数控机床第4章-数控机床编程ppt课件

.,1,第4章数控机床编程,4.1编程的基本概念4.2数控系统的技能说明4.3基本编程指令4.4数控车床的程序编制4.5镗铣类数控机床的程序编制4.6用户宏程序、参数编程、蓝图编程简介本章要点,下页,返回,图库,.,2,4.1编程的基本概念,下页,上页,返回,图库,加工程序不仅关系到能否加工出合格的零件,而且还影响到加工精度、加工效率,甚至还会影响到设备、操作者的安全。理想的加工程序,不仅要保证加工出符合图样要求的合格零件,而且还应该使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥,并保证设备能安全、高效地工作程序与编程程序字与输入格式程序的组成、程序段主程序与子程序,.,3,下页,上页,返回,4.1.1程序与编程,图库,数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。常用的程序编制方法有：手工编程和自动编程两种。手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。,.,4,下页,上页,返回,4.1.1程序与编程,图库,据国外统计：用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的,编程自动化是当今的趋势！,手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。自动编程适用于：形状复杂的零件，虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。适用于形状复杂的零件，虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件），虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）,.,5,单独的地址或数字都不允许在程序中使用程序字必须是字母(或字符)后缀数字,先后次序不可以颠倒对于不同的数控系统,或同一系统的不同地址,程序字都有规定的格式和要求,下页,上页,返回,4.1.2程序字与输入格式,图库,在数控机床上,把程序中出现的英文字母及字符称为地址,如:X、Y、Z、A、B、C、%、#、;数字09(包括小数点、+、号)称为数字。通常来说,每一个不同的地址都代表着一类指令代码,而同类指令则通过后缀的数字加以区别地址和数字的组合称为程序字,程序字(亦称代码指令)是组成数控加工程序的最基本单位,使用时应注意以下几点:,.,6,程序号程序结束标记程序段、程序段的基本格式模态代码、单段有效代码代码分组、开机默认代码,下页,上页,返回,4.1.3程序的组成、程序段,图库,数控机床的加工程序,以程序字作为最基本的单位,程序字的集合构成了程序段,程序段的集合构成了完整的加工程序。程序号、程序结束标记、加工程序段是任何加工程序都必须具备的三要素。,.,7,4.1.4主程序、子程序,主程序与子程序子程序的调用,下页,上页,返回,图库,.,8,4.1.4主程序、子程序,下页,上页,返回,图库,机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种主程序是零件加工程序的主体部分,它是一个完整的零件加工程序不同的零件或不同的加工要求,都有惟一的主程序。为了简化编程,有时可以将一个程序或多个程序中的重复的动作,编写为单独的程序,并通过程序调用的形式来执行这些程序,这样的程序称为子程序。就程序结构和组成而言,子程序和主程序并无本质区别,但在使用上,子程序具有以下特点:子程序可以被任何主程序或其他子程序所调用,并且可以多次循环执行被主程序调用的子程序,还可以调用其他子程序,这一功能称为子程序的嵌套子程序执行结束,能自动返回到调用的程序中子程序一般都不可以作为独立的加工程序使用,它只能通过调用来实现加工中的局部动作,主程序与子程序,.,9,4.1.4主程序、子程序,下页,上页,返回,图库,在大多数数控系统中,子程序的程序号和主程序号的格式相同,即:也用O后缀数字组成。但其结束标记必须使用M99(或M17),才能实现程序的自动返回功能。对于采用M99作为结束标记的子程序,其调用可以通过辅助机能中的M98代码指令进行。但在调用指令中子程序的程序号由地址P规定,常用的子程序调用指令有以下三种格式:格式一:M98P口口口口;作用:调用子程序。口口口口一次格式二:M98P口口口口LxxxX;作用:连续调用子程序。口口口口多次,地址L后缀的xxxx代表调用次数。格式三:M98Pxxxx口口口口;作用:调用子程序。口口口口多次,地址P后缀的数字中,前四位xxxx代表调用次数,后四位口口口口代表子程序号。,子程序的调用,.,10,下页,上页,返回,4.2数控系统的机能说明,图库,插补机能进给机能主轴机能辅助机能刀具机能,.,11,下页,上页,返回,4.2.1插补机能,图库,插补机能是控制刀具(坐标轴)移动轨迹的机能。控制刀具沿直线运动的称为直线插补;沿圆弧运动的称为圆弧插补;沿螺旋线运动的称为螺旋线插补等。