數(shù)控加工工藝7

課題3數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及編程規(guī)則實(shí)訓(xùn)

3.1實(shí)訓(xùn)目的3.13.2相關(guān)知識(shí)3.23.3實(shí)訓(xùn)內(nèi)容3.33.1實(shí)訓(xùn)目的掌握數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的建立，了解手工編程的一般步驟及加工程序的結(jié)構(gòu)，熟悉常用F、S、T、M指令的應(yīng)用及模態(tài)與非模態(tài)指令的區(qū)別。3.2相關(guān)知識(shí)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定數(shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系數(shù)控編程的種類及步驟FANUC0i系統(tǒng)的編程指令數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)案例

如圖3.1所示，數(shù)控銑床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由三部分組成，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作橫向和縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸箱帶動(dòng)刀具作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)一個(gè)零件在數(shù)控銑床上加工時(shí)，如何用代碼來描述刀具與零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)呢？

3.2.1數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定

1．規(guī)定原則

（1）右手笛卡爾坐標(biāo)系

（2）刀具運(yùn)動(dòng)原則

數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)既可以是刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)（如數(shù)控車床），也可以是工件相對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)（如數(shù)控銑床），為了方便程序編制人員能在不知刀具移近工件，或工件移近刀具的情況下確定機(jī)床的加工操作。在標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定：永遠(yuǎn)假定刀具相對(duì)于靜止的工件坐標(biāo)系而運(yùn)動(dòng)。（3）運(yùn)動(dòng)正方向的規(guī)定

