数控车编程(基本知识)

第2章数控加工程序的编制数控技术1数控机床编程基础第一部分数控机床编程的基本概念第2章数控加工程序的编制数控技术2内容提要：本节将简要介绍数控编程的基本概念；手工编程和自动编程的相关概念；程序的基本构成；数控机床坐标系；数控系统的功能指令。第2章数控加工程序的编制数控技术31.数控程序编制概念从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。将零件加工的工艺分析、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。•数控编程的基本概念第2章数控加工程序的编制数控技术42.编程方法：手工编程和自动编程手工编程定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）适用：①几何形状不太复杂的零件；②三坐标联动以下加工程序第2章数控加工程序的编制数控技术5自动编程：定义：编程人员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，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。适用：①形状复杂的零件，②虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）③虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）第2章数控加工程序的编制数控技术6具有计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）和计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing），功能的系统简称CAD/CAM系统，它是指以计算机作为主要技术手段来生成和运用各种数字信息与图形信息，以进行产品设计和制造的系统。CAD/CAM系统的概念第2章数控加工程序的编制数控技术7CAD/CAM软件系统UGII（美国）PRO/ENGINEERINGI—DEASCATIACIMATRON（英国）MASTERCAM（美国）CAXA（中国）第2章数控加工程序的编制数控技术8比较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！但手工编程是学习自动编程基础！第2章数控加工程序的编制数控技术91.图纸工艺分析在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：确定加工机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。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•手工编程的内容和步骤第2章数控加工程序的编制数控技术102.计算运动轨迹根据图纸尺寸及工艺线路的要求：选定工件坐标系计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。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修改第2章数控加工程序的编制数控技术113.编制程序及初步校验根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，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第2章数控加工程序的编制数控技术124.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（如存储在磁盘上），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第2章数控加工程序的编制数控技术135.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。常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。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第2章数控加工程序的编制数控技术14第二部分数控机床的坐标系第2章数控加工程序的编制数控技术15•坐标轴的运动方向及其命名统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。第2章数控加工程序的编制数控技术161.标准坐标系ISO和中国标准规定：坐标轴：数控装备的每个进给轴（直线进给、圆进给）定义为坐标系中的一个坐标轴。数控装备坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统（右手直角坐标系）第2章数控加工程序的编制数控技术17基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标：绕X.Y.Z轴转动的圆周进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A第2章数控加工程序的编制数控技术18+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A+B+C+X+Y+Z+A+B+X’图1机床坐标轴第2章数控加工程序的编制数控技术19坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。刀具相对静止工件而运动的原则编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。刀具远离工件的运动方向为坐标的正方向。第2章数控加工程序的编制数控技术202.运动方向的确定Z坐标（轴）的确定Z坐标平行主轴轴线的进给轴。没有主轴或有多个主轴的机床：垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。第2章数控加工程序的编制数控技术21+Z第2章数控加工程序的编制数控技术22立式5轴数控铣床的坐标系Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。+Z+Z第2章数控加工程序的编制数控技术233.X坐标在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式），则从刀具（主轴）向工件看时，X坐标的正方向指向右边。+Z+X/第2章数控加工程序的编制数控技术24Z轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；+Z+X/立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X/第2章数控加工程序的编制数控技术25+ZZ轴垂直（立式）：双立柱机床（龙门机床），从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。+X/第2章数控加工程序的编制数控技术26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拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+Z+X第2章数控加工程序的编制数控技术274.Y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。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在XZ平面，从Z至X，拇指所指的方向为+y。第2章数控加工程序的编制数控技术28立、卧式数控铣床+Z+X/+Z+X+Y+Y第2章数控加工程序的编制数控技术29+Z+X/+Y立式5轴联动数控铣床+Z+X/+Y/龙门数控铣床第2章数控加工程序的编制数控技术30+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/5.回转坐标A、B、C第2章数控加工程序的编制数控技术31立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X/+Y/+A+C/+W6.辅助坐标U、V、W附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。第2章数控加工程序的编制数控技术32卧式车床立式升降台铣床第2章数控加工程序的编制数控技术33卧式5轴数控铣床卧式铣床第2章数控加工程序的编制数控技术34第2章数控加工程序的编制数控技术35第2章数控加工程序的编制数控技术36•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。第2章数控加工程序的编制数控技术371.机床原点与机床坐标系机床原点（零点）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。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。第2章数控加工程序的编制数控技术38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。第2章数控加工程序的编制数控技术392.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指令进行换。第2章数控加工程序的编制数控技术40工件原点选择原则：１、工件原点应选择在零件图标注的尺寸基准上。２、对称零件，工件原点应选在对称中心上。３、一般零件，工件零点应选在轮廓的基准角上。４、Ｚ方向的零点，一般设在工件表面。第2章数控加工程序的编制数控技术41Y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轴第2章数控加工程序的编制数控技术42第三部分程序编制的代码及格式第2章数控加工程序的编制数控技术43经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（InternationalStandardizationOrganization）和EIA（ElectronicIndustriesAssociation）两种。第2章数控加工程序的编制数控技术441.程序的组成一个完整的数控加工程序由程序名、程序内容和程序结束三部分组成%0001；程序名N01G92X50.0Y20.0；N02………………；N03………………；程序内容N04………………；N05…………………；M30；程序结束•数控加工程序的结构第2章数控加工程序的编制数控技术45程序名程序名是一个程序必需的标识符。组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。示例：国产华中I型系统“%”，日本FANUC系统“O”。后面所带的数字一般为4～8位。如：%2000程序内容它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。程序结束它是以程序结束指令M02或M30，结束整个程序的运行。第2章数控加工程序的编制数控技术462、程序段的格式定义：程序段中指令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。目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）N03G91G01X50Y60F200S400TM03M08；程序段号G指令尺寸指令进给速度指令主轴转速指令M指令程序段结束符第2章数控加工程序的编制数控技术47地址符可变程序段格式的特点：程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。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。上段相同的模态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。第2章数控加工程序的编制数控技术483、主程序、子程序主程序、子程序在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。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8：N01……LFN××……M99；第2章数控加工程序的编制数控技术491.定义系统操作命令的总称，又称代码或编程指令。它由文字、数字、符号以及它们的组合组成，它是程序的最小功能单元。代码及其分类第2章数控加工程序的编制数控技术50第2章数控加工程序的编制数控技术512.代码（指令）分类G指令——准备功能功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成