69第2章 数控编程

第二章数控程序编制概述基本编程指令手工编程自动编程2.1概述数控编程内容与步骤数控编制方法编程基础2.1.1数控编程内容与步骤内容与步骤确定加工方案确定工艺过程数学处理编写程序清单制备控制介质程序校验确定加工方案根据：–材料、形状、尺寸、精度、批量、毛坯形状、热处理要求目的：–1）确定是否适宜在数控机床上加工–2）确定适宜在哪种数控机床上加工–3）确定零件的哪几道工序在数控机床上加工确定工艺过程内容：–选定机床、刀具、夹具–确定零件加工的工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数数学处理实质：–计算加工轨迹和加工尺寸。–根据零件图纸、加工路线、零件允许误差，计算出零件轮廓的坐标值（如零件轮廓几何元素的交点和切点等）。–对于无刀具半径补偿的机床还要计算出刀具中心的轨迹。编写程序清单内容：–加工路线–切削用量–刀具号码–刀具补偿量–机床辅助动作–刀具运动轨迹程序校验和试切削空运转检验–A、平面：笔，坐标纸–B、空间：木料或石蜡–C、动态模拟首件试切–可检验出程序和控制介质的错误，而且还可以检验加工精度是否符合要求。2.1.2数控程序编制方法手工编程–编制加工程序的全过程通过人工完成–手工编程时间:加工时间=30:1自动编程–由计算机完成–分为数控语言编程与图形编程»CAD/CAM软件MasterCAMUGPro/ENGINEER2.1.3编程基础坐标系定义坐标原点绝对坐标与相对坐标技术要求坐标系定义准则：–坐标轴运动的正方向都是假定工件不动，刀具相对于工件而运动来确定的。若工件相对于刀具运动，则加’表示坐标系定义Z坐标–A、平行于主轴轴线–B、无主轴，则垂直于工件装夹表面的方向–C、Z轴正方向是使刀具离开工件的方向X坐标定义A、刀具旋转的机床（铣、钻、镗）–a）Z水平：»从刀具看向工件，X正方向指向右（图）–b）Z垂直时：»单立柱：从主轴向立柱看，X正方向指向右»双立柱：从主轴向左侧立柱看，X正方向指向右B、工件旋转的机床（车）–X轴方向为工件径向，且平行于横向拖板–正方向：刀具离开工件旋转中心的方向（图）X轴定义示意图（刀具旋转，Z水平）X轴定义示意图（刀具旋转，Z垂直，单立柱）X轴定义示意图（刀具旋转，Z垂直，双立柱）X轴定义示意图（工件旋转）坐标原点机床坐标原点（机床零点）–作用：建立机床坐标系，保证刀具在机床上的正确运动–机床生产厂家决定–“回参考点”（回零）工件坐标原点工件坐标系设定工件安装后，测量工件原点与机床原点间距离，并设置在工件坐标系设定指令中或坐标偏移存储器中绝对坐标与相对坐标绝对坐标系–所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点（工件坐标系原点）计算的坐标系相对坐标系（增量坐标系）–运动轨迹的终点坐标是相对于起点的坐标系–缺点：若有一个增量动作错误，其后的所有动作全部出错可混合使用绝对坐标与相对坐标数控编程的技术要求合理确定加工路径合理选择加工起始点和换刀点合理选择装夹方式，刀具以及切削参数合理确定加工路径基本原则：–满足零件精度、粗糙度要求–加工路径短，空走时间短–数值计算简单，程序短小–加工后工件变形最小–刀具不要在工件表面停顿，以免留下刀痕。轮廓铣削–在轮廓铣削时，避免刀具在轮廓的法向切入切出，避免因弹性变形而留下刀痕，也要避免在轮廓表面上垂直上下刀而划伤工件。