数控技术课件第2章

第二章数控加工程序的编制确定加工方案工艺处理数学处理编写程序清单制备控制介质程序检验第一节数控编程的基本知识一、编程的内容与步骤数控编程的过程可以用流程图2-1表示。各环节简要说明如下：图2-1数控编程过程返回课件首页1．确定加工方案:选择能够实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹方法。2.工艺处理:工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量。3.数学处理:根据图纸数据求出编程所需的数据(每一程序段的终点坐标)。4.编写程序清单5.制备介质和程序检验加工方案工艺处理数学处理编程方法有手工编程、数控语言编程和图形编程三种1.手工编程2.数控语言编程3.图形编程二、数控加工工艺基础1．数控机床的坐标系数控机床是按照坐标控制刀具位置的。为了使编出的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性，必须统一规定数控机床的坐标方向。确定坐标系的原则为：右手坐标系，X,Y,Z,A,B,C；X’,Y’,Z’,A’,B’,C’Z为平行与机床主轴，离开工件为正；X为水平，平行工件装夹面，平行主切削方向；a对于工件旋转的机床，X为工件径向，平行于横滑座，刀具离开工件旋转中心向为正b对于刀具旋转的立式机床，当从刀具的主轴向立柱看时，向右的方向为正c对于刀具旋转的卧式机床，当从刀具（主轴）尾端向工件看时，向右的方向为正图2-2数控机床坐标系的定义2.机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系机床坐标系数控机床出厂时，由生产厂家按照国家标准设定的坐标系。机床坐标系一经设定，就不再改变。每次开机时由数控装置自动设置一次机床坐标系。编程坐标系（工件坐标系）为了编程方便而设定的坐标系，零件加工程序中的坐标值均为编程坐标系中的坐标。编写零件加工程序前必须确定所在的坐标系。编程坐标系可以同时设定6个（G54-G59）。局部坐标系在编程坐标系中建立的坐标系G52,在所在的编程坐标系里有效。编程坐标系G54编程坐标系G59G54中的局部坐标系G59中的局部坐标系机床坐标系图2-3机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系的关系车床的坐标系：•CK3263(b)CK0630(c)CK6140XOZ—机床坐标系XpOpZp—工件坐标系1.工件2.工作台图2铣床的坐标系3．对刀点（起刀点）的确定在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的起刀点在工件坐标系中的位置。即常说的对刀问题。对刀点也称起刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。数控机床上，目前，常用的对刀方法为手动试切对刀。a）对称零件的对刀点选择b）钻孔加工时的对刀点选择图2-4对刀点的选择参考内容：数控车床与铣床的对刀(一)．数控车床的回参考点和对刀操作数控车床对刀方法基本相同，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：1）回参考点操作采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系的坐标值。2）试切对刀先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后，停止主轴，测量工件外圆直径D。如图所示。再将工件端面车一刀，当CRT上显示的X坐标值为-（D/2）时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。(二)．数控铣床的回参考点和对刀操作假设零件为对称零件，并且毛坯已测量好长为L1、宽为L2，平底立铣刀的直径也已测量好。如图所示，将工件在铣床工作台上装夹好后，在手动方式操纵机床，具体步骤如下：1）回参考点操作采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示铣刀中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。2）手工对刀先使刀具靠拢工件的左侧面（采用点动操作，以开始有微量切削为准），刀具如图A位置，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，则完成X方向的编程零点设置。再使刀具靠拢工件的前侧面，刀具如图B位置，保持刀具Y方向不动，使刀具X向退回，当CRT上X坐标值0时，按编程零点设置键，就完成X、Y两个方向的编程零点设置。最后抬高Z轴，移动刀具，考虑到存在铣刀半径，当CRT上显示X坐标值为（L1/2+铣刀半径），Y的坐标值为（L2/2+铣刀半径）时，使铣刀底部靠拢工件上表面，按编程零点设置键，CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零（即X0，Y0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上，即工件坐标系的工件原点上。3）建立工件坐标系此时，刀具（铣刀的刀位点）当前位置就在编程零点（即工件原点）上。由于手动试切对刀方法，调整简单、可靠，且经济，所以得到广泛的应用。4.编程中的误差控制（1）逼近误差（2）插补误差（3）圆整化误差⊿程＝f(⊿逼，⊿插，⊿圆)数控零件加工中，还有其它不可避免的误差，如进给误差、定位误差等，一般编程误差占整个加工误差的10％。缩小编程误差的方式：增加插补段，这样加大了计算工作量。第二节手工编程一、和程序有关的基本概念程序段格式的相关概念1程序由若干个“程序段（block）”组成，每个程序段由一定的顺序和规定排列的“字”（word）组成——程序段2字：表示地址的英文字母、特殊文字和数字集合，表示某一功能的一组代码符号，是控制带或程序的信息单位3格式：指一个程序段中各个字的排列顺序及其表达形式；常用的有三种：固定顺序程序段格式；分隔符固定顺序程序段格式；字地址程序段格式。