第3章數(shù)控編程基礎(chǔ)

1、第 3 章 數(shù)控編程基礎(chǔ)3.1數(shù)控編程概述3.2坐標(biāo)系的確定3.3編程尺寸的取值方法3.4程序編制中的數(shù)值計算3.5數(shù)控加工程序的一般格式3.6G 功能3.7刀具功能T、進(jìn)給功能F、主軸功能S3.8M 功能3.9程序?qū)嵗?.1數(shù)控編程概述數(shù)控編程的內(nèi)容及步驟在數(shù)控機(jī)床上加工零件時， 要把加工零件的全部工藝過程、 工藝參數(shù)、 刀具運(yùn)動軌跡、 位移量、切削參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速、刀具進(jìn)給量、切削深度等）以及輔助功能（如換刀、主軸 正反轉(zhuǎn)、切削液開關(guān)等） ，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序格式編寫程序，再把程序輸 入到數(shù)控裝置，從而控制機(jī)床加工零件。數(shù)控機(jī)床程序編制的內(nèi)容包括：分析工件圖樣、確定加工工藝過

2、程、 數(shù)值計算、 編寫 零件加工程序單、程序輸入數(shù)控系統(tǒng)、校對加工程序和首件試加工。31 2 數(shù)控編程種類（ 1）手工編程：整個編程過程由人工完成（包括程序單和制作控制介質(zhì)）。（ 2）自動編程：編程人員只需分析零件圖紙和制定工藝方案，借助計算機(jī)自動完成程序 編制的全過程。常用自動編程軟件有： UG, Pro/E, Mastercam, CAXA 等。3.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定32 1 機(jī)床坐標(biāo)系的確定為了保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動、 操作及程序編制的一致性， 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動方向 均已標(biāo)準(zhǔn)化。編程時對機(jī)床相對運(yùn)動的規(guī)定：采用假設(shè)工件固定不動， 刀具相對工件移動的原則。 由于機(jī)床的結(jié)構(gòu)不同， 有

3、的是刀 具運(yùn)動， 工件固定不動； 有的是工件運(yùn)動， 刀具固定不動。 為編程方便， 一律規(guī)定工件固定， 刀具運(yùn)動。1）坐標(biāo)系建立的基本原則機(jī)床坐標(biāo)系中 X、Y、Z 坐標(biāo)軸的相互關(guān)系采用右手笛卡兒直角坐標(biāo)系決定。基本坐標(biāo)軸為X、丫、Z直角坐標(biāo)；相對于各坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別記為A、B、C,正方向按右手螺旋法則確定。2）各坐標(biāo)軸的確定確定機(jī)床坐標(biāo)軸時，一般先確定 Z 軸，然后確定 X 軸和 丫 軸。Z 軸： 一般以傳遞切削力的主軸軸線方向定為Z 坐標(biāo)軸。如果機(jī)床有多個主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾平面的主軸方向為 Z 軸。刀具遠(yuǎn)離工件的方向為 Z 軸正方向。X 軸：為水平的、平行于工件裝夾平面的軸。如

4、果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（車床） ，則刀具 離開工件的方向為 X 軸正方向；對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若 Z 軸為水平時（臥銑） ，由刀具主 軸的后端向工件看， X 軸正方向指向右方；若 Z 軸為垂直時（立銑） ， 面對刀具主軸向立 柱看， X 軸正方向指向右方。對無主軸的機(jī)床（如刨床）， X 軸正方向平行于切削方向。Y 軸：垂直于 X 及 Z 軸，按右手定則確定其正方向。a） 臥式車床 b） 立式升降臺銑床 c） 臥式鏜床 刀具離開工件的方向為 X 軸正方向：臥式 -由刀具主軸的后端向工件看， X 軸正方向指向右方： 立式 -面對刀具主軸向立柱看， X 軸正方向指向右方： 臥式 -由刀具主軸的后端向工件看

