数控机床编程基础知识概述(ppt 39页).ppt

1、数控编程技术,主讲 郑 才 国,第二章,第2章数控机床编程基础,数控编程的概念 数控编程的基础知识 数控机床的坐标系 常用编程指令 程序编制中的数学处理,第2章数控机床编程基础,2.1 数控程序编制的概念,数控程序的编制方法及步骤,手工编程过程,1、手工编程,2、自动编程,第2章数控机床编程基础,2.1 数控程序编制的概念,数控程序的编制方法及步骤,第2章数控机床编程基础,2.2 编程的基础知识,2.2.1 程序的构成及格式,国际标准化组织（ISO）对数控机床的数控程序的编码字符和程序段格式、准备功能和辅助功能等制定了若干标准和规范。 一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段组成。

2、程序名是该加工程序的标识； 程序段是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段号）指令开头，LF指令结尾； M02作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定了一个特定的程序开头和结束的符号，如% 、EM等,第2章数控机床编程基础,2.2 编程的基础知识,2.2.2 程序段格式,程序段的格式:指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。 目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式）， 格式：N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ LF 这种格式的特点： 程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开

3、始，其后再跟符号和数字。 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 。 不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。 因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。,第2章数控机床编程基础,2.2 编程的基础知识,2.2.3 字与字的功能 常用地址符及其含义,第2章数控机床编程基础,2.2 编程的基础知识,2.2.4 程序编制中的基本指令,(1) G指令准备功能指令 是使CNC机床准备好某种运动方式的指令 分为模态指令和非模态指令。 模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组其它任一G指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指令取代为止。 非模态指令只在

4、本程序段中有效。 组成：G后带二位数字组成，从G00到G99共100种,第2章数控机床编程基础,（2）M指令辅助功能指令 作用：用于控制CNC机床开关量，如主轴正反转、冷却液的开停、工件的夹紧松开等。 组成：M后带二位数字组成。 （3）F指令进给速度指令 续效代码，一般直接指定，即F后跟的数字就是进给速度的大小，如F100表示进给速度为100mm/min。 在程序启动第一个G01或G02或G03功能时，必须同时驱动F功能。 (4）S指令主轴速度功能指令 S代码后的数值为主轴转速，要求为整数。 在零件加工之前一定要启动主轴运转（M03或M04）。 （5）T指令刀具功能指令 Tnn代码用于选择刀具

5、库中的刀具，nn表示刀号。,2.3 数控机床坐标系,2.3.1 机床坐标系及运动方向,第2章数控机床编程基础,右手笛卡尔坐标系,2.3 数控机床坐标系,机床坐标系及运动方向的确定方法,第2章数控机床编程基础,1.假定刀具相对于固定的工件运动,2.采用右手笛卡儿坐标系,直线坐标 X Y Z 旋转坐标 A B C 附加坐标 U V W,3.确定顺序：ZXY 4.增大工件和刀具之间距离的方向为运动的正方向,2.3 数控机床坐标系,第2章数控机床编程基础,卧式数控车床坐标系,+X,+Z,2.3 数控机床坐标系,第2章数控机床编程基础,立式数控铣床坐标系,+Z,+X,+Y,2.3 数控机床坐标系,2.3

6、.2 机床原点与机床参考点,第2章数控机床编程基础,机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的点，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。机床原点是工件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。 机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点,2.3 数控机床坐标系,2.3.3 工件坐标系,第2章数控机床编程基础,工件坐标系的原点就是工件原点，也叫做工件零点。与机床坐标系不同，工件坐标系是人为设定的，选择工件坐标系的原点的一般原则是： 1尽量选在工件图样的基准上，

7、便于计算，减少错误，以利于编程。 2尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3要便于测量和检验。 4对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。 5对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。 6Z轴方向的原点，一般设在工件表面。,2.4 常用编程指令,2.4.1 绝对尺寸和相对尺寸指令,第2章数控机床编程基础,G90以绝对值编程 G91以增量值编程 在ISO代码中，绝对尺寸指令和增量尺寸指令分别用G90和G91准备功能代码指定。 G90表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值， G9l则表示增量值。,2.4 常用编程指令,2.4.2 设定工件坐标系指令指令 G92,第2章数

