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  • 第 1 章 数控机床加工程序编制基础

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    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 1.1.1 数控程序编制的定义
    程序样本
    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:
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    分 析 零 件 图 样 和 制 定 工 艺 方 案
    数 学 处 理
    编 写 程 序
    程 序 校 验
    修 改
    图 1.2 (1)分析零件图样和制定工艺方案
    数控程序编制的内容及步骤
    这项工作的内容包括:对零件图样进行分析,明 工的内容和要求; 加工方案;选择适合的 数控机床;选择或设计刀具和夹具; 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 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 ,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
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    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 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 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。
    编程手册
    零 件 图 样
    工 艺 人 员
    夹具表
    工 艺 规 程
    编 程 人 员
    加 工 程 序 初 稿
    加 工 程 序
    机床表
    刀具表


    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, 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。

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