數(shù)控編程基本概念和基礎(chǔ)

1、1、數(shù)控加工程序 從零件圖紙到制成控制介質(zhì)的全過程。 將零件的加工信息：加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(shù)(F、S、T)及輔助動作變速、換刀、冷卻液啟停、工件夾緊松開等等，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質(zhì)的整個過程。 2.1 數(shù)控編程根底 2.1.1 程序編制的根本概念程序編制分為：手工編程和自動編程兩種。 手動編程：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)那么，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力 自動編程：編程人員只要根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統(tǒng)的規(guī)定， 將零件的加工信息用較簡便的方

2、式送入計算機，由計算機自動進行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動打印出程序單和制備控制介質(zhì)。手工編程適用于：幾何形狀不太復(fù)雜的零件。自動編程適用于：形狀復(fù)雜的零件，雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件如有數(shù)千個孔的零件雖不復(fù)雜但計算工作量大的零件如輪廓加工時，非圓曲線的計算據(jù)國外統(tǒng)計：用手工編程時，一個零件的編程時間與機床實際加工時間之比，平均約為 30：1。數(shù)控機床不能開動的原因中，有2030%是由于加工程序不能及時編制出造成的 編程自動化是當(dāng)今的趨勢！ 圖紙工藝分析 這一步與普通機床加工零件時的工藝分析相同，即在對圖紙進行工藝分析的根底上，選定機床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序及切削用量

3、等工藝參數(shù)等。 2、手工編程的內(nèi)容和步驟計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改計算運動軌跡 根據(jù)零件圖紙上尺寸及工藝線路的要求，在選定的坐標(biāo)系內(nèi)計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標(biāo)值，并且按NC機床的規(guī)定編程單位脈沖當(dāng)量換算為相應(yīng)的數(shù)字量，以這些坐標(biāo)值作為編程尺寸。錯誤計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙修改 編制程序及初步校驗 根據(jù)制定的加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補償、輔助動作及刀具運動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進行校核、檢查上述兩個步驟的錯誤。 計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗

4、和試切零件圖紙錯誤修改制備控制介質(zhì) 將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，假設(shè)程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改 程序的校驗和試切所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進一步的校驗和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯誤，應(yīng)分析錯誤產(chǎn)生的原因，進行相應(yīng)的修改。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改常用的校驗和試切方法：對于平面輪廓零件可在機床上用筆代替刀具、坐標(biāo)紙代替工件進行空運轉(zhuǎn)空運行繪圖。對于空間曲面零件，可用蠟塊、塑料或木料或價格低的材料作工件，進行試切，以此

5、檢查程序的正確性。 2.1.2 程序編制的代碼及格式 經(jīng)過多年的開展，程序用代碼已標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在有ISOInternational Standardization Organization和EIA(Electronic Industries Association)兩種。.代碼代碼：是文字、數(shù)字、符號以及它們組合的總稱，又稱指令。它是程序的最小單元。 .編程指令系統(tǒng)操作代碼的總稱 . G指令準(zhǔn)備功能 作用：規(guī)定機床運動線型、坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀補、刀偏、暫停等多種操作。組成：G后帶二位數(shù)字組成。100種模態(tài)續(xù)效指令與非模態(tài)指令 M指令輔助功能 作用：控制機床及其輔助裝置的通斷的指令。 組成：M后

6、跟兩位數(shù)字組成。100種。指令 F指令指定進給速度指令續(xù)效指令 組成：編碼法：F帶兩位數(shù)字，如F05,F36等。后面所帶的婁只是一個代碼，它與某個系統(tǒng)規(guī)定的速度值速度值相對應(yīng)，換而言之，這種指令所指定的進給速度是有級的，速度值序既可等差數(shù)列，也可能是等比數(shù)列直接法：F后帶假設(shè)干位數(shù)字，如F150,F3500等。后面所帶的數(shù)字表示實際的速度值，上述兩個指令分別表示F=150mm/min；F=3500mm/min。 S指令切削速度指定主軸轉(zhuǎn)速指令續(xù)效指令 組成：同F(xiàn) ，如S05,S36等 單位：r/min ，S T指令指定加工刀具號的指令。 組成：T后跟兩位數(shù)字，如T11,T28等。 T11表示選

