1、 数控技术数控技术 _jg 数控机床加工程序的编制第一节第一节 数控编程基础数控编程基础n一、数控编程的概念一、数控编程的概念 所谓程序编制，就是根据加工零件的图样和加工工艺，所谓程序编制，就是根据加工零件的图样和加工工艺，将零件加工的工艺过程、工艺参数、加工路线及加工中需将零件加工的工艺过程、工艺参数、加工路线及加工中需要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等，按照要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等，按照加工顺序和数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程加工顺序和数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单序单.再将程序单中的全部内容输入到机床数控装置中，从再将程序单中
2、的全部内容输入到机床数控装置中，从而指挥数控机床加工。这种根据零件图样和加工工艺转换成而指挥数控机床加工。这种根据零件图样和加工工艺转换成加工指令并输入到数控装置的过程称为数控加工的程序编制加工指令并输入到数控装置的过程称为数控加工的程序编制._jg第一节 数控编程基础n二、数控编程的内容和步骤二、数控编程的内容和步骤 _jg第一节 数控编程基础n1确定加工方案确定加工方案 选择实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹法.n2.工艺处理工艺处理 工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量.n3.数学处理数学处理 根据图纸数据求出编程所需的数据，即计算刀心轨迹。包括基点和节点的计算。n4.编
3、写程序清单编写程序清单n5.制备介质和程序检验制备介质和程序检验 空刀运动、用笔代刀、大批量生产（试切一件）、三空刀运动、用笔代刀、大批量生产（试切一件）、三维动态显示维动态显示 _jg第一节 数控编程基础n三、数控编程的方法三、数控编程的方法1.1.手工编程手工编程 人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式简单、易掌握、适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。2.2.自动编程自动编程（1）自动编程软件编程 利用专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。_jg第一节 数控编程基础（2）CAD/CAM集成
4、数控编程系统自动编程 利用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析及加工编程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM集成编程数控系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、程序质量好适用于各类柔性制造系统（FMS）和集成制造系统（CIMS），但投资大，掌握起来需要一定时间。_jg第一节 数控编程基础n四、程序的结构与格式四、程序的结构与格式1.1.加工程序的结构加工程序的结构 加工程序加工程序主程序和子程序主程序和子程序 程序段程序段(block)字字(word)地址和数据地址和数据2.2.程序段格式程序段格式 _jg第一节 数控编程基础N NG GX X.Y Y.F FS ST TM ML
5、 LF F程序段序号程序段序号 准备机能字准备机能字 坐标字坐标字 进给功能字进给功能字 主轴转速功能字主轴转速功能字 刀具功能字刀具功能字 辅助功能字辅助功能字 结束符结束符 n 顺序号字地址符顺序号字地址符:N 作用：程序校对和检索修改；在加工轨迹图几何节点处标上作用：程序校对和检索修改；在加工轨迹图几何节点处标上相应顺序号字，可直观检查程序；可作为条件转向的目标；可相应顺序号字，可直观检查程序；可作为条件转向的目标；可进行程序段的复归操作。进行程序段的复归操作。使用规则：数字为整数；数字可以不连续；可只在部分程序使用规则：数字为整数；数字可以不连续；可只在部分程序段中设顺序号，也可全设，
