数控系统NCSTUDIO编程培训教程.ppt

数控系统NCSTUDIO培训教材 2011年10月24日 NCSTUDIO简介 NCStudio数控运动控制系统可以直接支持UG MASTERCAM CASMATE ArtCAM AUTOCAD CorelDraw JD Type3 文泰等多种CAD CAM软件生成的G代码 PLT代码格式和精雕加工 ENG 格式 NCStudio的系统基本配置 计算机主机 CPU Pentium 586 或以上 内存 32M以上 硬盘 2G以上 显示卡 最低支持800 600 增强色模式 显示器 14 VGA以上 光驱 4倍速或更高 主板扩展槽 PCI槽或者ISA槽1个操作系统 MicrosoftWindows98中文版操作系统 或 MicrosoftWindowsMe中文版操作系统 或 MicrosoftWindows2000Professional中文版操作系统 MicrosoftWindowsXPProfessional中文版操作系统 NCStudio基本概念 操作模式用户对机床的操作 任何时候都处于以下几种操作模式之一 理解操作模式 对于用户的正确操作是非常必要的 自动模式在自动操作模式下 机床运动通过事先准备好的加工程序产生动作 所以在自动模式下 系统必须已经装载加工程序 点动模式手动操作模式的一种 在点动模式下 用户通过手动操作设备 如计算机键盘 手持盒 手摇脉冲发生器等控制机床 当用户通过这些设备发出运动信号时 如按下手动按钮 机床持续运动直至信号消失 如用户松开手动按钮 增量模式手动操作模式的一种 在增量模式下 用户同样是通过手动操作设备 如计算机键盘 手持盒 手摇脉冲发生器等控制机床 与点动控制不同的是 用户一次按键动作 也就是从按下到松开 机床只运动确定的距离 也就是说 通过增量方式 用户可以精确地控制机床的位移量 MDI模式也是一种手动操作模式 在这种模式下 用户可以直接通过输入G指令控制机床 系统在某些情况下执行一些内定的程序操作 如回工件原点 时 也会自动把状态切换到MDI模式 但这不会影响用户使用 NCStudio基本概念 操作状态在每种操作模式下 又可以分出几种操作状态 可以说操作模式和操作状态一起完整地确定了机床的状态 空闲状态这是最常见的状态 在此状态下 机床当前没有动作输出 同时随时准备接受新的任务 开始新的动作 锁定状态锁定状态是一种内部状态 一般指出现在状态切换时 所以一般情况下用户接触不到 紧停状态这是一种非正常态 机床存在硬件故障或者用户按下 紧停 按钮时 系统进入此状态 并且执行事先规定的保护动作 例如关闭主轴电机 冷却泵等 在此状态下 机床同样被锁定 不能执行任何新的动作 在用户排除硬件故障或者解除紧停开关后 系统自动执行 复位 操作把机床恢复到 空闲 状态 运行状态当机床正在执行动作时 系统进入运行状态 暂停状态在机床运动时 如果用户执行 操作 暂停 命令 或者系统解析到M01 等待指令 则系统进入暂停状态 等待用户进一步输入 用户可以通过执行 操作 开始 命令继续执行 也可以执行 停止 或者 复位 指令中止当前操作 使系统进入 空闲 状态 坐标系 坐标系统是描述机床运动的术语 为了统一起见 标准的坐标系统是采用右手法则的坐标系统 如下图所示 坐标系 机械坐标系机械坐标系是一套固定的右手坐标系 其坐标原点始终相对于机床的某个固定位置 所以 在任何时候 空间的某个点都可以用机械坐标系唯一地确定 对机械坐标系的完整支持需要机床有相应的回机械参考点功能 否则 机械坐标系的概念只在软件中体现 工件坐标系在使用机床加工各种工件时 更多地使用工件坐标系 通常 在工件加工时 我们描述某个加工位置总是相对于工件上的某个点的 而工件在机床上的夹装位置相对于机械原点常常是改变的 因此由必要引入一套在工件加工时更为方便的坐标系统 这就是工件坐标系 工件坐标系也是一套右手坐标系 它的原点是相对于工件上的某个点确定的 相对于机械坐标原点则是可以浮动的 程序的结构 一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据 一个零件程序是由遵循一定结构 句法和格式规则的若干个程序段组成的 而每个程序段是由若干个指令字组成的 如下图所示 常用地址和功能符号 程序段的格式 一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行 