数控加工的程序编制.ppt

第二章数控加工的程序编制 一 数控编程的基本概念数控机床加工零件时 首先要进行程序编制 将加工零件的加工顺序 工件和刀具相对运动轨迹的尺寸数据 加工的工艺参数 主轴转速 进给速度 切削深度 以及辅助操作 变速 换刀 冷却油的启停 工件夹紧 松开 等加工信息 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 然后 将程序单输入数控装置 这个过程叫做程序编制 程序编制分为 1 手工编程2 自动编程 第一节概述 二 手工编程的内容和步骤 三 数控编程的代码 一 穿孔带及其代码 穿孔带分为两类 1 ISO标准穿孔带 是一种8单位孔穿孔带 每行为偶数个孔 2 EIA标准穿孔带 是一种7单位孔穿孔带 每行为奇数个孔 ISO穿孔带 第8列为补偶孔 第5列为补奇孔 EIA穿孔带 四 G指令 M指令和其他指令一 准备功能指令 G指令 用来规定刀具和工件的相对运动轨迹 机床坐标系 刀具补偿等多种加工 有100种 G00 G99 说明 1 模态指令 续效指令 该指令一经使用 其效果一直有效 直到被同组指令注销 非模态指令 该指令的作用仅在本程序段有效 出了该程序段即失效 如 暂停指令 2 不同机床的G功能代码表有些不同 书上的表为我国国家标准所规定的 3 功能中的不指定与永不指定意义不同 二 辅助功能指令 M指令 该类指令主要完成一些辅助功能 有100种 M00 M99 M00 程序停止 使得机床的主轴 进给 冷却液停止 按下机床上的 启动 按钮后 又可以接着运行后续程序 主要用于加工过程中的工件测量 改变装夹姿态等 M01 计划中停 与M00类似 不同的是 在 计划停止 按钮按下时 该指令才起作用 否则该指令不执行 跳过 常用于抽样检查 M02 程序结束 该指令往往出现在 程序的最后一行 三 F S T指令 F指令 后面跟数字 用于指定进给速度 有两种指定方法 1 代码法 F后面跟两位数字 用于指定进给速度的等级 2 直接指定法 F后面的数字直接指定速度 如 F100 其中的100即是指进给速度为 100mm min 多数机床采用此类方式 S指令 主轴速度指令 后面跟数字以指定主轴转速 用法类似F指令 T指令 刀具指令 后面跟两位数字 用于刀具的选择 这两位数字即为刀具的编号 五 数控加工程序的结构 1 一个加工程序由若干个程序段组成 一个程序段由若干个代码字 指令字 组成 每个代码字由文字 地址符 和数字组成 2001N01G91G00X50Y60LFN02G01X1000Y5000F150S30T12M03LF N20G00X 50Y 60M02LF 2 程序段的格式字地址程序段格式 一个程序段从N开始到LF 或 结束 每个程序段由若干个代码字 指令字 组成 每个指令字由字母加数字组成 其中的字母反映内存中的寄存器地址 N01G91G00X50Y60LF N01G91G00X50Y60 或者 3 主程序和子程序在零件的加工程序中 若有连续的程序段在几处重复出现 则可以将这些重复的程序编成子程序 由主程序多次调用 其基本格式如下所示 主程序 N01 LFN02 LF N11调用子程序1 N28调用子程序2 N80 M02LF子程序1 N01 LF N60 M17LF 子程序2 N01 LF N50 M17LF 注 1 不同的机床调用子程序的格式不一定相同 如有些机床调用子程序的方式为 M98P L LFP 为子程序名L 为子程序调用次数 2 M02为主程序结束 M17为子程序结束 4 最小设定单位数控系统发出一个指令脉冲后 经伺服系统的转换 放大 反馈后推动机床上的工件 或刀具 实际移动的最小位移量 叫做数控机床的最小设定单位 也称为最小指令增量或脉冲当量 一般为0 01 0 0001mm 在编程时 指令坐标可以使用两种方式 毫米输入 如 X3 50 脉冲当量输入 如 X35000很多机床可以在两种方式中任意选择 第二节数控机床的坐标系 