数机编程基础：ppt课件

数控编程基础知识,一、基本概念二、机床坐标系三、程序结构四、字及字功能五、与参考点相关的指令六、绝对与增量坐标系七、数学处理八、基本的编程指令,目录：,一、基本概念,1、数字控制用数字化信息实现机床控制的一种方法。是近代发展起来的一种自动控制技术，简称NC。2、数控机床采用数字控制技术的新型自动化机床。,（1）数控机床的发展史1952年美国帕森斯公司和麻省理工学院研制世界上第一台三坐标数控立式铣床。两个阶段六个时代,自动化程度高，劳动强度低加工精度高，加工质量稳定对加工对象的适应性强生产效率高，经济效益好便于现代管理易于建立计算机通信网络,（2）、数控机床的特点：,（3）、数控机床的适用范围：数控机床适用于复杂零件、精度高、单一产品的加工。批量小而又多次生产的零件几何形状复杂的零件在加工过程中必须进行多种加工的零件切削余量大的零件公差带范围小的零件工艺设计变化快的零件加工过程中的错误造成严重浪费的贵重的零件需要全部检测的零件,高精度化高可靠性高柔性化复合化高速度化制造系统自动化,（4）、数控机床的发展趋势：,（5）数控机床的组成,（6）数控机床的分类1）按控制方式分点位控制系统直线切削控制系统连续（轮廓）控制系统,2）按伺服控制方式分开环控制系统,特点：无位置反馈装置，因此控制精度低。工作比较稳定。适用于中、小型数控机床。,全闭环伺服系统,特点：有位置反馈装置，并安装在工作台上,反馈工作台的直线位移,定位精度高。调试、维修麻烦，稳定性差。大型和精密机床。,、半闭环伺服系统：,特点：有位置反馈装置，并安装在丝杆或电机输出轴上，将其角位移反馈回来，因有一部分传动误差没有进行补偿，所以加工精度低于闭环的。系统调试、维修容易，稳定性较好。,注意：开环、全闭环、半闭环伺服系统的区别,3.数控加工程序将加工所需信息用特定的代码编制，用来控制数控机床的加工，这样的程序。,（1）程序编制的内容,（2）程序编制的方法手工编程形状简单零件自动编程形状复杂零件,（3）数控程序编制的国际标准EIA代码(美国电子工业协会)ISO代码(国际标准化协会),4.专业术语NC数字控制CNC计算机数字控制CAD计算机辅助设计CAM计算机辅助制造,CAE计算机辅助工程分析CAPP计算机辅助工艺规程设计CIMS计算机集成制造系统FMS柔性制造系统MC加工中心,QC质量控制DNC直接数控AC自适应控制MNC微机数控ENC经济型数控,二、坐标系：,1、机床坐标系：（1）标准坐标系：直角坐标系X、Y、Z旋转坐标系：A、B、CX、Y、Z右手直角笛卡尔坐标系A、B、C右手螺旋定则,右手直角笛卡尔定则,右手螺旋定则,（2）、运动方向：假设工件不动，刀具相对移动。正方向为增大工件与刀具之间的距离的方向。,先Z轴后X轴，最后Y轴。1）Z轴：平行于机床主轴轴线的方向；2）X轴：水平平面内，垂直于Z轴；工件旋转（如车床）：工件的径向。刀具旋转（如铣床、加工中心）卧式机床：人站在立柱旁，面向工件看，右手为X轴正方向；立式机床：人站在工作位，面向立柱看，右手为X轴正方向。3）Y轴：由上述两轴确定。,（3）、坐标轴的确定：,卧式数控车床,立式数控铣床,（4）机床原点：机床上一个固定点，由机床生产商确定，机床使用用户无法修改。,1）数控车床卡盘端面与主轴轴线的交点。,2）数控铣床X、Y、Z三个直线坐标轴正方向的极限位置。,2.编程坐标系编程坐标系为了编程方便，编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的坐标系原点。注：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。,3.加工坐标系（工件坐标系）工件原点（程序原点）零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。加工坐标系以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。,注意：机床坐标系与编程坐标系、加工坐标系的相互关系。机床坐标系是所有坐标系的基准。编程坐标系中各轴方向与数控机床相应的坐标轴方向一致。编程坐标系、加工坐标系重合。,4.机床参考点机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。,通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控机床开机时，通过手动回零操作确定机床原点，只有机床原点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。,注意：,注意：机床原点、机床参考点、编程原点、加工原点的相互关系。机床原点是所有坐标系原点的基准，加工原点必须通过机床原点确定；机床参考点在车床上是离开机床原点最远的点，在铣床上这两点重合；编程原点和加工原点重合。,三、程序结构,1、程序名%(或O）+四位数字2、程序主体程序段格式：（1）固定地址程序段格式（2）带分隔符固定地址程序段格式（3）字地址程序段格式,3、程序结束M02(或M30),四、字及字功能：,N_G_X_Y_Z_F_M_S_T_1、N顺序号：N+多个正整数字注：顺序号只是程序段的名称，与程序执行的先后顺序无关。功用：校对和检索修改程序；条件转向的目标。,2、G准备功能字：G+12正整数字模态指令：该指令一旦在某程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同组其它代码所代替。非模态指令：其功能仅在所出现的程序段内有效。（如：G04、G27、G28、G29、G30、G53、G92）,23句G功能代码：,注意：同组的代码不能出现在一个程序段中；不同组的代码，根据需要可以在一个程序段中出现。,其中：G01、G17、G21、G40、G90、G94为缺省状态。