第9章數(shù)控編程

1、2022-3-12數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)12022-3-1222022-3-1232022-3-12數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)42022-3-1252022-3-1262022-3-1272022-3-1282022-3-1292022-3-12102022-3-12112022-3-12122022-3-12132022-3-12142022-3-12152022-3-12162022-3-1217CR30R20R5020f刀具運(yùn)動(dòng)軌跡工件輪廓XYZ2022-3-12182022-3-12192022-3-1220YZ3530工件對(duì)刀示意圖刀具夾具墊板螺栓工件螺帽2022-3-1221202

2、2-3-12222022-3-1223n 個(gè))(1) 1(2bananb+-=-+=（黃線長(zhǎng)紅線長(zhǎng)ba+切入/出段+切入/出段2022-3-12242022-3-1225(c)(b)(a)2022-3-12262022-3-12272022-3-1228 ),(cbafSp=2022-3-1229pS2022-3-12302022-3-123143212022-3-1232CCC2022-3-12332022-3-12342022-3-1235YXZX2022-3-1236SSXYSSZXYXZ2022-3-12371O2OZ2022-3-1238后傾角）(j1m4m2m3mZ螺旋角）(iOj

3、jRAXBY2022-3-12數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)392022-3-12402022-3-12412022-3-12422022-3-12432022-3-12442022-3-12452022-3-1246M00為程序無(wú)條件暫停指令。程序執(zhí)行到此進(jìn)給停止，主軸停轉(zhuǎn)。重新啟動(dòng)程序，必須先回到JOG狀態(tài)下，按下CW（主軸正轉(zhuǎn)）啟動(dòng)主軸，接著返回AUTO狀態(tài)下，按下START鍵才能啟動(dòng)程序。M01為程序選擇性暫停指令。程序執(zhí)行前必須打開(kāi)控制面板上OPSTOP鍵才能執(zhí)行，執(zhí)行后的效果與M00相同，要重新啟動(dòng)程序同上。M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的檢驗(yàn)或排屑M02為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到

4、此指令，進(jìn)給停止，主軸停止，冷卻液關(guān)閉。但程序光標(biāo)停在程序末尾。M30為主程序結(jié)束指令。功能同M02，不同之處是，光標(biāo)返回程序頭位置，不管M30后是否還有其他程序段。2022-3-12472022-3-12482022-3-12492022-3-12502022-3-12512022-3-12522022-3-12532022-3-12542022-3-12552022-3-12562022-3-12572022-3-12582022-3-12592022-3-1260表2-1 程序段書(shū)寫(xiě)順序格式1234567891011N-GX-U-P-A-D-Y-V-Q-B-E-Z-W-R-C-I-J-K

5、-R-F-S-T-M-LF（或CR）程序段序號(hào)準(zhǔn)備功能 坐 標(biāo) 字進(jìn)給功能主軸功能刀具功能輔助功能 結(jié)束符號(hào)數(shù) 據(jù) 字2022-3-1261 表2-2 地址符含義 地 址 碼 意 義 X- Y- Z- 基本直線坐標(biāo)軸尺寸 U- V- W- 第一組附加直線坐標(biāo)軸尺寸 P- Q- R- 第二組附加直線坐標(biāo)軸尺寸 A- B- C- 繞X、Y、Z旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸尺寸 I- J- K- 圓弧圓心的坐標(biāo)尺寸 D- E- 附加旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸尺寸 R- 圓弧半徑值2022-3-12數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)622022-3-12632022-3-12642022-3-12652022-3-1266-CC,-BBAAZZY

6、Y,XX=+=+-=+-=+-=+-=+, , 2022-3-12672022-3-1268立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系2022-3-12692022-3-12702022-3-1271立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系2022-3-12722022-3-12732022-3-12742022-3-12752022-3-12762022-3-12772022-3-1278立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系2022-3-12792022-3-12802022-3-12812022-3-12822022-3-12832022-3-12842022-3-1285Y軸偏置量X軸偏置量工件原點(diǎn)Z軸偏置量Y軸機(jī)床原點(diǎn)X軸Z軸臥式

7、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機(jī)床原點(diǎn)工件原點(diǎn)立式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系Z軸2022-3-12862022-3-1287絕對(duì)坐標(biāo)絕對(duì)坐標(biāo)增量坐標(biāo)增量坐標(biāo)2022-3-12882022-3-12892022-3-12數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)902022-3-12912022-3-12922022-3-12932022-3-1294XYZ 對(duì)刀點(diǎn) (刀 位 點(diǎn)）工件坐標(biāo)系零 點(diǎn)30.030.025.02022-3-12952022-3-12962022-3-12972022-3-12982022-3-12992022-3-121002022-3-12101G92指令是以工件原點(diǎn)為