6、也可全不设。段中设顺序号，也可全设，也可全不设。_jg第一节 数控编程基础n 准备功能字：准备功能字：G00G99，前置，前置“0”可省略，可省略，使机使机床做某种操作的指令床做某种操作的指令 模态（续效）指令模态（续效）指令：一经指定，直到出现同组其：一经指定，直到出现同组其它它G指令才失效。指令才失效。非模态指令：非模态指令：只有在它所在的程序段内有效。只有在它所在的程序段内有效。尺寸字：尺寸字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；A、B、C、D、E；I、J、K。有有“+”“-”之分之分,“+”可以省略可以省略 _jg第一节 数控编程基础n进给功能字：进给功能字：F，是指各坐标方向速度的矢
7、量和是指各坐标方向速度的矢量和 G95 F500 0.5mm/r G94 F200 200mm/minn主轴转速功能字：主轴转速功能字：S 规定主轴转速：S300 300r/minn 刀具功能字：刀具功能字：Tn 辅助功能字：辅助功能字：M _jg第一节 数控编程基础程序段格式：程序段中的字、字符和数据的排程序段格式：程序段中的字、字符和数据的排列形式。列形式。固定顺序格式固定顺序格式分隔符程序段格式分隔符程序段格式字地址可变程序段格式字地址可变程序段格式程序段由若干个字组成；程序段由若干个字组成；每个字以字母（地址符）开头；每个字以字母（地址符）开头；字长不固定、程序段长度可变；字长不固定、
8、程序段长度可变；字的排列不要求有固定的顺序字的排列不要求有固定的顺序N、G、X、Y、Z、F、S、T、M、；、；_jg第一节 数控编程基础n五、数控机床坐标轴和运动方向五、数控机床坐标轴和运动方向1.1.坐标系的确定坐标系的确定 编程时规定：工件视为固定，刀具运动。机床坐标编程时规定：工件视为固定，刀具运动。机床坐标系和工件坐标系均为右手坐标系。其回转轴绕系和工件坐标系均为右手坐标系。其回转轴绕X X轴为轴为A A向，绕向，绕Y Y轴为轴为B B向，绕向，绕Z Z轴为轴为C C向，方向的正负按右手螺向，方向的正负按右手螺旋法则确定，即迎着坐标轴方向旋法则确定，即迎着坐标轴方向,逆时针旋转为正向，
9、逆时针旋转为正向，顺时针旋转为负向顺时针旋转为负向.2.2.坐标方向确定坐标方向确定 以增大工件和刀具之间距离的方向为每个坐标轴的以增大工件和刀具之间距离的方向为每个坐标轴的正向正向._jg第一节 数控编程基础图2.2右手笛卡尔坐标系 _jg第一节 数控编程基础 _jg第一节 数控编程基础 _jg第一节 数控编程基础3.数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统有两个：数控机床的坐标系统有两个：机床坐标系和工件坐标系。机床坐标系和工件坐标系。1 1）机床坐标系机床坐标系又称机械坐标系，又称机械坐标系，用以确定工件、刀具等在机床中用以确定工件、刀具等在机床中的位置，是机床运动部件的进
10、给的位置，是机床运动部件的进给运动坐标系，其坐标轴及运动方运动坐标系，其坐标轴及运动方向按标准规定，是机床上固有的向按标准规定，是机床上固有的坐标系。由机床设计和制造厂家坐标系。由机床设计和制造厂家确定，用户不能改变。确定，用户不能改变。_jg第一节 数控编程基础2 2）工件坐标系又称编程坐标系工件坐标系又称编程坐标系，供编程人员使用。程序员在编程时可选择工件上的某一点作为坐标原点.工件零点工件零点是工件坐标系的原点，只定义一个工件坐标系时又称编程零点，由编程者确定。编程时，可根据切削点计算方便的原则，把工件零点确定在工件的任何位置上。如图2.4所示。4.绝对坐标系与增量（相对）坐标系 如图2
11、.5所示。_jg第一节 数控编程基础 图2.4 编程坐标系 _jg第一节 数控编程基础 图图2.5 绝对坐标与增量坐标绝对坐标与增量坐标G90 G00 X10 Y12G01 X30 Y37 F100G91 G00 X10 Y12G01 X20 Y25 F100 _jg第二节 数控编程中的数值计算一、数值计算的一般计算内容一、数值计算的一般计算内容n工件零件轮廓中的几何元素的基点n插补线段的节点n刀具中心位置n辅助计算等内容基点基点：构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。如两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等等，均属基点。一般来说，基点的坐标根据图纸给定的尺
12、寸，利用一般的解析几何或三角函数关系不难求得。_jg第二节 数控编程中的数值计算节点节点：在满足容差要求条件下用若干插补线段（如直线段或圆弧段等）去逼近实际轮廓曲线时，相邻两插补线段的交点。刀具中心位置刀具中心位置：刀具相对于每个切削点刀具中心所处的位置。因为刀具都有一定的半径，要使刀具的切削部位切过轮廓的基点和节点，必须对刀具进行一定的偏置。对于没有刀具偏置功能的数控系统，应计算出相对于基点和节点的刀具中心位置轨迹。对于具有刀具偏置功能的数控系统，加工某些内腔型面时，往往也要求计算出刀具中心轨迹的坐标数据。辅助计算辅助计算：如增量计算、脉冲数计算、辅助程序段计算._jg第二节 数控编程中的数