7、擇11號刀具 T28表示選擇28號刀具。4尺寸指令指定的刀具沿坐標(biāo)軸移動的方向和目標(biāo)位置的指令 組成：由在X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C后帶符號的數(shù)字組成。如X1000,Y2000等 單位：數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位,如mm. 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu) 程序的組成：程序名：O2000 程 序 段N01 G91 G17 G00 G42 D01 X85 Y-25；N02 Z-15 S400 M03 M08 ；N03 G01 X85 F300 ；N04 G03 Y50 I25 ；N05 G01 X-75 ；N06 Y-60 ；N07 G00 Z15 M05N08 M09；N09 G40 X75 Y35

8、N10 M02 ；%上面是一個完整的零件加工程序，它主要由程序名和假設(shè)干程序段組成。程序名是該加工程序的標(biāo)識；程序段是一個完整的加工工步單元，它以N程序段號指令開頭，或LF指令結(jié)尾； M02(M30)作為整個程序結(jié)束的指令，有些數(shù)控系統(tǒng)可能還規(guī)定了一個特定的程序開頭和結(jié)束的符號，如% 、EM等。由上面的程序可知：加工程序由程序名和假設(shè)干程序段有序組成的指令集。程序是由假設(shè)干程序段組成程序段是由干指令字組成。 指令字是由文字地址符或與其后所帶的數(shù)字一起組 成。一個程序的最大長度取決于數(shù)控系統(tǒng)中零件存貯區(qū)的容量 或外存的容量。另外，有些數(shù)控系統(tǒng)還規(guī)定了一個程序段的字符數(shù)，如7M系統(tǒng)規(guī)定字符數(shù)90個

9、。因此，這些在編程前必須了解清楚，否那么數(shù)控系統(tǒng)便會認為你的程序有語法錯誤 . 程序段的格式 程序段的格式，是指一個程序段中指令字的排列順序和書寫規(guī)那么，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數(shù)控系統(tǒng)就不能接受。 目前廣泛采用的是，地址符可變程序段格式或者稱字地址程序段格式，這種格式的特點是： . 程序段中的每個指令字均以字母地址符開始，其后再跟數(shù)字或無符號的數(shù)字。. 指令字在程序段中的順序沒有嚴(yán)格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫 。. 不需要的指令字或者與上段相同的續(xù)效代碼可以省略不寫。 因此，這種格式具有程序簡單、可讀性強，易于檢查等優(yōu)點。 主程序和子程序 有時被加工零件上，有

10、多個形狀和尺寸都相同的部位，假設(shè)按通常的方法編程，那么有一定量的連續(xù)程序段在幾處完全重復(fù)的出現(xiàn)，那么可以將這些重復(fù)的程序串，單獨地擔(dān)出來按一定格式做成子程序，程序中子程序以處的局部便稱為主程序。 子程序可以被屢次重復(fù)調(diào)用。而且有些數(shù)控系統(tǒng)中可以進行子程序的“多層嵌套，子程序可以調(diào)用其它子程序，從而可以大大地簡化編程工作，縮短程序長度，節(jié)約程序存貯器的容量。 在上圖中的鋼板上要銑出10個幾何形狀完全相同的臺階，假設(shè)采用子程序的方法編程如下： O0001；N01 G91 G00 G41 D01 X50 Y60 S01 M03 M08 ；N02 M98 P0002 L10 ；N03 M02 ；%O0

11、002；N01 G00 Z-25 ；N02 G01 Y60 F100； N03 X75 ；N04 G02 Y-50 J-25 ；N05 G01 X-80 ；N06 G00 Z25 ；N07 X165 Y-10 ；N08 M99 ；%由上面的程序可知，子程序是子程序名(O0002)開始，以M98指令結(jié)束，并返回主程序，其余局部的編寫與主程序完全相同。由于采用子程序，使編程大大地簡化了，因此，在我們的編程中要學(xué)會善于運用子程序來簡化編程工作。 數(shù)控機床的坐標(biāo)系 1、坐標(biāo)軸的運動方向及其命名 統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機床坐標(biāo)軸及其運動的方向，可使編程方便，并使編出的程序?qū)ν愋蜋C床有通用性。同時也給 維修和使用

