数控技术课件

数控加工技术课件 制作人：刘萍,内容介绍：,模具专业数控技术，本课程40学时. 由于模具专业的特殊性，该数控技术课件主要讲述了模具数控加工特点，模具数控加工编程基础及数控车床和铣床的编程技术。,第一章 数控技术在模具加工中的应用第二章 数控机床的基本结构第三章 模具数控加工工艺基础及加工编程基础第四章 数控车削编程和铣削编程实例,第一章 数控技术在模具加工中的应用,1.1 数控技术的基本概念1.2 数控机床的特点及使用范围1.3 数控在模具制造中的应用,1.1 数控技术的基本概念,一、NC技术和NC机床的产生和发展过程产生和发展基础：微电子技术、自动信息处理、数据处理、电子计算机技术，推动了机械制造自动化技术的发展。1、NC机床的产生NC机床是适应航空工业制造复杂零件需要而产生的社会生产发展（军备竞赛的产物） 。,我国第一台数控机床,2.目的解决单件、中小批量精密复杂零件的加工问题 3.时间1948 1952 1959 1965 1970 1974,1) 1952年，第一台数控机床，电子管元器件 2)1959年，出现晶体管元器件 1959年3月美国克耐杜列可公司（KT）发明了带有自动换刀装置的数控机床称为“加工中心”（Machining Center)。60年代开始，除美以外的其他一些工业国家，如德，日开始开发和使用数控机床.3)1965年，出现小规模集成电路 1967年英国产生了最初FMS（Flexible Manufacturing System）柔性制造系统几台数控机床连接成具有柔性的加工系统。,4)19651970年期间，由于计算机技术的发展，小型计算机 的价格急剧下降。小型计算机开始取代专用数控计算机，出现了计算机数控系统（CNCComputerized NC）。数控的许多功能在软件中实现。CNC系统成为第四代系统。1970年美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出这种系统。 5）1970年前后，美国英特尔公司开发和使用了微处理器 ,1974年，美，日等国首先研制出微处理器为核心的数控系统（第五代 系统MNCMicrocomputerized NC）。近30年来，MNC机床得到飞速发展。,80年代初，国际上出现了FMC柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell),以1至3台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸的可交换工作台及监控检验装置。目前出现CIMSCOMPUTER INTEGRATED MANUFACTUING SYSTEM 计算机集成制造系统生产，决策，产品设计及 制造和管理等全过程均由计算机集成管理（无人化工厂）,共经历了六代电子管、晶体管、小规模集成电路、 CNC、MNC、基于PC-NC智能数控系统前三代为硬件，后三代软件数控利用数字化信息对数控机床的运动及加工进行控制的加工技术称为数控技术NC与CNC,NC为早期硬件数控，虽然信号传递速度快，但柔性灵活性差，故障率高，,二、NC机床技术的发展趋势,主要发展趋势：高速、高精度、高性能、大功率、高柔性、多功能复合化、制造系统自动化即增强功能，降低造价，方便使用。,三、数控与程控,1、机床控制的主要内容a:动作顺序的程控，b：主轴转速、刀进速、换刀、冷切削液开关、工件加紧松开等辅控，c：工件位移量、相对位置坐标控制。,2、NC机床不仅能对以上三个方面进行控制，并且是以数字指令形式（时间和数值上均不连续变化的信号）控制的机床。3、程控（顺控机床）只能自动控制各动作的先后顺序，而各部件的位移量需挡块和行程开关等进行控制，不能进行坐标控制。,1.2 数控机床的特点及使用范围,一、数控机床与普通机床的区别,1.复杂零件加工 2.高精度,加工稳定可靠 3.高柔性,高生产率 4.劳动条件好 5.有利于管理现代化 6.投资大，使用费用高 7.生产准备工作复杂 8.维修困难,二、数控机床的适用范围,1.批量小而又多次重复生产的零件；2.几何形状复杂的零件；3.贵重零件加工；4.需要全部检验的零件；5.试制件。,一、模具制造加工的特点单件、多品种生产；形状复杂，要求具有高精度和低表面粗糙度；生产周期短；硬度高；成套生产；制造过程要求试模和试修。 二、模具制造技术的发展趋势粗加工向高速加工发展，成型表面的加工向精密、自动化方向发展，光整加工向自动化方向发展，反向制造工程制模技术（复制）的发展，模具CAD/CAM/CAE技术将有更快的发展。 三、数控加工技术在模具中的应用每一类模具选择最合适的加工方法,1.3 数控在模具制造业中的应用,a:采用数控车削加工旋转类模具。b:数控铣床加工复杂的外形轮廓或带曲面的模具及电火花成型加工用的电极。c:数控电火花线切割加工微细复杂形状模具，特殊材料模及镶拼行腔、嵌件、异形槽模具。d:电火花成型加工采用模具的型腔、型孔。e:数控磨削加工精度要求较高的解析几何曲面。,本章重点：主要讲述了数控的基本概念，特点和使用范围，模具制造加工的特点，数控机床在模具加工中的应用。,作业：1、什么是数控技术？2、数控加工的特点及使用范围？3、数控技术在模具加工中的应用？,第二章 数控技术在模具加工中的应用,2.1 数控机床的基本组成及其工作原理2.2 数控机床的伺服系统,2.1 数控机床的基本组成和工作原理,一、数控机床的组成数控机床是由输入/输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。