數(shù)控機(jī)床應(yīng)用技術(shù) PPT第5章

數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用技術(shù)主編:李艷霞人民郵電出板社1第5章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)25.1認(rèn)識數(shù)控編程的工作過程

認(rèn)識數(shù)控編程的工作過程

1熟悉數(shù)學(xué)處理的方法和步驟

3熟悉數(shù)控加工工藝路線制定的方法和步驟

231.認(rèn)識數(shù)控編程的工作過程圖5-1所示為圓錐螺母套零件圖，編寫其加工程序的工作過程是：分析零件圖樣和制定工藝方案、數(shù)學(xué)處理、編寫零件加工程序、程序檢驗(yàn)。42.熟悉數(shù)控加工工藝路線制定的方法和步驟

數(shù)控加工工藝路線的制定是數(shù)控編程非常重要的內(nèi)容，學(xué)會數(shù)控加工工藝路線制定的方法和步驟，才能正確編寫加工程序。如圖5-1所示零件圖，數(shù)控加工工藝路線制定的方法和步驟為零件圖分析、數(shù)控機(jī)床的選擇、確定裝夾方案和定位基準(zhǔn)、確定加工順序及進(jìn)給路線、選擇刀具、選擇切削用量。53.熟悉數(shù)學(xué)處理的方法和步驟

對零件圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理是數(shù)控編程前的主要準(zhǔn)備工作，是編程必不可少的內(nèi)容。如圖5-1所示零件圖，數(shù)學(xué)處理就是根據(jù)零件圖樣的要求，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計(jì)算出數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)。65.2數(shù)控編程的基本知識數(shù)控程序編制的概念1數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系3程序的結(jié)構(gòu)與格式271.數(shù)控程序編制的概念1．?dāng)?shù)控編程的內(nèi)容及步驟從零件圖樣到程序校驗(yàn)前的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程。圖5-2數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟

81.數(shù)控程序編制的概念（1）分析零件圖樣（2）確定工藝過程（3）圖形的數(shù)學(xué)處理（4）編寫程序單及程序的輸入（5）程序校驗(yàn)（6）首件試切

91.數(shù)控程序編制的概念手工編程：手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。程序的編制方法

自動(dòng)編程：自動(dòng)編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。102.程序的結(jié)構(gòu)與格式1．程序的結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的加工程序由程序名、程序內(nèi)容和程序結(jié)束3部分組成。如下是零件的加工程序：O1000 //程序名N10 G00G54X50Z30M03S3000N20 G01X40Z2F500T02M08N30 Z?15 //程序內(nèi)容…N120 M30 //程序結(jié)束112.程序的結(jié)構(gòu)與格式（1）程序名由英文字母O和1～4位正整數(shù)組成（如FANUC系統(tǒng)），如O1234。一般要求單列一段。（2）程序內(nèi)容程序內(nèi)容是由若干個(gè)程序段組成的。每個(gè)程序段一般占一行。（3）程序結(jié)束程序結(jié)束指令可以用M02或M30。一般要求單列一段。122.程序的結(jié)構(gòu)與格式2．程序段格式零件的加工程序是由程序段組成的。程序段格式是指一個(gè)程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的書寫規(guī)則，通常有字—地址可變程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的為字—地址可變程序段格式。字—地址可變程序段格式由程序段號、程序字和程序段結(jié)束符組成。132.程序的結(jié)構(gòu)與格式程序段號準(zhǔn)備功能尺寸字進(jìn)給功能字主軸功能字刀具功能字輔助功能字NGXYZUVWPQRIJKRFSTM注意：上述程序段中包括的各種指令并非在加工程序段中都必須有，而是根據(jù)各程序段的具體功能來編入相應(yīng)的指令。例如：N30G01X50Z30F100表５-１字—地址可變程序段格式142.程序的結(jié)構(gòu)與格式（1）程序段號N

程序段號又稱順序號，位于程序段之首，由地址碼N和后續(xù)數(shù)字組成，后續(xù)數(shù)字一般為1～4位的正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號實(shí)際上是程序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后次序無關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)不是按程序段號的次序來執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫時(shí)的排列順序逐段執(zhí)行。程序段號的作用：對程序的校對和檢索修改；作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，即作為轉(zhuǎn)向目的程序段的名稱。有順序號的程序段可以進(jìn)行復(fù)歸操作，這是指加工可以從程序的中間開始，或回到程序中斷處開始。

