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1、1第二章第二章 数控加工编程基础数控加工编程基础目目 录录第一节第一节 数控编程概述数控编程概述 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第三节第三节 数控机床坐标系数控机床坐标系 第四节第四节 数控程序的格式与组成数控程序的格式与组成 第五节第五节 数控加工工艺文件的编制数控加工工艺文件的编制 习题习题第1页/共117页2第一节 数控编程概述一、数控编程的作用与目的一、数控编程的作用与目的 数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对毛坯进数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对毛坯进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动行加工。我们把零件的加工工艺路
2、线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、吃刀量等）以轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、把这一程序单中的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。而指挥机床加
3、工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。全部过程叫数控程序的编制。第2页/共117页3二、数控编程的内容和步骤：二、数控编程的内容和步骤：（一）数控编程的内容（一）数控编程的内容 数控编程的主要内容包括：分析零件图样，确定加工工数控编程的主要内容包括：分析零件图样，确定加工工艺过程；确定走刀轨迹，计算刀位数据；编写零件加工程序；艺过程；确定走刀轨迹，计算刀位数据；编写零件加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试加工。制作控制介质；校对程序及首件试加工。（二）数控编程的步骤（二）数控编程的步骤图2-1 程序编制的步骤第一节 数控编程概
4、述第3页/共117页4 图2-1 数控编程过程 第一节 数控编程概述第4页/共117页51 分析零件图样和工艺处理 加工工艺就是零件加工的方法和步骤。1.分析零件图样，进行工艺分析，确定加工方法 2.排列加工工序（包括毛坯制造、热处理、和检验工序）3.确定定位装夹方法 4.进退刀位置 5.确定走刀路线 6.选择刀具确定切削用量第一节 数控编程概述第5页/共117页61 1）、）、分析零件图样，进行工艺分析，确定加工方法 一个零件往往有多个可行的加工方案，编程人员应根据零件的尺寸精度、表面粗糙度、工件材料和热处理条件、工件的结构形状和尺寸大小、刀具的形状、机床的行程、零件的安装方法及编程的难易程
5、度，本着合理、经济、可行的原则，选定一个比较好的加工方案，确定加工顺序、走刀路线、选择合适的数控机床、设计夹具、选择刀具、确定合理的切削用量等。使在加工过程中，在保证质量的前提下，得到较高的效率，并能充分发挥数控机床的功能。第一节 数控编程概述第6页/共117页7l定位基准的选择是决定加工顺序的重要因素。在安排加工工序之前，应先找出零件的主要加工表面，并了解它们之间主要的相互位置精度要求。定位基准的选择对零件各主要表面的相互位置精度又有着直接的影响，一些彼此有较高精度要求的表面应尽量在一次安装下加工出来，这样可减少零件的安装误差对它们之间的相互位置精度的影响。2 2）加工工序加工工序 第一节
6、数控编程概述第7页/共117页8l作为精基准的表面应提前加工。l一般零件大致的加工顺序是：精基准的加工；主要表面的粗加工；次要表面的加工；主要表面的精加工；最终检查。第一节 数控编程概述第8页/共117页93）定位加紧方式l 尽量选择通用、组合夹具，零件的定位基准与设计基准 重合，以减少定位误差；应特别注意要迅速完成工件的定 位和夹紧过程，以减少辅助时间，必要时可以考虑采用专 用夹具。在数控加工中，即要保证加工质量，又要减少辅助时间，提高加工效率。要注意选用能准确和迅速定位并夹紧工件的装夹方法和夹具，尽量减少装夹次数，以减少定位误差，力争做到：在一次装夹后，能加工出全部待加工表面。第一节 数控
7、编程概述第9页/共117页10 4 4）进退刀位置进退刀位置 外轮廓加工时，刀具最好沿零件周边的切线方向切入、切出，以保证零件轮廓的光滑，如果刀具沿轮廓的法线方向直接上刀或退刀，就会在零件的切削面上留下明显的刀痕，影响表面加工质量。合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击；在连续铣削平面内外轮廓时，应安排好刀具的切入、切出路线。尽量沿轮廓曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。第一节 数控编程概述第10页/共117页11（a）铣曲线轮廓板 （b）铣直线轮廓 图2-2 刀具的切入切出路线第一节 数控编程概述第11页/共117页12内轮廓加工时，应在距轮廓切削点一定距离的适
8、当位置预先打一个垂直下刀孔，先进行适当地粗加工，精加工时，刀具最好沿弧线切入、切出。切记不要在轮廓的切削点处直接退刀，以免在取消刀补时，刀具与工件碰撞，造成工件报废或断刀事故。图2-3 刀具的切入切出路线第一节 数控编程概述第12页/共117页135 5）走刀路线走刀路线 应考虑数控机床使用的合理性及经济性，尽量缩短加工路线，减少空行程时间和换刀次数，以提高生产率；尽量使数值计算方便，程序段少，以减少编程工作量；走刀路线与工件的加工精度和粗糙度直接相关。其确定原则是：使数值计算容易，以减少编程工作量；尽量使走刀路线最短，减少刀具空程距离和时间。粗加工逆铣，精加工顺铣；内加工分层处理，行切、环切
9、相结合。第一节 数控编程概述第13页/共117页14逆铣：指在铣刀与工件相切的点上，刀齿旋转的切线方向与工件进给方向相反（与刀具的进给方向相同）。图2-4 逆铣第一节 数控编程概述第14页/共117页15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同（与刀具的进给方向相反）。图2-5 顺铣第一节 数控编程概述第15页/共117页16用行切法则在两次走刀的起点与终点处会留下残余高度。用环切法虽可克服上述缺点，但计算量大。先用行切法，最后再环切一刀，可得到较好的效果，综合法。图2-6 行切与环切第一节 数控编程概述第16页/共117页17 6 6）合理地选用刀径及切削用量）合
10、理地选用刀径及切削用量 应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工工序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选择刀的类型，切削用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具。对刀具总的要求是：安装调整方便，刚性好，精度具。对刀具总的要求是：安装调整方便，刚性好，精度高，使用寿命长等。高，使用寿命长等。图2-7 切深第一节 数控编程概述第17页/共117页18 切削用量包括：主轴转速、进给速度、切削深度等。切削深度由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大切削深度，以减少走刀次数，提高生产率，一般为210mm，余量为0.20.5mm，
