第四章-數(shù)控加工編程基礎1課件

第四章數(shù)控加工編程基礎編制數(shù)控加工程序是使用數(shù)控機床的一項重要技術工作，理想的數(shù)控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應該使數(shù)控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機床能安全、可靠、高效的工作。第一節(jié)數(shù)控編程簡介

根據(jù)被加工零件的圖紙和技術要求、工藝要求等切削加工的必要信息，按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令和格式編制成加工程序文件。一、數(shù)控編程定義

數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。編程工作主要包括：（1）分析零件圖樣（2）制定工藝方案（3）數(shù)學處理（計算刀位軌跡坐標數(shù)據(jù)）（4）編寫零件加工程序（5）程序檢驗分析零件圖樣數(shù)

學

處

理編

寫

程

序程

序

校

驗修改制定工藝方案二、數(shù)控程序編制的內容及步驟三、常用編程方法手工編程

自動編程（APT圖形交互式）

利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學方法，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應性較大。適用于中等復雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。1、手工編程

優(yōu)點

主要用于點位加工（如鉆、鉸孔）或幾何形狀簡單（如平面、方形槽）零件的加工，計算量小，程序段數(shù)有限，編程直觀易于實現(xiàn)的情況等。

缺點

對于具有空間自由曲面、復雜型腔的零件，刀具軌跡數(shù)據(jù)計算相當繁瑣，工作量大，極易出錯，且很難校對，有些甚至根本無法完成。手工編程的特點2、自動編程利用通用的微型計算機及專用的自動編程軟件，以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進行運算和生成指令。自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。采用計算機自動編程時，數(shù)學處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復雜形狀零件的編程難題。常用自動編程軟件

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DELCAMCAXA制造工程師EdgeCAM

Powermill一、ISO和EIA指令代碼二、數(shù)控機床的坐標系與運動方向三、常用編程指令代碼四、程序的結構與格式

第二節(jié)數(shù)控程序指令代碼和格式

一、ISO和EIA指令代碼兩種標準,穿孔帶有區(qū)別.目前沒有必要考慮區(qū)別二、數(shù)控機床的坐標系與運動方向

（一）機床坐標系在數(shù)控機床上，機床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現(xiàn)，這個坐標系被稱之為機床坐標系。例如銑床上，有機床的縱向運動、橫向運動以及垂向運動。在數(shù)控加工中就應該用機床坐標系來描述。１、機床坐標系的確定規(guī)則

(JB/T3051-1999)（1）相對運動的規(guī)定在機床上，我們始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機床的加工過程。

標準坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角坐標系決定。1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。則大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標，中指代表Z坐標。2)大拇指的指向為X坐標的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。3)圍繞X、Y、Z坐標旋轉的旋轉坐標分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標中任意軸的正向，則其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標A、B、C的正向。（2）標準坐標系的規(guī)定

標準坐標系XYZ是刀具相對于工件運動的坐標系，也稱為刀具運動坐標系，為各坐標軸的正方向規(guī)定為增大刀具與工件距離的方向2、標準坐標軸方向的確定

Z坐標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。（1）Z坐標

X坐標平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況：1）如果工件做旋轉運動，則刀具離開工件的方向為X坐標的正方向。下圖所示為數(shù)控車床的X坐標。（2）X坐標刀具在工件后面(一般數(shù)控車)刀具在工件前面(普通車床)2）如果刀具做旋轉運動，則分為兩種情況：

Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。Z坐標水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方（實際和立式正好相反）

在確定X、Z坐標的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標的方向。（3）Y坐標（4）旋轉運動由XYZ決定（5）坐標系原點標準坐標系原點可以任意決定

（1）機床原點的設置

機床原點是指在機床上設置的一個固定點，即機床坐標系的原點。由機床制造廠家確定的，是數(shù)控機床進行加工運動的基準點。一般取在機床運動方向的最遠點。在數(shù)控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。（同時，通過設置參數(shù)的方法，也可將機床原點設定在X、Z坐標的正方向極限位置上。）

3、機床坐標系（標準坐標系＋機床原點）通常車床的機床零點多在主軸法蘭盤接觸面的中心即主軸前端面的中心上。在數(shù)控銑床上，機床原點一般取在X、Y、Z坐標的正方向極限位置上，見下圖

機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點（所謂的機床回零）。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關精確調整好的，坐標值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標是一個已知數(shù)。通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。下圖為數(shù)控車床的參考點與機床原點。

（2）機床參考點

編程坐標系（工件坐標系）是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。編程坐標系一般供編程使用4、編程坐標系（工件坐標系）編程坐標系（工件坐標系）坐標軸與機床坐標系坐標軸方向平行。其原點稱為編程原點講解機床坐標系與工件坐標系的目的在于：裝夾工件時，要將圖紙上的編程坐標方向與機床坐標方向平行一致。

編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。編程原點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應該與所使用的數(shù)控機床相應的坐標軸方向一致，如下圖所示為車削零件的編程原點。編程原點小結機床坐標系原點是指在機床上設置的一個固定點，是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點（由機床生產廠家確定，與編程和機床操作人員無關）；

