数控加工编程基础课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控技术,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控技术,*,第二章 数控加工编程基础,9/23/2024,1,数控技术,第二章 数控加工编程基础,数控编程的基础知识：,常用准备功能指令的编程方法,数控编程的工艺处理。,编程中的尺寸计算。,本章内容：,9/23/2024,2,数控技术,一.数控编程的基本概念,数控加工程序编制：,指从零件图纸到制成控制介质的全过程。,二、数控编程的内容和步骤,1、,确定工艺过程,（1）,选定,机床、刀具与夹具；,（2）,确定,零件加工的工艺路,线、工装及切削用量等工艺参,数。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,编写程序,制备控制介质,校验和试切,错误,修改,2.1 概 述,9/23/2024,3,数控技术,2、数值计算,按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。,主要内容：,零件轮廓和刀具轨迹的坐标值。,零件图纸,数值计算,图纸工艺分析确定工艺过程,编写程序,制备控制介质,校验和试切,错误,修改,9/23/2024,4,数控技术,3,、编制程序,（1）编程,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。,（2）填写工艺文件。,零件图纸,数值计算,图纸工艺分析确定工艺过程,编写程序,制备控制介质,校验和试切,错误,修改,9/23/2024,5,数控技术,4、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。,注意：,若程序较简单，也可直接通过键盘输入。,零件图纸,数值计算,图纸工艺分析确定工艺过程,编写程序,制备控制介质,校验和试切,错误,修改,9/23/2024,6,数控技术,5、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。,零件图纸,数值计算,图纸工艺分析确定工艺过程,编写程序,制备控制介质,校验和试切,错误,修改,9/23/2024,7,数控技术,常用的校验和试切方法有3种：,阅读法、,模拟法,、试切法,（1）阅读法：阅读法检查指令语法的正确性。,（2）,模拟法: 检查程序（刀具运动轨迹）的正确性。,空运转画图,：,用笔代替刀具，坐标纸代工件空运转绘图。,空走刀校验,。,用图形模拟刀具与工件的切削。,9/23/2024,8,数控技术,注意,：上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别加工误差是否满足要求。,（3）试切法：,检查加工精度,对实际的毛坯试切，不仅可查出程序是否错，还可知道加工精度是否符合要求。,9/23/2024,9,数控技术,编制方法有2种：,手工编程、自动编程两种。,1、手动编程：,整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高。（熟悉数控代码和编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）,2、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输入计算机。,三、数控编程的方法,9/23/2024,10,数控技术,一.零件加工程序的结构,1程序的构成,2.2 编程的基础知识,程序号,程序段,指令字2,指令字1,字母,数字,符号,程序,指令字n,9/23/2024,11,数控技术,O0600,N0010 G92 X0 Y0;,N0020 G90 G00 X50 Y60；,N0040 G01 X10 Y50 F150 S300 T12 M03；,N0100 G00 X-50 Y-60 M02；,这是一个完整加工程序,它有1个程序号和10个程序段组成。,O 0600,程序的编号（600号程序）,程序地址码（英文字母）,（1）程序号组成规则,9/23/2024,12,数控技术,注意：,不同的数控系统，程序号地址码可以不相同。,编程时一定要根据说明书规定使用。,（2）程序段组成规则,程序段以程序段号开始，以“;”结束;,程序段号,：N；,2,、,程序段格式,固定顺序程序段格式；,带分割符的固定顺序的程序段格式；,字地址程序段格式。,9/23/2024,13,数控技术,2程序段格式,注意：,目前广泛采用的是,字址地程序段格式,，也称地址符可变程序段格式,。,这种格式的特点是：,程序段的长短、指令字数和字长都是可变的；,指令,字的排列顺序没有严格要求；,不需要的,指令,字以及与上一个程序段相同的续效,指令,字可以不写。,9/23/2024,14,数控技术,2.2 编程的基础知识,字地址程序段的一般格式为：,N G XYZ F S T M ；,程序段号,G指令,尺寸指令,进给速度指令,主轴转速指令,辅助功能字,程序段结束符,刀具功能字,例如：,N0020 G01 X25 Y-36 Z64 F100 S300 T02 M03；,9/23/2024,15,数控技术,程序段由若干个程序字组成,，,程序字由地址码和数字组成。