數(shù)控加工與編程基礎(chǔ)第二章

1、數(shù)控加工與編程基礎(chǔ)第二章第二章-數(shù)控加工與編程基礎(chǔ).n數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與研制主要由數(shù)控機械生產(chǎn)廠家來完成；n數(shù)控機械的應(yīng)用對絕大部分應(yīng)用數(shù)控機械的工業(yè)部門來說，主要問題是怎樣使用好數(shù)控機械。 使用好數(shù)控機械，最主要的問題就是怎樣正確、高效地編制數(shù)控加工程序。 數(shù)控技術(shù)包含兩方面的問題數(shù)控技術(shù)包含兩方面的問題 數(shù)控加工編程數(shù)控加工編程 通過對零件尺寸、精度等要求的分析，選擇合適的刀具、工藝參數(shù)及加工路線，用規(guī)定的指令代碼表達成為數(shù)控程序，并用該程序控制機床進行自動加工的過程。 本章內(nèi)容n數(shù)控編程的內(nèi)容及方法n數(shù)控編程標準n常用的編程指令n數(shù)控加工編程中的數(shù)學處理第一節(jié) 數(shù)控編程的內(nèi)容及方法1.1

2、數(shù)控編程的內(nèi)容零零件件圖圖樣樣分分析析工工藝藝過過 程程 確確定定刀刀具具運運動動軌軌 跡跡 計計算算編編 寫寫 程程序序程程序序輸輸入入校校核核程程序序并并試試切切 一、零件圖樣分析一、零件圖樣分析u熟悉零件所在產(chǎn)品的性能、用途，了解其裝配關(guān)系。分析零件技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)工藝性等。u 了解所用數(shù)控機床的規(guī)格、性能及數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能和編程格式等，根據(jù)圖樣分析零件的幾何形狀、尺寸、技術(shù)要求等進行零件的工藝性分析n零件圖樣上的尺寸標注應(yīng)便于數(shù)值計算；n零件加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點零零 件件 圖圖 樣樣 分分 析析R為零件內(nèi)槽圓角半徑RR零零 件件 圖圖 樣樣 分分 析析確定加工方案

3、，選擇、設(shè)計刀具和夾具；確定加工順序、加工路線；選擇切削參數(shù)、對刀點、換刀點和切入方法二、工藝過程確定工序詳細設(shè)計原則工工 藝藝 過過 程程 確確 定定u先粗后精；u先面后孔；u減少空行程和換刀時間u保證加工精度及表面粗糙度；u保證加工效率；u減少數(shù)值計算及編程工作量；u減少程序段及空行程時間工藝路線確定原則主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速背吃刀量背吃刀量進給速度進給速度工工 藝藝 過過 程程 確確 定定選擇切削用量選擇切削用量選擇切削用量n主軸轉(zhuǎn)速n按允許的切削速度v選取工工 藝藝 過過 程程 確確 定定選擇切削用量選擇切削用量2）背吃刀量工工 藝藝 過過 程程 確確 定定選擇切削用量選擇切削用量根據(jù)機床、

4、夾具、刀具和工件剛度決定。數(shù)控機床上精加工余量可以小于普通機床，一般取。根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。當加工精度、表面粗糙度要求高時，進給量應(yīng)取小些，一般取2050mm/min。最大進給量則受機床剛度和進給系統(tǒng)性能限制，且與脈沖當量有關(guān)。3）進給速度r刀具半徑r應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑，一般取r=(0.80.9)工工 藝藝 過過 程程 確確 定定選擇刀具選擇刀具選擇刀具刀具形式與規(guī)格，刀號與補償號零件的加工高度h應(yīng)小于等于（1/41/6）r， 以保證刀具有足夠的剛度。 h（1/41/6）r工件刀具Hhr工工 藝藝 過過 程程 確確 定定選擇刀具選擇刀

