2数控加工程序的编制.ppt

2.1.1数控编程过程及方法,图2-1数控编程过程,2.1数控编程的基本知识,编程过程,1确定加工方案:选择能够实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹方法。2.工艺处理:工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量。3.数学处理:根据图纸数据求出编程所需的数据(每一程序段的终点坐标)。4.编写程序清单5.制备介质和程序检验,加工方案工艺处理数学处理,1机床坐标系（机器坐标系）为了使编出的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性，必须统一规定数控机床的坐标方向。JB3051-82标准为数字控制机床坐标轴和运动方向的命名，与国际标准ISO841中的规定相同。右手坐标系，X,Y,Z,A,B,C；X,Y,Z,A,B,CZ为平行与机床主轴，离开工件为正；X为水平，平行工件装夹面，平行主切削方向；a对于工件旋转的机床，X为工件径向，平行于横滑座，刀具离开工件旋转中心向为正b对于刀具旋转的立式机床，当从刀具的主轴向立柱看时，向右的方向为正c对于刀具旋转的卧式机床，当从刀具（主轴）尾端向工件看时，向右的方向为正,编程方法,1.手工编程2.数控语言编程3.图形编程,2.1.2数控加工工艺基础,图2-2数控机床坐标系的定义,机床原点（机械原点，机械参考点，零点）机床固有点，启动时，通常要进行机动式或手动式回零，回零就是回到直线坐标和旋转坐标的正向极限位置，这个位置一般采用常开微动开关配合反馈元件标记脉冲的方法确定。机床坐标系（机械坐标系、机器坐标系）以机床原点建立的坐标系,2.编程坐标系和局部坐标系,编程坐标系（工件坐标系）编程时一般选择工件上的某一点为程序的原点（0），并以这点作为坐标系的原点，建立的新坐标系。同时可设定6个（G54-G59）局部坐标系在编程坐标系中建立的坐标系G52,在所在的编程坐标系里有效,图2-3机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系的关系,XOZ机床坐标系XpOpZp工件坐标系,图.车床的两种坐标系,1.工件2.工作台图.铣床的两种坐标系,2.1.3编程中数学处理问题,a)直线逼近b)圆弧逼近图2-4曲线逼近,图2-5零件轮廓加工中的附加程序段,在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置。即常说的对刀问题。数控机床上，目前，常用的对刀方法为手动试切对刀。,2.1.4对刀点的选择,图2-6对刀点的选择,*参考内容：数控车床与铣床的对刀(一)数控车床的对刀数控车床对刀方法基本相同，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：1）回参考点操作采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系的坐标值。2）试切对刀先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后，停止主轴，测量工件外圆直径D。如图所示。再将工件端面车一刀，当CRT上显示的X坐标值为-（D/2）时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。,(二)数控铣床的对刀假设零件为对称零件，并且毛坯已测量好长为L1、宽为L2，平底立铣刀的直径也已测量好。如图所示，将工件在铣床工作台上装夹好后，在手动方式操纵机床，具体步骤如下：1）回参考点操作采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示铣刀中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。,2）手工对刀先使刀具靠拢工件的左侧面（采用点动操作，以开始有微量切削为准），刀具如图A位置，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，则完成X方向的编程零点设置。再使刀具靠拢工件的前侧面，刀具如图B位置，保持刀具Y方向不动，使刀具X向退回，当CRT上X坐标值0时，按编程零点设置键，就完成X、Y两个方向的编程零点设置。最后抬高Z轴，移动刀具，考虑到存在铣刀半径，当CRT上显示X坐标值为（L1/2+铣刀半径），Y的坐标值为（L2/2+铣刀半径）时，使铣刀底部靠拢工件上表面，按编程零点设置键，CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零（即X0，Y0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上，即工件坐标系的工件原点上。3）建立工件坐标系此时，刀具（铣刀的刀位点）当前位置就在编程零点（即工件原点）上。