数控加工编程的基础知识分解课件.ppt

2020/3/23,第二章,数控编程,2-1,数控加工编程的概述,2-2,数控机床的坐标系,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,2-1,数控加工编程概述,一,.,数控程序的定义,数控加工程序编制,(,与传统加工的区别）,：,从零件图纸到制成控制介质的全过程。,将零件的,加工信息,：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,。,2020/3/23,程序编制分为：手工编程和自动编程两种,。,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,还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）,自动编程,：编程人员只要根据零件图纸的要求，,按照某个自动编程系统的规定，,将零件的加工信息,用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序,的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介,质。,2-1,数控加工编程概述,2020/3/23,二、手工编程的步骤和方法,图纸工艺分析,这一步与普通机,床加工零件时的工艺,分析相同，即在对图,纸进行工艺分析的基,础上，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。,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,2-1,数控加工编程概述,2020/3/23,?,计算运动轨迹,根据零件图纸上尺寸及工,艺线路的要求，在选定的坐标,系内计算零件轮廓和刀具运动,轨迹的坐标值，并且按,NC,机床,的规定编程单位（脉冲当量）,换算为相应的数字量，以这些,坐标值作为编程尺寸。,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,修,改,2-1,数控加工编程概述,2020/3/23,?,编制程序及初步校验,根据制定的加工路线、切削用量,、刀具号码、刀具补偿、辅助动,作及刀具运动轨迹，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。,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,2-1,数控加工编程概述,2020/3/23,制备控制介质,将程序单上的内容，,经转换记录在控制介质,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。,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,2-1,数控加工编程概述,2020/3/23,?,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。,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,2-1,数控加工编程概述,2020/3/23,2-2,数控机床的坐标系,一,.,数控机床的坐标系及运动方向,1.,定义,机床坐标系,是指用于确定机床的运动方向和移动距离,的坐标系。,标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标,系，其基本坐标轴为,X,、,Y,、,Z,直角坐标，相对于每个坐,标轴的旋转运动坐标为,A,、,B,、,C,。,2020/3/23,图,2-1,右手笛卡尔直角坐标系,+X,、,+Y,、,+Z,表示工件,的正移动方向。,2020/3/23,2.,各坐标轴的确定,（,1,）,Z,轴的确定,Z,轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。对于铣床,、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨,床等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线,，远离工件方向为正方向。,(2)x,轴的确定,X,轴一般是水平的，平行于工件的装夹平面。它平行,于主要的切削方向，且以此方向为主方向。,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,1,）对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），,X,坐标是,工件的径向且平行于横向拖板，刀具远离回转中心是,正向；,图,2-2,卧式数控车床,2020/3/23,2,）对于刀具旋转的机床,（如铣、钻、镗床）,当,Z,轴水平,时，沿刀具主轴,向工件看，,X,轴,的正方向指向右,边。,图,2-3,卧式升降台铣床,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,图,2-4,卧式镗床,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,当,Z,轴为铅垂方向,（,立式主轴）时,a,对于单立柱机床，,X,轴的正方向指向右边。,图,2-5,数控铣床,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,b,对于双立柱机床,（如龙门机床），当,站在操作台一侧从主,轴向左侧立柱看时，,X,轴的正方向指向右,边。,图,2-6,龙门式轮廓铣床,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,（,3,）,Y,轴的确定,Y,轴的运动方向则根据,X,轴和,Z,轴按右手法则确定。