一 坐标轴的运动方向及其命名 1 直线进给和圆周进给运动坐标系一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐标轴 ISO和EIA对坐标系和坐标轴有专门的规定 1 X Y Z为基本坐标系 2 直角坐标系采用右手笛卡尔坐标系 3 圆周坐标系A B C与一相应直角坐标轴满足右手螺旋定则 4 坐标轴方向 为刀具相对工件运动的正方向 即假定工件不动 刀具运动 5 如果要假定刀具不动 工件运动 则相应的坐标轴上面加上 号 6 在基本直角坐标X Y Z之外 还可以另外有坐标轴平行于基本坐标的附加坐标系 U V W和P Q R如下图 2 各坐标轴及正方向的规定方法 Z轴由传递切削动力的主轴所决定 主轴轴线即为Z坐标 Z轴的正方向是使刀具离开工件的方向 X轴是水平的 且与工件的装夹面平行 对于工件旋转的机床 X运动方向是径向的 且与横向导轨平行 X轴的正方向是刀具相对工件距离增大的方向 Y轴为确定X和Z坐标后 由右手笛卡儿确定 注意 确定坐标系时和编程时一般总是认为工件静止刀具运动 数控车床的坐标系 数控铣床的坐标系 卧式镗床的坐标系 二 机床坐标系与工件坐标系 1 机床坐标系与机床原点机床坐标系是机床上固有的坐标系 并设有固定的坐标原点 即坐标原点 此坐标系是由数控机床的生产厂家定义 是数控机床生来具有的坐标系 在数控机床上经常有一个 回零 按钮 按下它数控机床可以自动回到机床原点 一般 数控机床每次的首次通电 都要执行一次回零操作 不同的机床机床原点不同 2 工件坐标系和工件原点经常也称为 编程坐标系和编程原点 工件坐标系是编程人员为了编程方便在编程时使用的一个坐标系 编程人员可以在工件图纸上以某一点作为原点 建立坐标系 很明显 机床坐标系与工件坐标系不重叠 它们原点之间的的距离叫做原点偏置 两个坐标系的关系如下图所示 注 机床坐标系是固定的 而工件坐标系可以在加工程序中进行任意指定 三 绝对坐标和相对坐标 绝对坐标 所有的坐标值都是相对一个固定坐标原点的坐标值 相对坐标 每一个点的坐标值都是相对前点的增量值 如果采用绝对坐标 A点的坐标为 30 35 B点的坐标为 12 15 如果采用相对坐标 B点的相对坐标为 18 20 第三节常用数控指令及编程 一 准备功能指令 G功能指令 准备功能指令是使得机床建立起 准备好 某种加工方式的指令 为数控装置的插补 刀补作准备 如走直线 圆弧等 准备功能字 G00 G99G为地址字母 地址符 1 G00 快速点定位指令按机床的最快速度将刀具运动到指定的坐标点 指令格式 G00 其中 X Y ZU V W 说明 1 如右图 设刀的起点A 10 10 刀的终点B 40 30 使用G00指令可以实现从A到B的快速定位 格式为 G00X40Y30 2 在G00的执行过程中运动速度为机床的现行最快速度 此运动速度由生产厂家预先调定 但可由面板上的倍率开关手动调节 3 执行此程序段时 刀具的实际运动轨迹 可能是图上三种轨迹中的一种 视机床不同而不同 因此 实际编程时应该防止碰刀 有必要的时候 可以将上面的程序段改为 G00X10Y30 G00X40Y30 或者简写为 G00Y30 G00X40 2 G01 直线插补使得刀具严格地沿起点到终点地连线以编程地速度作直线运动 格式 G01 F 如图 起点A 10 10 终点B 60 30 G01X60Y30F150 F为进给功能字 用于设定机床切削的进给速度 F值 1 设定进给速度值 一般为三位 四位数字 单位为mm min或mm r 2 进给速度编号 这时多为两位数字 注意 你知道G00与G01的区别吗 3 G17 G18 G19 坐标平面选择指令用于指定加工平面的指令 G17 XY平面G18 ZX平面G19 YZ平面 当机床只有一个坐标平面的加工功能时 平面指令可省略 当机床有三个加工坐标平面时 通常开机后自动进入G17指令状态 4 G90 G91 绝对 相对坐标指定指令G90 