13、值计算二、基点坐标的计算二、基点坐标的计算 两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等等，均属基点。1.直线与圆弧相交或相切直线与圆弧相交或相切 已知直线方程为，求以点（X0,Y0）为圆心，半径为R的圆与该直线的交点坐标。直线方程和圆方程联立(x0,y0)(xc,yc)Cy=kx+bXYO _jg推算后给出标准计算公式：得到交点坐标（xc,yc），其中xc较大者时取“”。如果 ，说明直线和圆相切。第二节 数控编程中的数值计算bkxyRyyxx22020)()(22020002)()(21RybxCxybkBkAbkxyAACBBxccc242042ACB _jg第二节
14、数控编程中的数值计算2.圆弧与圆弧相交或相切圆弧与圆弧相交或相切对于两圆相交，联立两圆方程 推算后得到标准计算公式 222222212121)()()()(RyyxxRyyxx22121212222221212)(12)()(yxARyxRyxDyyyxxx _jg第二节 数控编程中的数值计算O2(x2,y2)(xc,yc)CO1(x1,y1)XYOR2R1212121112RxyDyCxyxyDyBn当两圆相切时yxxDyAACBBxccc242求xc较大值时取“”042ACB _jgn一零件轮廓如图图2-1所示，其中A、B、C、D、E、F为基点，A、B、C、D、可直接由图中所设工件坐标系中
15、得知，而E点是直线DE与EF的交点，F是直线EF与圆弧AF的切点。分析可知，OF与X轴的夹角为30，EF与X轴夹角为120，则nFX =20 cos30=17.321 FY =20 sin30=10 EY=30 EX=FX(EY-FY)/tg60 =5.774第二节 数控编程中的数值计算 _jg三、节点坐标的计算三、节点坐标的计算 对于只具有直线及圆弧插补功能的系统，若零件轮廓不是直线和圆弧组合而成，则要用直线段或圆弧段去逼近轮廓曲线，故要进行相应的节点计算。节点计算的方法很多，一般可根据轮廓曲线的特性、数控系统的插补功能及加工要求的精度而定。1.用直线逼近轮廓曲线的节点计算用直线逼近轮廓曲线
16、的节点计算常用方法：等间距法、等弦长法（等步长法）、等误差法。A.A.等间距法等间距法计算步骤为：第二节 数控编程中的数值计算 _jg(1)将某一坐标轴分成相等的间距，如沿x轴取x为等间距长；(2)由曲线方程 ，求得(3),即节点坐标；(4)将相邻节点连成直线，这些直线段就是曲线的逼近线段。n 该方法计算简单，但若使得逼近误差小，就必须x小，使节点增多，程序段增多。第二节 数控编程中的数值计算OYXxy=f(x)(xfy),(iiyxxxxii1)(1xxfyii _jgB.B.等弦长法等弦长法 等弦长是指逼近的直线段长度相等，而逼近误差则不一定相同。计算节点时，须保证最大逼近误差max小于或
17、等于容许的误差。图所示为一段轮廓曲线。设曲线方程为 y=f（x），则等弦长节点的计算步骤为：第二节 数控编程中的数值计算 _jg(1)求曲线段的最小曲率半径求曲线段的最小曲率半径Rmin 最大逼近误差max必在最小曲率半径Rmin处产生，已知曲线曲率半径为：R =1+（y）2 3/2 /y (1)欲求最小曲率半径，应将式(1)对x求一阶导数，即dR/dx=3(y)2 y1+(y)21/2-1+(y)23/2 y/(y)2 令dR/dx=0，得 3(y）2y-1+（y）2y=0 由此可求出最小曲率半径处的x值。将此值代入(1)，可得Rmin。第二节 数控编程中的数值计算 _jg第二节 数控编程中
18、的数值计算(2)求弦长求弦长h 在三角形ofg中，有 （/2）2=R2 （R max）2 取max=（一般取零件公差的1/51/10）R=Rmin，则逼近弦长为 (3)求逼近节点求逼近节点 弦长确定之后，以曲线的起点a（x0，y0）为圆心，为半径作圆，该圆与曲线的交点b，即为第一个节点。即联立方程 min8Rh _jg第二节 数控编程中的数值计算 y=f（x）（x x0）2+（y y0）2=8 Rmin 的解（x1，y1），即为b的坐标。再以b点为圆心，重复(3)，即可求得下一节点。依此类推，可求得y=f（x）的全部节点。n等弦长法，计算过程比较简单，但因弦长取决于最小曲率半径，致使曲率变化较