,3、尺寸字第一组：X、Y、ZU、V、WP、Q、R第二组：A、B、C、D、E第三组：I、J、K、P、R,4、F进给功能字G94：每分钟进给量（mm/min）G95：每转进给量（mm/r）注：当接入电源时，机床进给默认G94。例如：fm=frS其中：fm每分钟进给量（mm/min）fr每转进给量（mm/r）S每分钟主轴转速（r/min）,5、S主轴转速功能字主轴线速度恒定G96S_；设定主轴线速度恒定（m/min)主轴转速度恒定G97S_；设定主轴转数恒定（r/min）,T2位T（刀具号）T4位T刀具号补偿号为使用方便，尽量使刀具序号和刀具补偿号保持一致；注：T代码与刀具移动指令在同一程序段时，先执行T代码。,6、T刀具功能字（1句T代码）,7、M辅助功能字（11句M代码）：,M指令分模态（白色）和非模态（红色）两种形式。M指令还可分为前置和后置指令两种。前置指令：在轴运动之前执行，如M03、M04、M08。后置指令：在轴运动之后执行，如M00、M01、M02、M30、M05、M09、M98、M99。,注：华中系统同一程序段，只能有一个M指令。FANUC、SIMERIKE同一程序段最多可用五个M指令。,五、与参考点相关的指令,1、自动返回参考点：G28XYZ（中间点坐标）一般用于自动换刀或消除机械误差。,注意：执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移，到程序指定的中间点位置，然后自动返回参考点；在使用上，经常将X、Y轴和Z轴分开来用；X、Y、Z值在G90时，为指定点在工件坐标系中的坐标。在G91时，为指定点相对于起点的位移量；,G28指令前，要求机床在通电后必须(手动)返回过一次参考点；使用G28指令时，必须预先取消刀具补偿；因为G28为非模态指令。,例：G28G90X1000Y700；返回参考点（ABR）M06T03；在参考点换刀G29X1500Y200；从参考点返回（RBC）,2.从参考点返回G29XYZ（目标点坐标）注意：动作顺序是从参考点快速到达G28指令的中间点，再从中间点移动到G29指令的点定位。因此紧跟在G28指令后使用；其动作与G00动作相同。,六、绝对与增量坐标系：,1、绝对坐标系机床运动位置的坐标值是相对于固定的坐标原点给出的。2、增量坐标系机床运动位置的坐标值是相对于前一位置的坐标点给出的。,3、绝对坐标编程指令G90增量坐标编程指令G91,绝对坐标编程：G90G01X40.0Y70.0F100；增量坐标编程：G91G01X60.0Y40.0F100；,七、数学处理,根据被加工的零件图，按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。数学处理一般包括两个内容：（1）零件的几何形状尺寸（2）公差、误差等,1.基点：零件轮廓，是由许多不同的几何要素所组成。如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。计算方法：联立方程求法三角函数求法,例1、求下图基点C的坐标：,例2、计算下图T1、T2点的坐标：,2、节点：如果工件轮廓是非圆曲线，就用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线。逼近线段与被加工曲线的成交点。,F,D,A,C,B,E,八、基本的编程指令：,1.快速点定位指令G00格式：G00X_Y_Z_其中：X、Y、Z移动终点的坐标。,注：（1）G00的运动轨迹为一条直线；（2）不需在程序段中设定移动速度F，因为系统设定的是最高速度。,G00X30Z100G00U80W-60,2、直线插补指令G01格式：G01X_Y_Z_F_其中：F插补速度。,注：（1）G01的运动轨迹为一直线；（2）在程序段中设定移动速度F。,(G90)G01X220Y110F200；G91G01X200Y100F200；,3、圆弧插补指令顺时针圆弧插补指令G02逆时针圆弧插补指令G03（1）格式格式1：,G17G18G19,G02G03,XYXZYZ,IJIKJK,F,其中：X、Y、Z圆弧的终点坐标；I、J、K圆心相对于圆弧起点的增量坐标，与G90和G91无关。也可看作是，从圆弧起点指向圆心的矢量在X、Y、Z坐标轴上的分量，有符号。注意：I、J、K有符号；I、J、K不管在G90或G91中都是增量值。,格式2：,R圆弧的半径。,G17G18G19,G02G03,XYXZYZ,F,R,注意：当圆弧的圆心角小于180时，用+R；当圆弧的圆心角大于180时，用-R；当圆弧的圆心角等于180时，用+R和-R均可；整圆不能用R描述，只能用I、J、K；同一程序段中出现R和I、J、K时，R有效。,（2）、旋向判断：从第三根轴的正方向往负方向看，顺时针圆弧插补为G02，逆时针圆弧插补为G03。,（3）、例1：,1)半径编程格式圆弧a的加工程序为：G90G03x0y30R30F100；G91G03x-30y30R30F100；圆弧b的加工程序为：G90G03x0y30R-30F100；G91G03x-30y30R-30F100；,2）圆心编程格式圆弧a的加工程序为：G90G03x0y30I-30（J0）F100；G91G03x-30y30I-30（J0）F100；圆弧b的加工程序为：G90G03x0y30（I0）J30F100；G91G03x-30y30（I0）J30F100；,例2：,从a点顺时针一周时的程序：G90G02（x30y0）I-30（J0）F100；G91G02（x0y0）I-30（J0）F100；从b点逆时针一周时的程序：G90G03（x0y-30I0）J30F100；G91G03(x0y0I0)J30F100；,例3：,4.暂停指令G04G04指令使程序暂停，暂停时间一到，继续执行下一段程序。用途：切槽或钻孔时将切屑及时切断；横向切槽能将槽底部切平。格式：G04P_例