第2章数控程序编制_免费下载.ppt

1、2020年10月12日,数控技术,数控技术,河南理工大学机械工程学院 先进制造技术研究所,2020年10月12日,第二章 数控加工编程基础,2-1 概述 2.1.1 数控编程的基本概念 所谓程序编制，就是将零件的零件的工艺过程、工艺参数(F、S、T)、刀具位移量与方向以及辅助动作（换刀、换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带，U盘等）然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。这种从零件图纸到制成控制介质的过程称为数控加工的程序编制。,2020年10月12日,记录

2、数控加工程序的控制介质早期都用穿孔纸带。目前在大多数情况下，都以磁盘、磁带取代了纸带；或者通过计算机通信接口，将编好的程序传送到机床数控系统中；一些简单的零件程序，一般都在数控系统的键盘上用手动数据输入方式（MDI）传送到数控系统中。 在编程过程中，用来记录工艺过程、工艺参数和位移数据的表格或列表文件称为”零件加工程序单”，简称“程序单”，它是制备介质的依据。编程的关键问题是如何根据零件图纸正确地编写出程序单。,2020年10月12日,数控编程的方法有两种： 手工编程和自动编程两种。 （1）手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加

3、工工艺知识和数值计算能力） 手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件，程序段不多，容易由手工方式完成程序编制，此法相对经济、及时。在点位加工及由直线与圆弧组成的相对简单的轮廓加工中，手工编程仍广泛使用。,2.1.2 数控编程的方法简介,2020年10月12日,（2）自动编程：利用“数控语言”编写“零件源程序”，经自动编程系统软件编译运行，并根据选定的数控机床控制系统的特定要求进行“后置处理”，后生成“目标程序”，制成加工介质（如：纸带、软盘）或工艺文件，这一过程称为“自动编程”。 自动编程也称计算机辅助编程；即程序编制工作的大部分或全部由计算机来完成。如完成坐标值计算、编写零件加工程序单、自动地

4、输出打印加工程序单和制备控制介质等。自动编程方法减轻了编程人员的劳动强度，缩短了编程时间，提高了编程质量，同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。工件表面形状愈复杂，工艺过程愈繁琐，自动编程的优势愈明显。,2020年10月12日,自动编程的方法种类很多，发展也很迅速。根据编程信息的输入和计算机对信息的处理方式的不同，可以分为语言式自动编程和图形交互式自动编程。 语言式：直观性差，编程过程复杂抽象，不易掌握。同时，由于语言的描述能力有限，难以描述复杂的几何形状；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段。 交互式：能有效地解决几何造型、零件几何形状的显示，交互设计

5、、修改及刀具轨迹生成，进给过程的仿真显示、验证等问题。把加工零件的图形信息输送给计算机，通过系统软件的处理，就能自动生成数控加工程序。它是建立在CAD和CAM的基础上的。,2020年10月12日,自动编程适用于： 形状复杂的零件，特别是非圆曲线、列表曲线或曲面的零件。 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）。 虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）。 据国外统计： 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30：1。 数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的 编程自动化是当今的趋势！,2020年10月1

6、2日,2.1.3 数控编程的几何基础,坐标轴的运动方向及其命名,统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给 维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。,2020年10月12日,1. 进给运动坐标系 ISO和GB标准规定： 坐标轴：数控装备的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为坐标系中的一个坐标轴。 数控装备坐标系统标准： 右手笛卡儿坐标系统,2020年10月12日,基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。 回转坐标：绕X.Y.Z 轴转动的圆进给坐标 轴分别用A.B.C表示， 坐标轴相

7、互关系由右 手螺旋法则而定。,2020年10月12日,坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。 编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。 附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。,2020年10月12日,坐标轴的命名规定 (1)坐标系中的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。 (2) A、B、C分别表示绕X、Y、Z的轴线或绕与X、Y、Z轴线相平行的轴的转动。其正方向用右手螺旋定则确定。 (3)加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，一律假定工件静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。 (4)如果把刀具看作静止不动，工件移动，那么在

