数控编程论文范文第1篇
摘要：在工业零件的机械加工中，孔加工应用的范围较大。孔加工的精度直接关系到零件自身的质量，所以在孔加工中，应该详细了解孔的用途以及相关设计要求，在保证加工质量的基础上，可以通过工艺和技术的改进来提高孔的加工质量。文章首先阐述了数控铣削机床孔加工工艺，然后对孔加工的精度控制进行了分析，为促进数控机床孔加工工艺的改进和提升提供参考。
關键词：数控机床;孔加工;加工工艺;精度
Key words： CNC machine tool;hole processing;processing technology;precision
0 引言
在机械设备组装的过程中，大部分机械零件的连接基本都是需要机械孔进行固定和拼接。但是孔的用途不同，大小和形状也有所不同，所以在加工时需要不同的加工工艺，加工精度的控制方式也不相同。数控铣削机床与普通机床在孔加工中虽然加工方法和加工工艺都比较相似，但是由于数控机床为自动化加工方式，所以在制定加工工艺时需要考虑到影响孔加工精度的因素，然后有针对性的制定改进措施。在实际加工中，工件的材料不同，孔的用途不同，所采用的加工方式和使用的工具都有很大的差异性，所以需要结合具体情况具体分析，切实保证孔加工质量。在数控铣削机床的孔加工过程中，需要设计出孔加工模块，专门负责孔加工工艺，通过对刀具的管理能够独立完成孔系加工。数控铣削机床刀具的性能参数以及加工时的工序等，都会对孔加工的精度有所影响，所以在实际加工中，应该认真核对每个环节，切实保证孔加工质量，为促进我国机械制造业的进一步发展奠定良好的条件。
1 数控铣削机床孔加工工艺
1.1 数控铣削机床钻孔加工工艺
钻孔是孔加工中较为常见的加工工艺，在利用数控铣削机床进行孔加工的过程中，需要根据相应的设计标准来调整孔的深度和钻头的直径。如果钻孔的尺寸较大，选择硬质合金扁钻较为合适，在刚度上能够达到加工要求。在钻孔加工中通常会采用普通的标准麻花钻，且一般不会设置钻套进行方向引导。在钻孔的过程中，麻花钻很容易因为两切削刃受力不均而发生钻孔偏斜的现象。为了提高钻孔加工精度，可以提高两切削刃的刃磨精度，同时要保证两切削刃的长度处于一致，顶角与钻头轴心线处于对称的工作状态。为了保证钻孔加工的效率，可以对麻花钻进行相应的处理，在钻头表面进行涂层处理，能够显著提升钻头的抗粘结性和耐磨损性，断屑效果也会有所提升，降低轴向切削力，同时还可以延长钻头的使用寿命。如果钻孔的直径在20～60mm之间，可以选择硬质合金浅孔钻，在钻杆的芯部设置冷却通道，在前部设置排屑槽，钻头外缘处的刀片应该具有较强的耐磨性，钻芯附近的刀片应该有较强的韧性，既能够提高加工效率，又能够保证加工精度，这种加工工艺在箱体类的钻孔加工中应用较为广泛[1]。
1.2 数控铣削机床铰孔加工工艺
铰孔加工主要是利用铰刀切除工件孔壁上多余的金属层，以此来提升孔加工的精度和孔表面的平滑度。因为铰刀的刀齿数量较多，切削余量小，切削阻力小，导向性好，加工精度高，所以在钻孔或扩孔完成后，对于提升孔壁的加工精度会较好的效果。铰孔一般会采用数控铣削机床的浮动铰刀进行加工，在铰孔加工过程中所产生的误差，大多是因为刀具安装不精准以及刀杆的径向跳动所致。但是浮动铰刀在自动化加工状态下，能够自动完成误差补偿，刀杆会根据加工状态不断自我调整。为了保证铰孔加工过程中的稳定性，一般会在铰前孔口的位置设置倒角，这样浮动铰刀的定心会更加精准，误差也会大大降低。为了保证铰孔加工的效率和质量，要保证有适宜的铰削余量，避免因为铰削余量过大而增加刀齿的切削负荷，从而导致孔壁表面粗糙度增加，同时也会加剧铰刀的磨损。而铰削余量过小，则会影响到对上道工序残留变形的纠正，铰削精度无法达到预期的效果。为了避免铰削时碎屑粘附刀刃，应该使用切削液冲洗掉碎屑，同时还能够降低工件和铰刀的温度，防止热变形[2]。
