數(shù)控機床編程CAI課件

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1、,第2章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ),第2章,數(shù)控加工編程基礎(chǔ),2.1 概述,2.2 字符與代碼,2.4 程序段與程序格式,本章小結(jié),2.3 數(shù)控機床的坐標系,本章學(xué)習(xí)目標：,本章是數(shù)控編程的基礎(chǔ)，主要講述了數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識，常用G代碼及M代碼功能指令，數(shù)控機床坐標系，數(shù)控程序段與程序格式等。本章要求熟悉數(shù)控加工程序格式以及編程步驟，熟記數(shù)控機床坐標系的確定方法和右手笛卡爾直角坐標系的應(yīng)用。,2.1 概 述,目的：,程序編制是數(shù)控加工的一項重要工作，理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時應(yīng)能使數(shù)控機床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機床安全可靠及高效地工作。,內(nèi)容與步驟：

2、,分析被加工零件的零件圖，確定加工工藝過程；進行刀具運動軌跡坐標計算；編寫程序單；制備控制介質(zhì)；程序校驗和首件試切等。,2.1.1 數(shù)控機床編程的目的與步驟,1分析零件圖紙,分析工件材料、形狀、尺寸精度及毛坯形狀和熱處理等，確定工件在數(shù)控機床上進行加工的可行性。,2工藝處理,制定數(shù)控加工工藝除考慮一般工藝原則外，還應(yīng)考慮充分發(fā)揮所有數(shù)控機床的指令功能，走刀路線要短，換刀次數(shù)盡可能少等。,（1）確定加工方案；（2）刀具、工夾具的設(shè)計和選擇；,（3）選擇對刀點：,對刀點,是指刀具相對零件運動的起始點。對刀點也稱作程序起,始點或起刀點。,對刀點的選擇原則,是：所選對刀點應(yīng)使程序編制簡單、工件容,易找

3、正，并在加工過程中便于檢查和減小加工誤差的位置。,（4）確定加工路線：盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)率；保證加工,零件的精度和表面粗糙度的要求；有利于簡化數(shù)值計算，減少程序段的數(shù)目和,編程的工作量。,（5）確定切削用量：包括背吃刀量、側(cè)吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）及進給速度。,3進行刀具運動軌跡坐標計算,根據(jù)零件圖的幾何尺寸、進給路線及設(shè)定的工件坐標系，計算工件粗、精加工各種運動軌跡關(guān)鍵點的坐標值。,4編寫程序單,編程人員要了解數(shù)控機床的性能、程序指令代碼以及數(shù)控機床加工零件的過程，才能編寫出正確的加工程序。,5制備控制介質(zhì),控制介質(zhì)有穿孔帶、磁帶、磁盤和U盤等。,6程序校驗和首件

4、試切,程序的驗證可采用仿真軟件（如：德國的Dialog；國產(chǎn)的宇龍、斯沃、金銀花數(shù)控仿真軟件等）在計算機上進行模擬，也可利用數(shù)控機床的空運行功能進行檢驗，以檢查機床的動作和運動軌跡的正確性。為了檢查出由于編程計算不準確或刀具調(diào)整不當造成的加工誤差的大小，還需經(jīng)過試切進行檢驗。根據(jù)試切情況對程序進行修改。,2.1.2 數(shù)控機床程序的編制方法,1手工編程,從工件的圖樣分析、工藝過程的確定、數(shù)值計算到編寫加工程序單、制作控制介質(zhì)等都是人手工完成。對形狀簡單的工件，可以使用手工編程。手工編程既經(jīng)濟又及時。但對于幾何形狀復(fù)雜的零件，特別是具有列表曲線、非圓曲線及曲面的零件（如葉片、復(fù)雜模具），或者表面的

5、幾何元素并不復(fù)雜而程序量很大的零件（如復(fù)雜的箱體），或者工步復(fù)雜的零件，手工編程就難以勝任，因此必須用自動編程的方法。為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機床的利用率，有效解決復(fù)雜零件的加工問題，應(yīng)當使手工編程向自動編程方向發(fā)展，但也要看到，手工編程是自動編程的基礎(chǔ)，自動編程中許多核心的經(jīng)驗都來源于手工編程，二者是相輔相成的。,2自動編程,自動編程也稱計算機輔助編程，即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成。典型的自動編程有人機對話式自動編程及圖形交互式自動編程。,UG,CATIA,PRO/E,Cimatron,Master CAM,DELCAM,CAXA制造工程師,常用的CAD/CAM軟件,CAD,-

