数控机床编程与操作项目教程-任务12

任务1.2数控加工编程基础数控工艺编程与加工数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标知识目标了解数控编程的步骤及方法了解常用G、M指令理解功能指令F、S、T理解模态与非模态指令掌握机床原点、参考点和工件原点的概念掌握数控加工程序的结构学习目标数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标技能目标会确定数控机床坐标系会设置数控车床、铣床的工件原点学习目标数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数控编程步骤及方法•数控编程内容与步骤•数控编程方法数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数控编程内容及步骤现代数控机床都是按照事先编制好的零件数控加工程序自动地对工件进行加工的。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理地利用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠且高效地工作。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标程序的编制流程数控程序的编制流程如图所示，主要包括如下几个步骤：①分析零件图纸②确定工艺过程③数值计算④编写程序单⑤程序调试和检验数控编程分析零件图纸确定工艺过程数学处理编写程序单输入程序程序校验加工零件NY数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标分析零件图纸零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等。以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或适宜在哪类数控机床上加工。有时还要确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。分析：目的：数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标确定工艺过程确定：零件的加工路线加工用量切削进给速度主轴转速切削宽度和深度加工方法装夹定位方法采用的工夹具对刀点走刀路线数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数值计算运动轨迹的坐标值要计算：直线起点直线终点圆弧圆心非圆曲线用直线段或圆弧段逼近计算坐标值数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数值计算根据零件图纸和确定的加工路线，算出数控机床所需输入数据零件轮廓相邻几何元素的交点和切点直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标编写程序单根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的程序段格式编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如：数控加工工序卡片、数控刀具卡片、工件安装及零点设定卡片等。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标程序调试和检验早前，一般用笔作为刀具，坐标纸作为工件，空运转画图来调试。现在可通过：①模拟软件来模拟实际加工过程②将程序送到机床数控装置后进行空运行③通过首件加工等多种方式来检验所编制出的程序发现错误则及时修正，一直到程序能正确执行为止。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数控编程的方法两种方法手工完成采用计算机辅助数控编程手工编程ManualProgramming需要一套专用的数控编程软件数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标手工编程指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图样分析、工艺处理、确定加工路线和工艺参数、几何计算、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成如图所示数控编程机床数控系统Edit输入计算机机床数控系统软盘或通信零件程序单MDI零件图材料数据切削数据机床数据刀具数据机床数控系统Edit输入计算机机床数控系统软盘或通信零件程序单MDI零件图材料数据切削数据机床数据刀具数据手工编程过程示意图数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标手工编程的应用对于点位加工和几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多,手工编程即可实现。但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间复杂曲面零件，以及几何元素虽不复杂，但程序量很大的零件，计算及编写程序则相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对，采用手工编程是难以完成的。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标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。编程人员只需借助数控编程系统提供的各种功能对加工零件的几何参数、工艺参数及加工过程进行较简单的描述后，即可由计算机自动完成程序编程的全部过程。目前，市场上较为著名的或流行的自动编程CAD/CAM软件有：MasterCAM、UG、Pro/E、Cimtron、CAXA等数控编程自动编程原理图数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标自动编程几个步骤自动编程归纳起来可以分为以下几个步骤1）几何造型2）加工工艺分析3）刀具轨迹生成4）刀具验证及刀具轨迹的分析5）后置处理5）后置处理6）数据程序的输出数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标几何造型的主要工作原理：利用CAD模块的图形构造、编辑修改、曲面和实体特征造型等功能，通过人机交互方式建立被加工零件三维几何模型也可以通过三坐标测量机或扫描仪测量被加工零件形体表面，经计算机整理后送CAD造型系统进行三维曲面造型。三维几何模型建立后，以相应的图形数据文件进行存储，供后继的CAM模块调用。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标加工工艺分析的主要工作编程前，必须分析零件的加工部位，确定工件的定位基准与装夹位置指定建立工件坐标系选定刀具类型及其规格参数输入切削加工工艺参数等。目前，该项工作主要仍通过人机交互方式由编程员通过用户界面输入系统。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标刀具轨迹生成是面向屏幕上的图形交互进行的。