1.3 数控铣削机床镗孔加工工艺
镗孔加工一般是对已经预加工过的模具进行扩大孔的操作，其工艺特点是被加工的模具旋转，然后刀具做进给运动。这种加工方式能够保证孔的轴心与机床主轴轴心的一致性，从而提升加工的精度。镗孔加工工艺相对较难，因为其不能在加工中调整下刀量，也不能靠调节数控机床按钮来更改加工直径，所以只能通过调整组织和全自动补偿功能来控制加工精度。在镗孔加工中，主要是采用悬臂加工的方式，所以在加工过程中要保证两刃或者两刃镗刀头对称性良好，在加工时保证径向切削力的平衡性，以此来降低孔加工中出现振动，提高孔加工精度[3]。
2 数控铣削机床孔加工精度控制
2.1 钻孔加工精度控制
提高钻孔加工精度。钻孔加工是孔加工的第一道工序，会直接影响到孔加工的整体质量，同时作为下道工序开展的前提和基础，数控铣削机床转孔加工过程中需要注意刀具的选择和加工流程的控制。在孔加工过程中，钻孔加工作为首道工序，钻孔加工精度会对孔加工整体质量带来直接的影响，同时也是下道工序实施的基础。因此在数控铣削机床孔加工时，需要合理选择刀具，并控制好加工流程。在钻孔加工作业时，宜选择高速钢钻头和硬质合金钻头，而且在具体安装之前，还需要保证钻头的比直性。通常情况下工作人员宜在平面台上平放钻头，并用手轻转钻头，对钻头的具体情况进行观察，判断钻头的比直度，当钻头与平板接触区域透光不均匀时，则表明钻头为弯钻头，不允许在钻孔加工作业中进行处理。同时还要对钻头两个主切削刃的对称性进行分析，对着光举起钻头，并对两条主切削刃的长度进行观察，需要重要关注棱边交接处的高度。当高度不相等时，则应该修磨切削刃，确保两主切削刃保持良好的对称状态，这样对钻出孔直径的扩张区域具有较好的限制作用[4]。
2.2 提高铰孔加工精度
铰削是保证孔加工精度的重要阶段，在铰孔加工过程中，为了提高加工精度，主要可从控制主轴跳动和降低铰刀误差两个方面入手。为了控制主轴跳动，在铰孔加工前，需要用百分表检测主轴的径跳状况，如果跳动频率处于允许范围内，则可进行孔加工，如果跳动频率超过允许的范围，则需对铰刀进行修磨处理。在数控铣削机床主轴径跳次数满足孔加工要求后，则需要检查铰刀的误差值，确保刀柄处的铰刀中心定位精度，提高加工流畅的可靠性[5]。
2.3 合理安排数控走刀路线
利用数控铣削机床加工孔时，在具体机械运作路线方面要合理安排。通过定位加工位置，在钻孔位置处做好加工机械的安装工作，在具体加工孔时，通常会在孔底动作，返回后至起始工作平面后则需要快速退回至初始点。实际数控机床损伤编辑时具有相对固定的格式，但通常以对坐标位置确定编程为主，通过合理对加工孔的位置进行确定，并完成坐标值的编入工作，控制加工孔的深度和孔底作业时间，还要针对加工机械进给速度进行控制，合理设置运作循环次数。在具体进行孔加工作业时，在针对加工机械进给路线确定时，一般需要对最短路线和精确定位的平衡进行综合考量，避免出现最短加工路线导致的反向间隙引入而对孔的位置精确度带来不利影响。因此需要合理选择与实际相切合的路线，这样可以有效的实现对误差的有效控制，进一步促进加工精确度的提升。而且在最短路线原则与精确定位之间发生冲突时，如果对精确度要求较高时，则需要将提高加工孔位置的精确度作为优先考虑的对象。针对加工效率具有较高要求的情况下，需要将选择最短路线作为优先选择，这样可以减少加工时间[6]。孔加工路線如图1所示。
