數(shù)控銑床編程概述

1、數(shù)控銑床編程概述一、教學要求1、了解數(shù)控銑床的編程特點；2、掌握數(shù)控銑床編程的內(nèi)容與步驟；3、掌握數(shù)控銑床編程的基礎知識；二、教學內(nèi)容數(shù)控編程的定義為了使數(shù)控機床能根據(jù)零件加工的要求進行動作，必須將這些要求以機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的指令形式告知數(shù)控系 統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識別的指令稱為程度 ，制作程序的過 程稱為數(shù)控編程。數(shù)控編程的過程不僅僅指編寫數(shù)控加工指令代碼的過程，它還包括從零件分析到編寫加工指令代碼，再到制成控制介質(zhì)以及程序校核的全過程。在編程前首先要進行零件的 加工工藝分析，確定加工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌 跡、位移量、切削參數(shù)（切削速度、進給量、背吃刀量）以及 各項輔助功能（換刀

2、、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開關等）；接著根據(jù)數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫加工程序單；再把這一程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如軟盤、移動存儲 器、硬盤等)，檢查正確無誤后采用手工輸人方式或計算機傳 輸方式輸入數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。521數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟數(shù)控編程步驟如圖5- 1所示，主要有以下幾個方面的 內(nèi)容：圖5 1數(shù)控編程步驟(a) 分析圖樣 包括零件輪廓分析，零件尺寸精度、形位 精度、表面粗糙度、技術要求的分析，零件材料、熱處理等 要求的分析。(b) 確定加工藝包括選擇加工方案，確定加工路線，選擇定位與夾緊方式，選擇刀具，選擇各項切削參數(shù)，選擇對 刀點、換刀點。

3、(C)數(shù)值計算選擇編程原點，對零件圖形各基點進行正 確的數(shù)學計算，為編寫程序單做好準備。(d) 編寫程序單根據(jù)數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格 式編寫加工程序單。(e) 制作控制介質(zhì)簡單的數(shù)控程序直接采用手工輸入機 床，當程序自動輸入機床時，必須制作控制介質(zhì)?，F(xiàn)在大多 數(shù)程序采用軟盤、移動存儲器、硬盤作為存儲介質(zhì)，采用計 算機傳輸來輸入機床。目前，除了少數(shù)老式的數(shù)控機床仍在 采用穿孔紙帶外，現(xiàn)代數(shù)控機床均不再采用此種控制介質(zhì) 了。(f) 程序校驗程序必須經(jīng)過校驗正確后才能使用。一般 采用機床空運行的方式進行校驗，有圖形顯示卡的機床可直 接在CRT顯示屏上進行校驗，現(xiàn)在有很多學校還采用計算機 數(shù)控

4、模擬進行校驗。以上方式只能進行數(shù)控程序、機床動作 的校驗，如果要校驗加工精度，則要進行首件試切校驗。5.3數(shù)控編程的分類數(shù)控編程可分為手工編程和自動編程兩種 。531. 手工編程手工編程是指所有編制加工程序的全過程，即圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程 序校驗都是由手工來完成。手工編程不需要計算機、編程器、編程軟件等輔助設 備，只需要有合格的編程人員即可完成。手工編程具有編程 快速及時的優(yōu)點，其缺點是不能進行復雜曲面的編程。手工 編程比較適合批量較大、形狀簡單、計算方便、輪廓由直線 或圓弧組成的零件的加工。對于形狀復雜的零件，特別是具 有非圓曲線、列表曲線及曲面的零件，

5、采用手工編程則比較 困難，最好采用自動編程的方法進行編程。532. 自動編程自動編程是指用計算機編制數(shù)控加工程序的過程。自動編程的優(yōu)點是效率高，正確性好。自動編程由計算機代替 人完成復雜的坐標計算和書寫程序單的工作，它可以解決許多手工編制無法完成的復雜零件編程難題，但其缺點是必須 具備自動編程系統(tǒng)或自動編程軟件。自動編程較適合形狀復 雜零件的加工程序編制，女口：模具加工、多軸聯(lián)動加工等場 合。實現(xiàn)自動編程的方法主要有語言式自動編程和圖形交互 式自動編程兩種。前者通過高級語言的形式表示出全部加工 內(nèi)容；計算機運行時采用批處理方式，一次性處理、輸出加 工程序。后者是采用人機對話的處理方式，利用CA

