第数控车编程基础

数控车编程基础数控车编程基础职业技术学院范庆林E_MAIL:[e-mail]数控车编程基础加工程序不仅关系到能否加工出合格的零件,而且还影响到加工精度、加工效率,甚至还会影响到设备、操作者的安全。理想的加工程序,不仅要保证加工出符合图样要求的合格零件,而且还应该使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥,并保证设备能安全、高效地工作程序与编程程序字与输入格式程序的组成、程序段主程序与子程序基本概念数控车编程基础数控加工程序编制：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。常用的程序编制方法有：手工编程和自动编程两种。手动编程：利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程。（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）对机床操作人员来讲必须掌握。分类数控车编程基础自动编程利用通用的微机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件，自动进行运算和生成指令。对形状简单（轮廓由直线和圆弧组成）的零件，手工编程是可以满足要求的，但对于曲线轮廓、三维曲面等复杂型面，一般采用计算机自动编程。目前中小企业普遍采用这种方法，编制较复杂的零件加工程序效率高，可靠性好。专用软件多为在开放式操作系统环境下，在微机上开发的，成本低，通用性强。CAD/CAM：利用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析及加工编程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM集成系统。目前正被广泛应用，该方式适应面广、效率高，程序质量好，适用于各类柔性制造系统(FMS)和集成制造系统（CIMS），但投资大，掌握起来需要一定时间。分类数控车编程基础据国外统计：用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。数控机床不能开动的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及时编制出造成的编程自动化是当今的趋势！手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。自动编程适用于：–形状复杂的零件，–虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）–虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）–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。适用于形状复杂的零件，虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件），虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）分类数控车编程基础自动编程流程原有零件图形图形转换CAD造型CAM刀具路径后置处理数控加工程序数控机床零件图纸数控车编程基础程序设计是数控机床加工中重要的技术环节。是通过固定格式将机床加工零件的运动顺序和机床刀具相对于工件的位移量用数字代码表达出来的一种语言形式。数控加工程序编制是把加工零件的全部过程、工艺参数和位移数据等，用代码的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床的运动，实现零件的全部加工过程。通常，把从零件图分析到获得数控机床所需的控制介质的全过程称作数控加工的程序编制。手工编程的基本概念数控车编程基础手工编程时，按照机床规定的程序格式，逐行写出刀具的每一运动行程以及加工中所需的工艺参数。编程的步骤如下：工艺设计：编程时必须全面了解和掌握零件的整个加工过程及其涉及的有关工艺参数分析零件图：熟悉零件的性能特点用途工作条件等，了解其装配关系，零件的结构工艺性能，材料等；确定加工路线选择切削用量选择刀具选择或设计夹具其他设置加工起点：确定加工的开始点、终了点和换刀点数值计算：一般包括基点和节点计算，以及刀具中心轨迹的计算（见补充）编制程序单：按照机床的格式编制制作控制介质：将程序信息记录在合适的控制介质上，传输到机床校验程序：通过机床空运转、图形显示模拟走刀路线或试切零件来校验程序手工编程的基本步骤数控车编程基础编程的基本概念对刀点：是数控加工时刀具相对运动的起点，也是程序的起点。刀位点：是指确定刀具位置的基准点。换刀点：是转换刀位置的基准点。刀补：在编制程序时，使用零件本身轮廓作为编程轨迹，程序执行结果是刀位点按照编程轨迹运动。这样带来两个问题，刀具号和刀补号刀补指令及其应用刀补的全过程数控车编程基础一、数控机床坐标系在国际ISO标准中，数控机床坐标轴和运动方向的设定均已标准化，我国机械工业部1982年颁布的JB3052-82标准与国际ISO标准等效。（一）数控机床坐标系的规定原则1、右手直角坐标系（笛卡尔坐标系数控机床的坐标系规定已标准化，按右手直角坐标系确定。）数控编程中的坐标确定数控车编程基础2、刀具运动坐标与工件运动坐标在坐标系中，字母不带“′”的坐标表示工件固定、刀具运动的坐标字母带“′”的坐标表示工件运动、刀具固定的坐标+Z’+X+Y’+Y+Z+X’+A+B+C3、运动的正方向使刀具与工件之间距离增大的方向规定为轴的正方向数控编程中的坐标确定数控车编程基础（二）坐标轴确定的方法1、Z轴一般取传递切削动力的主轴轴线方向方向为Z轴正方向：取刀具远离工件的方向为正方向当机床有几个主轴时，选一个垂直工件装卡面的主轴为Z轴当机床没有主轴时，选与装卡工件的工作台面相垂直的直线为Z轴数控编程中的坐标确定机床坐标轴的规定：★直线运动：XYZ，旋转运动：ABC旋转轴线平行于XYZ附加轴：平行于XYZ的坐标，可分别指定为P、Q和R。★XYZABC—工件固定刀具运动的坐标★X’Y’Z’A’B’C’—刀具固定工件运动的坐标坐标系设定原则：＊永远假定刀具相对于静止工件运动的原则＊永远取刀具远离工件的方向为某一坐标轴的正方向。