第二章 数控加工的程序编制

数控技术课程组第二章数控加工的程序编制一、数控机床的坐标系二、数控标准代码及数控程序格式三、G指令编程应用与举例四、数控加工程序编程举例五、自动编程数控技术课程组一、数控机床的坐标系数控技术课程组㈠数控机床坐标的作用：1、用来表示数控机床各运动部件沿坐标轴的位移量和方向。2、有利于编程简单，可以使程序具有互换性（目前，国际上已采用了统一标准的坐标系）㈡数控机床坐标系标准我国已制定了标准：《数控机床坐标和运动方向命名》JB3051—82国际标准：《机床数字控制——坐标轴和运动的命名》ISO841—74㈢坐标轴的命名1、坐标轴采用右手直角笛卡儿坐标系。2、基本坐标轴为X、Y、Z，三者的位置关系和正方向用右手定则来判定。3、回转坐标轴为围绕X、Y、Z各轴旋1、转的坐标轴。用A、B、C轴表示。回转轴的正方向用右手螺旋法则来判定。数控技术课程组㈣机床坐标轴的确定方法1、三个假设①假定工件静止，永远是刀具相对于工件运动。②机床坐标轴及其正方向是指刀具运动的坐标轴及其正方向。③Z轴与主轴平行，并且刀具离开工件的方向为正方向。2、基本坐标轴的确定步骤①Z轴——已在假设中确定。②X轴——总是在水平面内，其正方向根据不同形式的机床而不同。对于主轴夹持工件旋转的机床（如：车床）：X轴位于工件的径向，且与横向滑座平行。正方向是远离主轴轴线的方向。数控技术课程组对于刀具旋转的立式机床（如：立式铣床、立式加工中心）：X轴位于水平方向。正方向：通过主轴看立柱，X的正方向指向右边。对于刀具旋转的卧式机床（如：卧式铣床、卧式加工中心）：X轴位于水平方向。正方向：顺着主轴看工件，X的正方向指向右边。③Y轴——与X、Z轴垂直，其正方向是根据右手定则来判断（从Z→X）。④A、B、C轴——分别围绕X、Y、Z轴旋转，其正方向根据右手螺旋定则来确定。数控技术课程组㈤附加坐标系——是指与基本坐标系平行的坐标系。标准规定有两组：第一组为：U、V、W其正方向与X、Y、Z相同。第二组为：P、Q、R其正方向与X、Y、Z相同。㈥机床坐标系与工件坐标系机床坐标系——是数控机床固有的坐标系。其坐标轴的方向和原点是机床设计时或调试时确定的。是唯一的，不可以改变的。工件坐标系——是加工工件时，由编程人员确定的。该坐标系的坐标轴与机床坐标系相平行，坐标轴的方向与机床坐标系相同。工件坐标系的原点是编程人员为了编程的方便在图纸上指定的一点。它不是唯一的，是可以改变的。工件坐标系是在机床坐标系中建立的，一个工件在加工中，可以同时建立多个工件坐标系，以满足加工的需要。数控技术课程组㈦绝对坐标和相对坐标绝对坐标——是指刀具运动的坐标值都是相对工件坐标系的原点而计算的。相对坐标（増量坐标）——是指刀具运动的坐标值都是相对运动轨迹的前一点的坐标计算的。A、B点的绝对坐标：XA=30.0YA=35.0XB=12.0YB=15.0B点的相对坐标：XB=－18.0YB=－20.0㈧主轴的正转与反转判定判定方法：用右手螺旋定则将右手大姆指顺着主轴指向工件，四指环绕主轴轴线。当主轴回转方向与四指环绕方向相同时，为顺时针方向（CW），即为主轴正转。当主轴回转方向与四指环绕方向相反时，为逆时针方向（CCW），即为主轴反转。数控技术课程组㈨最小设定单位——是指数控系统发出一个脉冲指令后，经过伺服系统转换、放大、反馈后推动数控机床上的运动部件轴向移动的位移量，叫做最小设定单位，又称脉冲当量。目前，最小设定单位的值一般为：0.01～0.0001。最小设定单位的值越小，表明其精度越高。编程时，所有编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数值。举例：向X轴正方向移动12.56，向Y轴负方向移动5.602，机床的最小设定单位为佳0.001。用最小单位表示：X12560Y－5602用小数点表示：X12.560Y－5.602同时用最小单位和小数点表示时：X12.560Y－5.602或X12560Y－5602推荐用小数点表示。