第一章数控加工与编程技术基础课件.ppt

数控加工与编程技术,Numerical Control Technology,2022/12/1,-2-,课程的主要结构,第 一 章 数控加工与编程技术基础第 二 章 数控铣床和加工中心编程第 三 章 数控车床编程第 四 章 数控编程实例第 五 章 CAD/CAM技术,2022/12/1,-3-,教材和参考书,教 材：李体仁 数控加工与编程技术，北京：北京大学出版社，2011.1 参考书：李郝林 李健，机床数控技术第2版 北京：机械工业出版社 ， 2007.7赵玉刚等 数控技术第4版 北京：机械工业出版社 ， 2003.8龚仲华 数控技术第1版 北京：机械工业出版社 ， 2004.2,2022/12/1,-4-,参考资料网址,中国数控在线： 中国数控教育网： 数控工作室： 数控中国 西门子： 发那科FANUC：,2022/12/1,-5-,教学方法与考核方式,教学方法课堂教学 实践教学自 学,考核方式考 试（60%）平时成绩（40%）出勤（50%）作业（30%）实习（20%）,2022/12/1,-6-,数控加工人才市场需求,与数控加工有关的工作岗位： 1）数控机床操作 2）数控加工工艺设计及程序编制 3）数控机床管理与维修 4）数控加工生产组织管理 5）销售及技术服务,2022/12/1,-7-,数控加工人才市场需求,社会急需的数控加工人才类型： 1）机床操作 2）工艺设计与编程，维修 3）机床操作、工艺设计与编程、维修及数控改造、管理,2022/12/1,-8-,第一章 数控加工与编程技术基础,2022/12/1,-9-,第一章数控加工与编程技术基础,1.1 数控加工的基础知识 1.2 数控加工坐标系 1.3 参考点的概念 1.4 程序的结构与组成1.5 数控加工工艺设计,2022/12/1,-10-,目 标 及 要 求,了解数控加工技术的主要特点和一般加工步骤 掌握数控机床坐标系的基本规则 掌握数控加工程序的术语及程序结构 了解数控加工工艺的主要特点,2022/12/1,-11-,本 章 提 要,本章主要介绍数控加工的主要特点和基本方法；数控加工与普通加工的主要区别；数控程序编制的基本要求和规律，在数控加工中如何根据不同类型的零件的加工要求确定相应工艺方案。,2022/12/1,-12-,引 言,数控技术,给机械制造业带来了革命性的变化。,现代数控技术,成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术。,数控机床,发展现代机械制造技术必需的基础设备。,数控技术水平,的高低，数控机床拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。,2022年12月1日,-13-,以三维CAD为代表的产品创新设计,通过产品设计手段与设计过程的数字化，缩短新产品开发周期，提高企业的产品创新能力 。,2022年12月1日,-14-,以ERP为代表的企业现代管理,通过企业内外部管理的数字化，实现制造资源的最优化配置,2022年12月1日,-15-,以数控机床为代表的数字化装备,通过加工装备的数字化、自动化和精密化，提高产品的加工精度和生产效率。,车间,2022/12/1,-17-,数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，与普通机床相比其机械部分有：高刚度、高精度、高速度、低摩擦、热稳定性等。,CNC装置涉及的技术机械传动技术；功率电子和电机传动技术：传感器技术；PLC技术刀具、材料、工艺与流程；自动控制、计算机技术；信号处理技术；（误差信号检测与处理）工业产品设计与可靠性技术CAD /CAM、FMS、CIMS、网络；,2022/12/1,-18-,1.1 数控加工的基础知识,第一章绪论,2022/12/1,-19-,1.1.1 概述基本概念,数控技术是什么？,一、相关概念,数控即数字控制（Numerical Control NC） 利用数字化信息（数字、字符或其它符号）对机床的运动及其某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行（可编程）控制的（自动化）方法。数控技术（Numerical Control Technology） 用数字化的信息对某一对象进行控制的技术。控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量，这些量的大小不仅是可以测量的，而且可以经A/D或D/A转换，用数字信号来表示 。,2022/12/1,-21-,数控系统（NC System）实现数字控制的装置。计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）是以计算机为核心的数控系统。数控机床（NC机床） 是采用数控技术对机械的工作过程进行自动控制的机床。 数控加工 是在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，用数字化信息控制零件和刀具的移动。,二、数控机床,产生原因 应对日益复杂的加工工艺即满足工艺生产过程的自动化和智能化。一种灵活，通用，高精度，高效率的“柔性”自动化生产设备-数控机床应用特点 高柔性 高精度 高自动化 适应性和通用性强,发展历程1948年受美国空军委托Parsons公司和M.I.T合作，1952年研制了世界上第一台三座标数控机床（实验性）。1954年11月，第一台工业用数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix）生产出来从1952年至今，NC机床按NC系统的发展经历的五代。,第一代：1955年 NC系统以电子管组成，体积大，功耗大。第二代：1959年 NC系统以晶体管组成，采用印刷电路板。