由于手动试切对刀方法，调整简单、可靠，且经济，所以得到广泛的应用。,2.2.1数控加工工艺的特点,2.2.2零件的数控加工工艺性,*相对传统加工而言，数控工艺的特点,1.零件图上尺寸标注的原则,2.2数控加工工艺基础,图2-7特征尺寸标注与坐标标注方法,2.加工部位的结构工艺性,图2-8零件的结构工艺性,2.2.3加工方案的设计,2.2.4走刀路线的确定,*机床的选择，刀具的选择，切削用量的选择，夹具及装夹方式选择,1.保证精度与表面粗糙度,图2-9曲线轮廓的切入和切出,图2-10直纹面行切加工,图2-11凹槽的加工,2.加工效率,图2-12钻孔的加工路线,2.2.5数控代码的检验,1.为什么要检验数控代码,2.车削仿真,3.铣削仿真,一个完整的数控加工仿真软件应包括以下功能：1数控代码的翻译和检查；2毛坯和零件图形的输入和显示；3刀具的定义和图形显示；4刀具运动及余量去除过程的动态图形显示；5刀具碰撞及干涉检查；6仿真结果报告。,数控加工仿真就是利用计算机图形学的方法，采用动态的真实感图形，模拟数控加工全过程。,检验程序方法：1）机床上空运转，显示模拟；2）试切；3）数控加工软件仿真,图2-13车削干涉检验示意图,图2-14曲面到刀具包络体的法向距离,2.3常用数控代码,*代码标准与格式两种国际通用标准：ISO（国际标准化组织）,EIA（美国电子工业协会）；我国JB3208-83,与ISO等效程序段格式的相关概念1程序由若干个“程序段（block）”组成，每个程序段由一定的顺序和规定排列的“字”（word）组成程序段2字：表示地址的英文字母、特殊文字和数字集合，表示某一功能的一组代码符号，是控制带或程序的信息单位3格式：指一个程序段中各个字的排列顺序及其表达形式；广为应用的是：字地址程序段格式*字地址程序段格式（wordaddressformat）如:N100G01X3200Y2500Z-150F180S240T12M05;,2.3.1常用的准备功能指令（G代码）,1.快速点定位指令G00,格式为：G00X_Y_Z_；三种可能的路径：,2.直线插补指令G01格式为：G00X_Y_Z_F_;,a）逆圆指令G03b）顺圆指令G02图2-16圆弧插补指令,3.圆弧插补指令G02、G03格式：G02（G03）XYIJF；G02（G03）XYRF；,顺逆判定:沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，来确定顺逆方向。如车床。I,J,K为圆弧圆心相对起点的坐标。,4.暂停指令G04格式：G04P；其中P后面为暂停时间，单位是毫秒。常出现在孔加工孔底停留时。,*对于运用R地址表达的圆弧插补R为圆弧半径，R后跟负数，表示的是180度的弧R后跟正数，表示的是0(b)I0图2-30锥度切削G77符号与刀具轨迹的关系,2rIr2r31U/23r1U/244WWa）车直螺纹b）车锥螺纹图2-31螺纹切削G78时的动作图,(2)螺纹切削固定循环G78格式为：G78X（U）Z（W）F；式中F表示螺纹导程地址。r是结束螺纹切削的退刀参数，其值与螺距有关，要大于或等于螺距值。,ZZWKWozz3X/2X/2324U/224U/2x11xa)端面切削b）端面锥度切削图2-32端面切削G79时的动作图,（3）端面切削固定循环G79格式为：G79X（U）Z（W)KF；,KWW3324U/2U/22411Ka）K0b）K0图2-33端面锥度切削符号与刀具轨迹关系图,3宏指令简介某些高档数控系统为用户配备了类似于高级语言的复合指令（宏程序）功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和混合运算，此外复合指令功能还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句。对于经常用到的加工过程，如铣键槽、加工圆周分布的孔等，利用复合指令，可以大大简化编程过程。,复合指令的应用过程分为编辑、登录和调用三个阶段。图2-34中的加工圆周分布的六个孔的加工过程可以用下面一条指令实现：G71XYZIDR；其中X、Y地址中存放六个孔中心所在圆的圆心，Z地址存放钻孔深度，I地址存放均布孔的个数，D地址存放钻孔的直径，R地址存放六个孔中心所在圆的半径。用一条指令，实现了同类型加工过程，大大减少了程序量。,图2-34复合指令的编辑、登录和调用过程,1主轴功能(S功能)2刀具功能(T功能)3进给功能(F功能),2.3.4其他指令,2.4数控编程典型实例,2.4.1钻孔实例,例2-1使用刀具长度补偿和一般指令加工图2-25所示的零件中A、B、C三个孔。