8、坐标轴的字母上加“”；加“”字母表示的工件运动正方向与不加“”之同一字母表示的刀具运动方向相反。 确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。,2020年10月12日,Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。,2020年10月12日,Z轴:平行于机床主轴（传递切削动力）的轴线作为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。 对于有主轴的机床：如卧式车床和立式升降台铣床等，以机床主轴轴线作为Z轴； 对于没有主轴的机床：如牛头刨床，规定垂直于装夹面的坐标轴为Z轴。 对于有几根主轴的机床：如龙门铣床，选择其中一个与工作台面相垂直的主轴为主要主轴，并以它来确定z轴方向 若主轴能摆动： 在摆动的范围内

9、只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标,2020年10月12日,2020年10月12日,X坐标 标准规定：X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的夹装面 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。 Z轴水平（卧式），则从刀具主轴后端向工件看时，X坐标的正方向指向右边。 Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，面对刀具主轴向立柱看时，X的正方向指向右边； 双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。 在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋

10、转中心的方向是X轴的正方向。 对于无主轴的机床：如刨床等，则选定主要切削方向为X轴方向。,2020年10月12日,X坐标 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。 Z轴水平（卧式），则从刀具主轴后端向工件看时，X坐标的正方向指向右边。,+Z,2020年10月12日,Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，面对刀具主轴向立柱看时，X的正方向指向右边；,+Z,+Z,2020年10月12日,+Z,Z轴垂直（立式）： 双立柱机床(龙门机床)， 从刀具向左立柱看时， X轴的正方向指向右边。,2020年10月12日,在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋

11、转中心的方向是X轴的正方向。,+Z,2020年10月12日,Y坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。 右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。 右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。,2020年10月12日,立、卧式数控铣床,+Z,+X/,+Z,+X,2020年10月12日,+Z,+Z,+X/,龙门数控铣床,2020年10月12日,+Z,+Y,+Z,+X/,+Y/,回转坐标 A、B、C,2020年10月12日,+Z,+X/,+Y/,+A,+C/,辅助坐标 U、V、W,2020年10月12日,卧式5轴数控铣

12、床,2020年10月12日,2020年10月12日,2020年10月12日,二、机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。,2020年10月12日,1. 机床坐标系与机床原点及机床参考点 机床坐标系：数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点（机械原点），定义是：数控机床进行加工运动的基准参考点. 机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。 注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的

13、参考坐标系。,2020年10月12日,机床参考点：用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。是机床坐标系中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械挡块来确定。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重合，一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上；对数控车床（如图示），机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。,2020年10月12日,2.工件原点与工件坐标系 工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。 工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系。编程时，所有的尺寸都基于此

14、坐标系计算。 工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。 现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时可通过G指令进行变换。,2020年10月12日,考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。工件原点的设置一般应遵循下列原则： （1）工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于 编程； （2）工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值 小的工件表面上； （3）工件原点最好选在工件的对称中心上； （4）要便于测量和检验。 注意：设定编程坐标系时， 假定工件固定不动，用刀具运动的坐标系来编程。,2020年10月12日,4. 机床坐标系与工

15、件坐标系的关系 机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置。加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。,2020年10月12日,2020年10月12日,三、绝对坐标系与相对坐标系 绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。 增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代码表示。 如图210，加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB30，YB50；在增量坐标系中表示B点坐标

16、值为：UB20，VB30,2020年10月12日,三、分辨率（Resolution） 分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。 分辨率对控制系统而言，它是可以控制的最小位移量。 数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.00010.01mm，视具体机床而定。） 脉冲当量对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。 编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。 编程尺寸有两种表示法： 1、 以最小设定单位为最小单位来表示； 2、 以毫米为单位，以有