合理选择加工起始点和换刀点加工起始点的选择原则：–操作与编程方便–易于寻找–可能造成的加工误差小换刀点的选择原则：–换刀机械手与工件、机床不干涉–换刀时，工件尽量不在刀具交换空间之下合理选择装夹方式、切削参数装夹方式–优先选择通用夹具（组合夹具）–装夹方便–力求设计基准、工艺基准与程序原点统一–尽量减少装夹次数，尽可能做到一次定位装夹后能完成全部加工–避免采用占机人工调整方案切削参数合理选择刀具考虑内容：–工件材料–待加工表面类型–机床的加工能力–加工内容的安排原则：–与普通机床类似，但精度更高，更耐用，刚性更好合理选择切削参数内容：–主轴速度、进给速度、切削深度、切削宽度原则：–粗加工：优先考虑效率、成本–半精、精加工：重点考虑精度2.2编程格式与常用指令程序段格式准备功能指令（G指令）辅助功能指令（M指令）2.2.1程序段格式O150N05G01X25.46Y-15.37Z11.52F200S800M03；程序段（Blocks）：–为完成某一动作要求所需功能“字”的组合。字（Words）：–控制机床的具体指令，地址符+数字字母字符2.2.2准备功能指令模态代码（Modal）–一经在某一程序段中应用，便保持有效到以后的程序段中出现同一组的另外一代码时才失效。非模态代码（Nonmodal）–功能仅在所出现的程序段内有作用。G指令作用：–规定插补功能、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等各种加工操作。表2-3：–从G00～G99共100种–不同数控系统指令代码也不同准备功能G基本移动指令G00——快速移动G01——直线插补G02、G03——圆弧插补G00指令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标位置，无轨迹要求;使用G00后，进给速度F无效，刀具以预先调定的最大进给速度，快速移动。G01刀具按照规定的进给速度F沿直线移动到终点；运动速度通过F代码进行编程，指定的速度为机床各坐标的合成速度；模态指令；插补。G02、G03G02：顺圆插补G03:逆圆插补格式：–1）G02（orG03）X__Y__Z__I__J__K__F__»X,Y,Z：圆弧终点坐标»I,J,K：圆心相对起点的相对坐标–2）G02（orG03）X__Y__Z__R__F__»R0小于180°的圆弧»R0大于180°的圆弧»整圆不能用这种格式G02、G03G指令－铣床FANUC0i-M系列与坐标系相关的G指令–G90G91–G92–G54～G59G90G91G90–绝对尺寸编程指令，所有坐标尺寸数字都是相对于固定的编程原点（工件原点）。G91–相对尺寸编程指令，程序段的终点坐标都是相对于起点给出的。G92工件坐标系原点设定指令优点：–设定的是“浮动”零点，可不断改变。缺点：–每次需先手动对准基准点操作，操作步骤多，并影响到基准点的精度；–机床关机后不能记忆。G92G92Xx0Yy0Zz0；x0,y0,z0:–刀具现在位置（基准点）在所设置的工件坐标系中的新坐标值。执行本指令，机床不产生运动单段有效指令，但设定的工件坐标系原点一直保持G54～G59工件坐标系原点设定指令–通过面板操作进行。输入不同的“零点偏置”数据，可以在机床上建立G54～G59六个不同工件坐标系。–一经输入，只要不修改、删除，可永久存在，即使关机也能保留。G54～G59G54Xx1Yy1Zz1；–执行指令可以将刀具移动到工件坐标系G54的指定坐标点（x1，y1，z1）上G53–注销偏置G54～G59假设G55(100，200)，G56(200，80)执行程序段N05G00G90;N10G55X50Y100;N15G56X50Y50;N20G53X0Y0;G17~G19加工平面选择指令（铣削）–G17——XY平面–G18——XZ平面–G19——YZ平面刀具补偿指令刀具半径补偿–G41、G42、G40刀具长度补偿–G43、G44、G49刀具半径补偿功能：用于铣刀半径或车刀刀尖半径的自动补偿。