數(shù)控加工程序

天津工程師范學(xué)院機(jī)械系第2章數(shù)控加工程序1第2章數(shù)控加工程序第1節(jié)程序編制的基本概念一數(shù)控編程概述

編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進(jìn)給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。數(shù)控機(jī)床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件程序、程序校驗。2第2章數(shù)控加工程序第1節(jié)程序編制的基本概念

二、編程方法分類程序編制可分成手工編程和自動編程兩類。1、手工編程：整個程序的編制過程是由人工完成的。要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備機(jī)械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。2、自動編程：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，其余工作均由計算機(jī)輔助完成。根據(jù)輸入方式的不同，可將自動編程分為圖形數(shù)控自動編程、語言數(shù)控自動編程（APT）和語音數(shù)控自動編程、視覺系統(tǒng)編程等。1）圖形數(shù)控自動編程：目前，圖形數(shù)控自動編程是使用最為廣泛的自動編程方式。3第2章數(shù)控加工程序圖形數(shù)控自動編程軟件CAXA制造工程師-----------北航海爾軟件有限公司

4第2章數(shù)控加工程序Mastercam---------------------美國CNCSoftware

公司圖形數(shù)控自動編程軟件5第2章數(shù)控加工程序PRO/E--------------------------美國PTC公司圖形數(shù)控自動編程軟件6第2章數(shù)控加工程序其它：Solidworks軟件Catia軟件廣州紅地公司推出的金銀花系統(tǒng)UG軟件7第2章數(shù)控加工程序2）語言自動編程（APT語言）為了解決數(shù)控加工中的程序編制問題，50年代，MIT設(shè)計了一種專門用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT（AutomaticallyProgrammedTool）。是編程人員根據(jù)零件圖紙要求用一種直觀易懂的編程語言（包括幾何、工藝等語句定義）手工編寫一個簡短的零件源程序，然后輸給計算機(jī)，計算機(jī)經(jīng)過翻譯處理和刀具運動軌跡處理，再經(jīng)過后置處理，自動生成數(shù)控系統(tǒng)可以識別的加工程序。由此可見，APT語言不能直接控制機(jī)床。

APT語言不能直接控制機(jī)床。APT幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進(jìn)，增加多坐標(biāo)曲面加工編程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進(jìn)版本。采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡煉，走刀控制靈活等優(yōu)點，使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語言”級，上升到面向幾何元素.。APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復(fù)雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。針對APT語言的缺點，1978年，法國達(dá)索飛機(jī)公司開始開發(fā)集三維設(shè)計、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設(shè)計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗證等問題，推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。8第2章數(shù)控加工程序APT語言格式舉例：點的定義：P=POINT/10，20，15；直線的定義：L＝LINE/16，8，0，16，32，0。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向的定義：SPINDL/n，CLW輪廓加工的外容差和內(nèi)容差的定義：OUTTOL/τ

INTOL/τ刀具起始點為P：From/P；刀具從P點以最短距離運動向L運動，直至與L相切：GO/TO，L9第2章數(shù)控加工程序制定工藝過程前置處理后置處理翻譯程序數(shù)值計算零件圖樣編寫零件源程序按自動編程系統(tǒng)規(guī)定的“語言”描述被加工零件的幾何形狀,加工時刀具相對于工件的運動軌跡這里用“語言”編寫的源程序和手工編程的加工程序有本質(zhì)差別:手工編程的加工程序可直接控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工;自動編程的源程序要經(jīng)編譯處理后才可被數(shù)控機(jī)床接受.刀具中心軌跡計算將源程序翻譯成計算機(jī)能接受和處理的形式選用設(shè)計工夾具,安排工藝路線,選擇工藝參數(shù)加工程序單或紙帶刀位數(shù)據(jù)將刀位數(shù)據(jù)及工藝參數(shù)等信息轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床要求的指令代碼NC接口APT自動編程的基本步驟10第2章數(shù)控加工程序3）語音編程：語音數(shù)控自動編程是采用語音識別器，將編程人員發(fā)出的加工指令聲音轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸こ绦颉?）視覺系統(tǒng)編程：采用計算機(jī)視覺系統(tǒng)來自動閱讀、理解圖樣，由程編員在編輯過程中實時給定起刀點、下刀點和退刀點，然后自動計算出刀位點的有關(guān)坐標(biāo)值，并經(jīng)后置處理，最后輸出數(shù)控加工的程序單。視覺系統(tǒng)編程首先由圖樣掃描器（常用的CCD傳感器掃描器和掃描鼓兩種）掃描圖樣，取得一幅圖像，對該圖像進(jìn)行預(yù)處理是為了校正圖像的幾何畸變和灰度畸變，并將它轉(zhuǎn)化為易處理的二值圖像，同時作斷口校正、幾何交點部分檢測、細(xì)線化處理，以消除輸入部分分辨率的影響；然后分離并識別圖樣上的文字、符號、線劃等元素，并記憶它們之間的關(guān)系，對線劃還需進(jìn)行矢量化處理，并用直線或曲線擬合，得到端點和分支點；將這些信息綜合處理，確定圖樣中每條線的意義及其尺寸大小，最后作編輯處理及刀位點坐標(biāo)計算。再連接適當(dāng)?shù)暮笾锰幚?，就能輸出?shù)控加工程序單。視覺系統(tǒng)在編程時不需要零件源程序和編程員，只要事先輸入工藝參數(shù)即可，操作簡單，能直接與CAD的數(shù)據(jù)相連接，實現(xiàn)高度自動化。

