数控技术课件课题

数控编程的种类及步骤编程：把零件的全部加工工艺过程及其他辅助动作，按动作顺序，用数控机床上规定的指令、格式，编程加工程序，然后将程序输入数控机床。编程种类数控编程人员采用人机对话的方式将零件信息输入计算机，由CAD/CAM软件的NC模块自动生成程序，或者通过其他应用程序，将零件图纸信息直接转换成数控程序适用于形状复杂（如空间曲线、曲面）、工序较长，计算繁琐的零件计算机辅助编程：手工编程：在编程的过程中，全部或主要由人进行。适用于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件；简单，经济，效率高第4讲数控编程基础手工编程的步骤1．分析零件图样和制订工艺方案通过对零件材料、形状、尺寸、技术要求等进行分析，选择合适的数控机床，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具、切削用量等。2．数值计算根据已确定的加工路线和加工误差，计算出数控机床所需输入数据。数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控系统的功能。对于由直线和圆弧组成的简单轮廓，只需计算出几何元素的交点或切点、起点、终点和圆弧的圆心坐标等，这可由人工来完成。对于形状较复杂的零件，如非圆曲线等，就需要用直线段或圆弧段来逼近求节点(逼近线段与非圆曲线的交点)坐标，这需要借助计算机和专门软件来进行计算。3．编写零件加工程序根据工艺过程、数值计算结果以及辅助操作要求，按照数控系统规定的程序指令及格式编写出加工程序。4．制作控制介质制作控制介质就是将编写好的程序记录在控制介质上，并通过机床的输入装置，将控制介质上的数控加工程序输入到数控机床。5．程序检验与首件试切为了保证零件加工的正确性，数控程序必须经过校验和试切才能用于正式加工。通常可以采用机床空运行和模拟加工的方法来检查加工程序，但这些方法不能检验被加工零件的精度。要检验被加工零件的加工精度，通常通过首件试切，若发现加工精度达不到要求，应分析其误差产生原因，采取措施加以纠正。数控机床的坐标系一.标准坐标系1.规定原则：国际标准与我国机械工业制定标准JB3052-82等效右手笛卡尔坐标系右手螺旋法则判定＋Y＋X＋Z＋X,＋Y或＋Z＋A,＋B或＋C右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分别代表＋X,＋Y，＋Z轴。围绕这几根轴的回转运动分别用＋A,＋B,＋C表示，其正方向用右手螺旋法则确定。与＋X,＋Y,＋Z,＋A,＋B,＋C相反的方向用带‘的＋X’,＋Y‘,＋Z’,＋A‘,＋B’＋C‘表示刀具运动坐标与工件运动坐标刀具运动坐标：工件固定，刀具相对工件运动（数控车床），用字母不带’的坐标表示工件相对刀具而运动的工件运动坐标工件运动坐标：刀具固定，工件相对刀具运动（数控铣床），用字母带‘的坐标表示刀具相对工件而运动的刀具运动坐标假设：工件固定，刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就能根据零件图样确定机床的加工过程。当工件运动时，在坐标轴符号上加“′”表示。运动的正方向规定使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向ISO标准规定：(1)不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具运动。(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。(3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向2.坐标轴确定的方法及步骤Z轴1）、Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。2）、若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。3）、若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。

X坐标轴

