数控编程基础教程

第一章数控机床编程基础数控编程概述编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。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第一章数控机床编程基础(1)分析零件图纸分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理等。(2)确定工艺过程在图纸分析的基础上，选择机床、确定加工方法、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。第一章数控机床编程基础(3)数值计算计算交点、节点坐标值以及其它数据。(4)编写程序单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，按照数控系统规定代码及程序格式，编写零件加工程序。(5)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，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。第一章数控机床编程基础（6）程序校验和首件试切控制介质经过校验和试切削后，才能用于正式加工。平面轮廓零件：用笔代刀、坐标纸代工件进行绘图。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。第一章数控机床编程基础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。首件试切方法可查出程序单是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。第一章数控机床编程基础第一章数控机床编程基础程序编制可分成手工编程和自动编程两类。手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现。9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第一章数控机床编程基础利用CAM系统进行自动编程的基本步骤1．加工工艺确定（1）校准加工零件的尺寸、公差和精度要求；（2）确定装卡位置；（3）选择刀具；（4）确定加工路线；（5）选定工艺参数。第一章数控机床编程基础2．加工模型建立利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工部位绘制在计算机屏幕上，作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。3．刀具轨迹生成建立了加工模型后，即可利用CAM系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。4．后置代码生成后置处理的目的是形成数控指令文件，利用CAM系统提供的后置处理器可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。5．加工代码输出第一章数控机床编程基础第一节数控编程的几何基础1.1机床坐标系为了确定机床个运动部件的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫做机床坐标系1.2机床坐标轴及其方向数控机床的运动轴分为平动轴和转动轴数控机床各轴的运动，有的是使刀具产生运动，有的则是使工件产生运动。第一节数控编程的几何基础鉴于以上两方面情况，标准规定，不论机床的具体运动结果如何，机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运动来描述，并以右手笛卡尔坐标系表达，其坐标轴用X，Y，Z表示，用来描述机床的主要平动轴，称为基本坐标轴，若机床有转动轴，标准规定绕X，Y和Z轴转动的轴分别用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定则确定。+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A+B+C+X+Y+Z+A+B+X’第一节数控编程的几何基础2Z坐标轴将机床主轴沿其轴线方向运动的平动轴定义为Z轴。所谓主轴是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。如果主轴能够摆动，即主轴轴线方向是变化的，则以主轴轴线垂直于机床工作台装卡面时的状态来定义Z轴。对于Z轴的方向，标准规定以增大刀具与工件间距离的方向为Z轴的正方向。第一节数控编程的几何基础3X坐标轴将在垂直于Z轴的平面内的一个主要平动轴指定为X轴，它一般位于与工件安装面相平行的水平面内。对于不同类型的机床，X轴及其方向有具体的规定。例如对于铣床、钻床等刀具旋转的机床，若Z轴是水平的，则X轴规定为从刀具向工件方向看时沿左右运动的轴，且向右为正若Z轴是垂直的，则X轴规定为从刀具向立柱(若有两个立柱则选左侧立柱)方向看时沿左右运动的轴，且向右为正。4Y坐标轴Y轴及其方向则是根据X和Z轴按右手法则确定。第一节数控编程的几何基础第一节数控编程的几何基础5机床原点机床原点是机床坐标系的原点。对某一具体的机床来说，机床原点是固定的，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置第一节数控编程的几何基础6机床参考点是用于对机床工作台、滑板以及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点，也称为机床零点。参考点相对于机床原点来讲是一个固定值。它是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按钮使移动部件移动到机床坐标系中的一个固定不变的极限点。数控机床在工作时，移动部件必须首先返回参考点，测量系统置零，之后测量系统即可以以参考点作为基准，随时测量运动部件的位置。第一节数控编程的几何基础7工件坐标系和工件零点用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标系的原点就是工件零点工件零点的一般选用原则：工件零点选在工件图样的尺寸基准上，这样可以直接用图纸标注的尺寸作为编程点的坐标值，减少计算工作量；能使工件方便地装卡、测量和检验；工件零点尽量选择尺寸精度较高、粗糙度比较低地工件表面上，以提高加工精度和同一批零件的一致性；对于有对称形状地几何零件，工件零点最好选择对称中心上。第一节数控编程的几何基础8程序原点为了编程方便，在图纸上选择一个适当位置作为程序原点，也叫编程原点或程序零点。