數控課件-第2章-數控加工程序編制

1、2020/10/5,數控技術,1,內容提要 本章講述 數控加工的工藝分析和典型的加工方法； 加工程序的編制、結構及常用算法； 簡要介紹自動編程。,第二章 數控加工程序的編制,2020/10/5,數控技術,2,一、程序編制的基本概念 數控加工程序編制： 從零件圖紙到制成控制介質的全過程。 將零件的加工信息、加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(F、S、T)及輔助動作（變速、換刀、冷卻液啟停、工件夾緊松開等）等，用規(guī)定的文字、數字、符號組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質的整個過程。,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,3,程序編制分為：手工編程

2、和自動編程兩種。 手動編程：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數值計算能力） 自動編程：編程人員只要根據零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統(tǒng)的規(guī)定， 將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，由計算機自動進行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動打印出程序單和制備控制介質。,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,4,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,5,手工編程適用于：幾何形狀不太復雜的零件。 自動編程適用于： 形狀復雜的零件， 雖不復雜但編程工作量很大的零件（如有數千個孔的零件） 雖不復雜

3、但計算工作量大的零件（如輪廓加工時，非圓曲線的計算）,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,6,據國外統(tǒng)計： 用手工編程時，一個零件的編程時間與機床實際加工時間之比，平均約為 30：1。 數控機床不能開動的原因中，有2030%是由于加工程序不能及時編制出造成的 編程自動化是當今的趨勢！,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,7,圖紙工藝分析 這一步與普通機床加工零件時的工藝分析相同，即在對圖紙進行工藝分析的基礎上，選定機床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序及切削用量等工藝參數等。,二、手工編程的內容和步驟,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020

4、/10/5,數控技術,8,計算運動軌跡 根據零件圖紙上尺寸及工藝線路的要求，在選定的坐標系內計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標值，并且按NC機床的規(guī)定編程單位（脈沖當量）換算為相應的數字量，以這些坐標值作為編程尺寸。,錯誤,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,9,編制程序及初步校驗 根據制定的加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補償、輔助動作及刀具運動軌跡，按照數控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進行校核、檢查上述兩個步驟的錯誤。,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質,校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/

5、5,數控技術,10,制備控制介質 將程序單上的內容，經轉換記錄在控制介質上，作為數控系統(tǒng)的輸入信息，若程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。,第一節(jié) 手工編程與自動編程,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質,校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,2020/10/5,數控技術,11,程序的校驗和試切 所制備的控制介質，必須經過進一步的校驗和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯誤，應分析錯誤產生的原因，進行相應的修改。,第一節(jié) 手工編程與自動編程,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質,校驗和試切,零件圖紙,錯誤,修改,2020/10/5,數控技術,12,常用的校驗和

6、試切方法： 對于平面輪廓零件可在機床上用筆代替刀具、坐標紙代替工件進行空運轉空運行繪圖。 對于空間曲面零件，可用蠟塊、塑料或木料或價格低的材料作工件，進行試切，以此檢查程序的正確性。,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,13,在具有圖形顯示功能的機床上，用靜態(tài)顯示（機床不動）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法，則更為方便。 上述方法只能檢查運動軌跡的正確性，不能判別工件的加工誤差。首件試切(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求。 當發(fā)現錯誤時，應分析錯誤的性質，或修改程序單，或調整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求

7、為止。,第一節(jié) 手工編程與自動編程,2020/10/5,數控技術,14,第一節(jié) 手工編程與自動編程,三、自動編程 概述 APT語言(Auto-Program Tool) 自動編程系統(tǒng)的發(fā)展 自動編程系統(tǒng)的過程,2020/10/5,數控技術,15,三、自動編程,自動編程系統(tǒng)的過程,2020/10/5,數控技術,16,用MASTERCAM數控編程,MasterCAM是美國CNC Softwarel NC公司研制開發(fā)的一套PC級套裝軟件，可以在一般的計算機上運行，它既可以設計繪制所要加工的零件，也可以產生加工這個零件的數控程序，還可以將AutoCAD、CADKEY、Solidworks等CAI軟件繪

8、制的圖形調入到MasterCAM中進行數控編程。因此，MasteICAM是一套真正的CADCAM一體化的軟件。,2020/10/5,數控技術,17,MasterCAM的主要特點,同時具備CADCAM功能 加工方式多，適用機床廣 可以與機床直接通信 可以模擬加工和計算加工時間 可以自備刀具庫和材料庫 操作效率高,2020/10/5,數控技術,18,1 數控加工工藝 數控機床加工零件和工藝除按一般方式對零件進行分析外，還 必須注意以下幾點： 選擇合適的對刀點 對刀點：確定刀具與工件相對位置的點（起刀點）。 對刀點 可以是工件或夾具上的點，或者與它們相關的易于測量的點。 對刀點 確定之后，機床坐標系

