第二章 数控加工编程基础

2019/8/16数控技术1第二章数控加工编程基础2019/8/16数控技术2第二章数控加工编程基础☻数控编程的基础知识：☻常用准备功能指令的编程方法☻数控编程的工艺处理。☻编程中的尺寸计算。本章内容：2019/8/16数控技术3一.数控编程的基本概念数控加工程序编制：指从零件图纸到制成控制介质的全过程。二、数控编程的内容和步骤1、确定工艺过程（1）选定机床、刀具与夹具；（2）确定零件加工的工艺路线、工装及切削用量等工艺参数。分析零件图纸数值计算确定工艺过程编写程序制备控制介质校验和试切错误修改2.1概述2019/8/16数控技术42、数值计算按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。主要内容：零件轮廓和刀具轨迹的坐标值。零件图纸数值计算图纸工艺分析确定工艺过程编写程序制备控制介质校验和试切错误修改2019/8/16数控技术53、编制程序（1）编程根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序。（2）填写工艺文件。零件图纸数值计算图纸工艺分析确定工艺过程编写程序制备控制介质校验和试切错误修改2019/8/16数控技术64、制备控制介质将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息。注意：若程序较简单，也可直接通过键盘输入。零件图纸数值计算图纸工艺分析确定工艺过程编写程序制备控制介质校验和试切错误修改2019/8/16数控技术75、程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。零件图纸数值计算图纸工艺分析确定工艺过程编写程序制备控制介质校验和试切错误修改2019/8/16数控技术8☺常用的校验和试切方法有3种：阅读法、模拟法、试切法（1）阅读法：阅读法检查指令语法的正确性。（2）模拟法:检查程序（刀具运动轨迹）的正确性。空运转画图：用笔代替刀具，坐标纸代工件→空运转绘图。空走刀校验。用图形模拟刀具与工件的切削。2019/8/16数控技术9注意：上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别加工误差是否满足要求。（3）试切法：检查加工精度对实际的毛坯试切，不仅可查出程序是否错，还可知道加工精度是否符合要求。2019/8/16数控技术10编制方法有2种：手工编程、自动编程两种。1、手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高。（熟悉数控代码和编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）2、自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式输入计算机。三、数控编程的方法2019/8/16数控技术11一.零件加工程序的结构1．程序的构成2.2编程的基础知识程序号程序段指令字2指令字1字母数字符号程序…指令字n2019/8/16数控技术12O0600N0010G92X0Y0;N0020G90G00X50Y60；N0040G01X10Y50F150S300T12M03；．．．．．．N0100G00X-50Y-60M02；这是一个完整加工程序,它有1个程序号和10个程序段组成。O0600程序的编号（600号程序）程序地址码（英文字母）（1）程序号组成规则2019/8/16数控技术13注意：不同的数控系统，程序号地址码可以不相同。编程时一定要根据说明书规定使用。（2）程序段组成规则程序段以程序段号开始，以“;”结束;程序段号：N××××；2、程序段格式固定顺序程序段格式；带分割符的固定顺序的程序段格式；字地址程序段格式。2019/8/16数控技术142．程序段格式注意：目前广泛采用的是字址地程序段格式，也称地址符可变程序段格式。这种格式的特点是：●程序段的长短、指令字数和字长都是可变的；●指令字的排列顺序没有严格要求；●不需要的指令字以及与上一个程序段相同的续效指令字可以不写。2019/8/16数控技术152.2编程的基础知识字地址程序段的一般格式为：N—G—X—Y—Z—F—S—T—M—；程序段号G指令尺寸指令进给速度指令主轴转速指令辅助功能字程序段结束符刀具功能字例如：N0020G01X25Y-36Z64F100S300T02M03；2019/8/16数控技术16程序段由若干个程序字组成，程序字由地址码和数字组成。例如：N0020G01X25Y-36Z64F100S300T02M03；该程序段由程序段号和8个指令字（程序字）组成。程序字格式：X-25数字与符号地址码2019/8/16数控技术17表常用地址码及其含义机能地址码说明程序段号N坐标字X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R;A、B、C、D、E；R；I，J，K;直线坐标旋转坐标圆弧坐标圆弧中心坐标准备功能G指令机床动作方式辅助功能M机床辅助动作指令补偿值H或D补偿值地址切削用量SF主轴转速进给量或进给速度刀号T刀库中的刀具标号2019/8/16数控技术183、主程序、子程序在一个零件的加工程序中，若有几个连续的程序段在多处重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式编写成子程序。调用的程序段为:N-M98P××××L×;主程序：N01……N02……N11调用子程序1；……N28调用子程序8；……N××……M02；子程序1：N01……；……N××……M99；子程序n：N01……；……N××……M99；2019/8/16数控技术192.2编程的基础右手直角笛卡尔坐标系1、坐标轴及运动方向的规定（1）直线进给和圆周进给运动坐标系★直角坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。二、数控机床坐标系直角坐标轴相互关系：由右手定则决定。★圆周进给坐标：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A、B、C表示。坐标轴正向：由右手螺旋法则而定。2019/8/16数控技术20XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A2.2编程的基础知识具体规定：①坐标系是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的坐标系。②以增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴的正方向。