S-T-M-:文字地址符的說明。（1)程序段號N程序段號代表程序段的序號，用來檢索程序段。程序段號一般位于程序段之首，用地址碼N和后面的若干位數(shù)字表示。(2)準備功能字G準備功能指令由字母G和后續(xù)兩位數(shù)字組成，它表示不同的機床的操作動作。我國JB/T3208-1999標準規(guī)定了從G00G99共100種代碼(見表5-1)。G代碼分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。模態(tài)代碼表示該代碼一經(jīng)在某一個程序段中指定，直到以后程序段中出現(xiàn)同一組的另一代碼才失效。而非模態(tài)代碼只在指令出現(xiàn)的程序段中才有效。標準中“不指定”代碼，用作修訂標準時指定新功能?！坝啦恢付ā贝a，說明標準中永不使用。這兩類G代碼，可以由機床數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商自行定義新功能，但必須在系統(tǒng)的操作說明書中予以說明。上一頁下一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識文字-地址程序段格式如下。上一頁下5.1數(shù)控編程的基本知識(3)尺寸字X,Y,Z等尺寸字用來給定機床坐標軸位移的方向和數(shù)值，它由地址碼、正負號及數(shù)值構(gòu)成。尺寸字的地址碼主要有用于指定到達點的直線坐標尺寸的Z,Y,Z,U,V,W,P,Q、R;用于指定到達點角度坐標的A,B,C;用于指定零件圓弧輪廓的圓心坐標尺寸I,J,K;用于指令補償號的D,H等。(4)進給功能字F進給功能字用來規(guī)定機床進給速度。它的表示方法主要有每分鐘進給量(mm/min)和每轉(zhuǎn)進給量(mm/r)。進給速度一經(jīng)指定，對后續(xù)程序都有效，一直到指令新的進給速度為止。(5)主軸功能字S主軸功能字用于指定主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速指定后，對后續(xù)程序段都有效，一直到它的指令值改變?yōu)橹埂Ｖ鬏S轉(zhuǎn)速的指令方法有:指定每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(m/min),指定切削速度(m/min）.上一頁下一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識(3)尺寸字X,Y,Z等尺寸字5.1數(shù)控編程的基本知識(6)刀具功能字T該功能用于指令加工中所用刀具號及自動補償號。其自動補償主要指刀具的刀位偏差、刀具長度補償及刀具半徑補償。(7)輔助功能字M輔助功能字用以指令數(shù)控機床中輔助裝置的開關動作或狀態(tài)。如主軸的轉(zhuǎn)、停，切削液的開、關，刀具的更換等。M指令有M00-M99共100種，見表5-2.(8)程序段結(jié)束寫在每一程序段之后，表示程序段結(jié)束當用EIA標準代碼時，結(jié)束符為“CR”,ISO標準代碼使用“NL”或“LF”，有的用符號“;”或“*”表示。上一頁下一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識(6)刀具功能字T該功能用于指令加5.1數(shù)控編程的基本知識數(shù)控編程的方法數(shù)控編程方法主要有手工編程和自動編程兩種。(1)手工編程由操作者或編程人員以人工方式完成整個加工程序編制工作的方法，稱為手工編程。對于點位加工或由直線及圓弧組成的簡單輪廊加工，計算比較簡單，程序段不多，采用手工編程較為合適。但對于形狀復雜的工件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及多維曲面的工件，需要進行煩瑣的計算，程序段很多，易出錯也難以校核，有的甚至無法用手工計算，此時要采用自動編程。(2)自動編程自動編程時，程序員根據(jù)工件圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫工件的源程序，輸入計算機，由計算機自動計算刀具軌跡，編寫工件加工程序單、制作穿孔紙帶等。自動編程借助于計算機強大的數(shù)字、圖形處理功能，使得一些計算復雜、手工編程困難或無法編出的程序能夠得以實現(xiàn)。從而降低了程序員的勞動強度，提高了編程效率，減少了出錯幾率。上一頁返回5.1數(shù)控編程的基本知識數(shù)控編程的方法上一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系5.2.1數(shù)控機床的坐標軸規(guī)定數(shù)控機床坐標軸，是為了準確地描述機床的運動，簡化程序的編制方法，并使所編程序具有互換性數(shù)控機床坐標軸的指定方法已標準化，我國在JB/T3051-1999中規(guī)定廠各種數(shù)控機床的坐標軸和運動方向。1.坐標軸和運動方向命名的原則.標準的坐標系采用右手直角笛卡幾坐標系，如圖5-1所示，大拇指的方向為X軸正方向，食指為Y軸的正方向，中指為Z軸的正方向;.永遠假定刀具相對于靜止的工件而運動;.標準規(guī)定機床某一部件運動的正方向，是增大工件和刀具之間距離的方向;.機床旋轉(zhuǎn)坐標運動的正方向是按照右旋螺紋旋入工件的方向。下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系5.2.1數(shù)控機床的坐標軸下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系

2.坐標軸的指定(1)X軸"X軸通常是水平軸，它平行于工件的裝夾表面;.對于工件旋轉(zhuǎn)的機床(如車床)，X軸的方向取水平的徑向，其正方向為刀具遠離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向;.對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床，若Z軸是垂直的，當從主軸向立柱看時，X軸正方向指向右，若Z軸是水平的，當從主軸向工件方向看時，X軸正方向指向右;.對刀具和工件均不旋轉(zhuǎn)的機床，X坐標平行于主要切削方向，并以切削方向為正方向.(2)Y軸

"Y軸垂直于X,Z軸;"Y軸根據(jù)X,Z軸，按照右手直角笛卡幾坐標系確定。上一頁下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系2.坐標軸的指定上一頁下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系(3)Z軸"Z軸是首先要指定的軸。規(guī)定機床的主軸為Z軸，由它提供切削功率;.如果機床沒有主軸(如數(shù)控劍床)，則取Z軸為垂直于工件裝夾表面方向;.如果一個機床有多個主軸，則取常用的主軸為Z軸。(4)旋轉(zhuǎn)坐標A,B,C分別表示其軸線平行于X,Y,Z軸的旋轉(zhuǎn)坐標。A,B,C的正方向，相應地表示在X,Y,Z坐標正方向上，按照右旋螺紋前進的方向。(5)附加坐標若在X,Y,Z主要直線運動之外，還有平行于它們的運動，可分別將它們指定為U,V,}%，若還有第三組運動，則分別指定為P,Q、R。上一頁下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系(3)Z軸上一頁下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系5.2.2機床坐標系與工件坐標系1.機床坐標系機床坐標系XYZ是生產(chǎn)廠家在機床上設定的坐標系，其原點是機床上的一個固定點,作為數(shù)控機床運動部件的運動參考點，在一般數(shù)控車床中，如圖5-2所示，原點為卡盤端面與主軸軸線的交點;在一般數(shù)控立銑床中，原點為運動部件在X,Y,Z三根坐標軸反方向運動的極限位置的交點，即在此狀態(tài)下的工作臺左前角上。上一頁下一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系5.2.2機床坐標系與工件坐標系上一5.2數(shù)控機床的坐標系2.