,数控机床的核心为数控装置，接收程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算，逻辑判断，输入输出等功能。,数控装置主要实现：多轴联动，插补功能，程序输入、编辑、修改、故障自诊断、补偿功能、信息（ISO/EIA代码）转换功能、多种加工方式的选择、辅助功能、显示功能、通信和联网功能,二、数控机床的分类:1.按工艺用途分 2.按运动控制方式分 3.按联动轴数分 4.按伺服系统分,按工艺用途分：金属切削（普通数控机床，加工中心，多坐标机床）,金属成形（拉，压，冲，挤）,特种加工数控机床（电火花，线切割，激光） 测量仪，对刀仪,按运动方式分 ：a点位控制 b直线控制 c轮廓控制（图）,按联动轴数分 ：2轴，2.5轴，3轴，4轴，5轴（见图）,按伺服系统分：a开环伺服系统 b闭环伺服系统 c半闭环伺服系统,数控铣,5轴数控龙门铣,卧式数控铣,五轴联动加工中心,数控线切割机床,三维五轴联动激光切割机,数控电火花机床,点位控制加工原理图,直线控制的加工原理图,a）开环伺服系统（无检测装置）,数控装置,驱动电路,步进电机,机床工作台,指令脉冲,特点：无检测装置，信号流程单向，精度取决于驱动元件，步进电机，机械传动的综合精度，该结构简单，调试方便，但精度低。,步进电动机每接受一个脉冲，旋转一个角度，从而通过齿轮与丝杠螺母副带动工作台移动。,一个脉冲所产生的进给轴移动量称为脉冲当量。,b)闭环控制,加工中，时刻将指令位置值与检测反馈末端工作台实际位置值进行比较，产生比较跟随误差，并以该误差为控制信息，使工作台不断向误差减小的方向运动，直到误差为零为止，精度最高。,c）半闭环精度比闭环低，比开环高，性能介于开环、闭环之间，应用广泛,三、数控机床的工作流程 数控机床工作时，根据所输入的工作程序（零件 加工程序），由数控装置机床的执行机构的运动轨迹，形成零件加工轮廓，加工出合格零件。 工作流程零件加工程序的编制输入译码刀具补偿插补位置控制和机床加工。 1 零件加工程序的编制在加工时，首先根据被加工零件的加工图纸中的零件的形状尺寸，材料及技术要求等，确定零件加工工艺，然后根据数控机床编程手册中规定和程序格式代码编写程序加工程序单早期的数控机床 程序清单穿孔机穿孔纸带形状复杂的零件，采用计算机自动编程或者用CAD/CAM软件自动生成零件加工程序,2.输入 -把零件程序,控制参数和补偿数据输入到数控装置中去 早期的数控机床通过光电读带机 现在零件程序短用手工键盘输入(MDI-Manual data Input) 零件程序较长由磁带,磁盘,光盘或计算机通信输入输入工作方式 : 边输入边加工 早期 (NC纸带工作式)一次性输入到存储器,加工是再从存储器中段一段调(存储工作方式)-便于批量加工.,3.译码零件加工程序是由G,F,M,S,T等代码和数字组成,计算机不能直接识别它们.译码程序就像一个翻译,按照一定的语法规则将上述信息解释成计算机能够识别的数据形式,并按一定的数据格式(十六进制)存放在指定的内存专用区域(译码结果缓冲器)在译码过程中还可以对程序段进行语法检查有错的立即报警. 4.刀具补偿把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹运动加工出所要的零件轮廓.使零件的加工程序可以按照零件轮廓来编制.刀具补偿: a.刀具半径补偿 b.刀具长度补偿,5.插补目的-控制加工运动,使刀具相对于工件作出符合零件轮廓轨迹的相对运动.任务在以知曲线的种类,起点,终点和进给速度的条件下,在曲线的起终点之间进行“数据点的密化”.由于零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其它曲线组成，刀具在加工过程中必需按图形轨迹移动。但是在编程过程中输入零件加工程序是各线段的轨迹的起点和终点的坐标值。,2.2 数控机床的伺服系统,一、伺服系统的技术要求伺服系统的性能很大程度上决定了数控机床的性能。伺服系统技术要求：较宽的调速范围，较高的传动刚性和速度稳定性，响应速度快，方向运行灵活，分辨精度高，抗干扰能力强，能抵抗外部负载干扰和高频噪声的影响，能实现低速大转矩传动。,二、伺服驱动部件常用的伺服驱动部件有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、直接驱动电动机。 1、步进电动机步进电动机是由电脉冲信号控制的，结构简单，控制简便，价格较低，但是容易失步，精度不高，用于经济型数控机床、开环系统。 2、直流伺服电动机直流伺服电动机具有良好的起动、制动和调速特性，可很方便地在较宽范围内实现平滑的无级调速，动态响应好，可频繁起动、反向、制动等，适用于较高的闭环、半闭环系统中。 3、交流伺服电动机交流伺服电动机具有直流电动机的所有优点，可分为异步型和同步型，结构比直流伺服电动机简单，已广泛取代直流伺服电动机。,三、检测元件检测元件按输出信号类型分可分为数字式和模拟式，按计数方式分有增量式和绝对式。闭环系统采用光栅、磁尺、直线感应同步器等作为检测装置，精度高，稳定可靠，但安装调试维护困难，半闭环多采用光电脉冲编码器、旋转变压器感应同步器等。,第三章 模具数控加工编程基础,第一节 概述第二节 编程的基础知识第三节 常用准备功能指令的编程法第四节 数控编程的工艺处理第五节 程序编制中的数值计算,一、数控编程的基本概念 1.何谓数控加工在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法 2.