数控技术编程 PPT课件

第二章数控机床的程序编制 2 1概述一 基本概念二 编程方法 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 1 第二章数控机床的程序编制 2 1概述一 基本概念程序中应包含零件所有的加工信息 数控机床的程序是用规定的文字 数字 符号组成的代码 按一定的格式编写而成 从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的全部过程 称为程序的编制 2 二 编程方法手工编程 程序编制的全过程均由人工完成 适用于简单的零件 效率低 自动编程 编程人员只需根据零件图纸和工艺要求 使用规定的输入方法 将其输入计算机 编程机 计算机 或编程机 自动完成程序编制全过程 自动编程的输入方式有 语言输入方式 指加工零件的几何尺寸 工艺要求 切削参数及辅助信息等 是用自动编程语言编写成源程序后 输入到计算机中 3 图形输入方式 指用图形输入设备 如数字化仪 及图形菜单 将零件图形信息直接输入计算机 并在荧光屏上显示出来 再进一步处理 语音输入方式 采用语音识别器 将操作员发出的加工指令声音转变为加工程序 离线编程 与数控系统相脱离的单独的程序编制系统 在线编程 自动编程与数控系统连在一起 4 第二章数控机床的程序编制 2 1概述一 基本概念二 编程方法 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 5 2 2手工编程的步骤与要求 数控编程流程图 6 一 分析零件图纸和制订工艺内容包括 对零件图纸进行分析 以明确加工的内容及技术要求 确定加工方案 选择适合的数控机床 设计或选择刀 夹具 确定合理的走刀路线 选择合理的切削用量等 1 确定加工方案 选择适合的数控机床考虑数控机床使用的合理性及经济性 并充分发挥数控机床的功能 7 2 确定零件的装夹 并选择夹具要迅速完成加工零件的定位和夹紧过程 夹具结构大多比较简单 用通用元件拼装的组合夹具有很大的优越性夹具本身应该便于在机床上安装 便于协调零件和机床坐标系的尺寸关系 柔性自动化加工中应尽量减少工件装夹次数 对于FMS 一般装夹次数不超过3次 3 正确地选择对刀点和换刀点对刀点 指在数控加工时 刀具相对于工件运动的起点 也是程序运行的起点 故也称为 程序原点 8 对刀点的选择原则如下 选择的对刀点应便于数学处理 使程序编制简单 对刀点应选在容易找正 并在加工过程中便于检查的位置 引起的加工误差小 应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上 9 对刀 是指使 刀位点 与 对刀点 重合的操作刀位点 是指程序中刀具的基准点 10 换刀点 更换刀具的位置 应根据工序内容安排 为了防止换刀时碰伤工件 换刀点往往设在零件的外面 11 4 选择合理的走刀路线 走刀路线的选择原则 尽量缩短走刀路线 减少空行程 提高生产率 12 内槽 以封闭曲线为边界的平底凹坑内槽加工分两步 切内腔 切轮廓 切内腔 从走刀路线的长短比较 行切法要略优于环切法 13 保证零件加工精度和表面粗糙度的要求 在车削和铣削零件时 应尽量避免径向切入和切出 而应沿工件的切向切入和切出 14 当工件边界敞开时 为保证加工的表面质量 应从工件的边界外进刀和退刀 有利于简化数值计算 减少程序段数目和编程工作量 15 16 5 加工刀具的选择 1 刀具材料和刀片的选择 一般尽可能选择硬质合金刀具 选用涂层刀具 应尽量采用可转位刀片 17 2 铣刀的选择 粗铣平面时 切削力大 宜选较小直径的铣刀 精铣时 可选大直径铣刀 尽量能包容工件加工面的宽度 以提高效率和加工表面质量 铣内凹轮廓时 铣刀半径R应小于内凹轮廓面的最小曲率半径 一般取R 0 8 0 9 铣外凸轮廓时 铣刀半径尽量选得大些 18 3 孔加工方法与刀具的选择 钻孔 数控加工一般无钻模 钻孔刚度差 为此 采用下列措施 a 孔深L与孔径D之比应满足L D 5 b 钻头两主刃应磨得对称 以减少侧向力 c 应选用大直径钻头或是中心钻先锪一个内锥坑 作为钻头切入时的定心锥面 再用钻头钻孔 所锪的锥孔也是孔口倒角 19 镗孔 镗孔是悬臂加工 应采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头进行切削 以平衡径向力 减轻镗削的振动 选择刀具时 要规定刀具的结构尺寸 