工件坐標系設定工件坐標系XpYpZp目的是編程方便。設置工件坐標系原點的原則應盡可能選擇在工件的設計基準和工藝基準上，工件坐標系的坐標軸方向與機床坐標系的坐標軸方向保持一致。在數(shù)控車床中，如圖5-3所示，原點Op點一般設定在工件的右端面與主軸軸線的交點上。在數(shù)控銑床中，如圖5-4所示，Z軸的原點一般設定在工件的上表面，對于非對稱工件，X,Y軸的原點一般設定在工件的左前角上;對于對稱工件，X,Y軸的原點一般設定在工件對稱軸的交點上。上一頁返回5.2數(shù)控機床的坐標系2.工件坐標系上一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.1刀具的選擇合理選擇數(shù)控加工用的刀具，是工藝處理中的重要內(nèi)容之一。它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。與普通機床加工相比，數(shù)控加工對刀具提出廠更高的要求:強度高、精度高、切削速度和進給速度高、可靠性好、使用壽命長、斷屑及排屑性能好等?；谶@些要求，刀具材料必須具備以下主要性能:較高的硬度和耐磨性、較高的耐熱性、足夠的強度和韌性、較好的導熱性和良好的工藝性等。目前，常用的刀具除了使用量大、面廣的高速鋼及硬質(zhì)合金刀具外，還涌現(xiàn)出一些新型材料刀具，如涂層刀具和非金屬材料刀具。涂層刀具是在高速鋼及韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，通過氣相沉積法，涂覆一層極薄的耐磨性好的難熔金屬化合物，如TiC,TiN,TiB2等，以進一步改善切削性能、提高加工效率，并大大提高廠使用壽命。用作刀具的非金屬材料主要有陶瓷、金剛石和立方氮化硼等，這幾種材料都具有很高的硬度和耐磨性，但脆性大、抗彎強度和韌性較差，故不宜承受沖擊載荷及低速切削，也不適于加工各種軟金屬。下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.1刀具的選擇下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析選擇刀具時，除了采用合適的刀具材料外，還要使其尺寸與工件的尺寸和形狀相適應。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工常采用立銑刀;銑平面時，應選硬質(zhì)合金面銑刀;加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工時，可選用玉米齒硬質(zhì)合金螺旋立銑刀。選擇立銑刀時，刀具的有關參數(shù)，推薦按下述經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，如圖5-5所示。刀具半徑r應小于零件內(nèi)輪廊的最小曲率半徑，一般取r=(0.8-0.9);工件的加工高度(l為刀具切削部分長度)，以保證刀具有足夠的剛度;·對盲孔或深槽，選取L=H+(5-10)mm;.加工外形及通槽時，選取L=H+rg+(5-10)mm(rg為刀尖角半徑);·粗加工內(nèi)輪廊面時，銑刀最大直徑D1可按下式計算，如圖5-6所示;上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析選擇刀具時，除了采用合適的刀具材5.3數(shù)控機床加工工藝分析式中，D為輪廓的最小凹圓角半徑;為圓角鄰邊夾角等分線上的加工余量;為精加工余量;為圓角兩鄰邊的最小夾角。.加工肋時，刀具直徑為D=(5-10)b(b為肋的厚度)。對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形刀、錐形刀及盤形刀(見圖5-7)。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析式中，D為輪廓的最小凹圓角半徑;5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.2工件的裝夾和換刀點位置的確定1.工件的裝夾在數(shù)控機床上加工工件時，定位安裝的基本原則與普通機床相同，也要合理選擇定位基準和夾緊方案。為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的高速度、高效率的效能，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點:應具有較高的定位精度，定位基準盡量與設計基準、工藝基準、編程計算的基準保持一致，以減小定位誤差;盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工面;避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，應充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.2工件的裝夾和換刀點位置5.3數(shù)控機床加工工藝分析

2.選擇夾具的基本原則.要保證夾具的坐標方向與機床坐標方向相對固定;.力求結(jié)構(gòu)簡單，并大力推廣組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間、節(jié)省生產(chǎn)費用;工件的裝卻要快速、方便、可靠，以縮短輔助時間;夾具上各零件應不妨礙機床對工件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機構(gòu)等不能影響加工中的走刀;盡量采用液壓、電動和氣動方式進行控制和調(diào)整的夾具。3.常用夾具的類型(1)組合夾具組合夾具俗稱積木式夾具，是一種標準化程度及精度都較高的通用夾具，主要適用于數(shù)控銑床加工。(2)多工位夾具多工位夾具可同時裝夾多個工件，有利于縮短生產(chǎn)準備時間，提高生產(chǎn)率，主要用于加工中心等機床上進行中等批量的工件加工。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析2.選擇夾具的基本原則上一頁下5.3數(shù)控機床加工工藝分析(3)液壓、電動及氣動夾具這類夾具便于自動控制定位和夾緊，其應用范圍較寬。如數(shù)控車床上的液壓卡盤。4.對刀點與換刀點的確定在編寫數(shù)控加工程序時，應正確地選擇對刀點和換刀點的位置。對刀點就是數(shù)控機床在加工工件時，刀具相對于工件運動的起點。由于程序段從該點開始執(zhí)行，所以對刀點又稱為程序起點或起刀點。對刀點的選擇原則是:①便于用數(shù)字處理和簡化程序編制;②在機床上找正容易，加工中便于檢查;③引起的加工誤差小。對刀點可選在工件上，也可以選在工件外。但必須與工件的定位基準有一定的尺寸關系。如圖5-8中的X和Y坐標，這樣才能確定機床坐標系與工件坐標系的關系。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析(3)液壓、電動及氣動夾具這類夾5.3數(shù)控機床加工工藝分析為了提高加工精度，對刀點應盡量選在工件的設計基準或工藝基準上。如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對刀點。刀具的位置則以此孔來找正，使對刀點和刀位點重合。工廠常用的找正方法是將千分表裝在機床主軸上，轉(zhuǎn)動機床主軸，使JJ位點與對刀點一致。一致性越好，對刀精度越高。所謂JJ位點是指車刀、鎖刀的刀尖，鉆頭的鉆尖，立銑刀、端銑刀頭底面的中心，球頭銑刀的球頭中心。安裝工件時，工件坐標系要與機床坐標系有確定的尺寸關系。在工件坐標系設定后，從對刀點開始的第一個程序段的坐標值，為對刀點在機床坐標系中的坐標值(X0,Yo)。當按絕對坐標編程時，不管對刀點和工件原點是否重合，都是X2、Y2;當按增量坐標編程時，對刀點與工件零點重合時，第一個程序段的坐標值是X2,Y2，不重合時，則為(X1+X2),(Y1+Y2)。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析為了提高加工精度，對刀點應盡量選5.3數(shù)控機床加工工藝分析對刀點既是程序的起點，也是程序的終點，因此在成批生產(chǎn)中要考慮對刀點的重復精度。該精度可用對刀點相距機床原點的坐標值(X0

