數(shù)控銑床編程概述.doc

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(chǔ)知識；二、教學內(nèi)容5.1.1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、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開關(guān)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。5.2.1數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控編程步驟如圖51所示，主要有以下幾個方面的內(nèi)容：圖51 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(shù)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。 (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。5.3.1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(shè)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，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。5.3.2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，如：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CADCAM功能生成加工程序。 CADCAM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5.4.1UG(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CADCAECAM系統(tǒng)，是當前國際、國內(nèi)最為流行的工業(yè)設(shè)計平臺。其龐大的模塊群為企業(yè)提供了從產(chǎn)品設(shè)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(shè)計、鈑金設(shè)計加工、模具設(shè)計加工、管路設(shè)計布局等專用模塊。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CADCAECAM市場上已占有了很大的份額。5.4.2ProEngineer ProEngineer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CADCAM參數(shù)化的先河，采用單一數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，是基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)性的CADCAECAM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(shè)計、外形設(shè)計、逆向工程、機構(gòu)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(shè)計、航天、家電、玩具等行業(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。5.4.3SolidWorks SolidWorks是一個在微機平臺上運行的通用設(shè)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CADCAECAM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。5.4.4Mastercam 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(shè)計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實感模擬為一身的CADCAM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(shè)計、模具的設(shè)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。5.4.5Cimatron Cimatron系統(tǒng)是源于以色列為了設(shè)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CADCAECAM的專業(yè)軟件，它具有模具設(shè)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。5.4.6CAXA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、面向數(shù)控銑床與加工中心的三維CADCAM軟件，它既具有線框造型、曲面造型和實體造型的設(shè)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。5.5 數(shù)控銑床編程的基礎(chǔ)知識5.5.1程序的結(jié)構(gòu)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(jié)束三部分組成：0001 零件程序號N10 G90 G80 G40 G49 G17 程序內(nèi)容N20 G00 G54 X0 Y0 Z50 F300 程序段N30 M03 S500。N260 M05N270 M30 程序結(jié)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(gòu)成，它表示數(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(jié)束程序結(jié)束通過M代碼來實現(xiàn)，它必須寫在程序的最后?？梢宰鳛槌绦蚪Y(jié)束標記的M代碼有M02和M30，它們代表零件加工主程序的結(jié)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(jié)束有專用的結(jié)束標記，HNC21M系統(tǒng)中用M99來表示子程序結(jié)束后返回主程序。5.5.2程序段的組成(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(gòu)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)字構(gòu)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。字地址程序段格式如下：N50 C01 X30 Y30 Z30 F100 S800 TO1 M03； (2)程序段號與程序段結(jié)束 程序段由程序段號NXX開頭，以程序段結(jié)束標記CR(或IJ)結(jié)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。 N10 C01 X100 F100； N10 M05； 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(guān)。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)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(shè)置，一般可設(shè)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 G00 X100；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；(PROGRAMNAMEM1) 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(chǔ)。5.6.1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，如SIEMENS系統(tǒng)中的G450、G451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)⒁灾本€插補（G01）方式移至X50 Y60位置，G00指令將被忽略。 4、雖然從G00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(1SO)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(shè)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。5.7.1、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(guān)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(jié)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51如M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，不由機床制造設(shè)計商設(shè)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(shè)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。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：表51 HNC21M 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/min（