,例如：,N0020 G01 X25 Y-36 Z64 F100 S300 T02 M03；,该程序段由程序段号和8个指令字（程序字）组成。,程序字格式：,X - 25,数字与符号,地址码,9/23/2024,16,数控技术,表 常用地址码及其含义,机能,地址码,说明,程序段号,N,坐标字,X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R;,A,、,B,、,C,、,D,、,E,；,R,；,I,，,J,，,K;,直线坐标,旋转坐标,圆弧坐标,圆弧中心坐标,准备功能,G,指令机床动作方式,辅助功能,M,机床辅助动作指令,补偿值,H或D,补偿值地址,切削用量,S,F,主轴转速,进给量或进给速度,刀号,T,刀库中的刀具标号,9/23/2024,17,数控技术,3、主程序、子程序,在一个零件的加工程序中，若有几个连续的程序段在多处重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式编写成子程序。,调用的程序段为:,N- M98 P, L;,主程序：N01；,N02；,N11 调用子程序1；,N28 调用子程序8；,NM02 ；,子程序1：N01 ；,N M99 ；,子程序n：N01 ；,NM99 ；,9/23/2024,18,数控技术,2.2 编程的基础,右手直角笛卡尔坐标系,1、坐标轴及运动方向的规定,（1）直线进给和圆周进给运动坐标系,直角坐标系：,直线进给运动的坐标系（X.Y.Z） 。,二、数控机床坐标系,直角坐标轴相互关系：,由右手定则决定。,圆周进给坐标：,绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A、B、C表示。,坐标轴正向：,由右手螺旋法则而定。,9/23/2024,19,数控技术,X,Y,Z,X、Y、Z,+A、+B、+C,X,Z,Y,+C,+B,+A,2.2 编程的基础知识,具体规定：,坐标系是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的坐标系。,以增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴的正方向。,数控机床的进给运动是相对运动。,9/23/2024,20,数控技术,（2）,机床坐标轴的确定方法,Z轴的确定,具体地讲：,a. 对于刀具旋转的机床：,平行于旋转刀具轴线,的坐标为z坐标。,平行于机床主轴轴线的刀具运动坐标,Z,Z,9/23/2024,21,数控技术,b.,对于工件旋转的机床：,平行于旋转工件轴线,的坐标为z坐标。,Z,9/23/2024,22,数控技术,2.2 编程的基础知识,X坐标的确定,在水平方向，垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。,具体的讲：,a. 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床）,9/23/2024,23,数控技术,Z轴水平时,（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。,X,9/23/2024,24,数控技术,Z轴垂直时,（立式），对单立柱机床，面向刀具主轴向立柱看时， X轴的正方向指向右边,X,9/23/2024,25,数控技术,b. 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滑座，且,刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,X,9/23/2024,26,数控技术,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。,+z,+z,+x,+x,+Y,+Y,9/23/2024,27,数控技术,A、B、C坐标,用右手定则来确定。,附加坐标系,X、Y、Z为第一坐标系；,U、V、W为第二坐标系；,P、Q、R为第三坐标系。,A、B、C第一回转坐标系，其他命名为D、E。,9/23/2024,28,数控技术,2.2 编程的基础知识,（3）编程坐标系,编程时一律假定工件不动，全部用刀具运动的坐标系编程，即：X、Y、Z、A、B、C。,2、机床坐标系与工件坐标系,（1）机床原点与机床坐标系,机床原点：,是机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点（见机床说明书），,不能随意改变,。,机床原点的建立：,用回零运行方式建立。,9/23/2024,29,数控技术,机床坐标系,以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。,9/23/2024,30,数控技术,（2）工件原点与工件坐标系,工件原点：,为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点。