，Yo)來校核。加工過程中需要換刀時，應規(guī)定換刀點。換刀點是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置。該點可以是某一固定點(如加工中心，其換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意的一點(如數(shù)控車床)。換刀點應設在工件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時與工件及其他部件不發(fā)生運動干涉為準。其設定值可用實際測量方法或計算確定。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析對刀點既是程序的起點，也是程序的5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.3確定走刀路線走刀路線(又稱加工路線)，就是刀位點相對于工件運動的軌跡和方向。確定走刀路線時，應根據(jù)工件的精度和表面粗糙度要求以及機床、刀具的剛度等具體情況予以綜合考慮。例如，銑削加工時是采用順銑還是采用逆銑，是一次走刀還是多次走刀等。確定走刀路線還應使數(shù)值計算簡單，程序段少，以減少編程工作量。為充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能，應使加工路線最短，減少空行程時間。對于點位控制的數(shù)控機床，只要求定位精度較高，定位過程盡可能快，而刀具相對工件的運動路線則是無關緊要的，因此這類機床應按空行程最短來安排走刀路線。例如在鉆削圖5-9(a)所示的工件時，圖5-9(c)所示的空行程進給路線比圖5-9(b)所示的常規(guī)的空行程進給路線要短。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.3確定走刀路線上一頁下一5.3數(shù)控機床加工工藝分析對于點位控制的數(shù)控機床還要確定刀具軸向運動尺寸，其大小主要由工件的軸向尺寸決定，并應考慮一些輔助尺寸。例如圖5-10所示的鉆孔情況，Zd為孔的深度;為引入距離，一般對已加工面取1-3mm，毛面取5-8mm，攻螺紋時取5-10mm。鉆通孔時刀具超越量取1-3mm.由圖5-10知式中，Zp為鉆頭鉆錐長;D為鉆頭直徑;為鉆頭半頂角。銑削平面零件時，為了保證輪廓表面的粗糙度要求，減少接刀痕跡，需要精心設計刀具的“切入”和“切出”程序。例如圖5-11所示，銑削外輪廓時，銑刀應沿零件輪廓曲線的延長線切向切入和切出。不應沿法向切入和切出，以避免產(chǎn)生接刀痕。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析對于點位控制的數(shù)控機床還要確定刀5.3數(shù)控機床加工工藝分析在銑削圖5-12所示凹槽一類的封閉內(nèi)輪廓時，其切入和切出無法外延，銑刀要沿零件輪廓的法線方向切入和切出，此時，切入點和切出點盡可能選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。圖5-12列出了三種走刀方案，為了保證凹槽側(cè)面達到所要求的表面粗糙度，最終輪廓應由最后環(huán)切走刀連續(xù)加工出來為好，所以圖5-12(c)的走刀路線方案最好，圖5-12(a)方案最差。在輪廓加工過程中應盡量避免進給停頓。進給停頓將引起切削力的變化，從而引起下件、刀具、夾具、機床系統(tǒng)彈性變形發(fā)生變化，導致在停頓處的工件表面留下劃痕。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析在銑削圖5-12所示凹槽一類的5.3數(shù)控機床加工工藝分析在數(shù)控機床上加工螺紋時，沿螺距方向的Z向進給和主軸的旋轉(zhuǎn)要保持嚴格的速比關系。但考慮Z向從停止狀態(tài)到達指令的進給速度(mm/r，隨動系統(tǒng)總要有一過渡過程，因此在安排Z向加工路線時，要有引入距離，和超越距離，如圖5-13所示。一般取2-5mm，對大螺距的螺紋取大值;一般取左右。若螺紋收尾處無退刀槽，收尾處的形狀與數(shù)控系統(tǒng)有關，一般取45°退刀收尾。銑削曲面時，常用球頭刀采用“行切法”進行加工。所謂行切法是指刀具與工件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間距是按零件加工精度要求確定的。5.3.4切削用量的選擇數(shù)控機床加工中的切削用量是表示機床的主運動和進給運動大小的重要參數(shù)，它包括背吃刀量切削速度、進給速度。其具體數(shù)值應根據(jù)數(shù)控機床說明書、切削原理中規(guī)定的方法并結(jié)合實踐經(jīng)驗加以確定，并應編入程序單。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析在數(shù)控機床上加工螺紋時，沿螺距方5.3數(shù)控機床加工工藝分析1.切削速度v的確定切削速度又稱線速度，它是指切削時，刀具切削刃上某點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。常用的切削速度見表5-3所示。2.背吃刀量ap的確定背吃刀量是指在垂直于進給方向上，待加工表面與已加工表面間的距離。它的大小根據(jù)機床、工件、刀具系統(tǒng)的剛度來決定。在剛度允許的情況下，盡可能使a，選得等于工件的加工余量。這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。當零件的精度要求較高時，則考慮留出半精加工和精加工的切削余量，一般取0.2-0.5mm。切削速度確定后，計算主軸轉(zhuǎn)速(主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)計算值在機床說明書中選定相近的標準值)。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析1.切削速度v的確定下一頁上一頁5.3數(shù)控機床加工工藝分析3.進給速度f的確定進給速度是指單位時間內(nèi)或主軸旋轉(zhuǎn)一周，刀具沿進給方向移動的距離。它是數(shù)控機床切削用量中的一個重要參數(shù)，通常根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度要求來選取。要求較高時，進給速度應取小一些，一般取20-5Omm/min。另外，在選取進給速度時，還應考慮以下幾點:.為了提高生產(chǎn)率，在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量選較大的進給速度;·切斷、精加工、深孔加工或高速鋼刀具切削時，應選用較低的進給速度;.刀具或工件的空行程，可以設定盡量高的進給速度;.進給速度應與主軸轉(zhuǎn)速和背吃刀量等切削用量相適應，不能顧此失彼;上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析3.進給速度f的確定上一頁下一頁5.3數(shù)控機床加工工藝分析·在輪廊加工中，應注意輪廊拐角處的“超程”問題。如圖5-14所示，銑刀由A向B運動，若進給速度較高，由于慣性作用，在拐角B點可能出現(xiàn)“超程”現(xiàn)象，即將拐角處的金屬切去一些，而導致加工誤差。降低進給速度則可減少B點的超程量。為了保證加工效率，可將AB分為兩段，在AA’段為正常進給速度，A'B段為低速段，過B’后再逐步恢復正常進給速度。低速段的進給速度要根據(jù)機床的動態(tài)性能和允許的“超程誤差”大小來決定。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析·在輪廊加工中，應注意輪廊拐角處5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.5數(shù)控加工工藝文件數(shù)控加工工藝文件既是數(shù)控加工、產(chǎn)品驗收的依據(jù)，也是操作者要遵守、執(zhí)行的規(guī)程，同時還是零件重復生產(chǎn)的必要的工藝資料的積累和儲備。