数控技术数控机床编程基础何雪明PPT课件

1 第3章数控机床的程序编程基础 3 1概述3 1 1数控编程的基本概念数控机床是按事先编好的程序进行工作的 应把待加工零件的工艺参数 刀具轨迹 切削参数等等 按照规定的代码及格式编写程序单 并输入到的数控装置里用于控制数控机床 3 1 2编程的内容及步骤 2 零件的 材料选择 合适的数控机形状合适的刀具尺寸合适的夹具精度要求合适的装夹方法热处理硬度 1 确定加工方案 3 确定以下参数 1 对刀点2 换刀点3 走刀路线4 切削参数 主轴转速下刀深度 2 工艺处理 4 1 编程中需知道工件每段轮廓的起点 终点及线形 其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出的 需要计算 如某些角度的直线到圆弧的切点 2 数控机床一般只能加工直线或圆弧 若工件表面的轮廓是其它线形 例如渐开线等 则应该用直线和圆弧去拟合之 更加复杂的轮廓面需要用计算机才能进行拟合并进而进行数学处理 求起点 终点 线形等 3 数学处理数学处理有两个含义 5 4 编写程序根据所用机床和刀具以及指令格式 按照轮廓段逐段编写程序 一段轮廓一句程序 故有时称一句程序为一程序段 5 制备程序控制介质程序可以用Windows的写字板平台编制 并保存在内存中 用31 5软盘或U盘作为附件带出来6 通过数控机床备有的RS232串行口将程序输入到数控机床里就完成了编程工作 6 3 1 3数控编程方法有3种编程方法 1 手工编程2 APT语言3 交互式图形编程1 手工编程当零件比较简单时可以用手工编程 零件轮廓仅由直线和圆弧组成 2 APT语言编程此种方法现在已走下坡路 这里不作介绍3 交互式图形编程有的软件能在三维造型的基础上通过交互式对话自动生成数控程序 常用的软件有Mastercam 制造工程师 CAXA 开目CAD等 其中民族产品CAXA还是比较好用的 7 3 2数控编程基础3 2 1编程的几何基础1 机床坐标系机床使用笛卡尔直角坐标系 如图所示 X Y Z为移动坐标 A B C为旋转坐标 实行右手定则 8 2 轴及方向的规定1 Z轴与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴 远离工件的方向为Z轴的正向 立式铣床 卧式铣镗床 数控车床 9 2 X轴X轴一般是最长的运动轴 对铣镗类机床而言操作者面前的轴就是X轴 车床的X轴是大拖把的运动方向3 Y轴用右手定则确定之 车床没有Y轴4 回转轴绕X轴旋转的刀具 工件 称为A轴 其 方向由右手定则确定 绕Y轴旋转的刀具 工件 称为B轴 其 方向由右手定则确定 绕Z轴旋转的刀具 工件 称为C轴 10 3 坐标系 机床坐标系工件坐标系 编程坐标系 由于机床坐标系的原点在机床的固定位置 顶点上 对于编程时的位置计算极不方便 人们习惯于以图纸设计基准为参考点 故采用工件坐标系进行位置计算 而将工件坐标系的原点在机床坐标系的位置关系 相对差值 记录下来 这就是确定工件坐标系 工件坐标系可以有几个 这可以方便几个工件的编程 用G54 G55等代码记录 11 4 绝对坐标系及增量坐标系绝对坐标 每一个位置点均以工件坐标原点为参考点增量坐标 以前一段程序的终点为参考点 如下图 其相对坐标Ub 15 Vb 20见图 12 5 坐标数和多坐标加工坐标数 可以用数字单独控制的坐标轴的数目 有的坐标不能参与联动 但可以作周期进给 称为半个坐标 0 5轴 例下图中的2 5坐标机床 13 a 2坐标加工 b 2 5坐标加工 c 3坐标加工 14 6 直线插补及圆弧插补 15 刀具 工件轮廓 7 刀具补偿 半径补偿及长度补偿在铣工件轮廓面时 由于任何刀具均有半径 必须使刀具沿轮廓的法线方向移动一个刀具的半径距离才能加工出规定的形状 这就是刀具半径补偿 简称刀补 的道理所在 用G41 G42记之 16 刀具长度补偿钻头 镗刀 铣刀刀具的实际长度与编程设定长度可能不一致 刀具的轴向位置需要进行数据上的调整 即进行长度补偿 用G43 G44记之 17 刀具半径的选择刀具半径r应小于轮廓最小曲率半径 m r 0 8 0 9 m零件的加工高度H 1 4 1 6 R对不通孔槽刀具的可用于切削的长度L H 5 10mm对通孔槽L H Re 5 10mm Re 刀尖半径 粗铣内轮廓时 铣刀最大半径Dc Dc 2 sin 2 1 1 