,（,4,）转动方向的确定,围绕,X,、,Y,、,Z,轴的转动分别用,A,、,B,、,C,表示，它们的正,方向为右旋螺纹前进的方向。,3,机床原点,机床原点是指机床坐标系的原点，即,X=0,Y=0,Z=0,的点,，一般在机床上是固定的。,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,二,.,数控机床的两种坐标系,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,机床原点,?,机床坐标系的零点。这个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。,?,机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,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,的座标系，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。,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,2.,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。,?,工件座标系：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座标系，在,加工时通过,G,指令进行换。,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,三,.,绝对坐标和相对坐标,1,绝对坐标系,所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。,2,相对坐标系,运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系,（或增量坐标系）。,2-2,数控机床的坐标系,2020/3/23,A,B,X,X,Y,Y,O,18,12,1,5,2,0,图,2-7,绝对与相对坐标系,以绝对坐标计算：,X,A,=12,Y,A,=15,X,B,=30,Y,B,=35,以相对坐标计算：,X,A,=0,Y,A,=0,X,B,=18,Y,B,=20,2020/3/23,2-3,数控系统的指令代码,一,.,数控加工程序简介,1,程序的组成,一个完整的零件加工程序由程序段组成；一,个程序段,由若干个代码字组成；每个代码字,由字符（字母、数字、符号）组成。,N01 G91 G00 X50 Y60 LF,N02 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03 LF,N10 G00 X-50 Y-60 M02 LF,2020/3/23,每个程序段以序号“,N”,开头，以,LF(Line Finish),结,束，,M02=END,作为整个程序的结束。,2,程序段格式,程序段的格式,，是指一个程序段中指令字的排列顺序和,书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格,式不符合规定，数控系统就不能接受。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），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。,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,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，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查,等优点。,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,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,，单独地担出来按一定格式做成,子程序,，程序中子程,序以处的部分便称,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。,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,（一）准备功能代码（,G,代码）,准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操,作方式，它使用,G,字编程。,G,字可接,3,位整数，,也可以带一位小数。,模态代码,是指某些,G,代码在一个程序段被指定,后，直到以后程序段出现同组的另一个代码时,才失效的,G,代码。,非模态代码,是指只有书写了该代码时才有效的,代码。,1,与坐标设定有关的指令,二,.,数控系统功能指令代码,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,1.,坐标系有关指令（,G90,、,G91,、,G92,）,G92:,工件坐标系设定指令，以刀位点为参考点进,行设定。,G90:,绝对坐标指令，编程尺寸按工件坐标系,中的坐标给,定。,G91:,相对坐标指令，编程尺寸相对加工起点给定。,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,例：,N001 G92 X400.000 Z250,注意,:,数控车床,X,坐标采用二倍值编程，即采用直径值编,程,主要内容,对刀点与换刀点的确定,?,何谓对刀点？,?,刀位点,?,对刀点,?,换刀点（与换刀位置的区别）,?,相关概念,选择对刀点的原则：,?,选在零件的设计基准,或工艺基准上，或与,之相关的位置上。