供刀具组装 预调用 对选定的刀具 应建立刀具文件 供编程用 20 第二章数控机床的程序编制 2 1概述一 基本概念二 编程方法 2 2手工编程的步骤与要求一 分析零件图纸和制订工艺1 确定加工方案 选择适合的数控机床2 确定零件的装夹 并选择夹具3 正确地选择对刀点和换刀点4 选择合理的走刀路线 5 加工刀具的选择 6 选择切削用量 21 6 选择切削用量 与普通切削加工相似切深ap 余量V刀具耐用度加工时可由工人随时调整 22 第二章数控机床的程序编制 2 1概述一 基本概念二 编程方法 2 2手工编程的步骤与要求一 分析零件图纸和制订工艺1 确定加工方案 选择适合的数控机床2 确定零件的装夹 并选择夹具3 正确地选择对刀点和换刀点4 选择合理的走刀路线 5 加工刀具的选择 6 选择切削用量 二 轨迹计算 数值计算或几何计算 23 二 轨迹计算 数值计算或几何计算 数学处理 根据零件的几何尺寸 加工路线 计算刀位点的运动轨迹 以获得刀位数据 三 编写零件加工程序单 制作控制介质及程序检验检验 机床空运转画图检查 模拟 试切加工 24 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 25 2 3数控机床的标准及有关规定 一 标准目前国际通用标准有两种 即 ISO国际标准化组织标准EIA美国电子工业协会标准我国规定新产品一律采用ISO标准 由于各类机床使用的代码 指令含义不一定完全相同 因此 编程人员还必须按照数控机床使用手册的具体规定来进行编程 26 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定一 标准二 ISO标准坐标系与运动方向的规定 2 4手工编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 27 二 ISO标准坐标系与运动方向的规定 坐标系的规定 仍采用右手法则 直角笛卡尔坐标系 基本坐标轴为X Y Z直角坐标系 对应每个坐标轴的旋转运动符号为A B C X 28 坐标轴的规定 Z轴 平行于机床主轴 如没主轴 则垂直于工件装夹表面 Z轴的正方向定义为刀具远离工件的方向 X轴 水平的 垂直于Z轴并平行于工件装卡面的轴 取刀具远离工件旋转中心方向为正方向 Y轴 X Z方向确定后 根据右手法则来确定 29 30 2 3数控机床的标准及有关规定一 标准二 ISO标准坐标系与运动方向的规定 坐标系的规定 坐标轴的规定 编程坐标系 31 编程坐标系 规定用字母不带 的坐标表示工件固定 刀具运动的坐标 XYZ 编程坐标系带 的坐标表示刀具固定 工件运动的坐标 X Y Z 32 附加运动坐标系 若在XYZ坐标系之外另有一组平行于它们的坐标系 规定分别用UVW表示 称为附加坐标系 各种机床坐标轴方向标准中都有明确的规定 机床说明书中会给出 33 2 3数控机床的标准及有关规定一 标准二 ISO标准坐标系与运动方向的规定 坐标系的规定 坐标轴的规定 编程坐标系 附加运动坐标系 三 ISO标准程序结构和程序段格式 34 三 ISO标准程序结构和程序段格式 程序结构 程序 包含加工一个零件所需的总信息 由程序号和若干个程序段组成 它由数控机床完成某一特定动作所需的全部指令组成 123 程序号123N01G91G00X50 Y60 S300M03LFN02G01X100 Y500 F150 LF程序段号字数据字结束字 N10G00X 50 Y 60 M02LF 结束 35 每一零件的加工程序由程序号开始 而以M02 或M30 作为程序的结束 1 程序号 编号前面要采用程序编号地址码 各种数控系统不一样 O P2 程序段 语句 每个程序段对应一个工步 程序段又由若干个字组成 程序段中字的顺序并不严格 但一般习惯的排列顺序如下 36 N9234G X Z F S T M LF 程序段号地址 程序段号字 准备功能字 行程信息 尺寸字 进给量 主轴转速 刀具编号 辅助功能字 程序段结束标记 字的结构是由字母 地址符 和数字 带符号或不带符号 组成 代表控制系统的一个具体指令 指明后续一串字符的意义及寄存器地址 37 程序段格式 1 字地址程序段格式 可变程序段格式 程序段中每个字都以地址符开始 其后跟有符号 和数字 字的排列没有严格的要求 不需要的字以及与上段相同的续效字可以不写 特点 程序简单 直观 不易出错 易检查2 分隔符固定顺序程序段结构 