第1章 数控机床的加工程序编制ppt课件

数控编程数控编程主讲主讲 姚国强姚国强A1A2Date1数控编程目目 录录第 1章 数控机床加工程序编制基础第 2章 常用编程指令及数学处理第 3章 数控车床的程序编制第 4章 数控铣床的程序编制第 5章 加工中心的程序编制Date2数控编程第章第章 数控加工编程基础数控加工编程基础1.1 数控程序编制的概念数控程序编制的概念1.2 数控机床的坐标系数控机床的坐标系1.3 数控加工工艺设计数控加工工艺设计Date 3数控编程数控数控 ，即数字控制，即数字控制 (Numerical Control-NC)，指用数码化的信号对机床运动及其加工过程进行控指用数码化的信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。这种机床以数字字符指令方式控制制的一种方法。这种机床以数字字符指令方式控制机床各部件相对运动，实现机床的加工。相应地这机床各部件相对运动，实现机床的加工。相应地这种机床称为种机床称为 NC机床（机床（ NC Machine Tool）。）。1.1 数控程序编制的概念数控程序编制的概念1 数控机床编程的演变过程数控机床编程的演变过程1） 数控的基本含义数控的基本含义2） 数控编程的发展数控编程的发展控制介质控制介质 ：数控机床加工零件所需的控制信息：数控机床加工零件所需的控制信息和数据的载体，即用来存放加工程序的载体，也称和数据的载体，即用来存放加工程序的载体，也称程序载体。程序载体。 如穿孔带、穿孔卡、磁带或磁盘等。如穿孔带、穿孔卡、磁带或磁盘等。Date4数控编程1908年年 ， 穿孔的金属薄片数据载体问世；穿孔的金属薄片数据载体问世； 1938年年 ， 美国麻省理工学院美国麻省理工学院 (MIT)进行了数据的快速进行了数据的快速运算和传输，奠定了计算机数字控制系统的基础；运算和传输，奠定了计算机数字控制系统的基础；1952年，年， 研制出第研制出第 1台三坐标数控铣床，可作直线插台三坐标数控铣床，可作直线插补，补， 57年投入使用。年投入使用。2） 数控编程的发展数控编程的发展1953年年 ， MIT就开始研究数控自动编程系统；就开始研究数控自动编程系统； 1959年年 ，第，第 1代自动编程系统代自动编程系统 APT系统产生；系统产生；上世纪上世纪 70年代后年代后 ， NC发展进入软件数控阶段，编程发展进入软件数控阶段，编程也进入了崭新的时代，自动编程先后出现了语言输也进入了崭新的时代，自动编程先后出现了语言输入（入（ APT）、图形输入、语音输入、实物模型输入等）、图形输入、语音输入、实物模型输入等不同系统，其中图形编程系统应用广泛。不同系统，其中图形编程系统应用广泛。Date5数控编程穿孔带穿孔带 是在早期数控中使用比较广泛的数控是在早期数控中使用比较广泛的数控 程序程序载体载体 。 典型的典型的 8单位穿孔带如图：单位穿孔带如图：Date6数控编程数控加工程序应该包含在数控加工程序应该包含在 CNC机床上实现加工机床上实现加工零件整个过程的所有信息，如有关零件、机床、工零件整个过程的所有信息，如有关零件、机床、工夹具、工艺等。数控编程的夹具、工艺等。数控编程的 过程过程 如图：如图： 程序编制定义和方法程序编制定义和方法Date7数控编程通过对零件图的分析，把零件的加工工艺路通过对零件图的分析，把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助动作，数以及辅助动作， 按照数控机床规定的指令代码及按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单程序格式编写成加工程序单 ，并把程序单中的内容，并把程序单中的内容记录在控制介质上，输入记录在控制介质上，输入 CNC装置装置 ，从而控制机，从而控制机床加工零件。床加工零件。这种这种 从零件图分析到制成控制介质的全部过从零件图分析到制成控制介质的全部过程，程， 称为数控加工的程序编制。称为数控加工的程序编制。1）数控编程的定义：）数控编程的定义：数控加工的过程演示如下：数控加工的过程演示如下： 加工动画加工动画Date8数控编程数控加工流程：数控加工流程：Date9数控编程2）数控程序样本：）数控程序样本：O10N10 G55 G90 G01 Z40 F2000N20 M03 S500N30 G01 X-50 Y0N40 G01 Z-5 F100N50 G01 G42 X-10 Y0 H01N60 G01 X60 Y0N70 G03 X80 Y20 R20N80 M05N90 M30Date10数控编程3) 编程具体步骤编程具体步骤数控编制的内容主要包括：分析零件图 数控编制的内容主要包括：分析零件图 ;确定加确定加工工艺过程；进行刀具运动轨迹坐标计算；编写工工艺过程；进行刀具运动轨迹坐标计算；编写程序单；制备控制介质；程序校验和首件试切程序单；制备控制介质；程序校验和首件试切 6个步个步骤，如图所示。