《精编》数控车床编程基础知识论述

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1、数控车工 高级 沈建峰虞俊主编 了解数控编程的定义 分类及步骤 掌握数控车床坐标系的确定方法 掌握数控编程的基本功能指令 掌握数控机床的编程规则 掌握数控编程过程中基点及节点的计算方法 掌握数控车床一般工件的编程方法 掌握数控车床刀具补偿功能进行编程的方法 第三章数控车床编程基础 目录 第三章数控车床编程基础 一 绝对坐标与增量坐标二 米制与英制编程三 小数点编程第六节手工编程中的数学处理一 数值计算的内容二 基点计算方法三 非圆曲线节点的拟合计算第七节一般工件的编程方法一 常用插补G指令介绍二 与坐标系相关的功能指令三 常用M功能指令规则四 编程实例第八节刀具补偿功能的编程方法一 数控车床用

2、刀具的交换功能二 刀具补偿功能三 编程实例复习思考题 第一节数控编程概述一 数控编程的定义二 数控编程的分类三 数控车床的编程特点与要求第二节数控机床的坐标系统一 机床坐标系二 工件坐标系第三节数控加工程序的格式与组成一 程序的组成二 程序段的组成第四节数控机床的有关功能一 准备功能二 辅助功能三 其他功能四 常用功能指令的属性第五节数控机床的编程规则 第一节数控编程概述 一 数控编程的定义 数控编程的过程不仅仅单一指编写数控加工指令的过程 它还包括从零件分析到编写加工指令再到制成控制介质以及程序校核的全过程 二 数控编程的分类 手工编程具有编程快速及时的优点 但其缺点是不能进行复杂曲面的编程

3、 手工编程比较适合批量较大 形状简单 计算方便 轮廓由直线或圆弧组成的零件的加工 1 手工编程 第一节数控编程概述 二 数控编程的分类 图3 1数控编程的步骤 第一节数控编程概述 二 数控编程的分类 2 自动编程 自动编程是指用计算机或编程器编制数控加工程序的过程 自动编程的优点是效率高 程序正确性好 自动编程较适合于编制形状复杂零件的加工程序 如 模具加工 多轴联动加工等场合 三 数控车床的编程特点与要求 1 混合编程 2 径向尺寸以直径量表示 3 径向加工精度高 4 固定循环简化编程 5 刀尖圆弧半径补偿 6 采用刀具位置补偿 第一节数控编程概述 第二节数控机床的坐标系统 为了确定机床的运

4、动方向和移动距离 就要在机床上建立一个坐标系 这个坐标系就叫机床坐标系 也叫标准坐标系 在确定机床坐标系的方向时规定 永远假定刀具相对于静止的工件而运动 对于机床坐标系的方向 统一规定增大工件与刀具间距离的方向为正方向 1 Z坐标方向其主轴及与主轴轴线平行的坐标轴都称为Z坐标轴 简称Z轴 2 X坐标方向水平方向并垂直于Z轴 3 Y坐标方向Y坐标垂直于X Z坐标轴 4 旋转轴方向 一 机床坐标系 1 机床坐标系的定义 2 机床坐标系中的规定 3 机床坐标系的方向 第二节数控机床的坐标系统 一 机床坐标系 1 机床原点机床上设置的一个固定的点 即机床坐标系的原点 它在机床装配 调试时就已调整好 一

5、般情况下不允许用户进行更改 因此它是一个固定的点 2 机床参考点机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点 通常 数控车床的第一参考点一般位于刀架正向移动的极限点位置 并由机械挡块来确定其具体的位置 对于大多数数控机床 开机第一步总是先使机床返回参考点 即所谓的机床回零 4 机床原点与机床参考点 第二节数控机床的坐标系统 一 机床坐标系 图3 2右手笛卡儿坐标系统 第二节数控机床的坐标系统 这种针对某一工件并根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系 亦称编程坐标系 一 机床坐标系 这种针对某一工件并根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系 亦称编程坐标系 工件坐标系原点在图中以符号 表示 二 工件坐标

