02 数控加工编程

数控技术主讲：宋强综合科研楼607Tel.[phone]E-mail:[e-mail]第二章数控加工编程•数控编程的任务•根据零件设计图样，按照规定的代码和程序格式，把加工零件的工艺和尺寸信息转变成数控装置所能识别的数字信息，并将这些信息存储在控制介质上，然后输入给数控装置•数控编程的步骤第二章数控加工编程数值计算工艺分析编写程序程序校验程序输入首件试切对零件设计图样进行工艺分析，并确定零件加工的工艺方案计算零件各轮廓的尺寸以及要完成该轮廓加工所需的刀具运动轨迹坐标值按照一定的代码和格式把零件的工艺和尺寸信息转换为数字信息通过控制介质（纸带、磁盘）或键盘将数控程序输入给数控装置通过图形显示或动态模拟的方式检查机床运动的正确性第二章数控加工编程•数控钻床编程实例第二章数控加工编程•数控钻床编程实例•工艺分析•先钻孔，后攻丝，对刀点为O，换刀点为C•加工路线O－A－B－C－B－A－O•主轴转速钻孔880r/min，攻丝170r/min•进给速度钻孔0.125mm/r（110mm/min）攻丝1.75mm/r（297.5mm/min）空行程（600mm/min）第二章数控加工编程•数控钻床编程实例•数值计算•计算O、A、B、C各点坐标•O（0，0）•A（+85，+72）•B（+195，+50）•C（+293，+50）第二章数控加工编程•数控钻床编程实例•编写程序第二章数控加工编程•数控编程的方法•手工编程•由人工完成数控编程的全部工作•简单经济但易出错，适于形状简单的零件编程•自动编程•由计算机完成数控编程的大部分或全部工作•准确及时但成本高，适于形状复杂的零件编程第二章数控加工编程•为提高各厂商数控系统的通用性，国际标准化组织对数控程序的结构格式以及所使用的代码符号均制定了相应的国际标准。我们在编写数控加工程序或设计数控系统时，应遵循这些国际标准，以体现数控程序或数控系统的通用性和开放性•ISO6983－I－1982第二章数控加工编程•本章内容•数控程序的结构格式•数控机床的坐标系•数控编程的功能代码•数控车床的程序编制•自动编程§2.1数控程序的结构格式•数控程序由程序名和若干个程序段组成，每个程序段又由若干个功能码及相应数字组成•O0600•N010G92X0Y0;•N020G90G00X50Y60;•N030G01X10Y50F150S300T12M03;•N040G00X-50Y-60M02;程序号由功能码O及相应数字组成程序段以功能码N及相应数字开头，以分号结束，一个程序段表示一个完整的加工工步§2.1数控程序的结构格式•常用功能码及其含义•O程序号•N程序段号•G准备功能码•G00～G99•用于规定刀具和工件的相对运动轨迹、加工平面选择、刀具补偿或刀具偏置等多种加工操作§2.1数控程序的结构格式•常用功能码及其含义•XYZ、UVW、PQR、ABCDE坐标功能码•用于设定机床运动部件沿各坐标方向的位移量•如Y-20表示沿Y负方向移动20（mm、m或者脉冲当量）•XYZ为基本直线坐标系•UVW为平行于XYZ的第一附加直线坐标系•PQR为平行于XYZ的第二附加直线坐标系•ABCDE为旋转坐标系§2.1数控程序的结构格式•常用功能码及其含义•F进给速度码•用于指定刀具相对于工件的运动速度，单位一般为mm/min•当进给速度与主轴转速有关时（如车螺纹、攻丝等），单位为mm/r•F100表示刀具进给速度为100mm/min•F0.1表示加工螺纹的螺距为0.1mm/r§2.1数控程序的结构格式•常用功能码及其含义•S主轴速度码•用于指定主轴转速，单位为r/min•用法与F功能码类似，如S1000表示主轴转速为1000r/min•T刀具功能码•用于选择刀具，以实现自动换刀•T后面前两位数字表示刀具的代号，后两位数字表示刀补号，如T0502表示选择05号刀具和02号刀补值§2.1数控程序的结构格式•常用功能码及其含义•M辅助功能码•通过对数控机床开关量的控制（如主轴的旋转与停止，切削液的打开与关闭，夹具的夹紧与松开等），实现加工过程中机床的辅助动作•M00～M99§2.1数控程序的结构格式•各功能码的排列顺序•N－G－X－Y－Z－F－S－T－M－；刀具码程序段码准备功能码坐标尺寸码进给速度码