何谓数控编程 1)普通机床加工工艺规程无柔性在普通机床上加工零件的过程，通常编写在机械加工工艺卡片上，操作者按工艺卡片规定的“程序”加工零件。在自动机床上加工零件，通常利用凸轮、靠模、机床自动地按凸轮或靠模规定的“程序”加工零件。,第一节 概述,2)数控编程在数控机床上加工零件时，根据零件的加工图纸把待加工的零件全部工艺过程，工艺参数，位移数据和方向以及操作步骤等以数字信息的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床实现零件的全部加工过程。我们将从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全部过程称为数控编程。,零件图纸,分析图样确定工艺过程,计算加工轨迹和尺寸,编制程序单,制作控制介质,程序校检和首件试切,Y,Y,Y,N,N,N,图3-1 数控编程的步骤,二、数控编程的内容步骤 1.主要步骤,2.内容 1）零件图 A.几何信息 B.工艺信息 2) 工件分析根据零件的材料形状尺寸精度毛坯形状和热处理要求等 确定加工方案,选择合适的数控机床。 3）工艺方案确定 A 刀具加工夹具的设计和选择。 刀具由加工方法、切削用量等因素确定 B 选择对刀点选在容易找正，比并在加工过程中便于检查的位置 C 确定加工路线尽量缩短走刀路线，减少空刀行程，提高生产率。 D 确定切削用量切削用量应根据被加工件材料加工工序以及其他工艺要求并结合实际经验来确定。,4)刀具轨迹数值计算按已确定的加工路线和允许的零件加工误差,计算需输入数控装置的数据称为数值计算,主要部分是刀具中心轨迹的计算。 A）点位控制的数控机床无需计算，当编程坐标系与零件坐标系不一致时，进行坐标换算。 B）对由直线和圆弧组成的简单零件轮廓只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点的坐标值。（系统具有直线和圆弧插补功能）C对于由非圆曲线,曲面组成的形状复杂零件需要用直线或圆弧段逼近，在满足精度的条件下,计算相邻逼近直线或圆弧的交点或切点的 坐标值。以上计算需用计算机来完成。,5)编写零件加工程序单根据加工路线计算出刀具运动轨迹坐标值和已确定的切削用量以及辅助动作,并依据数控装置规定使用的指令代码及程序段格式,逐段编写零件加工程序清单。此外还应填写有关的工艺文件如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表。 6）控制介质及程序检验控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、软盘和硬盘等。 7）程序检验和首件试切程序检验只能检验出程序运动是否正确，不能检查被加工零件的加工精度。因程序检验不能检查出因编程计算不准确或刀具调整不当造成 的加工误差，因此还需经过首件试切，进行测量，当发现有加工误差时应分析误差产生的原因并采取措施加以纠正。,三、数控编程的方法 1.手工编程用人工完成程序编制的全部工作(包括用计算机辅助进行数值计算)称为手工编程。手工编程适用于点位加工或几何形状较为简单的零件，但对于零件轮廓不是由直线、圆弧组成或零件的程序量很大时使用手工编程既繁锁费时又容易出错。且无法解决复杂件的数控加工。 2.自动编程CAP自动编程也称计算机辅助编程时指用计算机代替手工进行数控机床的程序编制工作如自动地进行数值计算，编写零件加工程序清单自动地输出打印加工程序单和制备介质。自动编程大大减轻了编程人员地劳动强度,能解决手工编程无法解决的复杂零件地编程难题。且工件表面形状愈复杂，工艺过程愈繁琐自动编程优势越明显。语言编程APT语言（Automatically Programmed Tools） 自动编程类型 图形编程CAD/CAM软件（Mastercam 、Pro/E）实物编程通过测量头测得数据,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。,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,一.零件加工程序的结构 1.程序的结构程序号(名）完整的加工程序 若干程序段 若干指令字 字母,数字,符号2.程序段格式 1)定义: 指一个程序段中各指令字的排列顺序及其表达形式 2)类型a:固定顺序程序格式早期使用，用于点位控制机床.例: 10, 0, 54, 25, 45, 15,起点,终点,主轴,进给,第 二节 编程的基础知识,b:带分隔符的固定顺序的程序段格式早期使用，现个别系统采用程序段用分隔符号将各字分开，每一个字的顺序和其代表的功能不便程序不直观，易出错，常用于功能不多的，相对固定的数控机床装置中,式中：B分隔符，用它区分、隔离x，y和J数码；,x，y直线的终点或圆弧起点的坐标，单位为um；,J计数长度，单位为um，六位数字；,G记数方向，分为Gx和Gy，按x方向或y方向记数；,Z一加工指令，分为直线L与圆弧R两大类。,例：快走丝线切割机床 3B程序格式为： B x B y B J G Z,C:字地址程序段格式每一个坐标轴和功能字均以字母，数字和符号表示，且字母在首，程序段的长度可以变，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字以及与程序段相同的等效字可以不写。 特点：格式简单，直观，易检查和修改。 一般格式：N G X Y Z F S T M ；,程序 段号 字,准备 功能 字,尺寸字,进给 功能 字,主轴 转速 功能 字,刀具 功能 字,辅助 功能 字,程序段结束符,二:数控机床的坐标系统1.