5、具加工起點的設(shè)定工工 藝藝 過過 程程 確確 定定加工起點的設(shè)定n程序原點；n對刀點；n刀位點；n換刀點 程序原點程序原點 編程時，將加工零件置于某一坐標系中，該坐標系的原點即程序原點。 可以在零件上，也可以在零件之外某一點上程序原點程序原點XYXY程序原點程序原點工工 藝藝 過過 程程 確確 定定程序原點程序原點對刀點對刀點（加工起點）u刀具相對零件運動的起始位置。2.可以在工件上，也可以在工件外，但必須與零件的定位基準有一定的尺寸關(guān)系。通常選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上。工工 藝藝 過過 程程 確確 定定對刀點對刀點對刀點對刀點XYZX1Y1Z1對刀點用刀具體上與零件表面形成有密切關(guān)系的理

6、想的或假想的點來描述刀具位置； 對刀時，必須使加工起點與刀具上的刀位點重合；不同刀具的刀位點各有不同工工 藝藝 過過 程程 確確 定定刀位點刀位點刀位點刀位點（用以確定刀具位置的參考點）工工 藝藝 過過 程程 確確 定定刀位點刀位點車刀刀位點刀位點P工工 藝藝 過過 程程 確確 定定刀位點刀位點銑刀刀位點刀位點刀位點n換刀點加工過程中更換刀具的位置；設(shè)在零件、夾具之外。以刀架轉(zhuǎn)位時不碰到工件、夾具和機床為準；可以是某一固定點，也可以是任意的一點。通常，加工中心的換刀點是固定的，數(shù)控車床的換刀點是任意的工工 藝藝 過過 程程 確確 定定換刀點換刀點數(shù) 值 計 算輔助計算三、刀具運動軌跡計算數(shù) 值

7、 計 算輔助計算螺紋長度螺紋切入長螺紋切出長坐標值計算數(shù) 值 計 算坐標值計算四、編寫程序按數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段格式，編寫加工程序單五、五、制作控制介將程序單上的內(nèi)容用標準代碼記錄在控制介質(zhì)上，如磁帶、磁盤六、六、校核程序并試切將程序輸入數(shù)控裝置，讓機床空運行，以檢查運動軌跡是否正確；或進行模擬顯示。用易切削材料進行試切。1.2 1.2 數(shù)控編程的方法數(shù)控編程的方法手工編程手工編程人工完成編程各階段工作；特點：方便、實用，不受條件限制；適用：零件輪廓形狀（無非圓曲線、曲面）較簡單自動編程自動編程語言自動編程（APT、EXAPT、FAPT等）圖形自動編程（典型圖形編程軟件）CAD/

8、CAM普通的圖形編程軟件只能處理二維問題，對于復雜的三維問題可用CAD/CAM技術(shù)。如UG、MASTEREAM、PRO/ENGINEER、CAXA制造工程師等 第二節(jié)數(shù)控編程標準2.1 常用的數(shù)控標準n目前國際上普遍采用的數(shù)控標準為： ISO（International Standard Organization）國際標準化組織標準 EIA（Electronic Industries Association）美國電子工業(yè)協(xié)會標準2.2 數(shù)控機床坐標系 n1）刀具相對于靜止工件運動的原則n2）標準坐標系的規(guī)定 右手笛卡兒坐標系右手笛卡兒坐標系運動方向：增加工件和刀具間距離的方向為正方向運動方向：

9、增加工件和刀具間距離的方向為正方向YZXXYZ+X+Y+Z+C+B+AX、Y、Z平行機床主要導軌A、B、C對應(yīng)X、Y、Z旋轉(zhuǎn)機床坐標系機床坐標系 機床上固有的坐標系，設(shè)有固定的坐標原點，稱機床零點； 該坐標系由機床制造廠家提供，用戶不能輕易修改； 是數(shù)控機床的基準，機床每次開機后，應(yīng)首先使運動部件返回機床零點，對機床坐標系進行校準。工件坐標系工件坐標系 編程人員在編制零件加工程序時設(shè)置； 與工件的形狀、工件在機床上的裝夾方法以及刀具加工軌跡計算等因素有關(guān)；OXY機床坐標系O1X1Y1工件坐標系工件坐標系偏置 加工時，通過對刀和坐標系偏置等操作建立起工件坐標系和機床坐標系的關(guān)系，將工件坐標系置于