,?,选在对刀方便，便于,测量的地方。,?,选在便于坐标计算的,地方。,2020/3/23,?,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。,镗刀,钻头,立铣刀、端铣刀,面铣刀,指状铣刀,球头铣刀,车刀,?,对刀点,:,确定刀具与工件相对位置的点,对刀点可以是工件或夹具上的点，或者,与它们相关的易于测量的点。,对刀点,确定之后，机床坐标系与工件坐,标系的相对关系就确定了,2.1,概述,2020/3/23,选择合适的对刀点,C,R30,R20,R50,20,f,刀具运动轨迹,工件轮廓,X,Z,2020/3/23,?,对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操,作,。,选择对刀点的原则,：,?,选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相,关的位置上。,?,选在对刀方便，便于测量的地方。,?,选在便于坐标计算的地方,2020/3/23,2.,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,）,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,4.,直线插补指令（,G01,）,刀具以进给速度,F,指令给定的,速度进行直线插补加工,3.,快速点定位指令（,G00,）,刀具以点位控制方式快速移动，,进给速度,F,指令对其无效,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,G01,代码编程（相对坐标）,N001 G92 X28 Y20 LF N004 X8 Y8 LF,N002 G91 G00 X,12 Y0 N005 X16 Y20 LF,S200 M03 T01 LF N006 G00 X12 Y0 M02 LF,N003 G01 X,24 Y,12 F100,G01,代码编程（绝对坐标）,N001 G92 X28 Y20 LF,N002 G90 G00 X16 Y20 S200 M03 T01 LF,N003 G01 X,8 Y8 F100 LF,N004 X0 Y0 LF,N005 X16 Y20 LF,N006 G00 X28 Y20 M02 LF,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,5.,圆弧插补指令（,G02,、,G03,）,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,为圆心相对圆弧起点的坐标,值，且总为增量值（该定义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_*,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,用绝对坐标编程,N001 G92 X0 Y0 LF,N002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LF,N003 G03 X0 Y20 I-20 J0 F100 LF,N004 X-20 Y0 I0 J-20 LF,N005 X0 Y-20 I20 J0LF,N006 X20 Y0 I0 J20LF,N007 G00 X0 Y0 M02 LF,用增量坐标编程,N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01LF N004 X20 Y-20 I20 J0LF,N002 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F100LF N005 X20 Y20 I0 J20 LF,N003 X-20 Y-20 I0 J-20LF N006 G00 X-20 Y0 M02LF,?,按象限编程,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,用绝对坐标编程,N001 G92 X0 Y0 LF,N002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LF,N003 G03 X20 Y0 I-10 J0 F100 LF,N004 G00 X0 Y0 M02 LF,用增量坐标编程,N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LF,N002 G03 X0 Y0 I-20 J0 F200,N003 G00 X-20 Y0 M02 LF,?,跨象限编程,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,用绝对坐标编程,N001 G92 X0 Y18 LF,N002 G90 G02 X18 Y0 R18,F100 S300 M03 LF,N003 G03 X68 Y0 R25 LF,N004 G02 X88 Y20 R-20 M02 LF,用增量坐标编程,N001G91 G02 X18 Y-18 R18,F100 S300 M03 LF,N002 G03 X50 Y0 R25 LF,N003 G02 X20 Y20 R-20 M02 LF,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,6.,刀具半径补偿指令（,G40,、,G41,、,G42,）,G40,：刀具偏置注销指令,G41,：左偏置刀具半径补偿指令,G42,：右偏置刀具半径补偿指令,2-3,数控系统的指令代码,y,A,B,A,编程轮廓,B,G41,编程轮廓,G40,G42,G40,o,x,o,x,a,）左刀补,G41 b,）右刀补,G42,刀补功能的定义,a,）左刀补,G41 b,）右刀补,G42,y,2020/3/23,2020/3/23,?,刀具半径补偿功能,1,）可在不知刀具半径的情,况下编程,2,）当刀具半径发生变化时，,不必重新修改程序，只需手,工输入更改后的刀具半径值,即可。