3数控加工基础-3数控加工基础和数控机床编程及加工

《数控机床编程及操作》

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六安职业技术学院机电工程系：权秀敏数控程序是怎么编写的？数控机床坐标怎么判断？？？？？第二章数控加工编程基础

课时数：21、数控机床坐标系

2、数控加工程序格式(重难点)第1节机

床

坐

标

系

一、机床坐标系和主运动方向

1）标准坐标系的规定

标准中规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系X、Y、Z表示，常称基本坐标系。X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定。直线坐标XYZ旋转坐标ABC附加坐标UVW采用右手笛卡儿坐标系

如图所示，图中：

大拇指指向X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示。

2）运动方向的确定

统一规定：

（1）标准坐标系X、Y、Z作为刀具(相对于工件)运动的坐标系（2）增大刀具与工件距离的方向为坐标正方向

即坐标系的正方向都是假定工件静止、刀具相对于工件运动来确定的。

3）坐标轴的确定

(1)Z轴的确定。统一规定与机床主轴重合或平行的坐标为Z轴，即传递切削动力的主轴，远离工件的方向为正方向。对于没有主轴的机床，规定垂直于工件装夹表面的方向为Z坐标轴的方向，正向是使刀具离开工件的方向。

(2) X轴的确定。X轴为水平的、平行于工件装夹面的轴，且垂直Z轴。对于加工过程中主轴带动工件旋转的机床，X轴沿工件的径向并平行于横向拖板，刀具或砂轮离开工件旋转中心的方向为X轴的正向。

对于Z轴是垂直的，应从刀具向立柱看，X轴的正方向指向右，若水平从主轴向工件，X轴的正方向指向右。



(3) Y轴的确定。根据X、Z轴及其方向，可按右手直角笛卡儿坐标系，利用右手螺旋法则确定Y轴。根据X、Y、Z轴及其方向，利用右手螺旋法则即可确定A、B、C的方向。数控机床坐标系

立式数控铣床

数控车床的坐标系

二、机床原点和机床参考点

1）机床原点

机床原点：是机床基本坐标系的原点，是工件坐标系、机床参考点的基准点，又称机械原点、机床零点，它是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。



数控机床的机床原点与参考点

注意：

数控车床的机床原点一般在卡盘前端面或后端面的中心；

数控铣床的机床原点，各生产厂不一致，有的在机床工作台的中心，有的在进给行程的终点。

2）机床参考点

机床参考点：是机床坐标系中一个固定不变的点，是机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个点(由限位开关精密定位)。机床参考点已由机床制造厂测定后输入数控系统，并记录在机床说明书中，用户不得更改。



在机床接通电源后，通常要做回零操作，使刀具或工作台运动到机床参考点。注意：通常我们所说的回零操作，其实是指机床返回参考点的操作，并非返回机床零点。回零操作按钮三、工件坐标系和工件原点

工件坐标系：是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。

工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点。

工件原点最好选在工件图样的基准上或工件的对称中心上。

编程坐标系

例如：

回转体零件的端面中心;非回转体零件的角边;对称图形的中心等。工件原点设置(a)数控车床；(b)数控铣床

数控车床：工件原点一般设在主轴中心线与工件右端面或左端面的交点处；数控铣床：工件原点一般设在工件的某个角上或对称中心上。四、工件坐标系和机床坐标系的关系

机床坐标系与工件坐标系的联系：当工件在机床上固定后，工件原点和机床原点之间的偏移量必须通过测量来定，存入G54—G57原点偏置寄存器中，供数控系统计算用，对于多原点工件，只要调用不同偏置即可。在没有工件测量头的情况下，程序原点的位置测量要靠碰刀的方式进行。编程时，尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。对刀：就是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀点

可以设在工件、夹具或机床上，但必须与工件的定位基准(相当于工件坐标系)有已知的准确关系，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系。选择对刀点的原则是：便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差小。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。五.对刀

机床坐标系与工件坐标系

刀位点：是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点。(1)对于平头立铣刀、面铣刀类刀具，刀位点一般取为刀具轴线与刀具底端面的交点；(2)对球头铣刀，刀位点为球心；(3)对于车刀、镗刀类刀具，刀位点为刀尖；(4)钻头取为钻尖等。刀位点(a)平头铣刀；(b)钻头；(c)球头铣刀；(d)车刀、镗刀

