第二章数控编程基础

第一节概述第二章数控编程基础第二节编程的基础知识第四节数控编程的工艺处理第三节常用准备功能指令编程方法第五节编程中的数值计算第六节自动编程简介教案2第一节概述教案2数控编程的内容：分析图样并确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。数控编程的步骤：1.分析图样、确定加工工艺过程2.数值计算3.编写零件加工程序4.制作控制介质5.程序校验和试切削零件图分析图样数值计算编写程序制作介质校验和试切一.数控编程的基本概念二.数控编程的内容和步骤从零件图样到制成控制介质的全部过程称为数控编程。第二节编程的基础知识教案21．程序的构成零件加工程序由程序号和若干个程序段组成。每个程序号由程序号地址码和程序的编号组成；每个程序段又由程序段号和若干个指令字组成，每个指令字由字母、符号、数字组成。2．程序段格式程序段的长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。程序段一般格式为：N—G—X—Y—Z—…F—S—T—M—；程序段号准备功能尺寸进给功能主轴转速刀具功能辅助功能3．主程序和子程序一.程序的结构第二节编程的基础知识教案21.坐标轴的命名坐标轴采用右手直角笛卡尔坐标系进行命名。1）坐标轴的命名规定二.数控机床的坐标系第二节编程的基础知识教案22）机床坐标系的确定方法（１）Z轴（２）X轴（３）Y轴（４）A、B、C的转向（５）附加坐标第二节编程的基础知识教案22.工件坐标系与编程坐标系（1）机床坐标系与机床原点及机床参考点（2）编程坐标系（3）工件坐标系与工件原点（4）机床坐标系与工件坐标系的关系机床原点的设置（车床）机床参考点（车床）第二节编程的基础知识教案23.绝对坐标系与相对坐标系（1）绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。（2）增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代码表示。例：如图加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB＝30，YB＝50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB＝20，VB＝30第二节编程的基础知识教案24.最小设定单位与编程尺寸的表示法（1）最小设定单位：数控系统能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.01～0.0001㎜）。编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。（2）编程尺寸有两种表示法：1）以最小设定单位为最小单位来表示；2）以毫米为单位，以有效位小数来表示。例：X=524.295㎜，Y=36.52㎜，最小设定单位为0.01㎜，则：1）法表示：X52430Z36522）法表示：X524.30Z36.52第二节编程的基础知识教案3程序段中的指令字可分为尺寸字和功能字（功能指令），功能指令可分为：准备功能G指令、辅助功能M指令，以及F、S、T指令。1.准备功能G指令（1）准备功能Ｇ指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。（2）模态代码（续效代码）：该代码在一个程序段中被使用后就一直有效，直到出现同组中的其它任一G代码时才失效。（3）非模态代码（非续效代码）：只在有该代码的程序段中有效的代码。G指令通常位于程序段中尺寸字之前。例N010G90G00X16S600T01M03；N020G01X8Y6F100；N030X0Y0；三.功能指令简介第二节编程的基础知识教案32.辅助功能M指令（1）程序停止指令（M00）（2）选择停止指令（M01）（3）程序结束指令（M02）（4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05）（5）换刀指令（M06）（6）与切削液有关的指令（M07、M08、M09）（7）运动部件夹紧与松开（M10、M11）（8）程序结束指令（M30）3.F、S、T指令用进给速度指令用字母F及其后面的若干位数字来表示，单位为mm/min或mm/r。用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为r/min在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。（1）进给速度指令。（2）主轴转速指令。（3）刀具号指令。第三节常用准备功能指令编程方法教案31.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）G90—绝对坐标指令G91—增量坐标指令例编制图中的移动量。绝对尺寸指令：G90G01X30Y50；增量尺寸指令：G91G01X20Y30；或G01U20V30；2.坐标系设定指令（G92）例设置图中工件坐标系坐标系设定指令：G92X400Z200；3.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）G17、G18、G19指令分别表示在XY、ZX、YZ坐标平面内进行加工。其中，G17可缺省。200400OpXZ一.与坐标系有关指令第三节常用准备功能指令编程方法教案31.快速点定位指令（G00）G00使刀具以点位控制方式从其所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。书写格式:Ｇ００Ｘ___Ｙ__Ｚ___目标点坐标2.直线插补指令（G01）G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。书写方式：ＧＯ１Ｘ＿＿Ｙ＿＿Ｚ＿＿Ｆ＿＿进给速度目标点坐标二.运动控制指令第三节常用准备功能指令编程方法教案3(1)XY平面圆弧(2)XZ平面圆弧(3)YZ平面圆弧3.圆弧插补指令（G02、G03）G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。(1)圆弧顺、逆方向判断：沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用G02，反之用G03。(2)书写格式为：______030217FJIRYXGGG______030218FKIRZXGGG______030219FKJRZYGGG第三节常用准备功能指令编程方法教案3例编出加工图所示零件程序。1.