数控机床的坐标轴与运动方向的规定目的:保证NC机床的运行,操作及编程编制的一致性和使用维修的方便性,ISO和国际规定数控标准统一规定了数控机床的坐标轴与运动方向。(1)直线进给和圆周进给运动坐标系a.坐标系统 标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。直线进给运动一用 X, Y, Z 表示圆周进给运动一用 A, B, C表示b.规定:假定工件不动,刀具运动c.规定:以增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴的正方向,(2)机床坐标轴的确定方法 a Z轴（坐标）Z轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。对于铣床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线，远离工件方向为正方向。1)刀具旋转: Z轴为平行旋转刀具轴线2)工件旋转: Z轴为平行旋转工件轴线3)机床无主轴: 取垂直于工件装夹表面坐标为Z坐标4)机床有多主轴:取垂直于工件装夹表面的一根主轴为Z坐标5)机床主轴能摆动 (a):在摆动范围内只与主坐标中的一个坐标平行取该坐标为Z轴 (b):在摆动范围内只与主坐标中的多个坐标平行取垂直于工件装夹 表面的坐标为Z轴工件装夹表面,b X轴（坐标）规定X轴一般水平的，且垂直于Z轴平行于工件的装夹平面。它平行于主要的切削方向，且以此方向为主方向。1）工件旋转的机床（如车床、磨床）X轴方向在工件的径向上，且平行于工 件横向滑座。 Z轴水平，远离工件方向为正方向。从刀具主轴后端向工件方向看，向右方向为X轴的正方向。,图3-4 卧式数控车床,2）刀具旋转的机床 （如铣、钻、镗床 ） （1）Z轴垂直（立式主轴）面对刀具是主轴向立柱方向看， 向右方向为X轴的正方向,图3-5立式数控铣床,（2）当Z轴水平时(卧式主轴）沿刀具主轴向工件看，X轴的正方向指向右边。,图36卧式升降台铣床,图3-7 卧式镗床,C Y轴（坐标）Y轴垂直于X, Z轴,在已确定的X,Z轴的正方向后,根据右手定则来确定Y轴坐标的正方向d A B C轴（坐标）分别为绕X,Y,Z轴的回转进给运动坐标，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。e 附加运动轴（坐标）第二坐标为U、V、W和第三坐标为P、Q、R(3)编程坐标系的规定与机床坐标系规定相同,假定为工件固定不动,全部用刀具运动的坐标系编程。,2.机床坐标系与工件坐标系1)机床坐标系与机床原点a.机床坐标系机床上固有的坐标系,并设有固定的坐标原点，其坐标和运动方向视机床的种类和结构而定。b.机床原点也叫机械原点（X=0,Y=0,Z=0),是固有的点,不能随便改变，机床出厂已设定好。,2)工件坐标系与工件原点 a.工件坐标系也称编程坐标系，是编程人员编程使用的，由编程人员以工件图样上的某一点为原点建立的坐标系，工件坐标系的各坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴平行。 b.工件原点也称编程原点，编程坐标系的零点，可在程序中设置。 c.机床坐标系与工件坐标系的关系,x2,x1,x0,o1,o,y2,y1,y0,X1,X,Y,Y1,对刀点,机床坐标系,机床原点,工件坐标系,工件原点,两坐标系的关系是：相应的坐标轴相平行，方向也相同，但原点位置不同。,工件,3.绝对坐标系和增量（相对）坐标系1)绝对坐标系所有的点的坐标均以坐标原点为起点确定坐标值2)增量（相对）坐标系所有点坐标均以前一点的坐标为起点确定坐标值,以绝对坐标计算：XA=12, YA=15, XB=30, YB=35,以相对坐标计算：XA=0, YA=0, XB=18, YB=20,图310坐标方式的选择,4.最小设定单位与编程尺寸表示1)最小设定单位机床能实现的最小位移量，又称最小指令增量或脉冲当量。一般值0.00010.01mm 。2)编程尺寸表示法a）最小设定单位 例：X125.30mm Z405.247mm 最小设定单位为0.01mm程序写成：X12530 Z40525b）以毫米为单位表示上述程序写成： X125.30 Z405.247,三.功能代码简介尺寸字 指令字 G代码功能字（功能代码或功能指令） M代码F、S、T代码功能代码的作用：描述加工过程进行何种操作和运动特征。1.准备功能代码G(G代码) 1)作用:指定数控机床的加工方式,为数控装置的插补运算,刀补运算,固定循环等 做好准备 2)组成及种类组成: G代码由字母G和其后面的两数字组成 ，G00到G99共100种（见表23）。分类: 模态G代码：表示该代码在一个程序段中被使用后一直有效,直到出 现同组的另一代码功能才失效。G代码非模态G代码：非摸态代码只有在被指定的程序段才有意义例：G00 G01 G02 G03 为同一组代码为模态代码。,（1）同一组的模态代码在同一个程序段中不能同时出现，否则只有最后的代码有效。一般情况在同一程序段中不能出现多个同组指令，否则只有最后的代码有效。（2）非同一组的代码可在同一程序段中出现。（3）G代码通常位于程序段中尺寸字前。例：N001 G00 G17 X Y M03 M08；N002 G01 G42 X Y F；N003 X Y；N004 G02 X Y I J；N005 X Y I J；N006 G01 X Y；N007 G01 G04 X Y M05 M09；,2.