10、機床坐標系中。+Z+X前前置置刀刀架架+Z+X+Z+X+Z+X后后置置刀刀架架XYZZXZXYXYZ2.3 準備功能與輔助功能u模態(tài)代碼（續(xù)效代碼）在同組其它的指令出現(xiàn)以前一直有效u非模態(tài)代碼（非續(xù)效代碼）只在被指定的程序段有意義u從G00G99共100條準備功能G代碼輔助功能M代碼從M00M99共100條代碼代碼功能功能G00G00點定位點定位G01G01直線插補直線插補G02G02順時針方向圓弧插補順時針方向圓弧插補G03G03逆時針方向圓弧插補逆時針方向圓弧插補G04G04暫停暫停G05G05不指定不指定G06G06拋物線插補拋物線插補G07G07不指定不指定G08G08加速加速G09G

11、09減速減速G10G10 G16G16不指定不指定G17G17XYXY平面選擇平面選擇G18G18ZXZX平面選擇平面選擇G19G19YZYZ平面選擇平面選擇G20G20 G32G32不指定不指定G33G33螺紋切削，等螺距螺紋切削，等螺距G34G34螺紋切削，增螺距螺紋切削，增螺距G35G35螺紋切削，減螺距螺紋切削，減螺距G36G36 G39G39永不指定永不指定G40G40刀具補償?shù)毒哐a償/ /刀具偏置刀具偏置注銷注銷G41G41刀具補償?shù)毒哐a償左左G42G42刀具補償?shù)毒哐a償右右G43G43刀具偏置刀具偏置正正G44G44刀具偏置刀具偏置負負G45G45刀具偏置刀具偏置+/+/+G46

12、G46刀具偏置刀具偏置+/-+/-G47G47刀具偏置刀具偏置-/-/-G48G48刀具偏置刀具偏置-/+-/+G49G49刀具偏置刀具偏置0/+0/+G50G50刀具偏置刀具偏置0/-0/-G51G51刀具偏置刀具偏置+/0+/0G52G52刀具偏置刀具偏置-/0-/0G53G53直線偏移，注銷直線偏移，注銷G54G54直線偏移直線偏移X XG55G55直線偏移直線偏移Y YG56G56直線偏移直線偏移Z ZG57G57直線偏移直線偏移XYXYG58G58直線偏移直線偏移XZXZG59G59直線偏移直線偏移YZYZG60G60準確定位準確定位1 1（精）（精）G61G61準確定位準確定位2

13、2（中）（中）G62G62快速定位（粗）快速定位（粗）G63G63攻螺紋攻螺紋G64G64 6767不指定不指定G68G68刀具偏置，內(nèi)角刀具偏置，內(nèi)角G69G69刀具偏置，外角刀具偏置，外角G70G70 7979不指定不指定G80G80固定循環(huán)注銷固定循環(huán)注銷G81G81 8989固定循環(huán)固定循環(huán)G90G90絕對尺寸絕對尺寸G91G91增量尺寸增量尺寸G92G92預置寄存預置寄存G93G93時間倒數(shù)，進給率時間倒數(shù)，進給率G94G94每分鐘進給每分鐘進給G95G95主軸每轉(zhuǎn)進給主軸每轉(zhuǎn)進給G96G96恒線速度恒線速度G97G97每分鐘轉(zhuǎn)速（主軸）每分鐘轉(zhuǎn)速（主軸）G98G98 G99G99不