6、D /CAM功能生成加工程序。CAD / CAM軟件編程加工過程為：圖樣分析、零件分 析、三維造型、生成加工刀具軌跡；后置處理生成加工程 序、程序校驗、程序傳輸并進行加工。5.4常用CAD/CAM軟件介紹541. UG(Unigraphics)UG起源于麥道飛機制造公司，是由EDS公司開發(fā)的集 成化CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，是當前國際、國內(nèi)最為流行的 工業(yè)設計平臺。其龐大的模塊群為企業(yè)提供了從產(chǎn)品設計 、 產(chǎn)品分析、加工裝配、檢驗，到過程管理、虛擬動作等全系 列的支持，其主要模塊有數(shù)控造型、數(shù)控加工、產(chǎn)品裝配等 通用模塊和計算機輔助工業(yè)設計、鈑金設計加工、模具設計 加工、管路設計布局等專用模

7、塊。該軟件的容量較大，對計 算機的硬件配置要求也較高，所以早期版本在我國使用不很 廣泛，但隨著計算機配置的不斷升級，該軟件在國際、國內(nèi) 的CAD/CAE/CAM市場上已占有了很大的份額。542. Pro/ EngineerPro/Engineer是由美國PTC參數(shù)科技公司）于1989年 開發(fā)的，它開創(chuàng)了三維 CAD/CAM參數(shù)化的先河，采用單 一數(shù)據(jù)庫的設計，是基于特征、全參數(shù)、全相關性的CAD/ CAE/ CAM系統(tǒng)。它包含零件造型、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加： 工、模具開發(fā)、鈑金件設計、外形設計、逆向工程、機構模 擬、應力分析等功能模塊，因而廣泛應用于機械、汽車、模 具、工業(yè)設計、航天、家電、玩具等

8、行業(yè)，在國內(nèi)外尤其是 制造業(yè)發(fā)達的地區(qū)有著龐大的用戶群。SolidWorks是一個在微機平臺上運行的通用設計的CAD 軟件，它具有高效方便的計算機輔助該軟件有極強的圖形格 式轉(zhuǎn)換功能，幾乎所有的CAD/CAE/CAM軟件都可以與 SolidWorks軟件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，美中不足的是其數(shù)控加工功 能不夠強大而且操作也比較煩瑣，所以該軟件常作為數(shù)控自 動化編程中的造型軟件，再將造型完成的三維實體通過數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換到 UG、Masteream、Cimatron 軟件中進行自動化編 程。Mastercam 是由美國CNCSoftware公司推出的基于 PC 平臺，集二維繪圖、三維曲面設計、體素拼合、數(shù)控編程

9、、 刀具路徑模擬及真實感模擬為一身的CAD/CAM軟件，該軟件尤其對于復雜曲面的生成與加工具有獨到的優(yōu)勢，但其對零件的設計、模具的設計功能不強。由于該軟件對運行環(huán) 境要求較低、操作靈活易掌握、價格便宜，所以受到我國中 小數(shù)控企業(yè) 的歡迎。Cimatron系統(tǒng)是源于以色列為了設計開發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機 所發(fā)展出來的軟件。它由以色列的Cimatron公司提供的一 套集成CAD/ CAE/CAM的專業(yè)軟件，它具有模具設計、三 維造型、生成工程圖、數(shù)控加工等功能。該軟件在我國得到 了廣泛的使用，特別是在數(shù)控加工方面更是占有很大的比 重。制造工程師CAXA制造工程師是我國北航海爾軟件有限公司研制開 發(fā)的全中文

10、、面向數(shù)控銑床與加工中心的三維CAD/CAM軟件，它既具有線框造型、曲面造型和實體造型的設計功 能，又具有生成二至五軸的加工代碼的數(shù)控加工功能，可用于加工具有復雜三維曲面的零件。由于該軟件是我國自行研 制的數(shù)控軟件，采用了全中文的操作界面，學習與操作都很 方便，而且價格也較低，所以該軟件近幾年在國內(nèi)得到了較 大程度的推廣。另外，CAXA系列軟件中的CAXA線切割”也 是一種方便實用的線切割自動編程軟件。程序的結構與格式每一種數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)本身的特點與編程的需要： 都有一定的程序格式。對于不同的機床，其程序格式也不 同，因此，編程人員必須嚴格按照機床說明書的格式進行編 程。但程序的常規(guī)格式卻