辅助功能M代码 也称M功能, M指令或M代码 1)作用:描述机床各种辅助动作及状态（工艺性指令）例：主轴的开、停、正、反转，切削液的开关等 2)组成:字母M和其后面的数字组成。M00M99共100种（见表24） 3)编程特点:一般在程序段的后部,且同一个程序中不能出现两个以上同组M 代码,不同组的M代码可以出现多个。 4）常用M代码 (1)M00 程序停止当执行M00时,程序暂停,等待按下控制面板上的“循环启动” 键程序继续进行,(2)M01 计划(任选)停止M01功能与M00功能的功能相同,只是其是否执行暂停取决于参数设置功能中的Conditional Stop设定或操作面板上的“选择停止开关”的位置当Conditional Stop设定为0或“选择停止开关”处于不接通状态时，M01不起作用，程序继续执行。当Conditional Stop设定为1或“选择停止开关”处于接通状态时，M01执行暂停等待按下“循环启动”键后程序继续执行。M01指令适用与过程中需停机检查测量零件中或换刀和交接班等。 (3)M02程序结束该指令应为程序的最后一句表示程序的全部结束。,(4)M03 、M04、M05 分别命令主轴正转、反转和停转正转与反转方向判别：从主轴向Z轴正向看去主轴顺时针方向旋转为正转，逆时针方向为反转。 (5)M06自动换刀指令 常用于加工中心。刀架或多主轴转塔头转位实现换刀 换刀方法 带有机械手刀库的换刀 (6)M07、M08、M09冷却液开关说明：M072号冷却液开（雾状冷却液）M081号冷却液开（液状冷却液）M09冷却液关,(7)M30程序结束功能与M00相似只是M30表示程序结束，同时使程序指针指向第一程序段，此时按Esc键可返回主画面， 也可按循环启动键再次进行加工。3、进给功能F、主轴转速功能S、刀具功能T 功能：利用字母F、S、T后面指定的一个数值分别指定进给速度 主轴转速和 所用刀具与刀补号。 1）进给功能（F功能）指定刀具进给速度 F后数字表达方法 直接法具体主轴转速数值代码法某种转数的代码,2）主轴转速功能（S功能）指定主轴转速加工过程中通过控制面板的主轴转速倍率开关和进给速度倍率开关可以进行F和S的调整（50%200%）但编程时总是假定倍率为100%。格式：SM03 S600 3）刀具功能（T功能）指定刀具号和刀补号格式 ：T（两位或四位数字组成）M06 T2 例：T1 0 T1 1或T01 01 T01 02有的系统T后不需要刀补号，因为系统在每把刀号中已存下刀具半径和长度的补偿。,第三节 常用准备功能指令的编程方法一.与坐标系相关的指令 1.绝对坐标与相对（增量）坐标指令G90 绝对 G91 相对 1)绝对编程坐标值以编程原点为基准例:G90 G01 X12 Y15 NL(程序段结束符),O,X,Y,B,A,X1,Y1,起点,终点,15,35,12,30,2)增量编程坐标值以前一个坐标位置作为基准来计算 例:上图 G91 G01 X-18 Y-20 NL或 G01 U-18 V-20 NL (U,V,W是相对坐标增量) 2.坐标系设定指令G92 1)功能:建立编程坐标系零点 2)建立方法: G92 X_ Y_ Z_ 例: G92 X40 Y30 Z25注意:G92只是设定坐标系,刀具机床并不运动,25,Z,30,40,Y,X,3.坐标平面选择指令G17(XY面),G18(XZ面),G19(YZ面)功能:使三坐标以上机床,从事于二维平面加工G17可以省略G17到G19在进行圆弧插补和刀具补偿时必须使用,Y,Z,X,图2,G19,G18,G17,二.运动控制指令 1.快速点定位指令G00 1）功能:实现快速定位,采用点位控制方式,运动中无轨迹要求。 2）格式：G00 X Y Z （进给速度由系统内部参数决定） 或 G00 u v w ,X,Y,Z,起点(x0, y0, z0),终点(x, y, z),2.直线插补指令G01 1）功能：产生直线和斜线运动，使机床能在各坐标平面内切削任意斜率的直线轮廓。 2）格式：G01 X Y Z F 指定进给速度或 G01 U V W F 例：,85,40,-15,A,B,C,y,x,0,50,20,70,绝对坐标编程 G90 G01 X30 Y40 Z20 F80 相对坐标编程 G91 G01 X20 Y30 Z10 F803.圆弧插补指令G02 G03G02顺时针圆弧插补指令 G03逆时针圆弧插补指令 1）顺逆圆弧的判别方法：从沿垂直于要加工圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为 G03。,A,B,30，40，20,z,x,y,10，10，10,功能：使机床在各坐标平面内执行圆弧运动，加工出圆弧轮廓。,G02,G03,G02,G03,G03,G02,G17,G18,G19,y,x,z,2）圆弧编程格式圆弧坐标编程I、J、K 圆弧编程半径编程R 格式： a.x、y、z、在绝对坐标系（G90）下为圆弧终点的坐标。在相对坐标系（G91）下为圆弧终点相对于起点的距离。 b.I、J、K 表示圆弧中的相对圆弧起点在x、y、z方向的坐标增量或反之（起点 圆心）。 c.有的系统可用半径R编程,R带有“”号,但用半径编程不能描述整圆。,G17 G18 G19,G02 G03,x y x z y z,I JI KJ K,F,R,R,R,相对,当圆心角,0180 R取正值180360 R取负值,d.大多数系统圆弧插补可跨象限编程，但是还有系统圆弧插补不能跨象 限编程若编制跨象限圆弧则需分段处理。 例：圆弧起点A，采用圆心I、J编程，加工起始点O1）不能跨象限编程，绝对值编程。