数控车削编程与考级(FANUC)第二章.ppt

数控车床编程基础知识，第二章，数控车床编程基础知识，2.1数控编程概述，2.2数控机床坐标系，2.3数控车床编程特点，2.1数控编程概述，2.1数控编程概述数控编程是实现零件数控加工的关键环节，它包括从零件分析到获取数控加工程序的全过程。如图2-1所示。图2-1数控机床加工过程，2.1数控编程概述，2.1.1数控编程内容一般，数控编程包括以下工作。2.1.1.1分析零件图，制定加工工艺方案，根据零件图分析零件的形状、尺寸、材料、精度和热处理要求，合理选择加工方案，确定工件的加工工艺路线、工艺和切削参数，确定使用的机床、工具和夹具。2.1、数控编程概述，2.1.1.2根据零件的几何尺寸、工艺要求和编程方便性进行数学处理，设置坐标系，计算工件的粗加工和精加工轮廓轨迹，获得刀具位置数据。数控系统一般具有直线和圆弧插补的功能，所以对于由直线和圆弧组成的简单形状零件的轮廓加工，只需要计算几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两个几何元素的交点或切点的坐标值，就可以计算出一些刀具的中心轨迹；对于由非圆曲线或曲面组成的复杂形状零件，需要用直线或圆弧段逼近曲线，节点坐标根据加工精度要求计算。这项工作通常由计算机完成。2.1、数控编程概述，2.1.1.3根据已建立的加工路线、切削参数、刀具补偿、辅助动作和刀具运动轨迹等条件编写零件加工程序，按照机床数控系统功能指令代码和程序格式的规定，逐节编写加工程序。2.1.1.4准备一个控制介质，并将该控制介质输入到数控机床，以在控制介质上记录编译的程序，并将该程序输入到数控机床。这项工作可以直接用手在操作面板上输入，也可以通过通讯方式输入。传输软件将计算机上的加工程序传输给数控机床。2.1、数控编程概述、2.1.1.5程序验证和试切加工程序输入到数控系统前需要验证正式加工，以确保程序正确。通常，可以通过使用机床的空操作方法来检查机床的运动和轨迹是否正确。在具有图形显示功能的数控机床上，可以通过加工仿真的图形显示来检查运行轨迹的正确性。应该注意的是，这些方法只能检查运动轨迹是否正确，而不能检查加工零件的精度。因此，有必要对零件的第一部分进行试切。当发现被加工零件不符合加工技术要求时，分析加工误差的原因，找出问题，修改程序或采取尺寸补偿等措施。2.1、数控编程概述2.1.2数控编程方法2.1.2.1手工编程手工编程是指数控编程内容的手工完成的工作。对于加工形状简单的工件，计算量小，程序短，手工编程快速简单。对复杂形状的工件进行手工编程是困难的，有时甚至是不可能的。一般来说，由直线和圆弧组成的工件轮廓是手工编程的，而由非圆曲线和列表曲线组成的轮廓是自动编程的。2.1.2.2的自动编程是使用专用计算机软件来完成数控机床的编程。程序员只需根据零件图的要求使用数控语言，计算机对工艺参数进行数值计算和处理，自动生成加工程序，然后传送给数控机床常规处理程序中的单词都是由英文单词和下列数字组成的。这个英语单词叫做地址符号，在地址符号和下面的数字之间可以有一个符号。例如，X30Z-15。2.1数控编程概述，2.1.3.3字的几个函数(1)语句数n(也称为程序段数)程序是一句一句写出来的，一个程序称为程序段。程序段数字字用于识别每个程序段，由地址码n和几个数字组成。例如，N40表示程序段的语句号是40。(2)准备功能字g(也称g功能、g指令、g代码)顾名思义，准备功能是用来建立一个机床或数控系统工作模式的一个命令，使数控机床准备好进行某种操作，带有地址代码g和两三位数字。需要指出的是，不同厂家数控系统的G指令功能差异很大，编程必须按照机床的操作指令进行。g指令分为模态指令(连续指令)和非模态指令。非模态指令仅在该程序段有效。模态指令在几个连续的程序段中是有效的，直到被同一组指令所取代。那些在指令列表中用相同的字母或数字标记的是一个组。