8、基準(zhǔn)，確定刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值；如果當(dāng)前刀具不在起刀點(diǎn)而執(zhí)行G92指令，它強(qiáng)制規(guī)定當(dāng)前刀具偏離工件原點(diǎn)的坐標(biāo)為G92指定的坐標(biāo)值，這有可能造成撞刀，非常危險(xiǎn)，現(xiàn)在一般不用。G53-G59，G59.1-59.3是以機(jī)床參考點(diǎn)為基準(zhǔn)，確定工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的值。它跟當(dāng)前的刀具所處位置沒(méi)有關(guān)系，刀具與機(jī)床的位置靠開(kāi)機(jī)時(shí)機(jī)床回原點(diǎn)來(lái)確定。G54G59是在加工前設(shè)定好的坐標(biāo)系，而G92是在程序中設(shè)定的坐標(biāo)系，用了G54G59就沒(méi)有必要再使用G92，否則G54G59會(huì)被替換，應(yīng)當(dāng)避免。注意：（1）一旦使用了G92設(shè)定坐標(biāo)系，再使用G54G59不起任何作用，除非斷電重新啟動(dòng)系統(tǒng)，或接著用G92

9、設(shè)定所需新的工件坐標(biāo)系。（2）使用G92的程序結(jié)束后，若機(jī)床沒(méi)有回到G92設(shè)定的原點(diǎn)，就再次啟動(dòng)此程序，機(jī)床當(dāng)前所在位置就成為新的工件坐標(biāo)原點(diǎn)，易發(fā)生事故。2022-3-12102G19YZXG17G182022-3-121032022-3-121042022-3-121052022-3-12106G03G02G03G02G02G03G19G18G17XYZ2022-3-12107_;_03029190191817FRKJKIJIZYZXYXGGGGGGG2022-3-121082022-3-121092022-3-121102022-3-121112022-3-12112_;_;_)(174

10、142414200010203DYXGGGHxxDGGGGGG或2022-3-121132022-3-121142022-3-121152022-3-121164344GG2022-3-121172022-3-12118圖a）表示鉆頭開(kāi)始運(yùn)動(dòng)位置圖b）表示鉆頭正常工作進(jìn)給的起始位置和鉆孔深度圖c）所示鉆頭經(jīng)刃磨后長(zhǎng)度方向上減少（1.2） 2022-3-121192022-3-121202022-3-121212022-3-12122 20 30 30 120 30 50 補(bǔ)償值 = 4mm 實(shí)際位置 編程位置 3 35 30 18 3 5 4 7 8 10 11 22 12 2 Z Y X 刀

11、具長(zhǎng)度補(bǔ)償加工 9 6 #2 #1 #3 1 13 X %1050G92X0Y0Z0；相對(duì)編程無(wú)意義相對(duì)編程無(wú)意義G91G00X120Y80M03S600G17G43Z-32D01長(zhǎng)度補(bǔ)償G01Z-21F300G04P2G00Z21X30Y-50G01Z-41G00Z41X50Y30G01Z-25G04P2G00G49Z57X-200Y-60M05M302022-3-121232022-3-121242022-3-12125編程格式： G8* X Y Z R Q P F L孔位坐標(biāo)切入點(diǎn)坐標(biāo)每次進(jìn)給深度在孔底停留時(shí)間重復(fù)次數(shù)進(jìn)給速度2022-3-12126M指令格式1、程序停止指令M002、選

12、擇停止指令M013、主軸控制指令M03,M04,M054、換刀指令M045、切削液控制M07(霧狀-2號(hào)),M08(液狀-1號(hào)),M09(關(guān))6、程序結(jié)束M02和M30（返回程序起始點(diǎn)）7、子程序調(diào)用M98,M992022-3-121272022-3-12128180050160R255019095701016010=16002022-3-12129180050160R2550190701016010=16002022-3-121302022-3-121312022-3-121322002022-3-121332002022-3-121342002022-3-121352002022-3-12