17、效位小数来表示。 如：X=524.295，Y=36.52，最小设定单位为0.01，则： 1 法表示：X52430 Z3652 2 法表示：X524.30 Z36.52,2020年10月12日,内容小结,1、坐标轴的运动方向及其命名 2、机床坐标系与工件坐标系 3、绝对坐标编程和相对坐标编程 4、分辨率,2020年10月12日,一. 数控加工工艺特点 1数控加工工艺的内容十分具体 通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具体设计和具体安排的内容。 2数控加工的工艺处理相当严密 在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的

18、每一个细节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作作风。,2.1.4 数控编程的工艺基础,2020年10月12日,二. 数控编程中工艺处理的内容 数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、选择刀具和确定切削用量。 三. 数控编程中工艺处理的几个问题 1.合理选择对刀点、换刀点 “对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。 选择对刀点的原

19、则：1).要便于数学处理和简化编程； 2).在机床上找正容易，加工中检查方便； 3).引起的加工误差小。 注：对刀点可选在零件上或零件外，应与零件的定位基准有一定的尺寸关系。尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。,2020年10月12日,若对刀精度要求不高时，可直接选用零件上或夹具上的某些表面作为对刀面。,对刀点既是程序的起点又是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值（x0，y0）来校核。,若对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”

20、重合。,2020年10月12日,补充内容：数控编程的工艺处理,“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。 该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其他部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。,2020年10月12日,刀位点： 用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。如立铣刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心，车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。,补充内容：数控编程的工艺处理,2020年10月12日,2.合理确定零件的加工路线 零件的加工路线：数控机床加工过程中刀具刀

21、位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。 （1）确定加工路线的原则： 1).应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求； 2).应尽量缩短加工路线，减少空走刀行程以提高生产率； 3).利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。,2020年10月12日,（2）加工线路的确定 加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。 孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程；,2020年10月12日,车削或铣削： 原则： 尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020

22、年10月12日,在数控机床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向进给应和机床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给机构加速或减速过程中切削。为此要有引入距离1和超越距离2。如下图所示，1和2的数值与机床拖动系统的动态特性有关，与螺纹的螺距和螺纹的精度有关。一般1为25，对大螺距和高精度的螺纹取大值；2一般取1的1/4左右。若螺纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按45退刀收尾。,2020年10月12日,铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。如下图所示，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线

23、的延长线上切向切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生划痕，保证零件轮廓光滑。,2020年10月12日,铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。下图所示为加工凹槽的三种加工路线。,a) b) c),图a和b分别为用行切法和环切法加工凹槽的走刀路线；图c为先用行切法最后环切一刀光整轮廓表面。三种方案中，a图方案最差，C图方案最好。,凹槽加工路线,2020年10月12日,1.铣削加工时应遵循切线方向切入和切出的原则； 2.轮廓铣削过程中要避免停顿，否则会因铣削力的突然 变化，将在停顿处

24、轮廓表面上留下刀痕。 3.在保证零件加工精度和表面粗糙度前提下，加工时走 刀路线尽量缩短。 如图示， a)走刀路线最短，表面粗糙度最差；b)走刀路线最长；c)走刀路线方案最佳。,2020年10月12日,数控加工方法 （1）平面孔系零件的加工方法 对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，适合采用数控钻床与镗床加工。,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,（2）旋转体类零件的加工方法 采用数控车床或数控磨床加工 车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，那么在编程中，粗车加工线路要重点考虑。,先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工,可先按图中的方法

25、进行14次粗加工，再精加工成形。,2020年10月12日,（3）平面轮廓零件的加工方法 采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程 序段， 若平面轮廓为数控系 统不具备插补功能的 线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,（4）空间轮廓表面的加工方法 空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法： 三轴两联动加工 三轴联动加工 四轴联动加工方法 五轴联动加工,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,三轴两联动加工-“行切法”。 以X、Y、Z轴