,y,x,0,D,C,A,B,2）用绝对（增量）坐标跨象限编程 N001 G92 X0 Y0 N002 G90（G91） G00 X20 Y0 N003 G03 X20（X0） Y0 I-20 J0 F100 N004 G00 X0 Y0 N005 M02 例：,45,70,x,y,R30,R20,R25,A,B,C,D,4.暂停(延迟)指令G04 1)功能:使刀具作短暂停留,以获得圆整而光滑的表面光整加工 2)G04指令用于下列几种情况 a 加工不通孔时,在刀具进给到规定深度后,用G04指令停止进刀,待主轴转几转作非进给光整切削,然后退刀,来保证孔底平整。 b 镗孔完毕后要退刀时,为避免留下螺纹划痕影响光洁度,应使主轴停止转动,并暂停几秒钟,待主轴完全停止后再推刀。 c 用割槽刀割槽时,为保证槽底的光洁度,用G04指令在主轴转过几转后再退刀。 d 在机床上倒角或打中心孔时,为使表面平整,使用G04指令使工件转过一转后再退刀。 3)格式:,X,U,P,K,表示,暂停时间（以秒和毫秒为单位）,工件转数,G04,例：G04 P10,1)左,右刀补的判别判断左右刀补时人面向走刀方向,判别刀具再工件轮廓的左边还是右边切削。左边切削左刀补右边切削右刀补,y,x,G41,G42,三.刀具补偿指令 1.刀具半径补偿指令G40,G41,G42G40 取消刀补 G41 建立刀补 G42 建立右刀补,2)功用:A）在编程时,不需要计算刀具中心的运动轨迹,直接按零件轮廓编程,简化编程。B）在加工过程中刀具磨损或刀具重磨以及中途换刀后,使刀具直径变化,这时用刀补功能只须改变刀具半径的补偿值,就无须在修改加工程序。C）可以为下一道工序留下精确余量,且粗、细加工可引用同一零件加工程序及同一把刀具。 例:,R刀,R刀,D）用同一加工程序进行阴阳模的加工,G42得阳模轨迹,G41得阴模轨迹,3）格式,G00 G01,G41 G42,G41 G42,G02 G03,G00 G01,X Y D ,a）,b）,D ,X Y R ,c） G04指令注销刀具补偿仅用于G00，G01指令,X Y ,G40,刀具补偿的运动轨迹可分为三个部分：1、刀具补偿建立的切入阶段2、零件轮廓加工阶段3、刀 具补偿取消阶段,A,B,C,D,E,取消刀补阶段,X,Y,零件的加工阶段,建立刀补阶段,起点,G41,建立刀补段由起刀位置到零件轮廓并开始形成刀具补偿的程序段,20,A,B,y,x,0,20,40,40,80,80,例：刀具补偿程序的编制,2、刀具长度补偿指令G40（取消），G43（正补偿），G44（负补偿） 1）功用：一般用于刀具的轴向补偿，即对轴向加工适用。其作用使刀具在轴向的实际位移量大于或小于程序给定值。当G43时为相加；G44时为相减2）格式：ZHG43，G44指令执行的结果G43，G40 G44，G40,G43 G44,+Z,+Z,指令值点,实际到达点,指令值点,实际到达点,H*,H*,G43,G44,成对使用,一.概述 1.工艺原则与普通机床基本相同数控加工,采用机加工。 2.工序内容复杂加工程序的编制要比普通机床编制工艺规程复杂。 3.对工序内容的正确性与合理性要求较高NC加工属于自动加工二.工艺处理的主要内容 NC加工的合理性分析 零件的工艺性分析 工艺过程和工艺路线的确定 零件的安装方法的确定 选择刀具和选择切削用量,第四节 数控编程的工艺处理,2.零件的工艺分析 a 考虑零件工艺性加工方便性、合理性“机制工艺”专门介绍编程的方便性和可能性衡量NC加工工艺性的一个标准 b 零件的设计角度（考虑编程的方便性）： （1）零件图纸上的尺寸标注应便于数值计算，使编程方便（2）零件的内外腔形状同一减少换刀次数，应用专用轮廓加工程序（3）考虑零件圆角半径的影响因工件的圆角大小决定刀具直径的大小（4）条件允许下采用对称结构因NC机床有镜像加工功能,3.确定工艺过程和工艺路线(走刀路线)a.确定工艺过程包括确定零件的哪些表面需要NC加工,选择何种NC机床,及合理选用刀具和切削参数b.确定工艺路线(加工路线) 确定切削过程中刀具的运动轨迹和方向. 编程时确定加工路线的原则： （1）保证零件的加工精度和表面粗糙度例1： 顺铣：刀具旋转方向与走刀方向一致。逆铣：刀具旋转方向与走刀方向相反。顺铣NC机床可用，加工表面质量好。 铣削逆铣普通机床上采用目的：防止丝杆间隙产生的崩刀。,顺铣,逆铣,例2：刀具切入切出时，避免沿零件中外轮廓的法向切入、切出会产生刀具的刻痕，而应沿外轮廓零件中的曲线延长线的切入/圆弧切入、切出,数控技术,例3：轮廓铣削过程中要避免停顿，因为加工过程当中工艺系统处于弹性变形状态下的平衡，停顿会引起切削力的突然变化，会在停顿处轮廓表面留下刀痕。例4：零件加工余量大时，可采用多次进给逐渐切屑的方法，最后留少量精加工余量，一般为0.20.5mm（2050S）（2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间最短原则 例：孔的加工,例：试比较加工内轮廓,行切法:加工路线较短，简单，编程方便，但内轮廓表面有残留高度，影响表面质量。,环切法:内轮廓表面无残留高度，表面质量好，但是编程比行切法复杂,加工路线比行切法长。,内行外环：集上述两种方法的优点,（3）方便数值计算，减少编程工作量,4 确定零件的安装方法和对刀点，换刀点 1）安装合理选择应基准和夹紧方案（具体零件具体对待）2）夹具要求简单、柔性大（可调节性）、高效（气动、液动）、刚性好。一般选用可调整夹具、组合夹具等标准化、通用化夹具做到在一次装夹中能把所有要加工表面都加工出来。 