数控机床加工程序的编程方法ppt课件

2006.2,.,1,云南机电职业技术学院机械工程系数模教研室,2.1-2.2,2006.2,.,2,第一节一般工件的编程,一、程序圆点二、有关参考点的知识三、换刀点的设置四、主要辅助功能简介五、快速点定位（G00）六、直线插补（G01）七、倒角、倒圆编程八、锥的切削九、程序延时,2006.2,.,3,一、程序圆点,关于程序原点我们在第一章中已经介绍过。所用指令有的系统为G92,有的为G50,常用的为G50,它是在工件坐标系中确定的。G50后面的值随工件坐标系原点的变化而变化。如图2-1所示。,2006.2,.,4,二、有关参考点的知识,有关参考点的知识我们在第一章中已介绍过，这里再简单介绍一下与参考点有关的知识。1、返回参考点参考点是CNC机床上的固定点，可以利用返回参考点指令将刀架移动到该点，如图2-2所示。,2006.2,.,5,可以设置多个参考点，其中第一个参考点与机床参考点一致，第二，第三和第四参考点与第一参考点的距离利用参数事先设置。接通电源后必须先进行第一参考点返回，否则不能进行其他操作。参考点返回有两种方法：（1）手动参考点返回。（2）自动参考点返回。该功能是用于接通电源已进行手动参考点返回后，在程序中需要返回参考点进行换刀时使用自动参考点返回功能。,2006.2,.,6,自动参考点返回时需要用到如下指令：G28X(U)_;X向回参考点G28Z(W)_;Z向回参考点G28X（U）_Z(W);刀架回参考点其中X（U），Z（W）坐标设定值为指定的某一中间点，但此中间点不能超过参考点，如图2-3所示。,2006.2,.,7,系统在执行G28X（U）_;时，X向以快速向中间点移动，到达中间点后，再以快速向参考点定位，一到达参考点，X向参考点指示灯亮，说明参考点已到达。G28Z（W）_;的执行过程与X向回参考点完全相同，只是Z向到达参考点时，Z向参考点的指示灯亮。G28X（U）_;Z(W)_;是上面两个过程的合成，即X，Z同时各自回其参考点，最后以X向参考点与Z向参考点的指示灯都亮而结束。,2006.2,.,8,返回机床的这一固定点。此功能用来在加工过程中检查坐标系的正确与否和建立机床坐标系，以确保精确的控制加工尺寸。G30P2X（U）_Z（W）_;/*第二参考点返回，P2可省略G30P3X（U）_Z（W）_;/*第三参考点返回G30P4X（U）_Z（W）_;/*第四参考点返回第二，第三和第四参考点返回中X（U），Z（W）的含义与G28中的相同。,2006.2,.,9,2、参考点返回校验G27G27用于加工过程中，检查是否正准确地返回参考点。指令格式如下：G27X（U）_;X向参考点校验G27Z（W）_;Z向参考点校验G27X（U）_Z（W）_;参考点校验执行G27指令的前提是机床在通电后必须返回过一次参考点（手动返回或用G28返回）。执行完G27指令以后，如果机床准确地返回参考点，则面板上的参考点返回指示灯亮，否则机床将出现报警。在G27指令之后，X，Z表示参考点的坐标值，U，W表示到参考点所移动的距离。,2006.2,.,10,3、从参考点返回G29G29指令使刀具以快速移动速度，从机床参考点经过G28指令设定的中间点，快速移动到G29指令设定的返回点，其程序段格式为：G29X（U）_Z(W)_;其中，X，Z值为返回点在工件坐标系的绝对坐标值，U，W为返回点相对于参考点的增量坐标值。当然，在从参考点返回时，可以不用G29而用G00或G01，但此时，不经过G28设置中间点，而直接运动到返回点，如图2-4所示,在铣削类机床上，G28，G29，G30后面可以跟X，Y，Z中的任一轴或任二轴，亦可以三轴都跟，其意义与以上介绍的相同。,2006.2,.,11,2006.2,.,12,三、换刀点设置因为在零件车削过程中需要自动换刀，为此必须设置一个换刀点，该点应该离开工件有一定的距离，以防止刀架回转换刀时刀具与工件发生碰撞。