12、帶來極大的方便。ISO和我國都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。 進給運動坐標(biāo)系 ISO和中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：數(shù)控機床的每個進給軸(直線進給、圓進給) 定義為坐標(biāo)系中的一個坐標(biāo)軸。數(shù)控機床坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：右手笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)；根本坐標(biāo)系：直線進給運動的坐標(biāo)系。坐標(biāo)軸相互關(guān)系：由右手定那么決定?；剞D(zhuǎn)座標(biāo)：繞 軸轉(zhuǎn)動的圓進給坐標(biāo) 軸分別用表示， 坐標(biāo)軸相互關(guān)系由右 手螺旋法那么而定。坐標(biāo)軸方向：刀具相對工件運動的方向。這樣便可以使編程人員在不知是刀具移近工 ，還是相反的情況下，就能正確地進行編程。附加坐標(biāo)軸：平行于根本坐標(biāo)系中坐標(biāo)軸的進給軸，用表示。 Z坐標(biāo) 方位 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：Z坐標(biāo)主軸軸線的進給軸。 假設(shè)沒有主軸(牛頭刨床

13、)或者有多個主軸，那么選擇垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標(biāo)。 假設(shè)主軸能擺動：在擺動的范圍內(nèi)只與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中的某一坐標(biāo)平行時，那么這個坐標(biāo)便是Z坐標(biāo)；假設(shè)在擺動的范圍內(nèi)與多個坐標(biāo)平行，那么取垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標(biāo)。Z坐標(biāo)正方向的規(guī)定：刀具遠離工件的方向。 X坐標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在刀具旋轉(zhuǎn)的機床上銑床、鉆床、鏜床等。Z軸水平臥式，那么從刀具(主軸)向工件看時，X坐 標(biāo)的正方向指向右邊。Z軸垂直立式：單立柱機床，從刀具向立柱看時，X的正方向指向右邊；雙立柱機床(龍門機床)，從刀具向左立柱看時，X軸的正方向指向右邊。在工件旋轉(zhuǎn)的機床上車床、磨床等，X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具

14、離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。Y坐標(biāo) 利用已確定的X.Z坐標(biāo)的正方向，用右手定那么或右手螺旋法那么，確定Y坐標(biāo)的正方向。右手定那么：大姆指指向+X，中指指向+Z，那么+Y方向為食指指向。右手螺旋法那么：在X Z平面，從Z至X，姆指所指的方向為+y。 數(shù)控車床坐標(biāo)軸2、機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系 編程總是基于某一坐標(biāo)系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的。機床原點與機床坐標(biāo)系 機床原點機床坐標(biāo)系的零點。這個原點是在機床調(diào)試完成后便確定了，是機床上固有的點。機床原點的建立：用回零方式建立。機床原點建立過程實質(zhì)上是機床坐標(biāo)系建立過程機床坐標(biāo)系以機床原點為坐標(biāo)系原點的坐標(biāo)系，是機床固有的座標(biāo)系，它具有唯一性。機床坐標(biāo)系是數(shù)控機床中所建立的工件坐標(biāo)系，的參考坐標(biāo)系。注意：機床坐標(biāo)系一般不作為編程坐標(biāo)系，僅作為工件坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系。機床原點、參考點、機床坐標(biāo)系工件原點與工件坐標(biāo)系工件原點：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點或與之相關(guān)的點。該點也可以是對刀點重合。工件座標(biāo)系：以工件原點為零點建立的一個坐標(biāo)系，編程時，所有的尺寸都基于此坐標(biāo)系計算。工件原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離。現(xiàn)代數(shù)控機床均可設(shè)置多個工件座標(biāo)系，在加工時通過G指令進行換。 工