26、中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性进给。这时一般采用球 头或指状铣刀，在可能的条件 下，球半径应尽可能选择大一 些，以提高零件表面光洁度。 方法加工的表面光洁度较差。,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,三轴联动加工 下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用 自动编程。,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,四轴联动加工方法 如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面，若采用三坐标联动加工，则只能用球

27、头刀。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联 动机床上进行加工。由 于计算较复杂，故一般 采用自动编程。,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,五轴联动加工：螺旋桨是典型零件,补充内容：数控加工工艺简介和数控加工方法,2020年10月12日,（3）程序编制中的误差 数控机床上加工零件的误差分类： 加工过程的误差：它是加工误差的主体，主要包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床刀具夹具毛坯）内部的各种因素对加工精度的影响。 编程误差：即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生的误差。,补充内容：数控加工工艺简

28、介和数控加工方法,2020年10月12日,3.合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量 1）选用和设计夹具应遵循的原则 尽量选用组合夹具，可调整夹具等标准化、通用化夹具，避免采用专用夹具；工件的装卸要快速、方便、可靠，常采用气动、液压夹具，以减少机床的停机时间；零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹工件而影响刀具进给和切削加工。 2）数控加工的刀具要求精度高、刚性好、耐用度高、尺寸稳定、安装调整方便，因而需采用优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。 注：1、编程时，常需预先规定好刀具的结构尺寸和调整尺寸；2、应了解机床上所用的刀杠的结构尺寸及调整方法，调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴

29、向尺寸。 3）选择切削用量的原则 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。 切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度、进给速度（进给量）、切削宽度等。,2020年10月12日,4.合理编制工艺文件 数控加工工艺文件是数控加工产品验收的依据，是操作者要遵守、执行的规范，也是产品零件重复生产在技术上的工艺资料积累和储备。 数控加工工艺文件主要有：工序卡、刀具调整单、零件的加工程序单等。 数控加工的工艺文件主要有加工、数控刀具调整单、机床调整单、零件加工程序单等。 1). 工序卡 工序卡用于自动换刀数

30、控机床，是操作人员进行数控加工的主要指导性工艺资料。 2). 刀具调整单 数控机床上所用刀具一般都要在机外对刀仪上预先调整好刀具直径和长度。将调整好的刀具及其编号、型号、参数等填入刀具调整单中，作为组装和调整刀具的依据。 3). 机床调整单 机床调整单是操作人员在加工零件之前调整机床的依据，应记有机床控制柜面板上“开关”的位置，零件安装、定位和夹紧方法和键盘应键入的数据。 4). 数控加工程序单 数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，经过数值计算，按照机床特点的指令代码编制的。它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单、以及手动数据输入(MDI)、实现数控加工的主要依据。,2020年

31、10月12日,图纸工艺分析（分析图样，确定加工工艺过程） 在确定加工工艺过程时，编程人员要根据零件图样进行工艺分析，然后选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。 确定加工方法 加工路线的设计 加工工序内容设计,1、确定工艺过程,2.1.5 数控编程内容和步骤,这些工作与普通机床加工零件时工艺规程的编制基本上是相似的，但也有自身的一些特点。,数控机床,2020年10月12日,数控机床最适合加工下列类型的零件：小批量及多次投产的零件；表面复杂的特别是自由曲面生成的零件；加工过程中需要在线测量的零件；一次装夹可多个工位加工的零件等。加工时要考虑所用数控机床的指令

32、功能，充分发挥数控机床的效能。,2020年10月12日,按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。数值计算的主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值。数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控装置功能的强弱，差别很大。对于点位控制的数控机床（如数控冲床等）加工的零件，一般不需要计算，只是当零件图样坐标系与编程坐标系不一致时，才需要做一些坐标换算工作。,错误,2、计算运动轨迹（刀具运动轨迹的坐标数值计算）,数控机床,2020年10月12日,对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，需要计算出几何元素的起点、终点、

