数控加工编程基础

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,第二章 数控加工编程基础,2.1,概述,一、什么叫数控编程,根据零件图纸：分析零件如何才能在机床被加工出来,抽取零件的加工信息：,零件的加工顺序,工件与刀具的相对运动轨迹、方向、位移量,工艺参数（主轴转速、进给量、切削深度）,辅助操作（主轴变速、刀具交换、冷却液开停、工件夹紧松开）,按,一定的格式,用规定的代码编写加工程序单,将,程序单的内容记录在程序介质上,传送至数控装置,控制机床加工,分析零件图纸,编写零件加工程序,制作控制介质,:,过程,2.1,概述,二、数控编程的步骤,零件图纸,确定工艺过程,计算加工轨迹和加工尺寸,编写程序单,校核,制作控制介质,程序校验和试切,检验,完成,N,Y,N,Y,1.,确定工艺过程,要求：,考虑通用的一般工艺原则,考虑充分发挥数控机床的指令功能,走刀次数少,走刀路线短,换刀次数少,加工安全可靠,对,毛坯的基准面和余量有一定要求,2.1,概述,二、数控编程的步骤,零件图纸,确定工艺过程,计算加工轨迹和加工尺寸,编写程序单,校核,制作控制介质,程序校验和试切,检验,完成,N,Y,N,Y,2.,计算加工轨迹和加工尺寸,在,规定的坐标系中计算,:,零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值,x,Y,直线：起点、终点坐标,圆弧：起点、终点、圆心坐标、半径,几何元素的交点、切点坐标,刀具中心运动轨迹坐标,2.1,概述,二、数控编程的步骤,零件图纸,确定工艺过程,计算加工轨迹和加工尺寸,编写程序单,校核,制作控制介质,程序校验和试切,检验,完成,N,Y,N,Y,3.,编写程序单,按,一定的格式，用规定的代码逐段编写加工程序,另外：填写相关的工艺文件,数控加工工序卡片,数控刀具卡片,机床调整单,2.1,概述,二、数控编程的步骤,零件图纸,确定工艺过程,计算加工轨迹和加工尺寸,编写程序单,校核,制作控制介质,程序校验和试切,检验,完成,N,Y,N,Y,4.,制作控制介质,:,将,程序单的内容记录在控制介质上,二、数控编程的步骤,零件图纸,确定工艺过程,计算加工轨迹和加工尺寸,编写程序单,校核,制作控制介质,程序校验和试切,检验,完成,N,Y,N,Y,5.,程序校验和试切削,:,检查步骤,检查方法,:,机床空运转,图形显示,:,显示刀具轨迹,动态模拟,:,模拟刀具与工件的加工过程,首件试切,:,零件的加工精度,零件的表面粗糙度,Y,2.1,概述,2.1,概述,三、数控代码（数控编程代码）,用来编写零件的数控加工程序，具有特定的含义，可以表示机床各种运动及操作的规定的字母、符号、数字。,G01 X20 Y50 F300,直接面向机床的各种运动和操作：控制语言,2.1,概述,四、数控编程的方法,手工编程：,自动编程：,整个编程过程，都由人工完成。,对编程人员素质要求高：,具备机械工艺知识 数值计算能力 熟悉数控代码、编程规则,适合于：,几何形状比较简单的零件,/,一般的点位加工零件,经济、省时,编程过程用计算机辅助的方法：自动完成,适合于：,几何形状复杂的零件,/,有复杂曲面的零件,/,几何形状并不复杂，但程序量很大的零件,若,手工编程，效率低、易出错,编程人员：零件源程序,图形交互构件建几何图形,编程意图,2.2,数控编程的基础知识,一、数控机床的坐标系,ISO,组织：对数控机床的坐标轴和运动方向作了统一的规定,ISO841,标准,我国：,JB3051-82,标准,（,一）坐标轴及运动方向的规定,1.,机床上一个直线进给运动 