第二章数控加工编程的基础知识

2019/8/15第二章数控编程§2-1数控加工编程的概述§2-2数控机床的坐标系§2-3数控系统的指令代码2019/8/15§2-1数控加工编程概述一.数控程序的定义数控加工程序编制(与传统加工的区别）：从零件图纸到制成控制介质的全过程。将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。2019/8/15程序编制分为：手工编程和自动编程两种。手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）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送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。§2-1数控加工编程概述2019/8/15二、手工编程的步骤和方法图纸工艺分析这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2019/8/15计算运动轨迹根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸修改§2-1数控加工编程概述2019/8/15编制程序及初步校验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，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2019/8/15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，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2019/8/15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。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2019/8/15§2-2数控机床的坐标系一.数控机床的坐标系及运动方向1.定义机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系。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。2019/8/15图2-1右手笛卡尔直角坐标系+X´、+Y´、+Z´表示工件的正移动方向。2019/8/152.各坐标轴的确定（1）Z轴的确定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。(2)x轴的确定X轴一般是水平的，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。§2-2数控机床的坐标系2019/8/151）对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标是工件的径向且平行于横向拖板，刀具远离回转中心是正向；图2-2卧式数控车床2019/8/152）对于刀具旋转的机床（如铣、钻、镗床）①当Z轴水平时，沿刀具主轴向工件看，X轴的正方向指向右边。图2-3卧式升降台铣床§2-2数控机床的坐标系2019/8/15图2-4卧式镗床§2-2数控机床的坐标系2019/8/15②当Z轴为铅垂方向（立式主轴）时a．对于单立柱机床，X轴的正方向指向右边。图2-5数控铣床§2-2数控机床的坐标系2019/8/15b．对于双立柱机床（如龙门机床），当站在操作台一侧从主轴向左侧立柱看时，X轴的正方向指向右边。图2-6龙门式轮廓铣床§2-2数控机床的坐标系2019/8/15（3）Y轴的确定Y轴的运动方向则根据X轴和Z轴按右手法则确定。（4）转动方向的确定围绕X、Y、Z轴的转动分别用A、B、C表示，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。3．机床原点机床原点是指机床坐标系的原点，即X=0,Y=0,Z=0的点，一般在机床上是固定的。§2-2数控机床的坐标系2019/8/15二.数控机床的两种坐标系机床坐标系与工件坐标系编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。1.机床原点与机床坐标系机床原点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。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程§2-2数控机床的坐标系2019/8/15机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。§2-2数控机床的坐标系2019/8/152.工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件座标系：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。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。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行换。§2-2数控机床的坐标系2019/8/15§2-2数控机床的坐标系2019/8/15三.绝对坐标和相对坐标1．绝对坐标系所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。2．相对坐标系运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系（或增量坐标系）。§2-2数控机床的坐标系2019/8/15ABXXYYO18121520图2-7绝对与相对坐标系以绝对坐标计算：XA=12,YA=15,XB=30,YB=35以相对坐标计算：XA=0,YA=0,XB=18,YB=202019/8/15§2-3数控系统的指令代码一.数控加工程序简介1．程序的组成一个完整的零件加工程序由程序段组成；一个程序段由若干个代码字组成；每个代码字由字符（字母、数字、符号）组成。N01G91G00X50Y60LFN02G01X1000Y5000F150S300T12M03LF．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．N10G00X-50Y-60M02LF2019/8/15每个程序段以序号“N”开头，以LF(LineFinish)结束，M02=END作为整个程序的结束。2．程序段格式程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。目前广泛采用的是，地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式），这种格式的特点是：程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。§2-3数控系统的指令代码2019/8/15指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。§2-3数控系统的指令代码2019/8/15●主程序和子程序有时被加工零件上，有多个形状和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编程，则有一定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串，单独地担出来按一定格式做成子程序，程序中子程序以处的部分便称为主程序。子程序可以被多次重复调用。而且有些数控系统中可以进行子程序的“多层嵌套”，子程序可以调用其它子程序，从而可以大大地简化编程工作，缩短程序长度，节约程序存贮器的容量。§2-3数控系统的指令代码2019/8/15（一）准备功能代码（G代码）准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操作方式，它使用G字编程。G字可接3位整数，也可以带一位小数。模态代码是指某些G代码在一个程序段被指定后，直到以后程序段出现同组的另一个代码时才失效的G代码。非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码。1．与坐标设定有关的指令二.数控系统功能指令代码§2-3数控系统的指令代码2019/8/151.坐标系有关指令（G90、G91、G92）G92:工件坐标系设定指令，以刀位点为参考点进行设定。G90:绝对坐标指令，编程尺寸按工件坐标系中的坐标给定。G91:相对坐标指令，编程尺寸相对加工起点给定。§2-3数控系统的指令代码2019/8/15例：N001G92X400.000Z250注意:数控车床X坐标采用二倍值编程，即采用直径值编程31主要内容对刀点与换刀点的确定何谓对刀点？刀位点对刀点换刀点（与换刀位置的区别）相关概念选择对刀点的原则：•选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。•选在对刀方便，便于测量的地方。•选在便于坐标计算的地方。2019/8/15刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀车刀33对刀点:确定刀具与工件相对位置的点对刀点可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了2.1概述2019/8/15选择合适的对刀点CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XZ2019/8/15对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。选择对刀点的原则：选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方2019/8/152.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）G17：指定零件进行xy平面加工G18：指定零件进行zx平面加工G19：指定零件进行yz平面加工注：默认值为G17两维平面不必设定（如数控车床）§2-3数控系统的指令代码2019/8/15§2-3数控系统的指令代码2019/8/154.直线插补指令（G01）刀具以进给速度F指令给定的速度进行直线插补加工3.快速点定位指令（G00）刀具以点位控制方式快速移动，进给速度F指令对其无效§2-3数控系统的指令代码2019/8/15G01代码编程（相对坐标）N001G92X28Y20LFN004X8Y8LFN002G91G00X－12Y0N005X16Y20LFS200M03T01LFN006G00X12Y0M02LFN003G01X－24Y－12F100G01代码编程（绝对坐标）N001G92X28Y20LFN002G90G00X16Y20S200M03T01LFN003G01X－8Y8F100LFN004X0Y0LFN005X16Y20LFN006G00X28Y20M02LF§2-3数控系统的指令代码2019/8/15•5.圆弧插补指令（G02、G03）G02：顺时针插补指令G03：逆时针插补指令注：圆弧顺逆是从坐标轴正方向向原点投影确定。圆心坐标（i、j、k）编程：i、j、k为圆心相对圆弧起点的坐标值，且总为增量值（该定义以机床使用说明书为准）半径R编程：小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。注意：不能用于整圆编程G17G18G19G90G91G02G03X___Y___X___Z___Y___Z___I___J___I___K___J___K___R___F__*§2-3数控系统的指令代码2019/8/15用绝对坐标编程N001G92X0Y0LFN002G90G00X20Y0S200M03T01LFN003G03X0Y20I-20J0F100LFN004X-20Y0I0J-20LFN005X0Y-20I20