绝对坐标指令 在使用G90后 后面的坐标值均为绝对坐标值 直到遇到G91为止 即相对一固定编程原点的坐标 G91 相对坐标指令 在使用G91后 后面的坐标值均为相对坐标值 直到遇到G90为止 即每点的坐标值均为相对前点的坐标值 G90 G91常与其他指令同在一个程序段 如 G90G01X60Y30F150 G91G00X40Y30 一般开机后默认的是G90状态 绝对坐标状态 5 G02 G03 圆弧插补指令G02 顺圆插补指令G03 逆圆插补指令 沿垂直于加工平面的第三坐标轴反正方向观察 顺时针的为顺圆 反之 为逆圆 格式1 G02 或G03 X Y Z I J K F X Y Z后面为 圆弧的终点坐标值 I J K后面为 圆弧起点相对于圆心的矢量 矢量方向指向起点 在X Y Z坐标上的分量值 某些机床I J K的取值与此正好相差相反 即用圆心相对起点 矢量方向指向圆心 在各坐标轴上的分量值 格式2 G02 或G03 X Y Z R F X Y Z F同上 R后面的为圆弧半径值 但是必须注意下面的事项 圆心角 180 时 R后面应为正值 圆心角180 360 时 R后面应为负值 如图 已知半径 已知圆弧起点和终点 可以画几个圆弧 如果你正确回答了这个问题 那么你就会知道为什么有上面的 R正负值的规定 起点 终点 例1 试编写加工程序 控制刀具沿如图所示轨迹从A点移动到终点D点 解1 G90G03X15 0Y0R15 0F100G02X55 0Y0R20 0G03X80 0Y 25 0R 25 0 解2 G90G03X15 0Y0I0J15 0F100G02X55 0Y0I20 0J0G03X80 0Y 25 0I0J 25 0 例2 如图 起点A 要求使得刀具逆时针走一个封闭圆回到A点 试编写加工程序 G90G03X20 0Y0I 20 0J0F100 注意 不能采用指定半径的方法 如何使用G90和G91 绝对坐标与相对坐标指定指令 G90 绝对坐标指定指令 使用该指令后 后面指令所使用的坐标值则均为绝对坐标 一般 机床开机后默认的是绝对坐标 G91 相对坐标指定指令 如 前面例题中 如果使用相对坐标编程 则可以编程如下 G91G03X15 0Y15 0R15 0F100G02X40 0Y0R20 0G03X25 0Y 25 0R 25 0 6 G40 G41 G42 刀具半径补偿指令作用 1 可以使得编程时不需要计算刀具中心轨迹 直接按照轮廓编程 2 刀具磨损或中途换刀后 利用此功能可用手动键盘输入改变刀具半径补偿值 不需要改写程序 3 进行精 初加工设置 G41 左偏刀具半径补偿 G42 右偏刀具半径补偿 G40 刀具半径补偿注销 此后刀具中心与轮廓重合 何为 左偏刀具半径补偿 简称左偏刀补 沿刀具运动方向看 刀具位于工件左侧的刀具半径补偿 何为 右偏刀具半径补偿 简称右偏刀补 刀补的原理示意如图所示 指令格式 A 刀补的建立G00 或G01 G41 或G42 X Y D X Y为终点坐标 D后面的数字用于指定刀具补偿编号 一般对应于一个固定的存储单元 此单元的数据 即补偿值 可以通过手动输入和改写 B 刀补的注销G00 或G01 G40X Y 一般 G40与G41或G42成对出现 7 G43 G44 刀具长度补偿补偿刀具长度差值 当实际刀具长度与编程的标准刀具不一致时 使用此项功能 指令格式 G43 或G44 Z D G43 相加补偿 Z的实际值 Z的指令值 补偿值G44 相减补偿 Z的实际值 Z的指令值 补偿值 8 G04 暂停指令使刀具短暂停留 指令格式 G04 常为 X P U F 其后跟的数字表示刀具的停留时间 单位一般为毫秒 有时 其后的数字也可表示刀具或工件转的圈数 9 G92 坐标系设定指令 前面 我们讲过 机床坐标系和编程坐标系 机床坐标系是生来具有的 在出厂时由生产厂家调好 而编程坐标系是加工程序编程者为了编程的方便而建立或假设的一个坐标系 编程坐标系需要在程序中说明 此时 常常使用G92指令 