1）、X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标。2）、对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。3）、对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。4）、对刀具和工件均不旋转的机床（刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。

Y坐标轴

根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡尔坐标系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W。

Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。立式数控铣床的坐标方向为：Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上卧式升降台铣床的坐标方向为：数控控机机床床的的两两种种坐坐标标系系1.机机床床坐坐标标系系与与机机床床坐坐标标系系原原点点、、机机床床参参考考点点（（机机床床零零点点））现代代数数控控机机床床都都有有一一个个基基准准位位置置，，称称为为机机床床原原点点，，是是机机床床制制造造商商设设置置在在机机床床上的的一一个个物物理理位位置置，，其其作作用用是是使使机机床床与与控控制制系系统统同同步步，，建建立立测测量量机机床床运运动动坐坐标标的的起始始点点。。机床床坐坐标标系系零零点点是指指在在机机床床上上设设置置的的一一个个固固定定点点，，即即机床床零零点点。它它在在机机床床装装配配、、调调试试时时就就已已确确定定下下来来，，是是数数控控机机床床进进行行加加工工运运动动的的基基准准参参考考点点。。一般般取取在在机机床床运运动动方方向向的的最最远远点点。通常常车床床的的机机床床原原点点多在在主轴轴法法兰兰盘盘接接触触面面的的中中心心即即主主轴轴前前端端面面的的中中心心上上。主主轴轴即即为为Z轴轴，，主主轴轴法法兰兰盘盘接接触触面面的的水水平平面面则则为为X轴轴。。+X轴轴和和+Z轴轴的的方方向向指指向向加加工工空空间间。。在数控控铣铣床床上，，机机床床原原点点和和机机床床零零点点重重合合,一般般取取在在X、、Y、、Z坐坐标标的的正正方方向向极极限限位位置置上上，见见下下图图机床床原原点点建建立立方方式式：：回回参参考考点点操操作作2．．工工件件坐坐标标系系与与工工件件坐坐标标系系原原点点(1)工工件件坐坐标标系系编程程人人员员在在编编程程时时设设定定的的坐坐标标系系，也也称称为为编程程坐坐标标系系。。(2)工工件件坐坐标标系系原原点点也称称为为工件件原原点点或或编编程程原原点点，由由编编程程人人员员根根据据编编程程计计算算方方便便性性、、机机床床调调整整方方便便性性、、对对刀刀方方便便性性、、在在毛毛坯坯上上位位置置确确定定的的方方便便性性等等具具体体情情况况定定义义在在工工件件上上的的几几何何基基准准点点，，一一般般为为零件件图图上上最最重重要要的的设设计计基基准准点点工件原点选择择：1.与设计基基准或装配基基准一致2.尽量选在在尺寸精度高高，粗糙度低低的工件表面面3.最好在工工件的对称中中心上4.要便于测测量和检测工件坐标系坐坐标轴的确定定与机床坐标标系坐标轴方方向一致工件坐标系原原点工件坐标系原点机床坐标系原点机床坐标系与与工件坐标系系的关系工件坐标系建建立方式：1）通过数控控代码G92建立2）通过数控控代码G54-G59建建立数控编程坐标标的表达1．几何点位位置的表示方方法数控加工程序序中表示几何何点的坐标位位置有绝对值值和增量值两两种方式。1)绝对对坐标值绝对坐标值是是以公共点(原点，即零零件原点)为为依据来表示示坐标位置。。2)增量量坐标值增量(相对)坐标值是以以相对于前一一点位置坐标标尺寸的增量量来表示坐标标位置，即在在坐标系中，，运动轨迹的的终点坐标是是以起点计量量的，各坐标标点的坐标值值是相对于前前一点所在位位置之间的距距离。2．坐标位置置的表示方法法数控编程通常常都是按照组组成图形的线线段或圆弧的的端点的坐标标来进行的。。当运动轨迹迹的终点坐标标是相对于线线段的起点来来计量的话，，称为相对坐坐标或增量坐坐标。若按这这种方式进行行编程，则称称为相对坐标标编程。