19、大时的节点过多过密，对于曲率半径变化不是太大的的曲线加工较为有利。_jgC.C.等误差逼近法等误差逼近法 可使各逼近直线段的逼近误差等于容许的误差。该方法适用于轮廓曲率变化比较大、形状比较复杂的工件，是逼近线段最少的方法。如图所示，设轮廓曲线方程为y=f（x），逼近容差为，则等误差法节点的计算步骤为：(1)以曲线起点（x0，y0）为圆心，为半径作允差圆,圆方程为 （x x0）2+（y y0）2=2第二节 数控编程中的数值计算 _jg第二节 数控编程中的数值计算 _jg第二节 数控编程中的数值计算(2)作该圆与轮廓曲线y=f（x）的公切线，得到两切点（0，0），（1，1），满足下列联立方程：对曲
20、线 f （1）=（1-0）/（1-0）f（1）=1 对圆 F （0）=（1-0）/（1-0）F（0）=0式中，y=F（x）表示圆方程。由此可求得公切线得斜率k k=（1-0）/（1-0）(3)过（x0，y0）点作公切线的平行线 y y0 =k（x x0）_jg第二节 数控编程中的数值计算(4)将平行线方程与轮廓曲线方程联立，可求得第一个节点坐标（x1，y1）y=f（x）y y0 =k（x x0）依此类推，再以（x1，y1）点为圆心重复上述步骤，可求其余节点。n该方法虽然计算较复杂，但可在保证的条件下，得到最少的程序段数。_jg第二节 数控编程中的数值计算2.用圆弧逼近轮廓曲线的节点计算用圆弧逼
21、近轮廓曲线的节点计算A.A.曲率圆逼近法曲率圆逼近法用圆弧段逼近轮廓曲线是一种精度较高的逼近方法。用这种方法逼近轮廓曲线时，需计算出各插补圆弧段半径、圆心及圆弧段的起点和终点（即轮廓曲线上的节点）。如图所示，_jg设轮廓曲线方程为y=f（x），逼近容差为,圆弧节点的计算步骤如下：(1)求曲线起点（x1，y1）处的曲率半径R1 R1=1+（y）2 3/2 /|y|(2)求（x1，y1）处的曲率圆的圆心坐标（1，1）1=x1 y1+（y）2 /y 1=y1+1+（y）2/y(3)以（1，1）为圆心，R1为半径的圆弧与曲线y=f（x）交点（x2，y2），即节点。解联立方程 y=f（x）（x 1）2+
22、（y 1）2=（R1）2第二节 数控编程中的数值计算 _jg第二节 数控编程中的数值计算式中，当轮廓曲线的曲率递减时，取R1+为半径；当轮廓曲线的曲率递增时，取R1 -半径。解上述联立方程得到的(x，y)，即为圆弧与曲线的交点（x2，y2）曲线y=f（x）在（x1，y1）和（x2，y2）两节点间的线段是以此为起、终点的圆弧替代的。(4)逼近圆弧的圆心（1，1）逼近圆弧的圆心是这样求得的：分别以x1，y1）和（x2，y2）为圆心，以R1为半径作两段相交的圆弧，两圆弧的交点即为所求的圆心。故须解下列联立方程：_jg第二节 数控编程中的数值计算 （x1 1）2+（y1 1）2=R12 （x2 1）2
23、+（y2 1）2=R12求得的（1，1）即为逼近圆弧段的圆心。重复上述过程，再从（x2，y2）处开始，可求得曲线y=f（x）在（x2，y2）处的曲率半径R2 和曲率圆圆心（2，2）及逼近圆弧段的圆心（2，2）。依此类推，可完成全部节点、逼近圆弧半径及圆弧圆心的计算。_jg第二节 数控编程中的数值计算B.三点圆法逼近法 在等误差直线逼近求出的节点基础上，通过连续三点作圆弧并求出圆心点的坐标或圆的半径。步骤为：(1)从曲线起点开始，过P1、P2、P3作圆，方程和圆心坐标及半径为：对于P1、P2、P3，有RRRP3P2P1P4y=f(x)XOYO124,2,20220022FEDREyDxFEyDx
24、yx23212121323231)()(yxyxyxyyxyD _jg(2)求P1、P2、P3点处的曲率半径取(3)用再进行等误差直线逼近，重新求得P1、P2、P3，用此时的三点作圆弧。(4)过P2、P3、P4作下一个圆弧，直至曲线终点。第二节 数控编程中的数值计算321PPPRRR、计算，按允PPPPPRRRRRRR332123212222122223)()(yxyxyxxyxxE2321232321212123)()(yxyxyxxyyxxyF _jg第三节第三节 数控加工手工编程数控加工手工编程一、数控手工编程的工艺处理一、数控手工编程的工艺处理(一)数控加工工艺的特点和内容数控加工工艺
25、的特点和内容 数控加工工艺过程数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。等，使其成为成品或半成品的过程。由于数控加工采用了数控机床，使得数控加工工艺由于数控加工采用了数控机床，使得数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。上也与普通加工工艺具有一定的差异。第三节 数控加工手工编程 _jg第三节 数控加工手工编程普通加工工艺普通加工工艺(1)许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程