9、與工件坐標系的相對關系就確定了。,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,19,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,Y,Z,2020/10/5,數控技術,20,刀位點： 用于確定刀具在機床坐標系中位置的刀具上的特定點。,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,鏜刀,鉆頭,立銑刀、端銑刀,面銑刀,指狀銑刀,球頭銑刀,車刀,2020/10/5,數控技術,21,對刀： 就是使“對刀點”與“刀位點”重合的操作。,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,22,選擇對刀點的原則： 選在零件的設計基準或工藝基準上，或與之相關的位置上。

10、選在對刀方便，便于測量的地方。 選在便于坐標計算的地方,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,23,車削加工中心自動對刀儀,銑削加工中心工件/刀具位置檢測,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,24,電 子 對 刀 器,電子對刀器是立式加工中心，立式數控鏜、銑床等數控機床最常用的對刀器，它主要用于在機床上直接完成刀具的長度確定。,三 維 測 頭,三維測頭是加工中心，數控鏜、銑床等各種數控金屬切削機床常用的測頭。操作者采用這種測頭能夠直接在機床上對工件加工尺寸和精度進行測量，不需要其它常規(guī)量具，也不需要拆卸工件。,第二節(jié) 數控加

11、工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,25,Laser tool setting Non-contact sensing technology is revolutionising tool setting and broken tool detection on machining centres,Renishaws growing range of non-contact tool setters enable fast and repeatable measurement of tool dimensions and tool forms, as well as li

12、ghtning-fast checking of tool condition. The benefits are reduced setting times, right-first-time machining and confidence in unmanned operation.,2020/10/5,數控技術,26,加工線路的確定 加工線路加工過程中刀具相對于工件的運動軌跡次序。 孔類加工（鉆孔、鏜孔）原則：在滿足精度要求的前提下，盡可能減 少空行程：,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,n 個,),)(,1,),1,(,2,b,a,n,a,n,b,+,-,=,-,+,=,（,

13、黃線長,紅線長,b,a,+切入/出段,+切入/出段,2020/10/5,數控技術,27,車削或銑削： 原則： 盡量采用切向切入/出，不用徑向切入/出，以避免由于切入/出路線的不當降低零件的表面加工質量。,切向切入,徑向切入,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,28,空間曲面的加工,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,29,加工線路的選擇應遵從的原則： 盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程以提高生產率。 保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。 保證零件的工藝要求。 利于簡化數值計算，減少程序段的數目和程序編制的工作量。,第二節(jié) 數

14、控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,30,程序編制中的誤差 在數控機床上加工零件時，從零件圖上的信息開始，直到成零件的全過程，每個環(huán)節(jié)的誤差都會影響到工件的加工精度。這些誤差通常分為兩類： 第一類是在直接加工零件的過程中產生的誤差，它是產生加工誤差的主體，主要包括數控系統(tǒng)（包括伺服）的誤差和整個工藝系統(tǒng)（機床刀具夾具毛坯）內部的各種因素對加工精度的影響。 第二類是編程時產生的誤差，即用NC系統(tǒng)具備的插補功能去逼近任意曲線時所產生的誤差。,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,31,式中： ：編程誤差 a 算法誤差（擬合誤差）：為用近似

15、算法逼近零件輪廓時產生的誤差（以稱一次逼近誤差）例如：用直線或圓弧去逼 近某曲線時 和用近似方程式去擬合列表曲線時的誤差。 b計算誤差：插補算出的線段與理論線段之間的誤差，它與在計算時所取的字節(jié)長度有關。 c圓整誤差：它是插補完成后，由于分辨率的限制，將其圓整而產生的誤差。它與機床的分辨率有關。,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,32,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,三種誤差的關系如圖所示： 原則： 應小于零件精度的10%,2020/10/5,數控技術,33,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,數控加工方法 平面孔系零件的加工方法 對這類孔

16、的形位精度或尺寸精度要求較高的零件，采用數控鉆床與鏜床加工。,2020/10/5,數控技術,34,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,旋轉體類零件的加工方法 這類零件常用數控車床或數控磨床來加工，特別是在車削零件的毛坯多為棒料或鍛坯，加工余量較大且不均勻，因此在編程中，粗車的加工線路是主要要考慮的問題。,先用直線程序進行粗加工，再按零件輪廓進行精加工,可先按圖中的方法進行14次粗加工，再精加工成形。,2020/10/5,數控技術,35,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,圖(c)所示的零件為陀羅轉子的示意圖，其加工順序為先加工左邊部分，然后加工右邊。若采用圖(c)的方法，當處在軸向