零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹而影响刀具进给和切屑加工。 3）对刀点程序的起点，刀具运动的起点。 （1） 选择原则, 对刀点应便于数值计算和程序编制；, 对刀点在机床上容易找正；, 在加工过程中便于检查；, 引起的加工误差小。,对刀点可以设置在零件、夹具上面或机床上面。,（2）对刀点的作用 确定编程坐标系在机床坐标系中的位置。对刀点的坐标值应是刀具刀位点坐标，即对刀点与刀位点重合。,各类刀的刀位点如下：车刀和镗刀是刀尖 钻头是钻尖 立铣刀和端铣刀是他们刀头底面中心 球头铣刀是它的球面顶点,4）换刀点加工过程中换刀的位置一般在零件的外部，在换刀点换刀时应能够避免换刀时碰伤工件或夹具。,5选择刀具和切削用量 1）刀具选择应考虑主要零件的材料，加工行面类型，机床的切削用量，刀具的耐用度，刚性及热处理等在编程时需要预先规定好刀具的结构尺寸和调整尺寸，特别是加工中心，在刀具安装前，应根据编程时确定的参数，在机床外的调整装置中调整刀所需的尺寸。 2）切削用量的选择切削用量：主轴转速，切削深度，切削宽度，进给速度.a)主轴转速的选择:根据工件材料和刀具(或工件)直径以及切削速度选择V=3.1415D*n/1000V切削速度；n主轴转速；D刀具或工件的直径,b)切削深度的选择：在机床，刀具和工件刚度允许的条件下，尽可能取最大值或使切削深度等于零中的加工余量，以减少进给次数，提高加工效率. c)进给速度选择:根据零件加工精度和表面粗糙度。一般加工精度高,表面粗糙度小,进给量小。特殊在硬质合金刀具高速切削钢件时进给不能过小.因为小于一定的限度后,实际表面粗糙度反而加大。加工过程中进给速度影响:拐点变向“超程”现象；拐点变向“欠程”现象三：合理编制工艺文件文件： 加工工序卡刀具调整单机床调整单,一.概述 1.数值计算的定义:根据零件图样,按照已经确定的加工路线和允许的编程误差,计算出数控系统所需要输入的数据。 2.数值计算的内容1)轮廓轨迹特征点的坐标计算(1)系统具有刀具补偿功能基点坐标计算实际轮廓: 节点坐标非圆曲线A 基点几何元素的连接点。如两相邻直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧或直线与二次曲线的交点或切点等。B 节点将组成零件轮廓的曲线,按数控系统插补要求在满足允许误差的条件下进行分割，各分割点叫节点。直线分割曲线时，则相邻两直线的交点为节点。若用圆弧分割曲线时，则相邻两圆弧的交点或切点为节点。,第五节 程序编制中的数值计算,直线,圆弧,(2)系统无刀具补偿功能基点计算刀具中心轨迹(或刀位点轨迹)节点 2)辅助计算增量计算用增量编程脉冲数计算当X、Y、Z的数字用脉冲数表示辅助程序的数值计算如暂停时间，主轴转速，进给速度等。,第四章 数控程序的编制,4.1 西门子802D车削编程4.2 法那克0i系统车削编程,4.1 西门子802D车削编程,（1）车削编程的特点1.坐标尺寸可以绝对编程、增量编程或一个程序段中可混编，径向尺寸绝对值编程时为直径值，增量编程时为实际值的2倍。2.刀补功能（半径补偿和位置补偿）通常把刀尖磨成小圆弧，半径指刀尖圆弧半径，铣刀半径，用G41或G42功能指令进行刀半补，G43进行长度补偿，车削中只有圆弧刀才用刀半补，当车刀圆弧半径很小时，可忽略不计。,（2）准备功能准备功能用字母G+数字来编程，用来定义几何形状和CNC的工作状态G00快速定位指令 G01直线插补指令G02顺时针圆弧插补 G03逆时针圆弧插补G04暂停指令 G33螺纹加工指令G54G59编程原点设置既零点的偏移G90绝对编程 G91增量编程G96恒线速度切削 G97取消恒线速度切削,例AB G90 G00X60Z40 G91 G00X20Z30,2.直线插补G01 用于切削平面任意斜率直线或空间任意斜率直线段轮廓。,注意：不运动的坐标可省略，数值不必写入； 当程序中切削加工前有F，则坐标后的F可省或不省； 目标点同样可采用绝对编程或增量编程。,G90 G01 X30 Z80 F100 G91 G01 X60 Z60 F100,3.G02 /G03指令的使用a:G02/G03方向的判别:G02 为顺时针加工指令,G03为逆时针加工指令(举例说明方向的判别)b:G02/G03指令的使用,:终点+半径 G90 G02/G03 X_Z_CR=_F_G91 G02/G03 X_Z_CR=_F_,圆弧插补指令格式通常有四种:终点+圆心坐标 G90 G02/G03 X_Z_I_K_F_G91 G02/G03 X_Z_I_K_F_,:圆弧张角圆心G02/G03 I_K_ AR=_F_，为负值，为正值,：终点坐标张角G90/G91 G02/G03 X_Z_AR=_F_,注意：，在绝对值方式下编程是终点坐标值，增量方式下是终点相对于起点的坐标值,I，K 无论是在增量还是绝对值的方式下始终是圆心相对于起始点的增量值，由于坐标系的变换，G02/G03方向设定与日常生活中的顺逆判定相反,G02/G03运行速度为10400mm/min,举例编写精加工程序,Z,X,4.G04指令为了满足工艺上某些要求，暂停时间到继续执行下一段程序，暂停时间为一般0.110S，也可0.0199.995，S单位为转 格式G04 F(S)_,5.螺纹切削指令螺纹左旋还是右旋，由主轴的转向确定，M03右旋，M04左旋。,圆柱螺纹G33 Z_K_SF_(加工多头螺纹时相对第一个角的偏移),G33 Z_X_K_(X为锥角，锥角小于45),G33 Z_X_I_(锥角大于45),6.