11、由精加工清理；精加工取较小切削深度，以获得表面质量。主轴转速由机床允许的切削速度及工件直径选取。进给速度则按零件加工精度、表面粗糙度要求选取，粗加工取较大值，精加工取较小值。最大进给速度受机床刚度及进给系统性能限制。第一节 数控编程概述第18页/共117页197）编程原点和编程坐标系：编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所选择的编程原点及编程坐标系应使程序编制简单；编程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，并在加工过程中便于检查的位置；引起的加工误差要小。第一节 数控编程概述第19页/共117页202 2 数学处理（运动轨迹坐标计算）数学
12、处理（运动轨迹坐标计算）完成工艺处理后，下一步需根据零件的几何形状、尺寸、走刀路线先选择工件坐标系（编程坐标系），计算粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。一般的数控系统均具有直线插补与圆弧插补功能。对于点定位的数控机床（如数控冲床）一般不需要计算；对于加工由圆弧与直线组成的较简单的零件轮廓加工，需要计算出零件轮廓线上各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标、两几何元素的交点或切点的坐标值；当零件图样所标尺寸的坐标系与所编程序的坐标系不一致时，需要进行相应的换算；若数控机床无刀补功能，则应计算刀心轨迹；对于形状比较复杂的非圆曲线（如渐开线、双曲线等）的加工，需要用小直线段或圆弧段逼近，按精度要求计
13、算出其节点坐标值；自由曲线、曲面及组合曲面的数学处理更为复杂，需利用计算机进行辅助设计。第一节 数控编程概述第20页/共117页213 编写加工程序单 在加工顺序、工艺参数以及刀位数据确定后，就可按数控系统的指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单。编程人员应对数控机床的性能、指令功能、代码书写格式等非常熟悉，才能编写出正确的零件加工程序。对于形状复杂（如空间自由曲线、曲面）、工序很长、计算烦琐的零件采用计算机辅助数控编程。对于加工过程比较复杂的工件还应附上必要的加工示意图、刀具卡片和刀具布置图、机床调整卡、工序卡及必要的说明。4 4、输入数控程序、输入数控程序 程序编写好之后，可通过键盘
14、直接将程序输入数控系统，或者通过数据线或者网线，利用传输软件传送到机床。第一节 数控编程概述第21页/共117页225 程序校验和试切 经过试运行和试加工两步检验后，才能进行正式加工。通过试运行，检验程序语法是否有错，加工轨迹是否正确；通过试加工可以检验其加工工艺及有关切削参数指定得是否合理，加工精度能否满足零件图样要求，加工工效如何，以便进一步改进。程序的校验的方法有：仿真软件模拟启动机床，按照输入的程序进行空运转，检查机床运动轨迹的正确性。在具有走刀轨迹显示屏的数控机床上，进行工件的模拟加工，检查走刀轨迹的正确性。用易加工材料，如塑料、木材、石蜡等，代替零件材料进行试切削。第一节 数控编程
15、概述第22页/共117页23三、数控编程的方法1手工编程 从工件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成的。整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）第一节 数控编程概述图2-32-3手工编程 *本书主要讲解手工编程。本书主要讲解手工编程。第23页/共117页24据国外统计：据国外统计：用用手手工工编编程程时时，一一个个零零件件的的编编程程时时间间与与机机床实际加工时间之比，平均约为床实际加工时间之比，平均约为 3030：1 1。数数控控机机床床不不能能开开动动的的原原因因中
16、中，有有2030%2030%是是由于加工程序不能及时编制出造成的。由于加工程序不能及时编制出造成的。编程自动化是当今的趋势！编程自动化是当今的趋势！第一节 数控编程概述第24页/共117页252 2自动编程自动编程 自动编程也称为计算机辅助编程。编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。它包括数控语言编程和图形交互式编程。自动编程适用于：形状复杂的零件；虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）；虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）
17、。自动编程自动编程第一节 数控编程概述第25页/共117页26一、数控加工工艺设计主要内容 数控加工工艺内容的选择 数控加工工艺性分析 数控加工工艺路线设计第二节 数控加工工艺路线的拟定 第26页/共117页27 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一向十分重要的工作。第二节 数控加工工艺路线的拟定（一）数控加工工
18、艺内容的选择第27页/共117页28机床的合理选用 要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品 有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第28页/共117页29数控机床加工的适用范围可用图定性分析。图2-4零件复杂程度与零件批量的关系 图 2-5零件批量与总加工费用的关系第二节 数控加工工艺路线的拟定 第29页/共117页302 2、不适于数控加工的内容、不适于数控加工的内容l需要用较长时间占机调整的加工内容。l加工余量极不稳定，数控机床上无法自动调整零件坐标位置的加工内容。l不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可
19、以安排普通机床补充加工。l普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。l普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。l普通机床效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。1 1、适于数控加工的内容、适于数控加工的内容 第二节 数控加工工艺路线的拟定 第30页/共117页31（二）数控加工工艺性分析 u数控加工工艺，是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。u数控加工工艺过程，是利用切削工具在数控机床上直
