第八章 数控编程

第八章数控编程 一 程序编制的基本概念二 程序的编制 数控编程基础 一 程序编制的基本概念 1 数控编程的方法介绍2 数控程序代码介绍3 数控程序结构 返回 1 数控编程的方法介绍 1 手工编程 利用一般的计算工具 通过各种数学方法 人工进行刀具轨迹的运算 并进行指令编制 这种方式比较简单 很容易掌握 适应性较大 适用于中等复杂程度程序 计算量不大的零件编程 对机床操作人员来讲必须掌握 2 自动编程 利用通用的微机及专用的自动编程软件 以人机对话方式确定加工对象和加工条件 自动进行运算和生成指令 对形状简单 轮廓由直线和圆弧组成 的零件 手工编程是可以满足要求的 但对于曲线轮廓 三维曲面等复杂型面 一般采用计算机自动编程 目前中小企业普遍采用这种方法 编制较复杂的零件加工程序效率高 可靠性好 专用软件多为在开放式操作系统环境下 在微机上开发的 成本低 通用性强 3 CAD CAM 利用CAD CAM系统进行零件的设计 分析及加工编程 该种方法适用于制造业中的CAD CAM集成系统 目前正被广泛应用 该方式适应面广 效率高 程序质量好 适用于各类柔性制造系统 FMS 和集成制造系统 CIMS 但投资大 掌握起来需要一定时间 返回 2 数控程序代码介绍 常用的标准主要有 1 数控纸带的规格2 数控机床坐标轴和运动方向3 数控编程的编码字符4 数控编程的程序段格式5 数控编程的功能代码 EIA 美国电子工业协会 和ISO 国际标准化协会 返回 八单位标准穿孔纸带 EIA代码和ISO代码的主要区别在于 EIA代码每行孔数为奇数 其第5列为补奇列 ISO代码各行孔数为偶数孔 其第8列为补偶列 补奇或补偶的作用是判别纸带的穿孔是否有错 返回 3 数控程序结构 加工程序是由若干程序段组成 程序段是由一个或若干个指令字组成 指令字代表某一信息单元 每个指令字由地址符和数字组成 它代表机床的一个位置或一个动作 每个程序段结束处应有 EOB 或 CR 表示该程序段结束转入下一个程序段 地址符由字母组成 每一个字母 数字和符号都称为字符 下一页 常用地址符的含义 下一页 常见程序段格式 下一页 开始符O1234程序号N1G90G54G00X0Y0S1000M03 第一程序段N2Z100 0 第二程序段N3G41X20 0Y10 0D01 N4Z2 0 N5G01Z 10 0F100 N6Y50 0F200 N7X50 0 N8Y20 0 N9X10 0 N10G00Z100 0 N11G40X0Y0M05 N12M30 程序结束 程序结构举例 返回 二 程序的编制 机床坐标系和工作坐标系的概念数控编程常用指令的含义数控机床编程步骤数控机床编程实例 返回 1 机床坐标系和工作坐标系的概念 1 机床坐标系2 工作坐标系 数控机床的坐标系规定已标准化 按右手直角坐标系确定 如图所示 一般假设工件静止 通过刀具相对工件的移动来确定机床各移动轴的方向 1 机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系 机床坐标系的方位是参考机床上的一些基准确定 机床上有一些固定的基准线 如主轴中心线 固定的基准面 如工作台面 主轴端面 工作台侧面 导轨面等 不同的机床有不同的坐标系 1 在标准中 规定平行于机床主轴 传递切削力 的刀具运动坐标轴为Z轴 取刀具远离工件的方向为正方向 Z 当机床有几个主轴时 则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z轴 2 X轴为水平方向 且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面 3 在确定了X Z轴的正方向后 可按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴的正方向 4 机床原点 机械原点 是机床坐标系的原点 它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处 立式数控铣床机床原点 2 工作坐标系 工作坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系 