sin 2 D加工肋板端面 厚b 时 D 5 10 b 18 1 Dm 1 19 8 数控机床注意要点1 车螺纹引入距离 1 2 5mm超越距离 2 1 4 1 2 20 2 铣削平面切入切出 周边外延 图4 25P118 铣内轮廓 法向切入切出 下图 走刀路线 下图c最好行切法 环切法 21 22 3 3数控系统的指令代码我国参照国际标准对数控程序里代码的含义及格式制定了标准 但是该标准无强制性 各厂家独出心裁花样百出 我们学习的是一般情况下的指令 真正工作时需参考机床厂的使用说明书3 3 1程序结构与格式1 程序的地址 数据和字英文字母及字符 地址1 9 数字2 程序段与程序组成一句程序一段轮廓 程序段 23 8 数控编程误差及其控制1 近似计算误差2 插补误差 编程误差 走弦 图a 3 尺寸圆整误差 脉冲当量图b O0024N10G54G90G49G80N20M06T01N30S1000M03N40G00X0 0Y0 0M08N50Z20 N60G01Z 6 F100 N70X10 Y10 N80G00Z100 N90M09 N95M30 以 开始程序编号 程序名 以绝对坐标编程换1 刀具启动主轴其转速1000rpm快速移刀到X 0Y 0处抬刀 向上 20mm向下进刀26mmf 100 加工程序已完成以 收尾 26 1 主要G代码说明G00快速定位指令G90绝对坐标编程G91相对坐标编程G01直线插补指令G02顺时针圆弧插补指令G03逆时针圆弧插补指令G04暂停指令G17 G18 G19平面选择指令G41 G42左偏 右偏刀具半径补偿G54工件坐标系设定指令 27 1 与坐标有关的G代码 G90和G91G50及G54G17 G18 G19G90和G91 绝对坐标编程和相对坐标编程G50及G92 车床及铣镗类机床工件坐标系设定例G50X200 0Z100 0指定了该工件的坐标系原点在图中 O 点处 28 G54 G59选定工件坐标系事先将预定的工件坐标系原点输入到坐标系中 当选用该坐标系作为编程基准时 用G54 G59选定即可 例 先在机床设定项目G54下输入X 66 79 Y 35 84Z 0 0如何在程序中调用G54即可确定该工件坐标系的原点 29 2 与平面有关的G代码 G17 G18 G19在3坐标联动机床里 大部分机床 有时其插补平面仅需一个平面 我们用G17 G18 G19来指定在哪一个平面内进行插补 30 3 与刀具运动相关的指令G00 G01 G02 G03例如 G00X20 Y30 其含义是令刀具快速从现存点到达X 20 00Y 30 00的坐标点 快速 的作用是节省刀具运动时间 提高效率 运用此代码时要特别注意把刀具升起来以避免打刀事故发生 G01X20 Y24 Z15 F100 代表刀具以规定速度 100mm min 运动到终点坐标处 X Y Z坐标值规定终点坐标 G02顺园切削X Y I J R R 1 圆弧 1800R0整园可不写终点坐标 但必须写I J 不能用R G03逆园切削X10 0Y40 0I 30 0 R30 0 终点坐标 圆心相对于圆弧起点的偏移量 32 圆弧插补的例子第一条圆弧 G17G90G02X79 0Y58 5I39 0J8 5F100 第二条圆弧 G17G90G02X79 0Y58 5I 11 0J38 5F100 还有 G17G90G02X79 0Y58 5R40 F100 第一条圆弧 G17G90G02X79 0Y58 5R 40 0F100 第二条圆弧 第一条圆弧 第二条弧 33 刀具组合完成后刀尖的长度 刀尖到主轴端面距离 不可能一致 显然用长度补偿的方法去修正这种误差较为方便 刀具Z方向移动的距离是 指令值 刀具偏置值刀具偏置值存放在 刀具偏置值寄存器中 偏置值为 偏置值负值 4 与刀具补偿有关的G代码长度补偿代码G43 G44 34 半径补偿代码G41 G42根据刀具半径加工工件规定轮廓 数控系统自动计算刀具中心轨迹称为刀具半径补偿 其分为左刀补和右刀补两种情况 例如 G01G41X40 0Y50 D04刀补的方向是左还是右要根据刀具的前进方向和轮廓的法线方向按照左右定之 左刀补 刀补半径在这里 直线插补的终点坐标 35 固定循环功能 用一个G代码程序完成多个工步才能完成的动作用数控机床加工 钻孔 锪孔 镗孔 铰孔 攻丝 5 固定循环 36 37 固定循环的动作 1 X轴及Y轴定位 2 