第五部分 数控编程基础.ppt

1、机电工程学院,第五部分 数控机床的程序编制,基本要求：掌握数控编程的基本方法与步骤、掌握常用的数控机床的功能指令 重点与难点：数控机床的坐标系以及数控编程中的工艺处理方法,机电工程学院,5.1 数控程序编制的概念和方法 5.2 数控程序的结构与格式 5.3 数控编程的坐标系 5.4 数控编程常用指令代码,本部分重要内容,机电工程学院,第一节 数控程序编制 概念和方法,机电工程学院,5.1.1数控编程的概念 从零件图纸的分析到制成控制介质的全部过程称为数控程序编制。,第一节 数控程序编制 概念和方法,机电工程学院,分确 析定 零工 件艺 图过 样程,程序检验、试切,输入数控系统,5.1.2 数控

2、编程的内容和步骤,第一节 数控程序编制 概念和方法,数学处理,编写程序单,机电工程学院,根据零件图的要求，按照已经确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需的输入数据，称为数值计算。 数控编程中的数学处理主要包括三个方面的内容：基点和节点的坐标计算、刀位点轨迹的计算和辅助计算。,5.1.3 数控编程中的数学处理,第一节 数控程序编制 概念和方法,机电工程学院,通常将几何元素间的连接点称为基点。如直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与圆弧的交点或切点等。 由于一般数控装置只具备直线和圆弧插补功能，当加工非圆曲线时，常用直线或圆弧去逼近，这些逼近线段的交点称为节点。,第一节 数控程序编制

3、 概念和方法,机电工程学院,1、手工编程 2、自动编程,数控语言编程 图形交互式编程,5.1.4 数控编程的方法,第一节 数控程序编制 概念和方法,机电工程学院,5.2.1 程序的结构,O0002 N010 G90 G92 G00 X0 Y0 Z30; N020 M03 S800 ; N030 G00 X10 Y10; N040 Z0; N050 G01 Y0 F100; N060 X0 Y-10; N070 G02 X-10 Y0 R10 ; N080 G01 Y10; N100 X10; N110 G00 Z10; N120 X0 Y0; N130 M30;,第二节 数控程序结构与格式,机

4、电工程学院,第二节 数控程序结构与格式,由上面的程序可知： 加工程序由程序名和若干程序段有序组成的指令集。 程序是由若干程序段组成。 程序段是由干指令字组成。 指令字是由字母（地址符）和其后所带的数字一起组成。,机电工程学院,5.2.2 程序段的格式 目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式） 格式：N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ LF 这种格式的特点： 程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符号和数字。 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 。 不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。 因此，这种格式具

5、有程序简单、可读性强，易于检查等优点。,第二节 数控程序结构与格式,机电工程学院,常用地址码的含义,第二节 数控程序结构与格式,机电工程学院,一、数控机床坐标系的作用,数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置。,工件坐标系 原点,机床坐标系 原点,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,二、数控机床坐标系的确定原则（JB3051-1999）,1、刀具相对于静止工件而运动的原则,为了使编程人员能在不知道是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情况下，可以根据零件图样确定机床的加工过程。特规定：永远假定刀具相对于静止的工件而运动。当工件运动时，在坐标轴符号上加“”表示。,第三节 数控编程的坐标系,机电

6、工程学院,2、标准坐标系（机床坐标系）的规定,数控机床上的坐标系采用的是右手直角笛卡儿坐标系。,大拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,JB3051-1999中规定：机床某一部件运动的正方向，是 增大工件与刀具之间距离的方向。,3、运动方向的确定原则,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,三、坐标轴及运动方向的确定,1、Z坐标轴,Z坐标轴的运动由传递切削动力的主轴决定的，与主轴轴线平行的坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增大工件和刀具之间距离的方向。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,1）对于工件旋转的机床（如车床、外圆磨床等）

7、，平行于工件轴线的坐标为Z坐标。,卧式车床,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,z,x,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,2)对于刀具旋转的机床（如铣床、钻床、镗床等），则平行于旋转刀具轴线的坐标为Z坐标。,立式升降台铣床,卧式铣床,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,2、X坐标轴,规定X坐标轴的方向为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件装夹面。,1）对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,2）对于刀具旋转的机床（铣床

8、），若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,3、Y坐标轴,根据Z、X坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,4、旋转运动 A、B和C轴,围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向 。,第三节 数控编程的坐标系

9、,机电工程学院,5、工件的运动,对于移动部分是工件而不是刀具的机床，用带“”的字母表示工件的正向运动，如+X、+Y、+Z分别表示工件相对于刀具正向运动的指令，它们与+X、+Y、+Z表示的运动方向恰好相反。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,四、机床坐标系与工件坐标系,1机床坐标系与机床原点,(1)机床坐标系,机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。机床坐标系在出厂前已经调整好，一般情况下不允许用户随意改动。在机床说明书上有说明。,机床原点为机床的零点，它是机床上的一个固定点，由生产厂家在设计机床时确定。,第三节 数控编程的坐标系,(2)机床原点,