用分隔符 HT TAB 代替地址符 而且预先规定所有字的排列顺序 根据分隔符出现的顺序 判断字的功能 不需要的字或与上一程序段功能相同的字可以不写 但分隔符必须保留 38 字地址程序段格式N01G91G00X50 Y60 S300M03LFN02G01X100 Y500 F150 LF N10G00X 50 Y 60 M02LF 01HT91HT00HT50HT60HT300HTHT03LF02HTHT01HT100HT500HTHT150HTLF 10HTHT00HT 50HT 60HTHTHT02LF 分隔符固定顺序程序段结构NGGXYSFMLF 39 特点 地址字的顺序固定 不可打乱 因而可使系统判别地址电路的设计简化 一般用于功能不多且固定的数控系统中 程序不直观 易出错 40 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定一 标准二 ISO标准坐标系与运动方向的规定三 ISO标准程序结构和程序段格式四 ISO标准常用的程序编制指令 2 4手工编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 41 四 ISO标准常用的程序编制指令 一 准备功能指令 亦称G指令由字母 G 和其后的2位数字组成 从G00至G99可有100种 作用 主要是指定数控机床运动方式 为数控系统的插补运算作好准备 所以在程序段中G指令一般位于坐标字的前面 42 43 车削与铣削的编程有一点不同之处 如为车削时 它的缺省编程方式 无论绝对值方式还是增量值方式 其径向方向 X 用 倍坐标值 直径 编程 44 常用的G指令有 1 G90G91 绝对坐标及增量坐标的编程指令G90 绝对坐标编程指令G91 相对坐标编程指令绝对坐标 刀具 或机床 运动位置的坐标值是相对于固定的坐标原点给出的相对 增量 坐标 刀具 或机床 运动位置的坐标值是相对于前一位置给出的 而不是相对于固定的坐标原点给出的 45 50 30 60 40 使用G90G91时应注意两点 绝对方式中 终点的坐标值符号在确定的坐标系下确定 增量方式的坐标值为终点相对于起点的坐标 大小等于起 终点表示的矢量在坐标方向的投影 方向为该矢量在坐标轴上的投影方向 46 2 G92 预置寄存按照程序规定的尺寸修改或设置坐标位置 一般安排在程序段的起始部位 T01刀位 坐标系设定程序 G92X400Z250LF 47 注意 1 该功能只是设定编程的原点位置 对刀点 从而建立一个坐标系 通常称为工件坐标系 并不产生运动 刀具仍在原位置 2 该功能要求坐标值 X Z 必须齐全 不可缺少 并只能使用绝对方式 而不能使用增量值表示 3 在一个零件的全部加工程序中 根据需要 可以重复设定改变程序原点 48 3 G00 快速点定位它命令刀具以点位控制方式 从刀具所在点快速移动到下一个目标位置 它只是快速定位 无运动轨迹的要求 注意 G00功能中不需要给定进给速度 即F功能字无效 其运动速度要事先 在0号程序中 设定 49 4 G01 直线插补用于产生直线或斜线运动 刀具以给定的进给量沿着一条直线加工到所要求的终点位置注意 G01程序中必须含有 功能 50 50N05G92X28 Y20 LFN10G90G00X16 S T M LFN20G01X 8 Y8 F LFN30X0Y0LFN40X16 Y20 LFN50G00X28 M02LF 51 5 G02G03 圆弧插补使机床在各坐标平面内执行圆弧运动 切削出圆弧轮廓 G02 顺时针圆弧插补指令G03 逆时针圆弧插补指令圆弧的顺 逆判断方法为 沿圆弧所在平面的另一坐标负方向看去 顺时针方向为G02 逆时针方向为G03 52 X G02 G02 编写圆弧程序时应确定的参数为 圆弧终点坐标 X Y Z 圆心相对于圆弧起点的坐标分量 I J K 或半径 B或U 其程序格式为 53 注意 1 圆心坐标参数指 从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标轴上的投影 它总是为增量值 即不受G90控制 54 2 圆弧半径参数中 B U 指圆弧半径 符号只代表圆弧的形状 即 B U 圆心角 180 编程时 可省略 B U 圆心角 180 3 车削加工中 I值不以2倍值编程 有些系统 值也以 倍值编程 4 车削加工中 圆弧的顺 逆方向 与日常生活中所指的顺时针 逆时针方向相反 5 