14、指定不指定代碼代碼功能功能M00M00程序暫停程序暫停M01M01計劃停止計劃停止M02M02程序結(jié)束程序結(jié)束M03M03主軸順時針方向主軸順時針方向M04M04主軸逆時針方向主軸逆時針方向M05M05主軸停止主軸停止M06M06換刀換刀M07M072 2號切削液開號切削液開M08M081 1號切削液開號切削液開M09M09切削液關(guān)切削液關(guān)M10M10夾緊夾緊M11M11松開松開M19M19主軸定向停止主軸定向停止M21M21X X軸鏡像軸鏡像M22M22Y Y軸鏡像軸鏡像M23M23取消鏡像取消鏡像M30M30紙帶結(jié)束紙帶結(jié)束M98M98調(diào)用子程序調(diào)用子程序M99M99子程序結(jié)束，返回主程序

15、子程序結(jié)束，返回主程序2.4 工藝性指令代碼 進給功能F指令（直接表示或用代碼表示）進給速度F（mm/min）或進給量F（mm/r），如F80 主軸轉(zhuǎn)速功能S指令（直接表示或用代碼表示）S（r/min），如S300 刀具功能T指令用來表示選擇刀具和刀具補償號，如T012.5 程序段格式N-G-X-Y-Z-F-S-T-M-；（；（LF）程程序序段段號號準準備備功功能能字字尺尺 寸寸 字字（幾何信息）（幾何信息）進進給給功功能能字字主主軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速功功能能字字刀刀具具功功能能字字輔輔助助功功能能字字程程序序段段結(jié)結(jié)束束符符例例O0500 （程序名）（程序名）N0010 G54 S500 M03 T

16、01；N0020 G00 X100 Y0 Z50；N0030 G01 X300 Y50 F100；N0040 . . .N0100 G00 X0 Y0 M02;第三節(jié)常用編程指令3.1 絕對尺寸和增量尺寸編程指令絕對尺寸和增量尺寸編程指令nG90絕對尺寸編程指令nG91增量尺寸編程指令G90 G90 絕對尺寸指令絕對尺寸指令意義：程序中的尺寸字為絕對坐標值示例： G90 G01 x25 y26 F200； x18 y40G91G91增量尺寸指令增量尺寸指令意義：程序中的尺寸字為增量值示例： G91 G01 x15 y11 F200; x-7 y14 工件坐標系的建立方法有兩種：使用G54、G5

17、5、G56、G57、G58、G59；2. 使用G92指令3.2 3.2 坐標系設(shè)定指令坐標系設(shè)定指令OXY機床坐標系O1X1Y1工件坐標系工件坐標系偏置XY將X、Y、Z值存入G54G59任意一個寄存器中 G92G92坐標系設(shè)定指令坐標系設(shè)定指令用絕對坐標尺寸編程時，應(yīng)先確定程序原點（編程原點）+X+Y+Z204030O3.3 坐標平面設(shè)定指令xy坐標平面G17xz坐標平面G18yz坐標平面G19注：只在一個平面加工時，坐標平面指令可以省略；兩個或三個平面加工時，G17可以省略+X+Y+ZG17G19G183.4 3.4 快速點定位指令（快速點定位指令（G00G00） 意義：刀具快速趨近工件或從

18、一個位置快速到另一個位置，運動過程中不進行切削 格式：G00 x_ y_ z_； 示例： G92 x0 y0 G00 x100 y150y3.5 直線插補指令（G01） 意義：命令刀具從當前位置以兩坐標或三坐標聯(lián)動方式按指定的進給速度作任意斜率的直線運動到達指定的位置。 格式：G01 x_ y_ z_ F_；y 示例：N0010 G92 x28 y20；N0020 G00 x16； N0030 G01 x-8 y8 F80；N0040 x0 y0； N0050 x16 y20；N0060 G00 x28；N0060 M02；yAOBP12168812起刀點 G02、G03圓弧插補指令意義意義：

