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1、数控编程概述 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望数控编程概述数控编程概述(3-1)(3-1)数控机床与普通机床加工的显著区别在于：数控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项规定(工艺卡工艺卡)的动作都必须由人的操作与劳动才能的动作都必须由人的操作与劳动才能完成
2、。因此，控制介质的制备是数控机床工作之前必完成。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。须做的准备工作。数控编程概述数控编程概述(3-2)(3-2)通常，我们把从有了零件图后到获得控制介质的通常，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，从而指全部内容按数控装置的设计要求的
3、方式输入，从而指挥挥(控制控制)机床的全部动作，完成零件的加工。机床的全部动作，完成零件的加工。数控编程概述数控编程概述(3-3)(3-3)一、数控编程的一般过程一、数控编程的一般过程二、数控编程方法二、数控编程方法结束数控编程的一般过程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数控机床的加工程序的编制一般要经过以下几个步骤：步骤：工工艺艺处处理理数数值值计计算算编编程程序序单单制制备备控控制制介介质质程程序序校校验验首首件件试试切切零件图零件图机床加工机床加工修改修改返回返回工艺处理工艺处理根据零件图纸对零件的形状、技术条件、毛坯及工艺方根据零件图纸对零件的形状、技术条件、
4、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：切削用量等工艺参数，其主要内容如下：1 1、确定加工方案、确定加工方案2 2、确定装夹具及装夹方法、确定装夹具及装夹方法3 3、正确地选择对刀点、正确地选择对刀点4 4、确定加工路线、确定加工路线5 5、合理选择刀具、合理选择刀具6 6、确定合理的切削用量、确定合理的切削用量7 7、确定编程中的工艺指令、确定编程中的工艺指令8 8、确定程序编制中的误差、确定程序编制中的误差返回返回确定加工方案确定加工方案加工方案的确定应考虑数控机床的使用加
5、工方案的确定应考虑数控机床的使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。功能。返回确定装夹具及装夹方法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，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，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，经济效果生产准备周期短，夹具零
6、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。床坐标的尺寸关系。返回正确地选择对刀点正确地选择对刀点(3-1)(3-1)在在数数控控加加工工中中要要确确定定对对刀刀点点。对对刀刀点点是是刀刀具具加加工工零零件件时时，刀刀具具相相对对零零件件运运动动的的起起点点，因因此此，对对刀刀点点也也叫叫程程序序的的坐坐标标零零点点或或程程序序原原点点。对对刀刀点点必必须须与与零零件件的的定定位位基基准准有有一一定定的的关关系系，这这样样才才能能确确定定机机床床坐坐标标与与零零件件坐坐标标之之间间的的关关系系。对对刀刀点
7、点的的选选择择原原则则如如下：下：1 1、所所选选择择的的对对刀刀点点（即即程程序序起起点点）应应使使程程序序编编制简单。制简单。2 2、对对刀刀点点应应选选择择在在容容易易找找正正，并并在在加加工工过过程程中中便于检查的位置。便于检查的位置。3 3、引起的加工误差小。、引起的加工误差小。正确地选择对刀点正确地选择对刀点(3-2)(3-2)对对刀刀点点可可以以设设置置在在加加工工零零件件上上，也也可可以以设设置置在在夹夹具具上上或或机机床床上上。为为了了提提高高零零件件的的加加工工精精度度，对对刀刀点点应应尽尽量量设设置置在在零零件件的的设设计计基基准准或或工工艺艺基基准准上上。对对于于以以孔
8、孔定定位位的的零零件件，可可以以取取孔孔的的中中心心为为对对刀刀点点。对对刀刀点点经经常常既既是是程程序序的的起起点点，又又是是程程序序的的终终点点。因因此此，在加工中要考虑一次加工循环后对刀的重复精度。在加工中要考虑一次加工循环后对刀的重复精度。正确地选择对刀点正确地选择对刀点(3-3)(3-3)所所谓“对刀刀”是是指指使使刀刀位位点点与与对刀刀点点重重合合的的操操作作，“刀位点刀位点”是指刀是指刀具具的定位基准点。的定位基准点。立立铣刀刀的刀位点是刀具的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；与刀具底面的交点；球球头铣刀刀是球是球头的球心的球心；车刀刀是刀尖或刀尖是刀尖或刀尖圆弧中心；弧中心；钻
9、头是是钻尖。尖。为保保证对刀刀精精度度，常常采采用用千千分分表表或或对刀刀仪来来进行行找找正正对刀。刀。返回确定加工路线确定加工路线 加加工工路路线线就就是是加加工工过过程程中中刀刀具具运运动动的的轨轨迹迹。合合理理地地选选择择加加工工路路线线对对于于数数控控加加工工非非常常重重要要。加加工路线的确定应考虑如下因素：工路线的确定应考虑如下因素：1 1、应应保保证证零零件件的的加加工工精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度，如如采用顺铣还逆铣等；采用顺铣还逆铣等；2 2、应应尽尽量量缩缩短短加加工工路路线线，以以减减少少空空走走刀刀行行程程，提高生产效率；提高生产效率；3 3、应使数值计算工作简单，减
