数控机床的程序编制概述(PPT 68页).ppt

1、数控技术,机 械 工 程 学 院 工 程 训 练 中 心,张 好 强,第二章数控机床的程序编制,2.1数控编程概述 2.2穿孔纸带及代码 2.3数控机床的有关功能 2.4数控机床加工程序的编程格式,第二章数控机床的程序编制,2.1数控编程概述 一、数控编程的概念 在普通机床上加工零件时，一般由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件。也就是说，零件的加工过程是由人来完成。例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给速度和方向、切削液开和关等都是由工人手工操纵的。,第

2、二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,在由凸轮控制的自动机床或仿行机床加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮、靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个过程中，虽然避免了操作者直接操纵机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变被加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，它只能用于大批量、专业化生产中。,第二章数控机床的程序编制,数控机床和以上两种机床不同，它是按照事先编制好的加工程序，自动地对工件进行加工。我们把工件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、被吃刀量等）以及辅

3、助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开和关等），按照数控机床的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。,第二章数控机床的程序编制,二、数控编程的步骤,第二章数控机床的程序编制,数控编程的具体步骤与要求如下： 、分析零件图样和工艺处理 工艺处理，需要考虑如下几点： （1）确定加工方案 （2）刀具工夹具的设计和选择 （3）选择对刀点 （4）确定加工路线 （5）确定切削用量 、数值处理 、编写零件加工程序单 、制备控制介质 、程序校验与首件试切,第二章数控

4、机床的程序编制,1.手工编程 （）手工编程的定义 手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程方法。手工编程的框图如下图所示。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,（）手工编程的意义 手工编程的意义在于：加工形状简单的零件时，快捷、简便；不需要具备特别的条件；对机床操作或程序员不受特别条件的制约；还具有较大的灵活性和编程费用低等优点。 （）手工编程的不足 手工编程既繁琐、费时又复杂，而且容易产生错误。,第二章数控机床的程序编制,对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，技术比较简单，用手工编程既经

5、济又及时，因此手工编程仍被广泛地应用于形状简单的加工中。但对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线的表面，或者程序量很大的零件，手工编程就难以胜任。据国外统计，当采用手工编程时，一个零件的编程量与在机床上实际加工时间之比，平均约为30：1，数控机床不能开动的原因有20%-30%是由于加工程序编制困难，所用时间较长造成的。因此，为了缩短生产周期，提高机床的利用率，必须采用“自动编程”的办法。,第二章数控机床的程序编制,、自动编程 自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。 编程人员只需要根据加工对象及工艺要求，借助控语言编程系统规定的数控语言编程或图形编程

6、系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简单的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘制出所编程序的图形及走刀轨迹，所以能及时地检查程序是否错误，并进行修改，得到正确的程序。 按输入方式的不同，自动编制程序可分为语言数控自动编程、图形交互自动编程和语音提示自动编程等等。,第二章数控机床的程序编制,尽管自动编程应用得到迅速发展，在实际工作中仍有必要掌握一定的手工编程知识。原因如下： 1）手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多重要的经验都来源于手工编程。 2）掌握手工编程有助于提高加工程序的可靠性。 3）在某些特殊的情况下无法实现自动编程时

7、，仍然需要采用手工编程方法完成加工程序的编制。,四、数控编程方法的选择 编程方法主要有手工编程和自动编程两种，其他方法可视为自动编程方法的扩展，它们各有其适用范围。究竟选择哪一种编程方法，通常应根据被加工零件的复杂程度、数值计算的难度与工作量大小、现有设备（计算机、数控语言系统等）以及时间和费用等进行全面考虑，权衡利弊，予以确定。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,2.2 穿孔纸带及代码,数控机床经过50多年的发展，在输入代码、坐标指令、辅助指令以及程序格式等方面已逐步趋向统一。我国也制定了相应的数控标准，但各种数控机床所用的代码、指令及其含义不完全相同，编制程序时应严格按机