機(jī)床的某一部件運(yùn)動(dòng)的正方向，是增大工件和刀具距離（即增大工件尺寸）的方向。2．坐標(biāo)軸確定的方法及步驟

（1）Z軸一般取產(chǎn)生切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)，刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎?，如圖3.3、3.4所示。當(dāng)機(jī)床有幾個(gè)主軸時(shí)，選一個(gè)與工件裝夾面垂直的主軸為Z坐標(biāo)。當(dāng)機(jī)床無主軸時(shí)，選與工件裝夾面垂直的方向?yàn)閆坐標(biāo)，如圖3.5所示。(a)帶前置刀架的數(shù)控車床(b)帶后置刀架的數(shù)控車床圖3.3數(shù)控車床坐標(biāo)系（a）立式數(shù)控銑床(b)臥式數(shù)控銑床圖3.4數(shù)控銑床坐標(biāo)系圖3.5牛頭刨床坐標(biāo)系（2））X軸軸X坐坐標(biāo)標(biāo)是是水水平平的的，，它它平平行行于于工工件件的的裝裝卡卡面面。。對(duì)對(duì)于于工工件件作作旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)切切削削運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的機(jī)機(jī)床床（（如如車車床床、、磨磨床床等等）），，X坐坐標(biāo)標(biāo)的的方方向向是是在在工工件件的的徑徑向向上上，，且且平平行行于于橫橫滑滑座座。。對(duì)對(duì)于于安安裝裝在在橫橫滑滑座座的的刀刀架架上上的的刀刀具具，，離離開開工工件件旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中中心心的的方方向向，，是是X坐坐標(biāo)標(biāo)的的正正方方向向，，如如圖圖3.3所所示示。。對(duì)于于刀刀具具作作旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)切切削削運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的機(jī)機(jī)床床（（如如銑銑床床、、鉆鉆床床、、鏜鏜床床等等）），，當(dāng)當(dāng)Z坐坐標(biāo)標(biāo)垂垂直直時(shí)時(shí)，，對(duì)對(duì)于于單單立立柱柱機(jī)機(jī)床床，，當(dāng)當(dāng)從從主主要要刀刀具具主主軸軸向向立立柱柱看看時(shí)時(shí)，，+X運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的方方向向指指向向右右方方，，如如圖圖3.4（（a））所所示示。。當(dāng)當(dāng)Z坐坐標(biāo)標(biāo)水水平平時(shí)時(shí)，，從從主主要要刀刀具具主主軸軸向向工工件件看看時(shí)時(shí)，，+X運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向指指向向右右方方，，如如圖圖3.4（（b））所所示示。。對(duì)于于無無主主軸軸的的機(jī)機(jī)床床（（如如牛牛頭頭刨刨床床）），，X坐坐標(biāo)標(biāo)平平行行于于主主要要的的切切削削方方向向，，且且以以該該方方向向?yàn)闉檎椒较蛳颍?，如如圖圖3.5所所示示。。（3）Y軸軸根據(jù)已確定定的X、Z軸，按右右手笛卡爾爾坐標(biāo)系確確定。（4）A、、B、C軸軸A、B、C相應(yīng)地表表示其軸線線平行于X、Y、Z坐標(biāo)的旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。。正向的A、B、C，相應(yīng)地地表示在X、Y、Z坐標(biāo)正方方向上按照照右旋螺紋紋前進(jìn)的方方向，如圖圖3.6所所示。（a）五坐坐標(biāo)臥式曲曲面和輪廓廓銑床(b)五坐坐標(biāo)擺動(dòng)式式銑頭曲面面和輪廓銑銑床圖3.6多多坐標(biāo)標(biāo)數(shù)控銑床床坐標(biāo)系（5）附加加的坐標(biāo)直線運(yùn)動(dòng)：：如在X、、Y和Z主主要直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)之外，，另有第二二組平行于于它們的坐坐標(biāo)，可分分別指定為為U、V和和W。如如還有第三三組運(yùn)動(dòng)，，則分別指指定為P、、Q和R。。如果在X、Y和Z主要直線線運(yùn)動(dòng)之外外，存在不不平行或可可以不平行行于X、Y或Z的直直線運(yùn)動(dòng)，，亦可相宜宜地指定為為U、V、、W、P、、Q或R。對(duì)于鏜鏜銑床，徑徑向刀架滑滑板的運(yùn)動(dòng)動(dòng)，可指定定為U或P（如果這這個(gè)字母合合適的話）），滑板離離開主軸中中心的方向向?yàn)檎较蛳?，如圖3.7所示示。選擇最最接近主要要主軸的直直線運(yùn)動(dòng)指指定為第一一直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)，其次接接近的指定定為第二直直線運(yùn)動(dòng)，，最遠(yuǎn)的指指定為第三三直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)。