數(shù)控編程實例

第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎1.1機床坐標系

為了確定機床個運動部件的運動方向和移動距離，需要在機床上建立一個坐標系，這個坐標系就叫做機床坐標系1機床坐標軸及其方向數(shù)控機床的運動軸分為平動軸和轉動軸數(shù)控機床各軸的運動，有的是使刀具產(chǎn)生運動，有的則是使工件產(chǎn)生運動。2022/12/171現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎鑒于以上兩方面情況，標準規(guī)定，不論機床的具體運動結果如何，機床的運動統(tǒng)一按工件靜止而刀具相對于工件運動來描述，并以右手笛卡爾坐標系表達，其坐標軸用X，Y，Z表示，用來描述機床的主要平動軸，稱為基本坐標軸，若機床有轉動軸，標準規(guī)定繞X，Y和Z軸轉動的軸分別用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定則確定。

2022/12/172現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎2Z坐標軸將機床主軸沿其軸線方向運動的平動軸定義為Z軸。所謂主軸是指產(chǎn)生切削動力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的刀具旋轉軸和車床上的工件旋轉軸。如果主軸能夠擺動，即主軸軸線方向是變化的，則以主軸軸線垂直于機床工作臺裝卡面時的狀態(tài)來定義Z軸。對于Z軸的方向，標準規(guī)定以增大刀具與工件間距離的方向為Z軸的正方向。

2022/12/173現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎3X坐標軸將在垂直于Z軸的平面內(nèi)的一個主要平動軸指定為X軸，它一般位于與工件安裝面相平行的水平面內(nèi)。對于不同類型的機床，X軸及其方向有具體的規(guī)定。例如對于銑床、鉆床等刀具旋轉的機床，若Z軸是水平的，則X軸規(guī)定為從刀具向工件方向看時沿左右運動的軸，且向右為正若Z軸是垂直的，則X軸規(guī)定為從刀具向立柱(若有兩個立柱則選左側立柱)方向看時沿左右運動的軸，且向右為正。

4Y坐標軸Y軸及其方向則是根據(jù)X和Z軸按右手法則確定。2022/12/174現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎2022/12/175現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎5機床原點機床原點是機床坐標系的原點。對某一具體的機床來說，機床原點是固定的，是機床制造商設置在機床上的一個物理位置2022/12/176現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎

6機床參考點是用于對機床工作臺、滑板以及刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行定標和控制的點，也稱為機床零點。參考點相對于機床原點來講是一個固定值。它是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按鈕使移動部件移動到機床坐標系中的一個固定不變的極限點。數(shù)控機床在工作時，移動部件必須首先返回參考點，測量系統(tǒng)置零，之后測量系統(tǒng)即可以以參考點作為基準，隨時測量運動部件的位置。2022/12/177現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎7工件坐標系和工件零點用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置而建立的坐標系。工件坐標系的原點就是工件零點工件零點的一般選用原則：工件零點選在工件圖樣的尺寸基準上，這樣可以直接用圖紙標注的尺寸作為編程點的坐標值，減少計算工作量；能使工件方便地裝卡、測量和檢驗；工件零點盡量選擇尺寸精度較高、粗糙度比較低地工件表面上，以提高加工精度和同一批零件的一致性；對于有對稱形狀地幾何零件，工件零點最好選擇對稱中心上。2022/12/178現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎8程序原點為了編程方便，在圖紙上選擇一個適當位置作為程序原點，也叫編程原點或程序零點。對于簡單零件，工件零點就是程序零點，這時的編程坐標系就是工件坐標系。對于形狀復雜的零件，需要編制幾個程序或子程序，為了編程方便和減少許多坐標值的計算，編程零點就不一定設在工件零點上，而設在便于程序編制的位置。程序原點一般用G92或G54~G59（對于數(shù)控鏜銑床）和G50（對于數(shù)控車床）指定2022/12/179現(xiàn)代數(shù)控技術第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎1.2原點偏移現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都要求機床在回零操作，即使機床回到程序原點或機床參考點之后，通過手動或程序命令初始化控制系統(tǒng)后，才能啟動。機床參考點和機床原點之間的偏移值存放在機床常數(shù)中。對于編程員來說，一般只要知道工件上的程序原點就夠了，與機床原點、機床參考點無關，也與所選用的機床型號無關。工件在機床上固定后，程序原點與機床參考點的偏移量必須通過測量來確定。2022/12/1710現(xiàn)代數(shù)控技術第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控編編程程的的幾幾何何基基礎礎1.2原原點點偏偏移移機床床的的原原點點偏偏移移，，實實質(zhì)質(zhì)上上使使機機床床參參考考點點向向程程序序員員定定義義在在工工件件上上的的程程序序原原點點的的偏偏移移?！，F(xiàn)代代CNC系統(tǒng)統(tǒng)一一般般都都配配有有工工件件測測量量頭頭，，在在手手動動操操作作下下能能準準確確地地測測量量該該偏偏移移量量，，存存在在G54到G59原點點偏偏移移寄寄存存器器中中，，供供CNC系統(tǒng)統(tǒng)原原點點偏偏移移計計算算用用沒有有工工件件測測量量頭頭地地情情況況下下，，程程序序原原點點位位置置地地測測量量要要靠靠對對刀刀的的方方式式來來實實現(xiàn)現(xiàn)2022/12/1211現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術術第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控編編程程的的幾幾何何基基礎礎下圖圖描描述述了了一一個個一一次次裝裝夾夾加加工工三三個個相相同同零零件件的的多多程程序序原原點點與與機機床床參參考考點點之之間間的的關關系系及及偏偏移移計計算算方方法法2022/12/1212現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術術第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控編編程程的的幾幾何何基基礎礎采用用G54到G59實現(xiàn)現(xiàn)原原點點偏偏移移首先先設設置置G54到G56原點點偏偏移移寄寄存存器器對于于零零件件1：：G54X-10.0Y-7.0Z0對于于零零件件2：：G55X-14.0Y-11.5Z0對于于零零件件3：：G56X-18.5Y-10.3Z0然后后調(diào)調(diào)用用：：N1G90G54………//加工工第第一一個個零零件件N7G55………//加工工第第二二個個零零件件N10G56………//加工工第第三三個個零零件件2022/12/1213現(xiàn)代代數(shù)數(shù)控控技技術術第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控編編程程的的幾幾何何基基礎礎采用用G92實現(xiàn)現(xiàn)原原點點偏偏移移N1G90N2G92X10.0Y7.0Z0//對刀刀定定義義程程序序原原點點………//加工工第第一一個個零零件件N8G00X0Y0//快速速回回程程序序原原點點N9G92X4.0Y4.5//對刀刀定定義義程程序序原原點點………//加加工工第第二二個個零零件件N13G00X0Y0//快速速回回程程序序原原點點N14G92X4.5Y-1.2//對刀刀定定義義程程序序原原點點………//加工工第第三三個個零零件件2022/12/1214現(xiàn)代數(shù)控技術術第一節(jié)數(shù)數(shù)控編程的幾幾何基礎1.3絕絕對坐標編程程及增量坐標標編程絕對坐標編程程：在程序中中用G90指定，刀具運運動過程中所所有的刀具位位置坐標是以以一個固定的的編程原點為為基準給出的的，即刀具運運動的指令數(shù)數(shù)值（刀具運運動的位置坐坐標），是與與某一固定的的編程原點之之間的距離給給出。增量坐標編程程：在程序中中用G91指定，刀具運運動的指令數(shù)數(shù)值是按刀具具當前所在位位置到下一個個位置之間的的增量給出。。2022/12/1215現(xiàn)代數(shù)控技術術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程常用用的指令及其其格式數(shù)控程序由一一系列程序段段和程序塊構構成。每一程序段用用于描述準備備功能、刀具具坐標位置、、工藝參數(shù)和和輔助功能等等。國際標準化組組織（ISO）對數(shù)控機床的的數(shù)控程序的的編碼字符和和程序段格式式、準備功能能和輔助功能能等制定了若若干標準和規(guī)規(guī)范。2022/12/1216現(xiàn)代數(shù)控技術術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程常用用的指令及其其格式2.1程程序的結構與與格式（1）程程序的結構程序的組成：：刀具T01程序名：O2000程序段N01G91G17G00G42T01X85Y-25N02Z-15S400M03M08N03G01X85F300N04G03Y50I25N05G01X-75N06Y-60N07G00Z15M05M09N08G40X75Y35M022022/12/1217現(xiàn)代數(shù)控技術術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程常用用的指令及其其格式上面是一個完完整的零件加加工程序，它它主要由程序序名和若干程程序段組成。。程序名是該加工程程序的標識識；程序段是一個完整整的加工工工步單元，，它以N（程序段號））指令開頭頭，LF指令結尾；；M02作為整個程程序結束的的指令，有有些數(shù)控系系統(tǒng)可能還還規(guī)定了一一個特定的的程序開頭頭和結束的的符號，如如%、EM等2022/12/1218現(xiàn)代數(shù)控技技術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程程常用的指指令及其格格式由上面的程程序可知：：加工程序——由程序序名和若干干程序段有有序組成的的指令集。。程序是由若干程程序段組成成程序段是由干指令令字組成。。指令字是由字母（（地址符））和其后所所帶的數(shù)字字一起組成成。2022/12/1219現(xiàn)代數(shù)控技技術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程程常用的指指令及其格格式（2）程程序段的格格式程序段的格格式，是指一個個程序段中中指令字的的排列順序序和書寫規(guī)規(guī)則，不同同的數(shù)控系系統(tǒng)往往有有不同的程程序段格式式，格式不不符合規(guī)定定，數(shù)控系系統(tǒng)就不能能接受。目前廣泛采采用的是地地址符可變變程序段格格式（或者者稱字地址址程序段格格式），格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_LF這種格式的的特點：程序段中的的每個指令令字均以字字母（地址址符）開始始，其后再再跟符號和和數(shù)字。指令字在程程序段中的的順序沒有有嚴格的規(guī)規(guī)定，即可可以任意順順序的書寫寫。不需要的指指令字或者者與上段相相同的續(xù)效效代碼可以以省略不寫寫。因此，這種種格式具有有程序簡單單、可讀性性強，易于于檢查等優(yōu)優(yōu)點。2022/12/1220現(xiàn)代數(shù)控技技術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程程常用的指指令及其格格式常用地址碼碼的含義如如表所示機能地址碼意義程序號

