数控程序编制基础.ppt
2023/6/28,数控技术,1,数控加工程序的编制基础,2023/6/28,数控技术,2,一、基本概念二、编程方法三、手工编程的内容和步骤四、数控程序的结构与格式五、数控系统的坐标系,内容安排,2023/6/28,数控技术,3,数控加工程序编制概念：数控编程的含义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、程序编制的基本概念,2023/6/28,数控技术,4,从数控系统的基本思想分析数控程序中包含的信息,2023/6/28,数控技术,5,数控程序中包含的信息,因此，无论哪种格式：数控程序是用规定格式表达的加工工艺信息：如设定 v f 和其它机床动作零件形状信息：用ap代表的零件外形就是对加工过程和加工结果的准确描述各种格式只是不同的表达形式程序格式：3B、4B、G代码存储介质：纸带、磁带、网络,2023/6/28,数控技术,6,认识数控编程的意义,关键环节操纵数控机床的关键发挥数控机床性能的关键,2023/6/28,数控技术,7,手工编程 定义：整个编程过程由人工完成。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：几何形状不太复杂的零件（无长程序和复杂计算）三坐标联动以下加工程序,二、编程方法：手工编程和自动编程,2023/6/28,数控技术,8,自动编程：编程人员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，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序。适用：形状复杂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（如非圆曲线轮廓的计算）,自动编程,2023/6/28,数控技术,9,比较用手工编程时，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！但手工编程是学习自动编程基础！,两种方法的比较,2023/6/28,数控技术,10,图纸工艺分析 在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：确定加工机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺方案、对刀点、坐标系、加工轨迹；切削用量（f、s、t）等工艺参数。,手工编程的内容和步骤如图所示,三、手工编程的内容和步骤,2023/6/28,数控技术,11,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。,2、计算运动轨迹,2023/6/28,数控技术,12,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,3、编制程序及初步校验,2023/6/28,数控技术,13,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。,4、制备控制介质,2023/6/28,数控技术,14,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。,5、程序的校验和试切,2023/6/28,数控技术,15,阅读法：要有丰富的经验和上好的眼力模拟法:检查程序的正确性平面轮廓：用笔代刀具坐标纸代工件 空运转绘图。空间曲面：用蜡块、塑料、木料或价格低的材料作工件试切用静态（机床不动）或动态（空运行）的模拟方法.计算机仿真：用专门软件和上好的计算机系统,常用的校验和试切方法,观察车削加工的模拟运行,2023/6/28,数控技术,16,试切法：检查运动轨迹正确性和加工精度 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别加工误差。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,常用的校验和试切方法,2023/6/28,数控技术,17,经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有两种：ISO（International Standardization Organization）EIA(Electronic Industries Association)代码：数控系统操作命令的总称，又称代码或编程指令。它由文字、数字、符号以及它们的组合组成，它是程序的最 小功能单元。,四、数控程序的结构与格式,2023/6/28,数控技术,18,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;M30；程序结束,数控加工程序的结构,2023/6/28,数控技术,19,定义：程序段中指令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。目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08；,程序段号,G指令,尺寸指令,进给速度指令,主轴转速指令,M指令,程序段结束符,程序段的格式,2023/6/28,数控技术,20,数控程序:=程序头+程序段+程序尾,程序段:=（地址符+值）,地址符:=大写英文字母,值:=+-.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,地址符可变的数控程序格式,2023/6/28,数控技术,21,地址符,2023/6/28,数控技术,22,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。,地址符可变程序段格式的特点,2023/6/28,数控技术,23,代码（指令）分类 G指令 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，有1001000种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。模态指令是分组有效的（表中有示意）示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等,常见指令分类G,2023/6/28,数控技术,24,看看G指令的用法,G指令是模态的观察下面的指令 N0200 G90G01G17G53G40G99G11X10 N0210 X30 N0210行的G指令是什么呢？