圖3.7臥臥式鏜銑銑床坐標(biāo)系系（6）主軸軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的方向主軸的順時(shí)時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向，，是按照右右旋螺紋進(jìn)進(jìn)入工件的的方向。3.2.2數(shù)控控機(jī)床的兩兩種坐標(biāo)系系1．機(jī)床坐坐標(biāo)系又稱機(jī)械坐坐標(biāo)系，其其坐標(biāo)和運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向視視機(jī)床的種種類和結(jié)構(gòu)構(gòu)而定。機(jī)床坐標(biāo)系系的原點(diǎn)也也稱機(jī)床原原點(diǎn)或機(jī)械械原點(diǎn)，如如圖3.8、圖3.9（a））所示的O點(diǎn)，從機(jī)機(jī)床設(shè)計(jì)的的角度來看看，該點(diǎn)位位置可任選選，但從使使用某一具具體機(jī)床來來看，這點(diǎn)點(diǎn)卻是機(jī)床床上一個(gè)固固定的點(diǎn)。。與機(jī)床原點(diǎn)點(diǎn)不同但又又很容易混混淆的另一一個(gè)概念是是機(jī)床零點(diǎn)點(diǎn)，它是機(jī)機(jī)床坐標(biāo)系系中一個(gè)固固定不變的的極限點(diǎn)，，即運(yùn)動(dòng)部部件回到正正向極限的的位置。在在加工前及及加工結(jié)束束后，可用用控制面板板上的“回回零”按鈕鈕使部件（（如刀架））退到該點(diǎn)點(diǎn)。例如：：對(duì)數(shù)控車車床而言，，機(jī)床零點(diǎn)點(diǎn)是指車刀刀退離主軸軸端面和中中心線最遠(yuǎn)遠(yuǎn)而且是某某一固定的的點(diǎn)，如圖圖3.8所所示的O/點(diǎn)，O/點(diǎn)在機(jī)床出出廠時(shí)，就就已經(jīng)調(diào)好好并記錄在在機(jī)床使用用說明書中中供用戶編編程使用，，一般情況況下，不允允許隨意變變動(dòng)。圖3.8數(shù)數(shù)控車床的的機(jī)床坐標(biāo)系系圖3.9立立式數(shù)控銑銑床坐標(biāo)系和和機(jī)床原點(diǎn)、、工件原點(diǎn)２．編程坐標(biāo)標(biāo)系又稱工件坐標(biāo)標(biāo)系，是編程程時(shí)用來定義義工件形狀和和刀具相對(duì)工工件運(yùn)動(dòng)的坐坐標(biāo)系。為保保證編程與機(jī)機(jī)床加工的一一致性，工件件坐標(biāo)系也應(yīng)應(yīng)是右手笛卡卡爾坐標(biāo)系。。工件裝夾到到機(jī)床上時(shí)，，應(yīng)使工件坐坐標(biāo)系與機(jī)床床坐標(biāo)系的坐坐標(biāo)軸方向保保持一致。編程坐標(biāo)系的的原點(diǎn)，也稱稱編程原點(diǎn)或或工件原點(diǎn)，，其位置由編編程者確定，，如圖3.9（b）所示示的O2點(diǎn)，工件原點(diǎn)點(diǎn)的設(shè)置一般般應(yīng)遵循下列列原則：（1）工件原原點(diǎn)與設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)或裝配基基準(zhǔn)重合，以以利于編程；；（2）工件原原點(diǎn)盡量選在在尺寸精度高高、表面粗糙糙度值小的工工件表面上；；（3）工件原原點(diǎn)最好選在在工件的對(duì)稱稱中心上；（4）要便于于測(cè)量和檢驗(yàn)驗(yàn)。３.2.3數(shù)數(shù)控編程程的種類及步步驟（1）確定工工藝過程（2）計(jì)算刀刀具軌跡的坐坐標(biāo)值（3）編寫加加工程序（4）將程序序輸入數(shù)控機(jī)機(jī)床（5）程序檢檢驗(yàn)1．?dāng)?shù)控加工工程序編制的的步驟2．?dāng)?shù)控編程程的種類（1）手工編編程手工編程是指指在編程的過過程中，全部部或主要由人人工進(jìn)行，如如圖3.8所所示。對(duì)于加加工形狀簡(jiǎn)單單、計(jì)算量小小、程序不多多的零件，采采用手工編程程較簡(jiǎn)單、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、效率高高。（2）計(jì)算機(jī)機(jī)自動(dòng)編程計(jì)算機(jī)自動(dòng)編編程是指在編編程過程中，，除了分析零零件圖樣和制制定工藝方案案由人工進(jìn)行行外，其余工工作均由計(jì)算算機(jī)輔助完成成。采用計(jì)算機(jī)自自動(dòng)編程時(shí)，，數(shù)學(xué)處理、、編寫程序、、檢驗(yàn)程序等等工作是由計(jì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)完完成的，由于于計(jì)算機(jī)可自自動(dòng)繪制出刀刀具中心運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡，使編編程人員可及及時(shí)檢查程序序是否正確，，需要時(shí)可及及時(shí)修改，以以獲得正確的的程序。又由由于計(jì)算機(jī)自自動(dòng)編程代替替程序編制人人員完成了繁繁瑣的數(shù)值計(jì)計(jì)算，可提高高編程效率幾幾十倍乃至上上百倍，因此此解決了手工工編程無法解解決的許多復(fù)復(fù)雜零件的編編程難題。自自動(dòng)編程的特特點(diǎn)就在于編編程工作效率率高，可解決決復(fù)雜形狀零零件的編程難難題。３.2.４FANUC0i系系統(tǒng)的編程指指令1．準(zhǔn)備功能能G指令2．