当所所有坐标点的的坐标值均从从某一固定的的坐标原点计计量的话，就就称为绝对坐坐标，按这种种方式进行编编程即为绝对对坐标编程。。【例3.1】如图图3.12所示，要要从图中的A点到B点。用绝对坐标编编程为G90X12.0Y15.0若用相对坐标标编程则为G91X-18.0Y-20.0采用绝对坐标标编程时，程程序指令中的的坐标值随着着程序原点的的不同而不同同；而采用相相对坐标编程程时，程序指指令中的坐标标值则与程序序原点的位置置没有关系。。同样的加工工轨迹，既可可用绝对编程程也可用相对对编程，但有有时候，采用用恰当的编程程方式，可以以大大简化程程序的编写。。因此，实际际编程时应根根据使用状况况选用合适的的编程方式。。这可在以后后章节的编程程训练中体会会出来。数控加工程序序格式与标准准数控代码一、程序代码码指令功能介介绍1、G代码准备功能代码称为G代代码指令。G00~G99JB/T3208-1999标准G指令G代码模态功能G代码模态功能G00a点定位G34a螺纹切削，增螺距G01a直线插补G35a螺纹切削，减螺距G02a顺时针圆弧插补G36~G39#永不指定G03a逆时针圆弧插补G40d半径补偿取消G04-暂停（延时）G41d半径补偿（左）G05#不指定G42d半径补偿（右）G06a抛物线插补G43#(d)刀具正偏置G07#不指定G44#(d)刀具负偏置G08-加速G45#(d)刀具偏置+/+G09-减速G46#(d)刀具偏置+/-G10~G16#不指定G47#(d)刀具偏置-/-G17cXY平面选择G48#(d)刀具偏置-/+G18cXZ平面选择G49#(d)刀具偏置0/+G19cYZ平面选择G50#(d)刀具偏置0/-G20~G32#不指定G51#(d)刀具偏置+/0G33a螺纹切削，等螺距G52#(d)刀具偏置-/0G代码模态功能G代码模态功能G53f直线偏移注销G69#(d)刀具偏置，外角G54f直线偏移XG70~G79#不指定G55f直线偏移YG80e固定循环注销G56f直线偏移ZG81~G89e固定循环G57f直线偏移XYG90j绝对尺寸G58f直线偏移XZG91j增量尺寸G59f直线偏移YZG92-预置寄存G60h准确定位1（精）G93k时间倒数，进给率G61h准确定位2（中）G94k每分钟进给G62h快速定位（粗）G95k主轴每转进给G63-攻螺纹G96i恒线速度G64~G67#不指定G97i每分钟转速（主轴）G68#(d)刀具偏置，内角G98,G99#不指定模态栏中标有有字母的指令令为模态指令令，标有“-”的指令为为非模态指令令HNC-21M数控系统统G代码及功功能G代码组功能G代码组功能G0001快速定位G4109左刀具半径补偿G01直线插补G42右刀具半径补偿G02顺时针圆弧插补G4310刀具长度正向补偿G03逆时针圆弧插补G44刀具长度负向补偿G0400暂停G49刀具长度补偿取消G0716虚轴指定G5004缩放关G0900准确停止校验G51缩放开G1702选择XY平面G5200局部坐标系设定G18选择XZ平面G53直接机床坐标系编程G19选择YZ平面G5411工件坐标系1选择G2008英寸输入G55工件坐标系2选择G21毫米输入G56工件坐标系3选择G22脉冲当量G57工件坐标系4选择G2800返回到参考点G58工件坐标系5选择G29由参考点返回G59工件坐标系6选择G4009取消刀具半径补偿G6000单方向定位G代码组功能G代码组功能G2403镜像开G8406攻丝循环G25镜像关G85镗孔循环G6112精确停止校验方式G86镗孔循环G64连续方式G87反镗循环G6500子程序调用G88镗孔循环G6805旋转变换开G89镗孔循环G69旋转取消G9013绝对值编程G7306深孔钻削循环G91增量值编程G74逆攻丝循环G9200工件坐标系设定G76精镗循环G9414每分钟进给G80固定循环取消G95每转进给G81定心钻循环G9815固定循环返回起始点G82钻孔循环G99固定循环返回到R点G83深孔钻循环00组中的G代码是非模模态，其他组组的G代码是是模态标记者为缺省省值2、M代码辅助功能指令也叫M指指令，是控制制数控机床“开、关”功功能的指令，主要要用于完成机机床操作时的的辅助动作。。