《数控编程技术》教案.ppt

攀枝花学院机械工程系 二零零六年九月 班级:机制 第一节 概述 第二章 数控编程基础 第二节 编程的基础知识 第四节 数控编程的工艺处理 第三节 常用准备功能指令编程方法 第五节 编程中的数值计算 第六节 自动编程简介 教案 2 第一节 概述 教案 2 数控编程的内容：分析图样并确定加工工艺过程、 数值计算、编写零件加工程序、制作 控制介质、程序校验和试切削。 数控编程的步骤： 1.分析图样、确定加工工艺过程 2.数值计算 3.编写零件加工程序 4.制作控制介质 5.程序校验和试切削 零 件 图 分 析 图 样 数 值 计 算 编 写 程 序 制 作 介 质 校 验 和 试 切 一.数控编程的基本概念 二.数控编程的内容和步骤 从零件图样到制成控制介质的全部过程称为数控编程。 第二节 编程的基础知识 教案 2 1 程序的构成 零件加工程序由程序号和若干个程序段组成。每个程序号由程序号 地址码和程序的编号组成；每个程序段又由程序段号和若干个指令字组 成，每个指令字由字母、符号、数字组成。 2 程序段格式 程序段的长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求， 不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。 程序段一般格式为： N G X Y Z F S T M； 程序段号 准备功能 尺寸 进给功能 主轴转速 刀具功能 辅助功能 3主程序和子程序 一.程序的结构 第二节 编程的基础知识 教案 2 1.坐标轴的命名 坐标轴采用右手直角笛卡尔坐标系进行命名。 1）坐标轴的命名规定 二.数控机床的坐标系 第二节 编程的基础知识 教案 2 2） 机床坐标系的确定方法 （）Z轴（）X轴 （）Y轴 （）A、B、C的转向 （）附加坐标 第二节 编程的基础知识 教案 2 2. 工件坐标系与编程坐标系 （1） 机床坐标系与机床原点及机床参考点 （2） 编程坐标系 （3） 工件坐标系与工件原点 （4） 机床坐标系与工件坐标系的关系 机床原点的设置（车床）机床参考点（车床） 第二节 编程的基础知识 教案 2 3.绝对坐标系与相对坐标系 （1）绝对坐标系： 所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为 绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。 （2）增量坐标系： 运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点 是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代 码表示。 例：如图加工直线AB， 在绝对坐标系中表示B点坐标值： XB30，YB50； 在增量坐标系中表示B点坐标值为： UB20，VB30 第二节 编程的基础知识 教案 2 4.最小设定单位与编程尺寸的表示法 （1）最小设定单位： 数控系统能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.010.0001）。 编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。 （2）编程尺寸有两种表示法： 1） 以最小设定单位为最小单位来表示； 2） 以毫米为单位，以有效位小数来表示。 例：X=524.295，Y=36.52，最小设定单位为0.01， 则： 1） 法表示：X52430 Z3652 2 ）法表示：X524.30 Z36.52 第二节 编程的基础知识 教案 3 程序段中的指令字可分为尺寸字和功能字（功能指令），功能指令 可分为：准备功能G指令、辅助功能M指令，以及F、S、T指令。 1.准备功能G指令 （1）准备功能指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。 （2）模态代码（续效代码）：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G代码时才失效。 （3）非模态代码（非续效代码）：只在有该代码的程序段中有效的代码。 G指令通常位于程序段中尺寸字之前。 例 N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03； N020 G01 X8 Y6 F100； N030 X0 Y0； 三.功能指令简介 第二节 编程的基础知识 教案 3 2.辅助功能M指令 （1）程序停止指令（M00） （2）选择停止指令（M01） （3）程序结束指令（M02） （4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05） （5）换刀指令（M06） （6）与切削液有关的指令（M07、M08、M09） （7）运动部件夹紧与松开（M10、M11） （8）程序结束指令（M30） 3. F、S、T指令 用进给速度指令用字母F及其后面的若干位数字来 表示，单位为mm/min或mm/r。 用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为r/min 在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀 具号和刀补号。 （1）进给速度指令。 （2）主轴转速指令。 （3）刀具号指令。 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 3 1.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91） G90绝对坐标指令 G91增量坐标指令 例 编制图中的移动量。 绝对尺寸指令：G90 G01 X30 Y50； 增量尺寸指令：G91 G01 X20 Y30； 或 G01 U20 V30； 2.