换刀点可以设置在第一参考点或第二参考点。如果第一参考点距离加工点位置较远，返回参考点换刀会花费很长时间，为了节省时间，可以设置一个距离零件位置比较近的第二参考点，同时还必须根据工件的结构情况选择一个中间点，中间点的设置是防止刀具在返回参考点的途中与工件交叉而发生碰撞，自动换刀时刀具经过中间点返回换刀点。返回参考点的过程中刀具以G00快速运动方式移动的。,2006.2,.,13,图2-3所上所示为刀具返回参考点的过程，刀具从当前位置经过中间点（190，50）返回第二参考点，其指令为：G30X190.0Z50.0；/*绝对坐标方式G30U100.0W30.0；/*相对坐标方式如图2-3中的虚线路径所示，如果参考点返回时不经过中间点，则刀具会与工件发生碰撞，引起事故。四主要辅助功能简介1.M00程序暂停执行M00后，机床的所有动作均被切断，机床处于暂停状态。,2006.2,.,14,重新启动程序起动按钮后，系统将继续执行后面的程序段。例如：N10G00X100Z200；N20M00；N30X50Z110；执行到N20程序段时，进入暂停状态，重新启动后将从N30程序段开始继续运行。如进行尺寸检验，排屑或插入必要的手工动作时，用此功能很方便。说明：M00须单独设一程序段。如在M00状态下，按复位键，则程序将回到开始位置。2.M01选择停止在机床的操作面板上有一“任选停止”开关，当开关打到“ON”,2006.2,.,15,位置时，程序中如遇到M01代码时，其执行过程同M00相同，当上述开关打到“OFF”位置时，数控系统对M01不予理睬。例如：N10G00X100Z200；N20M01；N30X50Z110；如“任选停止”开关打到断开位置，则当系统执行到N20程序段时，不影响原有的任何动作，而是接着往下执行N30程序段。此功能通常用来进行尺寸检验，而且M01应作为一个程序段单独设定。M02程序结束主程序结束，切断机床所有动作，并使程序复位。说明：必须单独作为一个程序段设定。M03主轴正转此代码起动主轴正转（逆时针）如图2-5a所示。,2006.2,.,16,M04主轴反转此代码起动主轴反转（顺时针）如图2-5b所示M05主轴停止此代码使主轴停止转动。M06换刀有的数控系统中此代码表示对到仪摆处。M071#切削液开有的系统中此代码表示对刀仪摆回。M082#切削液开M09切削液关注意：M00、M01和M02也可以将切削液关掉。M10卡盘夹紧此指令能自动使卡盘夹紧。,2006.2,.,17,M11卡盘松开此指令能自动使卡盘松开，此指令一般在装有棒料输送机、工件收集及上下料机械手时用。M12尾座套筒前进此指令使尾座套筒伸出。M13尾座套筒返回此指令使尾座套筒返回到初始状态。M17主轴速度达到信号取消指令某一主轴速度后，主轴电动机控制单元、有反馈信号SAR，即主轴速度到达指令速度后，这一信号即刻出发，然后才能进行其它动作，主轴速度的上升需一定的时间，但有时为了提高效率，或在特定场合，需忽略此信号，这时用此指令。,2006.2,.,18,M20卡盘吹气此指令在有上下工件机械手，进行工件自动装卸时用。每次车削完工件有机械手卸下后，卡盘上可能会沾有切屑，若不吹去，再次装夹工件时，就有困难将切屑一起夹入，故每次装夹工件前，都必须用压缩空气吹屑，通过本代码控制对卡盘爪自动吹气一次。M23切螺纹倒角用此代码，可在切螺纹时自动完成倒角动作，如图2-6所示。M24切螺纹不倒角如切螺纹不倒角时用此代码指令。M25误差检测通常在工件的拐角处，即X指令和Z指令的变换处，刀具并不是当Z指令走完后（进给量=0），再走X指令，如图2-7所示，这样造成了拐角处为圆角，如图2-8所示。,2006.2,.,19,2006.2,.,20,用M25指令，可以控制上一个程序完全走完之后，再走下一段，这样就避免了圆角的产生。