《數(shù)控編程技術(shù)》教案.ppt

攀枝花學(xué)院機械工程系 二零零六年九月,班級:機制,數(shù)控機床,第一節(jié) 概述,第二章 數(shù)控編程基礎(chǔ),第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,第四節(jié) 數(shù)控編程的工藝處理,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,第五節(jié) 編程中的數(shù)值計算,第六節(jié) 自動編程簡介,教案 2,第一節(jié) 概述,教案 2,數(shù)控編程的內(nèi)容：分析圖樣并確定加工工藝過程、 數(shù)值計算、編寫零件加工程序、制作 控制介質(zhì)、程序校驗和試切削。 數(shù)控編程的步驟： 1.分析圖樣、確定加工工藝過程 2.數(shù)值計算 3.編寫零件加工程序 4.制作控制介質(zhì) 5.程序校驗和試切削,一.數(shù)控編程的基本概念,二.數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟,從零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過程稱為數(shù)控編程。,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 2,1 程序的構(gòu)成 零件加工程序由程序號和若干個程序段組成。每個程序號由程序號 地址碼和程序的編號組成；每個程序段又由程序段號和若干個指令字組 成，每個指令字由字母、符號、數(shù)字組成。 2 程序段格式 程序段的長短、字數(shù)和字長都是可變的，字的排列順序沒有嚴格要求， 不需要的字及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫。 程序段一般格式為： N G X Y Z F S T M； 程序段號 準備功能 尺寸 進給功能 主軸轉(zhuǎn)速 刀具功能 輔助功能 3主程序和子程序,一.程序的結(jié)構(gòu),第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 2,1.坐標軸的命名 坐標軸采用右手直角笛卡爾坐標系進行命名。 1）坐標軸的命名規(guī)定,二.數(shù)控機床的坐標系,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 2,2） 機床坐標系的確定方法,（）Z軸,（）X軸,（）Y軸,（）A、B、C的轉(zhuǎn)向,（）附加坐標,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 2,2. 工件坐標系與編程坐標系 （1） 機床坐標系與機床原點及機床參考點 （2） 編程坐標系 （3） 工件坐標系與工件原點 （4） 機床坐標系與工件坐標系的關(guān)系,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 2,3.絕對坐標系與相對坐標系 （1）絕對坐標系： 所有坐標值均從坐標原點計量的坐標系。所用的編程指令稱為 絕對指令。絕對坐標常用X、Y、Z代碼表示。 （2）增量坐標系： 運動軌跡的終點坐標值相對于起點計量的坐標系，其坐標原點 是移動的。所用的編程指令稱為增量指令。增量坐標常用U、V、W代 碼表示。 例：如圖加工直線AB， 在絕對坐標系中表示B點坐標值： XB30，YB50； 在增量坐標系中表示B點坐標值為： UB20，VB30,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 2,4.最小設(shè)定單位與編程尺寸的表示法 （1）最小設(shè)定單位： 數(shù)控系統(tǒng)能實現(xiàn)的最小位移量，又稱脈沖當量（0.010.0001）。 編程時，所有的編程尺寸都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相對應(yīng)的數(shù)量。 （2）編程尺寸有兩種表示法： 1） 以最小設(shè)定單位為最小單位來表示； 2） 以毫米為單位，以有效位小數(shù)來表示。 例：X=524.295，Y=36.52，最小設(shè)定單位為0.01， 則： 1） 法表示：X52430 Z3652 2 ）法表示：X524.30 Z36.52,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 3,程序段中的指令字可分為尺寸字和功能字（功能指令），功能指令 可分為：準備功能G指令、輔助功能M指令，以及F、S、T指令。 