数控机床程序的编制

安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用数控机床程序的编制2-1数控编制的几何基础2-2程序编制中的基本指令2-3编程的过程2-4自动编程简介安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用第一节数控编制的几何基础一、数控机床的坐标系和运动方向目的：为了使数控机床编程的简单和统一，国际和我国都相应颁布了相关准，我国1982年出标，基本与ISO841相同。1.坐标建立在国际标准或国家标准中均采用右手螺旋原则的笛卡尔坐标系。1)平动坐标轴的确定右手拇指代表x的方向；右手食指代表y的方向；右手中指代表z的方向；安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用2）转动坐标轴的确定右手拇指与平动的坐标轴正方向一致，则其余四指的方向就是绕该轴旋转正方向分别是A、B、C来表示。（笛卡尔右手螺旋法则）安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用ISO关于坐标轴的规定：1.不论机床具体结构是工件静止、刀具运动，或是工件运动、刀具静止，在确定坐标系时，一律看作是刀具运动，工件静止；2.机床直线坐标X、Y、Z的判定的顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则确定Y轴；3.坐标轴名（X、Y、Z、A、B、C）不带“′”的表示刀具运动，带“′”的表示工件运动，两者方向相反，注意后者不符合右手定则；4.刀具远离工件的方向规定为坐标轴的正方向。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用2、机床坐标轴的确定1）Z轴：它是机床计算和测量的基础，是关键的轴，也是坐标轴确定的关键。一般是机床的主轴。规定：Z轴的位置是由传递切削力的主轴确定的，是与主轴的轴线重合或平行的坐标轴;特例：有多个主轴：选取垂直于工件的定位基面（装夹面）的主轴为主要的主轴;没有主轴:选取垂直于工件的定位基面（装夹面）为主轴。Z轴的正方向为刀具远离工件的方向。举例：车床：Z轴为机床的主轴，正方向由床头指向尾座；立铣：Z轴为机床的主轴，正方向为刀具抬起的方向；钻镗：Z轴为机床的主轴，正方向为钻头升起方向。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用2）X轴一般位于平行于工件装夹面的水平面内，是刀具或工件定位面内运动的主要坐标。根据工件和刀具相对运动方式不同，一般按以下几种情况分别规定：（1）工件和刀具均不存在回转运动的机床，如牛头刨床等，X轴平行于主要切削力的方向，其正方向为刀具远离工件的方向。（2）工件旋转类的机床，如车床、磨床，X轴在工件的径向上，且平行于横滑座（枕），对于安装在横滑座的主刀架上的刀具，离开工件的方向为X轴的正向。（3）刀具旋转类机床，如钻、镗、铣床，X轴位置一般平行于工件的装卡方向。为适应不同的加工工艺，其结构形式各不相同，根据主轴（Z轴）方向不同又规定：a)立式机床（Z轴垂直）：b)卧式机床（Z轴水平）：安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用3）Y轴X、Z方向确定后，由右手定则自然确定。右手螺旋法则：食指所指的方向为+Y。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用4）附加坐标机床除了基本坐标x、y、z，机床本身规定的坐标外，为了编程和加工的方便，还可建立一系列的相对的局部坐标(国产最多可达8个)。称为附加坐标系。对于直线运动，通常建立的附加坐标系有：（1）指定平行于X、Y、Z坐标轴，可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。（2）指定不平行于X、Y、Z坐标轴，也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X+Y+A+C+W.辅助坐标U、V、W安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用二、数控编程的特征点1.机床原点及参考点1）机床原点它是确定机床测量坐标值的基准点，X=0；Y=0；Z=0，是计算和表示不同位置的基本点。它是所有坐标、编程坐标，机床参考点的确定依据和基准，一般均选取在机床上具有特征意义的位置上。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点,是机床制造商确定的。机床原点的建立：用回零方式建立，通过机床参考点间接确定。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用机床坐标系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。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。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用2）机床参考点机床工作台、滑板及刀具相对运动的测量系统，也就是机床的“名义”零点。一般由控制面板上的零点按钮来返回，使移动部件退到机床坐标中的一个固定不变的极限点，它可以相对于机床原点是一个固定值。该点在机床出厂前已由制造商调试准确。注：在实际工作时，必须先将刀具返回参考点。例如：数控车，其坐标原点在主轴的端点中点上，而参考点则在进给位置的极限位置，如图。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用2、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。该点也可以与对刀点重合。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。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坐标系，在加工时通过G指令进行转换。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用3.关于对刀的几个概念对刀：对刀的过程就是建立工件坐标系，确定工件坐标系在机床坐标系中的位置，使刀具运动的轨迹有一个参考。1）刀位点：加工中刀具的基准点。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用2）起刀点：刀具相对零件运动的起点，即加工程序开始时刀位点的起始位置，往往也是程序运行的终点，有时也指一段循环程序的起点。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用3）对刀点：确定刀具与工件相对位置的点,是确定工件坐标系与机床坐标系关系的点。对刀就是将刀位点置于对刀点上。对刀点与起刀点可以重合（G92）也可以不重合(G54~G59)。对刀点的选择原则：应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上;对刀点应便于数学处理和程序编制；对刀点在机床上容易校准；对刀点可设在零件或夹具上;在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用机床原点、工件原点、对刀点的关系安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用三、绝对坐标、相对坐标1．绝对坐标以某一固定点计量的坐标值计算方法为绝对坐标，即运动轨迹的终点坐标是以起点来度量的。2．相对坐标运动轨迹的终点的坐标值是以前一终点为测量的基准来度量。绝对坐标和相对坐标是两种与图纸标注相对应的坐标值计算方法。在编程时均可采用，但应具体分析，主要目的是编程计算简化。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用绝对坐标安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用相对坐标安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用举例：安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用编程坐标的选择：编程时选择绝对坐标和相对坐标均可以，主要考虑编程方便，便于保证加工精度。如：车床一般选择采用绝对坐标编程，而线切割机床一般选择相对坐标编程。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用第二节程序编制中的基本指令在数控加工中都是以事先编制的指令集合来执行的，就是通过数字化的方式来控制刀具相对工件的运动轨迹，任何零件的形面都是由基本几何元素按一定路径的方式构成的。一、准备性工艺指令（Ｇ）Ｇ指令与插补运算的方法相关，它控制刀具的运动轨迹。1．组成G＊＊（共有００～９９，１００种）分成模态指令与非模态指令两类。安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用１）模态指令：又称续效指令，一般是一旦选用一直有效直到出现同组的指令方可失效。并且，在后面的语句中可省略同类指令的书写。2）非模态指令：又称非续效指令，只是在某一程序语句中有效，执行完语句，自动失效，要再选用，则必须重新指明。2.G指令的分类和功能1）与坐标有关的G指令(1)绝对坐标指令G90与增量坐标指令G91绝对坐标指令G90（模态）格式：G90X----Y----Z----；作用：表示语句中给定的坐标值是绝对坐标方法进行计算，所有的终点距离值（或坐标值）都是从编程零点开始安徽理工大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering,AUST机械制造及自动化教研室数控技术及应用相对坐标指令：G91（模态）格式：G91X----Y----Z----；作用：语句中给定的坐标值是相对坐标方法进行计算的，轨迹运动的前一个终点是下一段程序的起点。注意：这两个指令是同组续效