数控机床的进给运动是相对运动。2019/8/16数控技术21（2）机床坐标轴的确定方法①Z轴的确定具体地讲：a.对于刀具旋转的机床：平行于旋转刀具轴线的坐标为z坐标。平行于机床主轴轴线的刀具运动坐标＋Z＋Z2019/8/16数控技术22b.对于工件旋转的机床：平行于旋转工件轴线的坐标为z坐标。＋Z2019/8/16数控技术232.2编程的基础知识②X坐标的确定在水平方向，垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。具体的讲：a.在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床）2019/8/16数控技术24Z轴水平时（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。＋X2019/8/16数控技术25Z轴垂直时（立式），对单立柱机床，面向刀具主轴向立柱看时，X轴的正方向指向右边＋X2019/8/16数控技术26b.在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向滑座，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。＋X2019/8/16数控技术27③Y坐标利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。+z+z+x+x+Y+Y2019/8/16数控技术28④A、B、C坐标用右手定则来确定。⑤附加坐标系X、Y、Z为第一坐标系；U、V、W为第二坐标系；P、Q、R为第三坐标系。A、B、C第一回转坐标系，其他命名为D、E。2019/8/16数控技术292.2编程的基础知识（3）编程坐标系编程时一律假定工件不动，全部用刀具运动的坐标系编程，即：X、Y、Z、A、B、C。2、机床坐标系与工件坐标系（1）机床原点与机床坐标系①机床原点：是机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点（见机床说明书），不能随意改变。机床原点的建立：用回零运行方式建立。2019/8/16数控技术30②机床坐标系●以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。2019/8/16数控技术31（2）工件原点与工件坐标系①工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点。②工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。③工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。注意:现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行变换。2019/8/16数控技术32(3)机床坐标系与工件坐标系的关系①关系:原点不同,各坐标轴互相平行.②处理办法:将两原点间的距离预储存在数控装置中,在加工过程中,系统便可按机床坐标系确定加工时的坐标值.2019/8/16数控技术333、绝对坐标编程和相对(增量)坐标绝对坐标系：在这种坐标系中,工件所有点的坐标值基于固定的坐标系（机床或工件）的原点来确定。相对坐标系：在这种坐标系中,运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计算的。2019/8/16数控技术342.2编程的基础知识例如:在a)图的绝对坐标系中,B点的坐标值为(25,50);在b)图的增量坐标系中,B点的坐标值为(15,30).2019/8/16数控技术354、最小设定单位与编程尺寸的表示法（1）最小设定单位(脉冲当量、分辨率):指数控系统能实现的最小位移量。它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.0001～0.01mm，（2）编程尺寸表示方法：●以最小设定单位来表示；●以毫米为单位来表示.2019/8/16数控技术36三、穿孔带及代码“中导孔”,用来产生读带同步控制信号,其余八个大孔为“信息孔”,用来记录有关信息，有孔表示二进制的”1”，无孔表示二进制的“0”。1、穿孔带的规格：数控采用八位穿孔纸带，穿孔带的每行可穿9个小孔，其中一个小孔成为“同步孔”或2019/8/16数控技术37第二节编程的基础知识☻数控系统中常用的代码有ISO代码和EIA代码。☻ISO代码由7位二进制数和一位偶校验位组成。☻EIA代码由6位二进制数和一位奇校验位组成。补奇、补偶的作用是可以检验纸带的孔是否少穿,孔道是否被弄脏、堵塞、断裂以及阅读装置线路元件是否完好。2019/8/16数控技术38ISO代码规律:所有数字必须在第5和6列上穿孔;所有字母必须在第7列上穿孔;第8列是偶数校验位.2.2编程的基础知识EIA代码规律:第5列是偶数校验位.注意:ISO代码的信息量是EIA的2倍.(ISO代码是7位码,EIA码是6位码)2019/8/16数控技术39表2-2ISO及EIA穿孔带代码2019/8/16数控技术40四、功能代码简介1.准备功能G代码G代码构成：地址码G后跟2位数字组成，从G00-G99共100种。先介绍2个基本概念：（1）模态指令（续效指令）：是指该指令一旦在某程序段中被使用,将一直保持有效到被同组的其它指令取代（或注销）,或整个程序结束为止。由此可知：①同组指令在一个程序段中只能出现一个，否则只有最后的代码有效。②模态指令只需在使用时指定一次即可，而不必在后续的程序段中重复指定。2019/8/16数控技术412.2编程的基础知识（2）非模态指令（非续效指令）：是指该指令仅在使用它的某程序段中有效。若需继续使用该功能则必须在后续的程序段中重新指定。代码(1)功能保持到被取消或被同样字母表示的指令所代替（2）功能仅在出现的程序段内有效（3）功能（4）G00a点定位G01a直线插补G02a顺时针方向圆弧插补G03a逆顺时针方向圆弧插补G04*暂停G17cXY平面选择G18cZX平面选择2019/8/16数控技术42☻表中(2)栏中标有字母的行所对应的G代码是模态代码,标有相同字母的G代码为一组.☻表中(2)栏中没有字母的行所对应的G代码是非模态代码.☻表中（4）栏中的“不指定”代码，用作将来修改标准时，指定新的功能。“永不指定”代码，指的是即使修改标准时，也不指定新的功能。这两类G代码可由设计者根据需要定义新的功能。2019/8/16数控技术43N0010G00G17X-Y-M03M08;N0020G01G42