它是編程員在編制加工程序單時作出的與程序單相關的技術文件。一般來說，比較全面的工藝文件包括工藝卡片、刀具卡片、機床調(diào)整單、零件加工程序單等。工藝文件有多種形式，使用者可以根據(jù)本廠的生產(chǎn)習慣與管理形式等進行編制?，F(xiàn)列舉一例供參考。1.刀具卡片數(shù)控加工時，為了提高生產(chǎn)率，一般采用機床外預調(diào)刀具，并將測量好的刀具尺寸寫到刀具卡中。刀具卡片是調(diào)刀人員調(diào)整刀具輸入的主要依據(jù)。刀具卡片內(nèi)容如表5-4所示。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析5.3.5數(shù)控加工工藝文件上一頁5.3數(shù)控機床加工工藝分析(1)機床調(diào)整單機床調(diào)整單是機床操作人員在加工前調(diào)整機床的依據(jù)。它主要包括機床控制面板調(diào)整單和數(shù)控加工零件安裝、零點設定卡片兩部分。機床控制面板調(diào)整單主要反映機床控制面板上有關開關、旋鈕的位置。如進給倍率、切削液開關的位置等。數(shù)控加工零件安裝零點設定卡片主要表明數(shù)控加工零件定位和夾緊方法，也注明廠工件零點設定的位置和方向，以及使用夾具的名稱和編號等。(2)數(shù)控加工程序單數(shù)控加工程序單是編程人員根據(jù)工藝分析情況，經(jīng)過數(shù)值計算，按照數(shù)控系統(tǒng)特定的指令代碼編制的。它是記錄數(shù)控加工工藝過程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)的清單，是手動輸入(MDI)和制作數(shù)控介質(zhì)的主要依據(jù)。不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序單的格式不同。表5-5為FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床加工程序單示例。上一頁下一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析(1)機床調(diào)整單機床調(diào)整單是機床5.3數(shù)控機床加工工藝分析

2.工藝卡片數(shù)控加工工藝卡片與普通機床加工工藝卡片有諸多相似之處，不同的是數(shù)控加工工藝卡片應反映使用的輔具、刀具切削參數(shù)、切削液等，它是操作人員進行數(shù)控加工的主要指導性工藝資料。表5-6為加工中心上使用的一張工藝卡片。在數(shù)控機床上只加工工件的一個工步時，也可不填寫工序卡。在工序加工內(nèi)容較簡單時，可把工件的工序草圖反映在工序卡上，并注明編程原點和換刀點等。另外，在數(shù)控加工工藝文件中，對于軌跡較復雜的銑削和圓弧切入、切出的銑削加工還應繪制刀具軌跡圖。上一頁返回5.3數(shù)控機床加工工藝分析2.工藝卡片上一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算數(shù)值計算主要是基點和節(jié)點的計算。所謂數(shù)控加工的數(shù)值計算，是根據(jù)工件圖，按已確定的走刀路線和允許的編程誤差，計算數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)?；c是指組成零件輪廓的各幾何元素間的連接點。如兩直線的交點，直線與圓弧、圓弧與圓弧之間的交點或切點等。顯然，相鄰基點間只能是一種幾何元素。日前，一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有直線、圓弧插補功能，所以對于僅由直線和圓弧兩種幾何元素構(gòu)成的平面輪廓，只要計算出基點坐標和圓心坐標即可。當零件的形狀是非圓曲線，而數(shù)控系統(tǒng)又不具備該曲線插補功能時，要在滿足允許的編程誤差的條件下，用若干直線段或圓弧段來逼近給定曲線。逼近線段的交點或切點稱為節(jié)點。如圖5-15（c）中的G點為圓弧擬合非圓曲線時的節(jié)點，圖5-15（b）中的B,C,D點為直線擬合非圓曲線時的節(jié)點。在編程時按節(jié)點劃分程序段。下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算數(shù)值計算主要是基點和節(jié)點的計5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算基點直接計算的方法比較簡單，一般可利用幾何元素間的三角函數(shù)關系或聯(lián)立方程組來求解，這里不再贅述。下面以非圓曲線的節(jié)點計算為例展開講述。數(shù)控加工中把除直線與圓弧之外用數(shù)學方程式表達的平面輪廓曲線稱為非圓曲線。非圓曲線的節(jié)點就是逼近線段的交點。一個已知曲線y=f(z)的節(jié)點數(shù)日主要取決于所用逼近線段的形狀(直線或圓弧)、曲線方程的特性以及允許的擬和誤差。將這三個方面用數(shù)學關系來求解，即可求得相應的節(jié)點坐標。下面簡要介紹常用的直線逼近節(jié)點的計算方法。5.4.1等步長直線逼近的節(jié)點計算這種計算方法是使所有逼近線段的長度相等，從而求出節(jié)點坐標。如圖5-16所示，計算步驟如下：上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算基點直接計算的方法比較簡單，5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回由于步長l決定于最小曲率半徑，致使曲率半徑較大處的節(jié)點過密過多，所以等步長法適用于曲率半徑相差不大的曲線。5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回由于步長l決5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算5.4.2等間距直線逼近的節(jié)點計算1.基本原理等間距法就是將某一坐標軸劃分成相等的間距。已知曲線方程y=f(x)，沿X軸方向取為等間距長。根據(jù)曲線方程，由xi求得Yi，如此求得的一系列點就是節(jié)點。2.誤差校驗方法由圖5-17知，當取得愈大，產(chǎn)生的擬和誤差愈大。設工件的允許擬和誤差為,一般取成零件公差的1/10-1/5,要求曲線y=f(x)與相鄰兩節(jié)點連線間的法向距離小于。實際處理時，并非任意相鄰兩點間的誤差都要驗算，對于曲線曲率半徑變化較小處，只需驗算兩節(jié)點間距最長處的誤差，而對曲線曲率變化較大處，應驗算曲率半徑較小處的誤差，通常由軟廓圖形直接觀察確定檢查的位置，檢查的方法如下.上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算5.4.2等間距直線逼近的節(jié)5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上式若無解，表示直線m‘n’不與輪廓曲線y=f(x)相交，擬合誤差在允許范圍內(nèi);若只有一個解，表示直線m’n’與y=f(x)相切，擬合誤差等于;若有兩個解，且則表示超差，此時應減少△x重新進行計算，直到滿足要求為止。5.4.3等誤差直線逼近的節(jié)點計算等誤差法就是使所有逼近線段的誤差8相等。如圖5-18所示，其計算步驟如下:(1)確定允許誤差8的圓方程以曲線起點(xa,ya)為圓心，為半徑作圓，此圓方程式上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上式若無解，表示直線m‘n5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算由上述內(nèi)容可知，等誤差法程序段數(shù)日最少，但計算較復雜，可用計算機輔助完成。在采用直線逼近非圓曲線的擬合方法中，是一種較好的方法。上一頁下一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算由上述內(nèi)容可知，等誤差法程序5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算列表曲線的節(jié)點計算方法簡介有些零件輪廊是由通過試驗和測量得到的節(jié)點構(gòu)成的。