数控技术-数控机床程序的编制

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1、第二章 数控机床程序的编制 2.1 概述 2.2 数控编程的标准 2.3 手工编程 2.4 数控程序编制中的数学处理 2.5 自动编程介绍 1 2.1 概述 2.1.1 数控编程的内容和步骤 数控机床程序编制过程的主要内容包括：零件图 的分析、数控机床的选择、工件装夹方法的确定、加 工工艺的确定、刀具的选择、程序的编制、程序的调 试。从零件图的分析开始到零件加工完毕 。 2 2.1 概述 2.1.1 数控编程的内容和步骤 1零件图的分析 分析零件的材料、形状、尺寸、精度及热处理 求等，以确定该零件适宜在哪台数控机床上加工 。 2工艺处理阶段 该阶段的主要任务是确定零件的加工工艺过程。 也就是说

2、需要确定采用的夹具、装夹定位方法、 加工方法、加工路线以及加工用量等。 3 2.1 概述 2.1.1 数控编程的内容和步骤 3数学处理阶段 根据零件图和确定的加工路线，计算出走刀和 每个程序段所需的数据。 4编制程序 根据计算得到的数据和确定的加工用量，结合具 体的数控系统的加工指令，按照程序编制的格式 要求，编写相应的加工程序。 4 2.1 概述 2.1.1 数控编程的内容和步骤 5制作控制介质 6程序校验和首件试加工 加工程序必须校验合格和首件试加工成功，方可 认为这个零件的编程工作结束，然后才能进入正 式批量加工。 5 2.1 概述 2.1.2 数控编程的方法 1手工编程 利用一般的计算

3、工具，通过各种数学方法，人 工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种 方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用 于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程， 对机床操作人员来讲必须掌握。 6 2.1 概述 2.1.2 数控编程的方法 2自动编程 （1）自动编程软件编程 利用通用的微型计算机及专用的自动编程软件，以 人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和 生成指令。 专用软件多为在开放式操作系统环境下，在 微型计算机上开发的，成本低、通用性强。 （2）CAD/CAM集成数控编程系统自动编程 利用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析及加工编 程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM

4、集成编程数控 系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、 程序质量好适用于各类柔性制造系统（FMS）和集成制 造系统（CIMS），但投资大，掌握起来需要一定时间。 7 q 手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。 q 自动编程适用于： 形状复杂的零件， 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算 ） 8 工艺处理 数学处理 加工程序单程序校验穿孔 磁盘 工艺处理 磁盘 计算机 直接传输 手工编程 自动编程 9 2.2 数控编程的标准 2.2.1 程序的结构 工件坐标系是编程人员在编程时使用的坐标系，编程人员选择 工件上

5、的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个新的 坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立，在该工件的 加工过程中便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。 对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原点 在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任 何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联 系。 工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床 原点间的距离。 现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令 进行换。 10 N10 G96 S800 M03 LF （程序段） N20 T0101 M08 LF N30 G00 X40.00 Z0.0

6、0 LF N40 G01 X60.00 Z-10.00 F0.2 LF N50 Z-30.00 LF （执行的是什么操作） N60 X80.00 LF N70 G03 X100.00 Z-40.00 R10.00 LF N80 G01 Z-50.00 LF N90 G00 X120.00 LF N110 M30 LF 数控车床加工例程： （车床的坐标） 11 程序段：数控程序由若干个“程序段”（Block）组成，每 个程序段由按一定顺序和规定排列的“字”（Word）组成。 程序段序号：用来表示从启动开始操作的顺序，也就是程序 段执行的顺序号。 LF：程序段结束符，表示一个程序段的结束。 S（主

7、轴转速功能字）：主轴转速功能也成为S功能，该功能 字用来选择主轴的转速。 M（辅助功能字）：辅助功能也称为M功能，用于完成主轴开 、停，冷却液通、断等诸多功能。 T（刀具功能字）：刀具功能也成为T功能。刀具功能字用于 更换刀具时指定刀具或显示代换刀号。 12 G（准备功能字）：准备功能是使数控装置做某种操作的功能 。 尺寸字：用于给定机床各坐标轴位移的方向和数据。尺寸字由 各坐标轴的地址代码，“+”，“-”符号和表示坐标绝对值（ 或增量值）的数字组成。 F（进给功能字）：该功能字用于规定刀具相对于工件的相对 速度，即进给速度。 13 车床的机床原点 车床的工件原点 14 程序段格式 现在应用最

8、广泛的是“可变程序段，字地址程序段”格式。 程序段通式如下所示： NGX(U)Z(W)FMSTLF 程序段由若干个字组成。每个字均由字母开头，称为“地址”， 后跟若干位数字。 15 N0012 G00 M08 X0012.340 X5000 X5.0 N12 G0 M8 X12.34 X5. X5. 以下的表示方法是等效的： 16 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 1.数控加工工艺的基本特点 数控加工的程序是数控机床的指令性文件。加工的全 过程都是按程序指令自动进行的。数控加工程序与普通 机床工艺规程有较大差别，涉及的内容也较广。数控机 床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且

