数控机床与编程_第五章数控加工工艺基础

（2）只适宜于多品种小批量或中批量生产
（3）维修困难6五、源自控加工的工艺适应性1、最适应性
1）形状复杂，加工精度高，通用加工设备无法达 到质量要求的零件 2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件 3）难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内 腔的壳体或合型零件；
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2、较适应类
1）通用机床上加工时易受人为因素干扰，造成大经济损失。
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机床辅助动作：辅助功能字M
图所示是在某数控机 床上铣切半圆的零件，编 制的加工程序如下：
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1、字符与代码：字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字 母、标点符号、数学运算符等。 2、指令字：在数控加工程序中，指令字是指一系列按规定排列的字符， 作为一个信息单元存储、传递和操作。指令字是由一个英文字母与随后的若干位 十进制数字组成，这个英文字母称为地址符。 如：“X2500”是一个指令字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。 3、指令字的功能：组成程序段的每一个指令字都有其特定的功能含义， 以下是以FANUC-0T数控系统的规范为主来介绍的。 （1）顺序号字N 顺序号又称程序段号或程序段序号,位于程序段之首,由地址符N和后续数字 组成。 （2）准备功能字G 准备功能字的地址符是G，又称为G代码或G指令，是用于建立机床或控制 系统工作方式的一种指令。附： 准备G功能字含义表，见书P122表5-3
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数控加工工艺的主要内容
1）适应性分性，选择加工零件及内容
2）数控加工工艺分析 3）工艺设计
4）对零件进行数据处理
5）编写程序 6）校对与修改程序
7）首件试加工
8）编写工艺技术文件
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三、数控加工的工艺特点
（1）工艺内容十分具体
由操作工人灵活掌握并通过适时调整来处理的许多具 体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必 须事先设计和安排的内容。 (2)工艺的设计非常严密
2）在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装零件。 3）需要多次更该设计后才能定型的零件 4）在通用机床上加工需要作长时间调整的零件 5）通用机床加工，生产率低或劳动强度大的零件
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3、不适应类 1）生产批量大的零件 2）装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零 件 3）加工余量不稳定，且数控机床无在线检测系统可 自动调整零件坐标位置的 4）必须用特定的工艺装备协调加工的零件
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直线插补指令
直线插补指令用于产生按指定进给速度F实 现的空间直线运动。 程序格式：G01 X～ Y～ Z～ F～ 例：实现右图所示从A点到B点的直线插 补运动,其程序段为： 绝对方式编程 G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程 G91 G01 X-10 Y-20 F100
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圆弧插补指令
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预置寄存指令G92
预臵寄存指令是按照程序规定的尺寸字值，通过当前刀具所在 位臵来设定加工坐标系的原点。这一指令不产生机床运动。 编程格式：G92 X～Y～ Z～ 试用G92指令建立图1.21所示的加工坐标系： 当前的刀具位臵点在A点时：G92 X10 Y12 当前的刀具位臵点在B点时：G92 X30 Y37 注意：这种方式设臵的加工原点是随刀具当前位臵（起始位臵） 的变化而变化的。
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YZ平面圆弧插补指令程序格式 ：
G19 G02 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～ G19 G03 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～
其中： Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值； J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与G90,G91 无关； R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角≤180o时，R 值为正， 当圆弧的圆心角＞1800时，R值为负。
G02为按指定进给速度的顺时 针圆弧插补。G03为按指定进给速 度的逆时针圆弧插补。 圆弧顺逆方向的判别：沿着不 在圆弧平面内的坐标轴，由正方向 向负方向看，顺时针方向为G02， 逆时针方向为G03，如下图所示。
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程序格式：
XY平面圆弧插补指令程序格式 ： G17 G02 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ 或 G17 G03 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ 其中： X、Y的值是指圆弧插补的终点坐标值； I、J是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与 G90,G91无关； R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角≤180o时， R值为正， 当圆弧的圆心角＞1800时，R值为负。
在程序段中必须明确组成程序段的各个要素：
移动目标：终点坐标值X、Y、Z； 沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；
进给速度：进给功能字F；
切削速度：主轴转速功能字S； 使用刀具：刀具功能字T；
% O0001 N100 G21 N102 G00 G40 G49 G80 G90 N104 T01 M06 N106 G00 G90 G54 X-19.3 Y-15.6 S1200 M03 N108 G43 H01 Z60.0 M08 N110 Z34.8 N112 G01 Z29.8 F2.0 N114 X19.305 N116 G00 Z50.0 N118 X24.248 Y-5.2 N120 ………
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建立刀具半径补偿的过程