第三代：1965年 NC系统采用小规模集成电路作为硬件，其特点是体积小，功耗低，可靠性进一步提高。以上三代NC系统，由于其数控功能均由硬件实现，故历史上又称其为“硬线NC”,第四代：1970年 NC系统采用小型计算机取代专用计算机，其部分功能由软件实现，它具有价格低，可靠性高和功能多等特点。第五代：1974年 NC系统以微处理器为核心，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上的机电一体化成为可能。这一代又可分为六个发展阶段：,从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。,到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控钻床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。,数控机床的发展中，值得一提的是加工中心机床MC (Machining Center) 。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐特雷克公司(Keaney&Trecker Corp.)开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。 加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。,1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统(Flexible Manufacturing SystemFMS)之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床(简称为CNC机床)，进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。,80年代，国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(Flexible Manufacturing CellFMC)。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。,数控机床适用范围（零件）多种类小批量零件结构较复杂 精度要求较高的零件需要频繁改型的零件价格昂贵 不允许报废的关键零件最小生产周期的急需零件,2. 传动预测量系統,3. 数控装置,4. 伺服控制器,5. 控制器软件,6. 机床本体,数控机床的组成,1. 主轴系統,数控机床的分类,金属切削加工类：如数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床等。金属成型加工类：数控板料折弯机、数控直角剪板机、数控冲床、数控弯管机、数控压力机等。特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机、数控激光热处理机床、数控激光板材成型机床、数控等离子切割机床、数控火焰切割机等。其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。,按加工控制路线分类(a) 点位控制； (b) 直线控制； (c) 轮廓控制,刀具移动过程中不加工,刀具移动过程中加工,按联动轴数分2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动（空间曲面） 。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。,按数控系统的进给伺服系统有无位置测量装置可分为： 开环数控系统 闭环数控系统（根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环）,按控制系统的功能和档次，把数控机床分为： 1低档（经济型）数控机床 2中档数控机床 3高档数控机床,根据被加工零件和工艺要求编制成以数码表示的程序输入到数控机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出符合设计要求的零件。 首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化,用规定的代码和程序格式编写加工程序；将所编写程序指令输入到机床的数控装置中；数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的辅助运动；最后加工出合格零件。,三、 数控加工过程,1.1.2 数控技术的优点,与传统加工方式的区别（主要在于数据输入方式的不同）零件图的工艺分析加工方法的选择零件的装夹及切削刀具的选择切削用量的确定切削工件 实际生产中采用传统加工与数控加工相结合的方式,数控加工的特点,优点： 1.缩短加工准备时间 2.缩短零件装夹时间，简化安装 3.提高零件加工精度和重复精度 ，实现高精度化 4.复杂零件加工 5.提高切削有效时间一致性 6.高生产率； 7.有利于管理现代化缺点： 1.投资大，使用费用高 2.生产准备工作复杂； 3.维修困难；,1.1.3 数控编程方法,数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程具体体现：从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。将零件加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(f、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。