第7章-计算机数字控制程序编制基础.讲述.ppt

第7章计算机数字控制程序编制基础简介,7-1数控机床类型及其控制方式7-2计算机数控（CNC）系统组成及数控程序编制,习题与思考题,1,2,3,CNC机床适合于多品种、小批量零件的加工。随着微电子技术的飞跃发展，能够自动更换刀具的高度自动化的计算机数控机床机械加工中心(MCmachiningcenter)发展更为迅速。各工业发达国家相继出现了双工位和多工位交换工作台的加工中心，与工业机器人等组成的柔性制造单元(FMC-flexiblemanufacturingcell)，以及由多台数控机床、加工中心与物料搬运装置(搬运机器人、运输小车等)组成的柔性制造系统(FMSflexiblemanufacturingsystem)，在此基础上又发展成为自动化工厂(FAfactoryautomation)或计算机集成系统（CIMScomputerintegratedmanufacturingsystem）等。,4,5,6,按工艺用途分类可分为普通数控机床、机械加工中心、多坐标数控机床。普通数控机床与传统的通用机床相似，有数控车、铣、镗、钻、磨、插齿、滚齿等机床，它们的工艺可能性与通用机床一样，所不同的是能自动加工复杂形状的零件；机械加工中心是在一般数控机床的基础上发展起来的，配有刀库(可容纳10100多把刀具)和自动换刀装置，与一般数控机床不同的是工件经一次装夹后，就能自动更换刀具，完成铣(车)、镗、钻、铰及攻螺纹等多道工序；多坐标数控机床是为某些形状复杂的零件(例如螺旋浆)加工需要而出现的，其特点是数控装置控制的轴数较多，机床结构也比较复杂，其坐标轴数取决于被加工零件工艺要求的复杂程度，目前常用的多为35个坐标轴。,2.数控机床分类,7,8,9,10,11,工艺数据是主轴转速(S功能)和进给速度(F功能)等功能。开关功能是对机床电器的开关指令(辅助M功能和刀具选择T功能)，例如主轴启停，刀具选择和交换、冷却液的启停等。编程时，一般不考虑刀具的实际几何数据，数控（CNC）装置根据工件几何数据和在加工前输入的实际刀具参数，进行刀具长度补偿和刀具半径补偿计算，简称刀补计算。为方便编程，CNC系统中存在着多种坐标系，故数控（CNC）装置还要进行相应的坐标变换计算。数控装置发出的开关指令送给PLC，在系统程序的控制下，在各加工程序段插补处理开始前或完成后，开关命令和机床反馈的应答信号一起被处理和转换为机床开关设备的控制命令，实现程序段所规定的T功能、M功能和S功能。,12,13,14,15,16,17,18,19,坐标平面选择指令(G17、G18、G19)。用坐标平面选择指令实现不同平面的运动轨迹。G17为XY平面，G18为ZX平面，G19为YZ平面。绝对值和增量值编程指令(G90、G91)。一般数控机床可以用绝对值或增量值或混合编程。G91为增量值编程指令，有G91的程序段的坐标值，除坐标系设定指令外，为刀具实际移动距离，例如直线段的坐标值即为直线终、起点坐标值之差。使用绝对值编程指令为G90，程序段中的坐标值是指刀具运动的终点在工件坐标系中的坐标值。快速点定位指令(G00)。G00指令使刀具从所在点以固定的快速度移至坐标系的另一点。在有G00的程序段，无需进给速度F指令。直线插补指令(G01)。该指令是单轴运动或多轴联动方式的直线插补指令。圆弧插补指令(G02、G03)。,常用的G功能指令简介,20,21,圆弧的加工平面用G17、G18、G19指令选择，用G02、G03确定圆弧的加工方向，用G90、G91指定为绝对值或增量值编程。X、Y、Z的坐标值在G90指令时，为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，在G91指令时，为圆弧终点相对圆弧起点的增量值。I、J、K的坐标值，无论是G90，还是G91指令时，均是圆心相对于圆弧起点的增量值；若用R(半径参数)，圆弧小于或等于180时用+R，大于180时用-R。刀具半径补偿指令(G40、G41、G42)。G4l-左偏刀具半径补偿指令。沿刀具前进方向看(假设工件不动)，刀具位于零件左侧时的刀具半径补偿；G42-右偏刀具半径补偿指令。