11、是相同的。a、程序的組成一個完整的程序由程序號、程序內(nèi)容和程序結束三部分 組成：%0001零件程序號( 1 4294967295 )N10 G90 G80 G40 G49 G17程序內(nèi)容N20 G00 G54 X0 YO Z50 F300 一 程序段N30 M03 S500N260 M05N270 M30程序結束(1) 程序號每一個儲存在零件存儲器中的程序都需要指定一個程序 號來加以區(qū)別，這種用于區(qū)別零件加工程序代號稱為程序號，同一機床的程序號不能重復。程序號寫在程序的最前面，必須單獨占用一行。(2) 程序內(nèi)容程序內(nèi)容是整個程序的核心，它由許多程序段組成，每 個程序段由一個或多個指令構成，它表

12、示數(shù)控機床的全部動 作。在數(shù)控銑床的程序中，子程序的調(diào)用也作為主程序內(nèi)容 的一部分，主程序中只完成換刀、調(diào)轉(zhuǎn)速、工件定位等動 作，其余加工動作都由子程序來完成。(3) 程序結束程序結束通過M代碼來實現(xiàn)，它必須寫在程序的最后。 可以作為程序結束標記的 M代碼有M02和M30,它們代表 零件加工主程序的結束。為了保證最后程序段的正常執(zhí)行， 通常要求M02(M30)也必須單獨占一行。此外，子程序結束有專用的結束標記，HNC 21M系統(tǒng)中用M99來表示子程序結束后返回主程序。(1)程序段基本格式程序段是程序的基本組成部分，每個程序段由若干個數(shù) 據(jù)字構成，而數(shù)據(jù)字又由表示地址的英文字母、特殊文字和 數(shù)字

13、構成。如X30、G90等。程序段格式是指一個程序段中字、字符、數(shù)據(jù)的排列、 書寫方式和順序。通常情況下，程序段格式有字一地址程序 段格式、使用分隔符的程序段格式、固定程序段格式三種。字一地址程序段格式如下：NGXYZFSTM程序準備 盡尋字1 進給主軸JJH輔助結束段號功能功能功能功能功能標記N50C01 X30 Y30 Z30 F100 S800 TO1 M03；(2 )程序段號與程序段結束程序段由程序段號NXX開頭，以程序段結束標記CR(或 IJ) 結束，實際使用時，常用符號“；或*”表示CR或LP)。程莊 段的中間部分是程序段的內(nèi)容，主要包括準備功能字、尺寸 功能字、進給功能字、主軸功能

14、字、刀具功能字、輔助功能 字等，但并不是所有程序段都必須包含所有功能字 ，有時一個程序段內(nèi)可僅包含其中一個或幾個功能字，如下列程序段都是正確的程序段。N10C01 X100 F100 ；N10M05 ；NXX為程序段號，由地址N和后面的若干位數(shù)字表 示。在大部分系統(tǒng)中，程序段號僅作為跳轉(zhuǎn)”或程序檢索” 的目標位置指示，因此，它的大小順序可以顛倒，也可以省 略，程序段在存儲器內(nèi)以輸入的先后順序排列，而程序的執(zhí) 行是嚴格按信息在存儲器內(nèi)的先后順序一段一段地執(zhí)行，也就是說執(zhí)行的先后次序與程序段號無關 。但是，當程序段號 省略時，該程序段將不能作為 跳轉(zhuǎn)”或程序檢索”的目標程 序段。程序段號也可以由數(shù)

15、控系統(tǒng)自動生成 ，程序段號的遞增 量可以通過機床參數(shù)”進行設置，一般可設定增量值為10。 (3)程序的斜杠跳躍有時，在程序段的前面有“/符號，該符號稱為斜杠跳 躍符號，該程序段稱為可跳躍程序段。如下列程序段：/ N10 GOO X1OO ;這樣的程序段，可以由操作者對程序段和執(zhí)行情況進行 控制。若操作機床使系統(tǒng)的 跳過程序段”信號生效，程序執(zhí) 行時將跳過這些程序段；若跳過程序段”信號無效，程序段 照常執(zhí)行，該程序段和不加“/符號的程序段相同。 4程序段注釋為了方便檢查、閱讀數(shù)控程序，在許多數(shù)控系統(tǒng)中允許 對程序進行注釋，注釋可以作為對操作者的提示顯示在屏幕 上，但注釋對機床動作沒有絲毫影響。程