当输入最小设定单位以下数值时，按四舍五入处理：如：12.5602≈12.56012.5608≈12.561数控技术课程组二、数控标准代码及数控程序格式数控技术课程组（一）穿孔带及其代码1、穿孔带的作用是主要的输入介质。其上以一定格式排列的代码孔代表不同的信息，输入CNC装置后均转换成二进制数字代码，供CNC装置进行处理。代码孔已标准化。我国制定的标准是：JB3052-82《数控机床七位代码字符集》等效于ISO840-1973。2、结构特点⑴穿孔带的宽度有两种——五单位和八单位数控技术课程组五单位：宽17.5mm，每排有5个孔，多用于数控线切割机床。八单位：宽25.4mm，每排有8个孔，多用于除数控线切割机床以外的其他各种数控机床。目前，八单位穿孔带有两种标准：EIA（美国电子工业协会）标准——早期的数控机床采用，目前少用。ISO（国际标准化组织）标准——现代数控机床广泛采用。将逐步取代EIA标准。（目前，还有两者兼用的）数控技术课程组数控技术课程组（2）八单位穿孔带简介每排有9个孔。1个小孔，8个大孔。1个小孔（称为中导孔或同步孔，在第3列和第4列之间）——用来作为每排大孔的定位基准，并用来产生同步信号。8个大孔（称为信号孔）——用来记录数字、字母或符号信息。数控技术课程组数控技术课程组数控技术课程组（3）穿孔带的代码（见代码表）数字码——0~9文字码——A~Z符号码——各种符号这些代码根据每排孔的个数和位置排列的不同来区别。（4）代码孔的排列规律ISO：每排孔的个数是偶数，第8列为补偶列。所有的数字码在第5列和第6列都有孔，字母码在第7列有孔。EIA：每排孔的个数是奇数，第5列为补奇列。补偶和补奇的作用：是检验纸带的穿孔是否有错。数控技术课程组(二）G代码（也称G功能或G指令）我国机械工业标准JB3028—1983《数字控制程序段中的准备功能和辅助功能M代码》，对G代码和M代码作了具体规定。该标准与国际标准ISO1056—1975E基本一致。G代码见P31表2—3。1、G代码的作用—是用来设定工件坐标系和机床的控制方式，是数控程序的基础。2、G代码的组成—由字母G和后续的二位数字组成，从G00—G99共100种。3、G代码的分类—根据是否具有功能保持性，G代码可分为模态代码（又称续效代码）和非模态代码。数控技术课程组模态代码：具有功能保持性，即该功能一经使用则一直有效，直到出现该代码同组的代码为止。非模态代码：不具有功能保持性。仅在其出现单程序段内有效。“过期作废”。4、模态代码的组别——对模态代码进行分组，用字母作标记（见表2-3G代码表中第二栏），相同字母标记的为一组，同组代码具有排他性。a组：G00—G03，G06，G33—G35；c组：G17—G19，G80，G81—G89；d组：G40—G42；f组：G53—G59；h组：G60—G62i组：G96—G97；j组：G90—G91k组：G93—G95；（共8组）数控技术课程组5、非模态代码用“*”表示（见表2—3G代码表中第三栏），它不具有排他性。6、“不指定”和“永不指定”代码，用“#”表示（见表中第三栏），其功能可以由CNC装置制造商自行定义。不指定——作为机动G代码。用户（CNC装置制造商）在需要的时候可以自行定义新的功能。永不指定——永远作为机动G代码，留给用户（机床用户）在需要的时候可以自行定义新的功能。7、功能可以替换的G代码，用“#d”表示。它表示可以用同栏中d组的代码所代替或注消，也可以用同栏中其他用“#d”标记的代码所代替。数控技术课程组（三）、M代码（也称M功能或M代码）M代码已标准化（见P34表2—4M代码）1、M代码的作用——用来表示数控机床辅助动作的开关或状态。如：程序停止、结束；主轴启动、停止；冷却液开、停；刀具交换等。2、M代码的组成——由字母M和后续的两位数字组成，从M00—M99共100种。3、M代码也有模态和非模态之分。在表第4栏中，用“*”表示的都是模态的。在表第5栏中，用“*”表示的都是非模态的。