8、床编程手册中的规定进行程序编制。,第二章数控机床的程序编制,穿孔纸带上的信息必须使用规定的代码，且以一定的格式排列，数控装置读入后才能对它进行处理。以前使用的纸带为1英寸宽，一行共有9个孔，其中一个小孔称为“中导孔”或“同步孔”。其余8个大孔称为“信号孔”，用来记录数字、字母或符号信息。有孔表示二进制“1”，无孔表示二进制的“0”。代码及其格式均已标准化。,第二章数控机床的程序编制,1ISO代码 ISO代码是国际标准化组织制定的数控国际标准代码，其特点是：数字、字母及符号在孔位上有区别。数字编码在第五列和第六列上有孔，字母编码在第七列上有孔，其它符号在五至七列没孔或在第六列上有孔。ISO代码是

9、7位补偶码，第八列是补偶位。ISO代码中字母、数字和符号共128个 。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,2EIA代码 EIA代码是美国电子工业学会制定的标准代码，见上页表2-2。该代码为补奇码，b5列为补奇位。 3EIA和ISO代码的区别 （1）字母：EIA为小写字母，ISO为大写字母。 （2）程序段结束符：EIA中用EOB（也可用CR），ISO中用LF或NL。 （3）EIA中有EOR代码，用于倒带停止，ISO中用。 （4）ISO中有左括号和右括号，两者之间的文字对数控装置没有影响，其中可以插入注解。 （5）ISO中有“：”代码，这个字符表示穿孔带

10、上特定的位置。读入时将穿孔带送到此位置为止，或者返回到此位置。 （6）ISO中的“/”与EIA中的程序段取消具有同样功能。,第二章数控机床的程序编制,2.3 数控机床的有关功能,在数控机床加工程序中，我国和国际上都广泛使用准备功能G指令、辅助功能M指令、进给功能F指令、主轴转速功能S指令和刀具功能T指令等5种指令代码来描述加工工艺过程和数控机床的各种运动特征。,第二章数控机床的程序编制,一、准备功能 准备功能也称G功能或G代码，由地址符G加两位数值构成该功能的指令。G功能指令用来规定坐标平面、坐标系、刀具和工件的相对运动轨迹、刀具补偿、单位选择、坐标偏置等多种操作。G功能指令分若干组（指令群）

11、，有模态功能指令和非模态功能指令之分。非模态G功能指令只在程序段中有效，因此也称作一次性代码。模态功能指令可被同组G功能指令互相注销；模态G功能指令一旦被执行，则一直有效，直至被同组G功能指令注销为止。数控系统G代码的含义并未真正统一。下表是FANUC系统的G代码。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,二、辅助功能,辅助功能也称M功能，它是指令机床做一些辅助动作的代码。例如：主轴的旋转、冷却液的开、关等等。ISO标准中M功能从M00-M99，共有100种，不同的数控系统M代码

12、的含义有差别的。M指令有模态与非模态之分。 下表是FANUC数控系统的M代码。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,（1）M00：程序停止 在完成编有M00指令的程序段中的其它指令后，主轴停转、进给停止、冷却液关断，程序停止。利用启动按钮才能再次自动运转，继续执行下一个程序段。 （2）M01：计划停止 该指令与M00指令相似。但必须是操作面板上“任选停止”按钮被按下，M01指令才起作用。如 “任选停止”开关不接通，则 M01指令不起作用，程序继续执行。加工过程中需停机检查、测量零件、手工换刀和交接班等

13、可使用M01指令。 （3）M02：程序结束 该指令用于程序全部结束。此时主轴、进给和冷却液全部停下，机床复位。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,（4）M03、M04、M05：分别为主轴顺时针旋转、主轴逆时针旋转和主轴停止。 （5）M06：换刀 该指令用于数控机床的自动换刀或显示待换刀号。自动换刀时换刀用M06，选刀用T功能指令；对显示待换刀号的数控机床，换刀是用手动实现的。 （6）M07：2号冷却液开 用于雾状冷却液开。 （7）M08：1号冷却液开 用于液状冷却液开。 （8）M09：冷却液关 注销M07，M08，M50（3号冷却液开）和M51（4号冷却液开）。,第二章数控机

14、床的程序编制,（9）M30：程序结束 在完成程序段的所有指令之后，使主轴、进给和冷却液停止。用以使控制机和机床复位，程序返回到开始字符。 （10）M41、M42：主轴低速齿轮挡连接和高速齿轮挡连接。 （11）M98：子程序调用指令 。 （12）M99：从子程序返回。,第二章数控机床的程序编制,三、进给功能 进给速度是指刀具向工件进给的相对速度。进给速度是用地址字母F和字母F后面数字来表示。,F功能的分类： 根据准备功能（G功能）可把F功能分为以下两种： （1）G98方式：用F指令表示刀架每分钟的进给量。例如：F500指500mm/min。这通常用于铣削类进给指令。 （2）G99方式：用F指令表