,工件坐标系：,以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。,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。,注意:,现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加,工时通过G指令进行变换。,9/23/2024,31,数控技术,(3),机床坐标系与工件坐标系的关系,关系:,原点不同,各坐标轴互相平行.,处理办法:,将两原点间的距离预储存在数控装置中,在加工过程中,系统便可按机床坐标系确定加工时的坐标值.,9/23/2024,32,数控技术,3、绝对坐标编程和相对(增量)坐标,绝对坐标系：,在这种坐标系中, 工件所有点的坐标值基于固定的坐标系（机床或工件）的 原点来确定。,相对坐标系：,在这种坐标系中, 运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计算的。,9/23/2024,33,数控技术,2.2 编程的基础知识,例如:,在a)图的绝对坐标系中, B点的坐标值为(25, 50);,在b)图的增量坐标系中, B点的坐标值为(15,30).,9/23/2024,34,数控技术,4、最小设定单位与编程尺寸的表示法,（1）最小设定单位(脉冲当量、分辨率):,指数控系统,能实现的最小位移量。,它是数控机床的一个重要技术指标。一般为,0.0001,0.01mm,，,（2）编程尺寸表示方法：,以最小设定单位来表示；,以毫米为单位来表示.,9/23/2024,35,数控技术,三、穿孔带及代码,“中导孔”,用来产生,读带同步控制信号,其余八个大孔为“信,息孔”,用来记录有,关信息，有孔表示,二进制的”1”，无孔,表示二进制的“0”。,1,、穿孔带的规格：,数控采用八位穿孔纸带，穿孔带的,每行可穿9个小孔，其中一个小孔成为“同步孔”或,9/23/2024,36,数控技术,第二节 编程的基础知识,数控系统中常用的代码有ISO代码和EIA代码。, ISO代码由7位二进制数和一位偶校验位组成。, EIA代码由6位二进制数和一位奇校验位组成。,补奇、补偶的作用是可以检验纸带的孔是否少,穿,孔道是否被弄脏、堵塞、断裂以及阅读装置线路 元件是否完好。,9/23/2024,37,数控技术,ISO 代码规律:,所有数字必须在第5和6列上穿孔;,所有字母必须在第7列上穿孔;,第8列是偶数校验位.,2.2 编程的基础知识,EIA代码规律:,第5列是偶数校验位.,注意:,ISO代码的信息量是EIA的2倍.,(ISO代码是7位码, EIA码是6位码),9/23/2024,38,数控技术,表2-2 ISO及EIA穿孔带代码,9/23/2024,39,数控技术,四、功能代码简介,1.准备功能G代码,G代码构成：,地址码G后跟2位数字组成，从G00-G99共100种。,先介绍2个基本概念：,（1）模态指令（续效指令）：,是指该指令一旦在某程序段中被使用,将一直保持有效到被同组的其它指令取代（或注销）,或整个程序结束为止。由此可知：,同组指令在一个程序段中只能出现一个，否则只有,最后的代码有效,。,模态指令只需在使用时指定一次即可，而不必在,后续的程序段中重复指定。,9/23/2024,40,数控技术,2.2 编程的基础知识,（2）非模态指令（非续效指令）：,是指该指令仅在使用它的某程序段中有效。若需继续使用该功能则必须在后续的程序段中重新指定。,代码,(1),功能保持到被取消或被同样字母表示的指令所代替,（2）,功能仅在出现的程序段内有效,（3）,功 能,（4）,G00,a,点定位,G01,a,直线插补,G02,a,顺时针方向圆弧插补,G03,a,逆顺时针方向圆弧插补,G04,*,暂停,G17,c,XY平面选择,G18,c,ZX平面选择,9/23/2024,41,数控技术,表中(2)栏中,标有字母,的行所对应的G代码是模态代码, 标有相同字母的G代码为一组.,表中(2)栏中,没有字母,的行所对应的G代码是非模态代码.,表中（4）栏中的“不指定”代码，用作将来修改标准时，指定新的功能。 “永不指定”代码，指的是即使修改标准时，也不指定新的功能。,这两类G代码可由设计者根据需要定义新的功能。,9/23/2024,42,数控技术,N0010 G00 G17 X- Y- M03 M08;,N0020 G01 G42 X- Y- F-;,N0030 X- Y-;,N0040 G02 X- Y- I- J-;,N0050 X- Y- I- J-;,N0060 G01 X- Y-;,N0070 G00 G40 X- Y- M05 M09;,例子：,模态代码的用法：,9/23/2024,43,数控技术,2,.辅助功能,M,代码,2.2 编程的基础知识,M指令构成：,地址码M后跟2位数字组成，从M00-M99共100种。,(1) M00程序停止。,(2) M01计划（任选）停止。 程序运行前，在操作面板上按下“任选停止” 键时，,才执行M01指令，主轴停转、进给停止、冷却液关,断、程序停止执行。