,在数控加工程序中,插补方式用G代码指令进行选择,如:G01指定直线插补;G02/G03指定圆弧插补等。习惯上将G代码指令称为数控机床的准备机能,它是数控编程中内容最丰富、用途最广泛的编程指令。常用的有GOO-G99,这100个G代码几乎都有不同的含义。特别是随着系统功能的进一步完善,在先进的系统中,已经开始采用三位G代码指令。,.,12,下页,上页,返回,4.2.2进给机能,图库,在数控机床上,把刀具以规定的速度的移动称为进给,控制刀具进给速度的机能称为进给机能,亦称F机能。进给速度机能用地址F及后缀的数字来指令,对于直线运动的坐标轴,常用的单位为mm/min或inch/min;对于回转轴,单位为deg/min。进给速度的指定方法有F1位数法、F2位数法、直接指令法等。,在F1位数法、F2位数法中,F后缀的数字并不能代表编程的进给速度,它必须根据系统的参数设置,通过查表确定进给速度值。而且,系统可以选择的进给速度受指令数字位的限制(F1位数法为FOF9共10种,F2位数法为FOOF99共100种),它不能实现任意进给速度的无级调速,目前已经很少采用这两种指令方式。在直接指令法中,F后缀的数字直接代表了编程的进给速度值,即:F100代表进给速度100mrrmino直接指令法F后缀的数字位可以是45位,它可以实现任意进给速度的选择,且指令值和进给速度直接对应,目前绝大多数系统都使用该方法。,进给机能的编程注意事项,.,13,下页,上页,返回,4.2.3主轴机能,图库,在数控机床上,把控制主轴转速的机能称为主轴机能,亦称S机能。主轴机能用地址S及后缀的数字来指令,单位为r/min。,主轴转速的指定方法也有:S1位数法、S2位数法、直接指令法等。其作用和意义与F机能相同。目前绝大多数系统都使用直接指令方法,即:S100代表主轴转速为100r/min,主轴机能的编程注意事项,.,14,下页,上页,返回,4.2.4辅助机能,图库,在数控机床上,把控制机床辅助动作的机能称为辅助机能,亦称M机能。辅助机能用地址M及后缀的数字来指令,常用的有M00-M99。其中,部分M代码为数控机床标准规定的通用代码,在所有数控机床上都具有相同的意义,见。其余的M代码指令的意义,一般由机床生产厂家定义,编程时必须参照机床生产厂家提供的使用说明书。,辅助机能的编程注意事项,.,15,下页,上页,返回,4.2.5刀具机能,图库,刀具机能的指定方法有:T2位数法、T4位数法等。采用T2位数法,通常只能用于指定刀具;采用T4位数法,可以同时指定刀具和选择刀补。绝大多数数控加工中心都使用T2位数法;而大多数数控车床则经常使用T4位数法。,刀具机能的编程注意事项,在数控机床上,把指定或选择刀具的机能称为刀具机能,亦称T机能。刀具机能用地址T及后缀的数字来指令。,.,16,下页,上页,返回,4.3基本编程指令,图库,数控机床的加工和程序编制,一般都按照建立坐标系、选择尺寸单位制和编程方式、确定刀具与切削参数、确定刀具运动轨迹等步骤进行。以上每一步都必须根据数控系统的指令代码进行编程。机床坐标系的建立与选择指令工件坐标系的建立与选择指令尺寸的公、英制选择与小数点输入绝对、增量编程(G90,G91)基本移动指令的编程刀具补偿机能(G40、G41、G42、G43、G44、G49),.,17,4.3.1机床坐标系的建立与选择指令,下页,上页,返回,图库,为了精确地描述机床的运动,在数控机床上,刀具的定位点、移动轨迹等都是以坐标值的形式给出的。因此,为了实现对刀具的运动控制,就必须在数控机床上建立坐标系。坐标系的规定坐标轴及方向规定机床坐标系原点的建立自动回参考点及相关指令(G28、G29、G27)机床坐标系的选择(G53),.,18,4.3.2工件坐标系的建立与选择指令,下页,上页,返回,图库,为了精确地描述机床的运动,在数控机床上,刀具的定位点、移动轨迹等都是以坐标值的形式给出的。因此,为了实现对刀具的运动控制,就必须在数控机床上建立坐标系。工件坐标系工件坐标系的建立工件坐标系原点设定指令(G92、G50)示例G54-G59工件坐标系原点设定工件坐标系的选择(G54-G59),.,19,4.3.3尺寸的公、英制选择与小数点输入,下页,上页,返回,图库,公/英制选择(G70、G7l、G20、G2l)小数点输入,.,20,4.3.4绝对、增量编程(G90,G91),下页,上页,返回,图库,在数控机床上,根据不同的代码体系,编程方法有所不同,作为刀具移动量的制定方法有：绝对式编程：通过坐标值指定位置的编程方法,它是以坐标原点作为基准,给出的绝对位置值,用G90(或可变地址格式中的地址X、Z)进行指令。增量式编程：增量式编程是直接指定刀具移动量的编程方法,它是以刀具现在位置作为基准,给出的相对位置值,用G91(或可变地址格式中的地址U、W)进行指令。在利用指令编程时,它们通过G代码指令G90和G91进行选择。在可变地址格式编程中(常用于车床),通过改变X、Z地址进行编程,当采用X、Z地址时为绝对编程;采用地址U、W时为增量编程。G90、G91是同属一组的模态指令,在程序中可以根据需要随时进行转换。