16、序的注釋應放在程 序的最后，并用(')”括起來，不允許將注釋插在地址和數(shù)字 之間。如下程序段所示：% 0000 ; (PROGRAMNAME M1)G21 G17 G40 C49 G80 G90 ;5.6數(shù)控常用系統(tǒng)功能數(shù)控系統(tǒng)常用的系統(tǒng)功能有準備功能、輔助功能、其他 功能三種，這些功能是編制數(shù)控程序的基礎。.準備功能1、準備功能也叫G功能或G代碼，是用于數(shù)控機床做好某 些操作準備動作的指令。它由地址G和后面的兩位數(shù)字組 成，從G00G99共100種，如G01、G41等。目前，隨著 數(shù)控系統(tǒng)功能的不斷提高，有的系統(tǒng)已采用三位數(shù)的功能代 碼，女口 SIEMENS系統(tǒng)中的G450、G451

17、等。2、G功能以組區(qū)別可以分為兩大類。屬于00”組別者，為非 續(xù)效指令，即該指令的功能只在該程序段執(zhí)行時發(fā)揮效用 ， 其功能不會延續(xù)到下面的程序段。屬于非00 ”組別者，為續(xù) 效指令，即該指令的功能除在該程序段執(zhí)行時發(fā)生效用外 ， 如下一程序段仍使用相同功能，則不需要再指令一次，其功 能會延續(xù)到下一程序段，直到被同組別的指令取代為止。3、 不同組別的G功能可以在同一程序段中執(zhí)行。但若是同 一組別的G功能，在同一程序段中出現(xiàn)兩個或以上時，則以 最后的G功能為有效。例如G00 G01 X50 Y60 ;則此程序?qū)?以直線插補（G01）方式移至X50 Y60位置，G00指令將被 忽略。4、雖然從G0

18、0到G99共有100種G代碼，但并不是每種 代碼都有實際意義，實際上有些代碼在國際標準（1S0）或我 國原機械工業(yè)部標準中并沒有指定其功能，這些代碼主要用 于將來修改標準時指定新功能。還有一些代碼，即使在修改 標準時也永不指定其功能，這些代碼可由機床設計者根據(jù)需 要定義其功能，但必須在機床的出廠說明書中予以說明。、輔助功能輔助功能也叫M功能或M代碼。它由地址M和后面的 兩位數(shù)字組成，從M00M99共100種。1、輔助功能是主要控制機床或系統(tǒng)的開、關等輔助動 作的功能指令，如開、停冷卻泵，控制主軸正反轉(zhuǎn)，控制程 序的結束等。同樣地，由于數(shù)控系統(tǒng)的不同，以及機床生產(chǎn)廠家的不 同，其M代碼的功能也不

19、盡相同，甚至有些M代碼與ISO 標準代碼的含義也不相同，如：表5 1女口 M00、M02、 M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，不由機床制造 設計商設計決定。其余代碼由機床制造單位自行指定。使用 者要參考機床編程說明書。因此，一方面我們迫切需要對數(shù) 控代碼進行標準化；另一方面，我們在進行數(shù)控編程時，一 定要按照機床說明書的規(guī)定進行。在同一程序段中，既有M代碼又有其他指令代碼時，M 代碼與其他代碼執(zhí)行的先后次序由機床系統(tǒng)參數(shù)設定。因此，為保證程序以正確的次序執(zhí)行 ，有很多 M代碼，如 M30、M02、M98等最好以單獨的程序段進行編程。坐標功能M功能有非模態(tài)M功能和模態(tài)M功能二種形 式

20、。非模態(tài)M功能（當段有效代碼）:只在書寫了該代碼的程序 段中有效；模態(tài)M功能（續(xù)效代碼）：一組可相互注銷的M功 能，這些功能在被同一組的另一個功能注銷前一直有效。模態(tài)M功能組中包含一個缺省功能，系統(tǒng)上電時將被初始化為 該功能（M05、M09 ）。另外，M功能還可分為前作用M功 能和后作用M功能二類。前作用M功能:在程序段編制的軸 運動之前執(zhí)行；后作用M功能：在程序段編制的軸運動之后 執(zhí)行。華中世紀星HNC-21 M數(shù)控裝置M指令功能如表5.1所 示：代碼摸態(tài)功能說明代碼模態(tài)功能說明M00非模老程序停止M03模態(tài)主軸1E轉(zhuǎn)起動非橫態(tài)程序結朿M04模態(tài)主軸反轉(zhuǎn)起動非模態(tài)程序結朿并返回段用起點M05模態(tài)主軸停止轉(zhuǎn)動M06換刀M98調(diào)用子程序M07切削液打JFM99非模態(tài)子程序箱束M09模態(tài)切和液停止表5 1 HNC 21M M代碼及功能5.7.3 F、S、T功能介紹1、F （進給速度）功能F功能用于控制刀具移動時的進給速度，進給功能分為每 分鐘進給量 mm