程序编制概述及数控机床坐标系.ppt

第二章,数控加工的程序编制,2,2.1 概述及数控机床的坐标系 2.2 编程格式与常用指令 2.3 手工编程实例 2.4 程序编制中的数学处理 2.5 自动编程,3,1. 数控加工与传统加工的比较,传统加工：按照工艺规程由工人通过手工操作机床完成，工艺过程和工艺参数(主轴转速、进给速度、进刀量等)由手工操作保证。,一、程序编制的基本概念,分析图纸及要求,制订工艺规程,工人操作机床加工,4,传统加工(分析零件图及要求),5,传统加工(制订工艺规程),6,传统加工(工序卡),7,分析图纸及要求,编写加工程序,数控机床自动加工,数控加工：根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。,8,2. 数控加工程序的编制,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，用规定的字母、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。,一. 程序编制的基本概念,9,数控编程分为手工编程和自动编程,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： 几何形状不太复杂的零件； 三坐标联动以下的加工程序,手工编程,10,定义：零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机编程系统根据数控系统的类型输出数控加工程序。 适用： 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（如非圆曲线轮廓的计算）,自动编程,2.1 概述,12,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2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的 编程自动化是发展的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！,比较,一. 程序编制的基本概念,13,二. 数控机床程序编制的内容和步骤,注意： 数控加工的对象是零件毛坯 零件毛坯通常由传统加工手段(铸造、锻压等)得到,14,在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上： 确定加工方案 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。,1. 图纸工艺分析,15,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； 加工非圆曲线（如抛物线、摆线、渐开线等），一般则需用直线或圆弧逼近的方法加工，这时须根据精度计算节点。,2. 计算运动轨迹,17,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，编写零件加工程序单，并进行校核，检查上述两个步骤的错误。,3. 编制程序及校验,18,将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁带、磁盘或存储器上），作为数控系统的输入信息,也可通过串口或网络输入。 若程序较简单，也可直接通过键盘输入。,4. 制备控制介质,二. 数控机床程序编制的内容和步骤,20,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。,5. 程序的校验和试切,二. 数控机床程序编制的内容和步骤,(a)XYZAB,(b)XYZAC,(c)XYZAC,双主轴,双摆台,单主轴单摆台,三. 坐标轴的运动方向及其命名,22,必要性 在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动方向。 互换性 为了使编出的程序在同类型机床有通用性，必须统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，同时也给维修和使用带来极大的方便。 标准 我国的JB3051-82标准为数字控制机床坐标轴和运动方向的命名，其中的规定与国际标准ISO841中的规定是相同的。,23,ISO和国标规定： 坐标轴：数控装备的每个进给轴 (直线进给、旋转进给) 定义为坐标系中的一个坐标轴。 坐标系标准符合右手笛卡尔坐标定义,1. 坐标系的基本概念,24,基本坐标：直线进给运动的坐标为X.Y.Z 旋转坐标：绕X.Y.Z 轴转动的旋转坐标分别用 A.B.C表示，坐标轴相互关系 由右手螺旋法则而定。 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。,一. 坐标轴的运动方向及其命名,25,坐标轴的方向：为刀具相对工件运动的方向。 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。 机床坐标轴的确定方法 一般先确定Z轴、再确定X轴、后确定Y轴,一. 坐标轴的运动方向及其命名,26,方位 有主轴的机床 Z坐标平行主轴轴线的进给轴，如车床、铣床。 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。 主轴能摆动 在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,4. 坐标系的定义,4. 1 Z坐标(轴),27,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。,立式3轴数控铣床的坐标系,二. 坐标系的定义,28,数控车床的坐标系,二. 坐标系的定义,29,在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。 Z轴水平（卧式） 从刀具(主轴)向工件看时， X坐标的正方向指向右边。,+Z,+X,4. 2 X坐标(轴),二. 坐标系的定义,30,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,二. 坐标系的定义,31,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。,二. 坐标系的定义,32,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X Z平面，从Z至X， 姆指所指的方向为+y。,4. 3 Y坐标(轴),二. 坐标系的定义,33,立、卧式数控铣床,+Z,+X,+Z,+X,二. 坐标系的定义,34,+Z,+X,+Y,+Z,+X,+Y,+C,4. 4 回转坐标A、B、C(轴),A、B、C轴分别表示其轴线平行于X、Y、Z轴的旋转坐标轴。A、B、C轴的正方向，相应地表示在X、Y、Z坐标正方向上，按照右手螺旋法则确定的，即四指的方向为旋转轴的正方向。,35,+Z,+X,+Y,+A,+C,4. 5 辅助坐标U、V、W(轴),辅助坐标轴是指除X、Y、Z坐标轴以外，平行于X、Y、Z坐标轴的其他坐标轴。,36,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。,五. 机床坐标系与工件坐标系,五. 机床坐标系与工件坐标系,机床坐标系 即数控机床的固定坐标系 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。,行程开关,行程开关,编码器,机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。 各个轴原点，由编码器零位信号和行程开关同时触发确定；或者由光栅尺零位信号确定。,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。,数控车床的机床原点,数控车床的机床原点一般定义在主轴旋转中心线与卡盘后段端面的交点或参考点上。,O,20,Z,X,数控铣床的机床原点,立式数控铣床的机床坐标系如下图所示。图中点O即为机床原点。一般情况下，数控铣床的机床原点取在X、Y、Z三个直线坐标轴正方向的极限位置上。,机床参考点,参考点也称为零点，是机床上一固定点。一般来说，机床开机接通电源后首先要回参考点，也称为回零操作。因为如果每次机床开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都会把当前位置设定为（0，0），这样势必造成基准的不统一，所以每次开机的第一步操作总为返回参考点，即回零点。回零其实就是使机床有一个基准，通过这个基准来确定机床坐标系，找到机床原点，从而给机床定位。,41,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，也称为编程坐标系。 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指令进行变换。,三. 机床坐标系与工件坐标系,车床刀具在两个坐标系中的位置,X,刀具在机床坐标系中的位置，是指刀架参考点在机床坐标系中的位置 刀具在工件坐标系中的位置，是指刀尖点在工件坐标系中的位置,43,铣床机床坐标系与工件坐标系,44,定义 绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式。 相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。,六. 绝对坐标编程与相对坐标编程,绝对坐标,增量坐标,45,表达方式：G90/G91； X.Y.Z绝对，U.V.W相对 选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸、标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。 注意： 在机床坐标系和工件坐标系中