加工图示孔系有图1（a）、图1（b）所示两种进给路线，经过比较发现，图1（a）所示路线最短，定位最快速，加工效率最高。
如图2所示，钻零件上的十个孔时有两种路线：路线一为1→2→3→4→5→10→9→8→7→6;路线二为：1→2→3→4→51→2→3→4→5起点→6→7→8→9→10。按路线一钻孔时，孔1～5的定位方向是从左到右，而孔10～6的定位方向是从右到左，上下两排孔的定位方向相反，X向的反向间隙会使定位误差增加，从而影响孔10～6的定位精度;按照路线二加工时，则孔1～10的定位方向一致，避免了反向间隙的引入。
在实际加工作业过程中，通常情况下操作平面（R平面）处于加工位置上方2～5mm处，初始平面位置一般处于加工位置上方50mm处。而且加工机械返回过程为了实现效率最高化，需要对返回平面进行确定。在具体选择过程中还要对操作机械的工作环境进行综合考虑，由于加工部位结构相对复杂，而且孔较多，因此要根据具体情况，确保退回过程中加工机械与被操作模具不会出现碰撞而导致工件损坏。在确保工作路线安全的同时，还要尽可能的减少空行时间。
如图3（a）加工单孔的路线。刀具先从初始平面快速移动到参考平面（R平面），然后工作进给加工孔，后快速退回到初始平面。如图3（b）所示：在加工多孔时的路线。刀具快速移动到参考平面（R面），然后工作进给加工孔，后快速退回到参考平面，再横向移动去加工下一个孔，直到最后一个孔加工完成刀具快速退回到初始平面。
孔加工时通常要考虑刀具导入量和超越量，如图4所示。兼顾考虑加工精度和加工效率，加工已加工平面时导入量（ΔZ1）一般取3～5mm;加工毛坯表面时，一般取5～8mm;攻螺纹时导入量要取得大些，一般取5～10mm。孔加工超越量（ΔZ2）一般在加工瞳孔时使用，即加工结束时刀尖超过孔底的距离。钻通孔时，超越量一般取Zp+（1～3mm）（Zp为钻尖高度，通常取钻头直径的30%左右）;绞通孔时，超越量一般取3～5mm;镗通孔时，超越量一般取1～3mm;攻螺纹时，超越量一般取5～8mm。
2.4 其他控制方式
在数控铣削机床的孔加工中，因为是自动化加工方式，所以可以采用智能化的方式来提高加工精度，比如自动补偿技术，通过程序设置等方式都可以进行动态调整。此外，还应该加强对机床和刀具的日常维护和保养，减少或者避免因为机械误差而影响到加工精度。
3 结语
对于机械零部件的孔加工，利用数控铣削机床加工的频率较高，因为加工效率高，加工质量好，所以孔加工的精度相对较高。但是由于工件的选材不同，用途不同，所以在实际加工中，会受到各种因素的影响而降低加工精度。孔加工精度直接决定了零件的质量，对于我国工业的发展也会产生一定的影响。利用数控铣削机床进行孔加工的过程中，可以总结出影响加工精度的因素，然后在工艺和刀具等方面进行改进，不断提升加工水平。
参考文献：
[1]高波，薛浩，田晓光.数控铣床关于孔加工的研究分析[J].数字技术与应用，2019，37（04）：3-4.
[2]尚佳策，卫炜，黄斌达，赵一鸣，仲庆龙.基于加工特征的舵机壳体孔系特征数控加工编程技术[J].组合机床与自动化加工技术，2020（07）：93-97，101.
[3]唱晓东，陶华萍，傅煜.薄壁钢机匣精密孔系的加工工艺改进[J].机械工程与自动化，2020（05）：123-125.
[4]苏庆双，赵孟利，付仕，李超，徐兆江.五轴数控机床叉形件孔加工优化及CATIA实现途径[J].精密制造与自动化，2020（03）：53-57，64.