33、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值，有的还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状比较复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件）的轮廓加工，需要用直线段或圆弧段逼近，根据要求的精度计算出其节点坐标值。这种情况一般要用计算机来完成数值计算的工作。,2020年10月12日,加工路线、工艺参数及刀具运动轨迹确定以后，编程人员可以根据数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表等。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,3、编制零件加工程序单,数控机床,2020年

34、10月12日,将程序单上的内容记录 在控制介质上，作为数 控系统的输入信息（若 程序较简单，也可直接 通过键盘输入）。,数控机床,4、制备控制介质,2020年10月12日,5、程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，才能用于正式加工。一般采用空走刀校验、空运转画图校验以检查机床运动轨迹与动作的正确性。,常用的校验和试切方法： 对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。 对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料、木料或价格低廉的软材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。,数控机床,2020年10月12日,在具有图形显示功能的机床上，用静态显

35、示（机床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。,当发现错误时，应分析错误的性质，或修改 程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规 定的精度要求为止。,2020年10月12日,从以上内容来看，作为一名编程人员，不但要熟悉数控机床的结构、数控系统的功能及有关标准，而且还必须是一名好的工艺人员，要熟悉零件的加工工艺、装卡方法、刀具、切削用量的选择等方面的知识。,2020年10月12日,2.2 数控程序编制的基础知识,2.2.

36、1 数字控制的标准代码 代码:是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令。它是程 序的最小单元。 经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO和EIA两种。 ISO（International Standard Organization）代码 国际标准化组织标准（补偶代码，第八列为补奇列） EIA（Electronic Industries Association）代码 美国电子工业协会标准（补奇代码，第五列为补奇列） 两种代码标准均采用八单位穿孔纸带，由信息孔和同步孔构成。,编程指令系统操作代码的总称。,2020年10月12日,2.2.2 程序的结构与格式 一个完整的零件加工程序由程

37、序号（名）和若干程序段组成，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、符号组成。例如： O0600 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G90 G00 X50 Y60； N0030 G01 X10 Y50 F150 S300 T12 M03； . N0100 G00 X-50 Y-60 M02； 上面是一个完整的零件加工程序，它由一个程序号和10个程序段组成。 最前面的“O0600”是整个程序的程序号，也叫程序名。每一个独立的 程序都应有程序号，它可作为识别、调用该程序的标志。,2020年10月12日,1. 程序结构 符号 字 程序段 程序 N001 G90 G01

38、X200 Y300 F15 S32 T01 M03； N002 X250 Y350； N003 G00 X0 Y0 M02； 有些数控系统要求整个程序以“%”或“O”开始，如FANUC系统用O, AB8400系统用P, 而Sinmerik8M用%作为程序号的地址码；要求以用“；”表示结束（还有的系统用LF，CR、EOB等符号），每个程序段中有若干个指令字，每个指令字表示一种功能。一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。,2020年10月12日,2. 程序段格式 程序段格式是指一个程序段中字的排列顺序和表达方式。不同的数控系统往往有不同的程序段格式，程序段格式不符合要求，数控系统就不能接受。 数

39、控系统曾用过的程序段格式有三种：固定顺序程序段格式、带分隔符的固定顺序格式（也称表格顺序）和字地址程序段格式。前两者在数控发展的早期阶段曾经使用过，但由于程序不直观，容易出错。故现在已几乎不用，目前数控系统广泛采用的是字地址程序段格式。,2020年10月12日,2020年10月12日,2020年10月12日,分隔符固定顺序格式（不需要地址判别电路） 001 HT 90 HT 01 HT200 HT300 HT15 HT32 HT01 HT03 LF 002 HT HT HT250 HT350 HT HT HT HT LF 003 HT HT 00 HT0 HT0 HT HT HT HT02 L

