數(shù)控編程相關(guān)知識和數(shù)控機(jī)床編程及加工

第一章：數(shù)控車削加工編程技術(shù)第二章：固定循環(huán)指令第三章：數(shù)控車加工工藝第四章：簡單軸類零件加工第五章：簡單套類零件加工第六章：螺紋類零件加工?第一章：數(shù)控車削加工編程技術(shù)首頁上一頁下一頁最后頁一：目的與要求熟悉數(shù)控車系統(tǒng)基礎(chǔ)指令的格式和編程方法，熟練掌握簡單形體的編程技術(shù)。二：課時安排三：檢測手段四：安全及注意事項(xiàng)1、遵守實(shí)訓(xùn)場地安全文明生產(chǎn)制度；2、遵守數(shù)控車床的安全操作規(guī)程；?數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟。用數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行加工時，要按照加工工藝要求，根據(jù)所用數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式，將刀具的運(yùn)動軌跡、位移量、切削用量以及相關(guān)輔助動作（包括換刀、主軸正/反轉(zhuǎn)、切削液開/關(guān)等）編寫成加工程序，輸入到數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。一、數(shù)控車床的坐標(biāo)系及運(yùn)動方向數(shù)控車床的坐標(biāo)系及其運(yùn)動方向，在國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）中有其統(tǒng)一規(guī)定，我國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)與之等效。首頁上一頁下一頁最后頁?（一）坐標(biāo)系數(shù)控車床的坐標(biāo)系是以徑向?yàn)閄軸方向，縱向?yàn)閆軸方向。經(jīng)濟(jì)型普通臥式前置刀架數(shù)控車床指向主軸箱的方向?yàn)閆軸負(fù)方向，而指向尾架的方向?yàn)閆軸的正方向。X軸的正方向是指向操作者的方向，負(fù)方向?yàn)檫h(yuǎn)離操作者的方向。由此，根據(jù)右手法則，Y軸的正方向應(yīng)該垂直指向地面（編程中不涉及Y坐標(biāo)）。圖4-1所示為數(shù)控車床的坐標(biāo)系。a）b）a）普通臥式前置刀架數(shù)控車床坐標(biāo)系b）普通臥式后置刀架數(shù)控車床坐標(biāo)系圖1-1數(shù)控車床的坐標(biāo)系首頁上一頁下一頁最后頁?在按絕對坐標(biāo)編程時，使用代碼X和Z；按增量坐標(biāo)（相對坐標(biāo)）編程時，使用代碼U和W。也可以采用混合坐標(biāo)指令編程，即同一程序中，既出現(xiàn)絕對坐標(biāo)指令，又出現(xiàn)相對坐標(biāo)指令。U和X坐標(biāo)值，在數(shù)控車床的編程中一般是以直徑方式輸入的，即按絕對坐標(biāo)系編程時，X輸入的是直徑值；按增量坐標(biāo)編程時，U輸入的是徑向?qū)嶋H位移值的二倍，并附上方向符號（正向可以省略）。（二）原點(diǎn)1、機(jī)械原點(diǎn)（參考點(diǎn)）機(jī)械原點(diǎn)是由生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)數(shù)控車床時設(shè)定在機(jī)床上的，它是一個固定的坐標(biāo)點(diǎn)。每次在操作數(shù)控車床的時候，啟動機(jī)床之后，必須首先進(jìn)行機(jī)械原點(diǎn)回歸操作，使刀架返回到機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)。一般地，根據(jù)機(jī)床規(guī)格不同，X軸機(jī)械原點(diǎn)比較靠近X軸正方向的超程點(diǎn)；Z軸機(jī)械原點(diǎn)比較靠近Z軸正方向超程點(diǎn)。2、編程原點(diǎn)編程原點(diǎn)是指程序中的坐標(biāo)原點(diǎn)，即在數(shù)控加工時，刀具相對于工件運(yùn)動的起點(diǎn)，所以也稱為“對刀點(diǎn)”。在編制數(shù)控車削程序時，首先要確定作為基準(zhǔn)的編程原點(diǎn)。對于某一加工工件，編程原點(diǎn)的設(shè)定通常是將主軸中心設(shè)為X軸方向的原點(diǎn)。將加工工件的精切后的右端面或精切后的夾緊定位面設(shè)定為Z軸方向的原點(diǎn)。分別如圖1-2（a）（b）所示。首頁上一頁下一頁最后頁?圖1-2編程原點(diǎn)值得一提的是，以機(jī)械原點(diǎn)為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系一般稱為機(jī)床坐標(biāo)系，它是一臺機(jī)床固定不變的坐標(biāo)系；而以編程原點(diǎn)為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系一般稱為工件坐標(biāo)系或編程坐標(biāo)系，它隨著加工工件的改變而改變位置。二、程序結(jié)構(gòu)與格式（一）程序的結(jié)構(gòu)程序是控制機(jī)床的指令，與我們學(xué)習(xí)Basic、C語言編程一樣，必須先了解程序的結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)我們讀懂程序。下面，我們以一個簡單的數(shù)控車削程序?yàn)槔治黾庸こ绦虻慕Y(jié)構(gòu)。首頁上一頁下一頁最后頁?例1：以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床加工圖1-3所示工件(毛坯直徑為Φ50)。圖1-3車削外圓參考程序如下：O0001；程序名(程序號)N05G90G54M03S800；N10T0101；N15G00X49Z2；N20G01Z-100F0.1；程序內(nèi)容N25X51；N30G00X60Z150；N35M05；N40M30；程序結(jié)束首頁上一頁下一頁最后頁?對于初學(xué)者來說,程序中每個指令的意義可能還不理解,但我們可以看出它大致分成程序名(程序號)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三個部分。1、程序名（程序號）程序號為程序開始部分。在數(shù)控裝置中，程序的記錄是靠程序號來辨別的，調(diào)用某個程序可通過程序號來調(diào)出，編輯程序也要首先調(diào)出程序號。2、程序內(nèi)容程序內(nèi)容是整個程序的核心，由許多程序段組成，每個程序段由一個或多個指令組成，表示數(shù)控機(jī)床要完成的全部動作。3、程序結(jié)束以程序結(jié)束指令M02或M30作為整個程序結(jié)束的符號，來結(jié)束整個程序。（二）程序段格式程序段是可以作為一個單位來處理的連續(xù)字組，從例4-1可見，程序段構(gòu)成的一般形式如下：N