輔助功能能M指令表3.2是中中華人民共和和國(guó)機(jī)械行業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T3208-1999規(guī)定的輔助助功能M代碼碼的定義表。。表3.1是中中華人民共和和國(guó)機(jī)械行業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T3208-1999規(guī)定的準(zhǔn)備備功能G代碼碼的定義表。。常用的M指令令功能及其應(yīng)應(yīng)用如下：（1）程序停停止指令：M00功能：執(zhí)行完完包含M00的程序段后后，機(jī)床停止止自動(dòng)運(yùn)行，，此時(shí)所有存存在的模態(tài)信信息保持不變變，用循環(huán)啟啟動(dòng)使自動(dòng)運(yùn)運(yùn)行重新開始始。（2）程序計(jì)計(jì)劃停止指令：M01功能：與M00類似，執(zhí)執(zhí)行完包含M01的程序序段后，機(jī)床床停止自動(dòng)運(yùn)運(yùn)行，只是當(dāng)當(dāng)機(jī)床操作面面板上的任選選停機(jī)的開關(guān)關(guān)置1時(shí)，這這個(gè)代碼才有有效。（３）主軸順順時(shí)針方向旋旋轉(zhuǎn)、主軸逆逆時(shí)針方向旋旋轉(zhuǎn)、主軸停停指令：M03、M04、、M05功能：開動(dòng)主主軸時(shí)，M03指令可使使主軸按右旋旋螺紋進(jìn)入工工件的方向旋旋轉(zhuǎn)，M04指令可使主主軸按右旋螺螺紋離開工件件的方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。M05指指令可使主軸軸在該程序段段其它指令執(zhí)執(zhí)行完成后停停轉(zhuǎn)。格式：M03SM04SM05說明：數(shù)控機(jī)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向的判斷方方法是，沿+Z方向看，，順時(shí)針方向向旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，逆時(shí)針方方向旋轉(zhuǎn)為反反轉(zhuǎn)。（４）換刀指令：M06功能：自動(dòng)換換刀。用于具具有自動(dòng)換刀刀裝置的機(jī)床床，如加工中中心、數(shù)控車車床。格式：M06T說明：當(dāng)數(shù)控控系統(tǒng)不同時(shí)時(shí)，換刀的編編程格式有所所不同，具體體編程時(shí)應(yīng)參參考操作說明明書。（5）程序結(jié)結(jié)束指令：M02或M30功能：該指令令表示主程序序結(jié)束，同時(shí)時(shí)機(jī)床停止自自動(dòng)運(yùn)行，CNC裝置復(fù)復(fù)位。M30還可使控制制返回到程序序的開頭，故故程序結(jié)束使使用M30比比M02要方方便些。說明：該指令令必須編在最最后一個(gè)程序序段中。對(duì)于BEIJING-FANUC0i系統(tǒng)，一般情情況下，在一一個(gè)程序段中中僅能指定一一個(gè)M代碼。。但是，設(shè)定定參數(shù)No.3404#7（M3B）=1時(shí)，，在一個(gè)程序序段中一次最最多可以指定定三個(gè)M代碼碼。模態(tài)指令又稱稱續(xù)效指令，，一經(jīng)程序段段中指定，便便一直有效，，直到以后程程序段中出現(xiàn)現(xiàn)同組另一指指令或被其它它指令取消時(shí)時(shí)才失效。編編寫程序時(shí)，，與上段相同同的模態(tài)指令令可省略不寫寫。不同組模模態(tài)指令編在在同一程序段段內(nèi)，不影響響其續(xù)效。例例如:N0010G91G01X20Y20Z-5F150M03S1000；N0020X35；；N0030G90G00X0Y0Z100M02；上例中，第一一段出現(xiàn)三個(gè)個(gè)模態(tài)指令，，即G91、、G01、M03，因它它們不同組而而均續(xù)效，其其中G91功功能延續(xù)到第第三段出現(xiàn)G90時(shí)失效效；G01功功能在第二段段中繼續(xù)有效效，至第三段段出現(xiàn)G00時(shí)才失效；；M03功能能直到第三段段M02功能能生效時(shí)才失失效。3．G、M指指令說明（1）模態(tài)與與非模態(tài)指令令表3.2第（（2）欄有““*”的M指指令，其功能能與同段其它它指令的動(dòng)作作同時(shí)開始，，如上例第一一段中，M03功能與G01功能同同時(shí)開始，即即在直線插補(bǔ)補(bǔ)運(yùn)動(dòng)開始的的同時(shí)，主軸軸開始正轉(zhuǎn)，，轉(zhuǎn)速為1000r/min。表3.2第（（3）欄有““*”的M指指令，其功能能在同段其它它指令動(dòng)作完完成后才開始始。如上例第第三段中，M02功能在在G00功能能完成后才開開始，即在移移動(dòng)部件完成成G00快速速點(diǎn)位動(dòng)作后后，程序才結(jié)結(jié)束。（2）M功能能開始時(shí)間4．F、S、、T代碼F代碼表示刀刀具中心運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)的進(jìn)給速速度。由F和和其后的若干干數(shù)字組成。。數(shù)字的單位位取決于每個(gè)個(gè)系統(tǒng)所采用用的進(jìn)給速度度的指定方法法。具體內(nèi)容容見所用機(jī)床床的編程說明明書。注意事項(xiàng)如下下：①當(dāng)編寫程序序時(shí)，第一次次遇到直線（（G01）或或圓?。