40、F （3）字地址格式（需要地址判别电路） N001 G90 G01 X200 Y300 F15 S32 T01 M03； N002 X250 Y350； N003 G00 X0 Y0 M02；,2020年10月12日,字地址程序段格式（ISO及GB推荐使用）程序段的长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。,2020年10月12日,字地址程序段格式也叫地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式），这种格式的特点是： . 程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其 后再跟数字或无符号的数字。 . 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定

41、，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，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。,2020年10月12日,2020年10月12日,常用编程代码（指令）主要用来描述机床的运动方式、加工类别、主轴的启停、冷却液的开关、主轴转速、进给速度、刀具选择等。(G、M、F、S、T、X、Y、Z) 1、G代码 准备功能 功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补 偿、暂停等操作。 组成：G后带23位数字组成，从G00G99共100种。 有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。 示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54

42、等 模态代码（续效代码）：一经使用，便保持有效到以 后的程序段 中，遇同组代码失效。 非模态代码（非续效代码）：只在本程序段有效。,2020年10月12日,G指令通常位于程序段中尺寸字之前。 例 N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03； N020 G01 X8 Y6 F100； N030 X0 Y0； N010程序段中，G90，G00都是续效代码，但他们不属于同一组，故可编在同一程序段中；N020中出现G01，同组中的G00失效，G90不属同一组，所以继续有效；N030程序段的功能和N020程序段相同，因G01是续效代码，继续有效，不必重写。,2020年10月12日,2、M

43、指令 辅助功能 功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、 停冷却泵；主轴正反转、停 转；程序结束等 组成：M后带23位数字组成，共有100种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。 M00 -程序停止。实际上是一个暂停指令。程序运行停止后，模态信息全部被保存，利用机床的“启动”键，可使机床继续运转。该指令经常用于加工过程中测量工件的尺寸、工件调头、手动变速等固定操作。 M01- 计划(任选停止) 与MOO相似,但一定要操作人员干预.否则,这指令不起作用.,2020年10月12日,M02-程序结束,编程时表示编程结束.主轴进给冷却停 止,数控系统处于复位状态. M03,M04,M0

44、5-分别命令主轴正转,反转,停转. M06-换刀指令用于加工中心换刀前的准备动作 M07，M08-命令1# 2#冷却液开 M09-命令1# 2#冷却液停 M10,M11-运动部件的夹紧与松开. M19-主轴定向停止 M30-程序结束。 与M02基本相同，但M30能自动返回程序起始 位置，为加工下一个工件作好准备。,2020年10月12日,3、 F.S.T指令 1) F指令指定进给速度指令（续效指令） 单位: mm/min或mm/r,分别用G94,G95指定 组成： 编码法：F带两位数字，如F05, F36等。后面所带的数只是一个代码，它与某个（系统规定的速度值）速度值相对应。换而言之，这种指令

45、所指定的进给速度是有级的，速度值序既可等差数列，也可能是等比数列 直接法：F后带若干位数字，如F150, F3500等。后面所带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分别表示F=150mm/min；F=3500mm/min。,2020年10月12日,A、B、C 指令 指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令 组成：后带符号的数字组成。如A100、C-340等 ，其中 数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值, 符号表示运动的方向。 单位： 度 、弧度。视用户选定的编程单位而定.,2020年10月12日,I、J、K、R 指令 圆弧插补圆心位置和半径指定指令 组成：后带符号的数字组成。如I10、J

46、-34、R30等 ，其 中带符号数字表示圆心位置和半径值。 单位：mm、m（公制）或 inch（英制） 。视用户 选定的编程单位而定.,2020年10月12日,2)主轴转速功能S指令（切削速度）指定主轴转速指令（续效指令） 组成：同F指令，如S05,S36等。 表示方法:直接指定法和编码法(很少用). 3)T指令在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。刀具用字母T及其后面的两位或四位数字表示。如T06表示6号刀具，T0602表示6号刀具选用2号刀补号。 4）其他 尺寸指令指定的刀具沿坐标轴移动的方向和目标位置的指令 组成：由X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C及其后带符