[5]孙义婷，王玉琳.叉车电液控制阀孔加工机床的数控化再制造[J].现代制造工程，2020（03）：142-146.
[6]赵小亮，凌宏.五轴联动数控机床NAS试件的孔位置精度超差研究[J].科技与创新，2019（20）：26-28.
数控编程论文范文第2篇
1 宏程序简介
简单的说, 宏程序就是带有变量的子程序, 宏程序编制方法就是利用变量编程的方法。用户利用数控系统提供的变量、数学运算功能、逻辑判断功能、程序循环等功能, 来实现一些特殊的用法。
普通程序是利用每个指令代码的功能, 按照规定格式进行编程即可, 有的时候这些简单的指令难以满足加工的要求, 因此系统提供了用户宏程序功能, 使用户可以对数控编程功能进行一定的扩展。普通程序只能使用常量进行编程, 而且常量之间不可以进行计算, 而宏程序则可以使用变量进行编程, 并可以给变量进行赋值及进行逻辑运算, 变量之间可以根据程序中给出表达式进行计算。
当工件形状相似, 或者工件里面的图形相似, 只需要利用宏程序中循环语句功能, 进行变量迭代即可, 表达式及其它语句无须改变。同时在控制工件尺寸时也很方便, 只要将跟刀具有关的变量改变其值就可以。
2 典型实例
2.1 球轮廓的编制
如图1所示, 凸圆参数:半径50, 高度30用半径为4mm的球头铣刀来加工外形。
本例采用采用球刀从上往下进行加工, 先在半球顶部铣整圆, 然后Z轴逐步下降并改变整圆的半径值, 加工质量的控制主要是控制每次Z轴下降的尺寸。
球面轮廓程序如下。
2.2 椭圆加工程序
如图2所示, 要求加工椭圆轮廓, 深度为5mm。
椭圆的参数方程:
程序如下。
3 编制宏程序需注意事项
(1) 角度每次增加的大小和最后工件的加工表面质量有较大关系。
(2) 在编制宏程序时, 要牢记变量的种类及特性, 不可混乱。
4 结语
使用宏程序可以大大精简程序, 而且可读性强, 也易于检查, 提高了编程效率。合理地利用宏程序和代码段进行手工编程, 对于数控加工程序的简化, 作用十分明显。在有规则的曲线、曲面铣削加工中, 具有独特的作用。
摘要：对于数控铣削中的一些曲线轮廓编程, 不能使用G代码或者编程异常复杂, 可以使用宏程序编程。本文通过典型实例探讨了一些轮廓使用宏程序编程的方法和技巧。
关键词：宏程序,数控铣削,编程
参考文献
[1] 袁锋.全国数控大赛试题精选[M].北京:机械工业出版社, 2005.
数控编程论文范文第3篇
我们先解决零件图中椭圆的椭圆轴线与数控车床坐标轴重合的轮廓编程, 然后再解决椭圆轴线与数控车床坐标轴呈一定夹角。数控车床的数控系统本身不存在加工椭圆等非圆曲线的指令, 也没有类似加工中心的旋转指令。我们在数控车削中利用宏程序, 通过参数变量赋值、算术运算、逻辑运算、条件转移和曲线方程来表达斜椭圆轮廓。
1 标准椭圆
在数控车削中加工标准椭圆也需要用宏程序来完成, 利用标准方程中变量的变化来确定随变量的值。
1.1 标准椭圆方程
椭圆方程有两种形式, 分别是椭圆的标准方程和参数方程。
椭圆参数方程:X=acosθ
Z=bsinθ
其中a、b分别为X、Z所对应的椭圆半轴。
1.2 椭圆中心偏移的标准椭圆方程
如果椭圆中心不在编程坐标系原点, 若椭圆中心离坐标系原点为I (X方向) 、K (Y方向) 距离, 如图1所示, 在原坐标系下, 椭圆的参数方程变为:
2 标准椭圆与斜椭圆关系
斜椭圆是由标准椭圆绕着椭圆中心点旋转一定的角度, 一般情况下, 我们认为逆时针方向旋转为正, 顺时针旋转为负。标准椭圆可以利用宏程序来完成编程, 但椭圆偏转一定角度后, 如何来完成编程。首先要先来解决偏转后椭圆的数学方程, 通过一定的数学公式运算, 找到斜椭圆与标准椭圆的旋转关系, 然后通过角度这个参数变量的变化, 来表达斜椭圆曲线。
若正椭圆绕圆心旋转θ角, 则原来正椭圆上任意一点Q跟着椭圆一起旋转后对应着的点记为Q’如图2所示, 我们一起分析由正椭圆旋转为斜椭圆后的公式变化。先作辅助线OQ和OQ’, 则两连线的长度是相等的, 两线段的夹角等于θ, 点O为椭圆的中心, 也是旋转中心, 角θ为旋转角。
按图2所示建立直角坐标系, 以原点O为旋转中心, 旋转角为θ, 正椭圆上任意一点Q (X, Z) 旋转到Q’ (X’, Z’) , 令OX和OQ夹角为α, 则OX和OQ’的夹角为α+θ。则:
可以得到标准椭圆旋转为斜椭圆的旋转公式为:
其中, X’、Z’为旋转后的坐标, X、Z为旋转之前的坐标值, θ为旋转角度。注意, 椭圆逆时针旋转时, 公式中的θ角取正值;顺时针旋转时, θ角取负值。
斜椭圆。
2.1 终点起点的角度计算
在利用椭圆参数方程编制加工程序中, 终点和起点的角度是重要的一步, 因为终、起点直接影响着加工零件的几何形状。我们在加工过程中用旋转公式求得未旋转前X、Z的坐标。最后进行椭圆角度的计算。
由旋转公式:
对上述两数学式第一个左右两边乘上sinθ, 第二个左右两边都乘上cosθ得:
上述两数学式相加得:
由于:sin2θ+cos2θ=1, 简化上式得:Z'=Zcosθ+X'sinθ
旋转公式求椭圆角度先分别将A、B的坐标代入旋转变换公式中进行运算, 最终分别求得A、B没有旋转之前的坐标值A’、B’的坐标 (如图3所示) , 最后用椭圆参数方程求得没有旋转之前的椭圆角度。
例:如图3所示, 以O1为原点, 点A’的坐标为 (3.804, 8.157) , 点B’的坐标为 (14.101, -4.359) , 其中椭圆的长半轴和短轴分别为15、9, 旋转角度为25°。求没有旋转之前的椭圆起点和终点角度。
综上, 求得椭圆旋转前的起点和终点角度分别为0°和77.115°。
2.2 实例解析
用数控车床切削零件图如图3所示, 分析斜椭圆轮廓的编程。
3 结语
在数控车削实训过程中, 学生对标准椭圆加工已经掌握, 在一次无意中发现椭圆旋转后的图形。通过数学知识, 寻找标准椭圆与斜椭圆之间的关系, 确定角度的变化。涉及参数变化的编程都需要用宏程序来完成, 在宏程序的编程过程中, 需要记住法兰克系统宏程序编程的相关格式要求以及宏程序编程的原理。其编程主要是对加工原理的理解。只有对加工原理和宏程序编程的相关格式要求足够了解和掌握, 才能熟练地应用宏程序, 发挥高效、准确、方便和占用较少资源的优势。
摘要：一些外形复杂的曲面, 如椭圆、双曲线、抛物线等, 手动编程比较困难, 而斜椭圆的编程较以上曲线更难, 文中结合实例介绍了斜椭圆的加工。
关键词：标准椭圆,斜椭圆,宏程序
参考文献
[1] 时建.数控车工技师技能训练[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2007.