数控技术课程组4、M代码根据功能开始的时间可分为两种：第一种——是与程序段指令运动同时开始（第2栏中用“*”表示的）。第二种——是与程序段指令运动完成后开始（第3栏中用“*”表示的）。5、M代码也有“不指定”和“永不指定”用来作为机动。留给用户（CNC制造商和机床用户）自行定义新的功能。但要在使用说明书上说明。数控技术课程组6、几个特殊的M代码（1）M00—程序停止指令（暂停）①该程序的实质：是设定了一个软件“开关”，当程序运行的这个“开关”时，就自动停止（即：执行完含有M00的程序段后，主轴、进给及冷却都自动停止）。②程序停止后，机床的状态保持不变。当执行完某种固定操作后，按下设置在操作面板上的“循环启动”键（硬件开关）后，程序将继续执行后续的程序。③该指令主要用在加工过程中，需要停机进行某种手动操作的场合。这种停机是程序事先确定的。停机过程用软件实现，恢复用硬件实现。数控技术课程组（2）、M01——计划（任选）停止指令（暂停）①该指令也是程序停止指令，它与M00的不同之处在于：M00是用软件实现的自动停止，而M01是用硬件配合来实现的停止（即：在操作面板上预先按下“任选停止开关”，当执行完含有M01代码的程序段后，程序停止），否则，M01不起作用，程序将继续执行。②程序恢复运行同M00相同（按下“循环启动”键）③该指令的使用场合：在加工中随机要使机床停止运动而要进行某种手动操作的场合。如：随即抽查零件的关键尺寸。④停机和恢复程序都是通过硬件开关来实现的。数控技术课程组（3）、M02——程序结束指令（机床停止运动）①该指令的功能：是当程序全部运行完毕后，用此指令来使主轴、进给、冷却全部停止。同时使机床复位，使程序返回“开始状态”。②停止的过程是自动的，停机的前提是程序已完成全部工作。③该指令出现在最后一个程序段中的最后，因为机床一执行完该指令，便立即停机复位。（4）几个常用的M代码M03——主轴正转M04——主轴反转M05——主轴停止M08——切削液开M09——切削液关M98——调用子程序M99——返回主程序数控技术课程组（四）F、S、T代码1、F代码（又称F功能或F指令）——进给速度指令。是模态代码（续效代码）。单位mm/min。有两种表示方法：⑴代码法（不常用）①指令格式是F后跟两位数字。该两位数字不直接表示进给速度的大小，而是进给速度数列的序号。②进给速度数列可以用几何级数来表示，也可以用算术级数。序号与它代表的进给速度有一一对应的关系。⑵直接指定法（常用）指令格式是F后直接跟数字。该数字直接表示进给速度的大小。数控技术课程组2、S代码（S功能或S指令）——用来表示主轴的转速。（1）单位：r/min。是续效代码。（2）指令格式：字母S后跟数字组成。该数字直接表示主轴转速的大小。3、T代码（T功能或T指令）——一般用来表示刀具的编号。数控技术课程组（五）程序段格式1、程序的组成一个完整的程序——由若干个程序段组成。一个程序段——由若干个按照一定顺序和规定排列的字组成。一个字——由表示地址的英文字母和数字集合而成。有以下特点：（1）是一组代码符号，表示某一功能。如：X2500.0表示X方向尺寸为2500mm。F1500表示进给速度为1500mm/min。（2）是程序的信息单位。（3）字的排列顺序构成程序段格式。数控技术课程组2、程序段格式——采用字地址程序段格式。如：N100G01X320.0Y250.0Z-150.0F150S240T24M05LF该程序段由8个字组成。每个字都有字母开头，该字母称为“地址”。3、程序段中各字的意义：（1）顺序号字——表示该程序段的执行顺序。还可以用作程序段的检索。该程序段的执行时可以在CRT上显示该顺序号。（2）准备功能字（G代码）——用来使数控系统作某种操作功能。（3）尺寸字——用来给定各坐标轴的位移量和方向。由坐标地址及正、负号和数字组成。数控技术课程组尺寸字的地址：X、Y、Z——基本坐标系U、V、W——第一辅助坐标系（与基本坐标系平行）P、Q、R——第二辅助坐标系