根据屏幕提示：①用光标选择相应的图形目标确定待加工的零件表面及限制边界②用光标或命令，输入切削加工的对刀点、交互选择切入切出和走刀方式软件系统将自动获取图形文件中所需的零件几何信息，进行分析判断，计算节点数据，自动生成走刀路线，并将其转换为刀具位置数据，存入指定的刀位文件数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标刀具验证及刀具轨迹的编辑刀位文件生成后，可以在计算机屏幕上进行加工过程仿真，以检查验证走刀路线是否正确合理，有无碰撞干涉或过切等现象，并据此对已生成的刀具轨迹进行编辑、修改、优化处理数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标后置处理目的：是形成数控加工程序文件。由于各机床使用的数控系统不同，能够识别的程序代码及格式也不尽相同。所以通过后置处理，将刀位文件转换成某具体数控机床可用的数控加工程序。数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数据程序的输出通过后置处理生成的数控加工程序，对于有标准通信接口的机床数控系统，可以直接由计算机将加工程序传送给机床控制系统进行数控加工。或打印出数控加工程序单作为硬拷贝保存，直接供具有相应驱动器的机床控制系统使用数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标自动编程可以大大减轻编程人员的劳动强度，将编程效率提高几十倍甚至上百倍。同时解决了手工编程无法解决的复杂零件的编程难题。因此，除了少数情况下采用手工编程外，原则上都采用自动编程。手工编程是自动编程的基础，对于数控编程的初学者来说，仍应从学习手工编程入手。手工与自动编程比较数控编程数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标数控机床的坐标系（1）坐标系及运动方向的规定（2）机床坐标轴的确定（3）机床原点、参考点和工件原点坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标系建立的意义数控机床的标准坐标系及其运动方向，在国际标准中有统一规定。为了确定机床的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系这就是机床坐标系坐标系数控机床坐标系机床坐标系的确定-右手笛卡尔直角坐标系X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标右手的大拇指、食指和中指互相垂直时：拇指代表X轴食指代表Y轴中指代表Z轴右手笛卡尔直角坐标系大拇指指向为X坐标的正方向食指指向为Y坐标的正方向中指指向为Z坐标的正方向坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标以X、Y、Z轴为中心旋转的运动称为：回转轴A、B、C右手笛卡尔直角坐标系A、B、C的正方向按右手螺旋定律确定坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标工件运动坐标系数控机床的坐标系是：机床运动部件进给运动的坐标系。而数控车床的进给运动是：刀具相对工件的运动数控铣床的进给运动是：工件相对刀具的运动因而工件运动坐标系统一规定为：工件固定不动而刀具相对运动的坐标系坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标运动方向的确定国标规定：使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向，即刀具远离工件的方向反之，则为负方向。坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则先确定Z轴Z轴为传递切削力的主轴轴线，且刀具远离工件的方向为正方向举例说明车床、磨床等转动工件的轴为主轴坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则铣床、镗床和攻丝机床等转动刀具的轴为主轴立式铣床卧式铣床坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则-特殊情况的处理当机床有几个主轴时：选一个与工件装夹面垂直的主轴为Z轴当机床无主轴时：选与工件装夹面垂直的方向为Z轴方向。坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则其次确定X轴X轴为水平方向且平行于工件的装夹面工件旋转类机床:刀具远离工件的方向为正方向坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则刀具旋转类机床若Z轴水平观察者沿刀具主轴后端向工件看:向右方向为正方向坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则刀具旋转类机床若Z轴垂直观察者面对刀具主轴向床身立柱看：向右方向为正方向坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床坐标轴的确定原则其次确定Y轴在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手螺旋法则定出Y轴正方向。坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床原点的概念机床原点就是机床坐标系的原点，是机床的一个基准位置。它是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。数控车床的机床原点定在：主轴前端面的中心，即卡盘端面与主轴中心线的交点处数控铣床的机床原点多数定在：进给行程范围的正极限点处坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标机床参考点的概念一般设定在各坐标轴正向行程极限点的位置上该位置是在每个轴上用档块和限位开关精确地预先调整好的它相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值作用:开机启动，或当机床因意外断电、紧急制动等原因停机而重新启动时,都应该先让各轴回参考点，进行一次位置校准，以消除上次运动所带来的位置误差坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标工件原点的概念在对零件图形进行编程计算时，为了编程方便,需要在零件图样上的适当位置建立编程坐标系，其坐标原点即为程序原点零件图样程序原点而要把程序应用到机床上，程序原点应该对应工件毛坯的特定位置，这个位置在机床坐标系中的坐标是多少，必须让机床的数控系统知道,而这一操作是通过对刀来实现的对刀坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标工件原点的概念这样编程坐标系在机床上就表现为工件坐标系，坐标原点就称之为工件原点对刀的目的：是为了建立工件坐标系与机床坐标系的关系数控车床原点、参考点和工件原点的关系复习举例坐标系数控车床原点、参考点和工件原点数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标工件原点选取原则工件原点应选在工件图样的尺寸基准上,这样可以直接用图纸标注的尺寸，作为编程点的坐标值，减少数据换算的工作量。能使工件方便地装夹、测量和检验。尽量选在尺寸精度、光洁度比较高的工件表面上.这样可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。对于有对称几何形状的零件，工件原点最好选在对称中心点上。坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标工件原点选取原则举例车床的工件原点：一般设在主轴中心线上，多定在工件的左端面或右端面。铣床的工件原点：一般设在工件外轮廓的某一个角上或工件对称中心处进刀深度方向上的零点，大多取在工件表面坐标系数控编程坐标系数控程序思考练习学习目标工件原点选取原则举例-特殊情况形状较复杂的