若“任选停止”处于无效状态,时，M01指令不起作用。利用启动按钮才能再次自,动运转，继续执行下一个程序段。,9/23/2024,44,数控技术,2.2 编程的基础知识,（3）M02、M30程序结束 M30还使运行程序返回起始点，继续加工下一个零件。,（4） M03、M04、M05分别为主轴顺时针旋转、主轴逆时针旋转、主轴停转。,（5）M06换刀指令。,（6）M07、M08、M09分别为2号（雾状）冷却液开、1号（液状）冷却液开、冷却液关。,（7）M10，M11运动部件的夹紧或松开。,9/23/2024,45,数控技术,3.F、S、T代码,（1）,F代码,作用：,用来指定进给速度的大小, 是进给速度代码，它是续效代码。,组成：,F后带若干位数字，如F150、F3500等。其中数字表示实际的合成速度值。它是模态指令，单位：mm/min。,（2）S代码,作用：,用来指定主轴的转速. 该代码为续效代码.,组成：,S 后带若干位数字，如S500、S3500等。其中数字表示实际的主轴转速值。它是,模态指令。,单位：r/min,9/23/2024,46,数控技术,2.2 编程的基础知识,(3) T代码,组成：,地址码T后跟若干位数字（一般是4位）。,作用,：,是刀具功能代码。用来选择所需的刀具号和,刀补号。,例：,T0102 前2位数字表示1号刀;后2位数字表示选用2号刀补。,9/23/2024,47,数控技术,2.3,常用准备功能指令的编程方法,一、与坐标系有关的指令,1.绝对坐标与增量坐标指令G90/G91指令,G90指令：,表示程序中的编程尺寸值是在某个坐标系下按绝对坐标给定的。,G91指令：,表示程序中编程尺寸值是相对于本段的起点，即编程尺寸值是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。,9/23/2024,48,数控技术,2.3,常用准备功能指令的编程方法,注意：,这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。,在缺省的情况下(即无G90又无G91)， 系统按G90状态处理。,9/23/2024,49,数控技术,X,例：,AB,和,BC,两个直线插补程序段的运动方向及坐标系.,假设AB段已加工完，要加工BC 段，刀具在B点，,则该加工程序段为：,绝对坐标：,G90 G01 X30 Y40;,增量坐标：,G91 G01 X-50 Y-30;,Y,X,C,Y,B,A,C,30,40,30,50,U,V,9/23/2024,50,数控技术,注意：,有的机床不用G91指定，而是自动在轨迹的起点建立平行于X、Y、Z的增量坐标系U、V、W则BC的加工程序段可写成:,G01 U-50 V-30;,Y,X,C,Y,B,A,C,30,40,30,50,U,V,9/23/2024,51,数控技术,2.坐标系设定指令G92指令,编制程序时，首先要设定一个坐标系，程序中的坐标值均以此坐标系为根据，此坐标系称为工件坐标系。,G92指令就是用来建立工件坐标系的，它规定了工件坐标系原点的位置。就是说它确定了工件坐标系的原点(工件原点)在距刀具起始位点多远的地方。或者说，以工件原点为准，确定起刀点的坐标值。,9/23/2024,52,数控技术,2.坐标系设定指令G92指令,作用：,以工件原点为准，确定起刀点的坐标值。,编程格式：,G92 Xa Yb Zc ；（a、b、c为当前刀位点在所设工件坐标系中的坐标值）,工件坐标系原点可以设定在工件基准或工艺基准上，也可以设定在卡盘端面中心或工件的任意一点上。,注意：,G92指令只是设定坐标系原点位置，执行该指令后，刀具(或机床)并不产生运动。,9/23/2024,53,数控技术,例：,数控车的坐标系设定；,G92 X50 Z30 ；,O,Z,30,50,X,(1)车削编程中，X尺寸字中的数值一般用坐标值的2倍，即用刀尖相对于回转中心的直径值编程。,(2)该指令程序段要求坐标值x、z必须齐全，不可缺少，并且只能使用绝对坐标值，不能使用增量坐标值。,(3)在一个零件的全部加工程序中，根据需要，可重复设定或改变编程原点。,9/23/2024,54,数控技术,3.坐标平面指定指令G17、G18、G19指令,G17，G18，G19分别表示规定在XY, ZX, YZ坐标平面内的加工。,注意:,若数控系统只有在一个平面,的加工能力,可省略. 铣床中,XY平面最常用，故G17可省,略;在车床中,总是在XZ平面,内运动，G18可省略。,9/23/2024,55,数控技术,二、运动控制指令,1、快速点定位指令 G00指令,编程格式：,G00 X Y Z;,功能：,命令刀具从当前点，以数控系统,预先调定,的快进速度,，快速移动到程序段所指定的下一个,定位点。,其中：X,Y,Z为目标点的绝对或增量坐标。,9/23/2024,56,数控技术,(1)G00指令中不需要指定速度，即F指令无效。系统快进的速度事先已确定。,(2)在G00状态下不同数控机床坐标轴的运动情况可能不同。,编程前应了解机床数控系统的G00指令各坐标轴运动的规律和刀具运动轨迹，避免刀具与工件或夹具碰撞。,注意：,9/23/2024,57,数控技术,2.