數(shù)控加工的編程基礎(chǔ)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),（一）目的與要求,使學(xué)生建立數(shù)控編程的基本概念，掌握數(shù)控編程的基本內(nèi)容、主要步驟；掌握加工程序的基本組成、程序的基本結(jié)構(gòu)和類型。,（二）教學(xué)內(nèi)容,1數(shù)控加工的過程,2數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟,3數(shù)控編程的種類,4數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向的命名規(guī)則,5典型數(shù)控系統(tǒng)及其主要功能,6程序的結(jié)構(gòu),7程序段格式的書寫規(guī)則,8.續(xù)效代碼與非續(xù)效代碼,第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),（三）教學(xué)要求,1了解數(shù)控加工的過程,2掌握數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟,3掌握數(shù)控編程的種類,4

2、掌握數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向的命名規(guī)則,5了解典型數(shù)控系統(tǒng)及其主要功能,6掌握程序的結(jié)構(gòu)組成,7掌握程序段格式的書寫規(guī)則：字-地址程序段格式,8理解地址碼中英文字母的含義,9掌握續(xù)效代碼與非續(xù)效代碼的概念與區(qū)別,第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),（四）重點與難點,重點：數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 和運動方向；,難點：續(xù)效代碼與非續(xù)效代碼的區(qū)別。,（五）教學(xué)指導(dǎo),1.1 數(shù)控編程概述,1、數(shù)控加工的概念,數(shù)控加工技術(shù)是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容之一。,（1）數(shù)控加工的對象精密、復(fù)雜零件及模具。,（2）數(shù)控加工的關(guān)鍵設(shè)備是各種典型數(shù)控機(jī)床。,（3）數(shù)控加工的交流語言是零件圖紙。,（4）數(shù)控加工

3、的紐帶是NC程序。,（5）數(shù)控編程的作用數(shù)控加工的橋梁（p2t1-1）,在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，從分析零件圖紙到獲得數(shù)控機(jī)床所需要的控制介質(zhì)的全部過程為程序編制，簡稱“編程”。,（1）,加工工藝分析,（分析圖樣，確定加工工藝過程）,在確定加工工藝過程時，編程人員要根,據(jù)零件圖樣進(jìn)行工藝分析，然后選定機(jī)床、,刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工,步順序及切削用量等工藝參數(shù)等。,確定加工方法,加工路線的設(shè)計,加工工序內(nèi)容設(shè)計,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,這些工作與普通機(jī)床加工零件時,工藝規(guī)程的編制基本上是相似的，但,也有自身的一些特點。,

4、2、數(shù)控編程的內(nèi)容和方法,按已確定的加工路線和允許的零件加工誤差，計算出所需的輸入數(shù)控裝置的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)值計算。,數(shù)值計算的主要內(nèi)容是在規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)計算零件輪廓和刀具運動的軌跡的坐標(biāo)值,。,數(shù)值計算的復(fù)雜程序取決于零件的復(fù)雜程度和數(shù)控裝置功能的強(qiáng)弱，差別很大。對于點位控制的數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控沖床等）加工的零件，一般不需要計算，只是當(dāng)零件圖樣坐標(biāo)系與編制坐標(biāo)系不一致時，才需要對坐標(biāo)進(jìn)行換算。,錯誤,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,零件圖紙,修改,（2）數(shù)值計算,（刀具運動軌跡的坐標(biāo)數(shù)值計算）,加工路線、工藝參數(shù)及刀具運動軌跡確定以后，編程人員可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指

5、令代碼及程序格式，編寫零件加工程序單。此外，還應(yīng)填寫有關(guān)的工藝文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細(xì)表等。,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,（3）,編制零件加工程序單,將程序單上的內(nèi)容記錄在,控制介質(zhì)上，作為數(shù)控系,統(tǒng)的輸入信息，若程序較,簡單，也可直接通過鍵盤,輸入。,（4）制備控制介質(zhì),計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進(jìn)一步的校驗和試切削，才能用于正式加工。一般采用空走刀校驗、空運轉(zhuǎn)畫圖校驗以檢查機(jī)床運動軌跡與動作的正確性。,（5）程序的校驗和

6、試切,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,常用的校驗和試切方法：,對于平面輪廓零件可在機(jī)床上用筆代替刀具、坐標(biāo)紙代替工件進(jìn)行空運轉(zhuǎn)空運行繪圖。,對于空間曲面零件，可用蠟塊、塑料或木料或價格低的材料作工件，進(jìn)行試切，以此檢查程序的正確性。,在具有圖形顯示功能的機(jī)床上，用靜態(tài)顯示（機(jī)床不動）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法，則更為方便。,上述方法只能檢查運動軌跡的正確性，不能判別工件的加工誤差。,首件試切,(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質(zhì)是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求。,當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯誤時，應(yīng)分析錯誤的性質(zhì)，或修改程序單，或