15、示主轴每转的进给量。例如：车床以主轴每转进给0.2mm时，亦作F0.2，即主轴每转一周刀具沿其切线方向上移动0.2mm。,第二章数控机床的程序编制,每转进给与每分钟进给的关系为 Fm=Fr S 式中fm每分钟进给率（mm/min） Fr每转进给 (mm/r) S主轴转数(r/min) 。 F地址在螺纹切削程序段中用于指定螺纹导程。 F功能指令为模态指令。程序中F指令的进给速度在实际加工中可以用数控系统操作面板上的进给速度倍率旋钮来调整，可以在0120(或150200)%范围内调节。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,四、主轴转速功能,主轴转数功能用来指定主轴的转速，单位为r/

16、min，地址符使用S，所以又称为S功能或S指令。现在一般数控系统主轴已采用主轴控制单元，能使用直接指定方式，即可用地址符S的后续数字直接指定主轴转数。 例如：要求1300r/min，就指令S1300。 现在用得较多的主轴单元的允许调幅还不够宽，为增加无级变速的调速范围，需加入几档齿轮变速，由前面介绍的辅助功能指令来变换齿轮档，这时，S指令要与相应的辅助功能指令配合使用。,第二章数控机床的程序编制,S功能按照准备功能G代码的种类，执行以下四种不同的控制。 1、用G96方式的指令 G96是按恒线速度控制的功能。此时，用S指定的数值表示切削速度。 在切削过程中，如果切削部位的回转直径不断变化，则主轴

17、转速也要不断地作相应的变化，如加工端面、圆锥而及任意曲线构成的旋转面时，为保证车刀刀尖处的切削线速度不变，必须随着刀尖所处位置直径的不同而自动调整主轴的转速。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,数控装置依刀架X轴的位置计算出主轴的转速，自动而连续的控制主轴转速，使之始终达到由S功能所指定的切削速度。 例如S200，表示自动改变转速，使切削速度为200m/min。 在恒线速控制中，由于主轴转速不断变化，为了防止主轴转速过高，所以在使用G96指令前必须设定主轴最高转速（G50） 。 2、用G97方式的指令 G97是取消恒线速控制的功能，此时使用S指定的数值表示主轴每分钟的转速。

18、S2000：主轴以2000r/min的速度旋转。,第二章数控机床的程序编制,3、主轴最高转速设定G50 G50的功能中有坐标系设定和主轴最高转速设定两种功能，这里用的是后一种功能。用S指定的数值是设定主轴每分钟最高转速。 例如：G50 S2000，表示把主轴最高转速设定为2000r/min。 用恒线速控制加工端面，锥度、圆弧时，容易获得内外一致的表面粗糙度，但由于主轴转速不断变化，当刀具逐渐移近工件旋转中心时，主轴转速就会越来越高，即所谓“超速”，工件就有可能从卡盘中飞出，为了防止这种事故，有时不得不限制主轴的最高转速，这时就可以借助G50 S_指令来达到此目的。,第二章数控机床的程序编制,五

19、、刀具功能,1. 刀具功能字 地址符规定为T。它用以指定切削时使用的刀具的刀号及刀具自动补偿时的组号。其自动补偿的内容有刀具对刀后的刀位偏差、刀具长度及刀具半径补偿。 在编程中，其指令格式因数控系统不同而异，主要格式有以下两种：,第二章数控机床的程序编制,（1）采用T指令编程 由刀具功能地址符T和数字组成。T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。在FANUC系统中刀具功能T指令的后续数字有一位数、两位数、四位数及六位数4种，其中以两位数（T）和四位数（T）两种格式居多。 例如： T0404表示选择第4号刀具，使用刀具偏置表中4号偏置地址的尺寸； T0200表示选择第2号刀具，刀具偏置取消,第二