17、進刀時，切削力會陡增而且排屑不暢，極易引起崩刃。圖(c)的方法，切削截面由大逐漸減小，排屑流暢，切削條件大為改善；由于沒有單獨的軸向進刀，程序段數可減少一半。,2020/10/5,數控技術,36,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,平面輪廓零件的加工方法 這類零件常用NC銑床加工。在編程時則應注意，為保證加工平滑，應增加切入和切出程 序段，若平面輪廓為數控 機床所不具備插補功能的 曲線時，則應先采用NC機 床所具備的插補線型（直線、 圓?。┤ケ平摿慵妮喞?。,2020/10/5,數控技術,37,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,空間輪廓表面的加工方法 空間輪廓表面的加工可根據曲

18、面形狀、機床功能、刀具形狀以及零件的精度要求，有不同加工方法。,2020/10/5,數控技術,38,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,三軸兩聯動加工-“行切法” 以X、Y、Z軸中任意兩軸作插補運動，另一軸作周期性進給。這時一般采用球頭或指狀銑刀，在可能的條件下，球半徑應盡可能選擇大一些，以提高零件表面光潔度。方法加工的表面光潔度較差。,2020/10/5,數控技術,39,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,三軸聯動加工 下圖為內循環(huán)滾珠螺母的回珠器示意圖。其滾道母線SS為空間曲線，可用空間直線去逼近，因此，可在具有空間直線插補功能的三軸聯動的數控機床上進行加工，但由于編程計算復雜

19、， 宜采用自動編程。,2020/10/5,數控技術,40,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,四軸聯動加工方法 如下圖所示的飛機大梁，其加工面為直紋扭曲面，若采用三座標聯動加工，則只能用球頭刀。不僅效率低，而且加工表面粗糙度差，為此可采用如圖所示的圓柱銑刀周邊切削方式在四軸聯 動機床上進行加工。由 于計算較復雜，故一般 采用自動編程。,2020/10/5,數控技術,41,五軸聯動加工 船用螺旋槳是五座標聯動加工的典型零件之一。由于其曲率半徑較大，一般采用端銑刀進行加工，為了保證端銑刀的端面加工處的曲面的切平面重合，銑刀除了需要三個移動軸（X、Y、Z）外，還應作螺旋角（與R有關），與后傾角

20、的擺動運動。并且還要作相應的附加 補償運動（擺動中民與銑刀的刀位 點不重合）。葉面的加工需要五軸（X、Y、Z、A、B）聯動，這種編程只能利用自動編程系統(tǒng)。,第二節(jié) 數控加工的工藝分析和數控加工方法,2020/10/5,數控技術,42,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,經過多年的發(fā)展，程序用代碼已標準化，現在有ISO（International Standardization Organization）和EIA(Electronic Industries Association)兩種。 .代碼 代碼：是文字、數字、符號以及它們組合的總稱，又稱指令。它是程序的最小單元。 . 編程指令系統(tǒng)操作代碼的總稱

21、 . G指令準備功能 作用：規(guī)定機床運動線型、坐標系、坐標平面、刀補、刀偏、暫停等多種操作。 組成：G后帶二位數字組成。100種模態(tài)指令與非模態(tài)指令。 問題： 什么是模態(tài)指令/非模態(tài)指令？,2020/10/5,數控技術,43,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,M指令輔助功能 作用：控制機床及其輔助裝置的通斷的指令。 組成：M后跟兩位數字組成。100種。 F.S.T指令 F指令指定進給速度指令（續(xù)效指令） 組成： 編碼法：F帶兩位數字，如F05,F36等。后面所帶的婁只是一個代碼，它與某個（系統(tǒng)規(guī)定的速度值）速度值相對應，換而言之，這種指令所指定的進給速度是有級的，速度值序既可等差數列，也可能是等比

22、數列 直接法：F后帶若干位數字，如F150,F3500等。后面所帶的數字表示實際的速度值，上述兩個指令分別表示F=150mm/min；F=3500mm/min。,2020/10/5,數控技術,44,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,S指令（切削速度）指定主軸轉速指令（續(xù)效指令） 組成：同F ，如S05,S36等 單位：r/min ，S T指令指定加工刀具號的指令。 組成：T后跟兩位數字，如T11,T28等。 T11表示選擇11號刀具 T28表示選擇28號刀具。 其他 尺寸指令指定的刀具沿坐標軸移動的方向和目標位置的指令 組成：由在X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C后帶符號的數字組成。如X10