152.程序的結(jié)構(gòu)與格式（2）程序字程序字通常由地址符、數(shù)字和符號組成。字的功能類別由地址符決定，字的排列順序要求不太嚴(yán)格，數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少，不需要的字以及與上一程序段相同的程序字可以省略不寫。程序字和地址符的意義及說明如表5-2所示。（3）程序段結(jié)束寫在一段程序段之后，表示程序段結(jié)束。在ISO標(biāo)準(zhǔn)中用“NL”或“LF”；在EIA標(biāo)準(zhǔn)代碼中，結(jié)束符為“CR”；有的數(shù)控系統(tǒng)的程序段結(jié)束符用“；”或“*”；也有的數(shù)控系統(tǒng)不設(shè)結(jié)束符，直接回車即可。163.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系在數(shù)控編程時(shí)，為了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，簡化程序編制的方法及保證記錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向均已標(biāo)準(zhǔn)化。目前，國際標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，我國機(jī)械工業(yè)部也頒布了JB3051—82《數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名》標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向作了明文規(guī)定。173.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系1．標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系及其運(yùn)動(dòng)方向（1）刀具相對于靜止工件而運(yùn)動(dòng)的原則為了使編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程，特規(guī)定：永遠(yuǎn)假定工件是靜止的，而刀具是相對于靜止的工件而運(yùn)動(dòng)。（2）標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成型運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系叫做標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，也叫機(jī)床坐標(biāo)系。183.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系，如圖5-3所示。圖5-3直角坐標(biāo)系193.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系①伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。②大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。③圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則判定，拇指為X、Y、Z的正向，四指彎曲的方向?yàn)閷?yīng)的A、B、C的正向。與+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向相應(yīng)用帶“'”的+X'、+Y'、+Z'、+A'、+B'、+C'表示。注意：+X'、+Y'、+Z'之間不符合右手直角笛卡爾定則。203.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系（3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定

JB3051—82規(guī)定：機(jī)床某一部件運(yùn)動(dòng)的正方向，是增大刀具與工件之間距離的方向。

①Z坐標(biāo)。Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)。若有多根主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸為主要主軸；若機(jī)床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)橹鬏S。

213.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系圖5-4數(shù)控車床坐標(biāo)系223.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系圖5-5立式數(shù)控銑床233.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系②X坐標(biāo)。X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，要考慮2種情況。（a）如果工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。圖5-4所示為數(shù)控車床的X坐標(biāo)。（b）如果刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為2種情況：Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。圖5-5示出了數(shù)控銑床的X坐標(biāo)243.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系③Y坐標(biāo)。在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。對于臥式車床，由于車刀刀尖安裝于工件中心平面，不需要垂直方向的運(yùn)動(dòng)，所以不需要規(guī)定Y軸。圖5-5示出了數(shù)控銑床的Y坐標(biāo)。（4）A、B、C軸

A、B、C軸為回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸。根據(jù)已確定的X、Y、Z軸，用右手螺旋定則確定A、B、C3軸坐標(biāo)。253.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系2．機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)（1）機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)又稱機(jī)械原點(diǎn)，是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它是機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)，如圖5-6所示。數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置，如圖5-7所示。263.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

圖5-6數(shù)控車床的原點(diǎn)與參考點(diǎn)

273.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系圖5-7數(shù)控銑床的原點(diǎn)與參考點(diǎn)

283.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系（2）機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是用于對機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測和控制的固定位置點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中，因此參考點(diǎn)對機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。圖5-6所示為數(shù)控車床的參考點(diǎn)。通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的，如圖5-7所示。295.3數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)所謂數(shù)控加工工藝，就是使用數(shù)控機(jī)床加工零件的一種工藝方法。數(shù)控機(jī)床的加工工藝與通用機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，但在數(shù)控機(jī)床上加工零件比在通用機(jī)床上加工零件的工藝規(guī)程要復(fù)雜得多。在數(shù)控加工前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序中，這就要求程序設(shè)計(jì)人員具有多方面的知識基礎(chǔ)。合格的程序員首先是一個(gè)合格的工藝人員，否則就無法做到全面周到地考慮零件加工的全過程，以及正確、合理地編制零件的加工程序。

305.3數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)數(shù)控加工內(nèi)容的確定1數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3數(shù)控加工零件的工藝性分析2數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇4311.數(shù)控加工內(nèi)容的確定一般來說，零件的復(fù)雜程度高、精度要求高、多品種、小批量的生產(chǎn)，采用數(shù)控機(jī)床加工能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成，而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序進(jìn)行加工。