例如，G00、G01、G02、G03，其中G00是非模态指令，其余是模态指令。2.1、数控编程概述，(3)表示由地址码、符号(、-)、绝对(或相对)值组成的字的大小。尺寸字的地址码是x、y、z、u、v、w、p、q、r、a、b、c、I、j、k、d、h等。例如：X15Y-20。其中 可以省略。(4)进给功能字F代表加工过程中的进给速度，单位由地址码F和以下几个数字组成。(5)主轴转速功能字S表示数控机床的主轴转速，单位由地址码S和以下数字组成。(6)工具功能字T由地址码T和以下数字组成。数字表示刀号，位数由数控系统决定。(7)辅助功能字M(也称为M功能、M指令、M代码)用于控制机床的辅助动作或系统的切换功能，由地址码M和后面的两位数字组成。2.1、数控编程概述，2.1.3.4程序段格式零件加工程序由几个程序段组成。程序段格式是指程序段中文字、字符和数据的书写规则。目前，最常用的格式是“字-地址”程序段格式。字地址段格式由段号字、数据字和段尾组成。每个字后面都有一个地址，字的顺序不严格，数据位的数量可以多也可以少，不必要的字和与前一程序段相同的延续字不能被写入。排列顺序如下：2.1数控编程概述，示例：N30G 01X 50Z-20F 100S 40T 01M 03该格式具有简洁、直观、易于检查和修改的优点。应该注意的是，尽管有许多关于数控加工程序内容、指令和程序段格式的国际标准，但它们并不完全统一。因此，在编制加工程序之前，有必要详细了解机床数控系统编程指令中的具体指令格式和编程方法。2.1、数控编程概述，2.1.3.5初始知识处理程序加工程序可分为主程序和子程序。然而，无论是主程序还是子程序，每个程序都由程序号、程序内容和程序结束组成。下表是FANUCOi-TB数控车床：2.2数控机床坐标系的加工程序。为了简化编程，保证程序的通用性，制定了统一的数控机床坐标轴和方向命名标准。国际标准化组织和一些工业发达国家相继制定了数控机床坐标和运动命名标准。中国机械工业部于1982年颁布了JB3052-82部颁标准。这本书是一个简短的介绍。2.2、数控机床要在加工过程中，无论刀具移动还是工件移动，2.2.1.3机床都假定工件相对静止，刀具正在移动，并将刀具远离工件的移动方向指定为坐标轴的正方向。2.2.1.4旋转运动：在图2-2中，围绕X、Y和Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别由A、B和C表示，它们的正方向由右手螺旋法则确定。拇指指向X、Y和Z方向，食指、中指等指向圆周进给运动的A、B和C，如图2-2c所示。2.2数控机床坐标系，2.2.2坐标运动的规定2.2.1 z坐标运动的z坐标运动是由主轴传递切削功率决定的：(1)平行于主轴轴线的标准坐标轴是z坐标。如数控车床、数控立式镗铣床等。(2)如果机床没有主轴(如数控刨床)，则Z坐标垂直于工件的主夹紧面。(3)如果机床有几个主轴，可以选择一个垂直于工件夹紧面的主轴作为主轴，用来确定Z标记，如数控龙门铣床。(4)Z坐标的正方向是增加刀具与工件之间距离的方向。例如，在钻孔和镗孔中，钻孔或镗孔进入工件的方向是Z的负方向，2.2数控机床坐标系，2.2.2.2X坐标运动x坐标运动是水平的，它平行于工件夹紧面，是刀具或工件定位平面运动的主要坐标。(1)没有旋转刀具或旋转工件的机床(如牛头刨床)的X坐标平行于主切削方向，并以此方向为正方向。(2)在带有旋转工件的机床上，如车床和磨床，X坐标方向是工件的径向，并平行于横向滑动架。对于安装在横向滑架主刀架上的刀具，远离工件旋转中心的方向为正的X方向。(3)如果在有刀具旋转的机床(如铣床)上，Z坐标是水平的(主轴是水平的)，当从主刀具主轴看工件时，X运动的正方向指向右边。如果Z坐标是垂直的(主轴是垂直的)，当从主工具的主轴向立柱看时，X移动的正方向指向右侧。2.2数控机床坐标系，2.2.2.3Y坐标运动：正y坐标运动，根据x和z的运动，根据右手笛卡尔坐标系确定。