順序號

準備機能O

N

G程序編號

順序編號

機床動作方式指令坐標指令X.Y.Z

A.B.C.U.V.W

R

I.J.K坐標軸移動指令

附加軸移動指令

圓弧半徑

圓弧中心坐標進給機能

主軸機能

刀具機能F

S

T進給速度指令

主軸轉速指令

刀具編號指令輔助機能M

B接通、斷開、啟動、停止指令

工作臺分度指令補償

暫停

子程序調(diào)用

重復

參數(shù)H.D

P.X

I

P.Q.R刀具補償指令

暫停時間指令

子程序號指定

固定循環(huán)重復次數(shù)

固定循環(huán)參數(shù)2022/12/1221現(xiàn)代數(shù)控技技術第二節(jié)數(shù)數(shù)控編程程常用的指指令及其格格式2.2程程序編制制中的基本本指令（1）G指令——準準備功能指指令是使CNC機床準備好好某種運動動方式的指指令分為模態(tài)指指令和非模模態(tài)指令。。模態(tài)指令表表示在程序序中一經(jīng)被被應用，直直到出現(xiàn)同同組其它任任一G指令時才失失效。否則則該指令繼繼續(xù)有效，，直到被同同組指令取取代為止。。非模態(tài)指令令只在本程程序段中有有效。組成：G后帶二位數(shù)數(shù)字組成，，從G00到G99共100種種2022/12/1222現(xiàn)代數(shù)數(shù)控技技術第二節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控編程程常用用的指指令及及其格格式（2））M指令———輔輔助功功能指指令作用：：用于于控制制CNC機床開開關量量，如如主軸軸正反反轉、、冷卻卻液的的開停停、工工件的的夾緊緊松開開等。。組