這些節(jié)點往往以表格形式給出，所以稱為列表曲線。為了保證列表曲線的加工精度，必須借助插值函數(shù)增加新的節(jié)點。處理列表曲線的一般方法是，根據(jù)已知列表點導出插值函數(shù)(稱為第一次擬合)，再根據(jù)插值函數(shù)進行插點密化，即求得新的節(jié)點(稱為第二次擬合)，然后根據(jù)這些足夠多的節(jié)點編制擬合線段(常用直線段)程序。列表曲線的擬合方法較多，數(shù)控編程中常用的插值函數(shù)有三次樣條函數(shù)和圓弧樣條函數(shù)。在此不做詳細介紹，讀者如需要，可以參考有關專著。上一頁返回5.4程序編制中數(shù)值節(jié)點的計算列表曲線的節(jié)點計算方法簡介上5.5數(shù)控車床的程序編制數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)通過車床X,Z坐標軸的伺服電動機控制車床進給運動部件的動作順序、移動量和進給速度，再配以主軸的運動，便能加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件。數(shù)控車床是日前使用較為廣泛的數(shù)控機床之一。5.5.1編制加工程序前的準備工作1.數(shù)控車床加工參數(shù)的選擇數(shù)控車床加工參數(shù)的選擇與普通車床類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動完成所有車ril1工序，因而選擇加工參數(shù)時注意以下幾點:下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)5.5數(shù)控車床的程序編制(1)合理選擇切削用量切削用量(ap,f.v)選擇是否合理，對于能否充分發(fā)揮機床潛力與刀具切削性能，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的選擇原則是:粗車時，首先考慮選擇盡可能大的背吃刀量ap其次選擇較大的進給量f，最后確定合適的切削速度v。增大背吃刀量ap可以減少走刀次數(shù)，增大進給量廠有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量有利于提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本。精車時，由于加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)率。所以精車時應選用較小的背吃刀量ap和進給量f，并選用切削性能好的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度v。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制(1)合理選擇切削用量切削用量(ap5.5數(shù)控車床的程序編制此外，在安排粗、精車削用量時，應注意機床說明書給定的允許切削用量范圍。對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時扭矩降低，尤其應注意此時的切削用量選擇?，F(xiàn)摘錄一些資料上推薦的切削用量數(shù)據(jù)，供編程時參考。(2)合理選擇刀具刀具尤其是刀片的選擇是保證加工質(zhì)量提高加工效率的重要環(huán)節(jié)。工件材料的加工性能、毛坯余量、工件的尺寸精度和表面粗糙度要求、機床的自動化程度等都是選擇刀片的重要依據(jù)。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制此外，在安排粗、精車削用量時，應注意5.5數(shù)控車床的程序編制

數(shù)控車床能兼作粗、精車削，因此粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。此外，為減少換刀時間和方便對刀，應盡可能采用機夾刀和機夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得合理，刀片最好選擇涂層硬質(zhì)合金刀片。一般數(shù)控車床用得較為普遍的是硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具。選擇刀片時要根據(jù)零件的材料種類、硬度、加工表面粗糙度要求及加工余量等已知條件來決定刀片的幾何結(jié)構(gòu)(如刀尖圓角)、進給量、切削速度和刀片牌號。具體選擇時可參考切削用量手冊上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制數(shù)控車床能兼作粗、精車削，因此粗車5.5數(shù)控車床的程序編制2.熟悉數(shù)控系統(tǒng)和相關參數(shù)對于數(shù)控車床，采用不同的數(shù)控系統(tǒng)，其編程方法和編程指令的規(guī)定不盡相同。這里，我們以MJ-50型數(shù)控車床配備的FANUC-OTE數(shù)控系統(tǒng)為例來介紹。在編制加工程序前要認真閱讀機床說明書和編程手冊，以便了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的功能及其他的有關參數(shù)。準備功能G代碼FANUC-OTE系統(tǒng)的準備功能如表5-8所示。輔助功能輔助功能如表5-9所示。F功能數(shù)控車床進給速度的單位，一般用mm/r表示(系統(tǒng)默認)，即每轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)執(zhí)行了(1998后，指定每分鐘進給，即進給速度單位為mm/min。G1999是取消每分鐘進給，恢復每轉(zhuǎn)進給，即將進給速度單位恢復為mm/r上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制2.熟悉數(shù)控系統(tǒng)和相關參數(shù)上一頁下一5.5數(shù)控車床的程序編制s功能主軸轉(zhuǎn)速指令，主軸轉(zhuǎn)速一般用r/min表示(系統(tǒng)默認)。系統(tǒng)執(zhí)行了G1996后，指的主軸轉(zhuǎn)速單位為/min，即恒線速度控制。G1997是取消恒線速度控制的指令，即將主軸轉(zhuǎn)速單位恢復為r/min3.分析工件圖樣和進行數(shù)字處理(1)分析工件圖樣根據(jù)工件圖樣對工件的形狀、加工精度、技術條件、毛坯等進行詳細分析，并在此基礎上確定加工的工步順序和裝夾方法，合理選用切削用量和刀具的形狀、尺寸、規(guī)格以及刀具在回轉(zhuǎn)刀架上的安裝位置等。編程人員在編程時，應特別注意:選擇最佳的切削條件;選擇最短的刀具路徑，以提高效率;充分利用機床數(shù)控系統(tǒng)的指令功能，以簡化編程。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制s功能主軸轉(zhuǎn)速指令，主軸轉(zhuǎn)速一般用r5.5數(shù)控車床的程序編制(2)數(shù)學處理確定加工工藝方案后，根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線，計算刀具運動軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般都具有直線插補和圓弧插補功能，對于由直線和圓弧組成的軸類、盤類零件，只需計算出零件輪廓上相鄰幾何要素的交點或切點的坐標值，得出各幾何要素的起點、終點和圓弧的圓心坐標值。對于復雜零件的數(shù)學處理一般手工計算難以勝任，需借助計算機輔助計算。4.坐標系統(tǒng)(1)機床的坐標軸數(shù)控車床是以機床原點為坐標原點建立的X,Z軸二維坐標系。Z軸為主軸軸線方向，刀具遠離工件的方向為正向。X軸與主軸垂直，刀具遠離主軸軸線的方向為正向。