20、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。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第31页/共117页321 1、零件图样分析、零件图样分析（1 1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。如图（a）在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第32页/
21、共117页33 零件设计人员在尺寸标注时，一般总是较多地考虑装配等使用特性，因而常采用如图(b)所示的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带来诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第33页/共117页34（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）的条件（如相切、相交、垂直和平行等），是数控编程的重要依据。手工编程时，要依据这些条件计算每一个节点的坐标；自动编程时，则要根据这些条件对构成零件的所有几何元
22、素进行定义.（3）分析被加工零件的设计图纸，根据标注的尺寸公差和形位公差等相关信息，将加工表面区分为重要表面和次要表面，并找出其设计基准，进而遵循基准选择的原则，确定加工零件的定位基准，分析零件的毛坯是否便于定位和装夹，夹紧方式和夹紧点的选取是否会有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加工质量有影响等。为工件定位、安装和夹具设计提供依据。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第34页/共117页352.2.零件的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的结构工艺性应符合数控加工的特点 （1）零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益。（2）内槽圆角的大小
23、决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。对于如图所示零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第35页/共117页36 图(b)与(a)相比，转角圆弧半径R大，可以采用直径较大的立铣刀来加工；加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因而工艺性较好。反之，工艺性较差。通常R0.2H(H为被加工工件轮廓面的最大高度)时，可以判定零件该部位的工艺性不好。图3-3 数控加工工艺性对比 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第36页/共117页37 （3）零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大
24、。如图所示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径dD-2r(D为铣刀直径)，当D一定时，r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。图3-4 零件底面圆弧对加工工艺的影响 （4）尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此要选择便于各个表面都能加工的定位方式；若需要二次装夹，应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基准，会因工件重新安装产生定位误差，从而使加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调，因此，为保证二次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的定位基准。第二节第二节 数控
25、加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第37页/共117页383 3、定位基准可靠、定位基准可靠 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如图(a)所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如图(b)所示。在完成定位加工后再除去。（b）改进后的结构（a）改进前的结构图3-5工艺凸台的应用第二节 数控加工工艺路线的拟定 第38页/共117页394 4、统一几何类型及尺寸、统一几何类型及尺寸 零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零
26、件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第39页/共117页40（三）数控加工工艺路线的设计（三）数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计与普通机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如右图所示。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第40页/共117页41（1 1）按零件装卡定位方式划分工序。）按零件装卡定位方式划分工序。（以
27、一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内（以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态）。容较少的零件，加工完后就能达到待检状态）。如图所示的片状凸轮，按定位方式可如图所示的片状凸轮，按定位方式可分为两道工序，第一道工序可在数控机分为两道工序，第一道工序可在数控机床上也可普通机床上进行。以外圆表面床上也可普通机床上进行。以外圆表面的的B B平面定位加工端面平面定位加工端面A A和直径和直径 22H722H7的内孔，然后再加工端面的内孔，然后再加工端面B B和和 4H74H7的的工艺孔；第二道工序以已加工过的两个工艺孔；第二道工序以已加工过的两
28、个孔和一个端面定位，在另一台数控铣床孔和一个端面定位，在另一台数控铣床或加工中心上铣削凸轮外表面轮廓。或加工中心上铣削凸轮外表面轮廓。图图 片状凸轮片状凸轮 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 1 1、工序的划分、工序的划分第41页/共117页42（2 2）以粗、精加工划分工序。）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。工的过程，都要将工序分开。如图所示批量生产的零