20、章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,（2）采用T、D指令编程 使用T功能指令选择刀具号，使用D功能选择相关的刀具偏置量。在定义这两个参数时，其编程的顺序为T、D。T和D可以编写在一起，也可以单独编写。在SIEMENS系统中，一般一个刀具可以匹配l9个不同的刀具偏置量。 例如： T5D2表示选择第5号刀具，使用刀具偏置表中2号偏置地址的尺寸； T5D7表示仍用第5号刀具，使用刀具偏置表中7号偏置地址的尺寸。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,2.4 数控机床加工程

21、序的编程格式,一、程序段格式 程序段格式是指在同一个程序段中关于字母、数字和符号等各个信息代码的排列顺序和含义规定的表示方法。目前使用最多的是字地址程序段格式（也称为使用地址符的可变程序段格式）。以这种格式表示的程序段，每一个量之间都标有地址码用以识别地址。对于字地址格式的程序段常常可以用一般形式来表示。 如：N134G01X-32000Y+47000F1020S1250T16M06,第二章数控机床的程序编制,二、零件加工程序的结构 一完整的加工程序由若干程序段组成，每个程序段由若干个指令字组成，每个指令字又由字母、数字、字符组成。下面是字地址段程序的某一加工程序： O0006 （ 程序开始部

22、分） N001 G92 X0 Y0 Z1.0； N002 S300 M03； N003 G90 G00 X-5.5 Y-6.0； . . N014 G00 X5 Y10 Z3； N015 X0 Y0； （程序内容部分） N016 M30； （程序结束部分）,第二章数控机床的程序编制,1、程序开始部分 常用程序号表示程序开始。程序名由程序名地址符和程序的编号（或程序的名称）组成。地址符字母O（或P）加表示程序号的数值（最多4位，数值没有具体含义）组成，其后可加括号注出程序名或作解释，但不得超过16个字符。 程序号必须放在程序之首。但是，不同的数控系统程序号地址符不同，例如： FANUC系列数控系

23、统中，程序名地址是用英文“O”表示；SIEMENS系列数控系统中，程序名地址是用符号“%”表示；还有些数控系统程序名地址符为“P”等。,第二章数控机床的程序编制,2、程序内容部分 程序内容部分是整个程序的核心部分，由若干程序段组成，表示数控机床要完成的全部动作。常用顺序号（也叫程序段号或程序段序号）表示顺序，程序中可以在程序段前任意设置顺序号，可以不写，或只在重要程序前按顺序编号。顺序号的地址符是N，后续数字通常是N1-N9999。 程序段号的使用规则： 数字部分应为正整数，一般最小顺序号N1。顺序号的数字可以不连续，也不一定从小到大顺序排列。,第二章数控机床的程序编制,程序段号的作用： （1

24、）在加工轨迹图的几何基点处标上相应程序段序号，可以直观地检查加工程序； （2）可作为加工程序中条件转向的目标； （3）可用于对加工程序的校对和检索； （4）标注了程序段号，当发生程序语法等错误时，数控系统可以提示存在语法问题的程序段位置； （5）在编辑方式和自动运行中供检索目标用。,第二章数控机床的程序编制,程序段号加上若干个程序字就可组成一程序段。在程序段中表示地址的英文字母可分为尺寸字地址符或非尺寸字地址符两种。表示尺寸字地址符的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、D、E、R、H共18个字母。 字是程序字的简称。字是由地址以及该地址后面的符号和若干位数字组成，

25、字作为一个信息单元存储、传递和操作。例如，X35就是一个“字”。字所含的字符个数叫字长。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成。这个英文字母称为地址字符。地址字符与后续数字之间可加正、负号，正号可以省略。 表示非尺寸字地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。其字母的含义见表1-7。,第二章数控机床的程序编制,第二章数控机床的程序编制,程序中还有时会用到一些符号，它们的含义见下表。,第二章数控机床的程序编制,3、程序结束部分 程序结束部分以程序结束指令构成一个最后的程序段。程序结束指令常用M02或M30。 程序结束标志符： 在程序段的最后一个有用的字符之后应有结束标志符表示程序段的结束。用EIA标准代码时，结束符为“CR”；用ISO标准代码时，结束符为“LF”。书面符号无规定时，可用符号“；”或“*”表示，或不书写任何符号。在编写程序单时可选择不书写程序段结束符号，当手工输入程序换行时，CNC系统会自动加上，数控系统的显示屏幕上可以看到。,第二章数控机床的程序编制,4. 子程序 程序分