坐标系设定指令（G92） 例 设置图中工件坐标系 坐标系设定指令：G92 X400 Z200； 3.坐标平面选择指令（G17、G18、G19） G17、G18、G19指令分别表示在XY、ZX、YZ 坐标平面内进行加工。其中，G17可缺省。 200 400 O p X Z 一.与坐标系有关指令 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 3 1.快速点定位指令（G00） G00使刀具以点位控制方式从其所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。 书写格式: _ 目标点坐标 2.直线插补指令（G01） G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规定的 进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。 书写方式： 进给速度 目标点坐标 二. 运动控制指令 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 3 (1)XY平面圆弧 (2)XZ平面圆弧 (3)YZ平面圆弧 3.圆弧插补指令（G02、G03） G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。 (1) 圆弧顺、逆方向判断：沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正 向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用G02，反之用G03。 (2) 书写格式为： _ _ _ _ 03 02 17F JI R YX G G G _ _ _ _ 03 02 18F KI R ZX G G G _ _ _ _ 03 02 19F KJ R ZY G G G 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 3 例 编出加工图所示零件程序。 1.使用绝对值且R方式： O0100 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G90 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03； N0030 G01 X-80 Y-40 F200； N0040 G01 X-80 Y-20； N0050 G02 X-40 Y20 R40 F100； N0060 G03 X20 Y80 R60； N0070 G01 X40 Y80 F200； N0080 Y-40； N0090 G00 X0 Y0 M02； 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 3 2.使用增量值且I、J方式： O0200 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03； N0030 G01 X-120 Y0 F200； N0040 X0 Y20； N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100； N0060 G03 X60 Y60 I0 J60； N0070 G01 X20 F200； N0080 Y-120； N0090 G00 X-40 Y40 M02； 4.暂停(延迟)指令（G04） 书写格式为： G04 10 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 4 1.刀具半径补偿指令（G41、G42、G40） 1.1 刀具半径补偿概念 实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀 位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小的 偏移量。 使刀具的刀位点正确运动有两种方式： 1) 加工前计算出刀位点运动轨迹， 再编程加工； 2) 按零件轮廓的坐标数据编程， 由系统根据工件轮廓和刀具半径R 自动计算出刀具中心轨迹。 三. 刀具补偿指令 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 4 1.2 刀具半径补偿指令 G41为刀具左补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓 的左边； G42为刀具右补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓 的右边； G40为取消刀补。 书写格式： 1G41、G42与G00，G01配合使用。 2G41、G42与G02，G03配合使用。 X Y D； 42 41 01 00 G G G G D； 42 41 G G X Y R； 03 02 G G 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 4 1.3 刀具半径补偿过程 刀具半径补偿执行过程一般分为三步： (1)刀具补偿建立 (2)刀具补偿进行 (3)刀具补偿撤消 刀具补偿功能还可以利用同一加工 程序去适应不同的情况，如： 1利用刀具补偿功能作粗、精加工余 量补偿； 2刀具磨损后，重输刀具半径，不必 修改程序； 3利用刀补功能进行凹凸模具的加工。 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 4 例 铣削加工图所示的轮廓，采用20的立式铣刀。 