数控编程概述及步骤: 分析零件图

数控机床是按照预先编好的数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。数控程序除了能保证加工出符合图样要求的合格零件外,还应该充分发挥、利用数控机床的各种功能,使数控机床能安全、可靠、高效地工作。

在数控机床上加工零件时,要把待加工零件的全部工艺过程、工艺参数,以代码的形式记录在控制介质上,用控制介质上的信息来控制机床,实现零件的全部加工过程。将从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全部过程,称为程序编制。记录工艺过程、工艺参数的表格,称为“零件加工程序单”,简称“程序单”。

1.数控编程的内容和步骤

(1)数控编程的内容

数控编程的主要的内容有：分析零件图样,确定加工工艺过程,进行数值计算,编写零件加工程序,制作控制介质,进行程序检验和首件试切。

(2)数控编程的步骤

数控编程的步骤如图2-1所示。

图2-1　数控编程的步骤

1)分析零件图。编程人员要根据图样对工件的材料、形状、尺寸、精度以及毛坯形状及技术要求等进行分析。通过分析,可以确定该零件是否适宜在数控机床上加工或确定在哪种机床上加工。有时还要确定在某台数控机床上加工该零件的工序或表面。

2)确定加工工艺过程。在分析零件图样的基础上,确定零件的加工方法和加工路线,选定加工刀具并确定切削用量等工艺参数。

3)数值计算。根据零件图的几何尺寸确定工艺路线及设定坐标系,计算零件粗、精加工运动的轨迹,得到刀位数据。对于由圆弧和直线组成的简单零件,只要求计算零件轮廓上各几何元素的交点或切点的坐标,得出各几何元素的起点、终点以及圆弧圆心的坐标值。如果数控系统无刀具补偿功能,还应该计算刀具中心的运动轨迹。对于由非圆曲线组成的复杂零件,由于数控机床通常只具有直线和平面圆弧插补功能,因而只能采用直线段或圆弧段逼近的方法进行加工,这时就要计算逼近线段和被加工曲线的交点(即节点)的坐标值。这种数值计算一般要用计算机来完成。对于简单的平面运动轨迹,各几何元素坐标值的计算通常由人工完成。

4)编写程序单。根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、刀具号、切削参数以及辅助动作等,按照规定的指令代码及程序格式,逐段编写加工程序单。

5)制作控介质。将程序单的内容记录在控制介质上,再输入至数控装置。简单程序可以直接用键盘输入至数控装置,但在保存和使用之前,必须经过检验、调试和试切。

6)程序检验与首件试切。检查由于计算和编写程序单造成的错误等。程序校验结束后,必须在机床上试切。如果加工出来的零件不合格,需修改程序再试,直到加工出满足图样要求的零件为止。程序检验方法有：

①空运行。机床上不装夹工件,空运行程序,通过检查工件和刀具的轨迹、坐标显示值的变化来检验程序；也可把机床锁住,只观察坐标显示值的变化来检验。在数控铣床上加工平面零件时,还可用笔代替刀具,用坐标纸代替工件,进行空运行画图来检验。(www.xing528.com)

②图形模拟。在具有图形模拟功能的数控机床上,可通过显示进给轨迹或模拟刀具对工件的切削过程,对程序进行检查。

2.数控编程的方法

数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。

(1)手工编制

手工编程是指从分析零件图、确定加工工艺过程、进行数值计算、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序校验都是由人工完成的。对于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件,采用手工编程较容易,而且经济、及时。因此,在点位加工或由直线与圆弧组成的轮廓加工中,手工编程仍广泛应用。手工编程是数控编程的基础,是数控操作人员必备的知识,我们讲授的内容以手工编程为主。

(2)自动编制

即计算机自动编程,对于形状复杂的零件,特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件,用手工编程就有一定困难,出错的概率增大,有时甚至无法编出程序,必须用自动编程的方法编制程序。除拟订工艺方案主要依靠人工完成外,其他工作均由计算机自动完成。自动编程方法包括高级编程语言、CAD图形、语音等自动编程。高级编程语言主要是APT形式的专用数控编程系统,多数采用对话式、填表式等输入零件要素和工艺参数,由编程系统自动列出G代码指令,使用十分方便,不过一般通用性不强。目前在国内,比较流行的自动编程方式是CAD/CAM方式,这方面的软件主要是Mastercam、pro/E、UG等。自动编程适用于复杂零件的程序编制,可提高编程效率。

3.数控加工中与对刀有关的概念

数控加工中的对刀与普通机床或专用机床中的对刀有所不同,数控加工中对刀的本质是建立工件坐标系,确定工件坐标系在机床坐标系的相对位置,使刀具运动轨迹有一个参考依据。所以关于数控加工中与对刀的有关概念必须掌握。

(1)刀位点

代表刀具的基准点,也是对刀时的注视点,一般是刀具上的一点。

(2)起刀点

是刀具相对零件运动的起点,即零件加工程序开始时刀位点的起始位置,而且往往是程序运行的终点。有时也指一段循环程序的起点。

(3)对刀点与对刀

对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点,是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点对准某一基准点,以便建立工件坐标系。