6、Computer Aided Design 計算機輔助設(shè)計,CAM,-Computer Aided Manufacturing 計算機輔助制造,（1）UG：,Unigraphics 是美國Unigraphics Solution公司開發(fā)的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一體的三維參數(shù)化軟件，現(xiàn)被西門子公司收購，是當今最先進的計算機輔助設(shè)計、分析和制造的軟件，用于航空、航天、汽車、輪船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG軟件在CAM領(lǐng)域處于領(lǐng)先的地位，產(chǎn)生于美國麥道飛機公司，是飛機零件數(shù)控加工首選編程工具。,（2）,CATIA：,Catia是法國達索（Dassault）公司推出的產(chǎn)品，法制幻影系

7、列戰(zhàn)斗機、波音737、777的開發(fā)設(shè)計均采用Catia。CATIA據(jù)有強大的曲面造型功能，在所有的CAD三維軟件位居前列，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的航空航天企業(yè)、研究所，以逐步取代UG成為復(fù)雜型面設(shè)計的首選。CATIA具有較強的編程能力，可滿足復(fù)雜零件的數(shù)控加工要求。目前一些領(lǐng)域采取CATIA設(shè)計建模，UG編程加工，二者結(jié)合，搭配使用。,（3）Pro/E：,是美國PTC（參數(shù)技術(shù)有限公司）開發(fā)的開發(fā)的軟件，是全世界最普及的三維 CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計與制造）系統(tǒng)。廣泛用于電子、機械、模具、工 業(yè)設(shè)計和玩具等民用行業(yè)。具有零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計等多種功能。Pro/E在我國

8、南方地區(qū)企業(yè)中被大量使用，設(shè)計建模采用PRO/E，編程加工采用MASTERCAM 和CIMATRON 是目前通行的做法。,（3）Cimatron：,Cimatron系統(tǒng)是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三產(chǎn)品，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。Cimatron CAD/CAM系統(tǒng)在國際上的模具制造業(yè)備受歡迎，國內(nèi)模局制造行業(yè)也在廣泛使用。,（4）Master CAM:,Master CAM是美國CNC公司開發(fā)

9、的基于PC平臺的CAD/CAM軟件，它具有方便直觀的幾何造型，Master cam提供了設(shè)計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計出復(fù)雜的曲線、曲面零件。Master Cam 具有較強的曲面粗加工及曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復(fù)雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。由于價格低廉，性能優(yōu)越，成為國內(nèi)民用行業(yè)數(shù)控編程軟件的首選。,（）DELCAM：,FeatureCAM是美國DELCAM公司開發(fā)的基于特征的全功能CAMCAM軟件，全新的特征概念，超強的特征識別，基于工藝知識庫的材料庫，刀具庫，圖標導(dǎo)航識別，基于工藝卡片的編程模式。全模塊的軟件，從25軸銑削

10、，到車銑復(fù)合加工，從曲面加工到線切割加工，為車間編程提供全面解決方案。DELCAM軟件后編輯功能相對來說是比較好的。近年來國內(nèi)一些制造企業(yè)正在逐步引進，以滿足行業(yè)發(fā)展的需求，屬新興產(chǎn)品。,（）CAXA制造工程師：,CAXA制造工程師是北京北航海爾軟件有限公司推出一款全國產(chǎn)化的CADCAM產(chǎn)品，為國產(chǎn)CADCAM軟件在國內(nèi)CAM市場中占據(jù)了一席之地。作為我國制造業(yè)信息化領(lǐng)域自主知識產(chǎn)權(quán)軟件優(yōu)秀代表和知名品牌，CAXA已經(jīng)成為我國CAD/CAM/PDM業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者和主要供應(yīng)商。CAXA制造工程師是一款面向二至五軸數(shù)控銑床與加工中心、具有良好工藝性能的銑削/鉆削數(shù)控加工編程軟件。該軟件性能優(yōu)越，價格

11、適中，在國內(nèi)市場頗受歡迎。,2.2 字符與代碼,2.2.1 字符與代碼,字符（Character）：用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號，如數(shù)字、字母、標點符號、數(shù)學(xué)運算符等。字符是機器能進行存儲或傳送的記號。字符也是我們所要研究的加工程序的最小組成單位。,加工程序用的字符分四類。一類是字母，它由大寫26個英文字母組成。第二類是數(shù)字和小數(shù)點，它由09共10個阿拉伯數(shù)字及一個小數(shù)點組成。第三類是符號，由正（+）號和負（-）號組成。第四類是功能字符，它由程序開始（結(jié)束）符（如“%”）、程序段結(jié)束符（如“；”）、跳過任選程序段符（如“/”）等組成。,2.2.1 字符與代碼,字符（Character）：

