數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知課件

1、第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知2022/7/29第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第1頁，共27頁。第三章 數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知識 一、教學(xué)基本要求1.了解數(shù)控編程方法和過程；2.熟悉數(shù)控機(jī)床的編程規(guī)則；3.熟悉數(shù)控機(jī)床的程序結(jié)構(gòu)；4.了解數(shù)控編程G、M指令功能表；5.掌握常用M指令應(yīng)用和F、S、T功能。 二、教學(xué)提示1教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的編程規(guī)則和程序結(jié)構(gòu)。 2教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的程序結(jié)構(gòu)。3教學(xué)手段和方法：課堂講授結(jié)合自學(xué)。三、教學(xué)內(nèi)容第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第2頁，共27頁。第一節(jié) 數(shù)控編程方法和過程 一、數(shù)控編程的基本概念1.數(shù)控編程:是指從確定零件加工工藝路線到制成控制介質(zhì)的整個過程。2.數(shù)控程序：有

2、一定格式的加工程序單，我們稱為數(shù)控程序。3.程序單:記錄工藝路線、走刀軌跡、工藝參數(shù)等的各種按一定格式組成的代碼。 采用數(shù)控機(jī)床加工零件時，首先要進(jìn)行零件加工程序編制，按零件圖紙要求將零件加工的工藝路線、走刀軌跡、工藝參數(shù)(如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切深等)以及輔助操作(如換刀、變速、冷卻液選用、工件夾緊松開等)等進(jìn)給信息，用相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的文字、數(shù)字元、符號代碼按一定的格式編制成加工程序單，并將程序單的信息制作成控制介質(zhì)輸入到數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動加工控制。 要考慮到以下兩點(diǎn)：是否能滿足零件的形狀和位置要求；在綜合考慮生產(chǎn)效率和制造成本的基礎(chǔ)上，選用合適的刀具、工裝夾具及工藝過程。第

3、三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第3頁，共27頁。 二、數(shù)控編程的過程 1工藝處理階段(1) 分析零件圖紙：a.首先要分析零件的材料、形狀、尺寸、精度、批量要求以及毛坯形狀和熱處理要求等；b.完整地生成零件加工工藝流程； c.合理地生成該零件在相應(yīng)數(shù)控機(jī)床上的加工工序及加工面；d. 要充分考慮在該工序前后工序部分與數(shù)控機(jī)床加工特性相匹配。(2) 確定零件的安裝方法和夾具：a.要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案；b.要注意盡量減少裝夾次數(shù) ； 第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第4頁，共27頁。(3) “對刀點(diǎn)”和“換刀點(diǎn)”的確定： 1)“對刀點(diǎn)”：就是在數(shù)控加工時，刀具相對于工件運(yùn)動的起點(diǎn)，又稱“起刀點(diǎn)”。(程序編制

4、時，不論實(shí)際上是刀具相對工件移動，或是工件相對于刀具移動，都看作工件是相對靜止的，而刀具在移動)。 對刀點(diǎn)選定后，便確定了機(jī)床坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系的關(guān)系，程序就是從這一點(diǎn)開始的。 刀具在機(jī)床上的位置是由“刀位點(diǎn)”的位置來表示的。 a.刀位點(diǎn):對立銑刀、端銑刀和鉆頭而言，是指它們的底面中心；對球頭銑刀而言，是指球頭球心；對車刀和鏜刀而言，是指它們的刀尖。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第5頁，共27頁。圖3-1 數(shù)控機(jī)床加工零件的過程第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第6頁，共27頁。b.選擇對刀點(diǎn)的原則如下： 為了提高零件加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。如以孔定位的零件，應(yīng)將孔的中心作為對刀