骤，如图所示。Date11数控编程(2)确定加工工艺确定加工工艺制定数控加工工艺除考虑通常的一般工艺原则制定数控加工工艺除考虑通常的一般工艺原则外，还应考虑充分发挥所有数控机床的指令功能，外，还应考虑充分发挥所有数控机床的指令功能，走刀路线要短，换刀次数尽可能少等问题。一般要走刀路线要短，换刀次数尽可能少等问题。一般要考虑如下几点：考虑如下几点：(1)分析零件图纸分析零件图纸通过对工件材料、形状、尺寸精度及毛坯形状通过对工件材料、形状、尺寸精度及毛坯形状和热处理的分析，确定工件在数控机床上进行加工和热处理的分析，确定工件在数控机床上进行加工的可行性。的可行性。 确定加工方案确定加工方案 刀具、工夹具的设计和选择 刀具、工夹具的设计和选择 选择对刀点选择对刀点 确定加工路线确定加工路线 确定切削用量确定切削用量Date12数控编程(5)*制备控制介质制备控制介质程序单是文字记录，还要把程序单内容记录在程序单是文字记录，还要把程序单内容记录在控制介质上或直接输入数控装置存储。控制介质上或直接输入数控装置存储。(3)数学处理数学处理在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。计算零件轮廓相邻几何元素交点或切得刀位数据。计算零件轮廓相邻几何元素交点或切点的坐标值，如几何元素的起点、终点、圆弧的圆点的坐标值，如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等。心坐标值等。(4)编写程序单编写程序单在完成工艺处理和数值计算工作后，可以编写在完成工艺处理和数值计算工作后，可以编写零件加工程序单，编程人员根据所使用数控系统的零件加工程序单，编程人员根据所使用数控系统的指令、程序段格式，逐段编写零件加工程序。指令、程序段格式，逐段编写零件加工程序。Date13数控编程 ) 数控加工程序的编制方法数控加工程序的编制方法数控编程的方法有数控编程的方法有 手工编程和自动编程手工编程和自动编程 ，自动，自动编程是指数控加工程序编制工作的大部分或全部由编程是指数控加工程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。计算机完成。手工编程是指各个步骤均由手工编制，即从工手工编程是指各个步骤均由手工编制，即从工件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成的。加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成的。整个过程如图：整个过程如图：(6)程序校验和首件试切程序校验和首件试切通常，加工程序需要人工校对检查，并在数控通常，加工程序需要人工校对检查，并在数控机床上进行试切，以检查机床的动作和运动轨迹的机床上进行试切，以检查机床的动作和运动轨迹的正确性。正确性。Date14数控编程手工编程过程框图手工编程过程框图Date15数控编程3 字符与代码字符与代码字符字符 （ Character）是一个关于信息交换的术）是一个关于信息交换的术语。它是用来组织、控制或表示数据的一些符号，语。它是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等，是机器如数字、字母、标点符号、数学运算符等，是机器能进行存储或传送的记号，是加工程序的最小组成能进行存储或传送的记号，是加工程序的最小组成单位。常规加工程序用的字符分四类：单位。常规加工程序用的字符分四类：一一 :字母，由大写字母，由大写 26个英文字母组成；个英文字母组成；二二 :数字和小数点，由数字和小数点，由 0 9及一个小数点组成；及一个小数点组成；三三 :符号，由符号，由 +、 -号组成；号组成；四四 :功能字符，由程序开始（结束）符（如功能字符，由程序开始（结束）符（如 “ %”）、程序段结束符（如）、程序段结束符（如 “ ； ” ）、跳过任选程序）、跳过任选程序段符（如段符（如 “ /” ）等组成。）等组成。Date16数控编程4 字与功能字字与功能字字 字 是指数控加工程序可执行指令（程序段）中是指数控加工程序可执行指令（程序段）中每个可作为一个单元信息存储、传递和操作的每个可作为一个单元信息存储、传递和操作的 含义含义明确的字符串明确的字符串 ，称为程序字。如：，称为程序字。如：代码代码 由字符组成，有美国电子工业协会标准由字符组成，有美国电子工业协会标准 (EIA Electronic Industries Association)和国际标准化协会标和国际标准化协会标准准 (ISO International Standardization Organization)两种两种代码的标准。