程序清单：N01G92X0Y0Z0；设定坐标系N02G91G00X120.0Y80.0；定位到A点N03G43Z-32.0T1H01；刀具快速到工进起点，刀具长度补偿N04S600M03；主轴启动N05G01Z-21.0F1000；加工A孔N06G04P2000；孔底停留2秒N07G00Z21.0；快速返回到工进起点N08X30.0Y-50.0；定位到B,N09G01Z-38.0；加工B孔N10G00Z38.0；快速返回到工进起点N11X50.0Y30.0；定位到C孔N12G01Z-25.0；加工C孔N13G04P2000；孔底停留2秒钟N14G00Z57.0H00；Z坐标返回到程序起点，取消刀补N15X-200.0Y-60.0；X、Y坐标返回到程序起点N16M05M09；主轴停止N17M02；程序结束,例2-2使用固定循环指令加工例1中的三个孔。分析图纸和数据处理的过程同例1，使用固定循环指令编出的程序清单如下：N01G91T1M06；换刀N02M03S600；主轴启动N02G43H01；设置刀具补偿N03G99G82X120.0Y80.0Z-21.0R-32.0P2000F1000；钻孔AN04G99G81X30.0Y-50.0Z-38.0R-32.0；钻孔BN05G98G82X50.0Y30.0Z-25.0R-32.0P2000；钻孔CN06G80G40G00X-200.0Y-60.0；返回起刀点N07M05M09；N08M02；程序结束,*X或U坐标值，在数控车床的程序编制中是“直径值”，即按绝对坐标编程时，X为直径值，按增量坐标编程时，U为径向实际位移值的两倍，并附上方向符号。,2.4.2车削程序,图2-40,图2-39,图2-38,例2-3,图2-41零件的车削加工程序实例,35553553510图2-42刀具布置图,N01G92X200.0Z350.0；起点坐标设定N02G00X41.8Z292.0S31M03T11M08；移到刀路起点N03G01X47.8Z289.0F15；倒角N04U0W-59.0；切47.8圆N05X50.0W0；切圆锥小头N06X62.0W-60.0；切锥度N07U0Z155.0；切62.0圆N08X78.0W0；N09X80.0W-1.0；倒角N10U0W-19.0；切80.0圆N11G02U0W-60.0I63.25K-30.0切圆弧N12G01U0Z65.0；切80.0圆N13X90.0W0；退刀,N14G00X200.0Z350.0M05T10M09；退回换刀点，主轴停N15X51.0Z230.0S23M03T22M08；换刀，开主轴N16G01X45.0W0F10；切退刀槽N17G04U0.5；延迟N18G01X51.0W0；退刀N19G00X200.0Z350.0M05T20M09；到换刀位置，关主轴，换刀N20X52.0Z296.0S22M03T33M08；换刀，开主轴N21G78X47.2Z231.5F330.0；切螺纹，粗切N22X46.6W-64.5；切螺纹，半精切1,N23X46.1W-64.5；切螺纹，半精切2N24X45.8W-64.5；切螺纹，精切N25G00X200.0Z350.0T30M02；退至起刀点上面这段程序是精车程序，没有考虑到全部余量的去除过程。本例中毛坯直径为85mm，单边最大余量约为15mm。这么大的余量是不可能一次切除的。下面是一个考虑了余量切除过程的车削加工程序。例2-4图2-28所示零件的车削程序。N01T0100M41；设定刀具号，主轴高速挡N02G97G40S200M08；定主轴转速表示方法，开冷却N03G00G41X150.0Z110.0T0101M03；取1号刀具1号刀补，开主轴,N04G96S120；恒切削速度控制N05G73U9.0W3.0D3；闭环切削循环，粗切N06G73P7Q13U0.2W0.2F0.3；闭环切削循环，精切N07G00X20.0Z110；移动到起刀点N08G01X20.0Z80.0F0.15S150；切20圆N09X40.0Z70.0；切小锥面N10Z50.0；切40圆N11G02X80.0Z30.0R40.0；切圆弧N12G01X120.0Z10.0；切大锥面N13X150.0Z110.0；退刀,1001020201020100804020120图2-43车削程序例2,这段程序中的G73是闭环切削指令。其功能是按照一定的切削形状，逐渐去除余量，达到最终尺寸。巧妙地使用G73指令可以简化车削程序。这是车削加工中的一个特殊指令，格式如下：G73P(ns)Q(nf)I(i)K(k)U(u)W(w)D(d)F(f)S(s)；N(ns)；.N(nf)；其中P表示最终形状的程序段首段程序号(ns)；Q表示最终形状的程序段末段程序号(nf)；IX轴方向的让刀距离及方向(i，直径指定)；,KZ轴方向的让刀距离及方向(k)；UX方向精加工余量及方向(u，直径指定)；WZ方向的精加工余量(w)；D切削次数(d)；F进给量；S主轴功能。,Y,R,R,R,R,R,D,C,E,B,120,90,60,30,0,G,A,J,I,H,F,306090120150180,3.轮廓铣削程序,Y,R,R,R,R,R,D,C,E,B,150,120,90,60,30,0,G,A,J,I,H,F,306090120150180,3.