13、1362002022-3-121372022-3-12138 1、按先主后次的加工原則，確定其走刀路線。首先切削零件的外輪廓，方向?yàn)樽杂蚁蜃蠹庸?，具體路線為：先倒角（145）切削螺紋的實(shí)際外徑47.8切削錐度部分切削62倒角（145）切削80切削圓弧部分切削80，再切槽，最后車(chē)削螺紋。2）選用刀具并畫(huà)出刀具布置圖根據(jù)加工要求需選用三把刀具。1號(hào)刀為外圓車(chē)刀，2號(hào)刀為3的切槽刀，3號(hào)刀為螺紋車(chē)刀。刀具布置圖見(jiàn)圖2-41（b）。對(duì)刀時(shí)采用對(duì)刀儀，以1號(hào)為基準(zhǔn)。3號(hào)刀刀尖相對(duì)于1號(hào)刀刀尖在Z向偏量15，由3號(hào)刀的程序進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償值通過(guò)控制面板手工輸入，以保持刀尖位置的一致。3）工件坐標(biāo)系確定由工

14、件圖樣尺寸分布情況確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O取在工件內(nèi)端面（如圖示）處，刀具零點(diǎn)坐標(biāo)為（200，350）2022-3-121394）確定切削用量 切削用量應(yīng)根據(jù)工件材料、硬度、刀具材料及機(jī)床等因素來(lái)綜合考慮，一般由經(jīng)驗(yàn)確定。本例各刀具切削用量情況如表2-5所示 表2-5 切削用量表2022-3-121401.功能代碼除G90-92,G00-G04外還有：(1)G28、G29分別為沿X方向和Z方向回程序原點(diǎn)；(2)螺紋加工G33DIXLPQ以增量方式編程D-螺紋段內(nèi)徑，I-螺紋段內(nèi)徑，X每次徑向進(jìn)給量，L-螺紋有效段總長(zhǎng)，L0時(shí)為左螺紋；螺紋切入和切出段須各留2mm；P螺紋節(jié)距，Q錐螺紋之錐半角所對(duì)徑

15、向尺寸，加工直螺紋時(shí)，Q=0。2022-3-12141(3)子程序調(diào)用G36A(=099);子程序開(kāi)始G37A；子程序結(jié)束G38;子程序必須放在M02程序結(jié)束之后。(4)循環(huán)開(kāi)始G81P;P為循環(huán)次數(shù)，最多99次，循環(huán)必須以增量形式進(jìn)入；G80循環(huán)結(jié)束(5)公制單位G71；英制G702，M功能出M00-05外還有:(1)換刀M06T；T為所需換至加工工位的刀號(hào)(018)，(2)冷卻液開(kāi)M08，關(guān)M092022-3-121422022-3-12143教材中螺紋加工采用G92指令2022-3-12144在數(shù)控機(jī)床上車(chē)螺紋時(shí)，沿螺距方向的Z向進(jìn)給應(yīng)和機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系，因此應(yīng)避免在進(jìn)給

16、機(jī)構(gòu)加速或減速過(guò)程中切削。為此要有引入距離1和超越距離2。如圖2-24所示，1和2的數(shù)值與機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)，與螺紋的螺距和螺紋的精度有關(guān)。一般1為25，對(duì)大螺距和高精度的螺紋取大值；2一般取的1/4左右。若螺紋收尾處沒(méi)有退刀槽時(shí)，收尾處的形狀與數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)，一般按45退刀收尾。2022-3-121452022-3-121462022-3-121472022-3-12148O0001N01 G92 X-25.0 Y10.0 Z40.0；（工件坐標(biāo)系的設(shè)定）N02 G90 G00 Z-16.0 S300 M03；（按絕對(duì)值編程）N03 G41 G01 X0 Y40.0 F100 D01

17、M08；（刀具半徑左補(bǔ)償，調(diào)1號(hào)刀具半徑值）N04 X14.96 Y70.0；N05 X43.54；N06 G02 X102.0 Y64.0 I26.46 J-30.0；（順時(shí)針圓弧插補(bǔ)）N07 G03 X150.0 Y40.0 I48.0 J36.0；（逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)）N08 G01 X170.0；N09 Y0；N10 X0；N11 G00 G40 X-25.0 Y10.0 Z40.0 M09；（取消刀補(bǔ)）N12 M30；（程序停止并返回）2022-3-12149編程中的數(shù)值計(jì)算，主要是計(jì)算零件加工軌跡的尺寸，即計(jì)算零件輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，或刀具中心軌跡的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。基點(diǎn)：就是直線