主轴速度码辅助功能码§2.2数控机床的坐标系•为确定数控机床的加工成形运动，必须先确定机床的运动位移和运动方向，这需要通过建立机床坐标系来实现•直线坐标系•XYZ•旋转坐标系•ABC§2.2数控机床的坐标系•直线坐标系•基本直线坐标系的X、Y、Z坐标轴可用右手笛卡尔直角坐标系判定，伸出右手的拇指、食指和中指并互相垂直，则拇指的指向为X轴正方向，食指的指向为Y轴正方向，中指的指向为Z轴正方向+Y+X+Z§2.2数控机床的坐标系•旋转坐标系•旋转坐标系的A、B、C坐标轴可用右手螺旋定则判定，伸出拇指并握紧其余四指，拇指的指向为X、Y、Z中任意轴的正向，则四指环绕方向为A、B、C轴的正向+X、+Y或+Z+A、+B或+C§2.2数控机床的坐标系•直线坐标轴的正方向•以增大刀具与工件距离的方向为各坐标轴的正方向•为便于数控编程，一律假定工件固定不动，而刀具是运动的，这样X、Y、Z坐标轴的正方向均为刀具离开工件的方向§2.2数控机床的坐标系•直线坐标轴的确定•先确定Z轴，再确定X轴，最后根据右手笛卡尔坐标系确定Y轴•如何确定Z轴•平行于主轴轴线的坐标轴即为Z轴，Z轴正向为刀具离开工件的方向•若机床上无主轴或有多个主轴或主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z轴方向Z卧式车床Z立式铣床卧式铣床Z§2.2数控机床的坐标系•直线坐标轴的确定•如何确定X轴•X轴位于水平面内且平行于工件的装卡平面•如果工件旋转（车床），以刀具离开工件的方向为X轴正方向•如果刀具旋转且Z轴水平时（卧式铣床），沿刀具主轴后端向工件看，向右方向为X轴正方向•如果刀具旋转且Z轴垂直时（立式铣床），面对刀具主轴向立柱看，向右方向为X轴正方向ZX卧式车床立式铣床XZXZ卧式铣床§2.2数控机床的坐标系•直线坐标轴的确定•如何确定Y轴•按右手笛卡尔坐标系，根据X、Z轴确定Y轴XZY卧式铣床YXZ立式铣床§2.2数控机床的坐标系•机床原点•机床坐标系的原点称为机床原点，该点在机床出厂时就已确定，用户不能修改，机床原点是数控机床进行加工运动的基准参考点§2.2数控机床的坐标系•机床参考点•机床参考点是机床上的一个固定基准点，其位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，其相对机床原点的坐标值已输入到数控系统中，不能修改•数控机床开机时，必须先让数控装置确定机床原点，这可通过机床回零操作，即使刀架返回机床参考点来实现§2.2数控机床的坐标系•编程坐标系•编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系，仅供编程使用，不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置•编程坐标系中各坐标轴的方向应与机床坐标系中相应坐标轴的方向一致•编程坐标系的原点称为编程原点，为便于编程，编程原点会随加工零件的变化而改变§2.2数控机床的坐标系•原点偏置•机床原点和编程原点的距离称为原点偏置•工件安装到机床后需要通过对刀测量等方法实际测量机床原点与编程原点间的距离，该原点偏置值测量后被存到数控系统中，这样在加工过程中，数控系统根据原点偏置将工件加工程序中的坐标值（编程坐标系）转换成实际的加工位置（机床坐标系）§2.3数控编程的功能代码•模态代码•又称续效代码，表示该代码在一个程序段中被使用后就一直有效，直到出现同组中的其它任一代码时才失效•N020G01X10Y20M03;•N030X30Y20;•N040G00X50Y40M05;•同行不同组，同组不同行•F、S功能码均为模态代码§2.3数控编程的功能代码•编程坐标系设定代码G92•格式：G92X～Y～Z～;•意义：X、Y、Z是刀具起始位置（起刀点）在编程坐标系中的坐标值•数控机床通过开机回零操作确定机床原点，从而确定起刀点在机床坐标系中的位置。