快进到参考平面 R平面 3 以切削进给方式执行孔加工 4 在孔底刀具作动作 5 返回参考平面 6 快速返回初始点 二选一 38 G98 G99指令的用法快速进给切削进给 39 固定循环指令格式G91G98G90G99G X Y Z R Q P F L X Y 孔的位置 与G90 G91有关 Z 孔底位置R R点的位置P 在孔底的时间Q 每次加工的深度 与G90 G91无关 L 循环次数 40 孔加工固定循环指令的形式及动作1 G98 G99 G73 高速深孔加工 G98 G99 G73X Y Z R Q F 2 41 G98 G99 G74X Y Z R 反攻丝循环制作反向螺纹孔 42 G76X Y Z R Q 孔的大小由Q值决定 精镗孔 G81 X Y定位 快进 工进 快速返回 钻孔及镗孔 G82X Y Z R P 停顿的时间由P值确定 带停顿的钻孔 扩孔及镗孔 G83 X Y快速定位 快进 工进Q 退D值 再工进D Q 加工深孔 43 G84 攻正向螺纹孔G85 镗孔 44 G87 反镗孔G88 镗孔 固定循环编程举例 O0026M06T01G90G00G92X0Y0T02G43H01Z20M03S500F30G98G85X0Y0R3Z 45镗 40孔G80G28G49Z0M06G00X 60Y50T03G43H02Z10M03S600G98G73X 60Y0R 15Z 48Q4F40X60钻 13孔 先左后右 G80G28G49Z0M06G00X 60Y0G43H03Z10M03S350G98G82X 60Y0R 15Z 32P100F25X60忽钻 13孔 先左后右 G80G28G49Z0M05G91G28X0Y0M30end 46 6 车削固定循环相当于普通车床的自动进刀 1 外经或内径自动进刀指令G77 如G77X Z F U W F 式中的F是与进刀速度有关的代码 2 螺纹车削固定循环指令G78 如 G78X Z F G78U W F 式中的F是与螺距有关的代码 47 复合车削循环指令G70 G76 大小头的差值 G71 G72 G73 3 车削端面 含斜端面 指令G79X U Z W F G78X U Z W K F 48 3 4手工编程3 4 1孔的加工程序编制1 编程选用坐标系应与图纸中标注方法尽量一致 2 注意提高对刀精度和换刀点的位置3 使用刀具长度补偿功能去应付换刀后的长度偏差孔加工实例 孔加工工步如下 1 中心钻点孔 3中心钻 2 钻孔 8 5麻花钻 3 攻螺纹 M10丝锥 51 3 4 2数控车削程序的编制车床的数控系统是两轴系统1 车削编程的坐标系 XOZ用G50指定工件坐标系指定这里为工件坐标系的零点比较便于找正和测量2 绝对编程时使用X Y 更一般和方便的是使用U W 增量编程 并且在圆弧加工中使用R比使用I K方便 工件坐标系零点 数控车床常用G代码 53 3 车削编程实例工步 粗车 精车端面 粗车 精车外园 倒角 园角 完工 55 例3 4有圆弧及螺纹的车削工件 58 3 4 3编程举例 59 60 10APTPROGRAMREM20SP POINT 0 0 0定义坐标原点30L1 LINE 4 0 0 4 8 0定义过 4 0 0 及40PT POINT4 8 0 4 8 0 的直线L150L2 LINE PT ATANGL 45定义直线L260L3 LINE 8 12 0 12 12 070L4 LINE 14 5 0 14 10 080L5LINE 4 2 0 11 2 090C1 CIRCLE 12 10 0 2 0定义半径为2的园100C2 CIRCLE 14 2 0 3 0 APT语言应用举例 61 110INTOL 0轮廓内容差为0120OUTTOL 0 005轮廓外容差为0 005mm130CUTTER 6 0刀具直径为6140SPINDL 2000 CLW主轴转速2000150COOLNT ON冷却液泵开160FEDRAT 200进给速度200170FROM SP起刀点SP180GO TO L1刀具从SP到L1190TLLFT GOLET L1 PAST L2刀具左拐并在L1的左边穿过L2200GORGT L2 PAST L3刀具右拐并沿L2穿过L3为止210GORGT L3 TANTO C1刀具右拐并沿L3运动与C1相切 62 3 5辅助功能指令 63 主要辅助功能指令说明M00程序停止指令M02主轴停