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1、2020/7/20,浙江理工大學,主要內(nèi)容,數(shù)控編程基本概念 數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控程序編制的方法 數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識 數(shù)控機床的坐標系和運動方向,第七講 數(shù)控加工程序的編制,2020/7/20,浙江理工大學,（一）數(shù)控機床:一種高效、高精度的自動化加工設(shè)備，它嚴格按照加工程序，自動的對被加工工件進行加工。 （二）數(shù)控程序:從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序。 （三）數(shù)控加工：根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機床的數(shù)控裝置或控制計算機中，以控制工件和刀具的相對運動，使之加工出合格零件的方法。,一、數(shù)控編程基本概念,返回,2020/7/20,浙
2、江理工大學,數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟,數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。,二、數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟,2020/7/20,浙江理工大學,數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟,2020/7/20,浙江理工大學,（1）分析零件圖樣和制定工藝方案 這項工作的內(nèi)容包括： 對零件圖樣進行分析，明確加工內(nèi)容和要求； 確定加工方案； 選擇適合的數(shù)控機床； 選擇或設(shè)計刀具和夾具； 確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。 （2）數(shù)學處理 在確定了工藝方案后，就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等，計算刀具中心運動軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。,2020/7/20,浙江理工大學,（3）編寫零件加工程序
3、 在完成上述工藝處理及數(shù)值計算工作后，即可編寫零件加工程序。程序編制人員使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按照規(guī)定的程序格式，逐段編寫加工程序。程序編制人員應對數(shù)控機床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，才能編寫出正確的加工程序。,2020/7/20,浙江理工大學,（4）程序檢驗 將編寫好的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，就可控制數(shù)控機床的加工工作。一般在正式加工之前，要對程序進行檢驗。通?？刹捎脵C床空運轉(zhuǎn)的方式，來檢查機床動作和運動軌跡的正確性，以檢驗程序。在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機床上，可通過顯示走刀軌跡或模擬刀具對工件的切削過程，對程序進行檢查。對于形狀復雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易
4、切材料進行試切來檢驗程序。通過檢查試件，不僅可確認程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進行試切，則更能反映實際加工效果，當發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時，可修改程序或采取尺寸補償?shù)却胧?返回,2020/7/20,浙江理工大學,,三、數(shù)控程序編制的方法,,（1）手工編程:指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作。,零 件 圖 樣,工 藝 人 員,夾具表,機床表,刀具表,工 藝 規(guī) 程,編 程 人 員,加工程序初稿,加 工 程 序,修 改,,,,,,,,,,,,,,,編程手冊,,,2020/7/20,浙江理工大學,手工編程時，數(shù)控編程步驟都由人工完
5、成。手工編程時，編程人員要熟悉數(shù)控指令代碼及編程規(guī)則、具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。手工編程適用于點定位加工以及由直線和圓弧組成的輪廓加工等不太復雜的加工程序編制中。因為形狀簡單的零件，計算較簡單；程序不多，較易完成；且經(jīng)濟及時。,2020/7/20,浙江理工大學,（2）計算機自動編程 自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。采用計算機自動編程時，數(shù)學處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編
6、程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復雜形狀零件的編程難題。,返回,2020/7/20,浙江理工大學,四、數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識,一）數(shù)控編程中有關(guān)標準,為滿足設(shè)計、制造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標系統(tǒng)、加工指令、輔助功能及程序格式等方面，國際上形成了兩種通用標準，即 國際標準化組織標準 （ISO，International Standard Organization） 美國電子工業(yè)學會標準 （EIA，Electronic Industries Assoc
7、iation）。 目前，各個數(shù)控機床生產(chǎn)廠家所用的標準并沒有完全統(tǒng)一，它們使用的代碼、指令以及含義也不完全相同，所以在編制程序時必須按所用的數(shù)控機床編程手冊中的規(guī)定進行。,2020/7/20,浙江理工大學,A、字與字的功能 （1）字：在數(shù)控加工程序中，字是指一系列按規(guī)定排列的字符，作為一個信息單元存儲、傳遞和操作。字是由一個英文字母與隨后的若干位十進制數(shù)字組成，這個英文字母稱為地址符。 如：“X2500”是一個字，X為地址符，數(shù)字“2500”為地址中的內(nèi)容。 （2）字的功能： 組成程序段的每一個字都有其特定的功能含義，不同數(shù)控系統(tǒng)的含義不一樣。具體實際工作中，需要遵照機床數(shù)控系統(tǒng)說明書來使用