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制(2)數(shù)學處理確定加工工藝方案后，根5.5數(shù)控車床的程序編制(2)機床原點機床原點為機床上的一個固定點，是由機床生產(chǎn)廠確定的。數(shù)控車床一般將其定義在主軸中心線與主軸前端面的交點處。(3)參考點及機床坐標系參考點是指刀架(刀架相關點)距離機床原點最遠的一個固定點。該點在機床出廠時已調(diào)試好，并將數(shù)據(jù)固化到數(shù)控系統(tǒng)中。如果以機床原點為坐標原點，建立一個Z軸與X軸的直角坐標系，則此坐標系就稱為機床坐標系。機床參考點的位置由設置在機床X向、Z向滑板上的機械擋塊通過行程開關來確定。當?shù)都芊祷貦C床參考點時，裝在X向和Z向滑板上的兩擋塊分別壓下對應的開關，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，滑板運動停止，即完成廠返回機床參考點的操作。在機床通電之后，刀架返回參考點之前，無論刀架處于什么位上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制(2)機床原點機床原點為機床上的一個5.5數(shù)控車床的程序編制置，此時，CRT屏幕上顯示X,Z坐標值均為0(無意義)。當完成廠返回機床參考點的操作后，CRT屏幕上立即顯示出刀架相關點在機床坐標系中的坐標值，即建立起廠機床坐標系。MJ50數(shù)控車床的機床坐標系及機床參考點與機床原點的相對位置如圖5-19所示。(4)刀架相關點是指刀架上的某一位置點。所謂尋找機床參考點，就是使刀架相關點與機床參考點重合，從而使數(shù)控系統(tǒng)得到刀架相關點在機床坐標系中的位置。所有刀具的長度補償值均是刀尖相對刀架相關點的長度尺寸。(5)工件原點和工件坐標系工件圖樣給出后，首先應找出圖樣上的設計基準點。)其他各項尺寸均是以此點為基準進行標注。該點稱為工件原點。以工件原點為坐標原點建立一個XZ直角坐標系，稱為工件坐標系。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制置，此時，CRT屏幕上顯示X,Z坐5.5數(shù)控車床的程序編制工件原點是人為設定的，設定的依據(jù)是既要符合圖樣尺寸的標注習慣，又要便于編程。通常工件原點選擇在工件右端面、左端面或卡爪的前端面。將工件安裝在卡盤上，則機床坐標系與工件坐標系是不重合的。而工件坐標系的Z軸一般與主軸軸線重合，X軸隨工件原點位置不同而異。各軸正方向與機床坐標系相同。圖5-20所示為以工件右端面為工件原點的工件坐標系。(6)絕對編程與增量編程X軸和Z軸移動量的指令方法有絕對指令和增量指令兩種。絕對指令是對各軸移動到終點的坐標值進行編程的方法，稱為絕對編程法。增量指令是用各軸的移動量直接編程的方法，稱為增量編程法。絕對編程時，用X,Z表示X軸與Z軸的坐標值;增量編程時，用Il,W表示X軸與Z軸上的移動量。在實際編程中，通常用絕對上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制工件原點是人為設定的，設定的依據(jù)是既5.5數(shù)控車床的程序編制編程法，這樣可以減少編程錯誤。有時為了避免編程時的一些尺寸計算，絕對編程和增量編程在同一程序段中可以混用。(7)直徑編程與小數(shù)點編程數(shù)控車床均采用直徑編程與小數(shù)點編程。直徑編程是指在編程時與x軸有關的各項尺寸要用直徑值編程。小數(shù)點編程是指在輸入x,z坐標值或U,W移動量時，要采用小數(shù)點格式。例如:從A(0,0)移動到B(50,0)，使用小數(shù)點編程時，表示方式為:X50.或X50.0。在程序輸入時，要特別注意小數(shù)點的輸入。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制編程法，這樣可以減少編程錯誤。有時為5.5數(shù)控車床的程序編制5.4.2數(shù)控車床編程的方法1.坐標系設定工件裝夾在卡盤上，機床坐標系與工件坐標是不重合的。為便于編程，應建立一個工件坐標系，使刀具在此坐標系中進行加工。工件坐標系設定指令格式G50—XZ--;該指令規(guī)定刀具起刀點(或換刀點)至工件原點的距離。坐標值X,Z為刀尖(刀位點)在工件坐標系中的起始點(起刀點)位置。如圖5-20所示，0為工件原點，P0為刀尖起始點，設定工件坐標系的指令為G50X300.0Z480.0執(zhí)行此程序段后，系統(tǒng)內(nèi)部對(300,480)進行記憶，并顯示在顯示器上，這就相當于系統(tǒng)內(nèi)建立了一個以工件原點為坐標原點的工件坐標系。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制5.4.2數(shù)控車床編程的方法上一頁下5.5數(shù)控車床的程序編制工件原點設定在工件左端面的中心還是右端面的中心，主要是考慮能將工件圖樣上的尺寸方便地換算成坐標值，以方便編程，例如車削圖5-21所示的階梯軸。同是車40mm端面和40mmx20mm外圓，如圖5-21(a)所示，將工件原點設定在工件左端面的O點(不考慮S,T,M功能)。加工程序如下:O0410NO150G00X46.0Z60.0;N0160CO1XOF0.3;N0170G00Z62.0;N0230G00X40.0Z62.0;N0240GO1Z40.0F0.3;上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制工件原點設定在工件左端面的中心還是右5.5數(shù)控車床的程序編制如圖5-21(b)所示，將工件原點設定在工件石端面的O點。加工程序如下:O0420NO150G00X46.0ZO;N0160CO1XOF0.3;N0170C00Z2.0;N0230G00X40.0Z2.0N0240GO1Z-20.0F0.3:從上述兩例可以看出，將工件坐標系的工件原點設定在工件的右端面要比設定在工件左端面時計算各尺寸坐標值方便，從而給編程帶來方便。故推薦采用圖5-21(b)所示的方案，將工件原點設定在工件右端面的中心。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制如圖5-21(b)所示，將工件原點設5.5數(shù)控車床的程序編制車床刀架的換刀點是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時所在的位置。換刀點是任意一點，可以和刀具起始點重合，它的設定原則是以刀架轉(zhuǎn)位時不碰撞工件和機床上其他部件為準。換刀點的坐標值一般用實測的方法來設定。2.快速定位快速定位指令格式G00X(U)---Z(W)---;當?shù)毒呖焖僖苿訒r，用G00指令。該指令用于刀具快速趨近工件，或在切削完畢后使刀具快速撤離工件。(1)工件采用卡盤夾持，不使用尾座時(見圖5-22)刀具從點A到點BC00X100.0Z0.2;從點B返回到點AG00X200.0Z200.0;(2)工件采用卡盤夾持，使用尾座頂尖時(見圖5-23)因有尾座頂尖，規(guī)定兩軸不能同時運動。從點A至U點BG00Z2.0;上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制車床刀架的換刀點是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時所5.5數(shù)控車床的程序編制從點B到點CC00X80.0從點C返回到點BC00X200.0從點B返回到點AG00Z100.0由于X軸和Z軸的進給速度不同，因此在快速定位時，兩軸的合成運動軌跡并不是一條直線。在編制工件加工程序時，一定要注意避免刀具與其他部件碰撞。3.直線插補直線插補指令格式GO1X(U)Z(W);如圖5-24(a)所示，車外圓GO1Z一10.0F100;如圖5-24(b)所示，車軸肩端面CO1X10.0F100;如圖5-24(c)所示，車錐面GO1X50.0Z一35.0F100;在程序中，應用第一個GO1指令時，一定規(guī)定一個F指令。在以后的程序段中，在沒有新的F指令以前，進給量保持不變，不必在每個程序段中都寫入F指令。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制從點B到點CC00X80.0上5.5數(shù)控車床的程序編制4.