,一、手工编程,就是指从工艺分析、数值计算直到数控程序的试切和修改等过程全部或主要由人工完成，是数控编程中最常见的方法对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）。 适用范围：点位加工或几何形状不太复杂的零件 几何形状不太复杂的零件 三坐标联动以下加工程序,1.图纸工艺分析，确定加工过程 在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上确定：工件技术要求加工机床、刀具与夹具零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。,2.计算运动轨迹 根据图纸尺寸及工艺线路的要求：选定工件坐标系；计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。,3.编制程序及初步校验 根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。,4.程序输入 将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），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（MDI）。,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，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。 常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。,二、数控语言自动编程,自动编程是用计算机把人工输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，各种数据的处理、计算和编程均由计算机来完成 常用APT语言自动编程（早期较多使用） 缺点：无法和CAD CAPP系统有效连接，不易实 现高度的自动化和集成化,三、CAD/CAM系统自动编程,人机交互实时对话，形象高效直观。以待加工零件CAD模型为基础的集加工工艺规划与数控编程为一体主流CAM软件功能强大，CAD与CAM的集成交互工艺参数输入模块刀具路径生成模块刀具路径编辑模块三维动态仿真模块后置处理模块,基本功能包含如下： 三维造型建模方便快捷 参数管理完善 刀位点计算准确 动态仿真直观形象 刀具轨迹编辑快捷方便 后置处理完善 工艺文件生成,编程基本步骤如下：三维造型建模加工工艺分析与规划 确定加工对象 工艺规划 模型修改 参数设置 刀具轨迹 刀位验证及编辑修改 后置处理,刀具轨迹基于人机交互方式生成 刀位检验及编辑修改后置处理形成具体机床数控加工文件,CAD/CAM系统编程特点：与手工编程相比与ATP相比,1.2&1.3 数控加工坐标系,（一）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。,1、进给运动坐标系 ISO和中国标准规定：坐标轴：数控装备的每个进给轴(直线进给、圆周进给) 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,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 轴转动的圆周进给坐标 轴分别用A.B.C表示， 坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。,坐标轴方向： 定义为刀具相对工件运动的方向。 当刀具相对不动，而工件相对于刀具移动实现进给运动时，应在各轴字母后加上“”表示工件运动坐标系。按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反。坐标系的确定方法： 先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。,2、Z坐标轴（1）方位Z坐标平行主轴轴线的进给轴。 没有主轴或有多个主轴： 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 主轴能摆动：在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,（2）Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。,数控机床坐标系卧式车床；立式铣床；,3、X坐标 要考虑两种情况： （1）工件做旋转运动（车床、磨床等）： 则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。,（2）如果刀具做旋转运动（铣床、钻床、镗床等） ，则分为两种情况： 若Z轴为水平(如卧式铣床、镗床)，则沿刀具主轴后端向工件方向看，右手平伸出方向为X轴正向。若Z轴为垂直(如立式铣、镗床，钻床)，对于单立柱机床，则面对刀具主轴向床身立柱方向看，右手平伸出方向为X轴正向。,多轴数控机床坐标系示例 (a) 卧式镗铣床； (b) 六轴加工中心,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。,4、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。,5、附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。 对于直线运动，通常建立的附加坐标系有： （1）指定平行于X、Y、Z的坐标轴 可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。 （2）指定不平行于X、Y、Z的坐标轴 也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。,根据右图所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标。 （1）Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。 （2）X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。 （3）Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。,立、卧式数控铣床,卧式5轴数控铣床,卧式铣床,(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。,1、机床原点与机床坐标系 （1）机床原点（零点）机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立即原点复归（相当于计算机编程中变量在内存中的初始化）。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。,数控车床的原点 数控车床的机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。数控铣床的原点 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。,（2）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参考坐标系。,（3）机床参考点 机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。,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。该点也可以与对刀点重合。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，在加工时通过G指令进行换。,3、编程坐标系 编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。4、编程原点 是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。,编程坐标系,确定编程原点,（三）、绝对坐标编程和相对坐标编程1、定义 绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式。相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。,要从图中的A点走到B点。用绝对坐标编程为：X12.0 Y15.0；若用相对坐标编程则为：X-18.0 Y-20.0。,同样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程。选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的 。,如图所示：左图适宜用相对坐标系编程；右图适宜用绝对坐标系编程；,(四)、分辨率（Resolution）分辨率（对控制系统）：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。,1.4程序的结构与组成,1. 程序的组成 一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成。O0001 程序名 N01 G92 X50.0 Y20.0 ； N02 ； N03 ； 程序体 N04 ； N05 ; M02 ； 程序结束,程序名 程序名（程序号）是一个程序必需的标识符。由地址符后带一般为4位数字组成。程序号地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。西门子系统和国产华中I型系统用 “%”，日本FANUC系统用 “O”；美国的AB系统用“P”。程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令字构成。 程序结束 它是以程序结束指令M02 或M30，结束整个程序的运行。,加工程序的结构 加工程序 主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 地址和数据,2、程序段的格式定义：程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是加工程序中的一条语句。一个加工程序是若干个程序段组成的。程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统有不同的程序段格式。格式不合规定，数控装置会发出出错报警。程序段格式：主要有固定顺序程序段格式，带分隔符的程序段格式，以及字地址可变程序段格式三种。固定顺序程序段格式现在已很少采用。,带分隔符的程序段格式采用分隔符号将各字分开，每个字的顺序所代表的功能固定不变，这种程序段格式不直观易出错，常用于功能不多、相对固定的数控装置中。如我国数控线切割机床的数控装置多采用3B或4B带分隔符的程序段格式，B为分隔符号，其一般格式为： BXBYBJGZ。目前国内外应用最广泛的是字地址可变程序段格式。,3、字地址可变程序段格式N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08 ；,该程序段命令机床用1号刀具以300r/min的速度正转，并以60mm/min的进给速度直线插补运动至X80.5mm和Z-35mm处。