第二章数控加工编程基础1-

第二章数控加工编程基础·编程概述·编程基础知识·数控功能指令·常用准备功能G指令及其编程方法·数控编程的工艺处理·数控编程的数学处理§2.1概述·什么叫数控编程·数控编程的步骤·数控编程代码·数控编程的方法§2.1概述一、什么叫数控编程分析零件图纸：确定零件在机床上的加工方法抽取零件的加工信息：零件的加工顺序工件与刀具的相对运动轨迹、方向、位移量工艺参数（主轴转速、进给量、切削深度）辅助操作（主轴变速、刀具交换、冷却液开停、工件夹紧松开）按一定的格式,用规定的代码编写加工程序单将程序单的内容记录在程序介质上传送至数控装置控制机床加工分析零件图纸编写零件加工程序制作控制介质:过程第二章数控加工的程序编制§2.1概述二、数控编程的步骤零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和加工尺寸编写程序单校核制作控制介质程序校验和试切检验完成NYNY1.确定工艺过程要求：考虑通用的一般工艺原则考虑充分发挥数控机床的指令功能走刀次数少走刀路线短换刀次数少加工安全可靠对毛坯的基准面和余量有一定要求第二章数控加工的程序编制§2.1概述二、数控编程的步骤零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和加工尺寸编写程序单校核制作控制介质程序校验和试切检验完成NYNY2.计算加工轨迹和加工尺寸在规定的坐标系中计算:零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值xY直线：起点、终点坐标圆弧：起点、终点、圆心坐标、半径几何元素的交点、切点坐标刀具中心运动轨迹坐标第二章数控加工的程序编制§2.1概述二、数控编程的步骤零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和加工尺寸编写程序单校核制作控制介质程序校验和试切检验完成NYNY3.编写程序单按一定的格式，用规定的代码逐段编写加工程序另外：填写相关的工艺文件数控加工工序卡片数控刀具卡片机床调整单第二章数控加工的程序编制§2.1概述二、数控编程的步骤零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和加工尺寸编写程序单校核制作控制介质程序校验和试切检验完成NYNY4.制作控制介质:将程序单的内容记录在控制介质上第二章数控加工的程序编制二、数控编程的步骤零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和加工尺寸编写程序单校核制作控制介质程序校验和试切检验完成NYNY5.程序校验和试切削:检查步骤检查方法:机床空运转图形显示:显示刀具轨迹动态模拟:模拟刀具与工件的加工过程首件试切:零件的加工精度零件的表面粗糙度Y第二章数控加工的程序编制§2.1概述三、数控代码（数控编程代码）用来编写零件的数控加工程序，具有特定的含义，可以表示机床各种运动及操作的规定的字母、符号、数字。直接面向机床的各种运动和操作：控制语言O0001；程序名N10G92X0Y0Z200.0；N20G90G00X50.0Y60.0S300M03；N30G01X10.0Y50.0F150；……N110M30；程序结束指令第二章数控加工的程序编制§2.1概述四、数控编程的方法手工编程：自动编程：整个编程过程，都由人工完成。对编程人员素质要求高：具备机械工艺知识数值计算能力熟悉数控代码、编程规则适合于：几何形状比较简单的零件/一般的点位加工零件经济、省时编程过程用计算机辅助的方法：自动完成适合于：几何形状复杂的零件/有复杂曲面的零件/几何形状并不复杂，但程序量很大的零件若手工编程，效率低、易出错编程人员：零件源程序图形交互构件建几何图形编程意图§2.2数控编程的基础知识·数控机床的坐标系·机床原点与机床坐标系·工件原点和工件坐标系·绝对坐标与相对坐标·尺寸设定单位·数控加工程序的结构§2.2数控编程的基础知识一、数控机床的坐标系ISO组织：对数控机床的坐标轴和运动方向作了统一的规定ISO841标准我国：JB3051-82标准（一）坐标轴及运动方向的规定1.