6、系 1 工件坐标系 1 工件坐标系 2 工件坐标系原点 第三节数控加工程序的格式与组成 一 程序的组成 一个完整的程序由程序号 程序内容和程序结束三部分组成 如下所示 O0001 程序号N10G98G40G21 N20T0101 N30G00X100 0Z100 0 程序内容N40M03S800 N200G00X100 0Z100 0 N210M30 程序结束 第三节数控加工程序的格式与组成 一 程序的组成 1 程序号程序号写在程序的最前面 必须单独占一行 FANUC系统程序号的书写格式为O SIEMENS系统中 程序号由任意字母 数字和下划线组成 2 程序内容整个加工程序的核心 3 程序结束

7、必须写在程序的最后 第三节数控加工程序的格式与组成 二 程序段的组成 1 程序段基本格式通常情况下 程序段格式有使用地址符程序段格式 使用分隔符的程序段格式 固定程序段格式三种 NGXYZFSTMLF程序准备尺寸字进给主轴刀具辅助结束段号功能功能功能功能标记如N50G01X30 0Z30 0F100S800T01M03 第三节数控加工程序的格式与组成 二 程序段的组成 2 程序段的组成1 程序段号 程序段在存储器内以输入的先后顺序排列 而程序的执行是严格按信息在存储器内的先后顺序一段一段地执行 也就是说程序在系统内执行的先后次序与程序段序号无关 2 程序段内容 6个基本要素 即准备功能字 尺寸

8、功能字 进给功能字 主轴功能字 刀具功能字 辅助功能字 3 程序段结束 程序段以结束标记 CR 或LF 结束 实际使用时 常用符号 或 表示 CR 或LF 第三节数控加工程序的格式与组成 二 程序段的组成 3 程序的斜杠跳跃 4 程序段注释FANUC系统的程序注释用 括起来 SIEMENS系统的程序注释则跟在 之后 第四节数控机床的有关功能 一 准备功能 G功能或G指令 是用于数控机床做好某些准备动作的指令 它由地址G和后面的两位数字组成 从G00 G99共100种 虽然从G00 G99共有100种G指令 但并不是每种指令都有实际意义 二 辅助功能 M功能或M指令 它由地址M和后面的两位数字组

9、成 从M00 M99共100种 在同一程序段中 既有M指令又有其他指令时 M指令与其他指令执行的先后次序由机床系统参数设定 第四节数控机床的有关功能 三 其他功能 T功能 1 T4位数法T后的4位数中前两位数用于指定刀具号 后两位数用于指定刀具补偿存储器号 刀具号与刀具补偿存储器号不一定要相同 2 T2位数法目前FANUC系统和国产系统数控车床采用T4位数法 绝大多数的加工中心及SIEMENS系统数控车床采用T2位数法 1 坐标功能 2 刀具功能 第四节数控机床的有关功能 三 其他功能 1 每分钟进给直线运动的单位为mm min 如果主轴是回转轴 则其单位为 min 准备功能字G98 数控铣床

10、及部分数控车床系统采用G94 来指定 2 每转进给单位为mm r 准备功能字G99 数控铣床及部分数控车床系统采用G95 来指定 3 进给功能 第四节数控机床的有关功能 三 其他功能 S功能 1 转速S单位是r min 准备功能G97来指定 2 恒线速度v单位为m min 用准备功能G96来指定 式中v 切削线速度 单位为m min D 刀具直径 单位为mm n 主轴转速 单位为r min 在实际操作过程中 可通过机床操作面板上的主轴倍率开关来对主轴转速值进行修正 一般其调整范围为50 120 4 主轴功能 第四节数控机床的有关功能 三 其他功能 图3 10线速度与转速关系 第四节数控机床的有

11、关功能 三 其他功能 3 主轴的启 停辅助功能M03 M04 M05进行控制 1 指令分组就是将系统中不能同时执行的指令分为一组 并以编号区别 对于不同组的指令 在同一程序段内可以进行不同的组合 而同组指令则应避免编入同一程序段内 以免引起混淆 四 常用功能指令的属性 第四节数控机床的有关功能 2 模态指令 又称为续效指令 表示该指令一经在一个程序段中指定 在接下来的程序段中一直持续有效 直到出现同组的另一个指令时 该指令才失效 对于模态指令与非模态指令的具体规定 通常情况下 绝大部分的G指令与所有的F S T指令均为模态指令 M指令的情况比较复杂 请查阅有关系统出厂说明书 3 开机默认指令

