数控机床编程概述和数控机床编程及加工

加工中心编程与操作第一讲加工中心概述

一、加工中心的定义：

加工中心（MachiningCenter）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的具有自动刀具交换装置，并能进行多种工序加工的数控机床。加工中心可在一次装夹中对工件的多个面进行多工序加工，如进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、镗削、平面铣削、轮廓铣削等加工。二、加工中心的发展史：

1952年3月美国巴森兹（Parsons）公司与美国麻省理工学院（MIT）共同发布了世界上第一台数控机床——三坐标数控铣床。1959年美国Keaney与Treckre公司开发成功了具有刀库、刀具交换装置、回转工作台的数控机床——加工中心（MachiningCenter）。第二讲加工中心编程基础

一、数控编程的概念所谓数控编程，就是把零件的工艺过程、工艺参数及其他辅助动作，按动作顺序，按数控机床规定的指令、格式编成加工程序，将其记录于控制介质即程序载体（如纸带、磁带、磁盘），再输入数控控制装置，从而操纵机床进行加工。

二、数控编程的内容

一般来讲，程序编制包括以下几个方面的工作：1、加工工艺分析编程人员首先要根据零件图，对零件的材料、形状、尺寸、精度和热处理要求等，进行加工工艺分析。合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装卡方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；加工路线要短，换刀次数要少。（如下图）2、数值计算

根据零件图的几何尺寸确定工艺路线及设定坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。3、编写加工程序

加工路线、工艺参数及刀位数据确定后，编程人员就可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序段的格式，逐段编写加工程序。4、制备控制介质

把编制好的程序记录到控制介质上，作为数控装置的输入信息。用人工或通信传输的方式送入数控系统。5、程序校对和首件试切校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空运行，以检查机床的运动轨迹是否正确，或者通过数控系统提供的图形仿真功能，在CRT屏幕上，模拟刀具的运动轨迹。三、加工中心的坐标系统

加工中心的坐标系规定已标准化，按右手直角坐标系确定，如下图所示。一般假设工件静止，通过刀具相对工件的移动来确定机床各移动轴的方向。

1、机床坐标系机床坐标系是用来确定工作坐标系的基本坐标系，是机床本身所固有的坐标系。该坐标系的位置必须在机床开机后，通过自动（或手动）回参考点（机床坐标系原点）的操作建立。（1）机床原点亦称机械原点，是机床坐标系的原点。它的位置是在机床各坐标轴的正向最大极限处。（2）Z坐标的运动平行于机床主轴（传递切削动力）的刀具运动坐标轴为Z坐标轴，规定增大刀具和工件之间距离的方向为Z坐标轴的正方向（+Z）。（3）X坐标的运动X坐标轴为水平方向，它平行于工件的装夹面，垂直于Z坐标轴。对于单立柱机床，当从刀具向立柱看时，X的正方向指向右方（+X）。（4）Y坐标的运动根据X和z坐标轴，按右手法则来确定Y坐标轴的运动方向。2、工作坐标系

亦称加工坐标系，是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，是程序的参考坐标系。其位置以机床坐标系为参考点，工作坐标系的原点称为工作原点或程序零点，编程时的刀具轨迹坐标点是按工件轮廓在工作坐标系中的坐标确定。3、确定工作坐标系时应注意下列几点：（1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，以便于坐标值的计算。（2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面上，以提高零件的加工精度。（3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上。



（4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上。（5）Z轴方向上的零点一般设在工件的上表面。（6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上，即设置在工作台回转中心与Z轴连线适当位置上。

四、加工中心的程序结构1、程序的组成

为运行机床而送到CNC的一组指令称为程序。一个完整的加工程序由程序号、程序的内容和程序结束这三部分组成。在程序中，以刀具实际移动的顺序来指定指令（如下图）。2、程序的格式如现有如下表所示加工中心的加工程序程序：O0009;程序号N01G91G28Z0;相对方式Z轴回机械零点N02G28X0Y0;相对方式X,Y轴回机械零点N03T01M06;换编号为一号的刀具N04G90G54G00X0Y0S1000M03;绝对编程方式,以G54里的参数为编程原点，快速定位到X0Y0处，主轴以1000r/min的转速顺时针转动N05G43Z100.0H01M08;建立刀具长度补偿，冷却液开N06G98G81X0Y0Z-5.0R3.0F120;建立钻孔固定循环N07X12.5Y-12.5;N08G80;取消钻孔固定循环N09M05；M09;主轴停转，冷却液关N10M30;程序结束3、组成程序的要素的说明（1）程序号每一个工件在编程时，必须先指定一个程序号，并编在整个程序的开始处。程序号通常用字母”O”+4位数字”0000”~”9999”组成表示,如”O3O03O103O1003O1234”

4位数字不允许都为0。数字前导的0可以省略。（2）程序段

每个程序段则由一个或若干个指令字组成，指令字代表某一信息单元；每个指令字由地址符和数字组成，它代表机床的一个位置或一个动作；每个程序段结束处应有“EOB”或“CR”，即分号（;）。常见程序段格式如下表：

7）辅助功能M（简称M功能）：由辅助操作地址符M和两位数字组成，M功能的代码已标准化，一个程序段中，M代码最多可以有一个。常用的M代码有：返回M00程序暂停M01条件程序暂停M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M06刀具交换M08冷却开M09冷却关M18主轴定向解除M19主轴定向M29刚性攻丝M30程序结束并返回程序头M98调用子程序M99子程序结束返回8）程序段结束符：列在程序段的最后，用符号“；”表示，表示程序段的结束。返回

（3）程序结束符程序结束符用于终止程序的执行，结束加工程序。常见的程序结束符有：M02主程序结束M30主程序结束光标返回程序开头M99子程序结束并从子程序返回主程序数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。⑤PLC设