圓弧插補(1)圓弧順逆方向的判斷圓弧插補指令有順時針圓弧插補指令G02和逆時針圓弧插補指令G03.圓弧插補的順逆方向判斷為:沿與圓弧所在平面(如X-Z平面)垂直的坐標軸的負方向(一瑪看去，順時針方向為G02，逆時針方向為G03.(2)G02/G02,03指令的格式G02/G03指令不僅要指定圓弧的終點坐標，還要指定圓弧的圓心位置。指定圓弧圓心位置的方法有兩種:用I,K指定圓心位置G02/G03X(U)Z(W)IKF;用圓弧半徑R指定圓心位置G02/G03X(U)Z(W)RF;上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制4.圓弧插補上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制5.5.3刀具補償功能刀具功能稱為T功能，它是進行刀具選擇和刀具補償?shù)墓δ堋Ｖ噶罡袷綖榈毒哐a償號從of組開始，nn組表示取消JJ補。通常以同一編號指令刀位號和刀具補償號，以減少編程時的錯誤。數(shù)控車床的刀具補償功能包括刀具長度位置補償和刀尖圓弧半徑補償。1.刀具長度位置補償?shù)毒叩拈L度位置補償又稱為刀具偏置補償或刀具偏移補償。在下面三種情況下，均需進行刀具長度的補償。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制5.5.3刀具補償功能上一頁下一頁返5.5數(shù)控車床的程序編制在實際加工中，通常需用若干把刀加工同一工件，而編程時一般是以其中一把刀為基準刀設定工件坐標系的，因此必須將所有刀的刀尖都移到此基準點。利用刀具長度補償功能，即可完成。另外，編程時也可以不設基準刀(設定工件坐標系將不同)，這時，所有刀具的長度位置補償值均是相對刀架相關點的。對同一把刀來說，刀具重磨后再把它準確地安裝到加工程序所設定的位置是非常困難的，總是存在著安裝位置誤差。這種安裝位置誤差在實際加工時便成為加工誤差。因此在加工以前，必須用刀具長度補償功能來修正安裝位置誤差。。每把刀在加工過程中，都會有不同程度的磨損，而磨損后刀具的刀尖位置與編程位置存在差值，這勢必造成加工誤差。這一問題也可以用刀具長度補償?shù)姆椒▉斫鉀Q。刀具長度補償通常是通過手動對刀和測量工件加工尺寸的方法，測出每把刀具的位置補償量并輸入到相應的存儲器中。當程序執(zhí)行廠刀具長度補償功能之后，刀尖的實際位置就代上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制在實際加工中，通常需用若干把刀加工同5.5數(shù)控車床的程序編制替了原來的位置，即數(shù)控系統(tǒng)從控制刀架相關點偏移到控制刀尖點。值得說明的是，刀具長度補償一般是在換刀指令后第一個含有移動指令的程序段中進行，取消刀具長度補償是在刀具完成加工工序后，返回換刀點的程序段中執(zhí)行。

2.刀尖圓弧半徑補償編制數(shù)控車床加工程序時，將車刀刀尖看做一個點。但是為了提高刀具壽命和降低加工表面的粗糙度，通常是將車刀刀尖磨成半徑不大的圓弧，圓弧半徑R一般在0.4-1.6mm之間。編程時以理論刀尖點尸來編程，數(shù)控系統(tǒng)控制尸點的運動軌跡。而切削時，實際起作用的切削刃是圓弧的各切點，這勢必會產(chǎn)生加工表面的形狀誤差。刀尖圓弧半徑補償功能就是用來補償由于刀尖圓弧半徑引起的工件形狀誤差。如圖5-25所示，切削工件右端面時，車刀圓弧的切點A與理論刀尖點P的Z坐標值相同，車外圓時車刀圓弧的切點B與P點的X坐標值相同，切削出的工件沒有形狀誤差和尺寸誤差，因此可以不考慮刀尖半徑補償。如果切削外圓后繼續(xù)切削虛線所。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制替了原來的位置，即數(shù)控系統(tǒng)從控制刀架5.5數(shù)控車床的程序編制示的端面，則在外圓與端面的連接處，存在加工誤差BCD(誤差值為刀尖圓弧半徑)，這一加工誤差是不能靠刀尖半徑補償方法來修正的。切削圓錐和圓弧部分時，仍然以理論刀尖點尸來編程，刀具運動過程中與工件接觸的各切點為圖5-25所示的無刀具補償時的軌跡。該軌跡與工件加工要求的軌跡之間存在著圖中斜線部分的誤差，直接影響到工件的加工精度，而且刀尖圓弧半徑越大，形狀誤差越大?？梢?，對刀尖圓弧半徑進行補償是十分必要的。當采用刀尖圓弧半徑補償時，切削出的工件輪廓就是圖5-25中工件加工要求的軌跡。3.實現(xiàn)刀尖圓弧半徑補償功能的準備工作在加工工件之前，要把刀尖半徑補償?shù)挠嘘P數(shù)據(jù)輸入到刀補表中，以便使數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)Φ都鈭A弧半徑所引起的誤差進行自動補償.上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制示的端面，則在外圓與端面的連接處，存5.5數(shù)控車床的程序編制刀尖半徑。工件的形狀與刀尖半徑的大小有直接關系，必須將刀尖圓弧半徑值輸入到刀補表中。車刀的形狀和位置參數(shù)車刀的形狀很多，它能決定刀尖圓弧所處的位置，因此也要把代表車刀形狀和位置的參數(shù)輸入到刀補表中。一般將車刀的形狀和位置參數(shù)稱為刀尖方位T。車刀的形狀和位置如圖5-26所示，分別用參數(shù)0-9表示，P點為理論刀尖點。參數(shù)的輸入與每個刀具補償號相對應有一組X和Z的刀具長度補償值、刀尖圓弧半徑R以及刀尖方位T值。輸入刀尖圓弧半徑補償值，就是要將參數(shù)R和T輸入到刀補表中。例如某程序中編入下面的程序段

N100G00G42X100.0Z3.0TO101:上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制刀尖半徑。工件的形狀與刀尖半徑的大小5.5數(shù)控車床的程序編制此時若輸入刀具補償號為O1的參數(shù)，CRT屏幕上顯示圖5-27的內(nèi)容。在自動加工工件的過程中，數(shù)控系統(tǒng)按照刀具表中O1補償欄內(nèi)的X,Z,R,T的數(shù)值，自動修正刀具的位置誤差和自動進行刀尖圓弧半徑的補償。數(shù)控加工程序在自動執(zhí)行前，均先將各刀具補償值輸入刀補表。各刀具補償值輸入刀補表時要注意一一對應，否則在自動加工過程中會發(fā)生意外，這一點應特別注意。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制此時若輸入刀具補償號為O1的參數(shù)，C5.5數(shù)控車床的程序編制4.刀尖圓弧半徑補償?shù)姆较蛟谶M行刀尖圓弧半徑補償時，刀具和工件的相對位置不同，刀尖半徑補償?shù)闹噶钜膊煌?，圖5-28表示刀尖半徑補償?shù)膬煞N不同方向。如圖5-28(a)所示，刀尖沿ABCDE運動，順著刀尖運動方向看，刀具在工件的右側(cè)，即為刀具的右補償。用G42指令刀尖半徑右補償。如圖5-25(b)所示，刀尖沿FGHI運動，順著刀尖運動方向看，刀具是在工件的左側(cè)，即為刀具的左補償。用G41指令刀尖半徑左補償。如果取消刀具的左補償或右補償，可用G40指令編程，則車刀軌跡按現(xiàn)刀尖軌跡運動。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制4.刀尖圓弧半徑補償?shù)姆较蛏弦豁撓乱?.5數(shù)控車床的程序編制5.5.4固定循環(huán)的應用MJ-50數(shù)控車床使用的FANUC-OTE數(shù)控系統(tǒng)具有循環(huán)功能(見表5-8。若能恰當?shù)厥褂醚h(huán)功能編制程序，可免去許多復雜的計算過程，程序也得到簡化。1.單一固定循環(huán)可以用G90,G94,G92代碼分別進行外圓切削循環(huán)、端面切削循環(huán)和螺紋切削循環(huán)。(1)外圓車削循環(huán)其指令格式為G90X(U)Z(W)RF當R=0時，為外圓車削循環(huán)。如圖5-29所示，刀尖從起始點A開始按矩形循環(huán)，最后又回到起始點。圖中虛線表示刀具快速移動，實線表示按F指令的工進速度移動。X,Z為圓柱面切削終點的坐標值，U,W為圓柱面切削終點相對循環(huán)起點的坐標值。