有的系统用G代码来实现这一过程。M26误差检测取消如工件拐角处无精度要求，可取消M25功能，此时用M26取消，若不写M25即为M26状态。M30复位并返回程序开始说明：在记忆（MEMORY）方式下操作时，此指令表示程序结束，机床停止运行，并且程序自动返回开始位置。在记忆重新启动（MEMORYESETART）方式下操作时，机床先是停止自动运行，而后有从程序的开头再次运行。,2006.2,.,21,M60对刀仪吹屑一般情况下在对刀时，当对刀仪摆出到位后，就开始吹屑，延时一段时间以后便停止吹气，主要是吹掉粘附在刀具上的切屑，而在自动对刀时，可用指令M60，自动控制其吹气时间。M73工件收集器进工件加工完后，需切断时，将工件收集器摆进（接料状态），这时可用指令代码M73。M74工件收集器退工件切断以后，落入工件收集器内，然后将工件手收集器退回，这时用指令M74。M82卡盘压力转换在车薄类零件时，为了防止工件因卡紧力过大而变形，希望在粗精车不同工步时，卡盘有高、低不同的夹紧力（通过液压系统的减压预先调好），当工件转换到精车工步前，可用指令M82进行高压向低压的自动转换。,2006.2,.,22,M83卡盘压力恢复压力转换以后，需恢复正常压力时，用M83指令。快速带内定位（G00）书写格式：G00X/U_Z/W_F_S_B_T_M_;其中：X/U_Z/W_为快速点定位的目标点；F是尾座移动速度；S是主轴转速；B是附加的辅助功能；T是仅用于具有两个刀尖的车刀（如切断刀），调用第二个刀尖的数据时用，转塔刀盘不转位；M是辅助功能。经常使用的格式：G00X/Z_U/W_;G00的实际速度受机床面板上的倍率控制。,2006.2,.,23,直线插补（G01）书写格式：G01X/U_Z/W_A_C/R_F_E_S_B_T_M_;其中：X/U_Z/W_为直线插补线段的终点坐标；A是角度值地址，即当终点坐标缺少一个数据时可用A补足之；C/R-C为两直线段间倒棱的数据地址，R为两直线段间倒圆角的数据地址；F是进给量；E是倒棱或倒圆角处的进给量；，若不写则用F值；S、B、T、M与G00定义同。经常使用的格式：G01X/U_Z/W_F_;有的数控系统G00和G01后可以跟X、Y、Z、,2006.2,.,24,A、B、C等的任意组合，其中旋转轴的进给速度用（）/min表示（见图2-9）。使用角度编程，往往是直线段的目的点缺少一个坐标值，但图样上标有角度，可用三角函数计算出所缺的这一坐标值。为减少编程员的计算工作，则可用A（角度地址）间接的定义该直线的目的点，所缺坐标值由数控装置来计算。角度A可用正值也可用负值。,2006.2,.,25,如图2-10a所示，图中S为直线程序段起点，从起点向右作一条水平方向的辅助线，从这条辅助线逆时针旋转所展示的角取正值，从这条辅助线顺时针旋转所展的取负值。角度的分、秒值都化做以度为单位的十进制小数。如图2-10b所示，走刀方向从右向左，编程如下：G01Z-25F0.2；G01X20A210F0.1；G01Z-65F0.2；G01X60A135；如图2-11所示工件形状相同，走刀方向从左到右，编程如下：G01X20A-45F0.1；G01Z-37.32F0.1；G01X40A30；G01Z0；,2006.2,.,26,2006.2,.,27,由此引申，系统还提供了计算未知点（待求点）的可能性，如图2-12中两个已知点间有一个未知点，但两条直线的角度是已知的，可以通过计算求得该点的X，Z值。图2-13的工件编程如下：G01A105；G01X100Z-50A-30；应当指出，在机床执行上述复合指令之前，数控装置先将所要执行的程序段调入寄存器，在那里进行必要的计算，成为一个可执行的程序，控制机床进行加工。由G01派生了一个指令G09，其格式与G01完全相同，使用G09可使用直线接直线时形成一个锐角（见图2-14），而用G01时形成一个小圆角。