8、各個功能字。 （三菱、 FANUC、SIEMENS等）,二）程序的結(jié)構(gòu)與格式,2020/7/20,浙江理工大學,順序號字N 順序號又稱程序段號或程序段序號。順序號位于程序段之首，由順序號字N和后續(xù)數(shù)字組成。順序號字N是地址符，后續(xù)數(shù)字一般為14位的正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號實際上是程序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后次序無關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)不是按順序號的次序來執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫時的排列順序逐段執(zhí)行。 順序號的作用：對程序的校對和檢索修改；作為條件轉(zhuǎn)向的目標，即作為轉(zhuǎn)向目的程序段的名稱。有順序號的程序段可以進行復歸操作，這是指加工可以從程序的中間開始，或回到程序中斷處開始。 一般使用方法：編程時將
9、第一程序段冠以N10,以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號，這樣，在調(diào)試程序時，如果需要在N10和N20之間插入程序段時，就可以使用N11、N12等。,2020/7/20,浙江理工大學,準備功能字G 準備功能字地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù),尺寸字 尺寸字用于確定機床上刀具運動終點的坐標位置。其中，第一組 X，Y，Z用于確定終點的直線坐標尺寸；第二組 A，B，C，用于確定終點的角度坐標尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時間、用R指令圓弧的半徑等。 多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可
10、以用準備功能字來選擇坐標尺寸的制式，如FANUC諸系統(tǒng)可用G21/G22來選擇米制單位或英制單位，也有些系統(tǒng)用系統(tǒng)參數(shù)來設(shè)定尺寸制式。采用米制時，一般單位為mm，如X100指令的坐標單位為100 mm。當然，一些數(shù)控系統(tǒng)可通過參數(shù)來選擇不同的尺寸單位。,2020/7/20,浙江理工大學,進給功能字F 進給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進給速度。對于車床，F(xiàn)可分為每分鐘進給和主軸每轉(zhuǎn)進給兩種，對于其它數(shù)控機床，一般只用每分鐘進給。 主軸轉(zhuǎn)速功能字S 主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速,單位為r/min 。 刀具功能字T 刀具功能字的地址符
11、是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時所用刀具的編號: M06 T12,2020/7/20,浙江理工大學,輔助功能字M 輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關(guān)動作。,2020/7/20,浙江理工大學,B、程序格式 （1）程序段格式 程序段是可作為一個單位來處理的、連續(xù)的字組，是數(shù)控加工程序中的一條語句。一個數(shù)控加工程序是若干個程序段組成的。 程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。現(xiàn)在一般使用字地址可變程序段格式，每個字長不固定，各個程序段中的長度和功能字的個數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中
12、寫明的、本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫。這種功能字稱之為續(xù)效字。 模態(tài)代碼與非模態(tài)代碼,2020/7/20,浙江理工大學,程序段格式舉例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90 （本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效） 在程序段中，必須明確組成程序段的各要素：移動目標：終點坐標值X、Y、Z；沿怎樣的軌跡移動：準備功能字G；進給速度：進給功能字F；切削速度：主軸轉(zhuǎn)速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；機床輔助動作：輔助功能字M。,2020/7/20,浙江理
13、工大學,(2)加工程序的一般格式 程序開始符、結(jié)束符 程序開始符、結(jié)束符是同一個字符，ISO代碼中是LF，EIA代碼中是CR，書寫時要單列一段 程序名 程序名有兩種形式：一種是英文字母O和14位正整數(shù)組成；另一種是由英文字母開頭，字母數(shù)字混合組成的，一般要求單列一段。 程序主體 程序主體是由若干個程序段組成的，每個程序段一般占一行。 程序結(jié)束指令 程序結(jié)束指令可以用M02或M30，一般要求單列一段。,2020/7/20,浙江理工大學,,例如 % 0001 N01 G92 X40 Y30 LF N02 G90 G00 X28 T01 S800 M03 LF N03 G01 X-8 Y7 F2
14、00 LF N04 X0 Y0 LF N05 G00 Z40 LF N06 M02 LF,程序號：程序的開始部分。為區(qū)別存儲器中的程序，每個程序都有程序編號。編號前采用程序編號地址碼，不同的系統(tǒng)有不同的程序編號地址碼，如P、%、：、英文字母O等。,程序內(nèi)容：程序的核心部分，由許多程序段組成。每個程序段由一個或多個指令構(gòu)成，表示數(shù)控機床要完成的全部動作；,程序結(jié)束：以MO2或M30作為整個程序結(jié)束的符號，結(jié)束程序。,,2020/7/20,浙江理工大學,O - Program number (Used for program identification)N - Sequence number (
15、Used for line identification)G - Preparatory function X - X-axis designationY - Y-axis designationZ - Z-axis designationR - Radius designationF - Feedrate designationS - Spindle speed designationH - Tool length offset designationD - Tool radius offset designationT - Tool DesignationM - Miscellaneous
16、 function,2020/7/20,浙江理工大學,O0001 (Program number) N005 G17 G90 S400 M03 (Select coordinate system, absolute mode, and turn spindle on CW at 400 RPM) N10 G00 X1. Y1. (Rapid to XY location of first hole) N015 G43 H01 Z.1 M08 (Instate tool length compensation, rapid in Z to clearance position above sur