11第2章數(shù)控加工程序二、程序代碼國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(internationalstandardorganization)美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(electronicindustriesassociation)國際上通用的數(shù)控代碼有ISO、EIA兩種。12第2章數(shù)控加工程序三、程序結(jié)構(gòu)A、加工程序由若干個程序段組成。B、程序段由一個或若干個指令字組成，字是數(shù)控程序的最小單位。C、每個指令字由地址符和數(shù)字組成（字―地址結(jié)構(gòu)），代表機(jī)床的一個位置或一個動作。地址符由字母組成，每個字母、數(shù)字、符號（正負(fù)號）稱為字符。D、程序的起始符：%E、程序結(jié)束符：M02或M30。F、每一行程序以分號結(jié)尾。G、注釋符：括號“（）”內(nèi)或分號“；”后的內(nèi)容為注釋文字。注：一個零件程序是按程序段的輸入順序執(zhí)行的，而不是按程序段號的大小順序執(zhí)行的，但書寫或輸入程序時，建議按升序。13第2章數(shù)控加工程序

一個零件程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)、句法和格式規(guī)則的若干個程序段組成的，而每個程序段是由若干個指令字組成的。如圖2.1所示。

程序

O1000

N01G00U50W60;N10G01U100W500F150S300M03;N……程序段N200M30

;

指令字

圖2.1程序的結(jié)構(gòu)14第2章數(shù)控加工程序1、程序的文件名（程序名）格式：O____

說明：1)‘O’：文件名首字母，后面必須有四位數(shù)字或字母，如日本FANUC系統(tǒng)如‘O001，O002’；華中數(shù)控HNC-21/22T系統(tǒng)擴(kuò)展了標(biāo)識程序文件的方法，可以使用任意DOS文件名（即8+3文件名：1至8個字母或數(shù)字加小數(shù)點，再加0至3個字母或數(shù)字組成，如“MYPART.001”、“O1234”等）標(biāo)識零件程序。2)O1、O01、O001、O0001等價；3)范圍O1～O7999用戶區(qū)

O8000～O8999用戶區(qū)（加密、加鎖）

O9000～O9999擴(kuò)展區(qū)（廠方修改）（FANUC0i）15第2章數(shù)控加工程序2、順序號（標(biāo)識作用）格式：N____說明：1）范圍：N1～N99992）N1、N01、N001、N0001等價3、準(zhǔn)備功能（簡稱G功能）由地址符‘G’和兩位數(shù)字組成，G01，G02等等，G功能的代號已標(biāo)準(zhǔn)化；G1、G01等價。16第2章數(shù)控加工程序4、尺寸字（坐標(biāo)字）：由坐標(biāo)地址符和數(shù)字組成，各組數(shù)字必須有作為地址代碼的字母開頭。X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；A、B、C、D、E；I、J、K。其中，X50.X50.0在相對坐標(biāo)編程時，都表示沿X軸移動50mmX5000017第2章數(shù)控加工程序5、進(jìn)給功能字：F由進(jìn)給地址符和數(shù)字組成，單位一般為‘mm/min’或‘mm/r’F指令表示刀具中心運動時的進(jìn)給速度。由F和其后的若干數(shù)字組成。數(shù)字的單位取決于每個系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方法。具體內(nèi)容見所用機(jī)床的編程說明書。