當時，為圓錐面車削循環(huán)。如圖5-30所示，刀尖從起始點A開始按梯形循環(huán)，最后又回到起始點。R為圓錐體切削始點與切削終點的半徑差值。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制5.5.4固定循環(huán)的應用上一頁下一頁5.5數(shù)控車床的程序編制圖5-31所示外圓的加工程序為O0440NO100G50X200.0Z200.0TO101;NO110S650M03;N0120G00X55.0Z2.0M08;N0130G90X45.0Z-25.0F0.35;N0140X40.0;NO150X35.0;N0160G00X200.0Z200.0TO100;N0170M02;圖5-32所示圓錐面的加工程序為00450N0130G0X65.0Z2.0F0.3;N0140G90X6O.0Z-35.0R-5.0上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制圖5-31所示外圓的加工程序為上一5.5數(shù)控車床的程序編制NO150X50.0;N0160G00X200.0Z200.0在N0140程序段中，R=(D-d)/2=(40一50)/2mm=-5mm(2)端面切削循環(huán)G94X(U)Z(W)RF當R=0時，為端面切削循環(huán)。當時，為切削帶有錐度的端面循環(huán)。如圖5-33所示，刀尖從起始點A開始按1,2,3,4順序循環(huán)，2(F),3(F)表示F代碼指令的工進速度，1(R),4(R)的虛線表示刀具快速移動。R為錐面的長度。圖5-34所示端面的切削加工程序為00460NO100G50X200.0Z200.0T0101;NO1105650M03;N0120G00X85.0Z5.0

M08;上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制NO150X50.0;上一頁下一頁5.5數(shù)控車床的程序編制N0130G94X30.0Z-5.0F0.4;N0140Z-10.0;NO150Z-15.0;N0160GOX200.0Z200.0TO100M09;N0170M02;注意:使用G90指令時，所用刀具為外圓車刀;使用G94指令時，所用刀具為端面車刀。(3}螺紋切削循環(huán)其指令格式為G92X(U)Z(W)-R-F當R=0時，為圓柱螺紋加工指令。如圖5-35(a)所示，刀尖從起始點A開始，執(zhí)行“切入一切螺紋一退刀一回起始點A”的矩形循環(huán)。螺紋導用F直接指令。當時，為圓錐螺紋加工指令。如圖5-35(b)所示，刀尖從起始點A開始，執(zhí)行“切入一切螺紋一退刀一返回起始點A”的梯形循環(huán)。R為圓錐體切削始點與切削終點的半徑芬值。其用法同G90指令。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制N0130G94X30.05.5數(shù)控車床的程序編制圖5-36所示圓柱螺紋的加工程序為O0470NO100G50X200.0Z200.0T0101NO110S110M03N0120G00X35.0Z104.0MO8N0130G92X29.2Z54.0F1.5;N0140X28.6;N0150X28.2;N0160X28.04;N0170G00X200.0Z200.0T0100M09N0180M02上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制圖5-36所示圓柱螺紋的加工程序為上5.5數(shù)控車床的程序編制注意:由于螺紋加工起始時有一個加速過程，結(jié)束前有一個減速過程。在這兩個過程中，螺距不可能保持恒定，因此加工螺紋時，兩端必須設置足夠的加速進刀段和減速退刀段。一般加速進刀段和減速退刀段取1-2mm。2.復合固定循環(huán)指令用G70,G71,G72,G73指令分別進行精車循環(huán)、外圓粗車循環(huán)、端面粗車循環(huán)、固定形狀粗車循環(huán)，主要用于加工需要多次進給的粗車。為了避免重復編寫程序并減少差錯，數(shù)控系統(tǒng)能自動地計算出粗加工路線和進給次數(shù)，并控制機床自動完成工件的加工。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制注意:由于螺紋加工起始時有一個加速過5.5數(shù)控車床的程序編制(1)外圓粗車循環(huán)(371)它適用于棒料毛坯除去較大余量的切削。粗車后為精車留有(直徑值)的精車余量。如圖5-37所示，刀尖從C點出發(fā)，A點為循環(huán)的起始點。若指定了由A->A'->B的加工路線，并指定每次進給X軸上的進給量數(shù)控系統(tǒng)將控制刀尖由A點開始按照圖中箭頭指示方向?qū)崿F(xiàn)粗加工循環(huán)，其加工路線為平行于Z軸的多次切削。其指令格式為G71指令中各參數(shù)的含義為:為背吃刀量(半徑值)，該值設有正負號，方向為AA‘的方向;e為每次切削循環(huán)的退刀量，可由參數(shù)設定;ns為指定工件由A點到B點的精加工路線的第一個序段的順序號;nf為指定工件由A點到B點的精加工路線的最后一個程序段的順序號;為X方向上的精車余量(直徑值);為Z方向上的精車余量。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制(1)外圓粗車循環(huán)(371)它適用于5.5數(shù)控車床的程序編制(2)端面粗車循環(huán)(G72)G72指令與G71指令均為粗車循環(huán)指令，其加工路線為平行于X軸的多次切削，用于端面形狀變化大的場合。其指令格式為其中各參數(shù)的含義與G71指令相同。(3)固定形狀粗車循環(huán)(G73)這種循環(huán)方式適合于加工已基本鑄造或鍛造成形的一類工件，因為其粗加工余量比用棒料直接粗車出工件的余量要小得多，故可節(jié)省加工時間。其循環(huán)方式如圖5-38所示，其指令格式為上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制(2)端面粗車循環(huán)(G72)G725.5數(shù)控車床的程序編制G73指令中各參數(shù)的含義為:為X軸上的總退刀量(半徑值);為Z軸上的總退刀量;d為重復加工的次數(shù);ns為指定工件由A點到B點的精加工路線的第一個程序段的順序號;nf為指定工件由A點到B點的精加工路線的最后一個程序段的順序號;為X軸上的精加工余量(直徑值);為z軸上的精加工余量。(4)精車循環(huán)(G70)當用G71G72G73指令對工件進行粗加工之后，可以用G70指令完成精車循環(huán)。即刀具按粗車循環(huán)指令的精加工路線，切除粗加工中留下的余量。G70指令格式為G70P(ns)Q(nf)ns為指定精加工路線的第一個程序段的順序號;nf為指定精加工路線的最后一個程序段的順序號。上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制G73指令中各參數(shù)的含義為:為5.5數(shù)控車床的程序編制在精車循環(huán)G70狀態(tài)下，ns->nf程序段中指定的F,S,T有效。當ns->nf程序段中不指定F,S,T時，粗車循環(huán)G71,G72,G73指令中指定的F,S,T有效。應注意以下幾點:.在進行粗加工循環(huán)時，只有含在G71,G72,G73程序段中的F,S,T功能才有效。而包含在ns-of程序段中的F,S,T功能在精加工循環(huán)時才有效。A'->B之間必須符合X軸、Z軸方向的共同單調(diào)增大或減小的模式。圖5-39所示是一個使用外圓粗車循環(huán)和精車循環(huán)加工舉例。毛坯的直徑為,要求粗加工循環(huán)時，背吃刀量為6mm，退刀量為1mm，進給量為0.3mm/r。精加工循環(huán)時，進給量為0.15mm/r，直徑方向精加工余量為0.4mm，軸向精加工余量為0.2mm。工件坐標系如圖5-39所示.上一頁下一頁返回5.5數(shù)控車床的程序編制在精車循環(huán)G70狀態(tài)下，ns->nf5.5數(shù)控車床的程序編制O0480