9、还要包括 切削用量，走刀路线，刀具尺寸以及机床的运动过程。 因此，要求编程人员对数控机床的性能、特点、运动方 式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常 熟悉。 17 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 2.数控加工工艺分析的主要内容 数控加工工艺概括起来主要包括如下内容。 （1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。 （2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。 （3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划 分工序、安排加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等 。 （4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、确定夹具 方案、划分工步、选取刀辅具和确

10、定切削用量等。 18 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 2.数控加工工艺分析的主要内容 （5）数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定 刀具补偿，确定加工路线。 （6）分配数控加工中的容差。 （7）处理数控机床上的部分工艺指令。 虽然数控加工工艺内容较多，但有些内容与普通机床加 工工艺非常相似。 19 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 3.确定零件的安装方法和选择夹具 （1）尽可能选用标准夹具（组合夹具），在成批生产时才 考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。 （2）装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。 （3）工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀

11、具更 换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具 产生碰撞的现象。 （4）夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚 度，以减小其变形对加工精度的影响。 （5）应尽可能采用气、液压夹具。 20 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 4.对刀点和换刀点的确定 （1）选定的对刀点位置应便于数学处理和使程序编制简单； （2）在机床上容易找正； （3）加工过程中便于检查； （4）引起的加工误差小。 21 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 4.对刀点和换刀点的确定 对刀时，应使刀位点与对刀点重合。“刀位点”一般是指车 刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、面铣刀刀

12、头底面的 中心；球头铣刀的球头中心。 22 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 5.进给路线的选择 （1）最短的切削进给路线； （2）最短的空行程路线； （3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工 作量。 23 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 6.选择刀具和切削用量 （1）查表法 查表法是根据各工厂的生产实践和实验研究积累的资料， 先制成各种表格，再汇集成手册。 （2）经验估算法 经验估算法是根据工艺编制人员的实际经验确定加工余量 。 24 2.3 手工编程 2.3.1 手工编程的工艺处理 6.选择刀具和切削用量 （3）分析计算法 分析计算法是根据一定的

13、试验资料和上述的加工余量 计算公式，分析影响加工余量的各项因素，并计算确定加工 余量。 7.编程的允许误差 25 2.3 手工编程 2.3.2 常用的G指令 功能：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。 格式：G （G00G99共100种） 注意，G指令可以分为两类： 模态指令：又称续效代码。该指令代码一经定义，其功能一直保持 有效，直到被相应的代码取消或被同组的代码所取代。 非模态指令：只在写有该代码的程序段中才有效。 26 2.3.2 常用的G指令 G代码 组 功能 G0001定位（快速进给 ） G0101直线插补 G0201顺圆弧插补 G0301逆圆弧插补 G0400暂停 G2700

14、返回参考点检测 G2800返回参考点 G3201螺纹切削 27 2.3.2 常用的G指令 G代码 组 功能 G4007取消刀尖R补偿 G4107刀尖R补偿（左） G4207刀尖R补偿（右） G5000设定坐标系 G9001内、外径车削循环 G9201螺纹车削循环 G9401端面车削循环 G9805每分进给 28 2.3 手工编程 2.3.2 常用的G指令 00组的G代码为一次性G代码。 一旦指定了G代码，一览表中没有的G代码显 示报警 信号。 无论有几个不同组的G代码，都能在同一程序段内指 令，如果同组的G代码在同一程序段内指令了2个以上 时，后指令者有效。 2.3 手工编程 2.3.2 常用

15、的G指令 29 格式：G50(G92) X Z ； 功能：编程时，首先确定工件原点后用G50设定工件坐标系。 式中：X、Z刀尖（刀位点）起始点相对于工件原点的X、Z向 坐标值（X为直径值）。 G50 X200. Z150. LF 在执行G50前必 须进行什么操作 ？ 在执行G50前必须先调整机床 ，将刀尖放在程序所要求的起 始点位置上“对刀” 【例】G50指令设定工件坐标系。 2.3.2 常用的G指令 30 快速定位指令G00 格式：G00 X_ Z_； 功能：使刀具从当前点，以系统预先设定好的速度移动定位至 所指定的目标点(X,Z)。 其中：X、Z目标点的绝对值坐标。 注意：G00的运动轨迹

16、不一定是直线，若不注意则容易干涉。 该指令不用指定运行速度。 【例】G00编程。 G00 X50. Z6. LF 2.3.2 常用的G指令 31 直线插补指令G01 格式：G01 X_ Z_ F_； 功能：使刀具从当前点，以指令的进给速度沿直线移 动到目标点(X,Z) 其中：X、Z目标点的绝对值坐标； F进给量。 【例】G01编程。 G01 X80. Z-80. F0.2 LF 2.3.2 常用的G指令 32 圆弧插补指令G02/G03 格式：G02 / G03 X(U)_ Z(W)_ R_ F_； 功能：指令刀具以设定的进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。 其中：G02顺时针圆弧插补； G03逆时针圆弧插补； R圆弧半径：圆心角180时，用+R表示；否则用-R表示 。