,（1）程序段标号，程序段结束字符程序段标号指令： 地址符 N 后带若干数字组成； 程序段结束指令： 每一个程序段都应有结束符，它是数控系统编译程序的标志。常用的有： “；”、“LF”、“NL”、“CR”等视具体数控系统而定。,（2）指令字 每个程序段由若干个指令字组成。 所谓字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。 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符。如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。,（3）字的功能 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义。 程序段序号字N位于程序段之首，由字母N和后续数字组成，后续数字一般为14位的正整数。顺序号与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。,顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开始。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12等。,准备功能字G:用于建立机床或控制系统工作方式的指令。 尺寸字:用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。 进给功能字F:用于指定切削的进给速度。对于车床，可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，其它一般只用每分钟进给。 主轴转速功能字S:用于指定主轴转速。 刀具功能字T:用于指定加工时所用刀具的编号。 辅助功能字M:用于指定数控机床辅助装置的开关动作。,4、 地址符可变程序段格式的特点： 程序段中的每个指令均以字母（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，即可以任意顺序的书写 。上段相同的模态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。,5、主程序、子程序 在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。,主程序： N01； N02； N11 M98 O07 L2； N28 M98 O08； NM02 ； 子程序O07： N01； NM99 ；子程序O08： N01； NM99 ；,经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（International Standardization Organization）和EIA(Electronic Industries Association)两种。,1、G指令 准备功能 功能：指定数控机床的运动方式，为数控系统的插补运算等作好准备。组成：G后带2位数字组成，从G00G99共100种。书上表2-3中，一部分代码未规定其含义，等待将来修订标准时再指定。另一部分“永不指定”的代码，即便将来修订标准时也不再指定其含义，而由机床设计者自行规定其含义。,表2-3中第二列中的字母表示组别，相同字母的指令为一组。不同组的代码可在同一程序段中出现，否则若同组的代码出现在同一个程序段中最后代码有效。G代码有两种： 一种是模态代码，也称为续效代码，它一经被运用，就一直有效，直到出现同组的其它G代码时才被取代； 另一种为非模态代码，也称为非续效代码它只在出现的程序段中有效。表中第三列中带*号的即为非模态指令。,模态、非模态指令举例。 N001 G00 G17 X- Y- M03 M08; N010 G01 G42 X- Y- F100; N020 X- Y-; N030 G02 X- Y- I- J-; N040 X- Y- I- J-; N050 X- Y- F200; N060 G40 X- Y- M05 M09;,常用G指令代码,2、M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2位数字组成，从M00M99，共有100种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。示例：M02，M03，M08等，一般书写在程序段的后面。 一般CNC機械M機能的前導零可省略，如M01可用M1表示，M03可用M3來表示，如此可節省記憶體空間及鍵入的字數。,（1）M00：程序停止(进给暂停) 在执行完含M00的程序段指令后，机床的主轴、进给、冷却液都自动停止。这时可执行某一固定手动操作，如工件调头、手动换刀或变速等。固定操作完成后，按下CYCLE START启动键，继续执行后续的程序段。 （2）M01：计划（任选）停止（条件暂停） 该指令与M00类似，所不同的是操作者必须预先按下面板上的“任选停止”按钮，M01指令才起作用，否则系统对M01指令不予理会。该指令在关键尺寸的抽祥检查或需临时停车时使用较方便。,（3）M02 ：程序结束 该指令编在最后一条程序段中，用以表示加工结束。它使机床主轴、进给、冷却都停止，并使数控系统处于复位状态。此时，光标停在程序结束处。如欲使程式執行光标回到程式開頭，必須先將模式選擇鈕轉至EDIT編輯上， 再按RESET鍵，使程式執行指標回到程式開頭。 （4）M03/M04/M05：主轴旋转方向指令 分别命令主轴正转（由主軸上方，向床台方向看，順時針方向旋轉） 、反转和停止运转。,（5）M06：换刀指令 该指令用于数控机床的自动换刀。对于有刀库的数控机床，即加工中心，自动换刀过程分为换刀和选刀两类动作。把刀具从主轴上取下，换上所需刀具称为换刀；选刀是选取刀库中的刀具，以便为换刀作准备。 换刀用M06，选刀用T功能指定。