5、點(diǎn)； 對刀點(diǎn)應(yīng)選在對刀方便的位置，以便于觀察和檢測； 對刀點(diǎn)選擇應(yīng)盡量便于坐標(biāo)值的計(jì)算。對于建立了絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，對刀點(diǎn)最好選在該坐標(biāo)系的原點(diǎn)上，或者選在已知坐標(biāo)值的點(diǎn)上。2)“換刀點(diǎn)”：是為自動換刀數(shù)控機(jī)床多刀加工編程時設(shè)定的，因?yàn)檫@些機(jī)床加工過程中要更換刀具。 (4) 確定加工路線：加工路線(或稱走刀路線)就是數(shù)控加工中刀具相對于工件運(yùn)動的軌跡和方向，即指刀位點(diǎn)在加工中的運(yùn)動軌跡和方向。 對點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床，如鉆、鏜床，要考慮盡可能縮短走刀路線，以減小空程時間； 在車削和銑削零件時，應(yīng)盡量避免徑向切入和切出，而應(yīng)沿零件的切向切入和切出； 確定加工路線時，還應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單、程序段

6、少，以減少編程工作量。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第7頁，共27頁。(5) 確定加工用量：包括切削深度或?qū)挾取⒅鬏S轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等。 對粗加工、精加工、鉆孔、攻絲等不同的切削用量，都應(yīng)編寫在程序加工單上。其具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床使用說明書、切削原理中規(guī)定的方法并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以確定。 (6) 選擇切削刀具： 應(yīng)考慮以下幾方面的問題：a.工件材料的性質(zhì)b.機(jī)床的加工能力，c.數(shù)控加工工序的類型，d.切削用量和進(jìn)給速度，以及與機(jī)床、數(shù)控裝置工作范圍有關(guān)的許多因素。 同時，還應(yīng)根據(jù)選擇的刀具和被加工零件的材料，確定選用何種切削冷卻手段。 第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第8頁，共27頁。2數(shù)學(xué)處理階段主要指的是機(jī)

7、床各坐標(biāo)軸位移數(shù)據(jù)和插補(bǔ)的計(jì)算。 (1) 數(shù)值計(jì)算： a.零件形狀比較簡單,而數(shù)控裝置的插補(bǔ)功能又與零件形狀相符，并能實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償時。b.零件形狀比較復(fù)雜或零件形狀與數(shù)控裝置的插補(bǔ)功能不一致時 (2) 編寫零件加工程序單： 3制備控制介質(zhì)階段 4程序校驗(yàn)及首件試切第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第9頁，共27頁。三、數(shù)控編程方法概述 1手工編程 編制零件加工程序的各個步驟，即從零件圖樣分析及工藝處理、數(shù)值計(jì)算、書寫程序單、制作控制介質(zhì)直至程序的檢驗(yàn)，均由人工完成的即為手工編制程序的過程，亦稱為“手工程序編制”。對于幾何形狀不太復(fù)雜的較簡單的零件，采用手工編程較容易實(shí)現(xiàn)。 b.對于形狀復(fù)雜的零件，手

8、工編程難于勝任；甚至無法編出程序(即使編出，也是效率低，出錯率也較高)。 2自動編程 使用計(jì)算機(jī)編制數(shù)控加工程序，自動地輸出零件加工程序單及自動地制作控制介質(zhì)的過程稱作自動編程。 第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第10頁，共27頁。3面向車間的數(shù)控編程(WOP) 這是一種自動化程度介于手工編程和自動編程之間的一種編程方法。 它是在借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助數(shù)學(xué)處理的同時，更多地要求現(xiàn)場編程人員的參與，接納專業(yè)技術(shù)人員的現(xiàn)場加工經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際情況，系統(tǒng)地提供較好的人機(jī)界面，弱化了對現(xiàn)場編程人員的計(jì)算機(jī)語言方面的要求，以對話方式同時借助圖形提示和圖形模擬來完成數(shù)控程序編制。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第11頁，共27