机床上一个直线进给运动定义一个坐标轴/一个圆周进给运动直线进给运动坐标轴：X、Y、Z轴基本坐标轴右手定则围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴：A、B、C轴右手螺旋定则一、数控机床的坐标系2.刀具相对运动，工件相对静止原则不同机床：进给运动部件不同刀具做实际的进给运动：车床工作台带着工件做实际的进给运动：铣床机床坐标轴的正向规定前提：假定工件静止，刀具相对于工件作进给运动刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向.如表示刀具固定，工件运动的坐标：X′Y′Z′A′B′C′按相对运动关系：工件运动方向与刀具运动方向相反+X=-X′+Y=-Y′+Z=-Z′+A=-A′+B=-B′+C=-C′（一）坐标轴及运动方向的规定一、数控机床的坐标系3.附加坐标轴XYZ基本坐标系（第一坐标系）：最靠近主轴平行于基本坐标系、稍远于主轴的坐标系：第二坐标系UVW轴扩展轴∥∥∥XYZ轴平行于基本坐标系、更远于主轴的坐标系：第三坐标系PQR轴扩展轴∥∥∥XYZ轴（一）坐标轴及运动方向的规定A、B、C第一回转坐标系其它回转运动轴：D轴、E轴、F轴（二）数控机床坐标轴的确定1.Z坐标轴A.对于有且只有一个主轴的机床：平行于机床主轴的坐标轴为Z坐标轴Z轴正方向：假定工件不动，刀具远离工件的方向B.若机床上没有主轴：垂直于工件装夹面的坐标轴为Z轴C.若机床上有几根主轴：选垂直于工件装夹面的一根主轴作为主要主轴，Z轴即为平行于主要主轴的坐标轴§2.2数控编程的基础知识一、数控机床的坐标系一、数控机床的坐标系（二）数控机床坐标轴的确定2.X坐标轴都是水平的A.对于刀具旋转的机床:若Z轴是垂直的(立式机床):从主轴向立柱看去:X轴正方向指向右边若Z轴是水平的(卧式机床):从主轴(刀具)的后端向工件看去:X轴正方向指向右边B.对工件旋转的机床:X轴在工件的径向,且平行于横向滑座X轴正向为刀具远离工件旋转中心线的方向C.对刀具和工件都不旋转的机床刀具切削方向为X轴正向3.Y坐标轴:右手定则回Z轴回X轴Z轴:镗杆运动W轴:立柱运动U轴:镗头径向运动§2.2数控编程的基础知识二、机床参考点与机床坐标系1.机床参考点(机床原点):是机床上的一个固定点,在机床设计调整好后,该点就被唯一的确定下来，用户不能随意改动。对车床：机床原点定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点对立式铣床：机床原点定义在X向、Y向工作台和Z向主轴箱向正方向运动到达的极限位置2.机床坐标系：以机床原点为坐标原点建立的坐标系。(x,z)XZO机O机§2.2数控编程的基础知识三、工件原点和工件坐标系1.编程时选工件图纸上的某一固定点为原点建立的坐标系，称为工件坐标系；该固定点即为工件原点。2.工件坐标系与机床坐标系的不同3.工件坐标系设定的依据：符合零件图样尺寸的标注习惯便于编程时运动轨迹的计算一般：以零件图样上的设计基准点为工件原点建立工件坐标系例车床：工件原点选择工件右端面中心点/工件左端面中心点/卡盘前端面中心点4.工件坐标系与机床坐标系的联系二者坐标轴平行、同向，但原点不同O1O2O3O工O机起刀点对刀G92指令例铣削加工：§2.2数控编程的基础知识四、绝对坐标与相对坐标计量坐标值的两种方式若运动轨迹终点坐标是相对于起点来计量的：相对坐标系（增量坐标系）若所有坐标点的坐标值都相对于工件原点来计量：绝对坐标系12303515绝：XA=30YA=35XB=12YB=15AB相：XB=-18YB=-20XA=18YA=20XY五、尺寸设定单位§2.2数控编程的基础知识移动轴尺寸单位旋转轴尺寸单位英制英寸度公制毫米度脉冲当量移动轴脉冲当量旋转轴脉冲当量系统的最小设定单位是一个脉冲当量相对于每一个脉冲信号，机床移动部件的位移量。直线位移：0.001mm/脉冲角位移：0.001度/脉冲§2.2数控编程的基础知识六、数控加工程序的结构1.