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刀具半径补偿的过程
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撤消刀具半径补偿的过程
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d、过切
通常过切有以下两种情况： （1）刀具半径大于所加工工件内轮廓转角时产生的过切，如左图所示。 （2）刀具直径大于所加工沟槽时产生的过切，如右图所示。
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圆弧插补指令的应用 例： 在右图中，当圆弧A的起点为P1，终点 为P2，圆弧插补程序段为 G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或： G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50 当圆弧A的起点为P2，终点为P1时，圆弧 插补程序段为 G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50 或： G03 X160 Y60 R-145.6 F50
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1、加工程序编制 2、加工程序编制方法
手工编程
手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。 （2）计算机自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外， 其余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自 动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检 查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动 编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上 百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动 编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。
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a、左偏刀具半径补偿
G41为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在 零件左侧的刀具半径补偿，见右图。
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b、右偏刀具半径补偿
G42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀 具运动方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿，见右 图。
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c、工作过程
刀具半径补偿建立时，一般是直线且为空行程，以防过切。 以G42为例，图1.31表示建立刀具半径补偿的过程。 图1.32表示的刀具半径补偿的工作过程。 刀具半径补偿结束用G40撤销，撤销时同样要防止 过切，图1.33表示撤消刀具半径补偿的过程。 上述各图中，实线表示编程轨迹；点划线表示刀具中心 轨迹；r等于刀具半径，表示偏移向量。
（4）编写零件的加工程序清单
（5）程序检验 与首件试切
修改
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加工程序的结构与格式
一个数控加工程序是若干个程序段组成的。 每个程序段是由一个或多个指令字组成。指令 字表示一个信息单元，具体指明机床要完成的 指定动作。程序段形式如下： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 说明：
了解工艺的内容、特点、适应性。
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二、数控加工工艺的主要内容
数控加工与普通机床加工在方法与内容上有相似之处，最大 区别在控制方式上。 以切削加工为例： 通用机床加工零件，某道工序，其工步、机床运动先后次序、 位移量、行走路线、切削参数的选择等，由操作者自行考虑。 手工完成。 数控加工时，将加工过程中所需的多种操作及刀具的切削用 量、走刀方向、切削速度都用数字化的代码表示，编成程序。 并把这些代码输入数控装置，通过计算机对输入的信息进行处 理与运算，发出各种指令来控制机床的运动。加工出零件。
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（3）坐标字
坐标字也称尺寸字，用于确定机床上刀具运动终点的坐标位臵。其中，第一组 X， Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用 于确定终点的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。
（4）进给功能字F
进给功能字F，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴 每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中 常用来指令螺纹的导程。
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8、刀具半径补偿指令
在零件轮廓铣削加工时，由于刀 具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与 零件轮廓往往不一致。为了避免计算 刀具中心轨迹，直接按零件图样上的 轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具 半径补偿功能。刀具半径补偿的使用 见右图，半径补偿所涉及的问题有：
a、左偏刀具半径补偿
b、右偏刀具半径补偿 c、工作过程 d、过切
自动化程度较高，但自适应性差，每一环节都要考虑 （3）注重加工的适应性 选择加工方法和加工对象要注意。要适合机床的加 工特点
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四、数控加工的特点
1、优点 （1）自动化程度高 （2）加工的零件一致性好 （3）生产效率较高 （4）便于产品研制 （5）便于实现计算机辅助设计与制造一体化 2、缺点 （1）加工成本高
（5）主轴转速功能字S 主轴转速功能字S，又称为S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。 （6）刀具功能字T 刀具功能字T，又称为T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床， 其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。 （7）辅助功能字M 辅助功能字M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M代码或M指令，用于指 定数控机床辅助装臵的开关动作。附： 辅助M功能字含义表，见书P125表5-4