代码的标准。常规加工程序中的字都是由一个英文字母与常规加工程序中的字都是由一个英文字母与随后的若干位随后的若干位 10进制数字组成。进制数字组成。 英文字母称为地英文字母称为地址符址符 ，地址符与数字间可加正、负号。 ，地址符与数字间可加正、负号。 N30 G01 X-50 Y0Date17数控编程机 能 地 址 符 说 明程序号 O或 P或 % 程序编号地址程序段号 N 程序段顺序编号地址坐标字X， Y， Z； U， V， W； P， Q， R；A， B， C； D， E；R；I， J， K；直线坐标轴旋转坐标轴圆弧半径圆弧中心坐标准备功能 G 指令动作方式辅助功能 M， B； 开关功能，工作台分度等补偿值 H或 D 补偿值地址暂停 P或 X或 F 暂停时间重复次数 L或 H 子程序或循环程序的循环次切削用量 S或 VF主轴转数或切削速度进给量或进给速度刀具号 T 刀库中刀具编号表 1 常用地址符Date18数控编程程序段程序段 功能字功能字 按其功能的不同可分为按其功能的不同可分为 7种类型，种类型，分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。N G X F S T M主轴功能字主轴功能字辅助功能字辅助功能字进给功能字进给功能字准备功能字准备功能字程序段号程序段号尺寸字尺寸字刀具功能字刀具功能字程序段功能字的一般顺序格式：程序段功能字的一般顺序格式：程序段各功能字的先后次序不严格规定。程序段各功能字的先后次序不严格规定。Date19数控编程1）顺序号字）顺序号字程序段程序段 功能字功能字 按其功能的不同可分为按其功能的不同可分为 7种类型，种类型，分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。顺序号又称程序段号或程序段序号。位于程序顺序号又称程序段号或程序段序号。位于程序段之首，由地址符段之首，由地址符 N和后续和后续 2 4数字组成。数字组成。顺序号的作用：顺序号的作用： 对程序的校对和检索修改；作对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，指加工可以从有顺序号的程序段可以进行复归操作，指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。程序的中间开始，或回到程序中断处开始。顺序号的使用规则：顺序号的使用规则： 为正整数，编程时将第一为正整数，编程时将第一程序段冠以程序段冠以 N10,以后以间隔以后以间隔 10递增，以便于修改。递增，以便于修改。Date20数控编程数控加工程序的执行顺序：数控加工程序的执行顺序：数控加工顺序是严格按照程序段编写时的排数控加工顺序是严格按照程序段编写时的排列顺序来逐段执行的，其顺序号只是程序段的名列顺序来逐段执行的，其顺序号只是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关，与计算机高级称，与程序执行的先后次序无关，与计算机高级语言程序按标号执行的规则是不一样的语言程序按标号执行的规则是不一样的 。准备功能字的地址符是准备功能字的地址符是 G，又称为，又称为 G功能或功能或 G指指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数字一般为指令。后续数字一般为 2 3位正整数。常用为位正整数。常用为 G00 G99，常见日本，常见日本 FANUC、 SIEMENS、中国国标、中国国标JB3208-1983的的 G代码对照如表代码对照如表 1 1（ P6) 2）准备功能字）准备功能字Date21数控编程3）尺寸字）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。表示时间暂停的指令也包含在内。其中，用位置。表示时间暂停的指令也包含在内。其中，用的较多的尺寸地址符号有的较多的尺寸地址符号有 3组：组：第一组第一组 X， Y， Z， U， V， W， P， Q， R 用于用于指令到达点的直线坐标尺寸；指令到达点的直线坐标尺寸；第二组第二组 A， B， C， D， E 用于指令到达点的用于指令到达点的的角度坐标尺寸；的角度坐标尺寸；第三组第三组 I， J， K 用于指令零件圆弧轮廓的用于指令零件圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。圆心坐标尺寸。在在 FANUC的有些系统中，还可用的有些系统中，还可用 P指令暂停时指令暂停时间、用间、用 R指令圆弧的半径等。