使用场合：–1）程序按零件轮廓编程；–2）程序按选定刀具中心轨迹编程，但实际使用刀具与预选的不同。使用方法：–将刀具半径值通过操作面板输入数控系统的“刀具偏置值”存储器中，编程时通过指定半径补偿号（D代码）或长度补偿号（H代号）进行选择。–刀具磨损后，可更改设定值。刀补功能的定义G41——左偏刀具补偿G42——右偏刀具补偿G40——注销刀具长度补偿功能：补偿实际刀具长度目的：确保刀尖位置和编程位置相一致使用方法：–计算公式：L偏置=L实际-L编程–预先输入到“刀具长度偏置”存储器中–编程时，指定偏置号（H代码）刀具长度补偿G43：Z向移动距离与“刀具偏置值”相加G44：Z向移动距离与“刀具偏置值”相减刀具1：H1＝0刀具2：H2＝20mm刀具3：H3＝－30mmG91G43Z－200H2；G91G43Z－200H3；G91G44Z－200H2；G91G44Z－200H3；G49：注销2.2.3辅助功能指令（M指令）作用：用于机床加工操作时的工艺指令–主轴转向与启停–冷却液系统开关–自动换刀–程序停止–程序结束分类：–1）A类：与运动指令同时执行–2）B类：运动指令结束后执行辅助功能M常用M指令M00——程序停止指令M01——计划停止指令M02——程序结束指令M03/M04——主轴顺/逆时针旋转指令M05——主轴停M06——自动换刀M07、M08/M09——2号、1号冷却液开/关M30——程序结束，系统复位M00——程序停止指令动作：主轴、刀具进给、冷却液系统都自动停止作用：用于加工过程中测量刀具、工件尺寸、工件调头、手动变速当程序运行停止时，保存全部现存信息；按下“循环启动”按钮，继续执行下一程序段。M01——计划停止指令与“任选停止”按钮联合使用作用：–工件关键尺寸的停机抽样检查–程序检验按启动键，继续执行后续程序段。M02——程序结束指令用于：程序全部结束动作：与M00类似按下“循环启动”按钮，此程序将再次执行2.2.4其它指令X、Y、Z、A、B、C等：运动量尺寸值D：刀具半径补偿号H：刀具长度补偿号F：进给速度S：主轴转速T：刀号O：程序号思考题顺铣，逆铣分别采用什么半径补偿？2.3手工编程实例2.3.1车床加工程序编制（FANUC0i-TBA系列）2.3.2铣床加工程序编制（FANUC0i-M系列）2020/1/23FreeTemplatefrom车床加工程序编制加工对象：–端面、外圆、切槽、切断、钻孔、镗孔、车螺纹内容：–坐标系–坐标模式–刀具补偿–机床原点、编程原点–速度指定–基本加工类指令–固定循环实例2020/1/23FreeTemplatefrom车床坐标系Z：主轴轴线，刀具远离工件的方向；X：工件径向，平行于横拖板，远离工件方向为正方向。2020/1/23FreeTemplatefrom车床坐标模式X坐标以直径编程坐标模式–绝对坐标»X、Z–相对坐标»U、W2020/1/23FreeTemplatefrom车床刀具补偿补偿内容：–刀具偏置补偿–刀具磨损补偿–刀尖半径补偿2020/1/23FreeTemplatefrom车床刀具补偿目的：–加工程序不随刀尖位置的不同而改变。输入方式：–不同于数控镗铣床、加工中心；–它利用T代码在选择刀具的同时，直接选择刀具补偿号，一经指定，立即生效。–例：T0101–取消补偿：T01002020/1/23FreeTemplatefrom绝对补偿形式2020/1/23FreeTemplatefrom实例—刀具偏置补偿和刀具磨损补偿2020/1/23FreeTemplatefrom车床刀具半径补偿加工中当系统执行到含有T代码的程序段时，是否对刀具进行半径补偿，取决于G40、G41、G42指令。2020/1/23FreeTemplatefrom刀尖半径补偿注意事项：–G41或G42指令必须与G00或G01指令一起使用，用