轮廓铣削程序,N01G92X0Y0Z0；建立工件坐标系N02G30Y0T06M06；返回第二参考点换刀N03G00G90X0Y90.0；快速移至起刀点N04G43Z0H03S440M03；长度补偿，主轴正转N05G41G17X30.0D30F100；半径补偿，移至A点N06G01X60.0Y120.0；加工AB段N07G02X90.0Y90.0I0J-30.0；加工BC段N08G01X120.0；加工CD段N09G02X150.0Y120.0I30.0J0；加工DE段N10G01X135.0Y90.0；加工EF段N11X150.0Y60.0；加工FG段N12X120.0；加工GH段N13X90.0Y30.0；加工HI段N14X45.0Y60.0；N15X30.0Y90.0；加工JA段N16G40G00X0Y90.0；取消刀补，回到A点N17X0Y0Z20；返回原点N18M30；程序结束,2.4.4.加工中心编程简介,1.换刀装置,2.编程要点,1、什么是数控语言编程？数控编程语言是专门为自动编制数控加工程序设计的一种计算机语言。数控语言编程就是借助于数控编程语言实现数控自动编程的方法。用数控语言编写数控加工程序的过程如图2-49所示。,2.5自动编程,2.5.1数控语言编程,数控语言编程过程主要分为三个阶段。第一阶段：编写零件源程序用指定的数控语言描述工件的形状尺寸、加工中刀具与工件的相对运动、切削用量，冷却条件以及其它工艺参数。第二阶段：包括译码和数学处理两个过程第二阶段的作用是对零件源程序进行分析处理生成刀位数据。第三阶段：后处理生成能被具体的数控机床接受的数控代码。,2.APT自动编程系统,（1）刀具运动的基本方式,图2-50控制面的定义,（2）图形定义语句用于定义和加工路径有关的几何元素并赋名。定义语句的一般形式为：标识符=几何要素种类/几何要素的信息,y,x,L1,C1,C2,P1,P0,P3,L2,P2,20,10,10,图2-51APT的图形元素定义,(3)刀具形状定义语句,CUTTER/DCUTTER/D，RCUTTER/D，r图2-52实际加工中常用的三种刀具,起刀定义语句：FROM/(point)连续切削用初始运动语句：,(4)刀具运动语句,TOTOTOGO/ON，DS，ON，PS，ON，CSPASTPASTPAST,连续切削运动语句：,例如FROM/SETPTGO/TO，S1，TO，S2，PAST，S3,GORGTGOLFTTOGOFWDONGOBACK/DS，PAST，CSGOUPTANTOGODOWNPSTAN,图2-53刀具与控制面关系,（5）机床有关的指令语句（后置处理程序语句）机床语句MACHIN/UNIV主轴速度语句SPINDL/n，CLW或CCLW进给速度语句FEDRAT/f,（6）坐标系变换语句：TRANS/X，Y，Z,图2-4坐标变换,（7）APT程序例子（例2-6）,图2-55轮廓铣削零件图,例2-8编制图2-55轮廓加工程序。选择刀具为10mm的立铣刀，快速进给速度为400mm/min，工进速度为100mm/min。工件坐标系选择如图所示，机床原点为O（200，-60，0）。铣削起点为SETPT，顺时针切削。零件源程序：PARTNOEXAMPLENO2初始语句REMARK.KS02注释语句REMARK.HUYANG10-8-2000$注释语句MACHIN/FANUC.6M调用指定的后处理程序CLPRNT打印刀位数据OUTTOL/0.002指定外差INTOL/0.002指定内差TRANS/200，-60，0坐标变换CUTTER/1010mm的平头立铣刀,LN1=LINE/20，20，20，70几何元素定义语句LN2=LINE/（POINT/20，70），ATANGL，75，LN1LN3=LINE/（POINT/40，20），ANGLE，45LN4=LINE/20，20，40，20CIR=CIRCLE/YSMALL，LN2，YLARGE，LN3，RADIUS，10XYPL=PLANE/0，0，1，0SETPT=POINT/-20，-20，10FROM/SETPT指定起刀点FEDRAT/2400快进速度GODLTA/30，30，-5接近工件SPIDL/ON开主轴COOLNT/ON开冷却FEDRAT/100工进速度GO/TO，LN1，TO，XYPL，TO，LN4初始运动语句,TLLFT，GOLFT/LN1，PAST，LN2连续运动语句，DS左GORGT/LN2，TANTO，CIRGOFWD/CIR，TANTO，LN3GOFWD/LN3，PAST，LN4GORGT/LN4，PAST，LN1FEDRAT/400快进速度GODLTA/0，0，10抬刀SPINDL/OFF关主轴COOLNT/OFF关冷却FEDRAT2400设定快速GOTO/SETPT回起刀点END机床停止PRINT/3，ALL打印图形数据FINI结束语句,1.图形编程的基本概念直接用图形方式输入零件的几何要素、编辑加工路径、设定工艺参数并且自动生成数控代码的编程方法，这就是图形编程技术。,2.5.2图形编程,*本教材以作者开发的一个小型轮廓加工编程系统为例，介绍图形编程系统的使用方法、基本原理和系统结构。,图2-56