有F功能一般数控系统都可以跨象限编制圆弧程序 55 1N1G92XYLFN2G00G90X20 Y0S T M LFN3G03X20 Y0I 20 F LF 1N1G92XYLFN2G00G91XYS T M LFN3G03X0I 20 F LF不用半径编程 56 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定一 标准二 ISO标准坐标系与运动方向的规定三 ISO标准程序结构和程序段格式四 ISO标准常用的程序编制指令G90 G91 G92 G00 G01 G02 G03 57 10 车削 N10G92X40 Z90 LFN15S T M LFN20G01G90Z85 F250 LF N40G03X120 Z5 I 30 K 40 LFN50G00X140 LFN60X40 Z90 M02LF N30G02X80 Z45 I50 F100 LF 58 X 6 G40G41G42 刀具半径补偿刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统根据工件轮廓程序和刀具中心偏移量 自动计算出刀位点的轨迹 G41 左偏刀具半径补偿 沿刀具运动方向看 刀具位于零件左侧时的刀具半径补偿 G42 右偏刀具半径补偿 G40 刀具半径补偿撤消 使用该指令后使G41 G42无效 59 建立和取消刀具半径补偿必需与G01或G00指令组合来完成 实际编程时建议与G01组合 G41G01G42G40G00 刀具半径补偿功能的应用1 刀具因磨损 重磨 换新刀而引起刀具直径改变后 不必修改程序 只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径 2 用同一程序 同一尺寸的刀具 利用刀具半径补偿 可进行粗精加工 60 85 45 90 Z X 10 车削 N10G92X40 Z90 LFN15S T M LFN20G01G90Z85 F LFN30G02X80 Z45 I50 F250 LFN40G03X120 Z5 I 30 K 40 LFN50G00X140 N60X40 Z90 LFN70M02LF G41 G40 61 二 辅助功能指令M 亦称M指令辅助功能以地址符M为首 其后跟两位数字 00 99 组成 共100种 主要用于机床加工操作时的工艺性指令 常用的辅助功能M指令 1 M02 程序结束 该指令用于程序全部结束 此时主轴 进给及冷却液供给全部停下 常用来使机床复位及卷回纸带到 程序开始 字符 62 2 M03M04M05 主轴控制M03 主轴顺时针旋转 沿Z轴正向看 M04 主轴逆时针旋转M05 主轴停3 M06 换刀4 M08 冷却液开5 M09 冷却液关6 M30 纸带结束 与M02相似 63 三 FST指令 F指令 为进给速度指令该指令为续效代码 它们有两种表示方法 代码法 即F后跟二位 无符号 数字 这些数字不直接表示进给速度的大小 而是机床进给速度数列的序号 进给速度数列可以是算术级数 也可以是几何级数 直接指定法 即F后跟的数字也就是进给速度的大小 例如F100 表示进给的速度是100mm min 这种指定方法较为直观 因此现在大多数机床上应用 64 S指令 为主轴转速指令该指令是续效代码 用来指定主轴的转速 S与F的指定方法相同 T指令 为刀具指令信号在自动换刀的数控机床中 该指令用以选择所需的刀具 指令以T为首 其后跟二 四 位数字 以代表刀具的编号和调整号 补偿号 65 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定四 ISO标准常用的程序编制指令 一 准备功能指令 亦称G指令G02 G03 G40 G41 G42 二 辅助功能指令M 亦称M指令 三 FST指令 2 4手工编程 66 2 4手工编程 一 轮廓编程法 一 基本元素1 两点式 直线 仅已知 X2A则N G01AX2 仅已知 Z2A则N G01AZ2 数控装置可自动计算出终点坐标 68 已知 X2Z2IK则 N G02 或G03 X2 Z2 I K 若已知 X2Z2B则 N G02 或G03 X2 Z2 B 仅已知 X2 或Z2 IKB则 N G02 或G03 I K B X2 或Z2 数控装置可自动计算出终点坐标 2 圆弧 69 已知 A1A2X3Z3则 N G01A1A2X3Z3控制装置自动计算 X2Z2 