10、少程序段数目，、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。减少编制程序的工作量。返回合理选择刀具合理选择刀具应根据工件材料的性能、机床的加工能力、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、耐用度好。装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好。返回确定合理的切削用量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
11、转速及给进量，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。结合实际经验来确定。返回确定编程中的工艺指令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
12、做准备的工艺指是准备性工艺指令，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，是根据机床加工时操作机床的的起停、正反转等，是根据机床加工时操作机床的需要予以规定的。需要予以规定的。返回确定程序编制中的误差确定程序编制中的误差程序编制中的误差程序编制中的误差P P由三部分组成，即：由三部分组成，即：P=f(a,b,c)P=f(a,b,c)
13、其其中中：aa逼逼近近误误差差，即即采采用用近近似似计计算算方方法法逼逼近近零零件件轮轮廓廓时时产产生生的误差；的误差；bb插插值值误误差差，即即采采用用插插值值（直直线线、圆圆弧弧等等）逼逼近近零零件件轮轮廓曲线时产生的误差；廓曲线时产生的误差；cc圆圆整整误误差差，即即在在编编程程数数据据处处理理时时，把把小小数数圆圆整整成成脉脉冲冲数而产生的误差。数而产生的误差。在在零零件件图图中中给给出出的的允允许许误误差差，分分配配给给编编程程的的只只是是一一小小部部分分，因因为为数数控控机机床床的的加加工工误误差差还还包包括括：控控制制系系统统误误差差、伺伺服服系系统统误误差差、零零件件的的定定位
14、位误误差差等等，其其中中伺伺服服系系统统和和零零件件定定位位误误差差是是主主要要的的。故故一一般般编编程程误误差差P P为为允许公差的允许公差的1/51/51/101/10。返回数值计算数值计算(3-1)根根据据零零件件图图中中给给出出的的几几何何尺尺寸寸、加加工工路路线线、切切削削用用量量以以及及设设定定的的坐坐标标系系，计计算算出出数数控控机机床床所所需需的的输输入入数数据据，是是编编写写加加工工程程序序单单之之前前必必需需完完成成的数值计算工作。的数值计算工作。数值计算数值计算(3-2)一一个个零零件件的的轮轮廓廓曲曲线线可可能能由由许许多多不不同同的的几几何何元元素素组组成成，如如直直
15、线线、圆圆弧弧、二二次次曲曲线线等等。数数控控机机床床为为了了加加工工出出零零件件的的轮轮廓廓曲曲线线，一一般般都都具具有有直直线线插插补补和和圆圆弧弧插插补补功功能能。对对于于加加工工由由圆圆弧弧的的直直线线组组成成的的较较简简单单的的平平面面零零件件，只只需需计计算算出出零零件件轮轮廓廓的的相相邻邻几几何何元元素素的的交交点点或或切切点点的的坐坐标标值值，得得出出各各几几何何元元素素的的起起动动终终点点、圆圆弧弧的的圆圆心心坐坐标标值值。如如果果数数控控系系统统无无刀刀具具补补偿偿功功能能，还还应应计计算算刀刀具具运运动动的的中中心心轨轨迹迹。对对于于较较复复杂杂的的零零件件或或零零件件的
16、的几几何何形形状状与与控控制制系系统统的的插插补补功功能能不不一一致致时时，就就需需要要进进行行较较复复杂杂的的数数值值计计算算，例例如如，对对非非圆圆曲曲线线（如如渐渐开开线线、阿阿基基米米德德螺螺旋旋线线等等），需需要要直直线线段段或或圆圆弧弧段段来来逼逼近近，在在满满足足加加工工精精度度的的条条件件下下，计计算算出出曲曲线线各各节节点点的的坐坐标标值值。对对于于自自由由曲曲线线、自自由由曲曲面面、组组合合曲曲面面的的程程序序编编制制，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。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。数值计算数值计算(3-3)除上述数值
17、计算外，根据数控系统的不同，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。回到对刀点的程序所需数据的数值计算等。返回编程序单编程序单根据计算出的数值和已确定的运动顺序、刀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
18、程序的顺序号，在厂程序单。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、刀具布置图、机床调整卡、工序的加工示意图、刀具布置图、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）。序号、机床型号以及日期等等）。返回制备控制介质制备控制介质程序编写完成之后，还必须将其内容记程序编写完成之后，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，也可以是输入信息。控制介质多