直线插补指令G01,指令编程格式：,G01 X Y Z F；,功能：,按程序段中规定的合成进给速度F，使刀具相对于工件，由当前位置沿直线移动到程序段中规定的位置。,其中,：,X、Y、Z为直线终点的绝对或增量坐标;F为沿插补方向的进给速度。,9/23/2024,58,数控技术,(1)G01指令既可双坐标联动插补运动，又可三坐标联动插补运动，取决于数控系统的功能，当G01指令后面只有两个坐标值时，刀具将作平面直线插补，若有三个坐标值时，将作空间直线插补。,(2)G01程序段中必须含有进给速度F指令，否则机床不动作。,(3)G01和F指令均为续效指令。,注意：,9/23/2024,59,数控技术,O0020,N0010 G92 X50 Z10；,N0020 G90 G00 X20 Z2,S600 T11 M03;,N0030 G01 X20 Z-14 F100;,N0040 X28 Z-38;,N0050 X28 Z-48;,N0060 X42 Z-48;,N0070 G00 X50 Z10 M02;,例2.1：,车削零件如下图，设A点为起刀点，刀具由A点快进到B点，然后沿BCDEF方向切削，再快退至A点.（直径40的外圆不加工）。,X,Z,14,38,48,20,28,0,B,C,D,E,F,2,A,9/23/2024,60,数控技术,用绝对坐标编程:,O,0050,N0010 G92 X28 Y20;,N0020 G90 G00 X16 S600,T01 M03;,N0030 G01 X-8 Y8 F100;,N0040 X0 Y0;,N0050 X16 Y20;,N0060 G00 X28 M02;,X,A,P,B,0,Y,12,8,16,12,8,例2.2：,铣削下图零件，设P点为起刀点，刀具由 P点快进到A点，然后沿A-B-O-A方向铣削，再快退至P点（绝对编程和增量编程）。,9/23/2024,61,数控技术,用相对(增量)坐标编程:,O,0050,N0010 G92 X28 Y20;,N0020 G91 G00 X-12 S600,T01 M03;,N0030 G01 X-24 Y-12 F100;,N0040 X8 Y-8;,N0050 X16 Y20;,N0060 G00 X12 Y0 M02;,2.3 常用准备功能指令的编程方法,X,A,P,B,0,Y,12,8,16,12,8,9/23/2024,62,数控技术,2.3常用准备功能指令的编程方法,3. 圆弧插补指令 G02、G03,G02：顺时针圆弧插补。,G03：逆时针圆弧插补。,顺、逆时针方向判别规则：,沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察,来判别圆弧的顺逆时针方向.(见下图),9/23/2024,63,数控技术,顺、逆时针方向判别规则：,沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察,来判别圆弧的顺逆时针方向.,9/23/2024,64,数控技术,2.3 常用准备功能指令的编程方法,说明:,圆弧的终点坐标，由,X、Y、Z,的,数值（绝对或增量尺寸）指定。,程序段中的圆心坐标有两种表示方法:,圆弧加工程序段一般应包括圆弧所在的平面、圆弧的顺逆、圆弧的终点坐标以及圆心坐标(或半径R)等信息。,圆弧加工程序段的格式:,9/23/2024,65,数控技术,圆心的位置通常有以下2种表示方法：,用由圆弧起点指向圆心的向量在,X,Y,Z轴上的投影I,J,K表示。,9/23/2024,66,数控技术,圆心的位置通常有以下2种表示方法：,用半径R表示(,R,用代数值).,注意:,用半径,R,编程时，不能描述整圆.,当,AB,180,o,时，,R,取正值；,当180,o,AB, 360,o,时,R,取负值 .,同一半径的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性。因此在用半径值编程时，R带有符号。,9/23/2024,67,数控技术,例：,铣削如图所示R20圆孔。起刀点在坐标原点O，加工时刀具快进至A，沿逆时针方向以100mm/min速度切削整圆至A，再快速返回原点。,解:,用绝对坐标编程,O0001,N0010 G92 X0 Y0;,N0020 G90 G00 X20 Y0 S300 T01,M03;,N0030 G03 X20 Y0 I-20 J0 F100;,N0040 G00 X0 Y0 M02;,Y,X,R20,0,A,G03,9/23/2024,68,数控技术,2.3 常用准备功能指令的编程方法,例：在车床上加工如图所示的曲线轮廓，试写出刀尖从编程坐标原点出发，精车凸凹球面的程序段。,根据图中几何关系，计算各点坐标值：,A(22,-45.32),B(22,-75),C(38.44,-60.16),F(0,-28),9/23/2024,69,数控技术,2.3 常用准备功能指令的编程方法,例：铣削加工如图所示的曲线轮廓，设A点为起刀点，从点A沿圆C1、C2、C3到D点停止，方向如图中所示，仅给速度为100mm/min.,9/23/2024,70,数控技术,2.3 常用准备功能指令的编程方法,4、暂停指令 G04,功能：,可使刀具作短时的无进给运动.,编程格式：,G04 X- 或 G04 U- 或 G04 P-; （,X,U或P后的数值表示暂停的时间，单位为 s，或者是刀具、工件的转数，视具体数 控系统而定。