第二章数控加工编程基础.ppt

1、,数控加工编程基础,概述,数控加工用数控机床制造机器零件的过程就叫数控加工。 一、数控加工编程基础知识 1、数控编程方法及步骤 步骤： （1）读图 零件精度：（尺寸精度、相对位置精度、表面粗糙度） 材料：（毛坯类别、热处理状态） 几何形状：（回转体、箱体类、组合体）用以确定所用机床。,例零件图样如下：,图面上所有的符号含义都理解。,（2）确定工艺方案 工艺路线：（确定加工方法、加工先后顺序、刀尖运动轨迹） 工艺参数：（V、F、ap） 刀具：（数量、材料、类型、角度、尺寸） 检测工具：（游表卡尺、千分尺、内径表） 基准：（定位基准、夹紧方式、夹具、分配加工余量） （3）数值计算 基点的计算：（补

2、图） 节点的计算：,工艺路线：（确定加工方法、加工先后顺序、刀尖运动轨迹）,加工方法指的是： 车、铣、镗、钻、螺纹加工等采用其中哪一种或哪几种的组合。（数控机床最适宜加工的零件类型：精度高、批量小、形状复杂、经常改型、尺寸一致性要求高、价格昂贵的零件。）,加工先后顺序指的是： 划分数控加工工序，确定加工工序内容。 先加工那一部分，后加工哪一部分，用哪一种机床，每一次的装夹部位，夹具和加工内容，以及所需刀具。 工序划分的原则： 基面先行原则、先粗后精原则、先面后孔原则、先主后次原则。,工序划分方法： 按安装次数划分工序、按所用刀具划分工序。 零件的定位原则： 力求设计基准、工艺基准和编程计算的基

3、准统一（编程计算基准就是工件坐标系原点） 尽量在一次装夹定位后，加工出全部待加工表面。 夹具的选择原则： 通用夹具、组合夹具、专用夹具。 刀尖运动轨迹指的是： 一层一层切去金属层的整个过程中，刀尖的轨迹线即走刀路线或加工路线。,刀尖运动轨迹线：,加工路线的选定,加工路线的选定原则： （1）使加工路线尽量短 （2）尽量使数值计算简单 （3）尽量使加工精度高,使加工路线尽量短,使加工路线尽量短并且尽量使加工精度高,减少定位误差的走刀路线,工艺参数（V、F、ap）的确定：,V的确定要考虑： 工件材料 刀具材料（硬度比2：1） 精加工或粗加工 特殊要求 我们的车床一般： 精车-（150180）米/分

4、粗车-（80120）米/分 V=Dn/1000(转/分）,F的确定：,F的确定主要根据表面粗糙度来选择。 一般粗加工（0.30.5）mm（在我们的机床上） 精加工（0.050.15)mm ap的确定： 粗加工时最大(56)mm 精加工（0.10.3)mm 多数情况下必须综合考虑：,V、F、ap选择推荐表,选刀具数量、材料、类型、角度、尺寸,检测工具的选择：（游表卡尺、千分尺、内径表）,根据精度要求，选择适合的测量用具。（广泛了解各类测量用具的性能） 基准：（定位基准、夹紧方式、夹具、分配加工余量） 定位基准要根据设计基准和工艺及准来选择。最好要使的基准统一。 加工余量的分配应根据ap值和毛坯总

5、余量算出，并且预留精加工余量。,（3）数值计算（基点的计算见下图）,图中A、B、C、D和R都是基点。 基点的计算用几何的方法或解析几何的方法就能实现。 节点的计算： 直线和圆以外的非圆曲线上的点都是节点。抛物线、双曲线、椭圆等曲线的点的计算都是节点的计算。 平面的任意曲线，空间的任意曲面上点的计算，也都是节点的计算。因此节点的计算要复杂得多，一般需要用计算机来计算。,（4）编写零件加工程序单 按照程序格式要求，将以上各项内容都放在程序清单里。 （5）输入并调试程序 （6）模拟仿真 （7）首件试切 （8）检测 2、数控编程方法 （1）手工编程 （2）自动编程,（1）手工编程 手工编程是指以上各个