,2023/6/28,数控技术,25,关于分组模态指令的含义,G90,G91,G40,G41,G42,G00,G01,G02,G03,G17,G18,G19,2023/6/28,数控技术,26,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23位数字组成，共有1001000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,常见指令分类M,2023/6/28,数控技术,27,数控系统的准备功能与辅助功能,读表23和表24：G代码的ISO和国家标准了解代码含义、分组模态、不指定、永不指定必须熟悉的G功能G00/01/02/03/螺纹加工指令G17/18/19G40/41/42G53/54-59G90/91/92必须熟悉的M功能M00/01/02/03/04/05/06/08/09/30数控车床和数控铣床的指令略有不同，会增加简化手工编程的指令的讲解,2023/6/28,数控技术,28,F、S、T、D指令 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、F3500等。其中数 字表示实际的合成速度值。它是模态指令。单位：mm/min（公制）或 inch/min（英制）。视 用户选定的编程单位而定，若为公制单位，则 上述两个指令分别表示：150mm/min；3500mm/min。还可以间接指定：F00F99（几何/算术级数）,常见指令分类F、S、T,2023/6/28,数控技术,29,S 指令（切削速度）指定主轴转速指令 组成：S 后带若干位数字，如S500、S3500等。其中数 字表示实际的主轴转速值。它是模态指令。单位：r/min。上述两个指令分别表示主轴转速：500r/min；3500r/min。还可以：指定恒线速度（主运动速度恒定）,常见指令分类F、S、T,2023/6/28,数控技术,30,T、D 指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。组成：T、D 后跟两位数字，如 T11、D02等。其中数 字分别表示存放的在库中的刀具号和刀具长度、半径补偿寄存器号。上述两个指 令分别表示后续加工将选择刀库 中11号刀具和采用D02寄存器中的数值进行补偿。,常见指令分类F、S、T,2023/6/28,数控技术,31,尺寸指令 指定的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 指定沿直线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.,常见指令分类座标（尺寸）,2023/6/28,数控技术,32,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.,常见指令分类座标（尺寸）,2023/6/28,数控技术,33,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-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.,常见指令分类座标（尺寸）,2023/6/28,数控技术,34,程序段标号，程序段结束字符以及变量组成：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。变量 为简化编程有些系统还允许采用变量编程，从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如#、R等）后带若干数字组成；,常见指令分类其它指令,2023/6/28,数控技术,35,程序名 程序名是一个程序必需的标识符。组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。示例：德国MAHO系统“%”，日本FANUC 系统“O”。后面所带的数字一般为48位。如：%2000、O0100,常见指令分类其它指令,2023/6/28,数控技术,36,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。组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个 指令构成。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。,常见指令分类其它指令,2023/6/28,数控技术,37,其它指令 子程序名和子程序调用指令 用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该 指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。组成：子程序名指令地址符（字母或符号，如O、%等）后带若干数字组成；子程序调用指令 地址符+调用子程序名部分+调用次数部分。示例：M98P08L12（FANUC、华中数控系统）,常见指令分类子程序,2023/6/28,数控技术,38,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 调用子程序1；N28 调用子程序8；NM02；子程序1：N01；NM99；子程序8：N01LF NM99；,主程序、子程序,2023/6/28,数控技术,39,子程序的嵌套调用,嵌套：一个子程序还可以调用另一个子程序。嵌套次数不能太多，每个数控系统对允许的嵌套次数都有规定。子程序代码为L，编号为199。子程序结束的代码为M99，有的为M22，由各数控系统自行定义。,2023/6/28,数控技术,40,示例：在某工件上要铣出10个几何形状完全相同的台阶，如下图所示，可采用子程序编程：,1800,50,160,R25,50,190,95,70,10,16010=1600,主程序、子程序示例,2023/6/28,数控技术,41,O0200N01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y35 S400 M03 M08；N02 M98P2001L10；N03 M02；O2001N01 G00 Z-25；N02 G01 Y-60 F100；N03 X50；N04 G03 Y50 J-25；N05 G01 X-55；N06 G00 Z25；N07 X165 Y10；N08 M99；,1800,50,160,R25,50,190,70,10,16010=1600,对刀点,主程序、子程序示例,2023/6/28,数控技术,42,由上面的程序可知，子程序是子程序名(#01)开始，以M99指令结束，并返回主程序，其余部分的编写与主程序完全相同。由于采用子程序，使编程大大地简化了，因此，在我们的编程中要学会善于运用子程序来简化编程工作。,主程序、子程序示例,2023/6/28,数控技术,43,五、数控系统坐标系,1.