321.數(shù)控加工內(nèi)容的確定1．?dāng)?shù)控加工工藝的特點(diǎn)①數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求更加具體、詳細(xì)。②數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確。③制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算。④考慮進(jìn)給速度對零件形狀精度的影響。⑤強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性。⑥數(shù)控加工工藝的工序相對集中，工序內(nèi)容比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。⑦數(shù)控加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容。331.數(shù)控加工內(nèi)容的確定2．適合于數(shù)控加工的內(nèi)容在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時(shí)，一般可按下列順序考慮。①通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。②通用機(jī)床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容。③通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。341.數(shù)控加工內(nèi)容的確定3．不適合于數(shù)控加工的內(nèi)容一般來說，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇數(shù)控加工。①占機(jī)調(diào)整時(shí)間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第1個(gè)精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容。②加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。這時(shí)，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床來加工。③按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時(shí)，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等?？傊?，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的，要防止把數(shù)控機(jī)床降格為普通機(jī)床使用。352.數(shù)控加工零件的工藝性分析1．零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應(yīng)符合編程方便的原則（1）零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控加工零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來很大方便。（2）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)，要對構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。

362.數(shù)控加工零件的工藝性分析2．零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)①零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，生產(chǎn)效益提高。②內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過小。③銑削零件底平面時(shí)，槽底圓角半徑r不應(yīng)過大。④應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。⑤零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔，若沒有，要設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)孔。此外，還應(yīng)分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證，有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。373.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)與通用機(jī)床加工工藝設(shè)計(jì)的主要區(qū)別，在于它往往不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程，而僅僅是幾道數(shù)控加工工序過程的具體描述。因此在工藝設(shè)計(jì)中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個(gè)工藝過程中，因而要與其他加工工藝銜接好。

383.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)1．加工方法的選擇加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求。獲得同一級精度及表面粗糙度有多種加工方法，在選擇加工方法時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸和熱處理的要求等全面考慮。另外，還要根據(jù)自己擁有的設(shè)備種類選擇加工方法。（1）回轉(zhuǎn)體零件的加工（2）孔系零件的加工（3）平面和曲面輪廓的加工（4）模具型腔的加工393.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)2．工序的劃分（1）工序劃分的原則①工序集中原則。工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序加工內(nèi)容較多。②工序分散原則。工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序中進(jìn)行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序僅包含一個(gè)簡單工步。403.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)工序劃分的方法

以一次安裝、加工作為一道工序

以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序

以加工部位劃分工序

以粗、精加工劃分工序

413.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)①上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮。

②先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工。

③以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。

3.加工順序的安排423.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)4．?dāng)?shù)控加工工藝與普通工序的銜接數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術(shù)要求；對毛坯的熱處理狀態(tài)等。這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依據(jù)。

433.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)5．確定走刀路線走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）尋求最短加工路線（2）最終輪廓一次走刀完成（3）選擇切入、切出方向443.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)6．確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。①盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程基準(zhǔn)的統(tǒng)一。②盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面。③避免采用占用人工調(diào)整時(shí)間長的裝夾方案。④夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。453.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)7．對刀具點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確（1）對刀點(diǎn)對于數(shù)控機(jī)床來說，在加工開始時(shí)，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認(rèn)對刀點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。對刀點(diǎn)是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對刀點(diǎn)往往就選擇在零件的加工原點(diǎn)。

463.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)對刀點(diǎn)的選擇原則

所選的對刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡單

對刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置

對刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置

對刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度

473.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)（2）刀位點(diǎn)

“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖5-14所示，圓柱銑刀的刀位點(diǎn)是刀具中心線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀的刀位點(diǎn)是球頭的球心點(diǎn)或球頭頂點(diǎn)；車刀的刀位點(diǎn)是刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭的刀位點(diǎn)是鉆頭頂點(diǎn)。