一般G92位于程序的开始部分 指令格式 G92X Y Z X Y Z为起刀点在编程坐标系中的坐标 如图 为了指定Op为编程零点首先 对刀 使得刀具的起刀点处于距离Op分别为15 10的位置 然后使用指令 G92X 15Y 10 使用该指令后 即建立了如图的坐标系 此即编程坐标系 注意 此图中 X和Y后面的值为 负值 二 辅助功能指令 M指令 1 M00 程序停止 主轴 进给 切削液均停止 以进行换刀 测量 改变夹具姿态等操作 要继续加工程序 必须重新按启动按钮 2 M02 程序结束 主轴 进给 切削液均停止 数控机床复位 3 M30 纸带结束 现在 实际上其功能已经与M02相同 4 M03 M04 M05 主轴旋转控制 M03为主轴顺转 M04为主轴逆转 M05为主轴停止 5 M06 自动换刀 格式 M06T 如 M06T03 6 M07 M08 切削液开启 M09 切削液关 第四节数控车床的编程 一 数控车床的特点 1 坐标系 X Z坐标轴2 根据图样尺寸 坐标值可用增量值 相对坐标值 亦可二者混用 有些机床 X Z 表示绝对坐标值 U W 表示增量坐标值有些机床 用G90 G91区分3 有些机床用G92设定坐标系有些机床用G50设定坐标系4 采用绝对坐标编程时 X的编程值用直径大小表示 增量坐标编程时 U的编程值为X方向增量的二倍 如 N006G00U6 0W3 0 则在X方向移动正向3 0mm Z方向3 0mm5 注意车床的顺圆与逆圆 例1 已知毛坯为 30 长度120mm的棒件 一号刀为外圆刀 3号刀为切断刀 宽2mm 是编写加工图示零件的加工程序 解 N001G90N002G92X40Z15N003M06T1N004M03S800N005G00X32Z0N006G01X0F80N007G00Z2N008G00Z28N009G01Z 30F80N010G01X32N011M06T3N012G00X32Z 42N013G01X0F80N014G00X40Z15N015M02 例2已知毛坯为 30棒件 T5为外圆刀 试编写将棒件末端加工成图示形状的数控加工程序 解 N001G90N002G92X40Z10N003M03S800N004M06T5N005G00X32Z0N006G01X0F80N007G01Z2N008G00X26N009G01Z0F330N010G01X30Z 20F100N011G00Z0N012G01X22F330N013G01X30Z 20F100N014G00Z0N015G01X20F330N016G01X30Z 20F100 N017G00X40Z10N018M02 第五节 数控铣床的编程 一 数控铣床的坐标系机床坐标系 这是数控铣床的生产厂家设定的坐标系 工件坐标系 原点可以是任意的 它在工件装夹完毕后 通过对刀确定 它是相对机床原点的另一个坐标系 零点偏置 即坐标系的平移和变换 1 绝对零点偏置格式 G54X Y Z 功能 使得编程原点平移到X Y Z所指定的坐标处 说明 1 X Y Z坐标可以全部平移也可以一部分坐标平移 2 指令本身不是运动指令 2 增量零点偏置格式 G55X Y Z 功能 使得坐标系的原点从刀具的当前位置平移X Y Z形成新的坐标系 3 当前零点偏置 格式 G56功能 使得刀具的当前位置设定为坐标原点 例 需加工如图所示的凸台 设已经经过粗加工 精加工余量为5mm 刀具为T01 选用 13的立铣刀 试编写加工程序 解 N001G55X10Y0Z 10N002G00Z5T01S1000M03N003G41G01X0Y0F300N004Z 10N005G91G01X80Y80N006G03X40Y0I20J0 N007G01X20N008G02X20Y 20I0J 20N009G01Y 60N010G01X 160N011G00Z20N012G40G01X 10Y0N013M02 第六节程序编制中的数学处理 一 非圆曲线节点的计算 前言 数控机床一