数控加工程序的编制.ppt

2020/7/20,浙江理工大学,主要内容,数控编程基本概念 数控编程的内容与步骤 数控程序编制的方法 数控编程的基础知识 数控机床的坐标系和运动方向,第七讲 数控加工程序的编制,2020/7/20,浙江理工大学,（一）数控机床:一种高效、高精度的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。 （二）数控程序:从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序。 （三）数控加工：根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。,一、数控编程基本概念,返回,2020/7/20,浙江理工大学,数控编程的内容与步骤,数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。,二、数控编程的内容与步骤,2020/7/20,浙江理工大学,数控程序编制的内容及步骤,2020/7/20,浙江理工大学,（1）分析零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容包括： 对零件图样进行分析，明确加工内容和要求； 确定加工方案； 选择适合的数控机床； 选择或设计刀具和夹具； 确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。 （2）数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。,2020/7/20,浙江理工大学,（3）编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。,2020/7/20,浙江理工大学,（4）程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。,返回,2020/7/20,浙江理工大学,三、数控程序编制的方法,（1）手工编程:指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。,零 件 图 样,工 艺 人 员,夹具表,机床表,刀具表,工 艺 规 程,编 程 人 员,加工程序初稿,加 工 程 序,修 改,编程手册,2020/7/20,浙江理工大学,手工编程时，数控编程步骤都由人工完成。手工编程时，编程人员要熟悉数控指令代码及编程规则、具备机械加工工艺知识和数值计算能力。手工编程适用于点定位加工以及由直线和圆弧组成的轮廓加工等不太复杂的加工程序编制中。因为形状简单的零件，计算较简单；程序不多，较易完成；且经济及时。,2020/7/20,浙江理工大学,（2）计算机自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。,返回,2020/7/20,浙江理工大学,四、数控编程的基础知识,一）数控编程中有关标准,为满足设计、制造、维修和普及的需要，在输入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式等方面，国际上形成了两种通用标准，即 国际标准化组织标准 （ISO，International Standard Organization） 美国电子工业学会标准 （EIA，Electronic Industries Association）。 目前，各个数控机床生产厂家所用的标准并没有完全统一，它们使用的代码、指令以及含义也不完全相同，所以在编制程序时必须按所用的数控机床编程手册中的规定进行。,2020/7/20,浙江理工大学,A、字与字的功能 （1）字：在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符。 如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。 （2）字的功能： 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，不同数控系统的含义不一样。具体实际工作中，需要遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。 （三菱、 FANUC、SIEMENS等）,二）程序的结构与格式,2020/7/20,浙江理工大学,顺序号字N 顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般为14位的正整数。数控加工中的顺序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。 顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12等。,2020/7/20,浙江理工大学,准备功能字G 准备功能字地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数字一般为13位正整数,尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。其中，第一组 X，Y，Z用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。 多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如FANUC诸系统可用G21/G22来选择米制单位或英制单位，也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。采用米制时，一般单位为mm，如X100指令的坐标单位为100 mm。当然，一些数控系统可通过参数来选择不同的尺寸单位。,2020/7/20,浙江理工大学,进给功能字F 进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。 主轴转速功能字S 主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速,单位为r/min 。 刀具功能字T 刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号: M06 T12,2020/7/20,浙江理工大学,辅助功能字M 辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为13位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。,2020/7/20,浙江理工大学,B、程序格式 （1）程序段格式 程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数控加工程序是若干个程序段组成的。 程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写。这种功能字称之为续效字。 模态代码与非模态代码,2020/7/20,浙江理工大学,程序段格式举例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90 （本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效） 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：移动目标：终点坐标值X、Y、Z；沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；进给速度：进给功能字F；切削速度：主轴转速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；机床辅助动作：辅助功能字M。,2020/7/20,浙江理工大学,(2)加工程序的一般格式 程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是LF，EIA代码中是CR，书写时要单列一段 程序名 程序名有两种形式：一种是英文字母O和14位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的，一般要求单列一段。 程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的，每个程序段一般占一行。 程序结束指令 程序结束指令可以用M02或M30，一般要求单列一段。,2020/7/20,浙江理工大学,例如 % 0001 N01 G92 X40 Y30 LF N02 G90 G00 X28 T01 S800 M03 LF N03 G01 X-8 Y7 F200 LF N04 X0 Y0 LF N05 G00 Z40 LF N06 M02 LF,程序号：程序的开始部分。为区别存储器中的程序，每个程序都有程序编号。编号前采用程序编号地址码，不同的系统有不同的程序编号地址码，如P、%、：、英文字母O等。,程序内容：程序的核心部分，由许多程序段组成。每个程序段由一个或多个指令构成，表示数控机床要完成的全部动作；,程序结束：以MO2或M30作为整个程序结束的符号，结束程序。,2020/7/20,浙江理工大学,O - Program number (Used for program identification)N - Sequence number (Used for line identification)G - Preparatory function X - X-axis designationY - Y-axis designationZ - Z-axis designationR - Radius designationF - Feedrate designationS - Spindle speed designationH - Tool length offset designationD - Tool radius offset designationT - Tool DesignationM - Miscellaneous function,2020/7/20,浙江理工大学,O0001 (Program number) N005 G17 G90 S400 M03 (Select coordinate system, absolute mode, and turn spindle on CW at 400 RPM) N10 G00 X1. Y1. (Rapid to XY location of first hole) N015 G43 H01 Z.1 M08 (Instate tool length compensation, rapid in Z to clearance position above surface to drill, turn on coolant) N020 G01 Z-1.25 F3.5 (Feed into first hole at 3.5 inches per minute) N025 G00 Z.1 (Rapid back out of hole) N030 X2. (Rapid to second hole) N035 G01 Z-1.25 (Feed into second hole) N040 G00 Z.1 M09 (Rapid out of second hole, turn off coolant) N050 M30 (End of program command),返回,2020/7/20,浙江理工大学,五、数控机床坐标系和运动方向,在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO和我国都拟定了命名的标准。 通过这一部分的学习，能够掌握机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的概念，具备实际动手设置机床加工坐标系的能力。,2020/7/20,浙江理工大学,1、机床坐标系,在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。,2020/7/20,浙江理工大学,（1）机床坐标系的确定 机床相对运动的规定 在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。 机床坐标系的规定 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。 运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向 。,2020/7/20,浙江理工大学,1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。 3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。,2020/7/20,浙江理工大学,（2）坐标轴方向的确定 Z坐标 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。 如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。下图所示为数控车床的Z坐标。,2020/7/20,浙江理工大学,X坐标 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况： 1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况： Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方； Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。 前图所示为数控车床的X坐标。,2020/7/20,浙江理工大学,Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。,例：根据右所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标。,2020/7/20,浙江理工大学,（3）附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。对于直线运动，通常建立的附加坐标系有： 指定平行于X、Y、Z的坐标轴 可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。 指定不平行于X、Y、Z的坐标轴 也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。,2020/7/20,浙江理工大学,（4）机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。,数控车床原点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见右图。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。,2020/7/20,浙江理工大学,数控铣床的原点 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上。,2020/7/20,浙江理工大学,（5）机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。,通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。右图所示为数控车床的参考点与机床原点。,数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。,2020/7/20,浙江理工大学,2、编程坐标系,编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。 编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。,2020/7/20,浙江理工大学,编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。 编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致 。,