【正文】 數(shù)控機(jī)床加工程序的編制 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 數(shù)模教研室 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? ? ? ? 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不僅在宇航、造船、軍工等領(lǐng)域廣泛使用，也進(jìn)入了汽車(chē)、機(jī)床等民用機(jī)械制造業(yè)。目前，在機(jī)械行業(yè)中，單件小批量的生產(chǎn)所占有的比例越來(lái)越大，機(jī)械產(chǎn)品的精度和質(zhì)量也在不斷地提高。普通機(jī)床越來(lái)越難以滿(mǎn)足加工精度零件的需要。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床的價(jià)格在不斷下降，因此，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的使用已日漸普遍。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? 在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，一般由工藝人員按照設(shè)計(jì)圖樣事先制訂好零件的加工該規(guī)程。在工藝規(guī)程中確定零件的加工工序、切削用量、機(jī)床的規(guī)格及工具、夾具等內(nèi)容。操作人員按工藝規(guī)程的各個(gè)步驟操作機(jī)床，加工出圖樣給定的零件。也就是說(shuō)，零件的加工過(guò)程是由人來(lái)完成。例如開(kāi)車(chē)、停車(chē)、改變主軸轉(zhuǎn)速、改變進(jìn)給速度和方向、切削液開(kāi)和關(guān)等都是由工人手工操縱的 。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 在由凸輪控制的自動(dòng)機(jī)床或仿行機(jī)床加工零件時(shí)，雖然不需要人對(duì)它進(jìn)行操作，但必須根據(jù)零件的特點(diǎn)及工藝要求，設(shè)計(jì)出凸輪的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)或靠模，由凸輪、靠?？刂茩C(jī)床運(yùn)動(dòng)，最后加工出零件。在這個(gè)過(guò)程中，雖然避免了操作者直接操縱機(jī)床，但每一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)或靠模，只能加工一種零件。當(dāng)改變被加工零件時(shí)，就要更換凸輪、靠模。因此，它只能用于大批量、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)中 。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 數(shù)控機(jī)床和以上兩種機(jī)床不同，它是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)工件進(jìn)行加工。我們把工件的加工工藝路線(xiàn)、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量、被吃刀量等）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開(kāi)和關(guān)等），按照數(shù)控機(jī)床的指令代碼及程序格式編寫(xiě)成加工程序單，再把這一程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上（如穿孔紙帶、磁帶、磁盤(pán)、磁泡存儲(chǔ)器），然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而控制機(jī)床加工。這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程叫數(shù)控程序的編制。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 數(shù)控編程過(guò)程主要包括：分析零件圖樣 ， 確定加工工藝過(guò)程 ， 數(shù)值計(jì)算 ， 編寫(xiě)零件加工程序 ， 制作控制介質(zhì) ， 校對(duì)程序幾首件試切 ， 如圖 11所示 。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 數(shù)控編程的步驟 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 數(shù)控編程的步驟 數(shù)控編程的具體步驟與要求如下 ： １、分析零件圖樣和工藝處理 ２、數(shù)值處理 ３、編寫(xiě)零件加工程序單 ４、制備控制介質(zhì) ５、程序校驗(yàn)與首件試切 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 數(shù)控編程發(fā)可分為四種 ： 手工編程， 自動(dòng)編程， 計(jì)算機(jī)編程 計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) １手工編程 （１）手工編程的定義 手工編程是指主要由人工來(lái)完成數(shù)控機(jī)床程序編制各個(gè)階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時(shí)，都可以采用手工編程方法。手工編程的框圖如圖 12所示。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) １手工編程 ? 對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長(zhǎng)，技術(shù)也比較簡(jiǎn)單，出錯(cuò)機(jī)會(huì)較少，這時(shí)用手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時(shí)，因此手工編程仍被廣泛地應(yīng)用于形狀簡(jiǎn)單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工中。