47、号的数字组成。 如 X1000,Y2000等 单位：数控系统规定的单位,如mm,2020年10月12日,2020年10月12日,3. 主程序和子程序,主程序和子程序 有时被加工零件上，有多个形状和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编程，则有一定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串，单独地挑出来按一定格式做成子程序，程序中子程序以外的部分便称为主程序。 子程序可以被多次重复调用。而且有些数控系统中可以进行子程序的“多层嵌套”，子程序可以调用其它子程序，从而可以大大地简化编程工作，缩短程序长度，节约程序存贮器的容量。,2020年10月12日,子程序 在一个加工中如果包括某些固

48、定顺序或频繁的重复模式,为简化程序采用子程序. 1.子程序的格式: O ; - - M99,2020年10月12日,调用用M98,返回用M99. 调用:M98 P L P后面的数字为子程序号,L后面的数字为调用次数,2020年10月12日,2020年10月12日,习题与思考题,1、名词解释：坐标轴、坐标系、机床原点、工件原点 2、试说明机床坐标系与工件坐标系各自的功用，它们的相互关系及如何确定它们的相互关系。 3、请按ISO标准，判别数控机床的坐标系，并说明各坐标轴运动方向的确定原则(即说明所确定的方向是刀具还是工件的运动方向),2020年10月12日,前面已介绍有关程序编制的预备知识，这节将

49、通过一些编程实例，对编程方法和某些常用指令的用法作进一步介绍，尽管数控代码是国际通用的，但不同的生产厂家一般都有自定的一些编程规则，因此，在编程前必须认真阅读随机技术文件中有关编程说明，这样才能编制出正确的程序。,2.3 常用准备功能G指令编程与举例,2020年10月12日,一.与坐标系有关指令 G90、G91、G92、G53G59、G17 G19 1.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91） G90绝对坐标指令，G91增量坐标指令。 说明：1 G90在绝对坐标系中确定终点的坐标值，G91在增量坐标系中确定终点的坐标值； 2 有些机床的增量坐标尺寸不用G91指定，而是在运动轨迹的起点建立平

50、行于X、Y、Z的增量坐标系U、V、W； 3 对绝对坐标系，若后一程序段的某一尺寸值同上一程序段相同，可省略不写，对增量坐标系，若后一程序段的某一尺寸值为零，可省略不写。 例：编制图中的移动量。 绝对尺寸指令：G90 G01 X30 Y50； 增量尺寸指令：G91 G01 X20 Y30； 或 G01 U20 V30；,注意： 这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。,2020年10月12日,2.坐标系设定指令（G92） G92指令用来建立工件坐标系，它规定了坐标系原点的位置，即确定工 件坐标

51、系的原点与起刀点的相对位置。 编程格式： G92 X a Y b Z c a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值 编程时，通过G92指令将工件坐标系的原点告诉数控装置，并把这 个值记忆在数控装置的存储器中。执行该指令后就确定了起刀点与工件 原点的相对位置。 工件原点一般设定在工件基准或工艺基准上，亦可设在卡盘端面中 心上，对于车床，通常将其取在主轴轴线与零件精加工后的右端面的交 点处。,2020年10月12日,如图示： 1 车削编程时，X尺寸字中的数值一般用坐标值的2倍，即用刀尖相对于回转中心的直径值编程； 2 该指令程序段要求坐标值X、Z必须齐全，不可缺少，并且只能使用绝对坐标值

52、，不能使用增量坐标值； 3 在一个零件的全部加工程序中，根据需要，可重复设定或改变编程原点。 例 设置图中工件坐标系 坐标系设定指令：G92 X400 Z200；,注意：G92指令只是设定坐标系原点位置，执行该指令后，刀具（或机床）并不产生运动，仍在原来位置。在执行G92指令前，刀具必须放在程序所要求的位置上，如果刀位点与设定值有误差时可用刀具补偿指令补偿其差值。,2020年10月12日,补充： G53,G54G59坐标系选择指令 G53选择机床坐标系； G54G59选择工件坐标系1工件坐标系6。 在使用该指令后，其后的编程尺寸都是相对于相应坐 标系的。 这类指令是续效指令，缺省值是G53 。