M00~M99M功能有模态态M功能和非非模态M功能能二种形式；；HNC-21M数控系统统M代码及功功能代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序停止M07模态切削液打开M02非模态程序结束M09模态切削液停止缺省值M03模态主轴正转起动M30非模态程序结束并返回程序起点M04模态主轴反转起动M05模态主轴停止转动缺省值M98非模态调用子程序M06非模态换刀M99非模态子程序结束前作用后作用用；一组只用用一个；M02、M30、M99单单独使用。CNC内定的的辅助功能1.程序暂停停M00当CNC执行行到M00指指令，将暂停停执行当前程程序，以方便便操作者进行行刀具和工件件的尺寸测量量、工件调头头、手动变速速等操作。暂暂停时，机床床的主轴、进进给及冷却液液停止，而全全部现存的模模态信息保持持不变，欲继继续执行后续续程序，重按按操作面板上上的“循环启启动“键2.程序结束束M02M02编在主主程序的最后后一个程序段段中，当CNC执行到M02指令时时，机床的主主轴、进给、、冷却液全部部停止，加工工结束。使使用用M02的程程序结束后，，若要重新执执行该程序，，就得重新调调用该程序，，或者在自动动加工子菜单单下，按F4键，然后再再按操作面板板上的“循环环启动”键。。3.程序结束束并返回到零零件程序头M30M30和M02功能基本本相同，只是是M30指令令还兼有控制制返回到零件件程序头（％％）的作用。。使用M30的程序结束束后，若要重重新执行该程程序，只需再再次按操作面面板上的”循循环启动“键键。4.子程序调调用M98及及从子程序返返回M99M98用来调调用子程序。。M99表示示子程序结束束，执行M99使控制返返回到主程序序。子程序的格式式：%****……M99在子程序开头头，必须规定定子程序号，，以作为调用用入口地址。。在子程序的结结尾用M99，以控制执执行完该子程程序后返回主主程序。调用子程序的的格式：M98P_L_P：被调用子子程序号L：重复调用用次数PLC设定的的辅助功能：1.主轴控制制指令M03、M04、、M05M03起动主主轴以程序中中编制的主轴轴转速顺时针针方向（从Z轴正向朝Z负向看）旋旋转。M04起动主轴以以程序中编制制的主轴速度度逆时针方向向旋转。M05使主轴停停止旋转。M03、M04为模态态前作用M功功能，M05为模态后后作用M功能能；M03、M04、M05可可相互注销2.换刀指令令M06M06用于在在加工中心上上调用一个欲欲安装在主轴轴上的刀具。。刀具将被自自动地安装在在主轴上。M06为非模模态后作用M功能。3.冷却液打打开、停止指指令M07、、M09M07指令将将打开冷却液液管道。M09指令将关关闭冷却液管管道。M07为模态前前作用M功能能，M09为为模态后作用用M功能，M09为缺省省值3、进给功能能F指令表示刀刀具中心运动动时的进给速速度。由F和和其后的若干干数字组成。。使用F指令令时的注意事事项：数字单位取决决于每个系统统所采用的进进给速度的指指定方法（G94每分钟钟进给量mm/min，，G95每转转进给量mm/r）。1.当编写程程序时，第一一遇到直线（（G01）或或圆弧（G02/G03）插补指令令时，必须编编写进给率F;当工作作在G01、、G02或G03方式下下，编程的F一直有效，，直到被新的的F值所取代代，而工作在在G00（快快速定位）、、G60（单单方向定位））方式下，快快速定位的速速度是各轴的的最高速度，，与所编F无无关。2.借助助操作面板上上的倍率按键键，F可在一一定范围内进进行倍率修调调。当执行攻攻丝循环G84，螺纹切切削G33时时，倍率开关关失效，进给给倍率固定在在100％。。4、主轴转速速功能S指令令S指令表示机机床主轴的转转速。由S和和其后的若干干数字组成，，其表示方法法有一下3种种：1.转速S表示示主轴转速，，单位为r/min，如如S1000表示主轴转转速为1000r/min。2.线速在在恒线线速状态下，，S表示切削削点的线速度度，单位m/min，如如S60表示示线速度为60m/min。3.代码用用代码表表示主轴转速速时，S后面面的数字不直直接表示转速速或线速的数数值，而只是是主轴速度的的代号。注：模态、主主轴倍率、不不用负值正反反转停、5、刀具功能能刀具和刀具参参数的选择时时数控编程的的重要内容，，其编程格式式因数控系统统不同而异1.采用T指指令编程：采用T指令编编程时，程序序由T和数字字组成，有TXX和TXXXX两种种格式，数字字的位数由所所用数控系统统决定，T后后面的数字用用来指定刀具具号和刀具补补偿号。例例如如：T04表表示选择4号号刀；T0404表示选选择4号刀，，4号刀偏置置值；T0400表示选选择4号刀，，刀具偏置取取消。