18、段與圓弧段的交點(diǎn)和切點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)：當(dāng)用直線或圓弧來(lái)逼進(jìn)平面曲線輪廓時(shí)，逼近直線或圓弧小段與輪廓曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。大多數(shù)控系統(tǒng)具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，有些高檔系統(tǒng)具有一些特殊曲線插補(bǔ)功能，如拋物線，漸開(kāi)線，螺旋線等大多加工形狀是非園非直曲線或曲面，處理方法是：1,空間曲面行切法：用許多平行的平面曲線來(lái)逼近空間曲面2,平面輪廓:(a)平面輪廓方程y=f(x)，將輪廓曲線按編程允差分割成許多小段，用直線或圓弧來(lái)逼近這些曲線小段。(b)離散點(diǎn)表示的曲線，一種是數(shù)據(jù)點(diǎn)較密，可直接用直線或圓弧逼近。數(shù)據(jù)點(diǎn)少時(shí)，可插值法加密節(jié)點(diǎn)或曲線擬合后用直線或圓弧逼近。2022-3-12150一、基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算1直

19、線與圓弧相交或相切已知直線方程為y=kx+b，求以點(diǎn)（x0，y0）為圓心，半徑為R的圓與該直線的交點(diǎn)坐標(biāo)（xc，yc）。直線方程與圓方程聯(lián)立，得聯(lián)立方程組：經(jīng)推算后給出標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式如下： +=-+-bkxyRyyxx22020)()(21kA+=2202000)()(2RybxCxybkB-+=-=AACBBxC242-=bkxyCC+=2022-3-12151一、基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算2圓弧與圓弧相交或相切已知兩相交圓的圓心坐標(biāo)及半徑分別為（x1，y1），R1；（x2，y2），R2，求其交點(diǎn)坐標(biāo)（xc，yc）。 聯(lián)立兩圓方程 經(jīng)推算可給出標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式如下 =-+-=-+-222222212121)(

20、)()()(RyyxxRyyxx12xxx-=12yyy-=2)()(212121222222RyxRyxD-+-+=21+=yxA-=112xyxyDyB212121RxyDyC-+-=AACBBxC242-=yxxDyCC-=2022-3-12152二、非園曲線的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算曲線方程y=f(x),用直線或圓弧逼近時(shí)，其節(jié)點(diǎn)數(shù)目的選擇決定于：（1）曲線的特性（形狀）（2）逼近曲線的形狀（3）逼近誤差（一般取零件公差的1/51/10）原則：選用合適的逼近曲線形式，在保證逼近精度的前提下，使節(jié)點(diǎn)數(shù)目盡可能少，程序段短，計(jì)算簡(jiǎn)單。2022-3-121532022-3-12154（一）用直線逼近零件

21、輪廓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算1、等間距直線逼近法其基本點(diǎn)是使某一坐標(biāo)的增量相等，如直角坐標(biāo)中X坐標(biāo)的增量相等，極坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)角增量相等或直徑增量相等。步驟：（1）將按某一坐標(biāo)增量等分坐標(biāo)值間距按加工精度憑經(jīng)驗(yàn)選取；（2）按y=f(x)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)值（3）驗(yàn)算最大逼近誤差小于允差允：Y增量最大處，曲率半徑小處，拐點(diǎn)處線段。一般允取為零件公差的1/5-1/10（4）若誤差不滿足要求，則重新從（1）開(kāi)始。特點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單，當(dāng)曲線曲率變化大時(shí)，程序段數(shù)多。2022-3-12155)21( 1)21( 1, 12, 210212111yyxxxyCxxByyACBYAXyyxxyyxx-=-=-=+-=-或2222BA

22、CByAxBACBYAX+=+允2022-3-121562、等弦長(zhǎng)直線逼近法其基本點(diǎn)是使每個(gè)程序段的直線段長(zhǎng)度相等，最大誤差發(fā)生在零件輪廓曲率半徑最小處。步驟：（1）先確定曲率半徑最小處Rmin；求Rmin（2）確定允許步長(zhǎng)l,（3）將曲線方程與上述方程聯(lián)立求解交點(diǎn)坐標(biāo)b;（4）順次以b,c,d,為園心，l長(zhǎng)為半徑作園，求各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。特點(diǎn)：計(jì)算較等間距法復(fù)雜，但程序段數(shù)較少。0/)1 (2/32= +=dxdRyyR由允允min222l-=)(2minmin22022-3-121572022-3-121583、等誤差直線逼近法其基本點(diǎn)是使每個(gè)直線段的逼近誤差相等，并小于或等于允。步驟：（1）

23、以a點(diǎn)為圓心，確定允許誤差允的園方程（2）求園與曲線公切線MN的斜率K:為求YN，YM，XN，XM，需解下面的方程組：222)()(=-+-bayyxxMNMNXXYYK-=-=-=)()()()(MMNMNMMNMNMNNNXFXXYYXFYXfNXYYXfY（曲線方程）（曲線切線方程）（允差圓方程）（允差圓切線方程）2022-3-12159)(aaxxkyy-=-)()(aaxxkyyxfy-=-=和2022-3-12160（二）用圓弧逼近零件輪廓曲線的節(jié)點(diǎn)計(jì)算用圓弧去逼近工件的輪廓曲線，需求出每段的圓弧圓心、起點(diǎn)、終點(diǎn)的坐標(biāo)值及圓弧段的半徑，節(jié)點(diǎn)計(jì)算的依據(jù)仍是使圓弧段與工件輪廓曲線間的誤