19、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程序单的内容直接用数控装置的键盘输入存储。储。返回程序校验首件试切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接输入到CNCCNC装置进行机床的空运转检查，即在机床上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
20、运动轨迹的正确性。在具有查机床运动轨迹的正确性。在具有CRTCRT屏幕图形显示的屏幕图形显示的数控机床上，可用图形模拟刀具相对于工件的运动。但数控机床上，可用图形模拟刀具相对于工件的运动。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
21、误的性质，或者修改程序发现尺寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改程序单，或者进行尺寸补偿。单，或者进行尺寸补偿。返回数控编程方法数控编程方法 数数控控机机床床程程序序编编制制的的方方法法有有两两种种，即即手工编程与自动编程。手工编程与自动编程。1 1、人工编程、人工编程2 2、自动编程、自动编程 返回编编制制零零件件加加工工程程序序的的各各个个步步骤骤，即即从从零零件件图图样样分分析析及及工工艺艺处处理理、数数值值计计算算、书书写写程程序序单单、穿穿制制纸纸带带直直到到程程序序的的检检验验均均由由人人工工完完成，即称为人工编程。成，即称为人工编程。手工编程手工编程(2-1)(2-1)对对于于
22、点点位位加加工工或或几几何何形形状状不不太太复复杂杂的的简简单单零零件件，程程序序编编制制计计算算较较简简单单，程程序序段段不不多多，穿穿孔孔纸纸带带也也不不长长，出出错错的的可可能能性性小小，用用人人工工编编程程既既经经济济又又及及时时。但但对对于于一一些些复复杂杂的的零零件件，特特别别是是对对零零件件轮轮廓廓形形状状不不是是由由简简单单的的直直线线、圆圆弧弧组组成成的的复复杂杂零零件件，特特别别是是空空间间曲曲面面零零件件，以以及及几几何何元元素素虽虽并并不不复复杂杂，但但程程序序量量很很大大的的零零件件，编编程程计计算算则则相相当当繁繁琐琐，且且工工作作量量大大、易易出出错错、难难校校对
23、对，采采用用人人工工编编程程难难以以完完成成。即即使使完完成成，但但因因花花费费时时间间较较长长，效效率率低低，出出错错机机率率高高，往往往往影影响响了了数数控控机机床床的的开开动动率率。据据统统计计，采采用用手手工工编编程程，一一个个零零件件的的编编程程时时间间与与机机床床加加工工时时间间之之比比，平平均均为为301301。因因此此，为为了了缩缩短短生生产产周周期期，提提高高数数控控机机床床的的利利用用率率，有有效效地地解解决决各各种种模模具具及及复复杂杂零零件件的的加加工工问问题题，采采用用人人工工编编程程已已经经不能满足要求，而必须采自动编程的方法。不能满足要求，而必须采自动编程的方法。
24、人工编程人工编程(2-2)(2-2)返回自动编程自动编程(3-1)(3-1)由由计计算算机机自自动动地地进进行行数数值值计计算算，编编写写零零件件的的加加工工程程序序单单，自自动动地地输输出出打打印印加加工工程程序序单单，并并将将程程序序记记录录到到穿穿孔孔纸纸带带或或其其它它控控制制介介质质上上，即即为为自自动编程。动编程。自动编程自动编程(3-2)(3-2)程程序序编编制制人人员员只只需需根根据据零零件件图图样样和和工工艺艺的的要要求求，使使用用规规定定的的数数控控语语言言编编写写出出一一个个较较简简短短的的零零件件加加工工源源程程序序；或或直直接接进进行行零零件件的的几几何何描描述述，并
25、并将将其其输输入入到到计计算算机机中中。计计算算机机自自动动地地进进行行处处理理，计计算算出出刀刀具具中中心心运运动动的的轨轨迹迹，编编出出零零件件加加工工程程序序并并自自动动地地制制作作出出穿穿孔孔纸纸带带。由由于于计计算算机机可可自自动动绘绘出出零零件件图图形形和和走走刀刀轨轨迹迹，因因此此程程序序编编制制人人员员可可及及时时检检查查程程序序是是否否正正确确，并并可可及及时时修修改改，以以获获得得正正确确的的程程序序。因因计计算算机机自自动动编编程程代代替替程程序序编编制制人人员员完完成成了了繁繁琐琐的的数数值值计计算算工工作作，并并省省去去了了书书写写程程序序单单及及制制作作穿穿孔孔带带
26、的的工工作作量量，可可使使编编程程效效率率提提高高几几十十乃乃至至上上百百倍倍，同同时时解解决决了了人工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。人工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。自动编程自动编程(3-3)(3-3)自自动动编编程程有有语语言言输输入入方方式式、图图形形输输入入方方式式及及语语音音输输入入方方式式等等多多种种。语语言言输输入入方方式式是是指指加加工工零零件件的的几几何何尺尺寸寸、工工艺艺要要求求、切切削削参参数数及及辅辅助助信信息息等等是是用用数数控控语语言言编编写写成成源源程程序序后后输输入入到到计计算算机机中中，再再由由计计算算机机进进一一步步处处理理得得到到的的零零件件加加工工程程序序单单及及穿穿孔孔纸纸带带；图图形形输输入入方方式式是是用用图图形形输输入入设设备备（如如数数字字化化仪仪）及及图图形形菜菜单单将将零零件件图图形形信信息息直直接接输输入入计计算算机机并并在在显显示示屏屏幕幕上上显显示示出出来来，再再进进一一步步处处理理，最最终终得得到到加加工工程程序序及及控控制制介介质质；语语音音输输入入方方式式是是采采用用语语音音识识别别器器，将将操作员发出的加工指令声音转变为加工程序。操作员发出的加工指令声音转变为加工程序。返回