程序的构成一个完整的零件加工程序程序段代码字(指令字)地址符带符号的数字O1011N01G91G00X50Y60；N02G01X100Y500F150S300T12M03；N03X200Y350；：：：：：：：：N10G00X-50Y-60M02；10个程序段程序段开头代码字：具体指令程序段结束符程序段：表示一个完整的加工工步或动作程序段号地址符带符号数字程序开头程序编号整个程序结束注:(1).程序段排列次序和程序段号:程序中程序段必须按加工工步或动作的先后顺序排列;程序段号用自然数表示;相邻的程序段号可以连续,也可不连续;N01N02N03N10N20N30有些数控机床的加工程序中,程序段号可以省略.(2).程序段格式:程序段中代码字的排列书写方式和顺序,以及每个代码字和整个程序段的长度和规定.地址符可变程序段格式：（字地址程序段格式）每一个代码字都以地址符开始,后跟符号和数字;程序段中代码字的先后排列顺序没有严格要求;程序段中不需要的代码字不要写;程序段中与前面程序段相同的续效代码可以不写;每个程序段的长度、代码字的字数、字长都可变程序简单、直观、可读性强、易于检查§2.2数控编程的基础知识N_G_X_Y_Z_…F_S_T_M_；字地址程序段的一般格式为：准备功能字程序段号字坐标功能字进给功能字主轴转速功能字刀具功能字辅助功能§2.2数控编程的基础知识(3).代码字(指令字):控制系统的一个具体指令用来描述工艺系统的各种操作和运动特征一般符合ISO标准地址符带符号数字G01G02M03M02F100§2.2数控编程的基础知识§2.2数控编程的基础知识地址符功能后跟数字范围意义表示程序号0000~~9999指定程序编号OP%NGXYZIJKRFSMT程序段号0~~9999指定程序段号准备功能00~~99指定机床运动状态1(使机床建立起某种加工方式)坐标字±0.001~~9999.999指定坐标轴移动坐标/圆弧中心坐标、半径进给功能1~~12000mm/min指定进给速度主轴转速0~~9999r/min指定主轴转速辅助功能00~~99定机床电器开/关动作刀具功能1~~100定刀具编号、偏置数控程序中主要包含的代码字的地址符:2.主程序和子程序数控加工程序总体结构:主程序子程序:单独抽出来按一定的格式编写,可被主程序调用的连续的程序段.主程序子程序%1002%1005N01…………;N01…………;N02…………;N02…………;N11调用子程序;N12…………;N20子程序返回;N25调用子程序;N26…………;N27………M02;…………子程序:…………………………一重子程序调用子程序嵌套调用§2.2数控编程的基础知识§2.3数控功能指令·准备功能G指令·辅助功能M指令·F、S、T指令§2.3数控功能指令一个完整的零件加工程序程序段代码字(指令字)代码字(指令字)尺寸字：功能字：(功能指令，功能代码)X20，Y20，R30……表示坐标值/尺寸值G01，M02，F100…..常用的功能指令准备功能:G指令辅助功能:M指令进给功能:F指令主轴转速功能:S指令刀具功能:T指令组成程序段的基本单位描述程序段的各种运动和操作特征.ISO-1056-1975E标准JB3208-83标准常用功能指令简介:§2.3数控功能指令一.准备功能G指令G00~G99数控系统的核心指令零件的数控加工程序：G代码程序总的功能：使机床建立起（准备好）某种加工方式为插补运算作好准备刀具与工件的相对运动轨迹(指令插补功能)机床坐标系坐标平面刀具补偿坐标偏置:多种加工操作和运动一.准备功能G指令G指令按功能分成若干组第(2)栏标有字母,且字母相同的G代码：为同一组G代码§2.3数控功能指令不同组的G代码在同一个程序段中可以有多个同组的G代码在同一个程序段中,只能出现一个N03G01G17X20N04G00G01X20Y50第(2)栏标有字母的:对应的G指令为模态代码（续效指令）续效指令：（模态代码）这种代码在某个程序段出现后，其功能就一直保持有效,直到后面程序段中又出现同组的另一个代码，原代码才失效。一.准备功能G指令N01G01G17X20Y30M03M08;N02X50Y40;N03X70Y-20M00;N04G00X300Y500M05M09;N05……..………非续效指令:(非模态代码）第(2)栏没有标字母的:其功能仅在所出现的程序段中有效.二、辅助功能M指令M00~