23、00,Y2000等 單位：數控系統(tǒng)規(guī)定的單位,如mm,2020/10/5,數控技術,45,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,子程序標號和調用指令 作用：用于指定子程序名和在主程序中調用子程序指令。 組成： 子程序名字符Q后帶兩位數字，如Q01,Q21，因此子程序在一 個程序最多只100個。 子程序調用字符后帶四位數字。其中，前兩 位數字被調用和子程序名后兩位數字為調用次數。,程序段標號，程序段結束字符以及變量等。 N *(LF), R0R9等 。,2020/10/5,數控技術,46,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,. 數控加工程序的結構 程序的組成： 對刀點選為,刀具半徑（D01）=5mm 程序名：

24、O2000,程 序 段,N01 G91 G17 G00 G42 D01 X85 Y-25* N02 Z-15 S400 M03 M08 * N03 G01 X85 F300 * N04 G03 Y50 I25 * N05 G01 X-75 * N06 Y-60 * N07 G00 Z15 M05 M09 * N08 G40 X75 Y35 M02 *,2020/10/5,數控技術,47,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,上面是一個完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段組成。 程序名是該加工程序的標識； 程序段是一個完整的加工工步單元，它以N（程序段號）指令開頭，或LF指令結尾； M02(M

25、30)作為整個程序結束的指令，有些數控系統(tǒng)可能還規(guī)定了一個特定的程序開頭和結束的符號，如% 、EM等。,2020/10/5,數控技術,48,由上面的程序可知： 加工程序由程序名和若干程序段有序組成的指令集。 程序是由若干程序段組成 程序段是由干指令字組成。 指令字是由文字（地址符）或與其后所帶的數字一起組成。 一個程序的最大長度取決于數控系統(tǒng)中零件存貯區(qū)的容量 或外存的容量。另外，有些數控系統(tǒng)還規(guī)定了一個程序段的最多字符數。,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,2020/10/5,數控技術,49,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,. 程序段的格式 程序段的格式，是指一個程序段中指令字的排列順序和書寫規(guī)則

26、，不同的數控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數控系統(tǒng)就不能接受。 目前廣泛采用的是，地址符可變程序段格式（或者稱字地址程序段格式），這種格式的特點是： . 程序段中的每個指令字均以字母（地址符）開始，其后再跟數字或無符號的數字。 . 指令字在程序段中的順序沒有嚴格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫 。 . 不需要的指令字或者與上段相同的續(xù)效代碼可以省略不寫。 因此，這種格式具有程序簡單、可讀性強，易于檢查等優(yōu)點。,2020/10/5,數控技術,50,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,主程序和子程序 有時被加工零件上，有多個形狀和尺寸都相同的部位，若按通常的方法編程，則有一定量的連續(xù)程序段在幾

27、處完全重復的出現，則可以將這些重復的程序串，單獨地擔出來按一定格式做成子程序，程序中子程序以處的部分便稱為主程序。 子程序可以被多次重復調用。而且有些數控系統(tǒng)中可以進行子程序的“多層嵌套”，子程序可以調用其它子程序，從而可以大大地簡化編程工作，縮短程序長度，節(jié)約程序存貯器的容量。,2020/10/5,數控技術,51,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,在圖中的鋼板上要銑出10個幾何形狀完全相同的臺階，若采用子程序的方法編程如下：,N01 G91 G00 G41 D01 X50 Y60 S01 M03 M08 * N02 L0110 * N03 M02 *,Q01 N01 G00 Z-25 * N02

28、 G01 Y60 F100 N03 X75 * N04 G02 Y-50 J-25 * N05 G01 X-80 * N06 G00 Z25 * N07 X165 Y-10 * N08 M17 *,2020/10/5,數控技術,52,第三節(jié) 程序編制的代碼及格式,由上面的程序可知，子程序是子程序名(Q01)開始，以M17指令結束，并返回主程序，其余部分的編寫與主程序完全相同。由于采用子程序，使編程大大地簡化了，因此，在我們的編程中要學會善于運用子程序來簡化編程工作。,2020/10/5,數控技術,53,第四節(jié) 數控機床的坐標系,一、坐標軸的運動方向及其命名,統(tǒng)一規(guī)定數控機床坐標軸及其運動的方向