,）,注意：G04为非续效指令，只在本程序段有效。,9/23/2024,71,数控技术,(1)不通孔作深度控制时，在刀具进给到规定深度后，用暂停指令使刀具作非进给光整切削，然后退刀，保证孔底平整。,(2)镗孔完毕后要退刀时，为避免留下螺旋划痕而影响表面粗糙度，应使轴停止转动，并暂停几秒钟，待主轴完全停止后再退刀。,(3)横向车槽时，应在主轴转过几转后再退刀，可用暂停指令。,(4)在车床上倒角或车顶尖孔时，为使表面平整，使用 暂停指令使工件转过一转后再退刀。,G04指令主要用于以下几种情况：,9/23/2024,72,数控技术,例2.6：,图为锪孔加工，孔底有粗燥度要求，根据图示条件，编制加工程序。,解:,孔底有粗燥度要求，根据图示条件，编制加工程序如下:,O0001,N0010 G91 G01 Z-7 F60;,N0020 G04 X5(刀具停留5秒);,N0030 G00 Z7 M02;,9/23/2024,73,数控技术,三、刀具补偿指令,1、刀具半补偿指令 G40、G41、G42指令,（1）刀具半径自动补偿概念,如图所示，用半径为R的刀具加工外形轮廓为AB的,工件，则,刀具中心,必须沿着与轮廓偏离R的距离的轨迹移动，才能加工出尺寸合格的工件. 因此,刀具中心,的运动轨迹与工件的轮廓不重合.如果不考虑刀具半径,直接按工件轮廓编程,加工时,刀具中心,9/23/2024,74,数控技术,运动轨迹与,工件的轮廓,重合.加工出来的零件变小了,不符合要求.,为加工出尺寸符合要求的工件,可根据轮廓AB的坐,标参数和刀具半径R计算出刀具轨迹AB的坐标参数,编制出程序进行加工.,这样做很不方便,特别是,当,刀具磨损,重磨以及更换新,刀等导致刀具半径变化时,又要重新计算.,9/23/2024,75,数控技术,2.3 常用准备功能指令的编程方法,(2)刀具半径自动补偿的功能:,数控系统能根据工件轮廓AB和刀具半径,自动计,算出刀具中心轨迹AB.,A,A,B,B,R,9/23/2024,76,数控技术,2.3 常用准备功能指令的编程方法,(3)刀具半径自动补偿指令,G41：,刀具左偏，指顺着刀具前进的方向观察， 刀具偏在工件轮廓的左边。,G42：,刀具右偏，指顺着刀具前进的方向观察， 刀具偏在工件轮廓的右边。,G40：,取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。,9/23/2024,77,数控技术,与G00,G01指令配合使用时编程格式：,2.3 常用准备功能指令的编程方法,与G02,G03指令配合使用时编程格式：,指定刀具半径补偿值寄存器的地址号,9/23/2024,78,数控技术,例2.7：,铣削加工如图所示轮廓，设刀具起点在P点，刀心的轨迹如图中虚线所示。应用刀具半径补偿功能.,解：,利用刀具半径补偿功能,编制程序片段如下:,N0010 G90 G01 G41 Xa Ya D01,N0020 Xb Yb;,N0030 Xc Yc;,N0040 G42 Xd Yd;,N0050 G41 Xa Ya;,N0060 G40 Xp Yp m02;,A,B,C,D,Y,X,G41,G41,G42,P,G40,9/23/2024,79,数控技术,(4)刀具半径补偿功能的其他用途,1）,刀具重磨或刀具磨损后半径变小的补偿,2）,粗、精加工余量的补偿；,3）,用一种加工程序可以加工,基本尺寸相同的内外两种模,具,（用G41指令可以得到凸模轨迹，,用G42指令可以得到凹模轨迹）,9/23/2024,80,数控技术,2.刀具长度补偿指令 G43、G44指令,(1)指令功能:,补偿假定刀具长度与实际刀具长度 之间的差值 .,(2)编程格式,：,G43 Z- H-;,G44 Z- H-,其中：Z值是程序中给定的坐标值.,H值是刀具长度补偿值寄存器的地址码.,9/23/2024,81,数控技术,2.刀具长度补偿指令 G43、G44指令,(3)用法:,G43是正补偿,即当刀具长度长于编程时的刀具,长度时, 补偿值e为正值; 反之, e为负值. 有,Z,实际值,=Z,指令值,+(H中存的数值),9/23/2024,82,数控技术,G44是负补偿,即当刀具长度长于编程时的刀具长度时,补偿值e为负值; 反之,e为正值. 有,Z实际值=Z指令值,-(,H 中存的数值),使刀具的实际移动距离增加或减少一个偏置值。,例:,按假定长度编制的程序为：,N01 G91 X70 Y35 M03；,N02 G43 Z-22 H01 ；,9/23/2024,83,数控技术,四、固定循环指令,2.3 常用准备功能指令的编程方法,钻孔时完成3个固定动作：快速接近, 慢速钻孔, 快速退回。,车螺纹时，需要切入、车螺纹、刀具径向(或斜向)退出、再快速返回四个动作。对这些典型的、固定的几个动作如能用一条固定循环指令去执行，则程序段数就会大 为减少，而对于多次重复的固定循环指令在程序段中加入循环次数指令和每次循环时刀具的推进量，则程序段数更为减少。这种固定循环程序既可使程序编制简短，方便又能提高编程质量。