9、頁。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的編程規(guī)則 一、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)機(jī)床坐標(biāo)系:確定機(jī)床上機(jī)床移動部件運(yùn)動方向和距離的坐標(biāo)系。數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及其運(yùn)動方向，在國際標(biāo)準(zhǔn)中有統(tǒng)一規(guī)定，我國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB3051-82與之等效。 (一) 規(guī)定原則1右手直角坐標(biāo)系 (圖3-2):用右手的拇指、食指和中指分別代表X、Y、Z三軸，三個手指互相垂直，所指方向分別為X、Y、Z軸的正方向。圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動分別用A、B、C表示，其正向用右手螺旋定則確定。 2刀具運(yùn)動坐標(biāo)與工件運(yùn)動坐標(biāo) 統(tǒng)一規(guī)定： 用字母不帶“”的坐標(biāo)表示刀具相對“靜止”工件而運(yùn)動的刀具運(yùn)動坐標(biāo)； 帶“”的坐標(biāo)表示工件相對“靜止”刀具而運(yùn)動的工件

10、運(yùn)動坐標(biāo)。3運(yùn)動的正方向 是使刀具與工件之間距離增大的方向第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第12頁，共27頁。圖3-2 右手直角坐標(biāo)系第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第13頁，共27頁。 (二) 坐標(biāo)軸確定的方法及步驟1Z軸 一般取產(chǎn)生切削力的主軸軸線為Z軸，刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎颍鐖D3-3、圖3-4所示。 當(dāng)機(jī)床有幾個主軸時，選一個垂直工件裝卡面的主軸為Z軸(圖3-5)。 當(dāng)機(jī)床無主軸時，以與裝卡工件的工作臺面相垂直的直線為Z軸(圖3-6)。圖3-3 車床坐標(biāo)軸 第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第14頁，共27頁。 a) b)圖3-4 銑床坐標(biāo)系a）立式 b）臥式 若Z軸方向進(jìn)給運(yùn)動部件為工件(工作臺)，則用Z表

11、示，其正向與Z軸相反，如圖3-7a所示。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第15頁，共27頁。a)b)圖3-5 龍門輪廓銑床坐標(biāo)軸a）工作臺移動式銑床b）框架移動式銑床第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第16頁，共27頁。a) b)圖3-6 刨床坐標(biāo)系a）龍門刨 b）牛頭刨第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第17頁，共27頁。 b)圖3-7 升降臺銑床 a)臥式 b)立式第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第18頁，共27頁。2X軸 一般位于平行工件裝卡面的水平面內(nèi)。對工件作回轉(zhuǎn)切削運(yùn)動的機(jī)床(如車、磨床)，在水平面內(nèi)取垂直工件回轉(zhuǎn)軸線(Z軸)的方向?yàn)閄軸，刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎?圖3-3)。 對刀具作回轉(zhuǎn)切削運(yùn)動的機(jī)床(如銑、鏜床)

12、，當(dāng)Z軸豎直(立式)時，人面對主軸，向右為正X方向(圖3-4a)；當(dāng)Z軸水平(臥式)時，則向左為正X方向(圖3-4b)。對于無主軸的機(jī)床(如刨床)，則以切削方向?yàn)閄正向(圖3-6)。 若X方向進(jìn)給運(yùn)動部件是工作臺，則用X表示，其正向與X正向相反(圖3-7)。3Y軸 根據(jù)已確定的X、Z軸，按右手直角坐標(biāo)系確定。同樣，Y與Y正向相反，如圖3-7所示。4A、B、C軸 此三軸為回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動坐標(biāo)，根據(jù)已確定的X、Y、Z軸，用右手螺旋法則來確定(圖3-2、3-3)。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第19頁，共27頁。5附加坐標(biāo) 若機(jī)床除有X、Y、Z(第一組)，主要直線運(yùn)動外，還有平行于它們的坐標(biāo)運(yùn)動，則分別命名為