29、件，第一道工序在数控车床上进行粗车削时，应如图所示批量生产的零件，第一道工序在数控车床上进行粗车削时，应切除整个零件的大部分余量；第二道工序在另一台数控车床上进行半、精车切除整个零件的大部分余量；第二道工序在另一台数控车床上进行半、精车削，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。削，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。图 车削加工的零件 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第42页/共117页43（3 3）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，在一次安装中加工出很多待加工
30、表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（4 4）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲按其结构特点将加工部位分成几个部
31、分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。第二节 数控加工工艺路线的拟定 第43页/共117页442 2、顺序的安排、顺序的安排 顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：行：（1 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2 2）先进行内腔
32、加工，后进行外形加工；）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3 3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；动压板次数；第二节 数控加工工艺路线的拟定 第44页/共117页45第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （一）加工工序划分：（一）加工工序划分：常用的工序划分原则有以下两种常用的工序划分原则有以下两种 1 1、保证精度的原则、保证精度的原则 数控加工要
33、求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。工孔。2 2、提高生
34、产效率的原则、提高生产效率的原则 数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。*实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。综合考虑。第45页/共117页46第二节第
35、二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定（二）加工路线的确定（二）加工路线的确定1 1、车圆锥的加工路线分析、车圆锥的加工路线分析 图2-9 车圆锥的加工路线 数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为D D，小径为，小径为d d，锥长为，锥长为L L，车圆锥的加工路线，车圆锥的加工路线如图所示。如图所示。图（图（a a）：阶梯切削路线，二刀粗车，最后一：阶梯切削路线，二刀粗车，最后一刀精车；二刀粗车的终刀距刀精车；二刀粗车的终刀距S S要作精确的计算：要作精确的计算：此加工路线，粗车时，刀具背吃刀量相同，但精车时，背吃刀量不同；刀具切削此加工路线，粗车时，
36、刀具背吃刀量相同，但精车时，背吃刀量不同；刀具切削运动的路线最短。运动的路线最短。图（图（b b）：相似斜线切削路线，也需计算粗车时终刀距：相似斜线切削路线，也需计算粗车时终刀距S S按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短 。图（图（c c）：斜线加工路线，只需确定了每次背吃刀量：斜线加工路线，只需确定了每次背吃刀量apap，而不需计算终刀，而不需计算终刀距，编程方便。但在距，编程方便。但在每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路线较长。线较长。第46页/共117页47第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定
37、数控加工工艺路线的拟定2 2、车圆弧的加工路线分析、车圆弧的加工路线分析 图2-10 阶梯切削路线车圆弧 如图所示如图所示为车圆弧的阶梯切削路线。即先粗车成为车圆弧的阶梯切削路线。即先粗车成阶梯，最后一刀精车出圆弧。此方法在确定了每刀吃阶梯，最后一刀精车出圆弧。此方法在确定了每刀吃刀量刀量apap后，须精确计算出粗车的终刀距后，须精确计算出粗车的终刀距S S，即求圆弧与，即求圆弧与直线的交点。直线的交点。此方法刀具切削运动距离较短，但数值此方法刀具切削运动距离较短，但数值计算较繁。计算较繁。（a）图2-11 同心圆弧切削路线车圆弧（b）图（图（a a）为车圆弧的同心圆弧切削路线。为车圆弧的同心
38、圆弧切削路线。即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量加工出来。此方法在确定了每次吃刀量apap后，后，对对9090圆弧的起点、终点坐标较易确定，圆弧的起点、终点坐标较易确定，数数值计算简单，编程方便，常采用值计算简单，编程方便，常采用。但按。但按图图（b b）加工时，加工时，空行程时间较长。空行程时间较长。第47页/共117页48第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定图2-12 车锥法切削路线车圆弧 如图所示如图所示为车圆弧的车锥法切削路线。即先车一为车圆弧的车锥法切削路线。即先车一个圆锥，再车圆弧。但
39、要注意，车锥时的起点和终点个圆锥，再车圆弧。但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。确定方法如图所示，连接将余量留得过大。确定方法如图所示，连接OCOC交圆弧交圆弧于于D D，过，过D D点作圆弧的切线点作圆弧的切线ABAB。此方法数值计算较繁，刀具切削路线短。此方法数值计算较繁，刀具切削路线短。第48页/共117页49第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定3 3、车螺纹时轴向进给距离的分析、车螺纹时轴向进给距离的分析 车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比
40、关系。车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，驱动考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，驱动系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹长度外，系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹长度外，还应增加还应增加11（5mm)5mm)的刀具引入距离和的刀具引入距离和22（2mm)2mm)的刀具切出距离，的刀具切出距离，如如图所示图所示。这样来保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件，刀具离开工。这样来保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件