26、度上由操作人员根据实际经验决定,一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。(2)加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。_jg第三节 数控加工手工编程数控加工工艺数控加工工艺(1)所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。(2)自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。_jg第三节 数控加工手工编程例如：攻螺纹时，数控机床不知道
27、孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工.普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求，而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。(3)制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。_jg第三节 数控加工手工编程(4)在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。(5)在复杂形面的自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能重写。_
28、jg第三节 数控加工手工编程数控加工工艺的特殊要求数控加工工艺的特殊要求(1)由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大,加工效率也较高。(2)数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中,表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。_jg第三节 数控加工手工编程(3)由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时,要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题(4)普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺
29、来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。_jg第三节 数控加工手工编程 (二二)数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容 _jg(五五)刀具类型及其工艺特点刀具类型及其工艺特点数控铣削加工刀具主要有：数控铣削加工刀具主要有：平底立铣刀平底立铣刀(a)、端铣刀端铣刀(b)、球头刀、球头刀(c)环形刀环形刀(d)鼓形刀鼓形刀(e)、锥形刀、锥形刀(f)1、平底立铣刀、平底立铣刀制造方便，主要以周边制造方便，主要以周边切削刃进行切削，切削切削刃进行切削，切削性能好，是铣削加工的性能好，是铣削加工的主要刀具。除用于平面主
30、要刀具。除用于平面第三节 数控加工手工编程 _jg铣削（如凸台、结合、凹槽、平底型腔）和二维零件周边轮铣削（如凸台、结合、凹槽、平底型腔）和二维零件周边轮廓廓铣削外，同时也是立体轮廓粗加工和多坐标精加工的主要铣削外，同时也是立体轮廓粗加工和多坐标精加工的主要刀具刀具,也用于立体轮廓的三坐标精加工。也用于立体轮廓的三坐标精加工。第三节 数控加工手工编程立（端）铣刀立（端）铣刀侧铣侧铣端铣端铣端铣端铣 _jg2、端铣刀、端铣刀 主要用于大面积的平面铣削和较平坦的立体轮廓（如大型叶主要用于大面积的平面铣削和较平坦的立体轮廓（如大型叶片、螺旋桨、模具）的多坐标铣削，以减少走刀次数，提高加片、螺旋桨、模
31、具）的多坐标铣削，以减少走刀次数，提高加工效率。工效率。3、球头铣刀、球头铣刀 是三维立体轮廓加工特别是三坐标加工的主要刀具。球头刀是三维立体轮廓加工特别是三坐标加工的主要刀具。球头刀的刀具中心轨迹是由零件轮廓沿其外法线偏置一个刀具半径而的刀具中心轨迹是由零件轮廓沿其外法线偏置一个刀具半径而成，即使在三坐标加工情况下，除内凹的暗角，球头刀均可加成，即使在三坐标加工情况下，除内凹的暗角，球头刀均可加工。工。但球头刀制造困难，切削刃上接近底部，切削条件越差，另但球头刀制造困难，切削刃上接近底部，切削条件越差，另外加工时的走刀行距一般比相同直径的其他刀具小，效率较低。外加工时的走刀行距一般比相同直径