是程序的参考坐标系 工作坐标系的位置以机床坐标系为参考点 一般在一个机床中可以设定 个工作坐标系 工作坐标系的原点 称工作原点 或程序原点 数控编程常用指令的含义 以下以FANUC系统的常用指令为例对常用指令作一介绍 一 准备功能 G指令 二 常用辅助功能 M指令 1 绝对坐标和相对坐标指令 G90 G91 表示运动轴的移动方式 使用绝对坐标指令 G90 程序中的位移量用刀具的终点坐标表示 相对坐标指令 G91 用刀具运动的增量表示 如图 表示刀具从A点到B点的移动 用以上两种方式的编程分别为 G90X80 0Y150 0 G91X 120 0Y90 0 2 工作坐标系的选取指令 G54 G59 G54可以确定工作坐标系1G55可以确定工作坐标系2G56可以确定工作坐标系3G57可以确定工作坐标系4G58可以确定工作坐标系5G59可以确定工作坐标系6 6个工作坐标系皆以机床原点为参考点 分别以各自与机床原点的偏移量表示 需要提前输入机床内部 3 平面选择指令 G17 G18 G19 4 快速定位 G00 刀具从当前位置快速移动到切削开始前的位置 在切削完了之后 快速离开工件 一般在刀具非加工状态的快速移动时使用 该指令只是快速到位 其运动轨迹因具体的控制系统不同而异 进给速度F对G00指令无效 G00XYZ G90G00X40 0Y20 0 5 直线插补指令 G01 刀具作两点间的直线运动加工时用该指令 G01指令表示刀具从当前位置开始以给定的速度 切削速度F 沿直线移动到规定的位置 格式 G01XYZF G01X40 0Y20 0F100 6 圆弧插补指令 G02 G03 圆弧插补 G02为顺时针加工 G03为逆时针加工 刀具进行圆弧插补时必须规定所在平面 然后再确定回转方向 如图 沿圆弧所在平面 如xy平面 的另一坐标轴的负方向 z 看去 瞬时针方向为G02 逆时针方向为G03 7 暂停功能 G04 G04暂停指令可使刀具作短时间无进给加工或机床空运转使加工表面降低表面粗糙度 格式 G04X1 6或G04P1600 1 6或1600表示1 6秒 G04为非续效指令 8 自动机床原点返回指令 G28 机床原点是机床各移动轴正向移动的极限位置 如刀具交换时常用到Z轴参考点的返回 格式 G28XYZ G90G28X500 0Y350 0 9 刀具的补偿与偏置指令 1 刀具半径补偿指令 G40 G41 G42 G40刀具补偿取消G41刀具左补偿G42刀具右补偿 9 刀具的补偿与偏置指令 2 刀具长度偏置指令 G43 G44 G49 G43正向偏置G44负向编置G49偏置取消 当使用G43时 与程序给定移动量的代数值做加法 使用G44时做减法 从而得到实际的移动的终点坐标 G43称正偏置 G44称负偏置 10 固定循环 G73 G74 G76 G80 G89 快速移动到 X Y 坐标 沿Z轴快速移动 并达R点 切削进给加工 加工至孔底位置 暂停 主轴停 主轴返转等 返回到R点 快速返回和切削进给返回 快速返回到起始点 10 固定循环 G73 G74 G76 G80 G89 G73指令的格式 二 常用辅助功能 M指令 1 M00程序停止 执行含有M00指令的语句后 机床自动停止 如编程者想要在加工中使机床暂停 检验工件 调整 排屑等 使用M00指令 重新启动后 才能继续执行后续程序 二 常用辅助功能 M指令 2 M01选择停止 执行含有M01的语句时 如同M00一样会使机床暂时停止 但是 只有在机床控制盘上的 选择停止 键处在 ON 状态时此功能才有效 否则 该指令无效 常用于关键尺寸的检验或临时暂停 二 常用辅助功能 M指令 3 M02程序结束 该指令表明主程序结束 机床的数控单元复位 如主轴 进给 冷却停止 表示加工结束 但该指令并不返回程序起始位置 二 常用辅助功能 M指令 4 M03主轴正转5 M04主轴反转6 M05主轴停转7 M06换刀指令8 M07冷却液开9 M08冷却液开10 M09冷却液关11 M19主轴定向停止 二 常用辅助功能 M指令 12 M21X轴镜像使X轴运动指令的正负号相反 这时X轴的实际运动是程序指定方向的反方向 13 