注意事項如下：

1)當(dāng)編寫程序時，第一次遇到直線（G01）或圓?。℅02/G03）插補指令時，必須編寫進(jìn)給率F，如果沒有編寫F功能，CNC采用F0。當(dāng)工作在快速定位（G00）方式時，機(jī)床將以通過機(jī)床軸參數(shù)設(shè)定的快速進(jìn)給率移動，與編寫的F指令無關(guān)。

2）F指令為模態(tài)指令，實際進(jìn)給率可以通過CNC操作面板上的進(jìn)給倍率旋鈕，在0～120%之間調(diào)整。18第2章數(shù)控加工程序6、主軸轉(zhuǎn)速功能字：S由主軸地址符和數(shù)字組成，單位為‘r/min’S指令表示機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。由S和其后的若干數(shù)字組成，其表示方法有以下三種：

①轉(zhuǎn)速

S表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。如S1000表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。

②線速

在恒線速狀態(tài)下，S表示切削點的線速度，單位為m/min如S60表示切削點的線速度恒定為60m/min。

③代碼

用代碼表示主軸速度時，S后面的數(shù)字不直接表示轉(zhuǎn)速或線速的數(shù)值，而只是主軸速度的代號。如某機(jī)床用S00～S99表示100種轉(zhuǎn)速，S40表示主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，S41表示主軸轉(zhuǎn)速為1230r/min，S00表示主軸轉(zhuǎn)速為0r/min，S99表示最高轉(zhuǎn)速。19第2章數(shù)控加工程序7、刀具功足能字：T由刀具快地址符偵和數(shù)字瞇組成，堵數(shù)字表全示刀具恭庫中刀李具號。刀具和刀怒具參數(shù)的柴選擇是數(shù)車控編程的即重要內(nèi)容屈，其編程姨格式因數(shù)籃控系統(tǒng)不粘同而異，瞞主要格式帖有以下兩循種：①采用T指令編程由T和數(shù)字組主成。有T××和T××遭××兩種格式情，數(shù)字的搏位數(shù)由所響用數(shù)控系掉統(tǒng)決定，T后面的數(shù)霧字用來指壟定刀具號希和刀具補菜償號。例如：T04表示選歡擇4號刀；T04稅04表示選刪擇4號刀，4號偏置值快；T040功0表示選輪擇第4號刀，到刀具偏第置取消融。②采用T、D指令編程利用T功能選諒擇刀具卡，利用D功能選擇掉相關(guān)的刀隨偏。在定義識這兩個烏參數(shù)時跌，其編叛程的順叢序為T、D。T和D可以編寫醬在一起，編也可以單恨獨編寫，愈例如：T4D麥04表示選嫩擇4號刀，愧采用刀匙具偏置抖表第4號的偏置者尺寸；D12表示仍躬用4號刀，采疑用刀具偏甜置表第12號的偏置滅尺寸；T2表示選擇2號刀，糊采用與遷該刀具揭相關(guān)的樂刀具偏灣置尺寸彈。20第2章賄數(shù)控明加工程笛序8、輔助功長能字：M由輔助操取作地址符令和兩位數(shù)姑字組成。M功能的鄰代碼已畝標(biāo)準(zhǔn)化顫。M指令是念控制數(shù)菠控機(jī)床亞“開、揭關(guān)”功牧能的指紡令，主敢要用于脈完成加講工操作準(zhǔn)時的輔藍(lán)助動作竊。M功能有奮非模態(tài)M功能和瞧模態(tài)M功能二種臨形式?！裥欠悄B(tài)M功能（當(dāng)婦段有效代床碼）：只斷在書寫了詠該代碼的程散序段中熔有效；●模赴態(tài)M功能（續(xù)賠效代碼）動：一組可訂相互注銷沃的M功能，這些包功能在被扭同一組的攔另一個功堡能注銷前吸一直有效。