毛坯切削循环CYCLE95 CYCLE95(NPP,MID,FALZ,FALX,FAL,FF1,FF2,FF3,VARI,DT,DAM,_VRT),其中VARI是加工类型，总共有12种。,VRT 纵向L/端面P 外部A/内部I 粗/精/完成L A 粗 P A 粗 L I 粗 P I 粗,VRT 纵向L/端面P 外部A/内部I 粗/精/完成 5 L A 精 6 P A 精 7 L I 精 8 P I 精,9 L A 完成10 P A 完成11 L I 完成12 P I 完成,循环编程举例1,循环编程举例2,7.CYCLE97螺纹切削加工指令,CYCLE97（PIT,MPIT,SPL,FPL,DM1,DM2,APP,ROP, TDEP,FAL,LANG,NSP,NRC,NID,VARI,NUMT）,TDEP：螺纹深度,LANG:切入进给角（一般设0，自动以合适的角度切削，沿侧面切削时，必须设为刀具侧面角的一半）,NSP：首圈螺纹起始点偏移（无偏移为0）,NRC：粗加工切削次数,NID：停顿时间,VARI：螺纹加工类型14,NUMT：螺纹头数,螺纹切削加工类型：1 外螺纹 恒定进给 2 内螺纹 恒定进给3 外螺纹 恒定切削截面积4 内螺纹 恒定切削截面积,例 已知：螺距为2，精加工余量0.2mm，粗车8刀，停顿4次，恒进给切削，单头螺纹,8.跳转指令GOTOB 向程序开始的方向跳转（即向后跳转）GOTOB MARKE1GOTOF 向结束方向跳转（即向前跳转） GOTOF MARKE2 注意：在所跳转的程序段前必须有对应的标记符（P114116）,M03 S800 F0.1T01G00 X32 Z2 CYCLE95(“L01”,2,0.2,0.2,0.2,0.1,9,1)G00X100Z100M05M02,综合车削编程 例2：,T1为外圆粗车刀，T2为精加工车刀，T3为螺纹刀,4.2 法那克0i系统车削编程,法那科系统与西门子系统基本区别：1、增量编程用U、V、W分别表示在X，Y，Z方向上的增量，在一条程序段中，绝对编程和增量编程可以结合起来使用，基本指令与西门子系统使用一致。2、程序名O+数字3、程序段结尾以;结尾,一、常用指令 1. G00快速定位指令的使用,a： G00 X_Z_；,b： G00 u_w_；,a： G02/G03 X_Z_I_K_F_；G02/G03 U_W_I_K_F_；,b： G02/G03 X_Z_R_F_；G02/G03 U_W_R_F_；,3. G02 /G03圆弧插补指令的使用,2. G01 直线插补指令的使用,a： G01 X_Z_F_；,b： G01 u_w_F_；,二、专用循环指令,1.G70精加工循环G70 P(ns) Q(nf)； 用于G71,G72或G73粗车削后,2.外圆粗车固定循环,G71 U(d) R（e）； G71 P（ns）Q（nf）U（ u）W（ w）F_S_T_；,d为切削深度，e为退刀行程,3.端面车削固定循环,G72 W(d) R（e） G72 P（ns）Q（nf）U（ u）W（ w）F_S_T_,d为z向切削深度，e为z向退刀行程,4.成形加工复式循环,G73 U(i) W(k) R（d） G73 P（ns）Q（nf）U（ u）W（ w）F_S_T_,i为x向加工总余量， k为z向加工总余量，e为分割次数,5.G76螺纹切削循环,G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) R（ d） G76 X(U) Z(w) R(i) P(k) Q( d) F(L),m为加工重复次数199（系统参数指定）r为螺纹倒角量a为刀尖角度，由系统参数指定（80，60，55，30，29，0） dmin为最小切削深度，用半径值表示d为精加工余量i为螺纹部分半径差，I=0，可作一般螺纹切削k为螺纹高度，用半径值表示 d为第一次切削深度，半径值；L为导程,6. G90内外直径的切削循环,G90 X(U)_Z(w)_F_(圆柱体) G90 X(U)_Z(w)_R_F_（圆锥面R为半径差）,U0,w0,R0,7. G92切削螺纹循环,G92 X(U)_Z(w)_F_(F导程，柱螺纹) G92 X(U)_Z(w)_R_F_（锥螺纹）,8. G94台阶切削循环,G94 X(U)_Z(w)_F_(柱台阶) G94 X(U)_Z(w)_R_F_（锥台阶。R为锥面在Z向的投影）,9. G96，G97,G96为恒线速度切削G97取消恒线速度切削,10. 子程序调用,11.G98,G99G98进给率单位mm/minG99进给率单位mm/r,12.G20,G21 G20英制单位的设定 G21公制单位的设定,13.G32恒螺距的切削 G32X_Z_F_Q_（F为螺距，Q为起始点角度的偏移，扩大1000倍，切削期间最好取消恒线速度切削的功能）,三、 编程指令的应用,例一：用G90指令加工零件,例二：用G92，G76指令加工螺纹，螺距2,例3：G94指令加工台阶,例四：1.循环加工指令的使用,例四：2.循环加工指令的使用,例五：3.循环指令加工零件,例6：综合车削编程1,综合车削编程2,第五章 数控铣床程序的编制,5.1 西门子802D铣削编程5.2 法那克0i系统铣削编程,5.1 西门子系统802D铣削编程,一、常用指令 G00 快速定位 G01直线插补 G02顺时针圆弧插补 G03逆时针圆弧插补 G04暂停 G17选择XY平面 G18选择XZ平面 G19选择YZ平面 G70英制单位输入 G71公制单位输入 G41左刀补 G42右刀补 G40刀补取消 CT带切线的圆弧过渡 G54G59可编程的零点偏移，G53取消,