1.準備功能G指令 （1）準備功能指令：使機床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令。 （2）模態(tài)代碼（續(xù)效代碼）：該代碼在一個程序段中被使用后就一直有效， 直到出現(xiàn)同組中的其它任一G代碼時才失效。 （3）非模態(tài)代碼（非續(xù)效代碼）：只在有該代碼的程序段中有效的代碼。 G指令通常位于程序段中尺寸字之前。 例 N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03； N020 G01 X8 Y6 F100； N030 X0 Y0；,三.功能指令簡介,第二節(jié) 編程的基礎(chǔ)知識,教案 3,2.輔助功能M指令 （1）程序停止指令（M00） （2）選擇停止指令（M01） （3）程序結(jié)束指令（M02） （4）與主軸有關(guān)的指令（M03、M04、M05） （5）換刀指令（M06） （6）與切削液有關(guān)的指令（M07、M08、M09） （7）運動部件夾緊與松開（M10、M11） （8）程序結(jié)束指令（M30） 3. F、S、T指令 用進給速度指令用字母F及其后面的若干位數(shù)字來 表示，單位為mm/min或mm/r。 用字母S及其后面的若干位數(shù)字來表示，單位為r/min 在自動換刀的數(shù)控機床中，該指令用以選擇所需的刀 具號和刀補號。,（1）進給速度指令。,（2）主軸轉(zhuǎn)速指令。,（3）刀具號指令。,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 3,1.絕對坐標指令與增量坐標指令（G90、G91） G90絕對坐標指令 G91增量坐標指令 例 編制圖中的移動量。 絕對尺寸指令：G90 G01 X30 Y50； 增量尺寸指令：G91 G01 X20 Y30； 或 G01 U20 V30； 2.坐標系設(shè)定指令（G92） 例 設(shè)置圖中工件坐標系 坐標系設(shè)定指令：G92 X400 Z200； 3.坐標平面選擇指令（G17、G18、G19） G17、G18、G19指令分別表示在XY、ZX、YZ 坐標平面內(nèi)進行加工。其中，G17可缺省。,一.與坐標系有關(guān)指令,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 3,1.快速點定位指令（G00） G00使刀具以點位控制方式從其所在點以最快速度移動到坐標系的另一點。 書寫格式: _ 目標點坐標,2.直線插補指令（G01） G01用以指令兩個坐標(或三個坐標)以聯(lián)動的方式，按程序段中規(guī)定的 進給速度F，插補加工出任意斜率的直線。 書寫方式： 進給速度 目標點坐標,二. 運動控制指令,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 3,(1)XY平面圓弧,(2)XZ平面圓弧,(3)YZ平面圓弧,3.圓弧插補指令（G02、G03） G02表示順時針圓弧插補；G03表示逆時針圓弧插補。 (1) 圓弧順、逆方向判斷：沿垂直于要加工的圓弧所在平面的坐標軸從正 向往負向看，刀具相對于工件的轉(zhuǎn)動方向是順時針用G02，反之用G03。 (2) 書寫格式為：,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 3,例 編出加工圖所示零件程序。 1.使用絕對值且R方式： O0100 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G90 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03； N0030 G01 X-80 Y-40 F200； N0040 G01 X-80 Y-20； N0050 G02 X-40 Y20 R40 F100； N0060 G03 X20 Y80 R60； N0070 G01 X40 Y80 F200； N0080 Y-40； N0090 G00 X0 Y0 M02；,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 3,2.