程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法 如下图所示 常用指令 主轴功能S主轴功能S控制主轴转速 其后的数值表示主轴速度 单位为转 每分钟 r min 进给速度FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度 借助操作面板上的进给倍率旋钮 F可在0 120 进行倍率修调 F指令与不同的指令配合具有不同的含义 1 G00 指定快移速度 对当前加工程序是模态的 2 G01 G03 指定进给速度 对当前加工程序是模态的 常用指令 辅助功能M辅助功能由地址字M和其后的一到三位数字组成 主要用于控制零件程序的走向 以及机床各种辅助功能的开关动作 常用指令 G90 绝对值编程 每个编程坐标轴上的编程值是相对于当前工作坐标系原点的 G90为缺省值 G91 相对值编程 每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的 该值等于沿轴移动的距离 常用指令 G00 快速定位刀具 不对工件进行加工 G01 以给定的速度进行线性插补移动到给定点 刀具以直线从起始点移动到目标位置 所有的坐标轴可以同时运行 G02 以给定进给速度进行顺时针圆弧插补移动到给定点 G03 以给定进给速度进行逆时针圆弧插补移动到给定点 常用指令 半径编程不能用于整圆编程 必须分成两部分 注 当R 0时 圆弧和中心的尖角小于1800当R 0时 圆弧和中心的尖角大于1800编程举例 对顺圆和逆圆进行插补 如下图所示 对于图 a 解法1 G17G90G02X20Y10I 2J 14F300解法2 G17G90G02X20Y10R12F300对于图 解法1 G17G90G03X10Y22I 12J 2F300解法2 G17G90G03X10Y22R12F300 G指令附录表 PU机自动控制编程说明 PU机自动控制主要为X Y两个纬度的控制 且运动轨迹较规则 控制程序编辑相对简单 先介绍常见轨迹的编程方法 常用的编程方法一般有三种 运动轨迹软件绘图法手动计算编程法机器描点编程法 运动轨迹软件绘图法 运动轨迹软件绘图法主要是利用UG MASTERCAM CASMATE ArtCAM AUTOCAD CorelDraw JD Type3 文泰等多种CAD CAM软件绘制运动轨迹图并生成NCSTUDIO可执行的G代码 PLT代码和精雕加工 ENG 代码 以控制机械运动 这种方式的优点缺点 优点 编程容易 可视性好 尤其是对复杂轨迹编程具有明显的优势 缺点 1 需要购买相应的正版软件 费用较高 盗版软件不稳定或功能受限 2 操作相对复杂 对操作人员要求较高 3 控制系统坐标与绘图软件坐标不一致 需要设置参考点 易出错 4 柔性差 一旦软件出问题 将影响生产产出 5 不同软件存在兼容性问题 手动计算编程法 手动计算编程法是直接在控制软件上使用G代码编程以控制机械运动 这种方式的优点缺点 优点 1 成本低 不需要购买绘图软件 2 G代码指令简单 编程容易 易学易会 3 不受软件限制 根据产品要求可随时编程 4 特别对简单轨迹编程有优势 时间短 效率高 5 不存在软件兼容性和软件故障的限制 缺点 1 需要有专人学习G代码编程 需要一定的算数计算能力 2 对复杂图形轨迹计算较复杂 人工计算效率不高 机器描点编程法 机器描点编程法是手动计算编程法的优化 它不用对图形计算 直接利用NCSTUDIO软件通过机器模拟运动轨迹找到关键点坐标以获得数据并编程 以控制机械运动 这种方式的优点缺点 优点 1 成本低 不需要购买绘图软件 2 G代码指令简单 编程容易 易学易会 3 不受软件限制 根据产品要求可随时编程 4 特别对简单及一般轨迹编程有优势 时间短 效率高 5 不存在软件兼容性和软件故障的限制 6 无需计算即可编程 缺点 需要有专人学习G代码编程 编程方法举例 考虑公司的实际情况 建议采用手动计算编程法和机器描点编程法 这里分别举例并介绍这两种编程方法 如下图为两个产品的运动轨迹图a和b a b 手动计算编程法编程步骤 1 测量产品运动轨迹参数 如 对产品a 其长为400mm 宽为200mm 对产品b 其长为600mm 宽为300mm 圆弧半径R为10mm 2 将工件在工作台上固定 确定定位点 