M22Y轴镜像使Y轴运动指令的正负号相反 这时Y轴的实际运动是程序指定方向的反方向 14 M23镜像取消 二 常用辅助功能 M指令 15 M30程序结束与M02同样 表示主程序结束 区别是M30执行后使程序返回到开始状态 二 常用辅助功能 M指令 18 M98调用子程序 M99子程序结束指令M98PL 其中 P为程序号 L为调用次数 数控机床编程步骤 1 分析零件图2 数控机床的选择3 工件的装夹方法4 加工工艺确立5 刀具的选择6 程序编制7 加工操作 数控机床编程实例 实例1设刀具由坐标原点O快进至a 从a点开始沿a b c d e f a切削 最终回到点O 数控机床编程实例1 G92X0Y0 G90G00X30Y30 G01X120F120 Y55 G02X95Y80I0J25F100 G03X70Y105I 25J0 G01X30Y105F120 Y30 G00X0Y0 M02 2 2手工程序编制 1 数控编程的工艺处理1 加工方法的选择2 加工工序的划分 1 按粗精加工划分 2 按先面后孔划分 3 按所用刀具划分3 工件的装夹方式4 对刀点和换刀的确定 1 选定的对刀点位置 应便于数学处理和使程序编制简单 2 在机床上容易找正 3 加工过程中容易检查 4 引起加工误差小 2 2手工程序编制 5 进给路线的选择6 刀具及切削用量的选择 1 刀具的选择 2 切削用量的选择n 1000v D 3 背吃刀量的确定 2 2手工程序编制 2 数控编程的数学处理数学处理 主要是按照已确定的加工路线和允许的编程误差 计算工件加工轨迹的尺寸 即计算工件轮廓的基点或节点的坐标 基点 是指工件轮廓各几何元素之间的交点或切点 节点 逼近直线段和圆弧段与轮廓曲线的交点或切点称节点 2 2手工程序编制 1 基点计算 直线方程 AX BY C 0圆方程 X X0 2 Y Y0 2 R22 非圆曲线节点计算 1 等间距直线逼近法2 圆弧分割逼近法 1 圆弧分割法 2 三点圆法 3 相切圆法 2 2 5车削编程 2 2 5车削编程 数控车床固定循环单一外圆固定循环G90X Z F G90X Z I R F 复合外圆固定循环G71U R G71P Q U W F 复合端面固定循环G72W R G72P Q U W F 封闭型车固定循环G73U W R G73P Q U W F 精车循环G70P Q 2 2 5车削编程 2 2 5车削编程 H 0 866PH 螺纹全高P 螺纹螺距 导程 螺纹牙深 0 6495XP螺纹内径 螺纹外径 2X螺纹牙深G32IPF G92X U Z W F G92X U Z W R F 车削锥螺纹 2 2 5车削编程 关于G71指令的特点 1 在G71指令所包含的指令单元 不能呼叫子程序2 在G71指令所包含的指令单元 若有刀尖补正之指令将无效 但刀尖补正之值将加入预留中3 在G71指令中最后的加工是包含的指令单元减去预留量而依序切削4 G71指令内第一个单节ns不能有Z轴移动指令5 U W有正负值 练习一 G00G40G97G99S500M03T0101F0 2 X42 0Z2 0 G71U1 5R0 5 G71P10Q11U0 5W0 05 N10G00G42X0 G01Z0 X13 0 X16 0W 1 5 Z 20 0 X23 0X26 0Z 50 0 Z 57 0 G02X33 0Z 60 0R3 0 N11G01G40X42 0 G00X100 0Z50 0M05 练习一 G00G40G97G99S800M03T0101F0 05 X42 0Z2 0 G70P10Q11 G28U0W0M05 G00G40G97G99S300M03T0202F0 05 X25 0Z 20 0 G01X11 0 X25 0F0 2 G00X100 0 Z50 0 M05 练习一 G00G40G97G99S300M03T0303 X18 0Z5 0 G92X15 8Z 17 0F1 5 X15 3 X14 8 X14 4 X14 2 X14 05 X14 05 G00X100 0 Z50 0M05 M30 练习二 练习二 G00G40G97G99S500M03T0101F0 2 X42 0Z2 0 G71U1 5R0 5 