使用增量值且I、J方式： O0200 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03； N0030 G01 X-120 Y0 F200； N0040 X0 Y20； N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100； N0060 G03 X60 Y60 I0 J60； N0070 G01 X20 F200； N0080 Y-120； N0090 G00 X-40 Y40 M02； 4.暫停(延遲)指令（G04） 書寫格式為： G04 10,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 4,1.刀具半徑補償指令（G41、G42、G40） 1.1 刀具半徑補償概念 實際的刀具都是有半徑的。使刀具的刀尖沿零件輪廓曲線加工，刀位點的運動軌跡即加工路線應(yīng)該與零件輪廓曲線有一個半徑值大小的偏移量。 使刀具的刀位點正確運動有兩種方式： 1) 加工前計算出刀位點運動軌跡， 再編程加工； 2) 按零件輪廓的坐標數(shù)據(jù)編程， 由系統(tǒng)根據(jù)工件輪廓和刀具半徑R 自動計算出刀具中心軌跡。,三. 刀具補償指令,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 4,1.2 刀具半徑補償指令 G41為刀具左補償，指順著刀具前進方向看，刀具偏在工件輪廓的左邊； G42為刀具右補償，指順著刀具前進方向看，刀具偏在工件輪廓的右邊； G40為取消刀補。 書寫格式： 1G41、G42與G00，G01配合使用。 2G41、G42與G02，G03配合使用。,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 4,1.3 刀具半徑補償過程 刀具半徑補償執(zhí)行過程一般分為三步： (1)刀具補償建立 (2)刀具補償進行 (3)刀具補償撤消 刀具補償功能還可以利用同一加工 程序去適應(yīng)不同的情況，如： 1利用刀具補償功能作粗、精加工余 量補償； 2刀具磨損后，重輸?shù)毒甙霃?，不?修改程序； 3利用刀補功能進行凹凸模具的加工。,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 4,例 銑削加工圖所示的輪廓，采用20的立式銑刀。 O0010 N010 G92 X0 Y0； N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08； N030 G01 X80 Y0 F100； N040 G03 X40 Y40 I0 J40； N050 G01 Y60； N060 X-20； N070 G02 X-80 I-40； N080 G01 X-20； N090 Y-100； N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02；,第三節(jié) 常用準備功能指令編程方法,教案 4,2.刀具長度補償指令（G43、G44） 用于刀具軸向（Z方向）補償，可使刀具在Z方向上的實際位移大于 或小于程序給定值。即：,書寫格式：,執(zhí)行結(jié)果： 正偏置G43：Z實際值=Z指令值+（H） 負偏置G44：Z實際值=Z指令值-（H） G40為取消刀補。,第四節(jié) 數(shù)控編程的工藝處理,教案 4,1數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體 通用機床上由操作工人在加工中靈活掌握并可通過適時調(diào)整來處理 的許多工藝問題，在數(shù)控加工時轉(zhuǎn)變成為編程人員必須事先具體設(shè)計和 具體安排的內(nèi)容。 2數(shù)控加工的工藝處理相當嚴密 在進行數(shù)控加工的工藝處理時，必須注意到加工過程中的每一個細 節(jié)，考慮要十分嚴密。編程人員不僅必須具備較扎實的工藝基礎(chǔ)知識和 較豐富的工藝設(shè)計經(jīng)驗，而且必須具有嚴謹踏實的工作作風(fēng)。,二. 數(shù)控編程中工藝處理的內(nèi)容,一. 數(shù)控加工工藝特點,數(shù)控加工的合理性分析、零件的工藝性分析、工藝過程和工藝路線的 確定、零件安裝方法的確定、選擇刀具和確定切削用量。,第四節(jié) 數(shù)控編程的工藝處理,教案 4,1.合理確定零件的加工路線 零件的加工路線：數(shù)控機床加工過程中刀具刀位點相對于被加工零 件的運動軌跡和運動方向。 確定加工路線的原則： 1應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求； 2應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間； 3應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。