29、，可使編程方便，并使編出的程序對同類型機床有通用性。同時也給 維修和使用帶來極大的方便。ISO和我國都擬定了命名的標準。,2020/10/5,數控技術,54,第四節(jié) 數控機床的坐標系,進給運動坐標系 ISO和中國標準規(guī)定： 數控機床的每個進給軸(直線進給、圓進給) 定義為坐標系中的一個坐標軸。 數控機床坐標系統(tǒng)標準：右手笛卡兒坐標系統(tǒng)；,2020/10/5,數控技術,55,The direction of axes X, Y and Z is easily remembered by the right-hand rule.,2020/10/5,數控技術,56,第四節(jié) 數控機床的坐標系,基本坐

30、標系：直線進給運動的坐標系（X.Y.Z）。坐標軸相互關系：由右手定則決定。 回轉座標：繞X.Y.Z 軸轉動的圓進給坐標 軸分別用A.B.C表示， 坐標軸相互關系由右 手螺旋法則而定。,2020/10/5,數控技術,57,A coordinate system,2020/10/5,數控技術,58,The positive direction of rotation of a rotary axis corresponds to the direction of screwing of a right-hand screw on the associated axis.,2020/10/5,數控技

31、術,59,第四節(jié) 數控機床的坐標系,坐標軸方向：刀具相對工件運動的方向。 附加坐標軸：平行于基本坐標系中坐標軸的進給軸，用U.V.W表示。,2020/10/5,數控技術,60,坐標和運動方向命名的原則,規(guī)定以工件為基準，假定工件不動，刀具相對于靜止的工件運動的原則。,JB3051一82中規(guī)定，增大工件與刀具之間距離的方向是機床運動的正方向。,機床運動部件運動方向的規(guī)定,2020/10/5,數控技術,61,第四節(jié) 數控機床的坐標系,Z坐標 方位 標準規(guī)定：Z坐標主軸軸線的進給軸。 若沒有主軸(牛頭刨床)或者有多個主軸，則選擇垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。 若主軸能擺動： 在擺動的范圍內只與標準

32、坐標系中的某一坐標平行時，則這個坐標便是Z坐標； 若在擺動的范圍內與多個坐標平行，則取垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。,2020/10/5,數控技術,62,Z軸坐標運動,規(guī)定與主軸線平行的坐標軸為z坐標（z軸），并取 刀具 遠離 工件 的方向為z 軸的正向。 無論是主軸帶動工件旋轉類的機床（車床、磨床）。還是主軸帶動刀具旋轉類的機床（銑床、鉆床、鏜床），與主軸平行的坐標軸為z 軸。 結論：對于鉆、鏜類加工機床，鉆入或鏜入方向均是-Z方向。,2020/10/5,數控技術,63,第四節(jié) 數控機床的坐標系,X坐標 標準規(guī)定： 在刀具旋轉的機床上（銑床、鉆床、鏜床等）。 Z軸水平（臥式），則從刀具(主

33、軸)向工件看時，X坐 標的正方向指向右邊。 Z軸垂直（立式）： 單立柱機床，從刀具向立柱看時，X的正方向指向右邊； 雙立柱機床(龍門機床)，從刀具向左立柱看時，X軸的正方向指向右邊。 在工件旋轉的機床上（車床、磨床等），X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉中心的方向是X軸的正方向。,2020/10/5,數控技術,64,第四節(jié) 數控機床的坐標系,Y坐標 利用已確定的X.Z坐標的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標的正方向。 右手定則：大姆指指向+X，中指指向+Z，則+Y方向為食指指向。 右手螺旋法則：在X Z平面，從Z至X，姆指所指的方向為+y。,2020/10

34、/5,數控技術,65,第四節(jié) 數控機床的坐標系,二、機床坐標系與工件坐標系 編程總是基于某一坐標系統(tǒng)的，因此，弄清楚數控機床坐標系和工件坐標系的概念及相互關系是至關重要的。,2020/10/5,數控技術,66,第四節(jié) 數控機床的坐標系,機床原點與機床坐標系 機床原點（零點） 機床坐標系的零點。這個原點是在機床調試完成后便確定了，是機床上固有的點，不得隨意改變。 機床原點的建立：用回零方式建立。 機床原點建立過程實質上是機床坐標系建立過程 機床原點的確定可由手動或由程序控制完成。有些數控系統(tǒng)開機后能以0.1-1um的精度自動回原點。,2020/10/5,數控技術,67,用行程開關粗定,用旋轉編碼