广为应用的是：字地址程序段格式二、程序段格式（wordaddressformat）如:N100G01X3200Y2500Z-150F180S240T12M05;可见每个程序段由：顺序号字；准备功能字；尺寸字；进给功能字；主轴功能字；刀具功能字；辅助功能字和程序结束符组成1、各字的意义1）程序段序号（sequencemuber）N加数字2)准备功能G代码（preparatoryfunctionorG-function）,数控系统准备进行某种操作G00---G993）尺寸字（dimensionword）,给定机床各坐标轴位移的方向和数据，进给尺寸地址字有X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R,A,B,C,I,J,K4)进给速度字（feedfunctionorF-function）F后加若干位数字，数字取决于每个数控系统所采取的进给速度指定方式5）主轴速度字（spindlespeedfunctionorS-function）S后加若干位数字，数字取决于每个数控系统所采取的主轴速度指定方式6）刀具功能字（toolfunctionorT-function）7)辅助功能字（miscellaneousfunctionorM-function）指定通断控制功能M00-M99,8)程序段结束符；*CRLF空格回车三、常用G代码下面是一段简单的零件加工程序，通过这段程序体会一下零件加工程序的编制方法。N01G92X-10Y-10;N02G90G17G00X10Y10;N03G01X30F100;N04G03X40Y20I0J10;N05G02X30Y30I0J10;N06G01X10Y20;N07Y10;N08G00X-10Y-10M02;10O机O编B2040XYDAC10E1．坐标定义指令1）绝对尺寸及相对尺寸编程指令G90、G91图2-8绝对坐标和相对坐标的定义假设刀具的当前位置在A点，以下两段代码的功能是一样的：G00G54G90X60.0Y40.0；G00G91X40.0Y30.0；2）G92设定当前位置坐标值(坐标系设定)G92X__Y___Z___设编程原点在机床原点的坐标系中为O（x1,y1）则尺寸字为-X1,-Y1G92并不使机床产生运动，只是记录坐标设定值，在加工前送入数控系统内存y40B302010AO204060x3）平面指令G17G18G19圆弧插补平面选择指令G17、G18、G19,进行圆弧插补和刀具补偿时必须使用ZYXG19G18G174）设定当前编程坐标系指令G54~G59AAABBBXXXYYY图2-5G00指令的运动轨迹2．进给运动指令1）快速点定位指令G00格式为：G00X—Y—；三种可能的路径：a）方案1b）方案2c）方案3a）逆圆指令G03b）顺圆指令G02图2-6圆弧插补指令2）直线插补指令G01格式：G01X—Y—F—；3）圆弧插补指令G02、G03格式：G02（G03）X—Y—I—J—F—；G02（G03）X—Y—R—F—；关于圆弧插补指令的说明：顺逆判定:沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，来确定顺逆方向。如车床。I,J,K为圆弧圆心相对起点的坐标。4）暂停指令G04格式：G04P—；其中P后面为暂停时间，单位是毫秒。常出现在孔加工孔底停留时。对于运用R地址表达的圆弧插补,如图左，R为圆弧半径，R后跟负数，表示的是180度的弧R后跟正数，表示的是180度的弧XYABR+R+R-R-XYAB30-30O作业：分别用G90,G91,IJK,R给下图编程（一行）yABA编程轮廓BG41编程轮廓G40G42G40oxox3．刀具补偿指令(切入/切出实例)1）半径补偿指令G40、G41、G42a）左刀补G41b）右刀补G42图2-7刀补功能的定义a）左刀补G41b）右刀补G42y2）刀具长度补偿指令G40、G43、G44长度短e为负正偏置G43长度长e为正负偏置G44标准长度动作①动作②R点动作③动作④动作⑤动作⑥4．钻镗类固定循环指令固定循环的一般格式如下：G—G—X—Y—Z—R—Q—P—F—L—；Za）G90R点Z=0R1Z点RZ1R点Z点b）G91图2-9固定循环动作图2-10固定循环的数据形式(X,Y)(X1,Y1)（1）高速深孔加工循环指令G73（2）反攻丝循环指令G74初始点qqqddG98G99图2-11深孔加工循环G73初始点G98R点G99主轴反转主轴正转Z点图2-12反攻螺纹循环G74（3）精镗循环指令G76（4）钻孔和镗孔循环G81初始点qG98G98R点R点G99G99qZ点图2-13精镗循环G76图2-14钻、镗孔循环G81（5）深孔加工循环G83（6）攻丝循环G84初始点G98初始点G98R点qdG99R点G99qd主轴正转主轴反转qZ点Z点图2-15深孔加工循环G83图2-16攻丝循环G84（7）反镗循环G87（8）镗孔循环G88（点划线表示主轴停止后手动返回）G98主轴正转主轴定向停R点G99Z点主轴起动R点Z点主轴停止暂停图2-17反镗循环G87图2-18镗孔循环G88（9）取消固定循环指令G80固定循环指令是模态指令，需要用G80指令来取消。5．车削固定循环指令（1）直线和锥度切削固定循环G77该循环的动作顺序见图2-19，指令格式为：G77X（U）—Z（W）—I—F—；U、W地址表示增量编程。在增量编程中，地址U、W值的符号取决于轨迹1、2的方向。图2-19中的W符号为负，U的符号也为负。X为直径值，U为直径方向的增量。图中的循环动作中，虚线表示快速进给，实线表示工作进给。I值为零或不写时，为加工直线的情况。加工锥度时，锥度切削符号与刀具轨迹的关系如图2-20所示。ozoz2X/22X/231U/2I4341U/2xZWxZWa）G77指令用于加工柱面b）G77指令用于加工锥面图2-19直线和锥度切削切削固定循环G77IIU/2U/2WW(a)I0(b)I0图2-20锥度切削G77符号与刀具轨迹的关系(2)螺纹切削固定循环G78该指令用于在柱面或锥面上切削螺纹。图2-21为螺纹切削时的动作图，使用G78指令的格式为：G78X（U）—Z（W）—F—；式中F表示螺纹导程地址。图中虚线表示快速进给、实线表示工作进给。r是结束螺纹切削的退刀参数，其值与螺距有关，要大于或等于螺距值。用增量编程时，根据轨迹1和2的方向设定U和W后面数值的符号。2rIr2r31U/23r1U/244WWa）车直螺纹b）车锥螺纹图2-21螺纹切削G78时的动作图（3）