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。,2023/6/28,数控技术,44,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坐标系的方向两条基本规定假设刀具相对于静止工件运动以远离工件方向为正,2023/6/28,数控技术,45,假设刀具相对于静止工件运动,假设只有刀具在移动，移动方向的正负定义与坐标轴方向的正负是相同的。,2023/6/28,数控技术,46,实际上有些机床工件运动,如果机床实际上是工件在移动，则移动方向的正负与坐标轴方向的正负定义是相反的。,2023/6/28,数控技术,47,基本坐标系,基本坐标系：直线进给运动的坐标系（）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标：绕 轴转动的圆进给坐标 轴分别用表示，坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。,2023/6/28,数控技术,48,右手直角笛卡尔坐标系,2023/6/28,数控技术,49,坐标方向的规定,坐标轴方向：定义为刀具相对于静止工件运动的方向，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。,2023/6/28,数控技术,50,Z轴及其方向的规定,Z坐标（轴）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。,2023/6/28,数控技术,51,Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。,Z轴,2023/6/28,数控技术,52,Z轴,2023/6/28,数控技术,53,X轴,X坐标的选择 在X、Y轴中，主要进给方向是X轴。X轴是定位面的主轴，与工件装卡面平行，主要作水平运动。,2023/6/28,数控技术,54,X轴：在刀具旋转的机床上,+Z,刀具旋转的机床上，如铣床、钻床、镗床等Z轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。,2023/6/28,数控技术,55,Z轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；,+Z,X轴：在刀具旋转的机床上,+Z,2023/6/28,数控技术,56,X轴：在刀具旋转的机床上,+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。,2023/6/28,数控技术,57,三种情况,2023/6/28,数控技术,58,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，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,X轴：在工件旋转的机床上,+Z,2023/6/28,数控技术,59,X轴：在工件旋转的机床上,2023/6/28,数控技术,60,无工作轴的机床,X轴平行于加工方向X轴的正向是主加工方向,2023/6/28,数控技术,61,Y轴,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。,2023/6/28,数控技术,62,立、卧式数控铣床,Y轴,+Z,+X/,+Z,+X,2023/6/28,数控技术,63,Y轴,+Z,+Z,+X/,龙门数控铣床,2023/6/28,数控技术,64,回转坐标 A、B、C,+Z,+Y,+Z,+X/,+Y/,2023/6/28,数控技术,65,辅助坐标 U、V、W,+Z,+X/,+Y/,+A,+C/,2023/6/28,数控技术,66,数控机床的坐标系,2023/6/28,数控技术,67,数控机床的坐标系,卧式5轴数控铣床,卧式铣床,2023/6/28,数控技术,68,数控机床的坐标系,2023/6/28,数控技术,69,数控机床的坐标系,2023/6/28,数控技术,70,机床坐标系与工件坐标系,2.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。,2023/6/28,数控技术,71,机床原点与机床坐标系,机床原点与机床坐标系 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。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。,2023/6/28,数控技术,72,机床坐标系,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加工时的编程坐标系，仅作为参考坐标系。,2023/6/28,数控技术,73,车床和铣床的机床原点,2023/6/28,数控技术,74,工件原点与工件坐标系,工件原点与工件坐标系（编程原点/编程坐标系）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。,2023/6/28,数控技术,75,工件原点的含义,工件坐标系是确定工件几何图形上各几何要素（点、直线、圆弧）位置而建立的坐标系。工件零点是工件坐标系统的原点。能被编程者选定并且能在NC程序中被修改。,2023/6/28,数控技术,76,绝对坐标编程和相对坐标编程,3.绝对坐标编程和相对坐标编程定义 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）。,2023/6/28,数控技术,77,绝对坐标,绝对坐标编程和相对坐标编程,增量坐标,2023/6/28,数控技术,78,绝对坐标编程和相对坐标编程,2023/6/28,数控技术,79,表达方式：铣床：G90/G91；车床：绝对，相对 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（编程）坐标系中均可用绝对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系的区别是无意义的。,绝对坐标编程和相对坐标编程,2023/6/28,数控技术,80,分辨率,4.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。,2023/6/28,数控技术,81,关于数控机床坐标系的总结,由前面可知，机床上的一个坐标系由以下四个条件决定坐标轴坐标轴的方向（右手/左手规则）座标原点计数单位/分辨率工件（编程）坐标系与机床坐标系仅仅座标原点不同（机床原点和编程原点）还有：工件运动坐标系与机床坐标系：方向正好相反绝对/相对坐标系：计数方法不同相对坐标下工件坐标系和机床坐标系没有区别,