35、器精確地確定機床原點的過程,Om：機床原點位置,2020/10/5,數控技術,68,第四節(jié) 數控機床的坐標系,機床坐標系 以機床原點為坐標系原點的坐標系，是機床固有的座標系，它具有唯一性。 機床坐標系是數控機床中所建立的工件坐標系，的參考坐標系。 注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工件坐標系的參考坐標系。,2020/10/5,數控技術,69,第四節(jié) 數控機床的坐標系,工件原點與工件坐標系 工件原點：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點或與之相關的點。該點也可以是對刀點重合。 工件座標系：以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程時，所有的尺寸都基于此坐標系計算。 工件原點偏置：工件隨

36、夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離。 現代數控機床均可設置多個工件座標系，在加工時通過G指令進行變換。,2020/10/5,數控技術,70,第四節(jié) 數控機床的坐標系,三、絕對坐標編程和相對坐標編程 定義 絕對坐標編程：工件所有點的坐標值基于某一坐標系（機床或工件） 零點計量的編程方式。 相對坐標編程：運動軌跡的終點坐標值是相對于起點計量的編程方式（增量坐標編程）。 表達方式：G90 選用絕對坐標編程 G91 選用相對坐標編程 選用原則：主要根據具體機床的坐標系，考慮編程的方便(如圖紙尺寸標注方式等)及加工精度的要求，選用坐標的類型。,2020/10/5,數控技術,71,絕對坐標:

37、Xa=25,Ya=20, Xb=60,Yb=50相對坐標: Xa=25,Ya=20, Xb=35, Yb=30,2020/10/5,數控技術,72,第四節(jié) 數控機床的坐標系,四、分辨率（Resolution） 分辨率：兩個相鄰分散細節(jié)之間可以分辨的最小間隔。 分辨率對控制系統(tǒng)而言，它是可以控制的最小位移量。 數控機床的最小位移量（最小設定單位，最小編程單位，最小指令增量，脈沖當量（步進電機）是指數控機床的最小移動單位，它是數控機床的一個重要技術指標。一般為0.00010.01mm，視具體機床而定。） 脈沖發(fā)量對應于每一個指令脈沖（最小位移指令）機床位移部件的運動量。,2020/10/5,數控技

38、術,73,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,前面已介紹有關程序編制的預備知識，這節(jié)將通過一些編程實例，對編程方法和某些常用指令的用法作進一步介紹，盡管數控代碼是國際通用的，但不同的生產廠家一般都有自定的一些編程規(guī)則，因此，在編程前必須認真閱讀隨機技術文件中有關編程說明，這樣才能編制出正確的程序。,2020/10/5,數控技術,74,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,二、與坐標系有關的G指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19 G90/G91指令： G90指令表示程序中的編程尺寸是在某個坐標系下按其絕對坐標給定的。 G91指令表示程序中編程尺寸是相對于本段的起點，即編程尺寸是本程序段各

39、軸的移動增量，故G91又稱增量坐標指令。 注意： 這兩個指令是同組續(xù)效指令，也就是說在同一程序段中只允許用其中之一，而不能同時使用。在缺省的情況下（即無G90又無G91）,默認是在G90狀態(tài)下。,2020/10/5,數控技術,75,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,G92指令 坐標系設定的預置寄存指令，它只有在采用絕對坐標編程時才有意義。 編程格式： G92 X a_ Y_b Z_c_ a、b、c為當前刀位點在所設定工件坐標系中的坐標值,2020/10/5,數控技術,76,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,使用該指令，便建立了工件坐標系，數控系統(tǒng)在加工之前送入系統(tǒng)的某個單元，其后的加工程序中的編程尺寸

40、都是在這個工件坐標系的尺寸。 該指令還有補償工件在機床上安裝誤差的功能，即當首件零件加工完成后，測量工件尺寸精度。如果發(fā)現是由于工件安裝不準引起的誤差，則不必重新安裝工件，只需修改所設的坐標值，即可消除這一加工誤差。,2020/10/5,數控技術,77,G92指令可確定工件坐標系原點距刀具現在位置多遠的位置。也就是以程序的原點為準，確定刀具起始點的坐標值，并把這個設定值存于程序存儲器中，作為零件所有加工尺寸的基準點。,注意：該指令不產生運動,在每個程序的開頭都要設定工件坐標系,2020/10/5,數控技術,78,工件坐標系設定（G92）指令,2020/10/5,數控技術,79,第五節(jié) 數控基本

41、指令編程方法,G53,G54G59：坐標系選擇指令 G53選擇機床坐標系； G54G59選擇工件坐標系1工件坐標系6。 在使用該指令后，其后的編程尺寸都 是相對于相應坐標系的。 這類指令是模態(tài)指令，缺省值是G53 。 注意：這類指令只在絕對坐標下有意義（G90），在G91下無效。,2020/10/5,數控技術,80,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,G17,G18,G19指令 坐標平面指定指令。G17，G18，G19分別表示規(guī)定的操作在XY,ZX,YZ坐標平面內。 程序段中的尺寸指令必須按平面指令的規(guī)定書寫。若數控系統(tǒng)只有 一個平面的加工能力， 可不必書寫。 這類指令為模態(tài)指令， 缺省值為G17。

