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1、数控编程概述,数控编程概述(3-1),数控机床与普通机床加工的显著区别在于：数控机床加工零件可按人们事先对其编制的程序，自动地完成对零件规定的加工操作，而普通机床加工零件每项规定(工艺卡)的动作都必须由人的操作与劳动才能完成。因此，控制介质的制备是数控机床工作之前必须做的准备工作。,数控编程概述(3-2),通常，我们把从有了零件图后到获得控制介质的全过程称为程序编制，即：将零件的工艺过程、工艺参数、刀具的运动轨迹及其它加工条件，按规定的代码和顺序、格式编制成加工程序单，再将程序单中的全部内容按数控装置的设计要求的方式输入，从而指挥(控制)机床的全部动作，完成零件的加工。,数控编程概述(3-3)
2、,一、数控编程的一般过程 二、数控编程方法,结束,数控编程的一般过程,数控机床的加工程序的编制一般要经过以下几个步骤：,工艺处理,数值计算,编程序单,制备控制介质,程序校验首件试切,零件图,机床加工,修改,返回,工艺处理,根据零件图纸对零件的形状、技术条件、毛坯及工艺方案等进行详细的分析，在分析的基础上确定零件的加工路线和切削用量等工艺参数，其主要内容如下： 1、确定加工方案 2、确定装夹具及装夹方法 3、正确地选择对刀点 4、确定加工路线 5、合理选择刀具 6、确定合理的切削用量 7、确定编程中的工艺指令 8、确定程序编制中的误差,返回,确定加工方案,加工方案的确定应考虑数控机床的使用的合理
3、性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。,返回,确定装夹具及装夹方法,首先应分析零件图纸，选择装夹方法和定位基准，其定位基准应尽量与设计基准重合。在确定装夹具时，应尽量采用通用的已有夹具，并特别注意工件定位和夹紧的效率，以减少辅助时间。使用组合夹具时，其生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标的尺寸关系。,返回,正确地选择对刀点(3-1),在数控加工中要确定对刀点。对刀点是刀具加工零件时，刀具相对零件运动的起点，因此，对刀点也叫程序的坐标零点或程序原点。对刀点必须与零件的定位基准有一定的关系，这样才能确定机床坐标与零件坐标之间的关系。对刀
4、点的选择原则如下： 1、所选择的对刀点（即程序起点）应使程序编制简单。 2、对刀点应选择在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。 3、引起的加工误差小。,正确地选择对刀点(3-2),对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心为对刀点。对刀点经常既是程序的起点，又是程序的终点。因此，在加工中要考虑一次加工循环后对刀的重复精度。,正确地选择对刀点(3-3),所谓“对刀”是指使刀位点与对刀点重合的操作，“刀位点”是指刀具的定位基准点。 立铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点； 球
5、头铣刀是球头的球心； 车刀是刀尖或刀尖圆弧中心； 钻头是钻尖。 为保证对刀精度，常采用千分表或对刀仪来进行找正对刀。,返回,确定加工路线,加工路线就是加工过程中刀具运动的轨迹。合理地选择加工路线对于数控加工非常重要。加工路线的确定应考虑如下因素： 1、应保证零件的加工精度和表面粗糙度，如采用顺铣还逆铣等； 2、应尽量缩短加工路线，以减少空走刀行程，提高生产效率； 3、应使数值计算工作简单，减少程序段数目，减少编制程序的工作量。,返回,合理选择刀具,应根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以及其他与加工有关的因素来正确地选择刀具。对刀具总的要求是安装调整方便、刚性好、精度高
6、、耐用度好。,返回,确定合理的切削用量,在对零件进行工艺处理时，应正确确定切削用量，即正确确定切削深度和宽度、主轴转速及给进速度等。切削用量的具体数值应根据数控机床使用说明书的规定，被加工工件材料类型（如铸铁、钢材、铝材等）、加工工序（如车、铣、钻等的粗加工、半精加工、精加工等）以及其它工艺要求，并结合实际经验来确定。,返回,确定编程中的工艺指令,程序编制中的工艺指令大体上分为两大类。一是准备性工艺指令，是为插补运算做准备的工艺指令，如刀具沿哪个坐标平面运动的指令等。必须在数控系统进行插补运算之前予以确定；另一类是辅助性工艺指令，这类指令与插补运算无关，如主轴的起停、正反转等，是根据机床加工时
7、操作机床的需要予以规定的。,返回,确定程序编制中的误差,程序编制中的误差P由三部分组成，即： P=f(a, b, c) 其中：a逼近误差，即采用近似计算方法逼近零件轮廓时产生的误差； b插值误差，即采用插值（直线、圆弧等）逼近零件轮廓曲线时产生的误差； c圆整误差，即在编程数据处理时，把小数圆整成脉冲数而产生的误差。 在零件图中给出的允许误差，分配给编程的只是一小部分，因为数控机床的加工误差还包括：控制系统误差、伺服系统误差、零件的定位误差等，其中伺服系统和零件定位误差是主要的。故一般编程误差P为允许公差的1/51/10。,返回,数值计算(3-1),根据零件图中给出的几何尺寸、加工路线、切削用