7、調(diào)整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。,從以上內(nèi)容來看，作為一名編程人員，不但要熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)的功能及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且還必須是一名好的工藝人員，要熟悉零件的加工工藝、裝卡方法、刀具、切削用量的選擇等方面的知識。,3.數(shù)控編程的種類,（1）手工編程,手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序單、制備控制介質(zhì)到程序校驗都是由人工完成。對于加工形狀簡單、計算量小、程序不多的零件，采用手工編程較容易，而且經(jīng)濟(jì)、及時。,（2）自動編程,自動編程是利用計算機(jī)專用軟件對復(fù)雜零件進(jìn)行數(shù)控加工程序編制的過程。,1.2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系與運動方向,圖1-1 右

8、手笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系構(gòu)成,按右手笛卡爾坐標(biāo)系法則,形成3個移動軸、3個轉(zhuǎn)動軸,再定其他直線軸。,另兩個直線軸按右手直角坐標(biāo)系來判斷。,X軸為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如車床、外圓磨床)上，X軸的運動方向是徑向的，與橫向?qū)к壠叫?。刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是正方向。對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸為水平(如臥式銑床、鏜床)，則沿刀具主軸后端向工件方向看，右手平伸出方向為X軸正向，若Z軸為垂直(如立式銑、鏜床，鉆床)，則從刀具主軸向床身立柱方向看，右手平伸出方向為X軸正向,利用已確定的X、Z坐標(biāo)的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標(biāo)的正方向。,

9、旋轉(zhuǎn)運動A、B和C。,A,、,B,和,C,相應(yīng)地表示其軸線平行于,X,、,Y,和,Z,坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運動。,A、B,和,C,的正方向，相應(yīng)地表示在,X,、,Y,和,Z,坐標(biāo)正方向上按照右旋螺旋前進(jìn)的方向。,3.典型數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系與運動方向,數(shù)控車床,立式車床,立式銑床,Z軸為垂直(如立式銑、鏜床，鉆床)，則從刀具主軸向床身立柱方向看，右手平伸出方向為X軸正向,2、數(shù)控機(jī)床運動方向的確定,先定Z軸，再確定X軸和Y軸。,與主軸回轉(zhuǎn)軸線平行（重合）.,兩點假設(shè)：,一律假定工件靜止不動，而刀具在移動。,假定刀具遠(yuǎn)離工件方向為坐標(biāo)正方向。,臥式銑床,對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸為水平(如臥式銑床、鏜床)，則

10、沿刀具主軸后端向工件方向看，右手平伸出方向為X軸正向,在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（車床、磨床等），,X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。,+Z,+X,4)工件運動時的相反方向,對于工件運動而不是刀具運動的基礎(chǔ)，必須將前述為刀具運動所作的規(guī)定作相反的安排。用,加“”字母，如+X，表示工件相對刀具正方向運動指令。而不加“”字母，如+X，則表示刀具相對于工件負(fù)向運動指令。二者表示的運動方向相反。,對于編程人員之考慮不加“”的運動方向，對于機(jī)床制造者，則需要考慮帶“”的運動方向。,4.機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系,編程總是基于某一坐標(biāo)系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機(jī)床坐

11、標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的,（1）機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床原點及機(jī)床參考點,機(jī)床坐標(biāo)系,也稱機(jī)械原點、參考點或零點。,例子：車床 加工中心,數(shù)控車床坐標(biāo)系的原點,工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）,數(shù)控車削工件坐標(biāo)系的原點,數(shù)控銑削工件坐標(biāo)系的原點,25,相對坐標(biāo)表示法,大多數(shù)用G91表示，有的用X、Y、Z表示絕對坐標(biāo)，用U、V、W表示相對坐標(biāo)。,（2）絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo),絕對坐標(biāo)表示法,大多數(shù)用G90表示。,絕對坐標(biāo)表示法,相對坐標(biāo)表示法,26,1.3 典型數(shù)控系統(tǒng)及其主要功能,1.典型數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。數(shù)控機(jī)床根據(jù)功能和性能要求，配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)分為車削（L/