,9/23/2024,84,数控技术,四、固定循环指令,固定循环指令功能：,一个指令可以完成,几个固定的动作.,常用G80G89作为固定循环指令。有些车床中，常,用G33G35与G76G79作为固定循环指令。,注意,：,本节介绍了常用的G指令的编程方法。实际中，,不同的系统有不同的规定，严格按其规定使用。,2.3 常用准备功能指令的编程方法,9/23/2024,85,数控技术,2.4 数控编程的工艺处理,数控编程中工艺处理内容：,零件的工艺性分析；,确定工艺过程和工艺路线；,确定零件安装方法；, 选择刀具和切削用量。,9/23/2024,86,数控技术,2.4 数控编程工艺处理,一、合理确定零件的加工路线,零件的加工路线,是指数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。,1.加工线路的选择原则：,(1)应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。,(2)应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。,(3)应使数值为计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量,。,9/23/2024,87,数控技术,在数控铣床上进行加工时，因刀具的运动轨迹和方向不向，可能是顺铣或逆铣，其不同的加工路线所得的零件表面粗糙度不同，应根据需要合理选择。在铣削平面轮廓零件时，为了减少刀具切入切出的刀痕，对刀具切入切出路线要仔细考虑。,(4)应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。,9/23/2024,88,数控技术,原则：,尽量采用切向切入切出，不用径向切入,切出.,切向切入,径向切入,9/23/2024,89,数控技术,n 个,蓝色路径,=,b,+,(,n-,1)(,a+b,),+,切入/出段,b,a,n个,红色路径,=,b,+2(n-1)a+切入/出段,b,a,(5)应尽量缩短加工路线，减少刀具空移动时间。,孔类加工（钻孔、镗孔）,9/23/2024,90,数控技术,显然有:,当,a,b,时, 两个路径长度近似相等;,当,a,b,时，,蓝色路径,比较短。,n 个,蓝色路径,=,b,+,(,n-,1)(,a+b,),+,切入/出段,b,a,n个,红色路径,=,b,+2(n-1)a+切入/出段,b,a,9/23/2024,91,数控技术,2.4 数控编程工艺处理,下图所示圆盘上共有8个等距离（L）的孔。,兰色路径长约8L，,红色路径长约（4L+8L=12L）。,9/23/2024,92,数控技术,二、 合理选择对刀点、换刀点,1、对刀点,对刀点(起刀点):,指刀具相对工件运动的起点.,对刀点的选择原则：,1)要便于数学处理和简化程序编制。,(2)在机床上找正容易，加工中检查方便。,(3)引起的加工误差小。,9/23/2024,93,数控技术,C,R30,R20,R50,20,刀具中心运动轨迹,工件轮廓,X,Y,Z,35,对刀点选在工件上，也可选在工件外。,但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。,例如,以孔定位的零件。选用孔的中心作为对刀点较合适。,9/23/2024,94,数控技术,刀位点：,指用于确定刀具在机床坐标系中位置 的刀具上的特定点。,常见刀具的刀位点如下图所示.,镗刀,钻头,立铣刀 端铣刀,球头铣刀,车刀,9/23/2024,95,数控技术,2、换刀点,多刀加工的机床在加工过程中需要换刀，应设,换刀点.,换刀点位置：某固定点或任意设定的一点。,换刀点设置：位于工件或夹具的外部。,9/23/2024,96,数控技术,三、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量,数控机床上工件的装夹方法与普通机床一样，要合理地选择定位基准和夹紧方案。,应尽量选用已有的通用夹具装夹，减少装夹次数，做到在一次装夹中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。,工件定位基准与设计基准要尽量重合，减少定位误差对尺寸精度的影响。,在选用或设计夹只时应当遵循以下原则：,9/23/2024,97,数控技术,在选用或设计夹只时应当遵循以下原则：,尽量采用通用夹具、组合夹具，必要时才设计专,用夹具。,工件的装卸要快速、方便、可靠。,夹具在夹紧工件时，要使工件上的加工部位开,放，夹紧机构上的各部件不得妨碍走刀。,四、合理编制工艺文件,不同的机床，其工艺文件不同，不再详细介绍。,9/23/2024,98,数控技术,2.5 程序编制中的,数值计算,一、概 述,数值计算：,是指根据工件的图样要求，按照确定的加工路线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。,对于带有自动刀补功能的数控装置来说，通常,要计算出零件轮廓上一些点的坐标数值。