第2节数控加工程序格式

一、程序基本格式1）数控加工程序的结构

一个完整的数控加工程序可分：

程序号

程序段程序结束指令

等几个部分。

程序号：又名程序名，置于程序开头，用作一个具体加工程序存储、调用的标记。程序号码以地址O、P、%以及1～9999范围内的任意数字组成。

通常：FANUC系统用“O”，SINUMERIC系统用“%”作为程序号的地址码。

程序段——是控制机床的一种语句，表示一个完整的运动或操作。工件加工程序由若干个程序段组成。

程序结束指令——用M02或M30代码，放在最后一个程序段作为整个程序的结束。编程示例

O2023；(程序号)N10G50X200Z150T0100；(建立工件坐标系，选择T01号刀)N20G96S150M03；(恒线速设定，主轴正转)N25G50S2023； (设定主轴最高转速)N30G00X20Z6T0101；(①建立刀具补偿)；(②20圆柱加工)N50X50；(③50轴肩加工)N60X60Z-70；(④50圆锥加工)N70X90；(⑤60轴肩加工)N80G00X200Z150T00M05；(⑥刀具回位)N90M02；(程序结束)

上例为一个完整的零件加工程序：程序号为O2023。以上程序中每一行即称为一个程序段，共由10个程序段组成，每个程序段以序号“N”开头。M02作为整个程序的结束。

2）程序段的组成

一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。

由：

程序段号、若干程序字、程序段结束符号组成。

程序段号N又称程序段名，由地址N和数字组成。

程序字由一组排列有序的字符组成，如G00、G01、X120、M02等，表示一种功能指令。程序段末尾的“；”为程序段结束符号，有时也用“LF”表示程序段结束。



3）程序段的格式程序段格式指程序中的字、字符、数据的安排规则。程序段的格式固定顺序程序段格式

最常用的是地址可变程序段格式，简称字地址程序格式。分隔符程序格式可变程序段格式。

其形式如下：NGXYZ…FSTM；例如：N10G01X40Z0F0.2；

为程序段地址码，用于指令程序段号；

为指令动作方式的准备功能地址，G01为直线插补指令；

为坐标轴地址，后面的数字表示刀具移动的目标点坐标；

为进给量指令地址，后面的数字表示进给量。NGXF

在程序段中除程序段号与程序段结束字符外，其余各字的顺序并不严格，可先可后。但为便于编写，习惯上可按N，G，X，Y，Z，…，F，S，T，M的顺序编程。在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：

移动目标：终点坐标值X、Y、Z；

沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；

进给速度：进给功能字F；

切削速度：主轴转速功能字S；

使用刀具：刀具功能字T；

机床辅助动作：辅助功能字M。二、程序指令分类



1）G功能

G指令规定刀具和工件的相对运动轨迹(即规定插补功能)、刀具补偿、固定循环、机床坐标系、坐标平面等多种加工功能。

G指令由地址符G和后面的两位数字组成，从G00到G99共100种。

G代码是程序的主要内容。常用G指令代码注:组别为“00”的属非模态代码；其余为模态代码，同组可相互取代。

2）辅助功能(M指令)

辅助功能M指令用于指定主轴的启停、正反转、冷却液的开关、工件或刀具的夹紧与松开、刀具的更换等。

辅助功能M指令由指令地址符M和后面的两位数字组成，也有M00～M99共100种。

M指令也有续效指令与非续效指令。常用M指令代码注：①组别为“00”的属非模态代码；其余为模态代码，同组可相互取代。②作用时间为“★”号者，表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“＃”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。

3）进给功能(F功能)F指令为进给速度指令，用来指定坐标轴移动进给的速度。该指令一般有以下两种表示方法：(1)代码法。代码法后面的数字不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度数列的序号。(2)直接指定法。F后跟的数字就是进给速度的大小，如F150，表示进给速度为150mm/min。这种方法比较直观，目前大多数数控机床都采用直接指定法.

4）S功能

S指令用来指定主轴转速，用字母S及后面的1～4位数字表示，有恒转速(单位为r/min)和恒线速(单位为m/min)两种指令方式。5）T功能

T指令用于选择所需的刀具，同时还可用来指定刀具补偿号。一般加工中心程序中的T代码后的数字直接表示所选择的刀具号码，如：T12，表示12号刀；数控车床程序中的T代码后的数字既包含所选择的刀具号，也包含刀具补偿号，如：T0102，表示选择01号刀，调用02号刀补参数。需要说明的是：尽管数控代码是国际通用的，但是各个数控系统制造厂家往往自定了一些编程规则，不同的系统有不同的指令方法和含义，具体应用时要参阅该数控机床的编程说明书，遵守编程手册的规定，这样编制的程序才能为具体的数控系统所接受。作业复习记忆数控常用代码；预习数控加工工艺Seeyoulater!数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、