數(shù)控機(jī)床編程概述和數(shù)控機(jī)床編程及加工

加工中心編程與操作?第一講加工中心概述

?一、加工中心的定義：

加工中心（MachiningCenter）簡(jiǎn)稱MC，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的具有自動(dòng)刀具交換裝置，并能進(jìn)行多種工序加工的數(shù)控機(jī)床。?加工中心可在一次裝夾中對(duì)工件的多個(gè)面進(jìn)行多工序加工，如進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、鏜削、平面銑削、輪廓銑削等加工。?二、加工中心的發(fā)展史：

1952年3月美國(guó)巴森茲（Parsons）公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）共同發(fā)布了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床——三坐標(biāo)數(shù)控銑床。?1959年美國(guó)Keaney與Treckre公司開(kāi)發(fā)成功了具有刀庫(kù)、刀具交換裝置、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床——加工中心（MachiningCenter）。?第二講加工中心編程基礎(chǔ)

?一、數(shù)控編程的概念所謂數(shù)控編程，就是把零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)及其他輔助動(dòng)作，按動(dòng)作順序，按數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令、格式編成加工程序，將其記錄于控制介質(zhì)即程序載體（如紙帶、磁帶、磁盤(pán)），再輸入數(shù)控控制裝置，從而操縱機(jī)床進(jìn)行加工。

?二、數(shù)控編程的內(nèi)容

一般來(lái)講，程序編制包括以下幾個(gè)方面的工作：?1、加工工藝分析編程人員首先要根據(jù)零件圖，對(duì)零件的材料、形狀、尺寸、精度和熱處理要求等，進(jìn)行加工工藝分析。合理地選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝卡方式、刀具及切削參數(shù)等；同時(shí)還要考慮所用數(shù)控機(jī)床的指令功能，充分發(fā)揮機(jī)床的效能；加工路線要短，換刀次數(shù)要少。（如下圖）??2、數(shù)值計(jì)算

根據(jù)零件圖的幾何尺寸確定工藝路線及設(shè)定坐標(biāo)系，計(jì)算零件粗、精加工運(yùn)動(dòng)的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。??3、編寫(xiě)加工程序

加工路線、工藝參數(shù)及刀位數(shù)據(jù)確定后，編程人員就可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段的格式，逐段編寫(xiě)加工程序。?4、制備控制介質(zhì)

把編制好的程序記錄到控制介質(zhì)上，作為數(shù)控裝置的輸入信息。用人工或通信傳輸?shù)姆绞剿腿霐?shù)控系統(tǒng)。?5、程序校對(duì)和首件試切校驗(yàn)的方法是直接將控制介質(zhì)上的內(nèi)容輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，讓機(jī)床空運(yùn)行，以檢查機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確，或者通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)提供的圖形仿真功能，在CRT屏幕上，模擬刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。?三、加工中心的坐標(biāo)系統(tǒng)

加工中心的坐標(biāo)系規(guī)定已標(biāo)準(zhǔn)化，按右手直角坐標(biāo)系確定，如下圖所示。一般假設(shè)工件靜止，通過(guò)刀具相對(duì)工件的移動(dòng)來(lái)確定機(jī)床各移動(dòng)軸的方向。??

1、機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系是用來(lái)確定工作坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，是機(jī)床本身所固有的坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系的位置必須在機(jī)床開(kāi)機(jī)后，通過(guò)自動(dòng)（或手動(dòng)）回參考點(diǎn)（機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)）的操作建立。?（1）機(jī)床原點(diǎn)亦稱機(jī)械原點(diǎn)，是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它的位置是在機(jī)床各坐標(biāo)軸的正向最大極限處。?（2）Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)平行于機(jī)床主軸（傳遞切削動(dòng)力）的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸為Z坐標(biāo)軸，規(guī)定增大刀具和工件之間距離的方向?yàn)閆坐標(biāo)軸的正方向（+Z）。?（3）X坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)X坐標(biāo)軸為水平方向，它平行于工件的裝夾面，垂直于Z坐標(biāo)軸。對(duì)于單立柱機(jī)床，當(dāng)從刀具向立柱看時(shí)，X的正方向指向右方（+X）。?（4）Y坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)根據(jù)X和z坐標(biāo)軸，按右手法則來(lái)確定Y坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)方向。?2、工作坐標(biāo)系

亦稱加工坐標(biāo)系，是編程人員在編程和加工時(shí)使用的坐標(biāo)系，是程序的參考坐標(biāo)系。其位置以機(jī)床坐標(biāo)系為參考點(diǎn)，工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為工作原點(diǎn)或程序零點(diǎn)，編程時(shí)的刀具軌跡坐標(biāo)點(diǎn)是按工件輪廓在工作坐標(biāo)系中的坐標(biāo)確定。?3、確定工作坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：（1）工件零點(diǎn)應(yīng)選在零件的尺寸基準(zhǔn)上，以便于坐標(biāo)值的計(jì)算。（2）工件零點(diǎn)盡量選在精度較高的工件表面上，以提高零件的加工精度。（3）對(duì)于對(duì)稱零件，工件零點(diǎn)設(shè)在對(duì)稱中心上。

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（4）對(duì)于一般零件，工件零點(diǎn)設(shè)在工件輪廓某一角上。（5）Z軸方向上的零點(diǎn)一般設(shè)在工件的上表面。（6）對(duì)于臥式加工中心最好把工件零點(diǎn)設(shè)在回轉(zhuǎn)中心上，即設(shè)置在工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心與Z軸連線適當(dāng)位置上。?