G

X（U）

Z（W）

F

M

S

T

；程序段準(zhǔn)備尺寸字進(jìn)給輔助主軸刀具程序段順序號功能功能功能功能功能結(jié)束首頁上一頁下一頁最后頁?

三、輔助功能M代碼輔助功能也叫M功能或M代碼，由地址字M和其后的兩位數(shù)字組成，從M00～M99共100種。主要用于控制零件程序的走向和機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)各種輔助功能的開關(guān)動作。各種數(shù)控系統(tǒng)的M代碼規(guī)定有差異，必須根據(jù)系統(tǒng)編程說明書選用。M功能有非模態(tài)M功能和模態(tài)M功能二種形式。非模態(tài)M功能(當(dāng)段有效代碼)只在書寫了該代碼的程序段中有效；模態(tài)M功能(續(xù)效代碼)是一組可相互注銷的M功能，這些功能在被同一組的另一個功能注銷前一直有效。常用的M功能代碼見表1-1。首頁上一頁下一頁最后頁?代碼功能說明代碼功能說明M00程序停止M03主軸正轉(zhuǎn)起動M01選擇停止M04主軸反轉(zhuǎn)起動M02程序結(jié)束M05主軸停止轉(zhuǎn)動M30程序結(jié)束并返回M07切削液打開M98調(diào)用子程序M08切削液打開M99子程序結(jié)束M09切削液停止表1-1M功能代碼一覽表首頁上一頁下一頁最后頁?四、準(zhǔn)備功能G代碼準(zhǔn)備功能G代碼由G后一或二位數(shù)值組成，它用來規(guī)定刀具和工件的相對運(yùn)動軌跡、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作。（一）快速點(diǎn)定位指令（G00）該指令命令刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在點(diǎn)快速移動到目標(biāo)位置，無運(yùn)動軌跡要求，不需指定移動速度。輸入格式：G00IP