13、U、V、W(第二組)；若還有第三組運(yùn)動，則命名為P、Q、R。 若除了A、B、C(第一組)回轉(zhuǎn)運(yùn)動外，還有其它回轉(zhuǎn)運(yùn)動，則命名為D、E、F等。二、數(shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系1機(jī)床坐標(biāo)系 又稱機(jī)械坐標(biāo)系，是機(jī)床運(yùn)動部件的進(jìn)給運(yùn)動坐標(biāo)系。即確定機(jī)床上運(yùn)動部件的運(yùn)動方向和距離的坐標(biāo)系。 其坐標(biāo)軸及方向按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其坐標(biāo)原點(diǎn)的位置則由各機(jī)床生產(chǎn)廠設(shè)定。 第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第20頁，共27頁。數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系(XOZ)的原點(diǎn)O：（1）一般位于卡盤端面(圖3-8a)；（2）或離卡爪端面一定距離處(圖3-8b)；（3）或機(jī)床參考點(diǎn)(圖3-8c)。 數(shù)控銑床的機(jī)床坐標(biāo)系(XYZO)的原點(diǎn)O： （1）一般位于

14、機(jī)床參考點(diǎn)；（2）機(jī)床工作臺中心上表面；（3）機(jī)床工作臺某角上表面，即機(jī)床移動部件沿其坐標(biāo)軸正向的極限位置，如圖3-9所示。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第21頁，共27頁。2工件坐標(biāo)系 又稱編程坐標(biāo)系，供編程用。 是用于確定工件幾何圖形上個幾何要素（點(diǎn)、直線、圓?。┑奈恢枚⒌淖鴺?biāo)系。 規(guī)定：工件坐標(biāo)系是“刀具相對工件而運(yùn)動”的刀具運(yùn)動坐標(biāo)系。見圖3-8中的XpOpZp及圖3-9中XpYpZpOp。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)Op 也稱工件零點(diǎn)或編程零點(diǎn)，其位置由編程者設(shè)定，一般設(shè)在工件的設(shè)計(jì)、工藝基準(zhǔn)處，便于尺寸計(jì)算。（1）車床工件零點(diǎn)：一般設(shè)在主軸中心線，工件右端面或左端面。（2）銑床工件零點(diǎn)：一般設(shè)

15、在工件外輪廓的某一個角上，進(jìn)刀深度方向的零點(diǎn)，（工件上表面上）。第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第22頁，共27頁。a) b) c) 圖3-8 車床的兩種坐標(biāo)系a）CK3263 b）CK0630 c）CK6140XOZ-機(jī)床坐標(biāo)系 XpOpZp-工件坐標(biāo)系第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第23頁，共27頁。圖3-9 銑床的兩種坐標(biāo)系1一工件2一工作臺第三章數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知第24頁，共27頁。三、數(shù)控機(jī)床的零點(diǎn)和參考點(diǎn)定義機(jī)床零點(diǎn)(M):即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)零點(diǎn)，在制造機(jī)床時已經(jīng)被確定下來，原則上是不可改變的。機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)就是以該點(diǎn)為原點(diǎn)建立的。工件零點(diǎn)(W)：是為編制加工零件程序而定義的點(diǎn)，可由編程員根據(jù)需要來定義。機(jī)床參考點(diǎn)(R)：是由機(jī)床制造廠家人為定義的點(diǎn)，機(jī)床參考點(diǎn)(R)與機(jī)床零點(diǎn)(M)之間的坐標(biāo)位置關(guān)系是固定的，并被存放在數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)機(jī)床數(shù)據(jù)中，一般是不允許改變的，僅在特殊情況下可通過變動機(jī)床參考點(diǎn)(R)的限位開關(guān)位置來變動其位置；但同時必須能準(zhǔn)確測量出機(jī)床參考點(diǎn)(R)相對機(jī)床零點(diǎn)(M)的幾何尺寸距離并存入放數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)機(jī)床數(shù)據(jù)中，才能保證原設(shè)計(jì)的機(jī)床坐標(biāo)