℅02/G03）插補(bǔ)指令令時(shí)，必須編編寫進(jìn)給率F，如果沒有有編寫F功能能，CNC采采用F0。當(dāng)當(dāng)工作在快速速定位（G00）方式時(shí)時(shí)，機(jī)床將以以通過機(jī)床軸軸參數(shù)設(shè)定的的快速進(jìn)給率率移動(dòng)，與編編寫的F指令令無關(guān)。②F代碼為模模態(tài)指令，實(shí)實(shí)際進(jìn)給率可可以通過CNC操作面板板上的進(jìn)給倍倍率旋鈕，在在0～120%之間調(diào)整整。（1）進(jìn)給功功能F代碼S代碼表示機(jī)機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。由S和和其后的若干干數(shù)字組成，，其表示方法法有以下三種種：①轉(zhuǎn)速S表示主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，單位為為r/min。如S1000表示主主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。②線速在恒線速狀態(tài)態(tài)下，S表示示切削點(diǎn)的線線速度，單位位為m/min。如S60表示切削削點(diǎn)的線速度度恒定為60m/min。③代碼用代碼表示主主軸速度時(shí)，，S后面的數(shù)數(shù)字不直接表表示轉(zhuǎn)速或線線速的數(shù)值，，而只是主軸軸速度的代號(hào)號(hào)。如某機(jī)床床用S00～～S99表示示100種轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，S40表示主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1200r/min，S41表示主軸軸轉(zhuǎn)速為1230r/min，S00表示主軸軸轉(zhuǎn)速為0r/min，，S99表示示最高轉(zhuǎn)速。。（2）主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速功能S代代碼①采用T代碼碼編程由T和數(shù)字組組成。有T×××和T×××××兩種格格式，數(shù)字的的位數(shù)由所用用數(shù)控系統(tǒng)決決定，T后面面的數(shù)字用來來指定刀具號(hào)號(hào)和刀具補(bǔ)償償號(hào)。例如：T04表示選擇4號(hào)刀；T0404表示示選擇4號(hào)刀刀，4號(hào)偏置置值；T0400表示選選擇第4號(hào)刀刀，刀具偏置置取消。②采用T、D代碼編程利用T功能選選擇刀具，利利用D功能選選擇相關(guān)的刀刀偏。在定義這兩個(gè)個(gè)參數(shù)時(shí)，其其編程的順序序?yàn)門、D。。T和D可以以編寫在一起起，也可以單單獨(dú)編寫，例例如：T4D04表示示選擇4號(hào)刀刀，采用刀具具偏置表第4號(hào)的偏置尺尺寸；T4D12表示示用4號(hào)刀，，采用刀具偏偏置表第12號(hào)的偏置尺尺寸；T2表表示選擇2號(hào)號(hào)刀，采用與與該刀具相關(guān)關(guān)的刀具偏置置尺寸。（3）刀具功功能T代碼3.2.5數(shù)數(shù)控加工工程序的結(jié)構(gòu)構(gòu)1．?dāng)?shù)控加工工程序的構(gòu)成成一個(gè)完整的數(shù)數(shù)控加工程序序由程序開始始部分、若干干個(gè)程序段、、程序結(jié)束部部分組成。一一個(gè)程序段由由程序段號(hào)和和若干個(gè)“字字”組成，一一個(gè)“字”由由地址符和數(shù)數(shù)字組成。下面是一個(gè)完完整的數(shù)控加加工程序，該該程序由程序序號(hào)開始，以以M02結(jié)束束。程序說明O1122程序開始N5G90G92X0Y0Z0；程序段1N10G42G01X-60.0Y10.0D01F200；程序段2N15G02X40.0R50.0；程序段3N20G00G40X0Y0；程序段4N25M02；程序結(jié)束（1）程序號(hào)號(hào)為了區(qū)分每個(gè)個(gè)程序，對(duì)程程序要進(jìn)行編編號(hào)，程序號(hào)號(hào)由程序號(hào)地地址和程序的的編號(hào)組成，，程序號(hào)必須須放在程序的的開頭。如：：O1122程序的編號(hào)（（1122號(hào)號(hào)程序）程序號(hào)地址（（編號(hào)的指令令碼）不同的數(shù)控系系統(tǒng)，程序號(hào)號(hào)地址也有所所差別。如SMK8M系系統(tǒng)用％，而而FANUC系統(tǒng)用Ｏ作作為程序號(hào)的的地址碼。編編程時(shí)一定要要參考說明書書，否則程序序無法執(zhí)行。。（2）程序段段的格式和組組成程序段的格式式可分為地址址格式、分隔隔地址格式、、固定程序段段格式和可變變程序段格式式等。其中以以可變程序段段格式應(yīng)用最最為廣泛，所所謂可變程序序段格式就是是程序段的長(zhǎng)長(zhǎng)短是可變的的。例如：Ｎ15Ｇ01Ｘ-60.0Y10.0Ｆ100；程序段結(jié)束進(jìn)給速度指令令坐標(biāo)移動(dòng)距離離指令運(yùn)動(dòng)方式指令令（直線）程序段號(hào)其中Ｎ是程序序段地址符，，用于指定程程序段號(hào)；ＧＧ是指令動(dòng)作作方式的準(zhǔn)備備功能地址，，G01為直直線插補(bǔ)；ＸＸ、Y是坐標(biāo)標(biāo)軸地址；ＦＦ是進(jìn)給速度度指令地址，，其后的數(shù)字字表示進(jìn)給速速度的大小，，例如