例如：N035 M06 Tl3，表示换上第13号刀具。对于手动换刀的数控机床，M06可用于显示待换的刀号。在程序中应安排”计划停止”指令，待手动换刀结束后，再手动启动机床动作。（6）M07/M08/M09 冷却液的开关 M07 为2号冷却液开，用于雾状冷却液开。M08为1号冷却液开，用于液状冷却液开。M09冷却液关。,（7）M10/Ml1：运动部件的夹紧、松开 用于工作台、工件、夹具、主轴等的夹紧或松开。（8）M19 ：主轴定向停止 使主轴准停在预定的角度位置上。用于镗孔时，镗刀穿过小孔镗大孔、反镗孔和精镗孔退刀时使镗刀不划伤已加工表面。某些数控机床自动换刀时，也需要主轴定向停止。（9）M30：程序结束并返回开始处 该指令与M02类似，但M30可使程序返回到开始状态，使光标自动返回到程序开头处，一按启动键就可以再一次运行程序。故程式結束大多使用M30較方便。 （10）M98/M99：子程序调用 M98：主程序调用子程序；M99：子程序結束並返回主程序。,3、 F、S、T指令 （1）F 指令 指定（合成）进给速度指令组成：F 后带若干位数字，如F150等。它是模态指令。进给速度的指定方法有直接法和代码法两种。 直接指定法是用F后面的数值直接指定进给速度，一般单位为mm/min，切削螺蚊时用mm/r。例如 F500表示进给速度为500 mm/min。 目前的数控系统大多数采用直接指定法。 用代码法指定进给速度时，F后面的数值表示进给速度代码，代码按一定规律与进给速度对应。通过查表或计算可得出实际进给速度值。,注：进给速度 是指单位时间内坐标轴移动的距离，也即是切削加工时刀具相对于工件的移动速度。如某步进电机驱动的数控轴，其脉冲当量为0.002 mm，若数控装置在0.5分钟内发送出20 000个进给指令脉冲，那么其进给速度应为：20 0000.002/0.5=80 mm/min。加工时的进给速度由程序代码中的F指令控制，但实际进给速度还是可以根据需要作适当调整，通过机床上的倍率开关。,（2）S 指令（切削速度）指定主轴转速指令 主轴转速指令用于指定主轴的回转速度 (rpm) 。S指令以S后面接 4位数字組成 。 如其指令的数值大于或小于制造厂商所设定之最高或最低转速時，將以厂商所 設定的最高或最低转速為实际转速。 在操作中为了实际加工条件的需要，亦可由執行操作面板之“主轴转速调整率”旋钮來调整主轴实际转速。S指令只是设定主轴转数，并不会使主轴旋转，需待有M03（主轴正转）或M04（主 轴反转）指令時，主轴才开始旋转，二者缺一不可。 例子：S1000 M03；主軸以順時針方向轉1000rpm。,主轴转速可由下列公式計算而得 S1000 VDS：主軸轉速 rpm；V：切削速度 m/min；D：刀具直徑 mm 例如：已知用10 mm高速鋼端銑刀，V22 m min，求S。 解答：S 1000 22 3.14 10 700 rpm。注意：车削中有时要求用恒线速加工控制，即不管直径大小，其切向速度V为定值。这样当进行直径由大到小的端面加工时，转速将越来越大，以致于可能会产生因转速过大而将工件甩出的危险，因此，就必须限制其最高转速。当超出此值时，就强制截取在低于此极值的某一速度下工作。有的机床是通过参数来设置此值；而有的机床则利用G功能来指定。,（3）T指令指定刀具号指令 T2格式：有的机床T后只允许跟2位数字，即只表示刀具号，刀具补偿则由其他指令表示。如 T02表示2号刀。 T4格式：有的机床T后则允许跟4位数字，前2位表示刀具号，后2位表示刀具补偿号。 例如：T0211表示用第二把刀具，其刀具偏置及补偿量等数据在第11号地址中。,4、尺寸指令 命令刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令 X、Y、Z 、U、V、W指令 组成：后带符号的数字组成。如X100、Y-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： mm、m（公制）或 inch（英制） 。视用户 选定的编程单位而定.,1.5数控加工工艺设计,数控加工工艺处理主要包括下列内容： (1)选择并决定零件的数控加工内容； (2)零件图样的数控加工性分析； (3)数控加工的工艺路线设计； (4)数控加工工序设计； (5)数控加工专用技术文件的编写。,通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容，例如叶片、较复杂的模具内腔或外形、凸轮的加工等；通用机床难加工、质量也难保证的内容应作为重点选择内容； 通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容。下列一些加工内容则不宜选择数控加工：需要通过较长时间占机调整的加工内容，如：零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位面等部位的加工等；不能在一次安装中加工完成的其它零散部位，采用数控加工很繁杂，效果不明显，可安排通用机床补加工。,工艺流程,1、加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。（1）加工线路的选择应遵从的原则：尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。保证零件的工艺要求。简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。,a)钻削示例件 b)常规进给路线 c)最短进给路线,（2）缩短走刀路线 对于孔类加工（钻孔、镗孔）在满足精度要求的前提下，尽可能减少空行程。,（3）保证零件的加工精度 在铣削加工中，考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。,