32、的其他刀具小，效率较低。第三节 数控加工手工编程 _jg球头铣刀球头铣刀机夹式球头铣刀机夹式球头铣刀 _jg4 4、环形刀、环形刀 环形刀是在周边切削刃与底部切削刃之间以一段小圆弧过环形刀是在周边切削刃与底部切削刃之间以一段小圆弧过渡渡,主要用于凹槽、平底型腔等平面铣削和立体轮廓的加工，主要用于凹槽、平底型腔等平面铣削和立体轮廓的加工，其工艺特点与平底立铣刀类似，切削性能较好。与立铣刀相其工艺特点与平底立铣刀类似，切削性能较好。与立铣刀相比切削部位是圆环面，切削刃强度较好不易磨损。另外还可比切削部位是圆环面，切削刃强度较好不易磨损。另外还可加工一些特殊情况。加工一些特殊情况。但刀具的刃磨和编程
33、相对困难一些。但刀具的刃磨和编程相对困难一些。_jg机夹式环形铣刀机夹式环形铣刀 _jg5 5、鼓形刀、鼓形刀 多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三坐标加工，如图。由于这种表面最理想的加工方案是多坐标侧坐标加工，如图。由于这种表面最理想的加工方案是多坐标侧铣铣,因此，采用鼓形铣刀加工是单件小批量生产中取代多坐标因此，采用鼓形铣刀加工是单件小批量生产中取代多坐标加工的变通方案。鼓形刀的加工的变通方案。鼓形刀的R1R1较大，不仅对表面各处的倾斜角较大，不仅对表面各处的倾斜角变化有一定的适应性，而且能有效减少走刀次数（相对于球头变化有一
34、定的适应性，而且能有效减少走刀次数（相对于球头刀）。刀）。缺点是刃磨困难、切削条件较差。缺点是刃磨困难、切削条件较差。_jg6 6、锥形刀、锥形刀 应用场合和鼓形刀相似，在三坐标铣床上可代替多坐标侧应用场合和鼓形刀相似，在三坐标铣床上可代替多坐标侧铣加工零件上与安装面倾斜的表面，特别是当倾斜角固定时铣加工零件上与安装面倾斜的表面，特别是当倾斜角固定时可一次成型，并可加工内缘表面。而且刀具刃磨容易，切削可一次成型，并可加工内缘表面。而且刀具刃磨容易，切削条件好，可获得较高效率和表面质量。在多坐标机床上，锥条件好，可获得较高效率和表面质量。在多坐标机床上，锥形刀可代替圆柱立铣刀侧铣或端铣，特别是对
35、于如图所示的形刀可代替圆柱立铣刀侧铣或端铣，特别是对于如图所示的底部狭窄的通道的情况加工。底部狭窄的通道的情况加工。_jg成型铣刀是为特定的工件或加工内容设计的，如凹槽、特型成型铣刀是为特定的工件或加工内容设计的，如凹槽、特型孔等。孔等。_jg(七七)对刀点和换刀点的确定对刀点和换刀点的确定 “对刀点”是刀具相对工件运动的起点，也是编程时程序的起点。因此，“对刀点”也称“程序起点”或“起刀点”。在编程时应正确选择对刀点的位置。选择的原则如下：n1、便于数学处理（基点和节点的计算）和使程序编制简单。n2、在机床上容易找正。n3、加工过程中便于测量检查。n4、引起的加工误差小。第三节 数控加工手工
36、编程 _jg第三节 数控加工手工编程 “换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。可以是固定点，或任意的一点。(非固定点)换刀点选择原则:n1、设在工件或夹具的外部。n2、设定值以不碰撞工件和其他部件为准。(八八)数控加工工艺路线确定中的一些问题数控加工工艺路线确定中的一些问题n1、铣削加工中顺铣和逆铣得到的表面粗糙度是、铣削加工中顺铣和逆铣得到的表面粗糙度是不同的，精铣时应尽量采用顺铣。不同的，精铣时应尽量采用顺铣。n逆铣逆铣：指在铣刀与工件相切的点上，刀齿旋转的切线方向与刀具的进给方向相同。_jg第三节 数控加工手工编程n 顺铣顺铣：指在铣刀与工件的相切点，刀齿旋转的切线方向与工件的进给方向相反。
37、(a)逆铣 (b)顺铣圆柱铣的顺铣和逆铣 _jg第三节 数控加工手工编程逆铣时逆铣时，每个刀齿从切入至切出，其切削厚度由零增至最大值。由于刀齿的刃口不可能磨得绝对锋利，因而每个刀齿切入工件时，总是首先挤压已加工表面，并滑行一小段路程后才切入工件，这样不仅会使工件已加工表面产生硬化，影响表面质量，而且将加速刀具的磨损。此外，逆铣时，刀齿对工件作用力的垂直分力方向向上，这对压紧工件是个不利因素。但逆铣时，其进给运动比顺铣平稳，在工件表面硬度较高时宜采用逆铣。_jg第三节 数控加工手工编程顺铣时顺铣时，每个刀齿的切削厚度由最大减小到零，切入时没有挤压和滑行现象，对减小刀齿磨损、工件表面硬化程度和表面