12、T）和銑削（M）2類,。,1）FANUC,如：0i-M/T、16i、18i、21i等。,2）SIEMENS，如：802S/C/D、810、840D等。,3）MITSUBISHI(三菱)，如：E60、M64、C70等。,4）HADENHAN.（5軸）如：TNC320、iTNC530.,5）華中數(shù)控，如：HNC-21T/M。,6）廣州數(shù)控，如：GSK928M/T、GSK980M.,2.數(shù)控系統(tǒng)的功能,數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。數(shù)控機(jī)床根據(jù)功能和性能要求，配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。無論何種數(shù)控系統(tǒng)，其基本功能有5種，分別是：,（1）準(zhǔn)備功能,準(zhǔn)備功能是使數(shù)控機(jī)床作好某種操作準(zhǔn)備的指令，用地址G和數(shù)字表示，

13、如G00、G01、G94等。,（2）刀具功能,刀具功能字T。由地址功能碼T和數(shù)字組成。刀具功能的數(shù)字是指定的刀號，數(shù)字的位數(shù)由所用的系統(tǒng)決定。,（3）主軸速度功能,主軸轉(zhuǎn)速功能字S，由地址碼S和數(shù)字組成，主要用于主軸速度控制。,（4）進(jìn)給功能,進(jìn)給功能字F表示刀具中心運動時的進(jìn)給速度，進(jìn)給功能用F代碼直接指定各軸的進(jìn)給速度。由地址碼F和數(shù)字構(gòu)成。,（5）輔助功能,輔助功能也叫M功能或M代碼，它是控制機(jī)床或系統(tǒng)的開關(guān)功能的一種命令。由地址碼M和數(shù)字組成。常用的輔助功能有程序停、主軸正/反轉(zhuǎn)、冷卻液接通和斷開、換刀等。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,1.程序結(jié)構(gòu),數(shù)控加工中，為使機(jī)床運行而送到

14、CNC的一組指令稱為程序。每一個程序都是由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,1.程序的結(jié)構(gòu),程序號,程序號為程序的開始部分，為了區(qū)別存貯器中的程序，每個程序都要有程序編號，在編號前采用程序編號地址碼，類似于人名。如在FANUC系統(tǒng)中，采用英文字母“O”作為程序編號地址，而其他系統(tǒng)有的采用“P”、“%”以及“：”等。,程序內(nèi)容,。程序內(nèi)容是整個程序的核心，由許多程序段組成，每個程序段由一個或多個指令組成，表示數(shù)控機(jī)床要完成的全部動作。,程序結(jié)束。,在程序的末尾，用程序結(jié)束指令M02或M30作為整個程序結(jié)束的符號，來結(jié)束整個程序。,O0701,(樣本程序結(jié)構(gòu)

15、),（PETER SMID08-12-1）,NI G20;(在單獨行設(shè)置單位),N2 G17 G40 G80 G49;(初始設(shè)置與取消),N3 T01;(刀具到等待位置),N4 M06；（刀具安裝到主軸）,N5 G90G54 G00 X0 Y0 S800 M03 T02;,N6 G43Z2.0H01 M08;,N29 M05;,N30 M30;,程序號,程序頭,程序內(nèi)容,程序結(jié)束,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,圖1-3 主程序和子程序關(guān)系圖,1、程序的結(jié)構(gòu),數(shù)控系統(tǒng)加工程序可以分為主程序和子程序,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本編程術(shù)語,編程時使用4個基本術(shù)語：,字符字程序段程序

16、,（1）字符,是程序中的最小單元，形式：數(shù)字、字母、符號。,數(shù)字,：由09組成的數(shù)，使用整數(shù)、小數(shù)兩種模式，只,要在許可范圍內(nèi)的數(shù)字均有效。,字母,：26個英文字母，大小寫具有相同的意義，習(xí)慣,用大寫形式。,符號,：最常見的符號是小數(shù)點、負(fù)號、百分號、圓括,號等。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本編程術(shù)語,（2）字,程序字由字母、數(shù)字和符號組成，并形成程序中具有特定含義的功能字。,例如：N05順序號字；,G01直線插補運動字；,X-183.5坐標(biāo)尺寸字,F275.0進(jìn)給功能字。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本編程術(shù)語,（2）字,構(gòu)成字的地址碼,字,X,-30.0,地址,符號+數(shù)字,2、基本編程術(shù)語,（2）字,對于字的地址碼說明,使用整數(shù)的情況,使用整數(shù)的字：D、H、T、S、M等；,如：D01、H02、T05、M05、S800,使用小數(shù)的情況,使用小數(shù)的字：X、Y、Z、I、J、K、A、B、C、Q、R、F等。,如：X125.3，15.385，A3.2，F(xiàn)0.05,在編程手冊中，經(jīng)常將數(shù)字表示成以下形式：,G01 IP5.3;X,5.5;P5,等。,1.4 數(shù)控加工程序