定义一个坐标轴,/,一个圆周进给运动,直线进给运动坐标轴：,X,、,Y,、,Z,轴,基本坐标轴,右手定则,围绕,X,、,Y,、,Z,轴旋转的圆周进给坐标轴：,A,、,B,、,C,轴,右手螺旋定则,一、数控机床的坐标系,2.,刀具相对运动，工件相对静止原则,不同机床：进给运动部件不同,刀具做实际的进给运动：车床,工作台带着工件做实际的进给运动：铣床,机床坐标轴的正向规定前提：假定工件静止，刀具相对于工件作进给运动,如,表示刀具固定，工件运动的坐标：,X Y Z A B C,按,相对运动关系：工件运动方向与刀具运动方向相反,+X=-X+Y=-Y+Z=-Z+A=-A+B=-B+C=-C,（,一）坐标轴及运动方向的规定,2.2,数控编程的基础知识,3.,附加坐标轴,X Y Z,基本坐标系（第一坐标系）：,最靠近主轴,平行于基本坐标系、稍远于主轴的坐标系：,第二坐标系,U V W,轴 扩展轴,X Y Z,轴,平行于基本坐标系、更远于主轴的坐标系：,第三坐标系,P Q R,轴 扩展轴,X Y Z,轴,A,、,B,、,C,第一回转坐标系,其它回转运动轴：,D,轴、,E,轴、,F,轴,一、数控机床的坐标系,（,一）坐标轴及运动方向的规定,2.2,数控编程的基础知识,（,二）数控机床坐标轴的确定,1.Z,坐标轴,A.,对于有且只有一个主轴的机床：,平行于机床主轴的坐标轴为,Z,坐标轴,Z,轴正方向：假定工件不动，刀具远离工件的方向,B.,若机床上没有主轴：,垂直于工件装夹面的坐标轴为,Z,轴,C.,若机床上有几根主轴：,选,垂直于工件装夹面的一根主轴作为主要主轴，,Z,轴即为平行于主要主轴的坐标轴,2.2,数控编程的基础知识,一、数控机床的坐标系,一、数控机床的坐标系,（二）数控机床坐标轴的确定,2.X,坐标轴,都是水平的,A.,对于刀具旋转的机床,:,若,Z,轴是垂直的,(,立式机床,):,从,主轴向立柱看去,:X,轴正方向指向右边,若,Z,轴是水平的,(,卧式机床,):,从主轴,(,刀具,),的后端向工件看去,:X,轴正方向指向右边,B.,对工件旋转的机床,:,X,轴在工件的径向,且平行于横向滑座,X,轴正向为刀具远离工件旋转中心线的方向,C.,对,刀具和工件都不旋转的机床,刀具切削方向为,X,轴正向,3.Y,坐标轴,:,右手定则,2.2,数控编程的基础知识,回,Z,轴,回X轴,Z,轴,:,镗杆运动,W,轴,:,立柱运动,U,轴,:,镗头径向运动,2.2,数控编程的基础知识,二、机床原点与机床坐标系,1.,机床原点,(,机床坐标原点,):,是,机床上的一个固定点,在机床设计调整好后,该点就被唯一的确定下来，用户不能随意改动。,对车床：机床原点定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点,对立式铣床：机床原点定义在,X,向、,Y,向,工作台和,Z,向主轴箱向正方向运动到达的极限位置,2.,机床坐标系：,以机床原点为坐标原点建立的坐标系。,3.,机床参考点：,也是机床上的一个固定点,在机床设计调整好后,该点就被唯一的确定下来，用户不能随意改动,(x,z),X,Z,O,机,2.2,数控编程的基础知识,三、工件原点和工件坐标系,1.,编程时选工件图纸上的某一固定点为原点建立的坐标系，称为工件坐标系；该固定点即为工件原点。