38、粗糙度都比较有利。同时，刀齿对工件作用力的垂直分力方向向下，有利于压紧工件。由于刀齿的水平分力与进给运动方向相反，刀齿忽大忽小的水平分力可能会使丝杠牙行与螺母之间忽而左侧出现间隙，忽而右侧出现间隙，导致丝杠与螺母传动时断时续。因此，顺铣时进给运动不平稳，容易发生扎刀或打刀事故。而逆铣则相反，进给运动非常平稳。_jg第三节 数控加工手工编程n2、进退刀位置、进退刀位置 外轮廓加工时，铣刀的切入切出应沿零件的周边外延以保证零件轮廓的光滑，如果铣刀从法向直接切入零件，就会在零件外形上留下明显的刀痕。内轮廓加工时，应在远离切削刀位点一定距离处预先打一个垂直下刀孔，然后再以进给速度接近内轮廓的切削点位。
39、在铣削圆弧时，应从圆弧的切线方向切入。_jg第三节 数控加工手工编程若为整圆，加工完毕时不要在切点处直接退刀，要让刀具沿切线方向多走一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。_jg第三节 数控加工手工编程n3、消除反向运动间隙、消除反向运动间隙例如在车床上加工台阶轴，两轴段直径精度要求较高，图(a)中的加工路线会引入坐标轴的反向运动间隙。(b)增加了一段进给程序段，消除了反向间隙。(a)(b)_jg第三节 数控加工手工编程例如位置精度要求较高的孔系加工，加工顺序安排不当会受坐标轴反向运动间隙的影响。图(a)中由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，y方向反向间隙增大了定
40、位误差。图(b)的加工顺序避免了反向间隙的引入。_jg第三节 数控加工手工编程 _jg第三节 数控加工手工编程加工螺纹时，沿螺距方向的进给应和主轴转速保持严格的速比关系，应避免在加减速阶段切削，为此要有引入距离1和超越距离2。_jg第三节 数控加工手工编程n4、凹槽的加工路线、凹槽的加工路线 在加工内腔轮廓时，用行切法则在每两次走刀的起点与终点处会留下残余高度。用环切法计算量大。先用行切法，最后再环切一刀,可得到较好的效果。_jg第三节 数控加工手工编程 _jg第三节 数控加工手工编程二、常用基本指令二、常用基本指令常用指令代码有：常用指令代码有：n准备功能、辅助功能、主轴功能、进给功能、刀具
41、功能代码(一)准备功能G指令n1.绝对值编程指令与增量值编程指令 G90、G91它们是一对模态指令。G90指定其后的所有坐标值都是绝对坐标，当G91指定以后的坐标值则为相对坐标。例如：_jg第三节 数控加工手工编程G90 G01 X30.0 Y60.0 F100;G90 G01 X30.0 Y60.0 F100;G91 G01 X-40.0 Y30.0 F100;G91 G01 X-40.0 Y30.0 F100;2.工件坐标系设定指令 G92G92是一种灵活的工件坐标系零点设置方法，其步骤为：先确定刀具中心（数控车中为刀尖）在机床坐标系中的位置，并存入偏置寄存器中，YXO30403030A（
42、起始点)B(目标点)_jg第三节 数控加工手工编程再给出刀具中心在工件坐标系的位置，即建立了该工件坐标系。指令格式：G92 X_ Y_ Z_；图中的设置指令为：G92 X30.0 Y40.0 Z25.025 _jg第三节 数控加工手工编程值得注意的是值得注意的是：G92指令是指定刀具在工件坐标系指令是指定刀具在工件坐标系中的位置，如果这时刀具的位置是已知的（相对于中的位置，如果这时刀具的位置是已知的（相对于机床坐标系），也就确定了工件坐标系的位置。机床坐标系），也就确定了工件坐标系的位置。G92一般放在加工程序的开始，首先确定工件坐一般放在加工程序的开始，首先确定工件坐标系，这时刀具位置是确定
43、的，如加工中心处于换标系，这时刀具位置是确定的，如加工中心处于换刀位置（一般为参考点刀位置（一般为参考点)，或对刀点（对刀点通过对，或对刀点（对刀点通过对刀仪可确定其在机床坐标系中的位置）。刀仪可确定其在机床坐标系中的位置）。G92指令在一个零件的加工程序中可多次使用，指令在一个零件的加工程序中可多次使用，第二次设置工件坐标系前的刀具位置是确定的，就第二次设置工件坐标系前的刀具位置是确定的，就可以得到第二次设置的坐标系位置。依次类推。可以得到第二次设置的坐标系位置。依次类推。_jg _jg第三节 数控加工手工编程例1：加工矩形零件的外轮廓，加工程序的第一句为：N10 G90 G92 X-10