四、加工中心的程序結(jié)構(gòu)1、程序的組成

為運(yùn)行機(jī)床而送到CNC的一組指令稱為程序。一個(gè)完整的加工程序由程序號(hào)、程序的內(nèi)容和程序結(jié)束這三部分組成。在程序中，以刀具實(shí)際移動(dòng)的順序來(lái)指定指令（如下圖）。??2、程序的格式如現(xiàn)有如下表所示加工中心的加工程序程序：O0009;程序號(hào)N01G91G28Z0;相對(duì)方式Z軸回機(jī)械零點(diǎn)N02G28X0Y0;相對(duì)方式X,Y軸回機(jī)械零點(diǎn)N03T01M06;換編號(hào)為一號(hào)的刀具N04G90G54G00X0Y0S1000M03;絕對(duì)編程方式,以G54里的參數(shù)為編程原點(diǎn)，快速定位到X0Y0處，主軸以1000r/min的轉(zhuǎn)速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)N05G43Z100.0H01M08;建立刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，冷卻液開(kāi)N06G98G81X0Y0Z-5.0R3.0F120;建立鉆孔固定循環(huán)N07X12.5Y-12.5;N08G80;取消鉆孔固定循環(huán)N09M05；M09;主軸停轉(zhuǎn)，冷卻液關(guān)N10M30;程序結(jié)束?3、組成程序的要素的說(shuō)明（1）程序號(hào)每一個(gè)工件在編程時(shí)，必須先指定一個(gè)程序號(hào)，并編在整個(gè)程序的開(kāi)始處。程序號(hào)通常用字母”O(jiān)”+4位數(shù)字”0000”~”9999”組成表示,如”O(jiān)3O03O103O1003O1234”

4位數(shù)字不允許都為0。數(shù)字前導(dǎo)的0可以省略。?（2）程序段

每個(gè)程序段則由一個(gè)或若干個(gè)指令字組成，指令字代表某一信息單元；每個(gè)指令字由地址符和數(shù)字組成，它代表機(jī)床的一個(gè)位置或一個(gè)動(dòng)作；每個(gè)程序段結(jié)束處應(yīng)有“EOB”或“CR”，即分號(hào)（;）。常見(jiàn)程序段格式如下表：

????????7）輔助功能M（簡(jiǎn)稱M功能）：由輔助操作地址符M和兩位數(shù)字組成，M功能的代碼已標(biāo)準(zhǔn)化，一個(gè)程序段中，M代碼最多可以有一個(gè)。常用的M代碼有：返回?M00程序暫停M01條件程序暫停M02程序結(jié)束M03主軸正轉(zhuǎn)M04主軸反轉(zhuǎn)M05主軸停止M06刀具交換M08冷卻開(kāi)M09冷卻關(guān)M18主軸定向解除M19主軸定向M29剛性攻絲M30程序結(jié)束并返回程序頭M98調(diào)用子程序M99子程序結(jié)束返回?8）程序段結(jié)束符：列在程序段的最后，用符號(hào)“；”表示，表示程序段的結(jié)束。返回?

（3）程序結(jié)束符程序結(jié)束符用于終止程序的執(zhí)行，結(jié)束加工程序。常見(jiàn)的程序結(jié)束符有：M02主程序結(jié)束M30主程序結(jié)束光標(biāo)返回程序開(kāi)頭M99子程序結(jié)束并從子程序返回主程序?數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過(guò)處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫(xiě)零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫(xiě)程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車(chē)床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動(dòng)控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車(chē)床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開(kāi)冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開(kāi)關(guān)1有效M20√M21自定義開(kāi)關(guān)1無(wú)效M21√8M22自定義開(kāi)關(guān)2有效M22√M23自定義開(kāi)關(guān)2無(wú)效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√O(píng)penSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯(cuò)編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；每一個(gè)程序段完成一個(gè)加工步驟；每一個(gè)程序指令有程序段號(hào)和若干個(gè)指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；最后一個(gè)程序段由指令代碼M02作為程序結(jié)束標(biāo)志。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹

在運(yùn)行加工程序之前，必須通過(guò)參數(shù)設(shè)置對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行調(diào)整，使其與加工要求相符，這樣才能正確地進(jìn)行加工或模擬加工。OpenSoftCNC軟件系統(tǒng)的參數(shù)主要有以下內(nèi)容：①基本設(shè)置設(shè)置可修改的基本參數(shù)。②刀具設(shè)置設(shè)置刀具編號(hào)、類型和刀具補(bǔ)償?shù)葏?shù)。③軸參設(shè)置設(shè)置和查看坐標(biāo)軸參數(shù)。④工件坐標(biāo)設(shè)置設(shè)置G54—G59等工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)。⑤PLC設(shè)