42、,2020/10/5,數控技術,81,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,三、與控制方式有關的指令 G00指令快速定位指令 編程格式：G00 X_ Y_ Z_ * 功能：指令刀具從當前點，以數控系統(tǒng)預先調定的快進速度，快速移動到程序段所指令的下一個定位點。注意：G00的運動軌跡不一定是直線，若不注意則容易干涉。,2020/10/5,數控技術,82,第一種路徑的編程方式：N1G00X25.0Y10.0第二種路徑的編程方式：N1G00X10.0Y10.0 N2X25.0第三種路徑的編程方式：N1G00X25.0 N2Y10.0,2020/10/5,數控技術,83,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,G01指令

43、直線插補指令 編程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ 功能：指令多坐標（2、3坐標）以聯動的方式，按程序段中規(guī)定的合成進給速度f，使刀具相對于工件按直線方式，由當前位置移動到程序段中規(guī)定的位置（a、b、c）。當前位置是直線的起點，為已知點，而程序段中指定的坐標值即為終點坐標。,2020/10/5,數控技術,84,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,G02,G03指令圓弧插補指令 G02：順時針圓弧插補。 G03：逆時針圓弧插補。 順、逆方向判別規(guī)則： 沿垂直于圓弧所在平 面的坐標軸的負方向 觀察，來判別圓弧的 順、逆時針方向。,2020/10/5,數控技術,85,第五節(jié) 數控基本指

44、令編程方法,2020/10/5,數控技術,86,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,平面圓弧編程格式： XY平面：G17 G02/G03 X_a_ Y_b_ ( ) F_f_ * XZ平面：G18 G02/G03 X_a_ Z_c_ ( ) F_f_ * YZ平面：G19 G02/G03 Y_b_ Z_c_ ( ) F_f_ *,2020/10/5,數控技術,87,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,圓弧的終點坐標，由a、b、c后的數值指定。 圓心的位置通常有以下幾種方法： 由圓心指向起點的向量在 X,Y,Z軸上的分量用I,J,K表示,由起點指向圓心的向量在 X,Y,Z軸上的分量用I,J,K表示,2020

45、/10/5,數控技術,88,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,R表示法：用半徑R帶有符號的數值來表示： AB180 ：R 0 R100； BA180 ：R 0 R-100,說明： 1、具體采用哪種方法，視具體的數控系統(tǒng)而定。 2、G00,G01,G02,G03是同組續(xù)效指令，缺省值G01。 3、本段終點若與上一段終點位置相同，即起點與終點最終沒有相對位移，則可省略不寫。,AB,AB,A,B,R100,2020/10/5,數控技術,89,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,螺旋線的編程指令格式 G17 G02 Xx Yy Zz Ii Jj Pp Ff G17 G02 Xx Yy Zz Rr Pp Ff,2

46、020/10/5,數控技術,90,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,四、與刀具補償有關的指令 G40 G41 G42指令刀具半補償指令 編程格式：,2020/10/5,數控技術,91,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,其中：G41 ：左刀補，即沿加工方向看刀具在左邊 G42 ：右刀補，即沿加工方向看刀具在右邊 G40：取消刀補 D： 偏置值寄存器選用指令。 xx：刀具補償偏置值寄存器號 說明：1）刀補建立： 2）刀補取消： 3拐角過渡：當拐角是 銳角時，為減少刀具 的空行程，往往要插 入一段。,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,Example G40 (program of simulation proc

47、ess) % (PROGRAM START FLAG) :1011 N5 G90 G20 G17 G40 (G40 CUTTER COMPENSATION CANCEL) N10 T04 M06 N15 M03 S1500 N20 G00 X-0.5 Y-0.5 (RAPID MOVE TO APPROACH POSITION) N25 Z-0.5 N30 G01 G42 X0 Y0 D10 (COMPENSATION RIGHT AND ENTER PROFILE) N35 X3 F10 (CUTTER COMPENSATION CONTINUED) N40 Y3 (CUTTER COMPE

48、NSATION CONTINUED) N45 X0 (CUTTER COMPENSATION CONTINUED) N50 Y0 (CUTTER COMPENSATION CONTINUED) N55 G00 G40 X-0.5 Y-0.5 (CUTTER COMPENSATION CANCEL) N60 Z1 N65 X0 Y0 N70 M05 N75 M30,N_ G40 The G40 cancels any cutter compensation that was applied to the tool during a program and acts as a safeguard