5、， X 軸正方向指向右方： 立式 -面對刀具主軸向立柱看， X 軸正方向指向右方：d）龍門式輪廓銃床e）五坐標(biāo)工作臺移動式曲面和輪廓銃床3）機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)， 這個原點(diǎn)是機(jī)床上一個固定的點(diǎn)。 機(jī)床一 經(jīng)設(shè)計和制造出來， 機(jī)械原點(diǎn)就已經(jīng)被確定下來。 機(jī)床啟動時， 通常要進(jìn)行機(jī)動或手動回零， 就是回到機(jī)床原點(diǎn)。 數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處， 數(shù)控銑 床的機(jī)械原點(diǎn)一般在直線坐標(biāo)或旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)回到正向的極限位置。數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn) 數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)4）機(jī)床參考點(diǎn)：數(shù)控裝置通電后通常要進(jìn)行回參考點(diǎn)操作， 以建立機(jī)床坐標(biāo)系。 參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)

6、不重 合時，需通過參數(shù)來指定機(jī)床參考點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)的距離。 機(jī)床回到了參考點(diǎn)位置也就知道了 該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，找到所有坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)， CNC 裝置就建立起了機(jī)床坐標(biāo)系。 32 2 工件坐標(biāo)系的確定 工件坐標(biāo)系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)即為工件原點(diǎn)（也稱程序原點(diǎn)） 。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)可由編程人員根據(jù)具體情況確定，但坐標(biāo) 軸的方向應(yīng)與機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸一致，并且與之有確定的尺寸關(guān)系。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)32 2 工件坐標(biāo)系的確定 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)可由編程人員根據(jù)具體情況確定， 但坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸 一致，并且與之有確定的尺寸關(guān)系。3.

7、3 編程尺寸的取值方法 編程尺寸取值方法有以下兩大類：1、 絕對坐標(biāo)取值以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)為基準(zhǔn)給出的零件的坐標(biāo)值。2、增量坐標(biāo)取值零件上后一點(diǎn)的坐標(biāo)相對于前一點(diǎn)的增量值。3.4 程序編制中的數(shù)值計算根據(jù)零件圖， 按已確定的走刀路線和允許的編程誤差， 計算數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)， 稱為 數(shù)控加工的數(shù)值計算。包括：1、基點(diǎn)坐標(biāo)計算 基點(diǎn)：構(gòu)成零件輪廓的不同幾何素線（如直線、圓弧等）的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為基點(diǎn)?；c(diǎn)坐標(biāo)的計算：計算每條運(yùn)動軌跡（線段）的起點(diǎn)或終點(diǎn)、在選定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值、圓 弧運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)值等。3.4 程序編制中的數(shù)值計算2、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計算節(jié)點(diǎn) :對于平面輪廓是直線和圓以外的非圓曲線（如漸

8、開線、阿基米德螺線等） ，采用直線或 圓弧逼近它們。 即將這些非圓曲線按等間距或等弧長分割成許多小段， 用直線或圓弧逼近這 些小段， 從而取代非圓曲線。 逼近直線或圓弧小段與曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。 編程時要 根據(jù)所允許的誤差計算出各線段的長度和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計算 :通常借助于計算機(jī)來完成。列表曲線 :由一系列實驗或經(jīng)驗數(shù)據(jù)點(diǎn)表示的、沒有表達(dá)平面輪廓形狀的曲線方程的曲線， 稱為列表曲線。列表曲線的已知點(diǎn)就是節(jié)點(diǎn)。已知點(diǎn)不夠多時，需進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理。3.5 數(shù)控加工程序的一般格式編程時既要盡量采用國際或國家標(biāo)準(zhǔn)代碼，又要結(jié)合具體機(jī)床的實際情況，這樣的編程才能為數(shù)控機(jī)床接受。目前，

9、國際上數(shù)控機(jī)床編程和使用標(biāo)準(zhǔn)有兩種主要的通用標(biāo)準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn) ISO和美國電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) EIA 。我國以等效采用和參照采用 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的方式制定了我國的數(shù) 控標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn) GB8870-88 對零件數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)和格式作出了規(guī)定。3.5 數(shù)控加工程序的一般格式1、程序的組成加工程序由程序名、程序主體和程序結(jié)束符號等組成。程序名： 就是給零件數(shù)控加工程序一個編號， 并說明該零件加工程序開始， 以便進(jìn)行程序檢 索。程序主體：表示加工程序的全部內(nèi)容。程序結(jié)束： 可用指令 M02 或 M30 作為整個程序結(jié)束的符號來結(jié)束程序， 程序結(jié)束應(yīng)位于最 后一個程序段。如： O1000N10 G54 G40 G49 G80 G90 ；N20 G091 G28 X0 Y0 Z0 ；N150 M30 ；程序名程序主體