483.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)（3）換刀點(diǎn)換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀。對于手動(dòng)換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具，換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量。494.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇1．?dāng)?shù)控機(jī)床刀具概述（1）數(shù)控機(jī)床對刀具的要求為了保證數(shù)控機(jī)床的加工精度、提高生產(chǎn)率及降低刀具的消耗，在選用數(shù)控機(jī)床所用刀具時(shí)對刀具提出以下的要求。①高的可靠性。②較高的刀具耐用度。③高精度。④可靠的斷屑及排屑措施。⑤精確迅速的調(diào)整。⑥自動(dòng)快速的換刀。⑦刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化。504.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇（2）數(shù)控刀具的種類①按刀具的結(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲嵌式、減振式、內(nèi)冷式、特殊式。②按刀具的材料可分為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石。③按刀具切削工藝可分為車削刀具、鉆削刀具、鏜削刀具、銑削刀具。514.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇（3）數(shù)控刀具的特點(diǎn)為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床上刀具高效、多能、快換和經(jīng)濟(jì)的目的，數(shù)控機(jī)床上所使用的刀具必須具備以下特點(diǎn)。①具有很高的切削效率。②具有高的精度和重復(fù)定位精度。③具有很高的可靠性和耐用度。④刀具尺寸可以預(yù)調(diào)和快速換刀。⑤具有一個(gè)比較完善的工具系統(tǒng)。⑥建立刀具管理系統(tǒng)。⑦應(yīng)有刀具在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)。524.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇2．?dāng)?shù)控車削刀具（1）數(shù)控車削刀具分類及用途根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)的不同，數(shù)控車削刀具可分為整體式和鑲嵌式。鑲嵌式刀具按車刀與刀體固定方式的不同又可分為焊接式和機(jī)械夾緊式車刀。534.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇①焊接式車刀。焊接式車刀是將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上。焊接式車刀的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛性好，但由于存在焊接應(yīng)力，使刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復(fù)利用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成材料的浪費(fèi)。根據(jù)加工表面及用途的不同，焊接式車刀分為切斷刀、外圓刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀以及成型車刀等，如圖5-15所示。544.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇②機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)械夾緊式車刀分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位2種?？赊D(zhuǎn)位車刀是使用可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)夾車刀，把經(jīng)過研磨的可轉(zhuǎn)位多邊形刀片用夾緊組件夾在刀桿上?？赊D(zhuǎn)位車刀在使用過程中，切削刃磨鈍后，通過刀片的轉(zhuǎn)位，即可用新的切削刃繼續(xù)加工，只有當(dāng)多邊形車刀所有的切削刃都磨鈍后，才需要更換刀片。數(shù)控車削加工時(shí)，為了減少換刀時(shí)間和方便對刀，盡量采用機(jī)夾車刀和機(jī)夾刀片，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化。圖5-16機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)形式

1—刀柄；2—刀片；3—刀墊；4—夾緊元件554.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇數(shù)控車床常用的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀常用刀片形式如圖5-17所示。

564.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇（2）數(shù)控車削刀具的選用①刀片材質(zhì)的選擇。常見刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等，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刀片尺寸的選擇。刀片尺寸的大小取決于有效切削刃長度L。③刀片形狀的選擇。刀片形狀的選擇主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素。

574.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇①背吃刀量的確定：背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定。

②

主軸轉(zhuǎn)速的確定：主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度代入下式來確定。

③進(jìn)給速度的確定：進(jìn)給速度F是指單位時(shí)間內(nèi)，刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（mm/min），數(shù)控車床常選用mm/r表示進(jìn)給速度。

(3)切削用量的選擇584.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇3．?dāng)?shù)控銑削刀具在數(shù)控銑削加工時(shí)使用的刀具主要為銑刀，包括面銑刀、立銑刀、球頭銑刀、三面刃盤銑刀、環(huán)形銑刀等，除此之外還有各種孔加工刀具，如鉆頭（锪鉆、鉸刀、鏜刀等）和絲錐等。這里主要介紹在數(shù)控銑削時(shí)常用的銑刀。594.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇（1）刀具的選擇①面銑刀。面銑刀主要用于加工較大的平面。如圖5-18所示，面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，圓周表面上的切削刃為主切削刃，端面切削刃為副切削刃。面銑刀刀齒材料為高速鋼和硬質(zhì)合金鋼。標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位式面銑刀的直徑為16～630

mm。

圖5-18面銑刀

604.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇②立銑刀。立銑刀是數(shù)控加工中用得最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽較小的臺階面以及平面輪廓。如圖5-19所示，立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們既可以同時(shí)進(jìn)行切削，也可以單獨(dú)進(jìn)行切削。圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。副切削刃主要用來加工與側(cè)面垂直的底平面，普通立銑刀的端面中心處無切削刃，故一般不宜作軸向進(jìn)給。

圖5-19立銑刀

614.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇③模具銑刀。模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成。如圖5-20所示，模具銑刀可分為圓錐形立銑刀［見圖5-20（a）］、圓柱形球頭立銑刀［見圖5-20（b）］和圓錐形球頭立銑刀［見圖5-20（c）］等。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是球頭或端面上部布滿切削刃，圓周刃與球部刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進(jìn)給。

圖5-20模具銑刀624.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇④鍵槽銑刀。鍵槽銑刀主要用于加工封閉的槽，鍵槽銑刀結(jié)構(gòu)與立銑刀相近，圓柱表面和端面上都有切削刃，鍵槽銑刀只有2個(gè)齒，端面刃延至中心，既像立銑刀又像鉆頭。為了保證槽的尺寸精度，一般用兩刃鍵槽銑刀。