O0010 N010 G92 X0 Y0； N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08； N030 G01 X80 Y0 F100； N040 G03 X40 Y40 I0 J40； N050 G01 Y60； N060 X-20； N070 G02 X-80 I-40； N080 G01 X-20； N090 Y-100； N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02； Y XO 7060 2020 A B C D EFG R40 R40 120 100 40 O 第三节 常用准备功能指令编程方法 教案 4 2.刀具长度补偿指令（G43、G44） 用于刀具轴向（Z方向）补偿，可使刀具在Z方向上的实际位移大于 或小于程序给定值。即： 书写格式： 执行结果： 正偏置G43：Z实际值=Z指令值+（H） 负偏置G44：Z实际值=Z指令值-（H） G40为取消刀补。 Z 向实际位移量程序给定值 补偿值可正可负 Z H； 44 43 G G 第四节 数控编程的工艺处理 教案 4 1数控加工工艺的内容十分具体 通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理 的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具体设计和 具体安排的内容。 2数控加工的工艺处理相当严密 在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的每一个细 节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺基础知识和 较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作作风。 二. 数控编程中工艺处理的内容 一. 数控加工工艺特点 数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的 确定、零件安装方法的确定、选择刀具和确定切削用量。 第四节 数控编程的工艺处理 教案 4 1.合理确定零件的加工路线 零件的加工路线：数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零 件的运动轨迹和运动方向。 确定加工路线的原则： 1应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求； 2应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间； 3应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。 a) b) c) 三. 数控编程中工艺处理的几个问题 第四节 数控编程的工艺处理 教案 4 2.合理选择对刀点、换刀点 (1)刀位点：用来表示刀具在机床上的位置。 如图,立铣刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心， 车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。 第四节 数控编程的工艺处理 教案 4 刀架转位换刀时的位置，用符号 表示。 在数控机床上加工零件时，刀具刀位点相对零件运动的起 始点。用符号 表示。 选择对刀点的原则： 1.要便于数学处理和简化编程； 2.在机床上找正容易，加工中检查 方便； 3.引起的加工误差小。 (2)起刀点 (对刀点、程序起点)： (3)换刀点： 第四节 数控编程的工艺处理 教案 4 3.合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量 (1)选用和设计夹具应遵循的原则 (2)数控加工的刀具要求精度高、刚性好、耐用度高、尺寸稳定、 安装调整方便，因而需采用优质材料制造数控加工刀具，并优选 刀具参数。 (3) 选择切削用量的原则 四. 合理编制工艺文件 数控加工工艺文件主要有：工序卡、刀具调整单、零件的加工程序单等。 1. 工序卡 2. 刀具调整单 3. 机床调整单 4. 数控加工程序单 第五节 编程中的数值计算 教案 5 1.基点和节点的计算 基点：构成零件轮廓的两相邻几何元素的交点或切点。 节点：在误差允许范围内，逼近非圆曲线的若干个直 线段或圆弧段的交点。 2.刀位点轨迹的计算 刀位点运动轨迹与零件轮廓曲线不完全重合，对 没有刀具半径补偿功能的经济型数控机床，编程 时需计算出刀位点运动轨迹。 3.辅助计算 辅助计算包括：辅助程序计算、脉冲数计算、 尖角过渡计算、增量计算。 一. 数值计算的主要内容 第五节 编程中的数值计算 教案 5 方法：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的解析方程： 将两相邻几何元素的方程联立起来，可解出各交点或切点的坐标。 若数控机床没有刀具半径补偿功能，由直线和圆弧组成的零件轮廓， 需要根据零件轮廓和刀具半径计算出刀位点轨迹上的基点坐标。 方法为：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的等距线解析方程： 将两相邻几何元素的等距线方程联立起来，可求出刀位点轨迹的基点坐 标值。 222 )()(0RyxcByAx =-+-=+hx ，圆弧：直线： 22222()()( ），圆弧：直线： 刀 刀 rRyxBArcByAx =+=+hx 二. 直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算 第五节 编程中的数值计算 教案 5 1以起点A为圆心，以 为半径作圆 2求PT的斜率以下方程联立求 点坐标:、 则 ()() 2 22 允 d=-+- aa yyxx 允 d () pp yx , () tt yx , () () () ( ) = = - - =-+- - - -= - - 曲线方程 曲线切线方程 圆方程 （）（ 圆切线方程 允 )( )( ) 2 22 tt t pt pt apap ap ap pt pt xfy xf xx yy x