10、机电工程学院,通常车床的机床原点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上。主轴即为Z轴，主轴法兰盘接触面的水平面则为X轴。+X轴和+Z轴的方向指向加工空间。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见下图 。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,2工件坐标系与工件坐标系原点,工件坐标系（又称为编程坐标系），是编程时使用的坐标系，用来确定工件几何形体上各要素的位置。 工件坐标系的原点即为工件零点，工件零点的位置是任意的，它有编程人员在编制程序时根据零件的特点选定。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,注意：工件坐标系坐

11、标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。,车削加工,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,铣削加工,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,工件坐标系 原点,机床坐标系 原点,3、机床坐标系与工件坐标系的关系,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。 工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不作改变。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,小结：,机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标

12、系。 确定数控机床坐标系时总是假设工件静止，刀具相对工件运动。标准坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系，直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面， Y坐标轴根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定，各坐标轴的正方向为增加刀具和工件之间距离的方向；旋转坐标轴A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，其正方向按照右旋螺纹旋转的方向。对于移动部分是工件而不是刀具的机床，用带“”的字母表示工件的正向运动。,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院

13、,绝对坐标编程及增量坐标编程 绝对坐标编程：在程序中用G90指定，刀具运动过程中所有的刀具位置坐标是以一个固定的编程原点为基准给出的，即刀具运动的指令数值（刀具运动的位置坐标），是与某一固定的编程原点之间的距离给出。 增量坐标编程：在程序中用G91指定，刀具运动的指令数值是按刀具当前所在位置到下一个位置之间的增量给出。或者用U,V,W来表示,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,G90 G01 X30 Y37 F100 ,G91 G01 X20 Y25 F100 ,第三节 数控编程的坐标系,机电工程学院,一、数控编程常用指令代码 准备功能、辅助功能、主轴功能、进给功能、刀具功能代码。 目前数

14、控系统种类较多,它们的指令代码还不统一，没有严格执行ISO1056-1975(E)和JB3208-1983标准。因此，编程人员在编程前必须对自己使用的数控系统的功能(参照设备说明书)进行仔细研究，以发生错误。,第四节 数控编程常用指令代码,机电工程学院,1. G指令准备功能指令 是使CNC机床准备好某种运动方式的指令 分为模态代码和非模态代码。 模态代码表示在程序中一经被应用，直到出现同组其它任一G代码时才失效。否则该代码继续有效，直到被同组代码取代为止。 非模态代码只在本程序段中有效。 组成：地址G后带二位数字组成，从G00到G99共100种。,第四节 数控编程常用指令代码,机电工程学院,同

15、一条程序段中，相同指令（相同地址符）或同一组指令，后出现的起作用。例如，换刀程序，T2M06T3;换上的是T3而不是T2;G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是G00（虽有F值，但也不执行G01）。不是同一组的指令代码，在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。G90G54G00X0Y0Z100.0;G00G90G54X0Y0Z100.0;,第四节 数控编程常用指令代码,机电工程学院,2、M指令辅助功能指令 辅助功能字由M地址符及随后的两位数字组成，所以也称为M功能或M指令。它用来指令数控机床的辅助动作及其状态。 常用的M功能有： M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE S

16、TART）使程序继续运行，用于手动变速、换刀等； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效； M02：程序结束； M30：程序停止，并使程序复位到起始位置。,第四节 数控编程常用指令代码,机电工程学院,第四节 数控编程常用指令代码,M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴停止； M06：换刀 M08：冷却液开； M09：冷却液关； M98：子程序调用 M99：子程序结束并返回主程序,机电工程学院,第四节 数控编程常用指令代码,3. F指令进给速度指令 续效代码，一般直接指定，即F后跟的数字就是进给速度的大小，如F100表示进给速

17、度为100mm/min。 在程序启动第一个G01或G02(或G03)功能时，必须同时启动F功能。 车床系统中开机状态为G99（mm/r）状态，只有输入G98(mm/min)指令后，G99才被取消。,机电工程学院,第四节 数控编程常用指令代码,在程序中，有两种使用方法 每转进给量 编程格式 G99 F F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r 例：G99 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r 每分钟进给量 编程格式G98 F F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min 例：G98 F100 表示进给量为100mm/min,机电工程学院,第四节 数控编程常用指令代码,4. S

18、指令主轴速度功能指令 S代码后的数值为主轴转速，要求为整数。 在零件加工之前一定要启动主轴运转（M03或M04） 在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用： 主轴最高转速限定 编程格式 G50 S S后面的数字表示的是最高转速：r/min 例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min,机电工程学院,第四节 数控编程常用指令代码,恒线速度控制（G96） 当数控机床的主轴为伺服主轴时，可以通过指令G96来设定恒线速度控制 。系统执行G96指令后，便认为用S指定的数值表示切削速度。例如G96 S200，表示切削速度为200m/min。 主轴转速控制（G97） G97是取消恒线速度控制指令。编程G97后，S指定的数值表示主轴每分钟的转速。例如G97 S1200，表示主轴转速为1200r/min。系统开机状态为G97。,机电工程学院,第四节 数控编程常用指令代码,5. T指令刀具功能指令 T功能指令用于选择加工所用刀具。 编程格式 T T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具补偿号。 例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。,机