如：M02或M30、M03、M04、M05等。21第2章隨數(shù)控加工羅程序M代碼及頃功能表代碼模態(tài)功能說明代碼模態(tài)功能說明M00非模態(tài)程序暫停M03模態(tài)主軸正轉(zhuǎn)M02非模態(tài)程序結(jié)束M04模態(tài)主軸反轉(zhuǎn)M30非模態(tài)程序結(jié)束并返回程序起點M05模態(tài)主軸停止M07模態(tài)冷卻液打開M98非模態(tài)調(diào)用子程序M08模態(tài)冷卻液打開M99非模態(tài)子程序結(jié)束M09模態(tài)冷卻液關(guān)閉22第2章默數(shù)控怒加工程梅序模態(tài)M功能組中仍包含一個甩缺省功能滔，系統(tǒng)上識電時將被初始鹽化為該功趁能。M功能還和可分為徹前作用M功能和后稠作用M功能二役類。●前作用M功能：在希程序段編駐制的軸運帆動之前執(zhí)度行；●后作用M功能：形在程序囑段編制鞋的軸運超動之后托執(zhí)行。M00年、M0搜2、M斥30、熊M98福、M9儲9用于控制早零件程序架的走向，熔是CNC內(nèi)定的輔充助功能，駐不由機(jī)床己制造商設(shè)煮計決定，杰也就是說靠，與PLC程序無關(guān)岸；其余M代碼用漸于機(jī)床佩各種輔敘助功能屬的開關(guān)荒動作，彼其功能攪不由CNC內(nèi)定，刑而是由PLC程序指定躺，所以有循可能因機(jī)睡床制造商藏不同而有買差異（廣使用時須厘參考機(jī)床奶使用說明墾書）。23第2章堤數(shù)控浮加工程擊序P19色舉例圖2.1例題1圖例24第2章坑數(shù)控房誠加工程砌序圖2.2右手笛卡兒直角坐標(biāo)系第2節(jié)造程序的宗編制一、坐標(biāo)敬系25第2章體數(shù)控加工仇程序右手笛序卡兒直腦角坐標(biāo)艘系為了簡充化編程駁和保證筑程序的急通用性攏，對數(shù)騰控機(jī)床穩(wěn)的坐標(biāo)勵軸和方停向命名苗制定了欲統(tǒng)一的泥標(biāo)準(zhǔn)，限規(guī)定直報線進(jìn)給選坐標(biāo)軸墨用X、Y、見Z表示，常超稱基本坐羞標(biāo)軸。X、Y攝、Z坐標(biāo)軸的刻相互關(guān)系臨用右手定涌則決定，始圖中大拇催指指向X軸的正柴方向，灶食指指門向Y軸的正方袋向，中指劑指向為Z軸的正方林向。圍繞X、Y、甚Z軸旋轉(zhuǎn)的槍圓周進(jìn)給泰坐標(biāo)軸用A、B、饑C表示，幫根據(jù)右憐手螺旋份定則，赤以大拇掙指指向?qū)?X，+Y體，+Z方向，秧則食指慰、中指室等的指挎向是圓浙周進(jìn)給城運動+A，+親B，+蝕C方向。第2節(jié)蓋程序枕的編制26第2章倆數(shù)控翻加工程諸序1、機(jī)床原怎點、機(jī)床塌坐標(biāo)系a、機(jī)床原點機(jī)床原點傳也稱為機(jī)漁床零點，它的位條置通常瘡由機(jī)床忘制造廠頁確定。亞在機(jī)床叉經(jīng)過設(shè)旨計、制僚造和調(diào)環(huán)整之后多，這個緩原點便善被確定濟(jì)下來，躍它是固答定的點眠。數(shù)控姨車床的趕機(jī)床原蒸點的位速置大多罷數(shù)規(guī)定榆在其主陳軸旋轉(zhuǎn)醒中心與屑卡盤后般端面的獸交點上捏；數(shù)控幻玉銑床的覺機(jī)床原愿點的位綿置大多姑數(shù)規(guī)定皂在其工燙作臺上濫表面的梢中心點盜上。b、機(jī)床坐標(biāo)擋系以機(jī)床原趙點作為坐桶標(biāo)系原點錄建立的坐畫標(biāo)系就是舟機(jī)床坐標(biāo)佳系，它是最制造和調(diào)難整機(jī)床的顫基礎(chǔ)，一各般不允許捕隨意變動陷。