圖5-21鍵槽銑刀634.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇⑤鼓形銑刀。鼓形銑刀多用來對飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等零件中與安裝面傾斜的表面進(jìn)行三坐標(biāo)加工，如圖5-22所示。

圖5-22鼓形銑刀644.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇⑥其他成型銑刀。成型銑刀一般都是為了加工特定的工件而專門設(shè)計(jì)制造的，如各種直形或圓弧形的凹槽、斜角面、特形孔等。其他成型銑刀圖樣如圖5-23所示。

圖5-23其他成型銑刀654.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇（2）切削用量的選擇切削用量包括背吃刀量與側(cè)吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）和進(jìn)給量（進(jìn)給速度）。選擇切削用量時(shí)，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確地選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機(jī)械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本，通常選擇較大的背吃刀量和進(jìn)給量，采用較低的切削速度；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本，通常選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。664.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇②軸轉(zhuǎn)速的確定③進(jìn)給速度①背吃刀量與側(cè)吃刀量674.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇背吃刀量ap是指平行于銑刀軸線的切削層尺寸，端銑時(shí)為切削層的深度，周銑時(shí)為切削層的寬度，如圖5-25（a）所示。側(cè)吃刀量ae是指垂直于銑刀軸線的切削層尺寸，端銑時(shí)為被加工表面的寬度，周銑時(shí)為切削層的深度，如圖5-25（b）所示。684.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇主軸轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系為式中，v

—銑削時(shí)的切削速度（m/min）；

d

—銑刀的直徑（mm）。切削速度的選擇主要取決于被加工工件的材質(zhì)，表5-5所示僅供參考。694.數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量的選擇進(jìn)給速度F是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位為mm/min。它與主軸轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量fz的關(guān)系為F

=

n

z

fz每齒進(jìn)給量fz的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料和工件表面粗糙度等因素。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，fz越??；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。每齒進(jìn)給量的確定可參考表5-6選取。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時(shí)，應(yīng)取小值。

70５.４數(shù)控編程中的數(shù)學(xué)處理基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算1節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算271５.４數(shù)控編程中的數(shù)學(xué)處理1.基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算一個(gè)零件的輪廓曲線常常由不同的幾何元素組成，如直線、圓弧等。各幾何元素間的連接點(diǎn)稱為基點(diǎn)，如兩直線的交點(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)。2個(gè)相鄰基點(diǎn)間只能有1個(gè)幾何元素。平面零件輪廓大多由直線和圓弧組成，而數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)都具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，所以平面零件輪廓曲線的基點(diǎn)計(jì)算比較簡單。常用基點(diǎn)的計(jì)算方法有2種。721.基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算1．根據(jù)已知條件人工求解一般基點(diǎn)的計(jì)算可根據(jù)圖紙給定條件用幾何法、解析幾何法、三角函數(shù)求得。當(dāng)用解析法求基點(diǎn)時(shí)，首先選定零件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，列出各直線和圓弧的數(shù)學(xué)方程，再聯(lián)立相關(guān)方程求解。對于所有直線，均可化為一般形式Ax

+

By

+

C

=

0對于所有圓弧，均可化為圓弧的標(biāo)準(zhǔn)方程形式式中，A、B

—圓弧的圓心坐標(biāo)；

R

—圓弧半徑。731.基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算如圖5-26所示零件圖中，A、B、C、D、E為基點(diǎn)。A、B、D、E的坐標(biāo)值從圖中很容易找出，C點(diǎn)是直線與圓弧切點(diǎn)，要聯(lián)立方程求解。

C點(diǎn)坐標(biāo)為（64.2786，51.5507）。741.基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算2．利用CAD軟件直接查取對于復(fù)雜的零件，計(jì)算工作量很大，為提高編程效率，可應(yīng)用CAD/CAM軟件的功能，把某些點(diǎn)的坐標(biāo)值直接標(biāo)出。752.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算如果零件的輪廓曲線不是由直線或圓弧構(gòu)成，而數(shù)控裝置又不具備其他曲線的插補(bǔ)功能時(shí)，要采取用直線或圓弧逼近的數(shù)學(xué)處理方法，即在滿足允許編程誤差的條件下，用若干直線段或圓弧段分割逼近給定的曲線，相鄰直線段或圓弧段的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖5-27零件輪廓的節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法較多，直線逼近輪廓的節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法常用的有等間距法、等步長法、等誤差法（變步長法）。圓弧逼近輪廓的節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法常用的有曲率圓法、三點(diǎn)圓法和相切圓法等。762.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算在編程時(shí)，首先要計(jì)算出節(jié)點(diǎn)