1数控编程基础

2020/5/22数控技术1第二章数控编程基础2020/5/22数控技术1内容提要第一节数控编程概述第二节数控机床的坐标系第三节程序编制的代码及格式第四节数控程序编制过程中的数值计算2020/5/22数控技术2第二章数控编程基础2020/5/22数控技术2一.数控编程的基本概念数控编程：从零件图纸到制成控制介质的全过程。将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。第一节数控编程概述2020/5/22数控技术3第二章数控编程基础2020/5/22数控技术3二、数控编程方法数控编程分为：手工编程和自动编程两种。手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。第一节数控编程概述2020/5/22数控技术4第二章数控编程基础2020/5/22数控技术4工艺处理数学处理加工程序单程序校验穿孔磁盘工艺处理磁盘计算机直接传输手工编程自动编程2020/5/22数控技术5第二章数控编程基础2020/5/22数控技术5手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。自动编程适用于：形状复杂的零件，虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）第一节数控编程概述2020/5/22数控技术6第二章数控编程基础2020/5/22数控技术6据国外统计：用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。数控机床不能开动的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及时编制出造成的编程自动化是当今的趋势！第一节数控编程概述2020/5/22数控技术7第二章数控编程基础2020/5/22数控技术7产品图样分析：通过对工件材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理的分析，确定工件在数控机床上进行加工的可行性。图纸工艺分析：这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改三、数控编制加工程序的内容及步骤第一节数控编程概述2020/5/22数控技术8第二章数控编程基础2020/5/22数控技术8计算运动轨迹根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。错误计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸修改第一节数控编程概述2020/5/22数控技术9第二章数控编程基础2020/5/22数控技术9编制程序及初步校验根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改第一节数控编程概述2020/5/22数控技术10第二章数控编程基础2020/5/22数控技术10制备控制介质将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。第一节数控编程概述计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2020/5/22数控技术11第二章数控编程基础2020/5/22数控技术11程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。第一节数控编程概述计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2020/5/22数控技术12第二章数控编程基础2020/5/22数控技术12常用的校验和试切方法：对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。第一节数控编程概述2020/5/22数控技术13第二章数控编程基础2020/5/22数控技术13在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更为方便。上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。第一节数控编程概述2020/5/22数控技术14第二章数控编程基础2020/5/22数控技术14第二节数控机床的坐标系一.坐标轴的运动方向及其命名统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。2020/5/22数控技术15第二章数控编程基础2020/5/22数控技术15第二节数控机床的坐标系进给运动坐标系ISO和中国标准规定：数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系；2020/5/22数控技术16第二章数控编程基础2020/5/22数控技术16第二节数控机床的坐标系基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转座标：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。+X+X+Y¡¯+Z+Y+Z+Y+C+Z¡¯+A+B+C+X+Y+Z+A+B+X¡¯2020/5/22数控技术17第二章数控编程基础2020/5/22数控技术17第二节数控机床的坐标系坐标轴方向：刀具相对工件运动的方向。这样便可以使编程人员在不知是刀具移近工，还是相反的情况下，就能正确地进行编程。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U.V.W表示。2020/5/22数控技术18第二章数控编程基础2020/5/22数控技术18Z坐标方位标准规定：Z坐标∥主轴轴线的进给轴。若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。Z坐标正方向的规定：刀具远离工件的方向。第三节数控机床的坐标系二、机床坐标轴的的确定2020/5/22数控技术19第二章数控编程基础2020/5/22数控技术19X坐标标准规定：在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。Z轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。第二节数控机床的坐标系2020/5/22数控技术20第二章数控编程基础2020/5/22数控技术20Y坐标利用已确定的X.Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在XZ平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。第二节数控机床的坐标系2020/5/22数控技术21第二章数控编程基础2020/5/22数控技术21第二节数控机床的坐标系2020/5/22数控技术22第二章数控编程基础2020/5/22数控技术22第二节数控机床的坐标系2020/5/22数控技术23第二章数控编程基础2020/5/22数控技术23三、机床坐标系、机床零点和机床参考点第二节数控机床的坐标系机床坐标系是机床固有的坐标系。机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。这个原点在机床一经设计和制造调整后，便被确定下来，它是固定的点。为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，目的是建立机床坐标系。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过机床参数指定参考点到机床零点的距离。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。2020/5/22数控技术24第二章数控编程基础2020/5/22数控技术24四、工件坐标系、程序原点和对刀点第二节数控机床的坐标系工件坐标系是编程人员在编程时使用的坐标系，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立，在该工件的加工过程中便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行换。2020/5/22数控技术25第二章数控编程基础2020/5/22数控技术25绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的编程方式。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。表达方式：G90/G91；X.Y.Z绝对，U.V.W相对选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的。第二节数控机床的坐标系五、绝对坐标编程和相对坐标编程.2020/5/22数控技术26第二章数控编程基础2020/5/22数控技术26分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。分辨率对控制系统而言，它是可以控制的最小位移量。数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机））是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.0001~0.01mm，视具体机床而定。）脉冲发量——对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。第二节数控机床的坐标系六、分辨率（Resolution）2020/5/22数控技术27第二章数控编程基础2020/5/22数控技术27第三节程序编制的代码及格式经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（InternationalStandardizationOrganization）和EIA(ElectronicIndustriesAssociation)两种。●.代码代码（指令字）：是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令。它是程序的最小单元。如G00、X-20.6指令字。数控系统指令字符一览表。.编程指令——系统操作代码的总称.G指令——准备功能作用：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀补、刀偏、暂停等多种操作。组成：G后带二位数字组成。100种模态（续效）指令与非模态指令见表。2020/5/22数控技术28第二章数控编程基础2020/5/22数控技术28第三节程序编制的代码及格式M指令——辅助功能作用