,3,）可用同一程序、同一刀,具进行粗加工和精加工,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,7.,刀具长度补偿指令,（,G43,、,G44,、,G49,）,G43:,刀具长度正补偿指令,G44,：刀具长度负补偿指令,G49,：刀具长度补偿注销指令,实际位移量,=,程序给定值,?,补偿值,2-3,数控系统的指令代码,正偏置,:,-A2=-A1+(-D1)=-(A1+D1),负偏置,:,-A2=-A1-(-D2)=-A1+D2,G43,（,G44,）,Z-A1 H01,H,内存刀补表地址,(,刀补号,),2020/3/23,(a)(G43),-,3,0,-,1,5,0,(b)(G44),-,1,8,0,-,1,5,0,-,3,0,-,1,2,0,O,O,Z,Z,A=-150+(-30)=-180,G91 G00 G43 Z-150H01,A,=-150-(-30)=-120,G91 G00 G44 Z-150 H01,?,刀具长度补偿示例,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,8.,暂停（延时）指令（,G04,）,使刀具作短时间无进给光整加工，用于车槽、镗平面、锪孔,程序格式为：,G04_,后一般用,x,或,P,，其后数字表示延时时间或主轴转数,N001 G91 G01 Z-7 F60,S300 M03 LF,N002 G04 X5 LF,N003 G00 Z7 M02 LF,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,二）辅助功能指令（,M,代码）,M,代码主要用于开关量控制，分为模态代码和非模态代码。,?,常用,M,代码简介,1,）,M00:,程序停止指令。,程序执行到该指令时无条件停止主轴、刀具、冷却,液等。,2,）,M01:,计划停止指令。,程序执行到该指令时有条件停止主轴、刀具、冷却,液等。,3,）,M02:,程序结束指令。,除停止主轴、刀具、冷却液以外，还用于机床复位和,回卷纸带等。,4,）,M03,、,M04,、,M05:,用于主轴的正传、反转、停止。,5,）,M06:,换刀指令,6,）,M30:,纸带结束。,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,三）进给速度,F,、主轴转速,S,、及刀具功能,T,代码,?,进给速度,F,代码（续效代码）,1,）代码法：,F_,（,F,后面的数字为进给速度代码）,2,）直接指定法：,F_,（,F,后面的数字为实际进给速度）,?,主轴转速,S,代码（续效代码）,S_,（,S,后面的数字含义与,F,代码相同）,?,刀具功能,F,代码（续效代码）,T_,（例,T0101,为选用,1,号刀并对,1,号刀进行补偿）,2-3,数控系统的指令代码,2020/3/23,实例,用,30,的立铣刀铣削工件轮廓，已知工件原点,0(90,，,60),，机床原点,M(0,，,0),，坐标原点为程序的起点和终点，加工路线为,O-A-B-C-,D-E-F-G-O,，试按绝对坐标完成数控铣削手工编程，,I,、,J,、,K,为圆,心相对其圆弧起点,(,圆心指向起点的矢量,),的,X,、,Y,、,Z,坐标值的地,址符。,(,主轴转速为,300rpm,，进给速度为,150mm/min),2020/3/23,N10 G90 G00 X0.000 Y0.000 Z0.000 S300M03,N12 G01 X90.000 Y60.000 F150,N14 Y132.000,N16 X118.000 Y160.000,N18 X158.000,N20 G03 X238.000 I40.000 J0.000,N22 G01 X278.000,N24 G01 Y100.000,N26 G02 X238.000 Y60.000 I-40.000 J0.000,N28 G01 X90.000,N30 G01 X0.000 Y0.000,N32 M05 M30,2020/3/23,作业,1,、在图示零件上钻孔。请采用教材中给定的代码格式编制加工程序。,要求：,(1),在给定工件坐标系内用增量尺寸编程，图示钻尖位置为,坐标原点；,(2),坐标原点为程序的起点和终点，钻孔顺序为,；,(3),进给速度,50mm/min,，主轴转速,600r/min,；,(4),钻通孔时，要求钻头钻出工件表面,4mm,。,2020/3/23,作业,2,、对下图所示零件按绝对坐标进行编程。要求：刀具从,O(0,，,0),点快移至,A,点后沿,A-B-C-D-E-A,进行轮廓加工，,加工完毕再快移回,O,点。进给速度,F150,，刀具偏置,D01,。,2020/3/23,N010G91 G00X50Y90,；,N020Z-11S600M03 M08,；,N030G01Z-28F50,；,N040G00Z28,；,N050X60,；,N060G01Z-28,；,N070G00Z28,；,N080X-30Y-50,；,N090G01Z-19,；,N100G00Z30M05 M09,；,N110X-80Y-40,；,N120M02,；,2020/3/23,N10 G90 G00 X0.000 Y0.000 Z0.000 S300M03,N12 G01 X10.000 Y10.000 G41 D01 F150,N14 X30.000,N16 G03 X40.000 Y20.000 R10(I0.000 J10.000),N18 G02 X30.000 Y30.000 R10(I0.000 J10.000),N20 G01 X10.000 Y20.000,N22 Y10.000,N24 G01 X0.000 Y0.000 G40,N26 M05 M30,