17、face to drill, turn on coolant) N020 G01 Z-1.25 F3.5 (Feed into first hole at 3.5 inches per minute) N025 G00 Z.1 (Rapid back out of hole) N030 X2. (Rapid to second hole) N035 G01 Z-1.25 (Feed into second hole) N040 G00 Z.1 M09 (Rapid out of second hole, turn off coolant) N050 M30 (End of program co
18、mmand),返回,2020/7/20,浙江理工大學,五、數(shù)控機床坐標系和運動方向,在數(shù)控編程時，為了描述機床的運動，簡化程序編制的方法及保證紀錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機床的坐標系和運動方向均已標準化，ISO和我國都擬定了命名的標準。 通過這一部分的學習，能夠掌握機床坐標系、編程坐標系、加工坐標系的概念，具備實際動手設(shè)置機床加工坐標系的能力。,2020/7/20,浙江理工大學,1、機床坐標系,在數(shù)控機床上，機床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現(xiàn)，這個坐標系被稱之為機床坐標系。,2020/7/20,浙江
19、理工大學,（1）機床坐標系的確定 機床相對運動的規(guī)定 在機床上，我們始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機床的加工過程。 機床坐標系的規(guī)定 標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標系決定。 運動方向的規(guī)定 增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向 。,2020/7/20,浙江理工大學,1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。則大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標，中指代表Z坐標。 2)大拇指的指向為X坐標的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。 3)圍繞X、Y、
20、Z坐標旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標A、B、C的正向。,2020/7/20,浙江理工大學,（2）坐標軸方向的確定 Z坐標 Z坐標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。 如果機床上有幾個主軸，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z坐標方向；如果主軸能夠擺動，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標方向；如果機床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標方向。下圖所示為數(shù)控車床的Z坐標。,2020/7/20,浙江理工大學,
21、X坐標 X坐標平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況： 1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標的正方向。 2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況： Z坐標水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方； Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。 前圖所示為數(shù)控車床的X坐標。,2020/7/20,浙江理工大學,Y坐標 在確定X、Z坐標的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標的方向。,例：根據(jù)右所示的數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標。,2020/7/20,浙江理工大學,
22、（3）附加坐標系 為了編程和加工的方便，有時還要設(shè)置附加坐標系。對于直線運動，通常建立的附加坐標系有： 指定平行于X、Y、Z的坐標軸 可以采用的附加坐標系：第二組U、V、W坐標，第三組P、Q、R坐標。 指定不平行于X、Y、Z的坐標軸 也可以采用的附加坐標系：第二組U、V、W坐標，第三組P、Q、R坐標。,2020/7/20,浙江理工大學,（4）機床原點的設(shè)置 機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床坐標系的原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點。,數(shù)控車床原點 在數(shù)控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處，見右圖。同時，通過設(shè)置參數(shù)的
23、方法，也可將機床原點設(shè)定在X、Z坐標的正方向極限位置上。,2020/7/20,浙江理工大學,數(shù)控銑床的原點 在數(shù)控銑床上，機床原點一般取在X、Y、Z坐標的正方向極限位置上。,2020/7/20,浙江理工大學,（5）機床參考點 機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機床原點的坐標是一個已知數(shù)。,,通常在數(shù)控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數(shù)控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。右圖所示為數(shù)控車床的參考點與機床原點。,數(shù)控機床開機時，必須先確定機床原點，而確定機床原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過確認參考點，就確定了機床原點。只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。,2020/7/20,浙江理工大學,2、編程坐標系,編程坐標系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。 編程坐標系一般供編程使用，確定編程坐標系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。,,2020/7/20,浙江理工大學,編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。 編程原點應盡量選擇在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應該與所使用的數(shù)控機床相應的坐標軸方向一致 。,
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