坐标值 3 三点式 70 5 圆弧若已知 X3Z3A1A2B则 N G01A1A2BX3Z3 4 倒角若已知 X3Z3A1A2B则 N G01A1A2B X3Z3其中 B 表示插入倒角 71 已知 X3Z3AB则 N G02 或G03 ABX3Z3 6 直线 圆弧相切过渡 7 圆弧 直线相切过渡 已知 X3Z3BA则 N G02 或G03 BAX3Z3注意A和B的顺序 圆弧不大于180 72 已知 X3Z3I1K1I2K2 终点指向圆心 则 N G02 或G03 I1K1I2K2X3Z3圆弧1准备功能是根据第1个圆弧的插补方向而定 8 圆弧 圆弧相切过渡 73 N15G02X120 Z5 I50 K0I 50 K0F100 LFN50G00G40X140 LFN60Z90 LFN70X40 LFN80M02LF 10N5G92X40 Z90 LFN10G90G01Z85 F250 STMLF G41 74 12N1G92X260 Z334 LF R8 N5G00G90X46 S T M LFN6G01G41X50 Z332 F20 LFN10X66 Z324 LFN15A180A90X116 Z246 B8 LFN20G03B40 A175X160 Z130 LFN25G01A135A180X220 Z0LFN30G00G40X260 LFN35Z334 M02LF 二 程序的编制 75 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定四 ISO标准常用的程序编制指令 一 准备功能指令 亦称G指令G40 G41 G42 二 辅助功能指令M 亦称M指令 三 FST指令 2 4手工编程一 轮廓编程法 76 4N1G92X180 Y120 LFN2S T M LFN5G90G01G41X170 Y80 F100 LFN10X50 Y40 A270A180U10 LFN15X40 Y90 A135A90LFN20G02X130 Y60 U28 A325LFN25G03X170 Y80 I0J20 I 10 J0LFN27G00G40X180 Y120 M02LF 77 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 78 二 子程序如在一个零件上有许多相同形状和尺寸的部位 这些部位的加工程序是相同的 把它编成子程序 79 子程序以外的部分便称主程序 主程序可调用子程序 子程序可调用其它子程序 称嵌套 嵌套次数是有限制的 80 编写子程序须注意 为保证在任意位置都能调用子程序 必须采用增量编程方式 子程序要有程序名 结束指令 西门子810系统子程序名一般用一个字母L和二到三位的数字组成 子程序结束用M17 子程序调用的定义如下 L103P0 子程序号 2 3位 执行次数 3 子程序编写与主程序相同 81 L103 圆的子程序 N05G91G01Y 10 F500 LFN10G02Y0J 10 LFN15G01Y10 LFN20M17LF 82 L203 方形子程序 N05G91G01Y 10 F500 LFN10X10 LFN15Y 20 LFN20X 20 LFN25Y20 LFN30X10 LFN35Y10 LFN40M17LF 83 123 主程序 N01G92X250 Y180 LFN05G90G00X220 Y150 S T M LFN10X200 L103P1LF 84 N15G00X 30L103P1LFN20G90G00X140L203P1LFN25G90G00X100L103P1LFN30G90G00X60L203P1LF G91 85 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序三 参数编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 86 三 参数编程在零件程序中 可以应用R参数来解决一些形状相似 尺寸不同的相似零件的编程问题 在每一个程序段中 最多可编入的参数个数是有限制的 参数值 子程序 调用 行程信息及开关功能均可以写在一个程序段中 西德西门子公司的810T 810M系统有200个寄存器 即R00 R199 可规定R00 R99用于赋值调子程序 值保留 R100 R199用于子程序运算 值不保留 87 一 参数的定义和赋值R参数是由带符号的确定数值给定 