,2006.2,.,28,2006.2,.,29,七倒角、倒圆编程,使用倒角功能可以简化倒角程序。45倒角与1/4圆角倒圆45倒角格式为：G01Z（W）bci;(ZX,图2-15a)G01X(U)bck;(XZ,图2-15b)b点的移动可用绝对或增量指令，进给路线为ADC。1/4圆角倒圆格式为：G01Z（W）bRr;(ZX,图2-15c)G01X(U)Brr;(XZ,图2-15d)b点的移动可用绝对或增量指令，进给路线为ADC。加工图2-16所示零件的倒角程序为：N20G00X10Z22；N30G01Z10R5；N40X38C-4；N50Z0；任意角度倒角与倒圆,2006.2,.,30,2006.2,.,31,2006.2,.,32,有的系统可以实现任意角度的倒角与倒圆，如图2-17所示。图2-17a的程序为：N10G01X50C10；N20G01X100Z-100；图2-17b的程序为：N10G01X50R10；N20G01X100Z-100；,2006.2,.,33,已知毛坯为33mm,L=110mm的棒料，3号刀为外圆刀，5号刀为切断刀，如图2-18所示。编程如下：%0010N0010G50X200Z100；N0020M03S800T0303；N0030G00X35Z0；N0040G01X-1F0.3；N0050G00Z2；N0060X30；,2006.2,.,34,N0070G01Z-90F0.3；N0080G00U2；N0090Z2；N00,2006.2,.,35,八锥的切削,在车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况，而每一种情况又有两种加工路线。图2-19所示为车正锥的两种加工路线，当按图2-19a的加工路线车正锥时，需要计算终刀距S。假设圆锥大径为D，小径为d，锥长为L，背吃刀量为ap,则由相似三角形可得D-d2L=apSS=2LapD-d按图2-19b的走刀路线车正锥时，则不需要计算终刀距S，只要确定了背吃刀量ap即可车出圆锥轮廓。但在每次切削中，背吃刀量是变化的。图2-20为车倒锥的两种加工路线，车锥原理与正锥相同。,2006.2,.,36,2006.2,.,37,已知毛坯为30mm的棒料，3号刀为外圆刀，试切削成如图2-21所示的正锥。确定分三次走刀，前两次背吃刀量ap=2mm，最后一刀背吃刀量ap=1mm.按第一种车锥路线进行加工，终刀距S1=8mm,S2=16mm.具体程序如下：,N01G50X200Z100；N02M03S800T0303；N03G00X32Z0；N04G01X-0.1F0.3；N05Z2；N06G00X26；N07G01Z0F0.4；N08X30Z-8；N09G00Z0；N10G01X22F0.4；N11X30Z-16；N12G00Z0；N13G01X20F0.4；N14X30Z-20；N15G00X200Z100T0300M05；N16M30,2006.2,.,38,已知该工件已经过粗车，要求编一个精车程序，3号刀为精车刀（见图2-22）编程如下：,%0003N0010G50X600Z100；N0020M03S1500T0303；N0030G01X0Z0F0.3；N0040X60A90C1F0.3；N0050Z-30A180R6；N0060X100A90；N0070A170R20；N0080X300Z-180A112R15；N0090Z-230A180；N0100G28U0W0T0300M05；N0110M30,2006.2,.,39,九程序延时,在数控车削加工过程中，可以按加工的需要用G04指令，在数控程序中设置暂停延时时间，指令格式如下：G04X；G04U；G04P；上述三种格式中，X、U和P为指定延时时间间隔，用X、U可用整数或小数点指定延时时间，用P时只能用整数指定延时时间。