第2章-数控程序编制

第二章数控机床的程序编制第二章§2-4常用编程指令§2-2数控机床编程的基础知识§2-3数控机床的坐标系数控机床的程序编制§2-5编程举例§2-1概述2-1概述一、数控机床程序编制的内容与步骤分析零件图确定工艺过程计算加工轨迹和加工尺寸编写加工程序校核制作控制介质校核程序校验和试切削校验YYYNNN完成手工编程自动编程CADCAMCNC常用的CAM软件：MASTERCAMCIMATRONSMARTCAMPRO-ECAXA二、数控机床程序编制方法2-1概述美国电子工业协会标准（EIA）国家标准化组织标准（ISO）二、数字控制的标准代码2-2数控程序编制一、数控机床的坐标系坐标轴的方向及其命名§2-3数控机床的坐标系第二章数控机床的程序编制§2-3数控机床的坐标系坐标系及运动方向各种坐标系绝对坐标系与相对坐标系第二章数控机床的程序编制规定数控机床坐标轴及运动方向，是为了准确地描述机床的运动，简化程序的编制方法，并使所编程序有互换性。目前国际标准化组织已经统一了标准坐标系。我国机械工业部也颁布了JB3051-82《数字控制床坐标和运动方向的命名》的标准，对数控机床的坐标和运动方向作了明文规定。数控机床的坐标系标准规定：1、刀具运动而工件相对静止2、坐标轴方向由右手定则确定Z由主轴方向确定X轴为水平且垂直于ZY轴垂直于XZ3、增大刀具与工件距离的方向为正数控机床的坐标系一、坐标系及运动方向坐标系及运动方向1．坐标和运动方向命名的原则为了使编程人员能在不知道机床在加工零件时是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情况下，就可以根据图样确定机床的加工过程，特别规定：永远假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。坐标系坐标系及运动方向2．标准坐标系的规定在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向，移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系，也叫机床坐标系。在编制程序时，就可以以该坐标系来规定运动方向和距离。坐标系坐标系及运动方向坐标系坐标系及运动方向3．运动方向的确定JB3051-82中规定：机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向。坐标系坐标系及运动方向1)Z坐标的运动Z坐标的运动，是由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z坐标。对于车床、磨床等主轴带动工件旋转；对于铣床、钻床、镗床等主轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为Z坐标。坐标系坐标系及运动方向如果机床没有主轴(如牛头刨床)，Z轴垂直于工件装夹面。坐标系1)Z坐标的运动Z坐标的运动，是由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z坐标。对于车床、磨床等主轴带动工件旋转；对于铣床、钻床、镗床等主轴带着刀具旋转，那么与主轴平行的坐标轴即为Z坐标。坐标系及运动方向Z坐标的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向。如在钻镗加工中，钻入和镗入工件的方向为Z坐标的负方向，而退出为正方向。坐标系坐标系及运动方向2)X坐标的运动X坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于工件旋转的机床(如车床、磨床等)，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。坐标系坐标系及运动方向坐标系对于刀具旋转的机床(如铣床、镗床、钻床等)，如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。2)X坐标的运动X坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于工件旋转的机床(如车床、磨床等)，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。坐标系及运动方向坐标系对于刀具旋转的机床(如铣床、镗床、钻床等)，如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。如Z轴(主轴)是水平的，当从主轴向工件方向看时，X运动的正方向指向右方。2)X坐标的运动X坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于工件旋转的机床(如车床、磨床等)，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。坐标系及运动方向3)Y坐标的运动Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手直角迪卡儿坐标系来判断。坐标系坐标系及运动方向4)旋转运动A、B和CA、B和C相应地表示其轴线平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向，相应地表示在X、Y和Z坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向。坐标系坐标系及运动方向5)附加坐标一般我们称X、Y、Z为主坐标或第一坐标系，如有平行于第一坐标的第二组和第三组坐标，则分别指定为U、V、W和P、Q、R。所谓第一坐标系是指靠近主轴的直线运动，稍远的为第二坐标系，更远的为第三坐标系。如在第一组回转运动A、B和C的同时，还有平行或不平行A、B和C的第二组回转运动，可命名为D、E或F。坐标系坐标系及运动方向6)对于工件运动的相反方向对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带“’”的字母，如－X’，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“’”的字母，如＋X，则表示刀具相对于工件的正向运动指令。X’与X表示的运动方向正好相反。注意：对于编程人员、工艺人员只考虑不带“’”的运动方向。坐标系坐标系及运动方向坐标系坐标系及运动方向7)主轴旋转运动的方向主轴的顺时针旋转运动方向(正转)，是按照右旋螺纹旋入工件的方向。坐标系二、各种坐标系坐标系各种坐标系在坐标系中坐标轴的方向确定以后，便是确定坐标原点的位置，只有当坐标原点确定后坐标系才算确定了，加工程序就在这个坐标系内运行。