88 二 参数运算R参数的运算规则 89 三 参数与数值的运算810系统 R1 R2 25R1 17 5 R3R1 0 221 R3R1 355 R3 613R1K64 K表示常数为64 结果在R1中 为8 开方运算 90 四 参数连接810系统 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R10其运算顺序按自然顺序 而不是按先 后 步骤为 R1 R2 R1 R1 R3 R1 R1 R4 R1 R1 R5 R1 R1 R6 91 L315N1G91G01G41Z 98 F R5LFN5G01Z R4 2 LFN10X R1F R6LF R5为深度方向的进给速度R6为轮廓铣削速度 五 举例 92 N15G03X R3Y R3U R3LFN20G01Y R2LFN25G03X R3Y R3U R3LFN30G01X R1LF 93 N35G03X R3Y R3U R3LFN40G01Y R2LFN45G60G03X R3Y R3U R3LFN50G01Z R4LFN55G00G40Z100 LFN60G90M17LF 94 137N1G92X180 Y120 Z100 LFN5G90G00X160 Y100 S T M LFN10R1 30 R2 60 R3 10 R4 5 R5 500 R6 300 L315P1LF 95 N15G00X90 Y50 LFN20R1 70 R2 30 R3 3 R4 3 L315P1N25G00Y120 LFN30X180 LFN35M02LF 96 零件族的参数编程 97 R08 1 5 45 R06 R05 R04 X Z L10N10R50 R00 2R51 R06 R08R52 R51 R50R53 2 R08R54 R00 R53N15G90G00X0Z R52S T M LFN20G01G41X R54Z R06F LFN30X R00Z R51LFN40A180A90X R01Z R05B R07LFN50X R02Z R04LFN60X R03LFN70Z0LFN80M17LF 98 4711N10G92X150 Z215 LFN20R00 25 R01 75 R02 80 R03 90 R04 15 R05 25 R06 100 R07 15 R08 1 5LFN30L10P1LFN40G90G00G40X150 LFN45Z215 LFN50M02LF 99 15N10G92X100 Z115 LFN20R00 10 R01 40 R02 45 R03 50 R04 8 R05 15 R06 25 R07 15 R08 1 5N30L10P1LFN40G90G00G40X100 LFN45Z115 LFN50M02LF 100 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序三 参数编程四 固定循环 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 101 四 固定循环如粗车外圆 螺纹 深孔加工 有些机床配有循环程序 只要根据要求使用即可 但有些机床没有 需自己编写 编程方法与前同 循环程序也用增量编程 102 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序三 参数编程四 固定循环 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 103 2 5程序编制中的数值计算 编程时的数值计算 主要是计算零件轮廓 或刀位点轨迹 的基点和节点的坐标 基点 直线段和圆弧段的交点或切点 对于由直线和圆弧组成的平面轮廓 编程时数值计算的主要任务是求各基点的坐标 节点 逼近轮廓曲线所用的直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点 对于一些已知方程为y f x 的非圆的平面轮廓曲线 数值计算的任务就是求算节点的坐标 104 非圆曲线的节点计算用直线或圆弧逼近方程曲线y f x 时 节点的数目及其坐标值主要取决于曲线的特性 逼近线段的形状及允许的逼近误差 允 逼近线段采用直线还是圆弧 应考虑在保证逼近精度的前提下 使节点数目少 也就是程序段数目少 计算简单 105 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序三 