工件坐标原点 和工件坐标系 长边对应机械坐标X方向 宽边对应机械坐标Y方向 3 回机械原点 手动将机械墙头移动到工件原点时 记录软件控制界面上的工件坐标原点坐标值 X Y 这里假设为 X 50mm Y 100mm 4 打开电脑 开始 程序 附件 记事本 在文件中编程 编程完成后 点击 文件 菜单中的 保存 在对话框的 文件类型 中选择 所有文件 文件名中填写 文件名 nc 然后点击保存即可 编程方法举例 a b 机器描点编程法编程步骤 1 根据工件形状 确定轨迹图 并在轨迹图上确定关键轨迹点 如a和b 2 将工件在工作台上固定 确定定位点 可将关键轨迹点中的一个作为工件坐标原点 和工件坐标系 长边对应机械坐标X方向 宽边对应机械坐标Y方向 3 回机械原点 手动将机械抢头移动到工件原点时 记录软件控制界面上的工件坐标原点坐标值 X Y 这里假设为 X 50mm Y 100mm 同理 手动移动机械抢头到各个关键轨迹点 并按顺序记下坐标值 x y 4 打开电脑 开始 程序 附件 记事本 在文件中编程 编程完成后 点击 文件 菜单中的 保存 在对话框的 文件类型 中选择 所有文件 文件名中填写 文件名 nc 然后点击保存即可 在此读取数据 编程方法举例 a X Y 机械坐标原点 0 0 50 100 工件原点 400mm 200mm 001G17G90 选择X Y平面 选择绝对值编程 N1G00X50Y100F6000 快速移动到工件原点 速度为6000mm min N2G01X450Y100 X轴方向进给到 450 100 点 N3G01X450Y300 Y轴方向进给到 450 300 点 N4G01X50Y300 X轴方向进给到 50 300 点 N5G01X50Y100 X轴方向进给到 50 100 点 N6G00X0Y0 回机械原点 0 0 N7M02 程序结束 001 编程时 可以根据习惯选择顺时针和逆时针轨迹编程 不管选择那一点 都必须按照轨迹顺序编程 这里统一采用逆时针方向编程 编程方法举例 a X Y 机械坐标原点 0 0 工件原点 50 100 400mm 200mm 001G17G90 选择X Y平面 选择绝对值编程 N1G00X50Y100F6000 快速移动到工件原点 速度为6000mm min N2G01X450Y100 X轴方向进给到 450 100 点 N3G01X450Y300 Y轴方向进给到 450 300 点 N4G01X50Y300 X轴方向进给到 50 300 点 N5G01X50Y100 X轴方向进给到 50 100 点 N6G00X0Y0 回机械原点 0 0 N7M02 程序结束 001 注意 编程时 应特别注意坐标系的不同 编程时的圆弧的逆时针与顺时针有差别 如上图 当X轴方向改变时 运动轨迹就有原来的逆时针变为了顺时针 但对直线型的程序来说没有变化 但对弧形就必须变更逆时针指令G03为顺时针指令G02 编程方法举例 a X Y 机械坐标原点 0 0 50 100 工件原点 600mm 300mm 001G17G90 选择X Y平面 选择绝对值编程 N1G00X50Y100F6000 快速移动到工件原点 速度为6000mm min N2G01X630Y100 X轴方向进给到 630 100 点 N3G03X640Y110R10 逆时针以半径为10mm弧形进给到 640 110 点 N4G01X640Y390 Y轴方向进给到 640 390 点 N5G03X630Y400R10 逆时针以半径为10mm弧形进给到 640 110 点 N6G01X50Y400 X轴方向进给到 50 400 点 N7G03X40Y390R10 逆时针以半径为10mm弧形进给到 40 390 点 N8G01X40Y110 X轴方向进给到 40 110 点 N9G03X50Y100R10 逆时针以半径为10mm弧形进给到 50 100 点 N10G00X0Y0 回机械原点 0 0 N11M02 程序结束 001 编程方法举例 a X Y 机械坐标原点 0 0 工件原点 50 100 600mm 300mm 001G17G90 选择X Y平面 选择绝对值编程 N1G00X50Y100F6000 快速移动到工件原点 速度为6000mm min N2G01X630Y100 X轴方向进给到 630 100 点 N3G02X640Y110R10