49、to cancel any cutter compensation applied to a previous program or G-codes.,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,Example G41 % (PROGRAM START FLAG) :1012 N5 G90 G20 G40 G17 G80 N10 T01 M06 (TOOL CHANGE TO TOOL NUMBER 1) N15 M03 S2000 N20 G00 X0.5 Y0.5 N25 Z0.1 N30 G01 Z-0.25 F5 (BEGINNING OF 1ST PROFILE W/OUT COMP.) N35

50、X2 F15 N40 X2.5 Y1 N45 Y2 N50 G03 X2 Y2.5 R0.5 N55 G01 X0.5 N60 Y0.5 N65N65 G00 Z1 (END OF 1ST PROFILE) N70 X0 Y0 N75 T04 M06 (TOOL CHANGE TO NUMBER 4) N80 M03 S1000 (SPINDLE ON CW) N85 G00 X0.75 Y1 N90 Z0.125 N95 G01 Z-0.25 F5 N100 G41 Y0.5 D11 F20 N105 X2 N110 X2.5 Y1 N115 Y2 N120 G03 X2 Y2.5 R0.5

51、 N125 G01 X0.5 N130 Y0.5 N135 G40 X0.75 Y0.75 N140 G00 Z1 N145 X0 Y0 N150 M05 N155 M30,N_ G41 D_ The G41 compensates the cutter a specified distance to the left-hand side of the programmed tool path. It is used to compensate for excessive tool wear or substitute a tool to profile a part.,第五節(jié) 數控基本指令編

52、程方法,Example G42 % (PROGRAM START FLAG) :1013 N5 G90 G20 G40 G17 G80 (SETUP OF DEFAULTS) N10 T01 M06 (TOOL CHANGE TO TOOL NUMBER 1) N15 M03 S2000 N20 G00 X0.5 Y0.5 N25 Z0.1 N30 G01 Z-0.25 F5 (1ST PROFILE) N35 X2 F15 N40 X2.5 Y1 N45 Y2 N50 G03 X2 Y2.5 R0.5 N55 G01 X0.5 N60 Y0.5 N65 G00 Z1 (END OF 1ST

53、PROFILE) N70 X0 Y0 N75 T04 M06 (TOOL CHANGE TO NUMBER 4) N80 M03 S1000 N85 G00 X-0.5 N90 Z-0.5 N95 G01 G42 X0.5 Y0.5 Z-0.5 D11 F15 (2ND PROFILE WITH COMPENSATION) N100 X2 N105 X2.5 Y1 N110 Y2 N115 G03 X2 Y2.5 R0.5 N120 G01 X0.5 N125 Y0 N130 G01 G40 Z0.25 (G40 COMPENSATION CANCEL) N135 G00 Z1 N140 X0

54、 Y0 N145 M05 N150 M30,N_ G42 X_ Y_ Z_ F_ The G42 compensates the cutter a specified distance to the right-hand side of the programmed tool path. It is used to compensate for excessive tool wear or substitute a tool to profile a part.,2020/10/5,數控技術,95,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,起點,2020/10/5,數控技術,96,第五節(jié) 數控基本指令編程

55、方法,G44、G43指令刀具長度補償指令 該指令可以根據儲存在偏置寄存器D01D99中的設定值 （與終點坐標值進行加法（G43）或減法（G44）運算后）使刀具的實際移動距離增加或減少一個偏置值。 編程格式： Dxx 其中： 為X、Y、Z中任何一個。 刀具長度補償是用來補償刀具長度差額的一種功能。當實際刀具長度與編程長度不一致時，可以通過刀具長度補償這一功能實現對刀具長度差額的補償。,2020/10/5,數控技術,97,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,G45 在運動方向增加一個刀偏量 G46 在運動方向減少一個刀偏量 G47 在運動方向增加兩個刀偏量 G48 在運動方向減少兩個刀偏量,2020/10/5,數控技術,98,第五節(jié) 數控基本指令編程方法,五、其它指令 G04暫停指令 功能：可使刀具作短時的無進給運動 編程格式：G04 X_ 或 G04 F_ 其中：X,F其后的數值表示暫停的時間，單位為ms ;或者是刀具、工件的轉數，視具體數控系統(tǒng)而定。 用途： 用車削環(huán)槽、锪平面、鉆孔等光整加工 用作時間匹配，對于那些動作較長的外部，或者 為了使某一操作有足夠的時間可靠的完成，可在程