6、步骤均由手工编制。 （2）自动编程 自动编程是用计算机来协助完成数控加工程序的编制，它从语言编程APT（Automatically Programmed Tool）发展到图像编程。 图像编程是针对要加工零件的三维图形（即编程几何体），由计算机自动计算刀轨路径，最后生成符合特定机床控制器要求的G代码。,数控车床编程是针对旋转体的2维图形的加工编程，所以它的自动编程可以由2维线形作为编程的几何体，相对三维图像编程操作简单了许多。 现在的大型软件对自动编程的结果都可以进行模拟加工演示，有错误时可以在计算机屏幕上进行编辑、修改，直到程序正确为止。所以自动编程使编程工作量大大减轻，时间缩短，成功率很高。

7、对于复杂工件的编程，其技术经济效益尤其显著。,*3、程序的结构和格式 （1）结构 程序号程序主体程序结束 程序号由O、P或%打头后跟4位数字。 程序主体由若干个程序段组成。 程序结束由M30或M02作为程序的结束符号。 程序号相当于程序的名字，程序主体是程序执行的部分，程序的结束符指令程序结束。,例： N10 O0001 ;-程序号 N20 M03 S500 ; N30 T0101 ; N40 G00 X100 Z100 ; N50 G00 X52 Z2 ; N60 G01 Z-30 F100 ; N70 G00 X100 Z100 ; N80 T0100 ; N90 M05 ; N100 M

8、30 ; -程序结束,(2)程序段格式（字地址程序段格式） 以N打头开始，以;为尾结束。其中由很多程序字组成一个程序段。其中： N程序段号。后跟数字。 ；程序段结束符。程序段的结尾必须有。 程序字由地址符+正负号+数值（或代码）组成。正号可以省略。地址符用英文字母表示。 程序字又叫指令字或者功能字 程序中能作指令的最小单位就是程序字。仅用地址符或仅用数值是不能作为指令的。,每个程序字根据地址符来确定其含义，常用地址符功能我们会逐个学习。 程序段中不需要的程序字或与上一程序段相同的程序字都可以省略。 通常程序段中程序字的顺序及形式一般为： N G X Y Z F S T M ； 其中N在有些数控

9、系统中是可以省略的。 4、参数编程概念 例：N30 G01 XP11 YP12 ZP10 F100 ; 其中P11、P12、P10是跟在地址符后面的存储器地址，而数值在这些存储器里面存放着，这个程序段使用前必须对存储器预先赋值。即P11=10、P12=15、P10=30；程序段才能运行。其功能相当于N30 G01 X10 Y15 Z30 F100 ;,5、关于对刀点、换刀点、刀位点和对刀的概念以及常用对刀方法 （1）对刀点对刀点又叫起刀点。它是程序的起点，即程序是从这一点开始编写的。 （2）换刀点数控机床上一般都自动换刀，换刀时为了防止刀具和工件或刀具和夹具碰撞，刀具要在数控机床的某一安全位置

10、实现自动换刀，这个换刀位置就称为换刀点。 （3）刀位点刀位点是刀具上的一个点，对车刀、镗刀来说刀位点是指刀尖一点。对麻花钻、立铣刀来说就是指前段面的中心点。,对刀在数控机床上使刀位点与对刀点重合的这样一种操作叫做对刀。 （4）常用对刀方法 数控车床的常用的对刀方法有两种：试切对刀法和光学对刀法。 光学对刀法是一种非接触式设定基准重合原理而进行的对刀方法，使用光学对刀仪，实现“体外对刀”。 试切对刀法是一种接触式设定基准重合原理对刀的方法。它的操作包括试切工件表层-测量工件尺寸-输入刀具位置补偿值三个步骤。,6、数控机床坐标系,（1）数控机床坐标系按ISO标准规定为右手直角笛卡尔坐标系，其规定为

11、： a、刀具相对于静止工件运动的原则。 b、标准坐标系各坐标轴的关系用右手直角笛卡尔原则确定。直线移动坐标轴用X、Y、Z表示。拇指X轴、食指Y轴、中指Z轴。各轴正方向均为指尖指出的方向。 C、各坐标轴的确定原则。机床主轴或平行于主轴的刀具运动为Z坐标轴，垂直于Z轴且平行于工件装夹平面的水平方向为X轴，最后根据右手直角笛卡尔坐标确定Y轴。（一般先确定Z轴，然后确定X轴，最后确定Y轴。）,右手直角笛卡尔坐标系。,d、旋转坐标的规定。A、B、C、分别为X、Y、Z轴的旋转运动坐标，A、B、C轴的正方向用右手螺旋法则确定。（分别沿着X、Y、Z轴的正方向朝负方向看逆时针为正向旋转） e、如果需要第二组直线