41、，刀具离开工件后再降速。件后再降速。图2-13 切削螺纹时引入、引出距离 第49页/共117页50第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定4 4、轮廓铣削加工路线的分析、轮廓铣削加工路线的分析 对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。出，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。如图如图2-142-14所所示示，用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削
42、加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报好沿切线方向，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。铣削内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，废。铣削内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，如图如图2-152-15所示所示，若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线为，若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线为1234512345，这样，来提高内孔表面的加工精度和质量。这样，来提高内孔表面的
43、加工精度和质量。图2-14 铣削外圆加工路线图2-15 铣削内孔加工路线 第50页/共117页51第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定5 5、位置精度要求高的孔加工路线的分析、位置精度要求高的孔加工路线的分析 对于位置精度要求精度较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，对于位置精度要求精度较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图如图所示所示，图（图（a a）为零件图，在该零件上加工的六个尺寸相同的孔，有两种加工路为零件图，在该零件
44、上加工的六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按线。当按（b b）图图所示路线加工时，由于所示路线加工时，由于5 5、6 6孔与孔与1 1、2 2、3 3、4 4孔定位方向相反，孔定位方向相反，在在Y Y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5 5、6 6孔与其它孔的位置精度。按孔与其它孔的位置精度。按图图（c c）所示路线，加工完所示路线，加工完4 4孔后，往上移动一段距离到孔后，往上移动一段距离到P P点，然后再折回来加工点，然后再折回来加工5 5、6 6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5 5、6 6孔
45、与其它孔的位置精孔与其它孔的位置精度。度。图2-16 孔加工路线示意图 第51页/共117页52第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定6 6、铣削曲面的加工路线的分析、铣削曲面的加工路线的分析 铣削曲面时，常用球头刀采用铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法行切法”进行加工。所谓行切法是指刀具进行加工。所谓行切法是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。确定。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。如图如图2-172-17所
46、示所示，对于，对于发动机大叶片，当采用发动机大叶片，当采用图（图（a a）的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用采用图（图（b b）的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由
47、边界外开始加工。限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。图 2-17 曲面加工的加工路线 第52页/共117页53第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定三、三、数控加工工序的设计数控加工工序的设计 （一）确定走刀路线和安排加工顺序（一）确定走刀路线和安排加工顺序 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：以下几点：1 1、确
48、定走刀路线和安排加工顺序、确定走刀路线和安排加工顺序 如加工如加工图图(a)(a)所示所示零件上的孔系。零件上的孔系。(a)零件图样 (b)路线1 如如(b)(b)图图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。(c)路线2 若改用若改用(c)(c)图图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。一倍，提高了加工效率。图2-18最短走刀路线的设计 第53页/共117页54第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定2 2、最终轮廓一次走刀完成、最终轮廓一次走刀完成 为保证
49、工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。刀中连续加工出来。如如图图(a)(a)为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用图图(b)(b)的走刀路线，先用行的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓
50、表面，能获得较好的效果。切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图图(c)(c)也是也是一种较好的走刀路线方式。一种较好的走刀路线方式。(a)路线1 (b)路线2 (c)路线3 图2-19铣削内腔的三种走刀路线 第54页/共117页55第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定3 3、选择切入切出方向、选择切入切出方向 考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面