,2.,工件坐标系与机床坐标系的不同,3.,工件坐标系设定的依据：,符合零件图样尺寸的标注习惯 便于编程时运动轨迹的计算,一般：以零件图样上的设计基准点为工件原点建立工件坐标系,例,车床：工件原点选择,工件右端面中心点,/,工件左端面中心点,/,卡盘前端面中心点,4.,工件坐标系与机床坐标系的联系,二者坐标轴平行、同向，但原点不同,O,1,O,2,O,3,O,工,O,机,起刀点,对刀,G92,指令,例,铣削加工：,2.2,数控编程的基础知识,四、绝对坐标与相对坐标,计量坐标值的两种方式,若运动轨迹终点坐标是相对于起点来计量的：,相对坐标系（增量坐标系）,若所有坐标点的坐标值都相对于工件原点来计量：,绝对坐标系,12 30,35,15,绝：,X,A,=30 Y,A,=35,X,B,=12 Y,B,=15,A,B,相：,X,B,=-18 Y,B,=-20,X,A,=18 Y,A,=20,X,Y,五、尺寸设定单位,2.2,数控编程的基础知识,移动轴尺寸单位 旋转轴尺寸单位,英制 英寸 度,公制 毫米 度,脉冲当量 移动轴脉冲当量 旋转轴脉冲当量,系统的最小设定单位是一个脉冲当量,相对于每一个脉冲信号，机床移动部件的位移量。,直线位移：,0.001mm/,脉冲,角位移：,0.001,度,/,脉冲,2.2,数控编程的基础知识,六、数控加工程序的结构,1.,程序的构成,一个完整的 零件加工程序,程序段,代码字,(,指令字,),地址符,带符号的数字,%0021,N01 G91 G00 X50 Y60；,N02 G01 X100 Y500 F150 S300 T12 M03；,N03 X200 Y350；,：,：,N10 G00 X-50 Y-60 M02；,10,个程序,段,程序段开头,代码字：具体指令,程序段结束符,程序段：表示一个完整的加工工步或动作,程序段号,地址符 带符号数字,程序开头 程序编号,整个程序结束,六、数控加工程序的结构,1.,程序的构成,注,:,(1).,程序段排列次序和程序段号,:,程序中程序段必须按加工工步或动作的先后顺序排列,;,程序段号用自然数表示,;,相邻的程序段号可以连续,也可不连续,;,N01 N02 N03,N02 N04 N06,N10 N20 N30,有些数控机床的数控加工程序中,程序段号可以省略不写,.,(2).,程序段格式,:,程序段中代码字的排列书写方式和顺序,以及每个代码字和整个程序段的长度和规定,.,地址符可变程序段格式：（字地址程序段格式）,每一个代码字都以地址符开始,后跟符号和数字,;,程序段中代码字的先后排列顺序没有严格要求,;,程序段中不需要的代码字不要写,;,程序段中与前面程序段相同的续效代码可以不写,;,每个程序段的长度、代码字的字数、字长都可变,程序简单、直观、可读性强、易于检查,2.2,数控编程的基础知识,(3).,代码字,(,指令字,):,控制系统的一个具体指令,用来描述工艺系统的各种操作和运动特征,数控程序中主要包含的代码字的地址符,:,地址符 功能 后跟数字范围 意义,表示程序号,00009999,指定程序编号,O P%,N,G,X Y Z I J K R,F,S,M,T,程序段号,09999,指定程序段号,准备功能,0099,指定机床运动状态,(,使机床建立起某种加工方式,),坐标字,0.0019999.999,指定坐标轴移动坐标,/,圆弧中心坐标、半径,进给功能,112000mm/min,指定进给速度,主轴转速,09999r/min,指定主轴转速,辅助功能,0099,定机床电器开,/,关动作,刀具功能,1100,定刀具编号、偏置,一般符合,ISO,标准,六、数控加工程序的结构,1.,程序的构成,地址符,带符号数字,G01 G02 M03 M02 F100,2.2,数控编程的基础知识,六、数控加工程序的结构,2.,主程序和子程序,数控加工程序总体结构,:,主程序,子程序,:,单独抽出来按一定的格式编写,可被主程序调用的连续的程序段,.,主程序 子程序,%1002%1005,N01,;N01,;,N02,;N02,;,N11,调用子程序,;,N12,;N20,子程序返回,;,N25,调用子程序,;,N26,;,N27,M02,;,子程序,:,主程序和子程序必须在一个程序文件中,一重子程序调用,子程序嵌套调用,2.2,数控编程的基础知识,