44、Y-10 Z0;即确定了工件坐标系位置。(50,0)(0,50)XYO(-10,-10)_jg第三节 数控加工手工编程例2：图中为一次装夹加工三个相同的零件，采用G92指令多次设置工件坐标系。YXW1YXW2YXW366344.51.2参考坐标系参考坐标系 _jg第三节 数控加工手工编程N01 G90 G92 X6.0 Y6.0 Z0.0;将程序定义在第一个将程序定义在第一个 零件上的工件坐标原点零件上的工件坐标原点W1.N10 G00 X0.0 Y0.0;快速回到程序原点快速回到程序原点N15 G92 X4.0 Y3.0;将程序定义在第二个零件将程序定义在第二个零件 上的工件坐标原点上的工件
45、坐标原点W2N25 G00 X0 Y0;快速回到程序原点快速回到程序原点N30 G92 X4.5 Y-1.2;第三个工件坐标系第三个工件坐标系 _jg第三节 数控加工手工编程n3.工件坐标系选取指令工件坐标系选取指令 G94G59先测出工件零点在机床坐标系中的位置（先测出工件零点在机床坐标系中的位置（X、Y、Z)，把测出的数据输入偏置寄存器，把测出的数据输入偏置寄存器PSO中，中，G54G59可存放六个不同的工件零点可存放六个不同的工件零点,需用不同的工件零点时需用不同的工件零点时调用相应寄存器存放的偏置量即可。调用相应寄存器存放的偏置量即可。在上例中采用在上例中采用G54G54G59G59指
46、令，首先设置原点偏置指令，首先设置原点偏置寄存器，寄存器，对零件对零件1 1：G54 X-6.0 Y-6.0 Z0.0G54 X-6.0 Y-6.0 Z0.0 对零件对零件2 2：G55 X-10.0 Y-9.0 Z0.0G55 X-10.0 Y-9.0 Z0.0 对零件对零件3 3：G56 X-14.5 Y-7.8 Z0.0G56 X-14.5 Y-7.8 Z0.0 _jg第三节 数控加工手工编程 N10 G90 G54;N20 G55;N30 G56;n4.快速点定位指令快速点定位指令 G00指令格式：指令格式：G00 X_ Y_ Z_；运动速度指令中不设定，由机床原始设定。运动速度指令中
47、不设定，由机床原始设定。_jg第三节 数控加工手工编程根据不同的系统实际路径可能不同，有三种路径XXXYYYABABAB _jg第三节 数控加工手工编程n5.直线插补指令直线插补指令 G01G01指令即直线插补指令，按程序段中规定的进给指令即直线插补指令，按程序段中规定的进给速度速度F，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工出任意斜率的直线。出任意斜率的直线。指令格式：指令格式：G01 X_ Y_ Z_ F_；例如下图所示路径，要求用例如下图所示路径，要求用G01，坐标系原点，坐标系原点O是是程序起始点，要求刀具由程序起始点，要求刀具由O点快速移动到点快速移
48、动到A点，然点，然后沿后沿AB、BC、CD、DA实现直线切削，再由实现直线切削，再由A点点快速返回程序起始点快速返回程序起始点O，其程序如下：，其程序如下：_jg第三节 数控加工手工编程 N01 G92 X0 Y0；N10 G90 G00 X10 Y12；N20 G01 Y28 F100；N30 X42；N40 Y12；N50 X10；N60 G00 X0 Y0；N80 M02；OXYADCB12281042图G01编程图例 _jg第三节 数控加工手工编程n6.平面选择指令平面选择指令 G17、G18、G19功能：用来指定平面直线和圆弧插补、刀具补偿平面功能：用来指定平面直线和圆弧插补、刀具补
49、偿平面.指令格式：指令格式：G17；（设置加工平面为；（设置加工平面为XY，数控铣床默认平面），数控铣床默认平面）G18；（设置加工平面为；（设置加工平面为ZX，数控车床默认平面），数控车床默认平面）G19；（设置加工平面为；（设置加工平面为YZ）Z/XZ/X平面平面Y/ZY/Z平面平面X/YX/Y平面平面Y YX XZ Z _jg第三节 数控加工手工编程n7.圆弧插补指令圆弧插补指令 G02、G03功能：功能：G02为顺圆插补；为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。指令格式：指令格式：_RJI
50、_RKI_RKJ _jg第三节 数控加工手工编程nI、J、K：圆心相对于起点的增量：圆心相对于起点的增量n有些系统相反；有些系统相反；n有些系统可由有些系统可由G90、G91决定决定 I、J、K是绝对或增量尺寸；是绝对或增量尺寸；n有些车削系统有些车削系统I可用直径值；可用直径值；n圆心角圆心角180，R为正；为正；180，R为负。为负。_jg绝对坐标：G90 G03 X140.Y100.I-60.J0.F100.；G02 X120.Y60.I-50.J0；相对坐标：G91 G03 X-60.Y60.I-60.J0 F100.；G02 X-20.Y-40.I-50.J0；_jg第三节 数控加工