8、控机床编程基础,当用绝对尺寸编程时，必须先建立刀具相对于工件起始位置的坐标系。 即确定零件的绝对坐标原点(又称程序原点或编程原点)设定在距刀具现在位置多远的地方。 也就是以程序原点为准，确定刀具起始点的坐标值，并把这个设定值记忆在数控装置的存储器内，作为后续各程序段绝对尺寸的基准。在一个零件的全部加工程序中，根据具体需要，可以只设定一次或多次设定。G92为续效指令，只是在重新设定时，先前的设定才无效。 用G92指令设定：即用刀架或刀具主轴在参考点位置时的起刀点建立工件坐标系。,2.4 常用编程指令,如左图，“G92 XA ZA”表明起刀点A处在工件坐标系正向XA与ZA处，亦即在距离起刀点A的X

9、A、ZA处为工件零点；此后程序都按工件坐标系编程。 XA与ZA被记忆在系统中并建立工件坐标系但不运动。如右图，“G92 -X1 -Y1”表明工件坐标系设定在距起刀点（X1，Y1）处，或起刀点在（-X1，-Y1）处。,第2章数控机床编程基础,2.4 常用编程指令,2.4.3 坐标平面选择指令 G17/G18/G19,第2章数控机床编程基础,G17XY坐标平面G18ZX坐标平面G19YZ坐标平面 对于三坐标运动的铣床和加工中心镗铣床，常用这些指令命令机床按哪一平面进行运动。由于大都运动于XY平面，故G17可省略。对于车床总是在XZ平面内运动，故无需编写平面指令。,2.4 常用编程指令,2.4.4

10、点定位指令 G00,第2章数控机床编程基础,G00为快速定位指令，刀具以点位控制方式从刀具所在位置以各轴设定的最高允许速度移动到指定位置，属于模态指令。 程序段格式为：G00X_Y_Z_，X 、Y 、Z为目标点坐标。 指令F对G00程序段无效 。,2.4 常用编程指令,2.4.5 直线插补指令 G01,第2章数控机床编程基础,G01指令即直线插补指令，按程序段中规定的进给速度F，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工出任意斜率的直线。 机床在执行G01指令时，在该程序段中必须具有或在该程序段前已经有F指令，如无F指令则认为进给速度为零。G01和F均为模态代码。 程序段格式为：G01 _ Y_ Z

11、_ F_ X、Y、Z为目标点坐标。,2.4 常用编程指令,2.4.4 直线插补指令 G01,第2章数控机床编程基础,如图为G01程序例，P点为刀具起点，刀具由P点快速移至A沿AB、BO、OA切削，再快速返回P点。其程序如下： 用绝对值编程 N001 G92 X28 Y20.0； N002 G90 G00 X16.0 S_T_M_； N003 G01 X-8.0 Y8.0 F_； N004 X0 Y0； N005 X16.0 Y20.0； N006 G00 X28.0 M02；,2.4 常用编程指令,2.4.6 圆弧插补指令 G02、G03,第2章数控机床编程基础,G02、G03为圆弧插补指令，

12、该指令的功能是使机床在给定的坐标平面内进行圆弧插补运动。 圆弧插补指令首先要指定圆弧插补的平面，插补平面由G17、G18、G19选定。 圆弧插补有两种方式，一是顺时针圆弧插补02，一是逆时针插补03。 编程格式有两种，一是I、J、K格式，另一种是R格式。,2.4 常用编程指令,2.4.6 圆弧插补指令 G02、G03,第2章数控机床编程基础,其程序格式为：,2.4 常用编程指令,2.4.6 圆弧插补指令 G02、G03,第2章数控机床编程基础,当机床只有一个坐标平面时，平面指令可省略(如车床)，当机床有具有三个坐标时(如铣床)，G17可省略。终点坐标可以用绝对值，也可用终点相对于起点的增量值，

13、决定于程序中已指定的G90或G91。 圆心坐标I,J、K一般用圆心相对于圆弧起点(矢量方向指向圆心)在X、Y、Z坐标的分矢量确定，且总是为增量值，而与已指定的G90无关。圆心参数也可用半径值。 由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，当圆心角180的圆弧用+R，圆心角180的圆弧用-R。 用R参数时，不能描述整圆（原因是此时圆心角为0或360，不能确定）。,2.4 常用编程指令,2.4.6 圆弧插补指令 G02、G03,第2章数控机床编程基础,如左图所示图例，设刀具由坐标原点O相对工件快速进给到A点，从A点开始沿着A、B、C、D、E、F、A的线路切削，最终回