機床參考點對機床原點的坐標是已知值，既可根據(jù)機床參考點在機床坐標系中的坐標值間接確定機床原點的位置（用于機床回零）；

編程人員在編程時設定的坐標系稱工件坐標系（編程坐標系），工件坐標系坐標軸的確定與機床坐標系坐標軸方向一致。其原點稱為編程原點機床坐標系是機床上固有的坐標系，是用來確定工件坐標系的基本坐標系，是確定刀具(刀架)或工件(工作臺)位置的參考系。確定數(shù)控機床坐標系時總是假設工件固定，刀具相對工件運動。標準坐標系采用右手直角笛卡兒定則判斷

直線坐標軸X、Y、Z的判定順序是：先Z軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。Z坐標軸的運動由傳遞切削力的主軸決定，與主軸平行的標準坐標軸為Z坐標軸，X坐標軸的運動是水平的，它平行于工件裝夾面，Y坐標軸根據(jù)X、Z坐標軸，按照右手直角笛卡兒坐標系確定各坐標軸的正方向為增加刀具和工件之間距離的方向；旋轉坐標軸A、B、C相應地表示其軸線平行于X、Y、Z的旋轉運動，其正方向按照右旋螺紋旋轉的方向。講解機床坐標系與工件坐標系的目的在于：裝夾工件時，要將圖紙上的編程坐標方向與機床坐標方向相一致，通過對刀建立兩個原點（編程原點和機床原點）之間的關系。三、指令代碼（指令、代碼、功能、功能字）

一個程序段中，除了由地址符N為首的三位數(shù)組成的序號字(N×××)外，常用的功能字有：準備功能字G；輔助功能字M；進給功能字F；主軸轉速功能字S和刀具功能字T等。坐標功能字X，Y，Z；模態(tài)指令和非模態(tài)指令

模態(tài)指令(續(xù)效指令)：一經指定，一直有效，直到被同組代碼取代，或程序停止。1、準備功能（G功能）準備功能（PreparatoryFunctton）使機床或控制系統(tǒng)建立加工功能方式的命令．用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏移等各種加工操作。準備功能字的地址符用G表示，又稱為G功能或G指令。以G為首，后跟二位數(shù)字(G00~G99)。

2、輔助功能（M功能）

輔助功能（MiscellaneousFunction）字的地址符是M，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關動作。以地址符M為首，其后跟二位數(shù)字(M00~M99)。（3）進給功能（F功能）

進給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進給速度。對于車床，F(xiàn)單位:mm/min和mm/r.根據(jù)說明書確定對于其它數(shù)控機床，一般只用mm/min。如銑床用如F80,每分鐘進給80mm/min

.在螺紋切削中用來指令螺紋的導程。一旦指定，一致有效，直到被新的F取代（4）主軸轉速功能（S功能）主軸轉速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉速。單位為r/min。如S500表示主軸轉速為500r/min

一旦指定，一致有效，直到被新的S取代（5）刀具功能（T功能）

刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，當系統(tǒng)具有換刀功能時，用于指定加工時所用刀具的編號。以地址符T為首，其后一般跟二位數(shù)字，代表刀具的編號。如T02表示刀庫中2號中的刀具.（6）刀具半徑補償功能（D功能）表示刀具半徑補償量存儲器的地址代碼D8:選擇第8號存儲器存儲的數(shù)字.（7）刀具長度補償功能（H功能）表示刀具長度補償量存儲器的地址代碼H18:選擇第18號刀長存儲器存儲的數(shù)字.（8）其他代碼（1）尺寸字尺寸字用于確定機床上刀具運動終點的坐標位置。其中，第一組X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R用于確定終點的直線坐標尺寸；第二組A，B，C，D，E用于確定終點的角度坐標尺寸；第三組I，J，K用于確定圓弧輪廓的圓心坐標尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時間、用R指令圓弧的半徑等。一般長度用mm（2）順序號字N

順序號又稱程序段號或程序段序號。順序號位于程序段之首，由順序號字N和后續(xù)數(shù)字組成。如N10,N20

一般情況下，用于檢索、查找。程序段可以不要順序號（3）程序號字O:（程序名）程序的開頭一般由O+四位數(shù)字組成,如O1233四、程序結構與格式

一個完整的加工程序由程序號、若干程序段、以及程序結束指令組成。程序號（一般為OXXXX)若干程序段程序結束指令（一般由M02或M30結束）。（1）程序結構%

O1000N0010G40G17G80G90

N0011T01M06

N0012G43H01Z100.

N0013G54

N0014G00Y10.598S0X-.267M13

N0015G00Z29.

N0016G00Z5.

N0017G41G01Y10.424Z4.61F250D11X-1.712

N0018G01Y9.82Z4.148X-3.326

N0019G01Y8.85Z3.686X-4.751

N1960G00Z29.

N1961G00Z200.

N1965M02

%

程序主體由若干個程序段組成的。程序段：是指為了完成某一動作要求所需的功能“字”的組合。程序段格式是指程序段中的功能字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。在程序段中，必須明確組成程序段的各要素：移動目標：終點坐標值X、Y、Z；沿怎樣的軌跡移動：準備功能字G；進給速度：進給功能字F；切削速度：主軸轉速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；機床輔助動作：輔助功能字M。程序段格式舉例：N30G01X88.1Y30.2F500S300T02M08(第XX段)（2）程序段格式如果輸入程序的格式不符合規(guī)定，數(shù)控裝置就會報警出錯。N_G_X_._Y_._Z_._F_._S_T_M_;某個型號的數(shù)控西戎，其程序段格式如下：N4G01X(U)±4.3Y(V)±Z(W)±4.3F3.4M08S4