起刀点在编程坐标系中的位置通过G92给出，因此可以通过起刀点建立编程坐标系和机床坐标系之间的联系•G92在数控车床中被当作螺纹切削循环指令，其功能由G50完成（用法完全一致）§2.3数控编程的功能代码•编程方式代码•绝对方式G90•绝对方式指机床运动部件的坐标值相对于坐标原点给出（G90在数控车床中被当作外圆切削循环指令）•增量方式G91•增量方式指机床运动部件的坐标值相对于前一位置给出§2.3数控编程的功能代码•编程方式代码•数控车床还可利用坐标码X、Y、Z表示绝对编程方式，用坐标码U、V、W表示增量编程方式，这可让绝对和增量编程方式在同一程序段中混用，从而给编程带来很大方便§2.3数控编程的功能代码•坐标平面选择代码•坐标平面选择代码用于选择当前加工平面•G17表示选择XY平面•G18表示选择ZX平面•G19表示选择YZ平面•数控车床默认在ZX平面内加工•数控铣床默认在XY平面内加工§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•快速点定位G00•格式：G00X～Y～Z～•意义：控制刀具从当前位置快速移动到目标点，X、Y、Z为目标点坐标•刀具在快速移动过程中不加工，刀具移动速度由数控系统事先指定，即F指令对G00无效•不同数控系统中，G00的运动轨迹不尽相同§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•直线加工G01•格式：G01X～Y～Z～F～•意义：控制刀具从当前位置按F规定的进给速度沿直线移动到目标点，X、Y、Z为目标点坐标•刀具在移动过程中加工工件§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•刀具先快进至1，然后沿1－2方向切削•注意：车削编程中X后的数值用工件的直径值•采用绝对方式编程（W为编程原点）•N010G90G00X10Z-10;•N020G01X30Z-25F100;•N010G00X10Z-10;•N020G01X30Z-25F100;•采用相对方式编程（W为编程原点）•N010G00X10Z-10;•N020G91G01X20Z-15F100;•N010G00X10Z-10;•N020G01U20W-15F100;§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•圆弧加工G02/G03•G02加工顺时针圆弧，G03加工逆时针圆弧•顺逆圆弧的判断方法：沿垂直于加工圆弧所在平面的坐标轴，由正方向向负方向看，若刀具相对于工件的转动方向是顺时针方向，则为顺弧，若是逆时针方向，则为逆弧•因此在判断加工圆弧为顺弧还是逆弧前，需要首先指定圆弧所在的加工平面§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•圆弧加工G02/G03YG02YG03YG02YG03§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•圆弧加工G02/G03•格式：−XY平面：G17G02（G03）X～Y～I～J～（R～）F～−ZX平面：G18G02（G03）X～Z～I～K～（R～）F～−YZ平面：G19G02（G03）Y～Z～J～K～（R～）F～−圆弧所在平面（G17/18/19）、顺逆圆弧（G02/03）、圆弧起点（加工圆弧前的刀具坐标）、圆弧终点（X、Y、Z）、圆心位置（I、J、K）或者圆弧半径（R）、加工圆弧时刀具进给速度（F）§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•圆弧加工G02/G03•圆心参数表示法：用圆心参数I、J、K确定所加工圆弧，I、J、K指圆弧起点到圆心的增量坐标，不受G90和机床类型的影响•编程举例：−绝对编程方式−N090（G18）G03X38Z-25I0K-5F50;−相对编程方式−N090G03U10W-5I0K-5F50;Y§2.3数控编程的功能代码•运动控制代码•圆弧加工G02/G03•半径参数表示法：用半径参数R确定所加工圆弧•已知圆弧的起点、终点和半径，可以作出一大一小两个圆弧，不能唯一确定所加工的圆弧•所以规定：当圆弧的圆心角≤180°时，R为正值，当圆弧的圆心角＞180°时，R为负值•由于整圆的终点和起点重合，可以根据半径做无数个圆，所以整圆加工只能采用圆心参数方式§2.3数