14、到原点O。,%0001 N10G92X0Y0 N20G90G17 M03 N30GOOX15Y10 N40G01X58F180 S400 N50G02X78Y30 I20F80,N60G01X78 Y48 F180 N70X38 N80G03 X15 Y25 J-23F80 N90G01Y10F180 N100G00X0 Y0 N110M02,使用R格式编程 N50G02X78Y30R20F80 N80G03X15Y25R23F80 R表示圆心角小于180的圆弧 用R-表示圆心角大于180的圆弧,2.4 常用编程指令,2.4.7 暂停指令 G04,第2章数控机床编程基础,G04为暂停指令，该指

15、令的功能是使刀具作短暂的无进给加工(主轴仍然在转动)， 经过指令的暂停时间后再继续执行下一程序段，以获得平整而光滑的表面。 G04指令为非模态指令。 其程序段格式为：G04X（或P或F或S）,2.4 常用编程指令,2.4.8 刀具半径补偿指令 G41、G42、G40,第2章数控机床编程基础,当用圆形刀具编程时，利用刀具半径补偿功能，只需向系统输入刀具半径值，即可按零件轮廓尺寸编程，而不必计算刀心轨迹与按刀心轨迹编程。 数控机床一般都具备刀具半径自动补偿机能，以适应用圆头刀具(如铣刀、圆头车刀)加工时，可简化程序编制。 按刀心轨迹编程时，其数据的计算有时是相当复杂的，特别是当刀具磨损、重磨以及换

16、新刀而导致刀具直径变化时，必须重新计算，这就更加繁琐，又不易保证加工精度。,2.4 常用编程指令,2.4.8 刀具半径补偿指令 G41、G42、G40,第2章数控机床编程基础,图示为铣刀半径自动补偿示例。 由于数控装置具备了刀具半径的自动补偿，只需按已知的起刀点P和轮廓A、B、C、D的图纸数据进行编程。 在程序中只给出刀具偏置方向的指令G41（左偏）或G42（右偏）以及偏置号D，而刀偏半径值由操作者根据需要输给CNC装置并由D指令调用，CNC装置便能自动计算刀心轨迹并按刀心轨迹运动，使编程十分简便。 G41左偏指令是指顺着刀具前进方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边，若偏在右边则用G42右偏指令。

17、 G41、G42、D为续效指令。,2.4 常用编程指令,2.4.8 刀具半径补偿指令 G41、G42、G40,第2章数控机床编程基础,图示的程序如下(按绝对值编程） PA G90 G00 G41 XA YA T01 D01； AB G01 XB YB； BC BC YC； CD XD YD； DA XA YA； AP G40 XP YP M02；,G40为注销指令。即当G41或G42程序段完成后，用G40程序段消去偏置值，使刀具中心与编程轨迹重合。T01为1号刀，D01为存放刀具半径值于01号补偿寄存器的补偿号。也有机床用T0101。,2.4 常用编程指令,2.4.9 刀具长度补偿指令 G43

18、、G44、G49,第2章数控机床编程基础,刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向（Z方向）的补偿。它可使刀具在Z方向上的实际位移量大于或小于程序给定值。即 实际位移量 = 程序给定值 补偿值 上式中，二代数值相加(“+”)称正偏置，用G43指令表示，相减(“-”)称负偏置，用G44指令表示。 给定的程序值与输入的补偿值都可正可负(+Z向为正，-Z向为负)，根据需要选取。,2.4.9 刀具长度补偿指令 G43、G44、G49,第2章数控机床编程基础,图为钻头快速接近工件时的长度补偿例。设Al为程序值且为-Z方向(-A1)，A2为补偿值且为-Z方向(-A2)，A3为实际位移值。 图(b)用G43指令，图

19、(c)用G44指令，其实际位移量及其程序分别为(用增量值)： 图(b) -A3=-A1+(-A1)=-(Al+A2) G00 G91 G43 Z-A1 H01； (补偿号H01中存-A2值) 图(c) -A3=-A1-(-A2)=-(A1-A2) G00 G91 G44 Z-A1 H01; (补偿号H02中存-A2值) G43与G44的注销仍用G40注销指令。,2.4 常用编程指令,2.4.9 刀具长度补偿指令 G43、G44、G49,第2章数控机床编程基础,采用G43和G44指令后，程编人员就不一定要知道实际使用的刀具长度，可按假定的刀 具长度进行编程。 或者在加工过程中，若刀具长度发生了变化或更换新刀具时，不需要变更程序，只要把实际刀具长度与假定值之差值输至CNC系统的D存储器中即可。,2.5 程序编制中的数学处理,2.5.1 数学处理的概念,第2章数控机床编程基础,根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的资料，称为数控加工的数值计算。数值计算的内容包括计算零件轮廓的基点和节点的