2.采用T、、D指令编程程：采用T、D指指令编程时，，利用T功能能选择刀具，，利用D选择择相关的刀偏偏。在定义这这两个参数时时，其编程的的顺序为T、、D。T和D可以编写在在一起，也可可以单独编写写。例如：T4D04表表示选择4号号刀，采用刀刀具偏置表4号的偏置尺尺寸；D12表示仍然用用4号刀，采采用刀具偏置置表第12号号的偏置尺寸寸；T3，表表示选择3号号刀，采用与与该刀具相关关的刀具偏置置尺寸数控加工程序序的结构华中数控加工工程序的构成成在数控机床加加工零件，首首先要编制程程序，然后用用该程序控制制机床的运动动。数控指令令的集合称为程序，在程序中根根据机床的实实际运动顺序序书写这些指指令。一个零件程序序由以下各部部分构成：3．起始符符（%1000）4．程序体体（N个个程序段）5．结束符符（M02或M30）华中世纪星数数控系统HNC-21/22M的的程序结构构的说明：1．程序起始始符：%(或或O)符并并后续程序号号。2．程序结束束符：M02或M30。3．程序注释释符：括号()内或分分号；后的内内容为注释文文字。程序执执行时将跳过过这部分内容容。4．程序段结结束：每个程程序段的结束束用“Enter”(回回车键)一个零件程序序是按程序段段的输入顺序序执行的，而而不是按程序序段号的顺序序执行的，但但书写程序时时，建议按升升序书写程序序段号。FANUC系系统格式：;为按键EOB输出不不是“；”按按键输出O1000；；N01G91G00X50Y60;N10G01X100Y500F200S1000M03;N…………N200M02;程序程序段指令字程序的结构指令字的格式式一个指令字是是由地址符(指令字符)和带符号（（如定义尺寸寸的字：X-100）或或不带符号（（如准备功能能字G代代码：G01）的数字数数据组成的。。程序段中不不同的指令字字符及其后续续数值确定了了每个指令字字的含义。在在数控程21世纪星铣床床数控系统(HNC-21/22M)编程说明明书序段中中包含的主要要指令字符如如表：程序段的格式式一个程序序段定义义一个将将由数控控系统执执行的指指令行。。程序段段的格式式定义了了每个程程序段中中功能字字的句法法，如图图所示。。二、程序序段格式式程序中出出现的英英文字母母及字符符称为地址。数字0~9(小小数点、、“+””、“一一”号)称为数字。地址和数数字的组组合称为为程序字，也叫代代码指令令。1)程序序字是组组成数控控加工程程序的最最基本单单位，地地址或数数字不能能单独使使用。如如Xl00、G01、、M03、Z-58．．685；不能能是G、、F、M、300。2)程序序字必须须是字母母(或字字符)后后缀数字字，先后后次序不不可以颠颠倒。如如：02M、IOOX是不正正确的。。3)不不同的数数控系统统，或同同一系统统的不同同地址，，程序字字都有规规定的格格式和要要求。O0001；N1G00G90G54；N2S800M03；N3G00X100Y100；N4Z-100；；N5G01Z-120F100；N6G00Z100；；N7M02；程序的组组成、程程序段%0001N1G00G90G54N2S800M03N3G00X100Y100N4Z-100N5G01Z-120F100N6G00Z100N7M02程序三要要素：程序号、程序结束束标记、程序段。1．程序序号1)必必须写在在程序的的最前面面，并占占一单独独程序段段。2)在同同一数控控机床中中，程序序号不可可以重复复使用。。3)程序序号0-9999。4)不不同系统统程序号号表示有有所不同同。2．程序序结束标标记M02和和M30表示主主程序的的结束。。通常M02(M30)也必必须单独独占一程程序段。。M99表示子子程序的的结束。。3．程序序段、程程序段的的基本格格式程序段的的六要素素：a．移动动的目标标是哪里里?b．沿什什么样的的轨迹移移动?C．移动动速度要要多快?d．刀具具的切削削速度是是多少?e．选择择哪一把把刀移动动?f．机床床还需要要哪些辅辅助动作作?O0001；N1G00G90G54；N2S800M03；N3G00X100Y100；N4Z-100；；N5G01Z-120F100；N6G00Z100；；N7M02；数控加工工程序的的分类1.主程程序和子子程序子程序的的特点：：1）M99结束束2）可被被任何子子程序、、主程序序调用3）一般般不能独独立使用用2.子程程序的调调用格式式1）格