12、用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號，如數(shù)字、字母、標點符號、數(shù)學(xué)運算符等。字符是機器能進行存儲或傳送的記號。字符也是我們所要研究的加工程序的最小組成單位。,加工程序用的字符分四類。一類是字母，它由大寫26個英文字母組成。第二類是數(shù)字和小數(shù)點，它由09共10個阿拉伯數(shù)字及一個小數(shù)點組成。第三類是符號，由正（+）號和負（-）號組成。第四類是功能字符，它由程序開始（結(jié)束）符（如“%”）、程序段結(jié)束符（如“；”）、跳過任選程序段符（如“/”）等組成。,2.2.2 數(shù)控機床功能代碼,1準備功能,準備功能（G功能）是使數(shù)控機床建立起某種加工方式的指令，如插補、刀具補償、固定循環(huán)等。G功能由地址符G和其后的

13、兩位數(shù)字組成，從G00,G99共100種功能。,2輔助功能,輔助功能（M功能）是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、冷卻液的開關(guān)，工件或刀具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符M和其后的兩位數(shù)字組成。從M00,M99共100種功能。,2.3 數(shù)控機床的坐標系,2.3.1 坐標系及運動方向的規(guī)定,目前，國際標準化組織已經(jīng)統(tǒng)一了標準的坐標系。我國已制訂了JB3051-82數(shù)控機床坐標和運動方向的命名數(shù)控標準，它與ISO841等效。,標準的坐標系采用,右手笛卡爾直角坐標系,，如圖2-2所示。這個,坐標系的各個坐標軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行,。,直角坐標系X、Y、Z三者的關(guān)系及其方向用右手

14、定則判定,；,圍繞X、Y、Z各軸回轉(zhuǎn)的運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則確定,。,在坐標軸命名或編程時，,不論機床在加工中是刀具移動，還是被加工工件移動，都一律假定被加工工件相對靜止不動，而刀具在移動，即,刀具相對運動的原則,，并同時規(guī)定,刀具遠離工件的方向為各坐標的正方向,。,標準的坐標系采用,右手笛卡爾直角坐標系,，如圖2-2所示。這個,坐標系的各個坐標軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行,。,直角坐標系X、Y、Z三者的關(guān)系及其方向用右手定則判定,；,圍繞X、Y、Z各軸回轉(zhuǎn)的運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則確定,。,2.3.2 機床坐標軸的確定,確定機床坐標軸時，一般是,

15、先確定,Z,軸，然后再確定,X,軸和,Y,軸,。,1,Z,軸的確定,Z,軸的方向是由傳遞切削力的主軸確定的，標準規(guī)定：,與主軸軸線平行的坐標軸為,Z,軸，并且刀具遠離工件的方向為,Z,軸的正方向,。,圖2-3 臥式車床,圖2-5 立式銑床,對于沒有主軸的機床，如牛頭刨床等，則以與裝夾工件的工作臺面相垂直的直線作為,Z,軸方向。如果機床有幾根主軸，則選擇其中一個與工作臺面相垂直的主軸，并以它來確定,Z,軸方向（如圖2-4立式車床）。,圖2-4 立式車床,2,X,軸的確定,平行于導(dǎo)軌面，且垂直于,Z,軸的坐標軸為,X,軸,。,X,軸是在刀具或工件定位平面內(nèi)運動的主要坐標。對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床

16、、磨床等），,X,坐標的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導(dǎo)軌面，刀具遠離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為,X,軸正方向。如圖2-3所示。注意：對于刀架在工件前側(cè)時，數(shù)控車床的,X,軸正方向與圖2-3方向相反。,數(shù)控車床（刀具后置）,數(shù)控車床（刀具前置）,2,X,軸的確定,對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（如銑床、鏜床、鉆床等），如果,Z,軸是垂直的，則面對主軸看立柱時，右手所指的水平方向為,X,軸的正方向。如圖2-5所示如果,Z,軸是水平的，則面對主軸看立柱時，左手所指的水平方向為,X,軸的正方向，如圖2-6所示。,圖2-5 立式銑床,圖2-6 臥式銑床,3,Y,軸的確定,Y,坐標軸垂直于,X,、,Z,坐標軸。,Y,運動的正方向根據(jù),X,坐標和,Z,坐標的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標系來判斷。,圖2-5 立式銑床,圖2-3 數(shù)控車床,4旋轉(zhuǎn)運動的確定,圍繞坐標軸,X,、,Y,、,Z,旋轉(zhuǎn)的運動，分別用,A,、,B,、,C,表示。它們的正方向用右手螺旋法則判定，如2-2圖所示。,5附加軸,如果在,X,、,Y,、,Z,主要坐標以外，還有平行于它們的坐標，則用U、V、W軸分別表示平行于X、Y、Z軸的第二組直線運