8、量以及设定的坐标系，计算出数控机床所需的输入数据，是编写加工程序单之前必需完成的数值计算工作。,数值计算(3-2),一个零件的轮廓曲线可能由许多不同的几何元素组成，如直线、圆弧、二次曲线等。数控机床为了加工出零件的轮廓曲线，一般都具有直线插补和圆弧插补功能。对于加工由圆弧的直线组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起动终点、圆弧的圆心坐标值。如果数控系统无刀具补偿功能，还应计算刀具运动的中心轨迹。对于较复杂的零件或零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，例如，对非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等），需要直
9、线段或圆弧段来逼近，在满足加工精度的条件下，计算出曲线各节点的坐标值。对于自由曲线、自由曲面、组合曲面的程序编制，其数学处理更为复杂，一般需使用计算机辅助计算，否则难以完成。,数值计算(3-3),除上述数值计算外，根据数控系统的不同，还需进行坐标增量的计算、脉冲数计算及辅助程序的数值计算，如由对刀点到切入点、切削完成回到对刀点的程序所需数据的数值计算等。,返回,编程序单,根据计算出的数值和已确定的运动顺序、刀号、切逍参数以及辅助动作，按照数装置规定使用的功能指定代码及程序段格式，逐段编写加工厂程序单。在程序段之前加一程序的顺序号，在其后加上程序段结束符号。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具布
10、置图、机床调整卡、工序卡以及必要的说明（如零件名称与图号、零件程序号、机床型号以及日期等等）。,返回,制备控制介质,程序编写完成之后，还必须将其内容记录在控制介质上，作为数控机床数控装置的输入信息。控制介质多为穿孔带，也可以是磁带或磁盘等。对于有的数控机床也可以将程序单的内容直接用数控装置的键盘输入存储。,返回,程序校验首件试切,程序单和程序介质制备完毕后必须经过较验和试切才能正式输入使用。一般方法是将控制介质上的内容直接输入到CNC装置进行机床的空运转检查，即在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转画图，以检查机床运动轨迹的正确性。在具有CRT屏幕图形显示的数控机床上，可用图形模拟刀具
11、相对于工件的运动。但这些方法只能检查运动是否正确，不能检查由于刀具调整不当或编程计算不准而造成的工件误差的大小。因引还必须进行实际切削检查。它不仅可检查出程序单和控制介质的错误，还可以知道加工精度是否符合要求。当发现尺寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改程序单，或者进行尺寸补偿。,返回,数控编程方法,数控机床程序编制的方法有两种，即手工编程与自动编程。 1、人工编程 2、自动编程,返回,编制零件加工程序的各个步骤，即从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单、穿制纸带直到程序的检验均由人工完成，即称为人工编程。,手工编程(2-1),对于点位加工或几何形状不太复杂的简单零件，程序编制计算较
12、简单，程序段不多，穿孔纸带也不长，出错的可能性小，用人工编程既经济又及时。但对于一些复杂的零件，特别是对零件轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何元素虽并不复杂，但程序量很大的零件，编程计算则相当繁琐，且工作量大、易出错、难校对，采用人工编程难以完成。即使完成，但因花费时间较长，效率低，出错机率高，往往影响了数控机床的开动率。据统计，采用手工编程，一个零件的编程时间与机床加工时间之比，平均为301。因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用人工编程已经不能满足要求，而必须采自动编程的方法。,人工编程(2-2),
13、返回,自动编程(3-1),由计算机自动地进行数值计算，编写零件的加工程序单，自动地输出打印加工程序单，并将程序记录到穿孔纸带或其它控制介质上，即为自动编程。,自动编程(3-2),程序编制人员只需根据零件图样和工艺的要求，使用规定的数控语言编写出一个较简短的零件加工源程序；或直接进行零件的几何描述，并将其输入到计算机中。计算机自动地进行处理，计算出刀具中心运动的轨迹，编出零件加工程序并自动地制作出穿孔纸带。由于计算机可自动绘出零件图形和走刀轨迹，因此程序编制人员可及时检查程序是否正确，并可及时修改，以获得正确的程序。因计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了书写程序单及制作穿孔带的工作量，可使编程效率提高几十乃至上百倍，同时解决了人工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。,自动编程(3-3),自动编程有语言输入方式、图形输入方式及语音输入方式等多种。语言输入方式是指加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅助信息等是用数控语言编写成源程序后输入到计算机中，再由计算机进一步处理得到的零件加工程序单及穿孔纸带；图形输入方式是用图形输入设备（如数字化仪）及图形菜单将零件图形信息直接输入计算机并在显示屏幕上显示出来，再进一步处理，最终得到加工程序及控制介质；语音输入方式是采用语音识别器，将操作员发出的加工指令声音转变为加工程序。,返回,