沿着刀具前进方向看(假设工件不动)，刀具位于零件右侧时的刀具半径补偿；G40-刀具半径补偿指令注销指令。使用G40后，使G41、G42指令无效。,22,用G41、G42指令时，可以使用D02指令，即用D后跟二位数字的D00-D99，表示某一刀具半径值的存储器号，加工前实测刀具半径值，并存储在对应的刀具半径值存储器中。有C功能的刀具半径补偿的指令G40、G41、G42，若铣削零件轮廓时，不需计算刀具中心运动轨迹，而只需按零件轮廓编程。当数控装置执行程序时，能按刀具对应D存储器中的刀具半径值，自动地计算出刀具中心轨迹的坐标值，对零件的编程带来极大方便。按零件轮廓编程有如下好处：编程时不必考虑刀具半径的大小；当实际使用的刀具半径与开始加工时设定刀具半径不符时，例如刀具磨损或重磨，仅改变D中的半径值即可，不必重新编程；同一把铣刀，改变键入的半径值，同一个程序可进行粗、精加工；改变键入的半径值的正负号，可加工阴阳模；同一把刀具可有不同的D存储器单元，即可有不同的补偿设定值，便于加工。,23,24,25,26,27,随着计算机图形显示技术的发展，出现了人机对话式自动编程。对话式自动编程又称交互式，是以图形显示技术为其基础的。在人机对话的工作方式下，编程人员按菜单提示的内容反复与计算机对话，陆续回答计算机的提问，直到把该答的问题全部答完。人机对话的方式离不开图形显示，从工件的图形定义、刀具的选择、起刀点的确定、走刀路线的安排直到各种工艺指令的及时插入，全在对话过程中告诉了计算机。对话式图形显示，贯穿于整个编程过程，很直观，若有错也可及时改正，最后得到正确的、所需的零件加工程序。,28,29,30,（b）用增量值编程时：用I、J编程为N01G92G90X0.00Y18.00S500M03*N02G91G02X18.00Y-18.00I0.00J-18.00F100*N03G03X50.00Y0.00I25.00J0.00*N04G02X20.00Y20.00I0.00J20.00M02*用R编程时为N01G92G90X0.00Y18.00S500M03*N02G91G02X18.00Y-18.00R18.00F100*N03G03X50.00Y0.00R25.00*N04G02X20.00Y20.00R-20.00M02*,31,32,33,34,由于手工编程既烦琐又枯燥，并影响和限制了NC机床的发展和应用，因而在NC机床出现不久，人们就开始了对自动编程方法的研究。随着计算机技术和算法语言的发展，首先提出了用“程序语言”的方法实现自动编程。所谓“程序语言”，就是用专用的语言和符号来描述零件图纸上的几何形状及刀具相对零件运动的轨迹、顺序和其他工艺参数等，这个程序称为零件的源程序。为了使计算机能够识别和处理由相应的数控语言编写的零件源程序，事先必须针对一定的加工对象，将编好的一套编译程序存放在计算机内，这个程序通常称为“数控程序系统”或“数控软件”。“数控软件”分两步对零件源程序进行处理：第一步是计算刀具中心相对于零件运动的轨迹，由于这部分处理不涉及具体NC机床的指令形式和辅助功能，因此具有通用性。第二步是针对具体NC机床的功能产生控制指令的后置处理程序，后置处理程序是不通用的。由此可见，经过数控程序系统处理后输出的程序才是控制NC机床的零件加工程序。,3）用“程序语言”方法自动编程流程及APT编程,35,36,37,在数控加工中，根据给定的数学函数，如线性函数、圆函数或高次函数，在理想的轨迹或轮廓上的已知点之间，确定一些中间点的一种方法，就称为插补。一般零件的轮廓，常以直线段和圆弧段组成，其他二次曲线或高次函数可由直线和圆弧段逼近，故一般数控装置中均有直线插补和圆弧插补功能。直线插补方式，给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具的运动，加工出预期的直线。圆弧插补方式，给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具的运动，加工出预期的圆弧。还有二次曲线插补(如抛物线插补)、高次函数插补(如螺旋线插补)等插补方式。处理处理这些插补的算法，称为插补运算。插补运算是由计算机