数控车编程基础2、X轴1)刀具旋转主轴垂直（立式）：站在操作者位置，面对主轴向右为正主轴水平（卧式）：站在操作者位置，面对主轴向左为正2)工件旋转在水平面内取垂直于工件回转轴线的方向为X轴正方向：刀具远离工件的方向3)对于无主轴的机床以切削方向为X轴正向3、Y轴及Y轴正方向的确定：按X、Z轴的正方向，用右手直角笛卡尔坐标系确定数控编程中的坐标确定X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。是刀具与工件定位面内运动的主要坐标。数控车编程基础车床坐标系数控车编程基础立铣床坐标系卧铣床坐标系数控编程中的坐标确定数控车编程基础数控编程中的坐标确定数控车编程基础+X+Z数控编程中的坐标确定数控车编程基础+Z+X+Y数控编程中的坐标确定数控车编程基础4、A、B、C轴回转进给运动坐标用右手螺旋法则确定5、附加坐标主坐标或第一坐标系：X、Y、Z第二组附加坐标：U、V、W第三组附加坐标：P、Q、R旋转坐标：D、E数控编程中的坐标确定数控车编程基础1、机床坐标系（机械坐标系）数控车床坐标系的原点数控铣床坐标系的原点数控机床的两种坐标系◆机床坐标系：是机床上固有的坐标系。◆机床原点（机械原点）是机床坐标系的原点，它的位置一般是在各坐标轴的正向最大极限处。◆参考点：是机床上一个固定的点，是刀架退离机床原点最远的一个点。由机械挡块来确定位置。数控车编程基础注：机床原点在机床出厂时，有制造商设定。一般地，用户不能改变机床原点也不需要知道机床原点。只需要再开机时，回参考点，机床则可以自己找到原点，建立机床坐标系。数控机床的两种坐标系数控车编程基础2、工件坐标系（编程坐标系）数控车床工件坐标系的原点数控铣床工件坐标系的原点数控机床的两种坐标系★工件坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系。★在一个机床中可以设定多个工作坐标系。★工件坐标系的原点，称工件原点（或程序原点、编程原点等）。数控车编程基础数控车编程基础设置工件坐标系原点的原则：尽可能选择在工件的设计基准和工艺基准上，工件坐标系的坐标轴方向与机床坐标系的坐标轴方向保持一致数控车编程基础绝对坐标与相对坐标1、绝对坐标：坐标系内所有坐标点的坐标植均从某一固定点坐标原点计量的坐标系，称为绝对坐标系。绝对坐标表示法数控机床的两种坐标系数控车编程基础2、相对坐标：坐标系内某一位置的坐标尺寸用相对于前一位置的坐标尺寸的增量进行计量的坐标系，称为相对坐标系。相对坐标表示法数控机床的两种坐标系数控车编程基础数控车床的加工特点数控车床是一种比较理想的回转体零件自动化加工机床，具有直线和圆弧插补功能，不仅可以方便的进行圆柱面、圆锥面的切削加工，而且可加工任意平面曲线组成复杂轮廓的回转体零件，既可以是用方程描述的曲线，也可以是列表曲线（这些曲线需要逼近计算），还能车削任何节距的直、锥和端面螺纹，以及变节距和变节距之间平滑过渡的螺纹数控车编程基础数控车床的编程特点在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量编程或混合编程；数控车床用X、Z表示绝对值指令，用U、W表示增量坐标指令；而非G90、G91；由于回转体零件图样尺寸和测量值都是直径值，因此，直径方向用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量编程时，以径向实际位移量的二倍值表示；为了提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向脉冲当量的一半；为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此，当编制圆头刀程序时，需要进行刀具半径补偿；由于毛坯常用棒料和锻料，加工余量较大，所以数控系统中不用形式的循环功能要灵活使用；第三坐标指令I、K等在不同的指令中、不同的程序段中作用不同。在圆弧切削中，I、K表示圆心相对于圆弧起点的坐标位置；在自动循环指令程序中，I、K表示每次循环的进刀量数控车编程基础穿孔纸带数控编程的程序段结构EIA(美国电子工业协会)和ISO(国际标准化协会)数控程序代码介绍数控车编程基础EIA代码和ISO代码的主要区别在于：EIA代码每行孔数为奇数，其第5列为补奇列；ISO代码各行孔数为偶数孔，其第8列为补偶列。补奇或补偶的作用是判别纸带的穿孔是否有错。八单位标准穿孔纸带数控车编程基础加工程序:若干程序段组成；程序段:一个或若干个指令字组成，指令字代表某一信息单元。指令字:由地址符和数字组成，它代表机床的一个位置或一个动作。通常来说,每一个不同的地址都代表着一类指令代码,而同类指令则通过后缀的数字加以区别地址和数字的组合称为程序字,程序字(亦称代码指令)是组成数控加工程序的最基本单位,地址符:字母组成。数字：在数控机床上,把程序中出现的英文字母及字符称为地址,如:X、Y、Z、A、B、C、%、@、#、…;数字0~9(包括小数点、+、号)称为数字。注：每个程序段结束处应有“EOB”或“CR”表示该程序段结束转入下一个程序段单独的地址或数字都不允许在程序中使用程序字必须是字母(或字符)后缀数字,先后次序不可以颠倒对于不同的数控系统,或同一系统的不同地址,程序字都有规定的格式和要求数控结构数控车编程基础功能代码备注程序号O程序号程序段序号N顺序号准备功能G定义运动方式坐标地址X、Y、ZA、B、C、U、V、WRI、J、K轴向运动指令附加轴运动指令圆弧半径圆心坐标进给速度F定义进给速度主轴转速S定义主轴转速刀具功能T定义刀具号辅助功能M机床的辅助动作偏置号H、D偏置号子程序号P子程序号重复次数L子程序的循环次数参数P、Q、R固定循环参数暂停P、X暂停时间常见地址符的含义数控车编程基础1234567891011N_G_X_U_Q_Y_V_P_Z_W_R_I_J_K_R_F_S_T_M_LF顺序号准备功能坐标字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能结束符号程序段格式数控车编程基础程序号程序结束标记程序段、程序段的基本格式模态代码、单段有效代码代码分组、开机默认代码数控机床的加工程序,以程序字作为最基本的单位,程序字的集合