理解機(jī)腳床坐標(biāo)向系：1、機(jī)床足坐標(biāo)系型是針對儉刀具而并言的，豆假定工寄件不動嫁，刀具芳運動；2、機(jī)床值坐標(biāo)系既符合右俘手定則紫；3、按下操盜作面板上前的詠，則香刀具相對洽于工件向殼＋X方向運衛(wèi)動。第1節(jié)山程序編制呼的基本概筆念X＋27第2章蓬數(shù)控加工音程序圖2-4銑床的機(jī)床原點圖2-3車床的機(jī)床原點28第2章濱數(shù)控加工加程序機(jī)床坐天標(biāo)系方識向確定掛：數(shù)控機(jī)貌床的進(jìn)搶給運動偉，有的由主軸碗帶動刀掩具運動來實現(xiàn)，桐有的由工作臺慌帶著工件御運動來實現(xiàn)。但是在確封定坐標(biāo)軸睬的正方向典時，是假捉定工件不咽動，刀具撇相對于工者件做進(jìn)給嬌運動的方姥向。機(jī)床坐標(biāo)麻軸的方向述取決于機(jī)笑床的類型遍和各組成叛部分的布就局。對車床而篩言：——Z軸與主軸抵軸線重合奧，刀具遠(yuǎn)逝離工件的孤方向為Z軸的正蛛方向；——X軸垂直尾于Z軸，對應(yīng)健于轉(zhuǎn)塔刀五架的徑向殃移動，刀具遠(yuǎn)離徒工件的方外向為X軸的正方錢向；——Y軸（通常候是虛設(shè)的撇）與X軸和Z軸一起吐構(gòu)成遵循右手浩定則的宋坐標(biāo)系禍統(tǒng)。29第2章舊數(shù)控加工掛程序圖2.5車床坐標(biāo)間系30第2章修數(shù)控加工赤程序?qū)︺姶布胺庸ぶ行难裕?、Z軸的確定喂：平行于貢機(jī)床主軸削的刀具運究動坐標(biāo)四軸為Z軸，取刀圈具遠(yuǎn)離工割件的方向有為正方向濱（＋Z）。當(dāng)機(jī)躁床有多個釘主軸時，妄選一個垂僚直于工件她裝夾面旱的主軸來為Z軸。2、X軸的確定畫：1)當(dāng)Z軸為水平張方向時，汪沿刀具主罪軸后端向工件方帖向看，向陡右為X軸的正方類向；2)當(dāng)Z軸為垂?jié)裰狈较蛑鴷r，則吊從主軸幕向立柱看時，陸對于單創(chuàng)立柱機(jī)斤床，X軸的正方第向指向右邊亭；對于雙谷立柱機(jī)床耍，當(dāng)從主競軸向立柱群看時，X軸向的正掉方向指向巖右邊。3、Y軸的確舅定：Y軸與X軸和Z軸一起吊構(gòu)成遵澆循右手味定則的坐標(biāo)系但統(tǒng)。31第2章倦數(shù)控加工女程序圖2.6立式數(shù)控捎銑床圖2.7臥式數(shù)控今銑床32第2章靠數(shù)控加工雞程序2、參考點、手參考坐標(biāo)鞭系數(shù)控裝置責(zé)上電時并詳不知道機(jī)召床原點，士為了正確帳地在機(jī)床僑工作時建俯立機(jī)床坐惜標(biāo)系，通遇常在每個厲坐標(biāo)軸的引移動范圍躲內(nèi)設(shè)置一吊個機(jī)床參篇考點（測鴿量起點）國，機(jī)床起徒動時，通征常要進(jìn)行球機(jī)動或手滔動回參考聾點，以建免立機(jī)床坐額標(biāo)系。通過參數(shù)墓指定機(jī)床通參考點到驚機(jī)床原點僻的距離。以參考點宏為原點，售坐標(biāo)方向志與機(jī)床坐支標(biāo)方向相比同建立的扯坐標(biāo)系叫蜘做參考坐相標(biāo)系，在理實際使用抬中通常以正參考坐標(biāo)絕系計算坐爬標(biāo)值。第1節(jié)漫程序脊編制的煙基本概偶念33第2章塊數(shù)控加工駛程序圖2.7數(shù)控車窄床的機(jī)渾床坐標(biāo)青系機(jī)床割原點O與參考點O’的關(guān)系34第2章猶數(shù)控加工戚程序3、工件坐咐標(biāo)系、造程序原哨點工件坐標(biāo)根系是編程疊人員在編顏程時使用攻的，編程否