数控机床加工程序编制基础

第2章数控机床加工程序编制基础数控加工程序：从数控系统外部输入的直接用于加工的程序（简称为数控程序）2.1数控程序编制的概念2.1.1数控程序编制的定义1、数控程序编制的内容及步骤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（1）分析零件图样和制定工艺方案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（2）数学处理直线插补与圆弧插补（3）编写零件加工程序（4）程序检验机床空运转，检查机床动作和运动轨迹的正确性试切检验程序2、数控程序编制的方法计算机自动编程手工编程（1）手工编程编程手册零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修改特点：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（2）计算机自动编程特点：工作效率高可解决复杂形状零件的编程自动编程图形数控自动编程语言数控自动编程语音数控自动编程2.1.2字与字的功能1、字符用来组织、控制或表示数据的一些符号如数字、字母、标点符号、数学运算符2、字一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作字由地址符一个英文字母若干位十进制数字组成与“X2500”如：是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容3、字的功能（1）顺序号字N又称程序段号或程序段序号顺序号字N和1～4位后续数字作用：组成：对程序的校对和检索修改（2）准备功能字G又称G功能或G指令建立机床或控制系统工作方式作用：常见G指令见表（3）尺寸字作用：确定机床上刀具运动终点的坐标位置确定终点的直线坐标尺寸：X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R确定终点的角度坐标尺寸：A，B，C，D，E确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸：I，J，K（4）进给功能字F又称F功能或F指令作用：指定切削的进给速度（5）主轴转速功能字S又称S功能或S指令指定主轴转速作用：（6）刀具功能字T又称T功能或T指令作用：指定加工时所用刀具的编号（7）辅助功能字M又称M功能或M指令作用：指定数控机床辅助装置的开关动作常见M指令见表2.1.3程序格式1、程序段格式程序段中的字、字符和数据的安排形式举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M082、加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符（2）程序名（3）程序主体（4）程序结束指令格式举例：%//开始符O1000//程序名N10G00G54X50Y30M03S3000N20G01X88.1Y30.2F500T02M08N30X90//程序主体……N300M30//结束符%2.2数控机床的坐标系2.2.1机床坐标系１、机床坐标系的确定（1）机床相对运动的规定工件静止，刀具运动（2）机床坐标系的规定用右手笛卡尔直角坐标系决定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：（3）运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向２、坐标轴方向的确定（1）Z坐标平行于主轴轴线刀具离开工件的方向为正向（2）X坐标确定X轴的方向时，要考虑两种情况：1）工件做旋转运动，刀具离开工件的方向为X坐标的正方向2）刀具做旋转运动，分为两种情况：Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方（3）Y坐标根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向例：根据图中所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标（1）Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正（2）X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正（3）Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定３、附加坐标系４、机床原点的设置在机床上设置的一个固定点是数控机床进行加工运动的基准参考点（1）数控车床的原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处（2）数控铣床的原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上５、机床参考点对机床运动进行检测和控制的固定位置点2.2.2编程坐标系编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系如图所示，其中O2即为编程坐标系原点编程原点：根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点2.2.3加工坐标系1、加工坐标系的确定加工坐标系：以确定的加工原点为基准建立的坐标系加工原点（程序原点）：零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置2、加工坐标系的设定方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系2.2.4机床加工坐标系设定的实例以数控铣床（FANUC0M）加工坐标系的设定为例零件图样：1、准备工作：机床回参考点，确认机床坐标系通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致2、装夹工件毛坯：用直径为φ10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值：X=-437.726,Y=-298.160,如图1所示Z=-31.833，如图2所示3、对刀测量用简易对刀法测量,方法如下:图1：X、Y向对刀方法图2：Z向对刀方法4、计算设定值X坐标设定值：X=-437.726+5+0.1+40=-392.626mmY坐标设定值：Y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mmZ坐标设定值：Z=-31.833-0.2=-32.033mm5、设定加工坐标系6、校对设定值将开关放在MDI方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据为:X=-392.626Y=-246.460Z=-32.0332.3常用编程指令2.3.1绝对尺寸指令和增量尺寸指令机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出绝对尺寸：机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出增量尺寸：1、G功能字指定G90指定尺寸值为绝对尺寸G91指定尺寸值为增量尺寸2、用尺寸字的地址符指定绝对尺寸的尺寸字的地址符用X、Y、Z增量尺寸的尺寸字的地址符用U、V、W2.3.2预置寄存指令G92编程格式：G92X～Y～Z～X、Y、Z的值是当前刀具位置相对于加工原点位置的值按照程序规定的尺寸字值，通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的原点这一指令不产生机床运动注意：这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的2.3.3坐标平面选择指令选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面G19表示选择YZ平面G17表示选择XY平面G18表示选择ZX平面2.3.4快速点定位指令编程格式：G00X～Y～Z～X、Y、Z的值：快速点定位的终点坐标值例：从A点到B点快速移动的程序段为：G90G00X20Y3同时到达终点单向移动至终点2.3.5直线插补指令产生按指定进给速度F实现的空间直线运动程序格式：G01X～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值其程序段为：绝对方式编程：G90G01X10Y10F100增量方式编程：G91G01X-10Y-20F100例：实现图中从A点到B点的直线插补运动。2.3.6圆弧插补指令G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补程序格式：XY平面：G17G02X～Y～I～J～(R～)F～G17G03X～Y～I～J～(R～)F～ZX平面：G18G02X～Z～I～K～(R～)F～G18G03X～Z～I～K～(R～)F～YZ平面：G19G02Z～Y～J～K～(R～)F～G19G03Z～Y～J～K～(R～)F～2.3.7刀具半径补偿指令G41为左偏刀具半径补偿G42为右偏刀具半径补偿刀具半径补偿G40为补偿撤消指令程序格式：G00/G01G41/G42X～Y～H～//建立补偿程序段…………G00/G01G40X～Y～//补偿撤消程序段//轮廓切削程序段2.3.8刀具长度补偿指令G43为正补偿，即将Z坐标尺寸字与H代码中长度补偿的量相加，按其结果进行Z轴运动。G49为撤消补偿G44为负补偿，即将Z坐标尺寸字与H中长度补偿的量相减，按其结果进行Z轴运动。编程格式为：G01G43/G44ZH//建立补偿程序段……//切削加工程序段……G49//补偿撤消程序段2.4.1选择编程原点车削零件的编程原点选择见图铣削零件的编程原点2.4.2基点基点坐标是编程中必需的重要数据例：如图所示零件中，A、B、C、D、E为基点。A、B、D、E的坐标值从图中很容易找出,C点是直线与圆弧切点，要联立方程求解