；注：1、“IP

”代表目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，可以用X、Z、U、W表示；2、X（U）坐標(biāo)按直徑值輸入；3、快速點(diǎn)定位時，刀具的路徑通常不是直線。首頁上一頁下一頁最后頁?圖1-4G00快速點(diǎn)定位絕對指令：G00X40Z2；增量指令：G00U-60W-50；相關(guān)知識點(diǎn)：1、在某一軸上相對位置不變時，可以省略該軸的移動指令；2、在同一程序段中絕對坐標(biāo)指令和增量坐標(biāo)指令可以混用；3、從圖中可見，實(shí)際刀具移動路徑與理想刀具移動路徑可能會不一致，因此，要注意刀具是否與工件和夾具發(fā)生干涉，對不確定是否會干涉的場合，可以考慮每軸單動；4、刀具快速移動速度由機(jī)床生產(chǎn)廠家設(shè)定。首頁上一頁下一頁最后頁?（二）直線插補(bǔ)指令（G01）該指令用于直線或斜線運(yùn)動?？墒箶?shù)控車床沿X軸、Z軸方向執(zhí)行單軸運(yùn)動，也可以沿XZ平面內(nèi)任意斜率的直線運(yùn)動。輸入格式：G01IP

F

；注：1、“IP

”代表目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，可以用X、Z、U、W表示；2、“F

”指令刀具的進(jìn)給速度。圖1-5G01指令切外圓錐例2：外圓錐切削。（圖1-5）絕對指令：G01X40Z-30F0.3；增量指令：G01U20W-30F0.3；或采用混合坐標(biāo)系編程：G01X40W-30F0.3首頁上一頁下一頁最后頁?（三）圓弧插補(bǔ)指令（G02G03）該指令能使刀具沿圓弧運(yùn)動，切出圓弧輪廓。G02為順時針圓弧插補(bǔ)指令，G03為逆時針圓弧插補(bǔ)指令。表4-2列出了G02、G03程序段中各地址代碼含義。輸入格式：G02IPIKF；或G02IPRF；G03IPIKF；或G03IPRF；考慮的因素指令含義回轉(zhuǎn)方向G02刀具軌跡按順時針圓弧插補(bǔ)G03刀具軌跡按逆時針圓弧插補(bǔ)終點(diǎn)位置IPX、Z（U、W）工件坐標(biāo)系中圓弧終點(diǎn)的X、Z（U、W）值從圓弧起點(diǎn)到圓弧中心的距離I、KI：圓心相對于圓弧起點(diǎn)在X方向的坐標(biāo)增量K：圓心相對于圓弧起點(diǎn)在Z方向的坐標(biāo)增量圓弧半徑R指圓弧的半徑，取小于180o的圓弧部分表1-2G02G03程序段中各指令的含義首頁上一頁下一頁最后頁?相關(guān)知識點(diǎn)：1、圓弧順、逆的方向判斷：沿圓弧所在平面（XOZ）相垂直的另一坐標(biāo)軸（y軸），由正向負(fù)看去，起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)動軌跡為順時針使用G02指令，反之，使用G03指令，如圖1-6所示。2、X、Z（U、W）代表圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)；a）b）圖1-6圓弧的順、逆判斷首頁上一頁下一頁最后頁?3、I0，K0可以省略；4、在圓弧插補(bǔ)程序段中不能有刀具功能（T）指令；5、使用圓弧半徑R指令時，指定圓心角小于180o圓弧；6、圓心角接近于180o圓弧，當(dāng)用R指定時，圓弧中心位置的計算會出現(xiàn)誤差，此時請用I、K指定圓弧中心。例3：順時針圓弧插補(bǔ)。（圖1-7）圖1-7G02順時針圓弧插補(bǔ)（I、K）指令：G02X50.0Z-20.0I25K0F0.5；G02U20.0W-20.0I25F0.5；（R）指令：G02X50Z-20R25F0.5；G02U20W-20R25F0.5；首頁上一頁下一頁最后頁?例4：逆時針圓弧插補(bǔ)。（圖1-8）圖1-8G03逆時針圓弧插補(bǔ)（I、K）指令：G03X50Z-20I-15K-20F0.5；G03U20W-20I-15K-20F0.5；（R）指令：G03X50Z-20R25F0.5；G03U20W-20R25F0.5；首頁上一頁下一頁最后頁五、暫停指令（G04）該指令可使刀具作短時間的無進(jìn)給光整加工，常用于車槽、鏜平面、锪孔等場合。如圖1-12所示。輸入格式：G04P