使用绝对值且R方式：O0100N0010G92X0Y0；N0020G90G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-80Y-40F200；N0040G01X-80Y-20；N0050G02X-40Y20R40F100；N0060G03X20Y80R60；N0070G01X40Y80F200；N0080Y-40；N0090G00X0Y0M02；第三节常用准备功能指令编程方法教案32.使用增量值且I、J方式：O0200N0010G92X0Y0；N0020G91G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-120Y0F200；N0040X0Y20；N0050G02X40Y40I40J0F100；N0060G03X60Y60I0J60；N0070G01X20F200；N0080Y-120；N0090G00X-40Y40M02；4.暂停(延迟)指令（G04）书写格式为：G0410第三节常用准备功能指令编程方法教案41.刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）1.1刀具半径补偿概念实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小的偏移量。使刀具的刀位点正确运动有两种方式：1)加工前计算出刀位点运动轨迹，再编程加工；2)按零件轮廓的坐标数据编程，由系统根据工件轮廓和刀具半径R自动计算出刀具中心轨迹。三.刀具补偿指令第三节常用准备功能指令编程方法教案41.2刀具半径补偿指令G41为刀具左补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边；G42为刀具右补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的右边；G40为取消刀补。书写格式：1．G41、G42与G00，G01配合使用。2．G41、G42与G02，G03配合使用。X—Y—D；42410100GGGGD—；4241GGX—Y—R—；0302GG第三节常用准备功能指令编程方法教案41.3刀具半径补偿过程刀具半径补偿执行过程一般分为三步：(1)刀具补偿建立(2)刀具补偿进行(3)刀具补偿撤消刀具补偿功能还可以利用同一加工程序去适应不同的情况，如：1．利用刀具补偿功能作粗、精加工余量补偿；2．刀具磨损后，重输刀具半径，不必修改程序；3．利用刀补功能进行凹凸模具的加工。第三节常用准备功能指令编程方法教案4例铣削加工图所示的轮廓，采用20㎜的立式铣刀。O0010N010G92X0Y0；N020G91G00G42X70Y40D01S800M03M08；N030G01X80Y0F100；N040G03X40Y40I0J40；N050G01Y60；N060X-20；N070G02X-80I-40；N080G01X-20；N090Y-100；N100G00G40X-70Y-40M05M09M02；YXO70602020ABCDEFG12010040O第三节常用准备功能指令编程方法教案42.刀具长度补偿指令（G43、G44）用于刀具轴向（Z方向）补偿，可使刀具在Z方向上的实际位移大于或小于程序给定值。即：书写格式：执行结果：正偏置G43：Z实际值=Z指令值+（H—）负偏置G44：Z实际值=Z指令值-（H—）G40为取消刀补。Z向实际位移量＝程序给定值±补偿值可正可负Z—H—；4443GG第四节数控编程的工艺处理教案41．数控加工工艺的内容十分具体通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具体设计和具体安排的内容。2．数控加工的工艺处理相当严密在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的每一个细节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作作风。二.数控编程中工艺处理的内容一.数控加工工艺特点数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、选择刀具和确定切削用量。第四节数控编程的工艺处理教案41.合理确定零件的加工路线零件的加工路线：数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。确定加工路线的原则：1．应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；2．应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间；3．应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。a)b)c)三.数控编程中工艺处理的几个问题第四节数控编程的工艺处理教案42.合理选择对刀点、换刀点(1)刀位点：用来表示刀具在机床上的位置。如图,立铣刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心，车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。第四节数控编程的工艺处理教案4刀架转位换刀时的位置，用符号表示。在数控机床上加工零件时，刀具刀位点相对零件运动的起始点。用符号表示。选择对刀点的原则：1.要便于数学处理和简化编程；2.在机床上找正容易，加工中检查方便；3.引起的加工误差小。(2)起刀点(对刀点、程序起点)：(3)换刀点：第四节数控编程的工艺处理教案43.合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量(1)选用和设计夹具应遵循的原则(2)数控加工的刀具要求精度高、刚性好、耐用度高、尺寸稳定、安装调整方便，因而需采用优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。(3)选择切削用量的原则四.合理编制工艺文件数控加工工艺文件主要有：工序卡、刀具调整单、零件的加工程序单等。1.工序卡2.刀具调整单3.机床调整单4.数控加工程序单第五节编程中的数值计算教案51.基点和节点的计算基点：构成零件轮廓的两相邻几何元素的交点或切点。节点：在误差允许范围内，逼近非圆曲线的若干个直线段或圆弧段的交点。2.刀位点轨迹的计算刀位点运动轨迹与零件轮廓曲线不完全重合，对没有刀具半径补偿功能的经济型数控机床，编程时需计算出刀位点运动轨迹。3.辅助计算辅助计算包括：辅助程序计算、脉冲数计算、尖角过渡计算、增量计算。一.数值计算的主要内容第五节编程中的数值计算教案5方法：选定零件坐标系，