但對(duì)于一些復(fù)雜零件，特別是具有非圓曲線(xiàn)的表面，或者零件的幾何元素并不復(fù)雜，但程序量很大的零件（如一零件上有許多個(gè)孔或平面輪廓有許多段圓弧組成），或當(dāng)銑削輪廓時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，而只能以刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡編程等特殊情況，由于計(jì)算相當(dāng)繁瑣且程序量的，手工編程就難以勝任，即使能夠編出程序來(lái)，往往耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。據(jù)國(guó) 外統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一個(gè)零件的編程是與在機(jī)床上實(shí)際加工時(shí)間之比，平均約為 30： 1，而數(shù)控機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因有 20%~30%是由于加工程序編制困難，編程所用時(shí)間較長(zhǎng)，造成機(jī)床停機(jī)。因此，為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機(jī)床的利用率，有效地解決各種模具及復(fù)雜零件的加工問(wèn)題，采用手工編制程序已不能滿(mǎn)足要求，而必須采用“自動(dòng)編程”的辦法。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) １手工編程 （２）手工編程的意義 手工編程的意義在于：加工形狀簡(jiǎn)單的零件（如直線(xiàn)與直線(xiàn)或直線(xiàn)與圓弧組成的輪廓）時(shí)，快捷、簡(jiǎn)便；不需要具備特別的條件（價(jià)格較高的自動(dòng)編程機(jī)及相應(yīng)的硬件和軟件等）；對(duì)機(jī)床操作或程序員不受特別條件的制約；還具有較大的靈活性和編程費(fèi)用手等優(yōu)點(diǎn)。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) １手工編程 （３）手工編程的不足 手工編程既繁瑣、費(fèi)時(shí)有復(fù)雜，而且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? ２、自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)生成零件加工程序的過(guò)程。 編程人員只需要根據(jù)加工對(duì)象及工藝要求，借助控語(yǔ)言編程數(shù)系統(tǒng)規(guī)定的控語(yǔ)言編程或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對(duì)加工過(guò)程與要求進(jìn)行較簡(jiǎn)單的描述，而由編程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出加工運(yùn)動(dòng)軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計(jì)算機(jī)上可自動(dòng)地繪制出所編程序的圖形及走刀軌跡，所以能及時(shí)地檢查程序是否錯(cuò)誤，并進(jìn)行修改，得到正確的程序。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? ２、自動(dòng)編程 按輸入方式的不同，自動(dòng)編制程序可分為語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程、圖形交互自動(dòng)編程和語(yǔ)音提示自動(dòng)編程等等現(xiàn)在在我國(guó)應(yīng)用較廣泛的主要是語(yǔ)言自動(dòng)編程和圖形交互式編程，我們將在第六章中介紹。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? ２、自動(dòng)編程 CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程 它是以待加工零件 CAD模型為基礎(chǔ)的一種集加工工藝規(guī)劃（ Process planning）及數(shù)控編程為一體的自動(dòng)編程方法。其中零件 CAD模型的描述方法多種多樣，適用與數(shù)控編程的主要有表面模型 (surface model)和實(shí)體模型 (solid molid),其中以表面模型在數(shù)控編程中的應(yīng)用較為廣泛。 CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程的主要特點(diǎn)，是零件的幾何形狀可在零件設(shè)計(jì)階段采用 CAD/CAM集成系統(tǒng)的幾何設(shè)計(jì)模塊，在圖形交互方式下進(jìn)行定義、顯示和修改，最終到零件的幾何模塊（可以是表面模塊，也可以是實(shí)體模型）。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? ２、自動(dòng)編程 CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程 以實(shí)體模型為基礎(chǔ)的數(shù)控編程方法以表面模型為基礎(chǔ)的數(shù)控編程方法較為復(fù)雜，基于后者的數(shù)控編程系統(tǒng)一般只用于數(shù)控編程，就是說(shuō)，其零件的設(shè)計(jì)功能（或幾何造型功能）是專(zhuān)為數(shù)控編程服務(wù)的，針對(duì)性很強(qiáng)，也容易使用，典型的軟件系統(tǒng)有 Master CAM、 Surf CAM等數(shù)控編程系統(tǒng)，圖 13a描述了其編程原理與過(guò)程。 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? 計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程 由于計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的不斷提高，最近出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程，有以下特點(diǎn)：軟件資源豐富，便于移植，開(kāi)放性好，透明度好，從建立工件幾何形狀尺寸數(shù)學(xué)模型到最終形成加工程序的每一環(huán)節(jié)，編程員都很清楚。只要熟悉所用機(jī)床加工程序的格式，就能使用自己熟悉的語(yǔ)言進(jìn)行編程，但僅適合于可用數(shù)學(xué)表達(dá)式的技術(shù)工對(duì)象 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) ? 例如，生成一個(gè)用直線(xiàn)逼近心形線(xiàn)的程序（如圖 14所示， R=B|cos(Q/2|)。用 2