G71P10Q11U0 5W0 05 N10G00G42X0 G01Z0 X14 0 X18 0W 2 0 Z 20 0 X21 0 X24 0W 1 5 Z 32 0 练习二 G03X24 0Z 50 0R15 0 G01X32 0W 20 0 Z 80 0 N11G01G40X42 0 G28U0W0 M05 G00G40G97G99S800M03T0101F0 05 X42 0Z2 0 G70P10Q11 G28U0W0 M05 练习二 G00G40G97G99S300M03T0202F0 05 X27 0Z 20 0 G01X13 0 X27 0F0 2 G00X100 0G28U0W0 M05 G00G40G97G99S300M03T0303 X20 0Z5 0 G92X17 8Z 17 0F2 5 G92X17 3Z 17 0F2 5 练习二 X17 0 X16 7 X16 4 X16 0 X15 5 X15 0 X14 75 G00X100 0 G28U0W0 M05 M30 练习三 练习三 G00G40G97G99S500M03T0101F0 2 X67 0Z2 0 G71U1 5R0 5 G71P10Q11U0 5W0 05 N10G00G42X0 G01Z0 G03X20 0Z 10 0R10 G01Z 15 0X30 0Z 43 0 G02X36 0Z 46 0R3 0X40 0Z 66 0X60 0Z 90 0N11G01G40X65 0 练习三 G28U0W0 M05 G00G40G97G99S800M03T0101F0 05 X67 0Z2 0 G96S150 G70P10Q11 G28U0W0 M05 练习三 G00G40G97G99S300M03T0202F0 05 X31 0Z 29 0 G01X26 0 X31 0F0 2 G00Z 34 0 G01X26 0 X31 0F0 2 G00X100 0G28U0W0 M05 M30 加工中心编程 加工中心编程的特点1 首先应进行工艺分析 合理的安排各工序加工的顺序 有利于提高加工精度和提高生产效率 2 根据加工情况决定采取自动换刀或手动换刀 3 为提高机床的利用率 应尽量采取刀具机外预调 4 尽量把不同工序内容的程序 分别安排到不同的子程序中 主程序主要完成换刀及子程序的调用 5 孔加工尽量采取固定循环指令 以简化编程工作量 加工中心编程 机床坐标系统1 机床坐标系2 工件坐标系3 工件坐标系的设定 加工中心编程 子程序调用M98P L 注意事项 1 主程序中模态G代码可被子程序中同组的其它G代码代替 2 最好不在 练习一 练习一 O1234G91G28Z0 T1M06 G90G54G00X0Y0S700M03 G43H1Z100 0 X51 5Y0 Z5 0 G01Z 7 0F50 D1M98P100F120 D1 6 2 G01Z 14 0F50 D1M98P100F120 D1 6 2 G01Z 20 0F50 D1M98P100F120 D1 6 2 G00Z100 0 M05 练习一 G91G28Z0 T3M06 G90G54GX0Y0S1500M03 G43H3Z100 0 G00X0Y0 Z10 0 G01Z 5 0F80 G00Z100 0 练习一 G91G28Z0 T4M06 G90G54G00X0Y0S800M03 G43H4Z100 0 Z5 0 G98G73X0Y0Z 36 0R5 0Q2 0F60 G80 G00Z100 0 M05 练习一 G91G28Z0 T5M06 G90G54G00X0Y0S200M03 G43H5Z100 0 Z5 0 G01Z 35 0F50 G00Z100 0 M05 练习一 T2M06 G90G54G00X0Y0S1100M03 G43H2Z100 0 X51 5Y0 Z5 0 G01Z 7 0F50 D1M98P100F120 D2 4 0 G01Z 14 0F50 D1M98P100F120 D2 4 0 G01Z 20 0F50 D1M98P100F120 D2 4 0 G00Z100 0 M05 练习一 O100X51 5Y0 G01G41Y30 0