参数编程四 固定循环 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 106 一 等间距直线逼近法使每一个程序段中的某一个坐标的增量相等 间距的大小一般根据零件加工精度凭经验选取 求出节点坐标后 再验算分段造成的逼近误差是否小于允许值 允许的逼近误差取 只需验算Y坐标增量值最大的线段 曲率比较大的线段以及有拐点的线段 y f x 107 设A1A2是要验算的线段 曲线的方程y f x A1A2的坐标已知为 x1 y1 x2 y2 过A1A2的直线方程为 两点式 Ax By C 0 式中 A y1 y2B x2 x1C y1 x1 x2 x1 y1 y2 108 要最大的逼近误差小于等于 允 即 max 允 一个解 max 允 max 允 max 允 无解 两个或两个以上的解 距直线A1A2为 允的等距线的方程 109 二 等弦长直线逼近法每个程序段的直线段长度相等 先确定曲率半径最小的位置 然后在该处按照逼近误差小于等于 允的条件 求出逼近直线段的长度 用此弦长分割零件的轮廓曲线 即可求出各节点坐标 必须使最大误差仍小于 允 即 max 允 一般说来 零件轮廓曲线的曲率半径最小的地方 逼近误差最大 110 设函数f x 在点x0处具有导数 且x0处取得极值 那末 这函数在x0处的导数f x0 0将上式对x求一次导数 并令其值为零 已知零件轮廓曲线的方程为y f x 则曲线的曲率半径为 111 min 求出x值 代入 式 便可得到最小曲率半径 min 如果 min处逼近误差为 允时 其逼近的弦长l为 112 得交点b的坐标 xb yb 这种方法的计算过程比等间距法复杂 但程序段数目较少 以曲线的起点a xa ya 为圆心 l为半径作圆 其方程为 113 第二章数控机床的程序编制 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序三 参数编程四 固定循环 2 5程序编制中的数值计算 一 等间距直线逼近法 二 等弦长直线逼近法 三 等误差直线逼近法 114 三 等误差直线逼近法使每个直线段的逼近误差相等 并小于或等于 允 即 max const 允程序段数更少 大型 复杂的零件轮廓采用这种方法较合理 以a点为圆心的允差圆的方程为 x xa 2 y ya 2 允2公切线PT的方程为 y kx b 115 根据导数的几何意义 函数y f x 在点x处的导数f x 表示曲线y f x 在点M x y 处的切线的斜率f x tg 解以下的联立方程 116 可求得xT yT xP yP 再求出k 过a点且平行于PT的直线的方程为 y ya k x xa y f x 求方程与轮廓曲线y f x 的交点就是节点b 再从b点开始 重复上述的计算步骤 可以求出其他各节点 117 第二章数控机床的程序编制 2 4手工编程一 轮廓编程法二 子程序三 参数编程四 固定循环 2 5程序编制中的数值计算 一 等间距直线逼近法 二 等弦长直线逼近法 三 等误差直线逼近法 四 圆弧逼近法 2 6自动编程 118 四 圆弧逼近法需求出每段圆弧圆心 起点 终点的坐标值以及圆弧段的半径 计算节点的依据仍然是要使圆弧段与工件轮廓曲线间的误差小于或等于允许的逼近误差 允 即 max 允 等误差法的计算步骤 1 求轮廓曲线y f x 在起点 xn yn 处的曲率中心的坐标 n n 和曲率半径 n 119 2 以点 n n 为圆心 n 允为半径作圆 与曲线相交 求其交点为 xn 1 yn 1 圆的方程为 x n 2 y n 2 n 允 2y f x 120 3 以 xn yn 为起点 xn 1 yn 1 为终点 半径为 n的圆弧段就是所要求的逼近圆弧段 由以下两个方程 x xn 2 y yn 2 n2 x xn 1 2 y yn 1 2 n2求得两圆的交点 即为圆弧段的圆心坐标 m m 4 重复以上步骤 121 第二章数控机床的程序编制 2 1概述 2 2手工编程的步骤与要求 2 3数控机床的标准及有关规定 2 4手工编程 2 5程序编制中的数值计算 2 6自动编程 122 2 6自动编程 一 概述编程人员根据图纸的要求 使用编程语言很容易编写出零件加工的源程序 不同于数控加工程序 送入计算机 由计算机自动地进行数值计算 后置处理 编写出零件加工的程序单 数控加工程序 直至自动地穿出数控加