24、差小于或等于允。采用的方法有（1）曲率園法，彼此相交的圓弧逼近非圓曲線（2）三點(diǎn)園法：通過(guò)已知三個(gè)節(jié)點(diǎn)求園，并作為一個(gè)程序段。（3）相切園法：通過(guò)已知四個(gè)節(jié)點(diǎn)分別作兩個(gè)相切的園，編出兩個(gè)圓弧程序段。2022-3-12161（1）基本原理已知輪廓曲線Y=f（X）如圖2-14所示，從曲線的起點(diǎn)開(kāi)始，作與曲線內(nèi)切的曲率圓，求出曲率圓的中心。以曲率圓中心為圓心，以曲率圓半徑加（減）允為半徑，所作的圓 （偏差圓）與曲線Y=f（X）的交點(diǎn)為下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并重新計(jì)算曲率圓中心，使曲率圓通過(guò)相鄰的兩節(jié)點(diǎn)。 （2）計(jì)算步驟2022-3-1216222121222)()()()(nmnmnnmnmnyxyx=-+-

25、=-+-+2022-3-12163（1）基本原理該方法是先用直線逼近零件輪廓，然后在通過(guò)連續(xù)三點(diǎn)作園，直線逼近輪廓如前述，其逼近誤差為1，圓弧與輪廓的誤差為2，則21.為減少圓弧段的數(shù)目，并保證編程精度，應(yīng)使2允。現(xiàn)求2允時(shí)的直線逼近誤差1值，3為圓弧與逼近直線的誤差.在相同誤差的情況下，用圓弧逼近可減少程序段數(shù)。2022-3-121642）計(jì)算步驟1.首先從曲線起點(diǎn)開(kāi)始，通過(guò)P1、P2、P3三點(diǎn)作圓。圓方程的一般表達(dá)形式為x2y2DxEyF=02.其圓心坐標(biāo)和半徑為：通過(guò)已知點(diǎn)P1（x1，y1）、P2（x2，y2），P3（x3，y3）的圓，其應(yīng)使圓弧段逼近誤差=允，為此應(yīng)作進(jìn)一步的計(jì)算。設(shè)已

26、求出連續(xù)三個(gè)節(jié)點(diǎn)P1、P2、P3處曲線的曲率半徑分別為RP1、RP2、RP3，通過(guò)P1、P2、P3三點(diǎn)的圓的半徑為R，取23212323212121232321222212222323212121323231)()()()()()(yxyxyxxyyxxyFyxyxyxxyxxEyxyxyxyyxyD-+-+=-+-+=-+-+=3321PPPPRRRR+= ，按 算出值， PRRR-=允按值進(jìn)行一次等誤差直線段逼近，重新求得P1、P2、P3三點(diǎn)，用此三點(diǎn)作一圓弧，該圓弧即為滿足=允條件的圓弧。 2,200EyDx-=-=2422FEDR-+=2022-3-12165121222)(2aaaR

27、RRAB=-=322RAB =由圖中可知：由直線與曲線y=f(x)得到由直線和圓弧可得到：有上兩式可得到：所以：RRa-=-=11312aaRRRRRR-=-=允21教材中的Ra為3321PPPPRRRR+=RRa13=按1值進(jìn)行一次等誤差直線段逼近，重新求得P1、P2、P3三點(diǎn)，用此三點(diǎn)作一圓弧，該圓弧即為滿足1=允條件的圓弧。 2022-3-121663.相切圓法圓弧逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算1）基本原理:在曲線的一個(gè)計(jì)算單元上任選四個(gè)點(diǎn)A、B、C、D，其中A點(diǎn)為給定的起點(diǎn)。AD段（一個(gè)計(jì)算單元）曲線用兩相切圓弧M和N逼近。具體來(lái)說(shuō)，點(diǎn)A和B的法線交于M，點(diǎn)C和D的法線交于N，以點(diǎn)M和N為圓心，以MA和ND為半徑作兩圓弧，則M和N圓弧相切于MN的延長(zhǎng)線上G點(diǎn)。曲線與M、N圓的最大誤差分別發(fā)生在B、C兩點(diǎn)，應(yīng)滿足的條件是：NMRRNM=-允允CNDNBM