,9/23/2024,99,数控技术,2.5 程序编制中的数值计算,1基点和节点的计算,基点:,一个零件的轮廓曲线一般是由许多不同的几何元素组成的，把各几何元素间的连接点称为基点。,节点:,根据编程所允许的误差，将曲线分割成若干个直线段，其相邻二直线的交点称为节点。,对于,立体型面零件，,应根据铣削面的几何形状精度要求分割成不同的铣道，各铣道上的轮廓曲线也要计算基点和节点。,9/23/2024,100,数控技术,2.5 程序编制中的数值计算,2刀位点轨迹的计算,数控系统是从对刀点开始控制刀位点运动的，并由刀具的切削刃部分加工出要求的零件轮廓。因此，,在许多情况下，刀位点轨迹并不与零件轮廓完全重合。编程时就需要根据零件轮廓和刀具类型计算出刀位点的运动轨迹。,9/23/2024,101,数控技术,2.5 程序编制中的,数值计算,3,辅助计算,辅助计算包括增量计算、脉冲数计算、辅助程序段的数值计算等。,辅助程序段:,是指开始加工时，刀具从对刀点到切入点，或加工完时，刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序段。数值计算时要计算出相关点的坐标。,9/23/2024,102,数控技术,2.5 程序编制中的数值计算,二、直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算,平面零件轮廓的曲线多数是由直线和圆弧组成的，只需计算出零件轮廓的,基点,坐标即可。,由直线、圆弧组成的零件轮廓的数值计算比较简单，用数学方程求出相邻几何元素的,交点和切点,即可。,直线方程的一般形式： A,x,+B,y,+C0,圆弧标准方程的形式： （,x,+,a,),2,+(,y,+,b,),2,=R,2,式中：a、b,圆弧的圆心坐标；,R圆弧半径。,联立方程，求出交点或切点的坐标值。,9/23/2024,103,数控技术,二、直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算,当数控装置没有刀补功能时，需要计算出刀位点轨迹上的基点坐标。,直线方程的等距线方程：,圆弧的等距线方程：,联立方程，求出刀位点轨迹的基点坐标值。,9/23/2024,104,数控技术,三、非圆曲线的节点计算,非圆曲线：,指数控加工中把除直线与圆弧之外，可用数学方程式表达的平面轮廓曲线。,非圆曲线的逼近:,常用,直线和圆弧,逼近非圆曲线，需要计算出相邻二逼近直线或圆弧的节点坐标。,1用直线段逼近非圆曲线时的节点计算,常用计算方法有:,等间距法;,等误差法;,等步长法.,9/23/2024,105,数控技术,2.5 程序编制中的数值计算,(1)等间距法曲线逼近的节点计算,基本原理：等间距法就是将某一坐 标轴划分成相等的间距。,由于要求曲线与相邻两节点连线间的法向距离小于允许的程序编制误差，所以间距不能任意设定。一般先取0.1进行试算,9/23/2024,106,数控技术,(1)等间距法曲线逼近的节点计算,实际处理时，对于曲线曲率半径变化较小处，只需验算两节点间距离最长处的误差，曲率半径变化较大处，应验算曲率半径较小处误差。,9/23/2024,107,数控技术,(1)等间距法曲线逼近的节点计算,误差校验方法：,设需校验mn曲线段,9/23/2024,108,数控技术,(1)等间距法曲线逼近的节点计算,误差校验方法：,9/23/2024,109,数控技术,(2)等程序段法直线逼近的节点计算,基本原理：等程序段法就是使每个程序段的线段长度相等。,由于零件轮廓曲线的曲率各处不等，因此，首先应求出该曲线的最小曲率半径，由该半径和允许误差确定允许步长。,9/23/2024,110,数控技术,(2)等程序段法直线逼近的节点计算,9/23/2024,111,数控技术,(2)等程序段法直线逼近的节点计算,9/23/2024,112,数控技术,(2)等程序段法直线逼近的节点计算,9/23/2024,113,数控技术,(3)等误差法直线段逼近的节点计算,任意两相邻节点间的逼近误差为等误差。,9/23/2024,114,数控技术,2用圆弧段逼近非圆曲线时节点的计算,零件轮廓曲线除用直线逼近外，还可用一段段的圆弧逼近。当轮廓曲线可用数学方程表示时，可以用彼此相交的圆弧逼近轮廓曲线，并使逼近误差小于或等于允许误差。,圆弧分割法,和三点作圆法。,9/23/2024,115,数控技术,(1)三点作图法,先用直线逼近方法计算轮廓曲线的节点坐标，然后再通过连续的三个节点作圆的方法称为三点作图法。其过连续三点的逼近圆弧的圆心坐标及半径可用解析法求得。,注意：若直线逼近的轮廓曲线误差为 ，圆弧与轮廓的误差为 则 。为了减少圆,弧段的数目，并保证编程精度，应使,。此时直线逼近误差为：,9/23/2024,116,数控技术,2用圆弧段逼近非圆曲线时节点的计算,(2)圆弧分割法,圆弧分割法应用在曲线为单调的情形。若不是单调曲线可以在拐点处将曲线分段，使每段曲线为单调曲线。,9/23/2024,117,数控技术,2用圆弧段逼近非圆曲线时节点的计算,9/23/2024,118,数控技术,2用圆弧段逼近非圆曲线时节点的计算,9/23/2024,119,数控技术,作业,1.列表曲线的数学处理,2.组合曲面的数学处理,9/23/2024,120,数控技术,