数控机床编程概述

加工中心编程与操作第一讲加工中心概述一、加工中心的定义：加工中心（MachiningCenter）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的具有自动刀具交换装置，并能进行多种工序加工的数控机床。加工中心可在一次装夹中对工件的多个面进行多工序加工，如进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、镗削、平面铣削、轮廓铣削等加工。二、加工中心的发展史：1952年3月美国巴森兹（Parsons）公司与美国麻省理工学院（MIT）共同发布了世界上第一台数控机床——三坐标数控铣床。1959年美国Keaney与Treckre公司开发成功了具有刀库、刀具交换装置、回转工作台的数控机床——加工中心（MachiningCenter）。第二讲加工中心编程基础一、数控编程的概念所谓数控编程，就是把零件的工艺过程、工艺参数及其他辅助动作，按动作顺序，按数控机床规定的指令、格式编成加工程序，将其记录于控制介质即程序载体（如纸带、磁带、磁盘），再输入数控控制装置，从而操纵机床进行加工。二、数控编程的内容一般来讲，程序编制包括以下几个方面的工作：•1、加工工艺分析编程人员首先要根据零件图，对零件的材料、形状、尺寸、精度和热处理要求等，进行加工工艺分析。合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装卡方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；加工路线要短，换刀次数要少。（如下图）•2、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。•3、编写加工程序加工路线、工艺参数及刀位数据确定后，编程人员就可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序段的格式，逐段编写加工程序。•4、制备控制介质把编制好的程序记录到控制介质上，作为数控装置的输入信息。用人工或通信传输的方式送入数控系统。•5、程序校对和首件试切校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空运行，以检查机床的运动轨迹是否正确，或者通过数控系统提供的图形仿真功能，在CRT屏幕上，模拟刀具的运动轨迹。三、加工中心的坐标系统加工中心的坐标系规定已标准化，按右手直角坐标系确定，如下图所示。一般假设工件静止，通过刀具相对工件的移动来确定机床各移动轴的方向。1、机床坐标系机床坐标系是用来确定工作坐标系的基本坐标系，是机床本身所固有的坐标系。该坐标系的位置必须在机床开机后，通过自动（或手动）回参考点（机床坐标系原点）的操作建立。•（1）机床原点亦称机械原点，是机床坐标系的原点。它的位置是在机床各坐标轴的正向最大极限处。•（2）Z坐标的运动平行于机床主轴（传递切削动力）的刀具运动坐标轴为Z坐标轴，规定增大刀具和工件之间距离的方向为Z坐标轴的正方向（+Z）。•（3）X坐标的运动X坐标轴为水平方向，它平行于工件的装夹面，垂直于Z坐标轴。对于单立柱机床，当从刀具向立柱看时，X的正方向指向右方（+X）。•（4）Y坐标的运动根据X和z坐标轴，按右手法则来确定Y坐标轴的运动方向。2、工作坐标系亦称加工坐标系，是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，是程序的参考坐标系。其位置以机床坐标系为参考点，工作坐标系的原点称为工作原点或程序零点，编程时的刀具轨迹坐标点是按工件轮廓在工作坐标系中的坐标确定。3、确定工作坐标系时应注意下列几点：（1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，以便于坐标值的计算。（2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面上，以提高零件的加工精度。（3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上。（4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上。（5）Z轴方向上的零点一般设在工件的上表面。（6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上，即设置在工作台回转中心与Z轴连线适当位置上。四、加工中心的程序结构1、程序的组成为运行机床而送到CNC的一组指令称为程序。一个完整的加工程序由程序号、程序的内容和程序结束这三部分组成。在程序中，以刀具实际移动的顺序来指定指令（如下图）。2、程序的格式如现有如下表所示加工中心的加工程序程序：O0009;程序号N01G91G28Z0;相对方式Z轴回机械零点N02G28X0Y0;相对方式X,Y轴回机械零点N03T01M06;换编号为一号的刀具N04G90G54G00X0Y0S1000M03;绝对编程方式,以G54里的参数为编程原点，快速定位到X0Y0处，主轴以1000r/min的转速顺时针转动N05G43Z100.0H01M08;建立刀具长度补偿，冷却液开N06G98G81X0Y0Z-5.0R3.0F120;建立钻孔固定循环N07X12.5Y-12.5;N08G80;取消钻孔固定循环N09M05；M09;主轴停转，冷却液关N10M30;程序结束3、组成程序的要素的说明（1）程序号每一个工件在编程时，必须先指定一个程序号，并编在整个程序的开始处。程序号通常用字母”O”+4位数字”0000”~”9999”组成表示,如”O3O03O103O1003O1234”4位数字不允许都为0。数字前导的0可以省略。（2）程序段每个程序段则由一个或若干个指令字组成，指令字代表某一信息单元；每个指令字由地址符和数字组成，它代表机床的一个位置或一个动作；每个程序段结束处应有“EOB”或“CR”，即分号（;）。常见程序段格式如下表：常见程序段格式1234567891011N_G_X_U_Q_Y_V_P_Z_W_R_I_J_K_R_F_S_T_M_LF(；)程序段顺序号准备功能坐标字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能结束符号•1）程序段顺序号：通常用字母”N”+4位字”0000”~”9999”组成表示,如”N1234”。返回•2）准备功能G（简称G功能）：由表示准备功能地址符“G”和两位数字组成（如G90），G功能的代码已标准化。（代码表略）返回3）坐标字：由坐标地址符及数字组成，且按一定的顺序进行排列，各组数字必须具有作为地址代码的字母（如X、Y等）开头。各坐标轴的地址符按下列顺序排列：X、Y、Z、U、V、W、Q、R、A、B、C、D、E其中，数字的格式和含义如下：X50.X50.0都可以表示沿X轴移动50mm。X50000返回•4）进给功能F：由进给地址符F及数字组成，数字表示所选定的进给速度，单位为“mm/min”或“mm/r”，如F50表示切削进给速度为50mm/min（由G94设定）或50mm/r（由G95设定）。返回•5）主轴功能S：由主轴地址符S及数字组成，数字表示主轴转速，单位为“r/mm”，如S800表示机床主轴转速为800r/min。返回•6）刀具功能T：由刀具功能地址符T和数字组成，用以指定刀具的号码，如T01表示选定编号为01的刀具，即第一把刀具。返回•7）辅助功能M（简称M功能）：由辅助操作地址符M和两位数字组成，M功能的代码已标准化，一个程序段中，M代码最多可以有一个。常用的M代码有：返回•M00程序暂停•M01条件程序暂停•M02程序结束•M03主轴正转•M04主轴反转•M05主轴停止•M06刀具交换•M08冷却开•M09冷却关•M18主轴定向解除•M19主轴定向•M29刚性攻丝•M30程序结束并返回程序头•M98调用子程序•M99子程序结束返回•8）程序段结束符：列在程序段的最后，用符号“；”表示，表示程序段的结束。返回（3）程序结束符程序结束符用于终止程序的执行，结束加工程序。常见的程序结束符有：•M02主程序结束•M30主程序结束光标返回程序开头•M99子程序结束并从子程序返回主程序