数控编程论文范文第4篇
数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术正在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。机内编程的方式随机床的不同而异，可以"手工"方式逐行输入控制代码(手工编程)、交互方式输入控制代码(会话编程)、图形方式输入控制代码(图形编程)，甚至可以语音方式输入控制代码(语音编程)或通过高级语言方式输入控制代码(高级语言编程)。但机内编程一般来说只适用于简单形体，而且效率较低。机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助apt编程和cad/cam编程等方式。机外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程，相对机内编程来说效率较高，是普遍采用的方式。随着编程技术的发展，机外编程处理能力不断增强，已可以进行十分复杂形体的数控加工编程。
在20世纪50年代中期，mit伺服机构实验室实现了自动编程，并公布了其研究成果，即apt系统。60年代初，apt系统得到发展，可以解决三维物体的连续加工编程，以后经过不断的发展，具有了雕塑曲面的编程功能。apt系统所用的基本概念和基本思想，对于自动编程技术的发展具有深远的意义，即使目前，大多数自动编程系统也在沿用其中的一些模式。如编程中的三个控制面：零件面(ps)、导动面(ds)、检查面(cs)的概念;刀具与检查面的on、to、past关系等等。
随着微电子技术和cad技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的、与cad集成的cad/cam系统为主的编程方法。与以前的语言型自动编程系统相比，cad/cam集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。
数控编程论文范文第5篇
1 宏程序简介
随着数控技术的发展, 现在先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能, 而且为编程提供了扩展数控功能的手段, 宏程序的出现为此类图形的编程提供了很好的解决办法。把用某一组命令构成的功能像子程序一样存储在存储器中, 将存储的功能用某一个命令代表, 只根据写入的代表命令就能执行其功能。把存储的一组命令叫用户宏程序主体, 把代表命令叫用户宏程序命令。也可省略用户宏程序主体而简称宏程序。用户宏程序由于使用变量、算术和逻辑运算及条件转移, 使得编制相同加工操作的程序更方便, 更容易, 可将相同加工操作编为通用程序, 使用时加工程序可用一条简单指令调出用户宏程序, 和调用子程序完全一样。用户宏程序的最大特点是在用户宏程序主体中, 可以进行变量问题的运算。用宏命令可以给变量设定实际值。
2 宏程序运用实例
宏程序用公式来加工零件, 若没有现成公式就用数学方法拟合成经验公式。如果不运用宏程序, 需要逐点算出曲线上的点, 然后慢慢来用直线逼近, 如果是个光洁度要求很高的工件, 就要计算很多的点。应用宏程序则只要把公式输入到系统中, 给出Z坐标和步长值, 就能自动算出X坐标并进行切削加工。
2.1 有数学公式的图形
例1.如图1所示, 椭圆方程为:
毛坯为φ32×100, 刀具:外圆车刀 (kr′=300) 。
椭圆部分的加工程序为:
G90G90G54G40;
M03S600T0101;
G01X#1Z#2;
G00X40Z2M8;
G01X0F60;
Z0;
WHILE[#2GE0]D01;
2.2 无数学公式的图形
如图2所示, 该曲线方程未知, 只是标注了10个点的坐标 (坐标值略) , 如果用直线指令编程, 加工出来的曲线不光顺, 有明显折点。如果加工要求表面很高的工件, 则需要插补计算非常多的点, 工作量过大且效果不好;应用宏程序则工作量大幅减少, 加工出来的曲线光顺、表面光洁。
步骤1.用最小二乘法拟合得到经验公式:
步骤2.编程 (程序略)
#150= (6 0-3 1.5) /2=1 6 (最大切深量)
#1 03= (初值为5 0, 终值为-50, 步距值为0.5, 控制Z向坐标) ;
#106=#150+2*#105 (刀尖点的X值) ;
#107=#103-50 (刀尖点的Z值, 编程原点与工件原点) 。
3 结语
宏程序编程, 介于手工编程与图形交互式自动编程之间, 应用灵活, 形式自由, 具备了计算机高级语言的表达式, 逻辑运算及类似的程序流程, 使加工程序简练易懂, 实现普通编程难以实现的功能。
摘要：对于数控车削中的一些曲线轮廓编程, 不能使用G代码或者编程异常复杂, 可以使用宏程序编程。本文通过典型实例探讨了一些非圆曲线轮廓使用宏程序编程的方法和技巧。
关键词：数控车削,编程,宏程序
参考文献
[1] 袁锋.全国数控大赛试题精选[M].北京:机械工业出版社, 2005.