,三. 數(shù)控編程中工藝處理的幾個問題,第四節(jié) 數(shù)控編程的工藝處理,教案 4,2.合理選擇對刀點、換刀點 (1)刀位點：用來表示刀具在機床上的位置。 如圖,立銑刀指刀具軸線與刀具底面的交點，球頭銑刀指球頭銑刀的球心， 車刀和鏜刀指刀尖，鉆頭指鉆尖。,第四節(jié) 數(shù)控編程的工藝處理,教案 4,刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置，用符號 表示。,在數(shù)控機床上加工零件時，刀具刀位點相對零件運動的起始點。用符號 表示。,選擇對刀點的原則： 1.要便于數(shù)學(xué)處理和簡化編程； 2.在機床上找正容易，加工中檢查方便； 3.引起的加工誤差小。,(2)起刀點 (對刀點、程序起點)：,(3)換刀點：,第四節(jié) 數(shù)控編程的工藝處理,教案 4,3.合理選擇工件的裝夾方法、刀具和切削用量 (1)選用和設(shè)計夾具應(yīng)遵循的原則 (2)數(shù)控加工的刀具要求精度高、剛性好、耐用度高、尺寸穩(wěn)定、 安裝調(diào)整方便，因而需采用優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選 刀具參數(shù)。 (3) 選擇切削用量的原則,四. 合理編制工藝文件,數(shù)控加工工藝文件主要有：工序卡、刀具調(diào)整單、零件的加工程序單等。 1. 工序卡 2. 刀具調(diào)整單 3. 機床調(diào)整單 4. 數(shù)控加工程序單,第五節(jié) 編程中的數(shù)值計算,教案 5,1.基點和節(jié)點的計算 基點：構(gòu)成零件輪廓的兩相鄰幾何元素的交點或切點。 節(jié)點：在誤差允許范圍內(nèi)，逼近非圓曲線的若干個直 線段或圓弧段的交點。 2.刀位點軌跡的計算 刀位點運動軌跡與零件輪廓曲線不完全重合，對 沒有刀具半徑補償功能的經(jīng)濟型數(shù)控機床，編程 時需計算出刀位點運動軌跡。 3.輔助計算 輔助計算包括：輔助程序計算、脈沖數(shù)計算、 尖角過渡計算、增量計算。,一. 數(shù)值計算的主要內(nèi)容,第五節(jié) 編程中的數(shù)值計算,教案 5,方法：選定零件坐標系，列出各直線和圓弧的解析方程：,將兩相鄰幾何元素的方程聯(lián)立起來，可解出各交點或切點的坐標。 若數(shù)控機床沒有刀具半徑補償功能，由直線和圓弧組成的零件輪廓， 需要根據(jù)零件輪廓和刀具半徑計算出刀位點軌跡上的基點坐標。 方法為：選定零件坐標系，列出各直線和圓弧的等距線解析方程：,將兩相鄰幾何元素的等距線方程聯(lián)立起來，可求出刀位點軌跡的基點坐 標值。,二. 直線和圓弧組成的零件輪廓的基點計算,第五節(jié) 編程中的數(shù)值計算,教案 5,1以起點A為圓心，以 為半徑作圓,2求PT的斜率以下方程聯(lián)立求,點坐標:,、,則,三. 非圓曲線的節(jié)點計算,a）基本原理,b) 計算步驟,第五節(jié) 編程中的數(shù)值計算,教案 5,3.過A點與直線PT平行的直線方程為：,4.與曲線聯(lián)立求解B點,5.按以上各步驟依次求得各節(jié)點C，D。 c）特點 各程序段誤差均相等，程序段數(shù)目最少，但數(shù)值計算過程較復(fù)雜， 需借助計算機。,第五節(jié) 編程中的數(shù)值計算,教案 5,數(shù)控加工誤差數(shù)加是由編程誤差編、機床誤差機、 定位誤差定、對刀誤差刀等誤差綜合形成。 即：數(shù)加=f(編+機+定+刀) 其中： （1）編程誤差編由逼近誤差、圓整誤差組成。 （2）機床誤差機由數(shù)控系統(tǒng)誤差、進給系統(tǒng)誤差等原因產(chǎn)生。 （3）定位誤差定是當工件在夾具上 定位、夾具在機床上定位時產(chǎn)生的。 （4）對刀誤差刀是在確定刀具與工件 的相對位置時產(chǎn)生。,四.數(shù)控加工誤差的組成,第六節(jié) 自動編程簡介,教案 5,1. 自動編程的類型及特點 (1)語言式自動編程 2. 自動編程系統(tǒng)的信息處理過程 (1)語言式自動編程系統(tǒng)的信息處理過程 (2)圖形交互式自動編程系統(tǒng)的信息處理過程 3. 自動編程的發(fā)展趨勢 (1)發(fā)展具有完善的工藝處理功能的自動編程 (2)實物模型自動編程 (4)在線編程,一.數(shù)控編程的方法,二.自動編程,1.手工編程,2. 自動編程,(2)圖形交互式自動編程,(3)語音式自動編程,(5)視覺編程,數(shù) 控 機 床,下課啦，休息一下 *-*,