；或G04X

；或G04U

；注：P

：時間或主軸轉(zhuǎn)數(shù)的指定（不能用小數(shù)點(diǎn)）X

：時間或主軸轉(zhuǎn)數(shù)的指定（可以用小數(shù)點(diǎn)）U

：時間或主軸轉(zhuǎn)數(shù)的指定（可以用小數(shù)點(diǎn)）?圖1-12G04暫停指令首頁上一頁下一頁最后頁?

六、數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償

我們編程時所指定的刀具軌跡就是假想刀尖的軌跡。在實(shí)際當(dāng)

中，以假想刀尖編程在加工端面或外圓時沒有誤差，但在進(jìn)行倒角、

斜面、圓弧面切削時就會產(chǎn)生欠切或過切，造成零件加工精度誤差（如下圖所示）。?刀尖圓弧半徑補(bǔ)償對加工精度的影響

?1、刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^鍵盤輸入刀具參

數(shù)，并在程序中采用刀具半徑補(bǔ)償指令。

1.刀具參數(shù)包括刀尖半徑、車刀形狀、刀尖圓弧位置。

假想刀尖位置序號共有10個，如圖所示。假想刀尖位置序號

?如圖所示為幾種數(shù)控車床用刀具的假想刀尖位置。?2.刀具半徑補(bǔ)償指令

G40：取消刀補(bǔ)，通常寫在程序開始的第

一個程序段及取消刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚨危?/p>

G41：刀具左補(bǔ)償，在編程路徑前進(jìn)方向上，刀具沿左側(cè)進(jìn)給，使用該指令；

G42：刀具右補(bǔ)償，在編程路徑前進(jìn)方向上，刀具沿右側(cè)進(jìn)給，使用該指令。刀具半徑補(bǔ)償G41、G42

?3、刀具半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng)1）.加刀具半徑補(bǔ)償或去除刀具半徑補(bǔ)償最好在工件輪廓線以外，未加刀補(bǔ)點(diǎn)的距離應(yīng)大于刀具（尖）半徑。起刀點(diǎn)刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)進(jìn)行刀補(bǔ)撤銷編程軌跡刀具中心軌跡刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程?2.G41、G42不能重復(fù)使用，即在程序中前面有了G41指令后，不能再直接使用G42。若想使用，則必須先用G40取消原補(bǔ)償狀態(tài)后，再使用G41或G42，否則補(bǔ)償就不正常。3.用G40指令取消刀具半徑補(bǔ)償，在指令G40程序段的前一個程序段的終點(diǎn)位置，與程序中刀具路徑垂直的方向線通過刀尖圓弧中心。4.在使用G41或G42指令時，不允許有兩句連續(xù)的非移動指令，否則刀具就會在前面程序段的終點(diǎn)的垂直位置停止，且產(chǎn)生過切削或欠切削現(xiàn)象。非移動指令包括：M代碼、S代碼、暫停指令G04、某些G代碼（如G50、G96）、移動量為零的切削指令（如G01U0W0）?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^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(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、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。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裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動。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，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。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G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補(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定義絕對坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時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自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F