采用整数指定延时时间单位为ms,采用小数点指定单位为s.程序延时一般用于以下情况：,2006.2,.,40,钻孔加工到达孔底部时，设置延时时间，以保证孔底的钻孔质量。钻孔加工途中退刀后设置延时，以保证孔中铁屑充分排出。镗孔加工到底部时，设置延时时间，以保证空底的镗孔质量。车削加工在加工要求较高的零件轮廓终点设置延时，以保证该段轮廓的车削质量。如车槽、铣平面等场合，以提高表面质量。其他情况下设置延时，如自动棒料送料器送料时延时，以保证送料到位。注：延时指令G04和刀具补偿指令G41/G42不能在同一程序段中指定。,2006.2,.,41,如图2-23所示的零件在中心有一个孔，深度为40mm，采用主轴旋转，刀具沿Z轴方向运动的方法进行多次钻削加工，每次钻削深度为10mm，为保证每次刀具退刀时铁屑充分排出，可采用G04指令来指定刀具退出后的延时时间，并设置钻头在到达孔底时的延时时间，以保证孔底的钻孔质量，数控程序如下：,O0030；N10G99G50X150Z60；N20G00X0Z20M08M03S800；N30G01Z-10F0.1；N40G00Z10G04U0.5；N50Z-9；N60G01Z-20；N70G00Z10G04U0.5；N80Z-19；N90G01Z-30；N100G00Z10G04U0.5；N110Z-29；N120G01Z-40G04U0.5；N130G00Z10M05M09；N140G30U0W0；N150M30；,2006.2,.,42,第二节圆弧程序的编制,一、数控车床所用圆弧插补指令,2006.2,.,43,一、数控车床所用圆弧插补指令,数控车床上的圆弧插补指令G02、G03是圆弧运动指令。它是用来指令刀具在给定平面内以F进给速度，作圆弧插补运动（圆弧切削）的指令。G02、G03是模态指令。指令格式G02/G03X（U）Z（W）IKFRF；在指令格式中，I、K为圆弧中心地址，R为圆弧半径，其它内容及字符的含义见表2-1,2006.2,.,44,表2-1G02/G03指令格式内容及字符的含义表,2006.2,.,45,2、顺时针与逆时针的判别,在使用G02或G03指令之前需要判别刀具在加工零件时，是沿什么路径在作圆弧插补运动的，是按顺时针，还是按逆时针方向路线在前进的。其判别方法见图2-24对于XZ平面，从Z轴正方向往负方向运动为逆时针方向，负方向往正方向运动则为顺时针方向。在本教材中，若无特别说明即为图2-24a所示情况。用地址X、Z或U、W指令圆弧的终点，是表示用绝对值或相对值表示圆弧的终点，当用绝对值编程时，X、Z后续数字为圆弧终点在工作坐标系中的坐标值。当采用相对值编程时，U、W后续数字为起点到终点的距离（参见图2-25圆弧终点坐标）。,2006.2,.,46,2006.2,.,47,3、圆弧中心坐标I、K的确定圆弧中心坐标是用地址I、K为圆弧起点到圆弧中心矢量值在X、Z方向的投影值。I为圆弧起点（现在点）至圆弧中心X方向上的距离（有的数控系统以半径值表示，则有的以直径值表示）。K为圆弧起点（现在点）至圆弧中心在Z方向的距离。K是增量值，并带“+、-”号。I、K方向是从圆弧起点指向圆心，其正负取决于该方向与坐标轴方向之同异，相同者为正，反之为负（见图2-26圆弧起点与矢量方向）。I、K正负判别方法如图2-27、图2-28所示。用R编程方法圆弧除了用I、K来指定圆心外，还可以用圆弧半径R来指定。当用半径R来指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，如图2-29所示，有大于180和小于180两个圆弧。为区分起见，特规定圆心角180时，用“+R”表示，如图中的圆弧1；180时，用“-R”表示，,2006.2,.,48,2006.2,.,49,如图2-29所示中的圆弧2。