指令圆弧的半径等。 Date22数控编程多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如寸的制式，如 FANUC系统可用系统可用 G20/G21来选择来选择 英制单英制单位位 /米制单位米制单位 ， 也有些系统用系统参数来设定尺寸制也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。式。 机床通电默认机床通电默认 G21状态状态 . 坐标尺寸字制式的选择坐标尺寸字制式的选择采用米制时，一般单位为采用米制时，一般单位为 mm，如，如 X100指令的坐指令的坐标单位为标单位为 100mm。 一些数控系统可通过参数来选择不一些数控系统可通过参数来选择不同的尺寸单位。同的尺寸单位。米制常用单位一般用：米制常用单位一般用： 1m 、 10m 和和 1mm；英制常用单位一般用：英制常用单位一般用： 0.0001in和和 0.001in；Date23数控编程4）进给功能字）进给功能字进给功能字的地址符是 进给功能字的地址符是 F，又称为，又称为 F功能或功能或 F指指令，用于指定切削的进给速度。令，用于指定切削的进给速度。对于车床，对于车床， F可分为每分钟进给和主轴每转进可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，常用给两种，常用 G94和和 G95；对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令导程。指令在螺纹切削程序段中常用来指令导程。5）主轴转速功能字）主轴转速功能字主轴转速功能字的地址符是 主轴转速功能字的地址符是 S，又称为，又称为 S功能或功能或S指令，一般用于直接指定主轴转速，单位为指令，一般用于直接指定主轴转速，单位为 rpm。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。指令用来指定车削加工的线速度数。Date24数控编程刀具功能字的地址符是刀具功能字的地址符是 T，又称为，又称为 T功能或功能或 T指指令，用于指定加工时所用刀具的编号。令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。度补偿和刀尖半径补偿用。 T后面的数字分后面的数字分 2位、位、 4位、位、 6位。对于位。对于 4位数字来说，如：位数字来说，如：T XX XX当前刀具号当前刀具号 刀补地址号刀补地址号7）辅助功能字）辅助功能字辅助功能字的地址符是辅助功能字的地址符是 M，后续数字一般为，后续数字一般为 1 3位正整数，又称为位正整数，又称为 M功能或功能或 M指令，用于指定数控机指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，常用床辅助装置的开关动作，常用 M00 M99见表见表 1 2。6）刀具功能字）刀具功能字Date25数控编程5 程序段与加工程序一般格式程序段与加工程序一般格式程序段作为加工程序一条可执行的具体指令，程序段作为加工程序一条可执行的具体指令，有若干程序字组成，代表着一个工步或一个动作，有若干程序字组成，代表着一个工步或一个动作，是可作为一个单位来处理的连续程序字组合。例如是可作为一个单位来处理的连续程序字组合。例如在在 FANUC OT系统数控车床中，其格式如下：系统数控车床中，其格式如下：N4 G2 X(U)4.3 Z(W)4.3 F3.4 M2 S4 T4; 其中：其中：（ 1） N,G,X,Z,U,W,F,M,S等均为地址功能字等均为地址功能字 ;4.3 表示一个正的或负的最多可有表示一个正的或负的最多可有 4位整数；位整数； 3位小数的数值；位小数的数值； 3.4表示一个正的最多有表示一个正的最多有 3位整数，位整数， 4位小数的数值；位小数的数值； 4表示一个表示一个 4位正整数；位正整数； 2表示一个表示一个 2位正整数。位正整数。1）程序段格式）程序段格式Date26数控编程N0012 G00 M03 X0012.340;N12 G0 M3 X12.34 注意：注意：在书写和打印程序段时，每个程序段一般占一行在书写和打印程序段时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此；，在屏幕显示程序时也是如此；程序段格式是指一个程序段中程序字、字符、数程序段格式是指一个程序段中程序字、字符、数据的书写规则；据的书写规则；不同的数控系统，往往有不同或大同小异的程序不同的数控系统，往往有不同或大同小异的程序段格式。段格式。（ 2）几种等效的表示方法）几种等效的表示方法Date27数控编程2）加工程序的一般格式）加工程序的一般格式（ 1）