示例,.,21,4.3.5基本移动指令的编程,下页,上页,返回,图库,快速定位(G00),编程格式：G00X_Y_Z_；功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。G00为模态指令。执行G00指令刀具的移动轨迹可以是以下两种,它决定于系统或机床参数的设置直线型定位：移动轨迹是连接起点和终点的直线。其中,移动距离最短的坐标轴按快进速度运动,其余的坐标轴按移动距离的大小相应减小,保证各坐标轴同时到达终点非直线型定位：移动轨迹是一条各坐标轴都以快速运动而形成的折线注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。快速定位的运动速度不能通过F代码进行编程,它仅决定于机床参数的设置。运动的开始阶段和接近终点的过程,各坐标轴都能自动进行加减速。,.,22,4.3.5基本移动指令的编程,下页,上页,返回,图库,直线插补(G01),编程格式：G01X_a_Y_b_Z_c_F_f_；功能：指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位置（a、b、c）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。运动速度通过F代码进行编程。在程序中指令的进给速度,对于直线插补为机床各坐标的合成速度。F指令决定的进给速度亦是模态的,它在指令新的F值以前,一直保持有效。G01指令运动的开始阶段和接近终点的过程,各坐标轴都能自动进行加减速注意：G01运动的开始阶段和接近终点的过程,各坐标轴都能自动进行加减速。,.,23,4.3.5基本移动指令的编程,下页,上页,返回,图库,圆弧插补(G02,G03)与加工平面选择（G17,G18，G19）,G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，来判别圆弧的顺、逆时针方向。,编程格式：XY平面：G17X_a_Y_b_()F_f_；ZX平面：G18X_a_Z_c_()F_f_；YZ平面：G19Y_b_Z_c_()F_f_；,.,24,4.3.5基本移动指令的编程,下页,上页,返回,图库,螺旋线插补(G02、G03),在数控镗铣床上,利用G02、G03指令通过数控系统的三轴联动功能,在两个坐标轴进行圆弧插补(G02、G03)的同时,增加与圆弧所在平面垂直轴的直线移动。螺旋线插补指令与圆弧插补指令基本相同,其指令格式如下:格式I:G17G02XxYyIiJjZzFf;G18G02XxZzIiKkYyFf;G19G02YyZzJjKkXxFf;格式II:G17G02XxYyRrZzFf;G18G02XxZzRrYyFf;G19G02YyZzRrXxFf;格式中的G17、G18、G19指令用于指定圆弧插补平面。当圆弧所在的平面为XY平面(G17)时,z指令了垂直轴的螺旋线终点位置。同样,在绝对值编程方式,z指定刀具在垂直轴上的螺旋线终点坐标为z;在增量方式,则代表Z轴移动距离为Z。螺旋线插补常用于铣削大直径螺纹，也可以用于螺旋线的铣削加工。在螺旋线插补编程时应注意:在一个程序段里,圆弧插补指令的编程范围不能为360;当垂直轴移动距离大于一个螺距时,应进行分段编程。,.,25,4.3.5基本移动指令的编程,下页,上页,返回,图库,程序暂停(G04),功能：可使刀具作短时的无进给运动编程格式：G04X_或G04F(P)_其中：X,F(P)其后的数值表示暂停的时间，时间单位可以是s或ms,它与带小数点输入与不带小数点输入的格式相对应。;或者是刀具、工件的转数，视具体数控系统而定。暂停指令为单段有效指令。用途：用车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工用作时间匹配，对于那些动作较长的外部，或者为了使某一操作有足够的时间可靠的完成，可在程序中插入该指令。,.,26,4.3.6刀具补偿机能(G40、G41、G42、G43、G44、G49),下页,上页,返回,图库,为了方便编程以及增加程序的通用性,数控机床编程时,一般都不考虑实际使用的刀具长度和半径,即程序中的轨迹(程编轨迹)都是针对刀尖位置与刀具中心点运动进行编制的。实际加工时,必须通过刀具补偿指令,使数控机床根据实际使用的刀具尺寸,自动调整各坐标轴的移动量,确保实际加工轮廓和编程轨迹完全一致。这一功能,称为刀具补偿功能。刀具偏置值输入刀具偏置值存储器的方法有两种:一是通过机床的操作面板通过手动数据输入的方法进行;二是利用数控系统的特殊编程指令(在FANUC系统中为GI0)进行。刀具偏置值存储器的内容在系统断电后仍然可以保持不变。,刀具长度补偿（G43、G44、G49）刀具半径补偿(G40、G41、G42）刀具半径补偿使用注意点,.,27,4.4数控车床的程序编制,4.4.1数控车床的代码体系与编程特点数控车床的代码体系数控车床的编程特点4.4.2数控车床的特殊编程指令数控车床特殊编程指令数控车床的刀具位置偏置与半径补偿,下页,上页,返回,图库,.,28,4.4数控车床的程序编制,4.4.3车削加工循环简单固定循环复合型车削固定循环及