數(shù)控加工程序的編制課件

2022/11/22浙江理工大學(xué)——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(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向第七講數(shù)控加工程序的編制2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（一）數(shù)控機(jī)床:一種高效、高精度的自動(dòng)化加工設(shè)備，它嚴(yán)格按照加工程序，自動(dòng)的對被加工工件進(jìn)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(jī)床的數(shù)控裝置或控制計(jì)算機(jī)中，以控制工件和刀具的相對運(yùn)動(dòng)，使之加工出合格零件的方法。一、數(shù)控編程基本概念返回2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟進(jìn)行工藝處理數(shù)值計(jì)算編制工件的數(shù)控加工程序校核加工程序制備控制介質(zhì)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2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（1）分析零件圖樣和制定工藝方案

這項(xiàng)工作的內(nèi)容包括：對零件圖樣進(jìn)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(jī)床；選擇或設(shè)計(jì)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(xué)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(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（3）編寫零件加工程序

在完成上述工藝處理及數(shù)值計(jì)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(yīng)對數(shù)控機(jī)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。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（4）程序檢驗(yàn)

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(jī)床的加工工作。一般在正式加工之前，要對程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通?？刹捎脵C(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，來檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性，以檢驗(yàn)程序。在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機(jī)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(jìn)行檢查。對于形狀復(fù)雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進(jìn)行試切來檢驗(yàn)程序。通過檢查試件，不僅可確認(rèn)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(jìn)行試切，則更能反映實(shí)際加工效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，可修改程序或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧７祷?022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——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(gè)階段的工作。

零件圖樣工藝人員夾具表機(jī)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2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——

手工編程時(shí)，數(shù)控編程步驟都由人工完成。手工編程時(shí)，編程人員要熟悉數(shù)控指令代碼及編程規(guī)則、具備機(jī)械加工工藝知識和數(shù)值計(jì)算能力。手工編程適用于點(diǎn)定位加工以及由直線和圓弧組成的輪廓加工等不太復(fù)雜的加工程序編制中。因?yàn)樾螤詈唵蔚牧慵?，?jì)算較簡單；程序不多，較易完成；且經(jīng)濟(jì)及時(shí)。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程自動(dòng)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(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、檢驗(yàn)程序等工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，使編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，需要時(shí)可及時(shí)修改，以獲得正確的程序。又由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)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(fù)雜零件的編程難題。因而，自動(dòng)編程的特點(diǎn)就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。

返回2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——四、數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識一）數(shù)控編程中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為滿足設(shè)計(jì)、制造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)（ISO，InternationalStandardOrganization）美國電子工業(yè)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（EIA，ElectronicIndustriesAssociation）。目前，各個(gè)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家所用的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)必須按所用的數(shù)控機(jī)床編程手冊中的規(guī)定進(jìn)行。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——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(gè)信息單元存儲、傳遞和操作。字是由一個(gè)英文字母與隨后的若干位十進(jìn)制數(shù)字組成，這個(gè)英文字母稱為地址符。如：“X2500”是一個(gè)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(gè)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(shí)際工作中，需要遵照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)說明書來使用各個(gè)功能字。

（三菱、FANUC、SIEMENS等）二）程序的結(jié)構(gòu)與格式2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——①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1～4位的正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號實(shí)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(shí)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(biāo)，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(jìn)行復(fù)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(shí)將第一程序段冠以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(shí)，如果需要在N10和N20之間插入程序段時(shí)，就可以使用N11、N12等。

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——②準(zhǔn)備功能字G準(zhǔn)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(jī)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1～3位正整數(shù)③尺寸字尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。其中，第一組X，Y，Z用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸；第二組A，B，C，用于確定終點(diǎn)的角度坐標(biāo)尺寸；第三組I，J，K用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時(shí)間、用R指令圓弧的半徑等。多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可以用準(zhǔn)備功能字來選擇坐標(biāo)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(shí)，一般單位為mm，如X100指令的坐標(biāo)單位為100mm。當(dāng)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。

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——④進(jìn)給功能字F

進(jìn)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(jìn)給速度。對于車床，F(xiàn)可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給兩種，對于其它數(shù)控機(jī)床，一般只用每分鐘進(jìn)給。⑤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。⑥刀具功能字T

刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時(shí)所用刀具的編號:

M06T12

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——⑦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1～3位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動(dòng)作。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——B、程序格式

（1）程序段格式

程序段是可作為一個(gè)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(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)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?，F(xiàn)在一般使用字地址可變程序段格式，每個(gè)字長不固定，各個(gè)程序段中的長度和功能字的個(gè)數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫明的、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2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——程序段格式舉例：……N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90

……

（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(dòng)目標(biāo)：終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z；

沿怎樣的軌跡移動(dòng)：準(zhǔn)備功能字G；

進(jìn)給速度：進(jìn)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(jī)床輔助動(dòng)作：輔助功能字M。

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——(2)加工程序的一般格式

①程序開始符、結(jié)束符程序開始符、結(jié)束符是同一個(gè)字符，ISO代碼中是LF，EIA代碼中是CR，書寫時(shí)要單列一段

②程序名程序名有兩種形式：一種是英文字母O和1～4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。

③程序主體程序主體是由若干個(gè)程序段組成的，每個(gè)程序段一般占一行。

④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。

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——例如%0001N01G92X40Y30LFN02G90G00X28T01S800M03LFN03G01X-8Y7F200LFN04X0Y0LFN05G00Z40LFN06M02LF程序號：程序的開始部分。為區(qū)別存儲器中的程序，每個(gè)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(gè)程序段由一個(gè)或多個(gè)指令構(gòu)成，表示數(shù)控機(jī)床要完成的全部動(dòng)作；程序結(jié)束：以MO2或M30作為整個(gè)程序結(jié)束的符號，結(jié)束程序。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——

O

-Programnumber(Usedforprogramidentification)

N-Sequencenumber(Usedforlineidentification)

G-Preparatoryfunction

X-X-axisdesignation

Y-Y-axisdesignation

Z-Z-axisdesignation

R-Radiusdesignation

F-Feedratedesignation

S-Spindlespeeddesignation

H-Toollengthoffsetdesignation

D-Toolradiusoffsetdesignation

T-ToolDesignation

M-Miscellaneousfunction

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——O0001(Programnumber)N005G17G90S400M03(Selectcoordinatesystem,absolutemode,andturnspindleonCWat400RPM)N10G00X1.Y1.(RapidtoXYlocationoffirsthole)N015G43H01Z.1M08(Instatetoollengthcompensation,rapidinZtoclearancepositionabovesurfacetodrill,turnoncoolant)N020G01Z-1.25F3.5(Feedintofirstholeat3.5inchesperminute)N025G00Z.1(Rapidbackoutofhole)N030X2.(Rapidtosecondhole)N035G01Z-1.25(Feedintosecondhole)N040G00Z.1M09(Rapidoutofsecondhole,turnoffcoolant)N050M30(Endofprogramcommand)

返回2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——五、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向

在數(shù)控編程時(shí)，為了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，簡化程序編制的方法及保證紀(jì)錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向均已標(biāo)準(zhǔn)化，ISO和我國都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。

通過這一部分的學(xué)習(xí)，能夠掌握機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系的概念，具備實(shí)際動(dòng)手設(shè)置機(jī)床加工坐標(biāo)系的能力。

2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——1、機(jī)床坐標(biāo)系

在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（1）機(jī)床坐標(biāo)系的確定

①機(jī)床相對運(yùn)動(dòng)的規(guī)定在機(jī)床上，我們始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。

②機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。

③運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定

增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——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(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)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(biāo)A、B、C的正向。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（2）坐標(biāo)軸方向的確定

①Z坐標(biāo)

Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。如果機(jī)床上有幾個(gè)主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果主軸能夠擺動(dòng)，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果機(jī)床無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向。下圖所示為數(shù)控車床的Z坐標(biāo)。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——②X坐標(biāo)

X坐標(biāo)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(shí)，要考慮兩種情況：1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為兩種情況：

Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；

Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。前圖所示為數(shù)控車床的X坐標(biāo)。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——③Y坐標(biāo)

在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)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(biāo)。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（3）附加坐標(biāo)系

為了編程和加工的方便，有時(shí)還要設(shè)置附加坐標(biāo)系。對于直線運(yùn)動(dòng)，通常建立的附加坐標(biāo)系有：①指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。②指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。2022/9/24浙江理工大學(xué)——.2022/11/22浙江理工大學(xué)——（4）機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置

機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置