第1章 数控机床加工程序编制基础
数控机床是一种高效的自动化加工设备,它严格按照加工程序,自动的对被加工工件进行加工.我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序,简称为数控程序,它是机床数控系统的应用软件.与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件,系统软件是用于数控系统工作控制的,它不在本教程的研究范围内.
数控系统的种类繁多,它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同,本教程以ISO国际标准为主来介绍加工程序的编制方法.当针对某一台数控机床编制加工程序时,应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制.
1.1 数控程序编制的概念
在编制数控加工程序前,应首先了解:数控程序编制的主要工作内容,程序编制的工作步骤,每一步应遵循的工作原则等,最终才能获得满足要求的数控程序(如图1.1所示的程序样本).


图1.1 程序样本
1.1.1 数控程序编制的定义
编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作,理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件,还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控机床能安全,可靠,高效的工作.
1,数控程序编制的内容及步骤
数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程.如图1.2所示,编程工作主要包括:
图1.2 数控程序编制的内容及步骤
(1)分析零件图样和制定工艺方案
这项工作的内容包括:对零件图样进行分析,明确加工的内容和要求;确定加工方案;选择适合的数控机床;选择或设计刀具和夹具;确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等.这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性,几何形状,尺寸及工艺要求进行分析,并结合数控机床使用的基础知识,如数控机床的规格,性能,数控系统的功能等,确定加工方法和加工路线.
(2)数学处理
在确定了工艺方案后,就需要根据零件的几何尺寸,加工路线等,计算刀具中心运动轨迹,以获得刀位数据.数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能,对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件,只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值,得出各几何元素的起点,终点,圆弧的圆心坐标值等,就能满足编程要求.当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时,就需要进行较复杂的数值计算,一般需要使用计算机辅助计算,否则难以完成.
(3)编写零件加工程序
在完成上述工艺处理及数值计算工作后,即可编写零件加工程序.程序编制人员使用数控系统的程序指令,按照规定的程序格式,逐段编写加工程序.程序编制人员应对数控机床的功能,程序指令及代码十分熟悉,才能编写出正确的加工程序.
(4)程序检验
将编写好的加工程序输入数控系统,就可控制数控机床的加工工作.一般在正式加工之前,要对程序进行检验.通常可采用机床空运转的方式,来检查机床动作和运动轨迹的正确性,以检验程序.在具有图形模拟显示功能的数控机床上,可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程,对程序进行检查.对于形状复杂和要求高的零件,也可采用铝件,塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序.通过检查试件,不仅可确认程序是否正确,还可知道加工精度是否符合要求.若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切,则更能反映实际加工效果,当发现加工的零件不符合加工技术要求时,可修改程序或采取尺寸补偿等措施.
2,数控程序编制的方法
数控加工程序的编制方法主要有两种:手工编制程序和自动编制程序.
(1)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.如图1.3所示.
图1.3 手工编程
一般对几何形状不太复杂的零件,所需的加工程序不长,计算比较简单,用手工编程比较合适.
手工编程的特点:耗费时间较长,容易出现错误,无法胜任复杂形状零件的编程.据国外资料统计,当采用手工编程时,一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比,平均约为30:1,而数控机床不能开动的原因中有20%~30%是由于加工程序编制困难,编程时间较长.
(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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