2.2.2.4机床坐标系原点：机床坐标系的原点位置由制造商任意选择和设置。A、B和C的运动原点(0的位置)也是任意的，但是A、B和C的原点的位置优选地被选择为平行于Y、Z和X的坐标。如果除了它们的主要线性运动之外还有第二组平行于X、Y、Z运动的坐标，则2.2.2.5的附加坐标被称为附加坐标。它们分别被指定为u、v和w，如图2-2a所示)。如果除了第一组旋转运动a、b、c之外，还有第二组平行或不平行于a、b、c的旋转运动，则可将其命名为d、e或f，2.2数控机床坐标系，2.2.2.6工件运动：对于带有作为工件而不是工具的运动部件的机床，上述关于作为工具的运动部件的规定在理论上必须相反。如果x、y和z用于指示刀具相对于工件向前移动的指令，那么如果工件移动，则用带的字母来指示。根据相对运动的关系，工件运动的正方向与刀具运动的正方向正好相反，即X=-X，Y=-Y，Z=-Z，A=-A，B=-B，C=-C，两个运动的负方向也是相反的，如图2-2d所示)。2.2数控机床坐标系、2.2.3机床坐标系、机床原点和机床参考点2.2.3.1机床坐标系机床坐标系是机床上的固定坐标系，并具有固定的坐标一般数控机床启动后，通常需要操纵或手动返回参考点来建立机床坐标系。机床的参考点可能与机床的零点重合，也可能不重合，从机床的参考点到机床零点的距离是通过参数指定的。当机床返回参考点位置时，将知道坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，建立机床坐标系。机床参考点已被调整并记录在机床说明书中，以便用户在机床出厂时进行编程。一般来说，不允许随意改变。2.2、数控机床坐标系、2.2.3.3工件坐标系和原点工件坐标系是程序员编程时使用的坐标系。程序员选择工件上的一个已知点作为原点(也称为工件原点和程序原点)，并建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。一旦工件坐标系建立，它将保持有效，直到它被新的工件坐标系取代。工件坐标系的原点是人为设定的，设定的依据是满足编程简单、尺寸转换少、加工误差小等条件。一般来说，程序的原点应根据尺寸基准或定位基准来选择。对于对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选择在对称中心线或圆心上；Z轴程序的原点通常选择在工件表面。2.2、数控机床坐标系，2.2.4数控机床坐标系2.2.4.1数控机床坐标系数控机床坐标系如图2-3所示，Z轴平行于车床导轨(卡盘中心线)，正方向远离车床卡盘，X轴垂直于Z轴，平行于横向滑动，正方向是刀具远离主轴轴线的方向，坐标原点0设置在卡盘后端面与中心线的交点处。2.2、数控机床坐标系，数控机床坐标系表示如图2-4所示，机床原点为主轴轴线与卡盘后端面的交点，如图2-4 o点所示。机床的参考点是刀具退回到固定极限点的点，如图2-4中o处所示，其位置由机械止动铁或行程开关确定。2.2、数控机床坐标系、2.2.4.2工件坐标系和工件原点工件坐标系的原点可选择在工件轴线与工件前端面、工件后端面和钳口前端面的交点处。为了编程方便，数控车床的工件原点一般建立在工件设计的基础上。工件的直径方向是x轴方向，工件的轴方向是z轴方向，如图2-5所示。2.2、数控机床坐标系中，2.2.4.3起点和换刀点的确定起点是指在数控机床上加工工件时刀具相对于工件运动的起点。起点应选择在不干扰工件夹紧、不与夹具碰撞且编程简单的地方。对于数控车床，通常选择在参考点附近。数控车床在加工过程中经常需要换刀，因此在编程过程中需要设置换刀点。换刀点应位于工件外部，以避免换刀时损坏工件。通常，刀具更换点选择在第一个程序的起点或机床参考点。2.3、数控车床编程特点，2.3.1程序中尺寸字选择灵活，根据被加工零件的图案尺寸，从方便编程的角度来看，可以采用绝对尺寸编程，增量尺寸编程，