12、移动坐标轴则用U、V、W来表示。第二组回转坐标可用P、Q、R来表示。 f、增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向。 （2）机床坐标系、机床原点和机床参考点,a、机床坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，它是由机床制造厂设计确定的，当机床出厂时，它就已经被固定下来了。操作人员不能随意更改。 b、机床原点。机床原点又称为机械零点，它是机床坐标系的原点。即X=0、Y=0、Z=0的交点。显然，机床原点是一个固定点。同时它是一个概念点。触摸它不太容易。 c、机床参考点。数控机床参考点是一个硬件点，其位置由X、Y、Z向挡块和行程开关确定。对任何一台数控机床来说，机床参考点,和机床原点之间都有严格的位

13、置关系。机床出厂前已经调试准确，其值都为机床参考点在机床坐标系下的坐标值。 （3）数控车床坐标系 a、刀架前置数控车床坐标系 b、刀架后置数控机床坐标系 c、机床原点设在主轴前段面中心处，见图中M处就是机床原点。,刀架前置数控车床坐标系和刀架后置数控机床坐标系,前置刀架数控车床机床原点和机床参考点,（4）工件坐标系和工件坐标系原点的确定 工件坐标系又称编程坐标系，它是编程人员编程时人为设定的。工件坐标系的原点一般设定在工件的定位平面上。其位置的确定应当考虑便于坐标的计算，与设计基准、工艺基准重合，便于定位、便于对刀、便于加工等原则。 数控车床工件坐标系原点由编程人员自由选择。通常选择的方法见下

14、图。,数控车床有X和Z两个轴，一般X方向（零件 径向）上应选在零件回转中心上；Z向一般选在 零件的左端面或右端面，如果零件在Z向对称， 可选在零件的对称中心上。,二、数控车床常用编程指令,1、准备功能指令（G代码）（p23表2-1） G00G99共100个G指令。 G指令是使机床或数控系统建立起某种 加工方式的指令，可以规定刀具和工件的相 对运动轨迹(即指令插补功能)、机床坐标 系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种 加工操作。 G指令由字母G及后面的两位数字组成。,G指令有两种,（1）模态G指令 G指令执行后，其定义的功能或状态保持有效，直到被同组的其它G指令改变，这种G指令称为模态G指令。

15、模态G指令执行后，其定义的功能或状态被改变以前，后续的程序段执行该G指令字时，可不需要再次输入该G指令。如G00、G01、G02、G03为同组模态G代码。,（2）非模态G指令 G指令执行后，其定义的功能或状态只在 书写了该代码的程序段中有效，每次执行该G指令时，必须重新输入该G指令字，这种G指令称为非模态G指令，如G04。 同一个程序段中可以输入几个不同组的G指令字，如果在同一个程序段中输入了两个或两个以上的同组G指令字时，最后一个G指令字有效。,2辅助功能M指令 辅助功能也叫M功能或M代码，由地址字M和其 后的两位数字组成，从M00M99共100种。 （p24表2-2） 主要用于控制机床及数

16、控系统各种辅助功能的 开关动作。例如，机床主轴的启停、变换；冷却液 的开关；刀具的更换；部件的夹紧或松开等。 各种数控系统的M代码规定有差异，必须根据 系统编程说明书选用。 一个程序段中只能有一个M指令，当程序段中 出现两个或两个以上的M指令时，CNC出现报警。,3. 进给功能F指令,用于表示刀具向工件进给的相对速度，属于模态代码。数控车床分为每转进给和每分钟进给两种。 每转进给：单位为mm/r，主轴每转一转刀具相对于工件的进给量。给定主轴每转的切削进给量，可以在工件表面形成均匀的切削纹路。一般可取0.5mm/r。 每分钟进给：单位为mm/min，每分钟刀具相对于工件的进给量。 两者的关系为： n mm/r = mm/min 。 实际进给速度可由机床面板上的进给倍率按钮在一定范围内调节。,4.主轴功能S指令,用于指定主轴的转速，不能启动主轴。单位有 恒转速和恒线速度两种。 恒线速控制方式下，主轴转速随编程轨迹X轴绝对坐标值的绝对值（工件直径D）变化而变化。 n=1000v/D D增大，主轴转速降低；D减小，主轴转速提高。 使用恒线速控