对于简单零件，工件零点就是程序零点，这时的编程坐标系就是工件坐标系。对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置。程序原点一般用G92或G54~G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）指定第二章零件程序的结构一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。程序段N01G91G17G00G42T01X85Y-25N02Z-15S400M03M08N03G01X85F300N04G03Y50I25N05G01X-75N06Y-60N07G00Z15M05M09N08G40X75Y35M02下午6时43分22第二节数控编程常用的指令及其格式上面是一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段组成。程序名是该加工程序的标识；程序段是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段号）指令开头，LF指令结尾；M02作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定了一个特定的程序开头和结束的符号，如%、EM等下午6时43分23第二节数控编程常用的指令及其格式由上面的程序可知：加工程序——由程序名和若干程序段有序组成的指令集。程序是由若干程序段组成程序段是由干指令字组成。指令字是由字母（地址符）和其后所带的数字一起组成。程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。下午6时43分24第二节数控编程常用的指令及其格式目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式）格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_LF这种格式的特点：程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符号和数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。7/7/2020－25－主程序、子程序在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。第二节数控编程常用的指令及其格式主程序：O××××N01……N02……；……N11M98O07L2；N28M98O08；N××……M02子程序O07N01……；……N××……M99；子程序O08N01……；……N××……M99；第二节数控编程常用的指令及其格式子程序嵌套第二节数控编程常用的指令及其格式下午6时43分28常用地址码的含义如表所示机能地址码意义程序号顺序号准备机能ONG程序编号顺序编号机床动作方式指令坐标指令X.Y.ZA.B.C.U.V.WRI.J.K坐标轴移动指令附加轴移动指令圆弧半径圆弧中心坐标进给机能主轴机能刀具机能FST进给速度指令主轴转速指令刀具编号指令辅助机能MB接通、断开、启动、停止指令工作台分度指令补偿暂停子程序调用重复参数H.DP.XIP.Q.R刀具补偿指令暂停时间指令子程序号指定固定循环重复次数固定循环参数第三章数控系统编程指令体系第三章数控系统编程指令体系3.1辅助功能M代码辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。●非模态M功能（当段有效代码）：只在书写了该代码的程序段中有效；●模态M功能（续效代码）：一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。第三章数控系统编程指令体系模态M功能组中包含一个缺省功能，系统上电时将被初始化为该功能。M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类。●前作用M功能：在程序段编制的轴运动之前执行；●后作用M功能：在程序段编制的轴运动之后执行。第三章数控系统编程指令体系M代码及功能表代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序暂停M03模态主轴正转M02非模态程序结束M04模态主轴反转M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止M07模态冷却液打开M98非模态调用子程序M08模态冷却液打开M99非模态子程序结束M09模态冷却液关闭第三章数控系统编程指令体系M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC内定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说，与PLC程序无关；其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由CNC内定，而是由PLC程序指定，所以有可能因机床制造商不同而有差异（使用时须参考机床使用说明书）。第三章数控系统编程指令体系3.2主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为：转/每分钟(r/min)。S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。S所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。第三章数控系统编程指令体系3.3进给功能FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。当工作在G01，G02或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。借助于机床控制面板上的倍率按键，F可在一定范围内进行修调，当执行螺纹切削循环G76、G82及螺纹切削G32时，倍率开关失效，进给倍率固定在100%。第三章数控系统编程指令体系3.4刀具功能T代码用于选刀，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。执行T指令，转动转塔刀架，选用指定的刀具。当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时，先执行T代码指令，而后执行刀具移动指令。刀具的补偿包括刀具偏置补偿、刀具磨损