53、 注意：这类指令只在绝对坐标下有意义（G90），在G91下无效。,2020年10月12日,3. 坐标平面选择指令（G17、G18、G19） G17：指定零件进行xy平面加工 G18：指定零件进行zx平面加工 G19：指定零件进行yz平面加工 注：默认值为G17 两维平面不必设定（如数控车床）,2020年10月12日,二. 刀具运动控制指令,1.快速点定位指令（G00） G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。 编程格式：G00 X_ Y_ Z_ ；,说明： 1 G00运动轨迹视具体数控机床而异； 2 指令G00的程序段不需要

54、指定进给速度F，如果指定则无效； 3 G00移动的速度已由机床生产厂家设定好，一般不允许修改。,注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。,2020年10月12日,2.直线插补指令（G01） G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。,说明：1.刀具的当前位置是直线的起点，在程序段中指定的是终点的坐标值； 2 G01程序段中必须指定进给速度F； 3 G01与F都是续效指令。,2020年10月12日,G01代码编程（相对坐标） N001 G92 X28 Y20； N004 X8 Y8； N002 G91 G00 X12

55、Y0 N005 X16 Y20 M05； S200 M03 T01； N006 G00 X12 Y0 M02； N003 G01 X24 Y12 F100；,G01代码编程（绝对坐标） N001 G92 X28 Y20； N002 G90 G00 X16 Y20 S200 M03 T01； N003 G01 X8 Y8 F100； N004 X0 Y0； N005 X16 Y20 M05； N006 G00 X28 Y20 M02；,编程举例,2020年10月12日,3.圆弧插补指令G02、G03 G02：顺时针圆弧插补。 G03：逆时针圆弧插补。 顺、逆方向判别规则： 沿垂直于圆弧所在平 面

56、的坐标轴由正方向 负方向观察，来判别圆 弧的顺、逆时针方向。,2020年10月12日,2020年10月12日,G02：顺时针插补指令 G03：逆时针插补指令 注：圆弧顺逆是从坐标轴正方向向原点投影确定。 圆心坐标（i、j、k）编程： i、j、k为起点指向圆心的坐标值，且总为增量值，不受G90控制（具体以机床使用说明书为准） 半径R编程：小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。注意：不能用于整圆编程,G17 G18 G19,G90 G91,G02 G03,X_Y_ X_Z_ Y_Z_,I_J_ I_K_ J_K_ R_,F_*,2020年10月12日,圆心的位置通常有以下几种方

57、法： 由圆心指向起点的向量在 X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示,由起点指向圆心的向量在 X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示,2020年10月12日,R表示法：用半径R带有符号的数值来表示： AB180 ：R 0 R100； BA180 ：R 0 R-100,说明：1、具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定。 2、G00,G01,G02,G03是同组续效指令，缺省值G01。 3、本段终点若与上一段终点位置相同，即起点与 终点最终没有相对位移，则可省略不写。,AB,AB,A,B,R100,2020年10月12日,用绝对坐标编程,用增量坐标编程,按象限编程,N001 G92 X0 Y0； N0

58、02 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01； N003 G03 X0 Y20 I-20 J0 F100； N004 X-20 Y0 I0 J-20； N005 X0 Y-20 I20 J0； N006 X20 Y0 I0 J20； N007 G00 X0 Y0 M02；,N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01； N004 X20 Y-20 I20 J0； N002 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F100； N005 X20 Y20 I0 J20； N003 X-20 Y-20 I0 J-20； N006 G00 X-20 Y0 M02；,2020年10月12日,用绝对坐标编程,用增量坐标编程,跨象限编程,N001 G92 X0 Y0 ； N002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01