12、四 常用功能指令的属性 第五节数控机床的编程规则 一 绝对坐标与增量坐标 1 FANUC系统中的绝对坐标与增量坐标直接以地址符X Z组成的坐标功能字表示绝对坐标 而用地址符U W组成的坐标功能字表示增量坐标 FANUC数控车床可不能用G90 G91指令来指定绝对坐标与增量坐标 2 SIEMENS系统中的绝对坐标与增量坐标绝对坐标用指令G90表示 增量坐标用G91表示 第五节数控机床的编程规则 数字单位以米制为例分为两种 一种是以mm为单位 另一种是以脉冲当量即机床的最小输入单位为单位 现在大多数机床常用的脉冲当量为0 001mm 数控编程时 不管那种系统 为保证程序的正确性 最好不要省略小数点

13、的输入 二 米制与英制编程 如FANUC系统采用G21 G20来进行米 英制的切换 而SIEMENS系统和A B系统则采用G71 G70来进行米 英制的切换 三 小数点编程 第六节手工编程中的数学处理 1 基点的概念构成零件轮廓的这些不同几何元素的连接点称为基点 显然 相邻基点间只能是一个几何元素 2 节点的概念与计算拟合线段的交点或切点就称为节点 这种根据零件图样 按照已确定的加工路线和允许的编程误差 计算数控系统所需输入的数据 称为数控加工的数值计算 一 数值计算的内容 1 基点 节点的概念与计算 第六节手工编程中的数学处理 1 基点的概念构成零件轮廓的这些不同几何元素的连接点称为基点 显

14、然 相邻基点间只能是一个几何元素 2 节点的概念与计算拟合线段的交点或切点就称为节点 这种根据零件图样 按照已确定的加工路线和允许的编程误差 计算数控系统所需输入的数据 称为数控加工的数值计算 一 数值计算的内容 1 基点 节点的概念与计算 第六节手工编程中的数学处理 辅助计算包括增量计算 辅助程序段计算 切削用量计算 编程尺寸与标注尺寸的换算和尺寸链解算等 二 基点计算方法 基点计算法中 计算机绘图球揭发最为简便 也最为精确 在近几年的数控加工中也最为普及 2 刀位点轨迹的计算 3 辅助计算 第六节手工编程中的数学处理 二 基点计算方法 1 解析法中的常用方程直线方程的一般形式为 直线方程的

15、标准形式 圆的标准方程为 圆的一般方程为 1 解析法 第六节手工编程中的数学处理 二 基点计算方法 2 列方程求解直线与圆弧的交点或切点 3 解析法实例 1 三角函数法中常用的定理正弦定理 余弦定理 式中a b c 分别为角A B C所对边的边长 R 三角形外接圆半径 1 解析法 2 三角函数计算法 第六节手工编程中的数学处理 2 三角函数计算法 二 基点计算方法 2 三角函数法求解直线和圆弧的交点与切点 3 三角函数计算法实例 1 常用CAD绘图软件当前在国内常用的CAD绘图软件有AutoCAD和CAXA电子图板等 CAXA电子图板软件由北航海尔公司研制开发 是我国自行开发的全国产化软件 3

16、 CAD绘图分析法 第六节手工编程中的数学处理 2 CAD绘图分析基点与节点坐标1 分析过程2 注意事项 绘图要细致认真 不能出错 图形绘制时应严格按1 1的比例进行 尺寸标注的精度单位要设置正确 通常为小数点后三位 标注尺寸时找点要精确 不能捕捉到无关的点上去 3 CAD绘图分析法特点采用CAD绘图分析法可以避免了大量复杂的人工计算 操作方便 基点分析精度高 出错几率少 3 CAD绘图分析法 第六节手工编程中的数学处理 3 CAD绘图分析基点坐标实例 三 非圆曲线节点的拟合计算 在手工编程过程中 常用的拟合计算方法有等间距法 等插补段法和三点定圆法等几种 1 等间距法 2 等插补段法 3 三点定圆法 3 CAD绘图分析法 1 非圆曲线节点的拟合计算方法 第六节手工编程中的数学处理 三 非圆曲线节点的拟合计算 图3 17非圆曲线节点的等间距拟合 第六节手工编程中的数学处理 三 非圆曲线节点的拟合计算 图3 18非圆曲线节点的等插补段拟合 第六节手工编程中的数学处理 三 非圆曲线节点的拟合计算 2 非圆曲线的拟合误差 通常情况下 拟合误差 应小于或等于编程允许误差 即 考虑到工艺系统及计