注意：用R编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。图2-30所示的零件图，是有一段圆弧（R25）的轴类零件。现按图中圆弧轨迹，分别用绝对值方式和相对值方式编程，说明圆弧插补的编程方法，见表2-2,2006.2,.,50,表2-2,2006.2,.,51,在倒角时，除了以第一介绍的方法外，在倒直角时可以用车锥的方法，在倒圆角时亦可以用车圆弧的方法，如图2-31所示。图2-31所示的工件，需倒R12的圆角程序。其程序如下：G01X20；G03X44Z23K-12；G01Z10；或（用R编程）G01X20；G03X44Z23R12；G01Z10；二车削中心的圆弧插补指令在车削中心上的圆弧插补指令与数控车床上的一样。G02顺时针圆弧插补，G03逆时针圆弧插补，关于顺时针与逆时针的判别方法见图2-24，只不过比数控车床的功能更强。,2006.2,.,52,2006.2,.,53,书写格式：G02/G03X/UZ/WIK；（或PQ或R）D/CHFESMB；其中：X/UZ/W目的点坐标；IK从圆弧起点计算的圆弧中心坐标；PQ从工件坐标系原点计算的圆弧中心坐标；R为圆弧半径；D为圆弧与直线相交处的倒棱，沿Z方向标注用D，平行于倒棱标注明D，见图2-32a.C为圆弧与直线相交处的圆角；H为圆弧与直线或直线与圆弧相交点的标志。直线与圆弧（或相反）的交点图上未标注时，可由数控装置来计算。H0表示直线和圆弧的第一个交点，H1为第二个交点；E、F、S、M、B与G01相同。图2-32示出的I、K；P、Q；R的编程方法。图2-32b上边的图形编程：G02XZRF；或G02XZIKF；下边的图形编程；G03XZIKF；或G03XZRF；,2006.2,.,54,2006.2,.,55,图2-32c上边的图形编程：G02XZRF；或G02XZPQF；下边的图形编程；G03XZRF；或G03XZPQF；当工件图样撒谎能够直线和圆弧交点或切点未标注坐标尺寸时，数控装置可进行计算，如图2-33a所示为直线与圆弧相切，可如下编程：G01A；G02XZR；如图2-33b所示，圆弧与直线相切编程如下：G03R；G01XZA；图2-34为圆弧与直线相交（且只能有一个相交点），这时圆弧只能用P、Q圆心坐标编程。其编程如下：G02PQ；G01XZA；,2006.2,.,56,2006.2,.,57,图2-35为圆弧与直线相交，产生两个未知交点时，需用H0或H1来加以区分。与直线已知点较近的交点用H0表示，较远的用H1表示。图2-35a编程：G01A；G02XZPQH0；图2-35b编程：G01A；G02XZPQH1；图2-35c编程：G03PQH0；G01XZA；图2-35d编程：G03PQH1；G01XZA；图2-36a编程：G03P0Q-28H0；G01X30Z-18A180；图2-36b编程：G03P0Q-28H1；G01X30Z-38A180；,2006.2,.,58,2006.2,.,59,2006.2,.,60,当然，在坐标尺寸都计算出来以后，有的系统规定在绝对值编程时圆心坐标是相对于工件坐标系的原点，而在增量编程时，圆心坐标是相对于圆弧起点，且都用I、K为地址。精车图2-37所示手柄的圆弧段AE，已知圆弧段交点X、Z坐标值为A（0，160）、B（17.143，155.151）、C（23.749，78.851）、D（31.874，37.083）、E（40，25），圆弧段AB、BC、CD、DE、DE的圆心X、Z坐标值分别为（0，150）、（-120，113.945）、（95.623，61.250）、（0，25）。编制精加工程序，3号刀为精车刀。程序如下：%0010N0010G50X100Z320；N0020M03S800T0303；N0030G98G01X0Z160；N0040G03X17.143Z155.151R