19、命令刀具在各坐標平面內(nèi)切削圓弧輪 G02為順時針圓弧插補指令； G03為逆時針圓弧插補指令。順、逆圓弧的判斷方法順、逆圓弧的判斷方法：沿垂直于要加工的圓弧所在平面（插補平面）的坐標軸由正方向向負方向看，刀具相對于工件的轉(zhuǎn)動方向是順時針方向為G02，是逆時針方向為G03。+X+Y+ZG02G03G03G02G02G03圓弧插補指令格式圓弧插補指令格式 G02 x_ y_ z_ I_ J_ K_ (R_) F_ ； 或或 G03 x_ y_ z_ I_ J_ K_ (R_) F_； x、y、z圓弧終點坐標；圓弧終點坐標；I、J、K圓弧的圓心相對于圓弧起點的增量坐標；圓弧的圓心相對于圓弧起點的增量坐

20、標；R圓弧半徑；圓弧半徑；F圓弧插補的速度圓弧插補的速度YXR20C(40,10)D(86,38)M(56,60)示例：N0010 G92 x0 y0；N0020 G00 y18；N0030 G02 x18 y0 I0 J-18 F100；N0040 G03 x68 y0 I25 J0；N0050 G02 x88 y20 I0 J20；N0060 M02；YX4368R18R25R20ABCDN0010 G92 x0 y0；N0020 G00 y18；N0030 G02 x18 y0 R18 F100；N0040 G03 x68 y0 R25；N0050 G02 x88 y20 R-20；N0

21、060 M02；Y68DYX4368R18R25R20ABCD注：注：1）整圓編程時不能用R； 2）當圓弧所對的圓心角180時，R取正值；當圓弧所對的圓心角180時，R取負值G92 X0 Y0；G90 G00 X20 ；G02 X20 I-20 J0 F100；G00 X0；M02；或：G92 X0 Y0；G91 G00 X20 Y0；G02 X0 Y0 I-20 J0 F100；G00 X-20；M02；XYR20習題1：輪廓ABCD，如圖所示。設(shè)起點為A，試用圓 心和半徑兩種方法編寫加工程序。60200140906040R60R50CBAyxD習題2：零件如圖所示。試用絕對坐標尺寸和增量尺

22、寸兩種方 法編寫加工程序。設(shè)刀具起始點在坐標原點。3.7 G043.7 G04暫停（延遲）指令暫停（延遲）指令u意義：命令刀具作短時間的無進給運動，進行光整加工。uG04為非續(xù)效指令非續(xù)效指令，只在本程序段有效。uG04指令的適用場合如下：1) 盲孔加工，保證孔底平整2) 鏜孔完畢后，主軸停止轉(zhuǎn)動后再退刀退刀3) 橫向車槽時，主軸轉(zhuǎn)過幾轉(zhuǎn)后再退刀4) 在車床上倒角或車頂尖孔時，工件轉(zhuǎn)過幾轉(zhuǎn)后再退刀G04G04常用格式：常用格式： G04 X_ ；表示暫停時間為秒，可以用小數(shù)點；G04 P_ ；表示暫停時間為毫秒，不能用小數(shù)點；G04 U_ ；單位為轉(zhuǎn)，其值為U/F。如：U40，若此 時F10，

23、則表示工件空轉(zhuǎn)40/10=4轉(zhuǎn)注：編程時，應(yīng)該視具體機床而定暫停指令示例N0010N0050 G91 G01 z-7 F80;N0060 G04 x0.5;N0070 G00 z7; 43z 如圖所示為锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。要求刀具以工進如圖所示為锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。要求刀具以工進速度切削到孔底，然后暫停，最后快速退出，試編寫該程序。速度切削到孔底，然后暫停，最后快速退出，試編寫該程序。3.8 刀具半徑自動補償指令 根據(jù)工件輪廓和刀具半徑計算出刀具中心的軌跡。編程時只需根據(jù)工件輪廓尺寸，即可使刀具自動沿刀具中心移動，加工出所需的工件輪廓。刀補方向的規(guī)定：刀補方向的規(guī)定： 當?shù)毒咧行能壽E在編程軌跡前進方向的左邊時稱當?shù)毒咧行能壽E在編程軌跡前進方向的左邊時稱左刀補，用左刀補，用G41表示；反之，稱右刀補，用表示；反之，稱右刀補，用G42表示。表