可见，由于坐标原点不同，即使是执行同一段程序，刀具在机床上的加工位置也是不同的。由于数控系统类型不同，所规定的建立坐标系的方法也不同，下面介绍几种情况。坐标系各种坐标系1．机床坐标系与机床原点机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系，其坐标和运动方向视机床的种类和结构而定。如数控车床、数控铣床、数控镗床都有自己的坐标系；立式加工中心与卧式加工中心的坐标系也有很大的区别。但它们的标准坐标是完全相同(采用坐标系及运动方向的规则确定)。坐标系各种坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。机床上有一些固定的基准线，如主轴中心线；固定的基准面，如工作台面、主轴端面、工作台侧面和T型槽侧面。当机床的坐标轴手动返回各自的原点(又称零点)以后，用各坐标轴部件上的基准线和基准面之间的距离来决定机床原点的位置，该点在数控机床的使用说明书上均有说明。坐标系各种坐标系机床坐标系的原点称为机床原点，也称机械原点、机械零点或零点，这个原点是机床固有的点。它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处。坐标系各种坐标系这个原点是机床一经设计和制造出来，就已经被确定下来，所以说机械原点是机床坐标系中固定的点，不能随意改变的。机床启动时，通常要进行机动或手动回零。所谓回零，就是让机床回到机床零点(现代数控系统有的回零一般是指回到参考点)。机床原点的作用，是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。坐标系各种坐标系此外，与机床原点相对应的还有一个机床参考点，它与机床原点的相对位置是固定的，机床出厂前由机床制造商精密测量确定。机床参考点一般不同于机床原点。一般来说加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。机床零点也是参考点，一台数控机床可以有多个参考点。坐标系各种坐标系2．工件坐标系和工件原点工件坐标系(编程坐标)是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点(也称工件原点或程序原点)，所建立的坐标系。编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定的。在这个坐标系内编程可以简化坐标计算，减少错误，缩短程序长度。坐标系各种坐标系在实际加工时，工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点间的距离(通常是通过测量某些基准面、线之间的距离来确定)，这个距离称为工件原点偏置。坐标系各种坐标系在该偏置值，需预存到数控系中，在加工时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。因此，编程人员可以不考虑工件在机床上的安装位置和安装精度，而利用数控系统的原点偏置功能，通过工件原点偏置值，来补偿工件在工作台上的装夹位置误差，使用起来十分方便，现在大多数数控机床均有这种功能。通常用G92预置寄存指令来进行工件原点的偏置。G54～G59用于设置数控镗铣床工件原点的偏置。G50用于设置数控车床工件原点的偏置。三、绝对坐标系与相对坐标系1)绝对坐标系刀具(或机床)运动轨迹的坐标直是以相对于固定的坐标原点O给出的，即称为绝对坐标。该坐标系称为绝对坐标系。坐标系绝对、相对坐标系例如，A、B、C三点的坐标均以固定的坐标原点O计算的，其值为：XA＝20，YA＝15；XB＝40，YB＝45；XC＝60，YC＝25。2)增量(相对)坐标系刀具(或机床)运动轨迹的坐标值是相对于前一位置(或起点)来计算的，即称为增量(或相对)坐标，该坐标系称为增量(或相对)坐标系。增量坐标系常用代码表中的U、V、W表示。U、V、W分别表示与X、Y、Z平行且同向的坐标轴。坐标系绝对、相对坐标系例如，B点相对于A点的坐标(即增量坐标)为U＝20，V=30；C点相对于A点的坐标为U＝40，V=10。（二）机床坐标系与工件坐标系机床坐标系：机床上固有的坐标系，并有固定的坐标原点，即机床原点（又称机械原点）工件坐标系：它是编程人员在编制零件加工程序时根据零件图纸所确定的坐标系。工件原点偏置：在零件加工时，工件随夹具安装在机床上后，测量工件原点与机床原点的距离，此方法称为工件原点偏置。2-2数控程序编制yy/xx/o机o工工件坐标系机床坐标系工件原点偏置（三）绝对坐标与相对坐标绝对坐标系：运动位置的坐标值均是相对于某一固定坐标原点计算的坐标系统；相对坐标系：又称增量坐标系，是刀具（或工件运动位置的终点坐标值均是相对于起点坐标计算的坐标系统。2-2数控程序编制yxo工20.00010.00025.00012.000vuAByxo工30.00010.00037.00012.000BA(X30,Y37)(X20,Y25)A-BG90G01X30,Y37A-BG91G01X20,Y25（四）数控加工程序常用的编程指令◎准备功能指令准备功能指令：也称G指令，它由字母“G”和后面的二位数字组成，从G00到G99共100种。G代码可分为模态代码（续效代码）和非模态代码。模态代码：在同组其他G代码出现以前一直有效。非模态代码：除模态代码以外的代码。1.与坐标系有关指令G90（绝对尺寸编程）G91（相对尺寸编程）G92（工件坐标系设定指令）2.坐标平面选择指令G17（xy平面）G18（zx平面）G19（yz平面）3.快速点定位指令G00系统以最快的速度到达程序的目标点。2-2数控程序编制所谓插补就是数控机床不断地调整移动轴，使刀具的轨迹沿理论轮廓运动的过程。插补是数控机床实现轮廓控制的核心。如：直线插补（G01）圆弧插补(G02、G03)插补4.直线插补指令G01如:2-2数控程序编制1020302010XZo绝对坐标P0—P1:G01X20Z20F50P1—P2:G01X20Z10F50P2—P3:G01X40Z10F50P3—P4:G01X40Z0F50相对坐标P0—P1:G01X20Z-10F50P1—P2:G01X0Z-10F50P2—P3:G01X20Z0F50P3—P4:G01X0Z-10F50P0P2P1P4P3•车床的X坐标用直径量表示圆弧插补指令G02（顺时针圆弧插补）G03（逆时针圆弧插补）顺、逆圆弧的判别：沿垂直于圆弧所在的平面的坐标轴的负方向观察，确定圆弧的顺逆方向。2-2数控程序编制起点P1、终点P2、圆心I、J、K、顺逆G02\G03起点P1、终点P2、半径R、顺逆G02\G03起点P1终点P2终点P2起点P15