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1、,1.1-1.5,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1数控编程概述 1.2数控机床的坐标系 1.3穿孔纸带及代码 1.4数控机床的有关功能 1.5数控机床加工程序的编程格式,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.1数控编程的概念 1.1.2数控编程的步骤 1.1.3数控编程的方法 1.1.4数控编程方法的选择,随着数控技术的发展，数控机床不仅在宇航、造船、军工等领域广泛使用，也进入了汽车、机床等民用机械制造业。目前，在机械行业中，单件小批量的生产所占有的比例越来越大，机械产品的精度和质量也在不断地提高。普通机床越来越难以满足加工精度零件的需要。同时，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床
2、在机械行业中的使用已日渐普遍。,1.1数控编程概述,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.1数控编程的概念 在普通机床上加工零件时，一般由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工该规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件。也就是说，零件的加工过程是由人来完成。例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给速度和方向、切削液开和关等都是由工人手工操纵的。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.1数控编程的概念 在由凸轮控制的自动机床或仿行机床加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺
3、要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮、靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个过程中，虽然避免了操作者直接操纵机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变被加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，它只能用于大批量、专业化生产中。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.1数控编程的概念 数控机床和以上两种机床不同，它是按照事先编制好的加工程序，自动地对工件进行加工。我们把工件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、被吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开和关等），按照数控机床的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中
4、的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.2数控编程的步骤 数控编程过程主要包括：分析零件图样，确定加工工艺过程，数值计算，编写零件加工程序，制作控制介质，校对程序几首件试切，如图1-1所示。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.2 数控编程的步骤,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.2 数控编程的步骤 数控编程的具体步骤与要求如下： 、分析零件图样和工艺处理 、数值处理 、编写零件加工程序单 、制备控制介质 、程序
5、校验与首件试切,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 数控编程发可分为四种： 1、手工编程， 2、自动编程， 3、计算机编程 4、计算机高级语言编程。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 手工编程 （）手工编程的定义 手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程方法。手工编程的框图如图1-2所示。,第1章数控机床加工程序编制基础,第1章数控机床加工程序编制基础,手工编程 对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，技术也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既经济又及时，因
6、此手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线的表面，或者零件的几何元素并不复杂，但程序量很大的零件（如一零件上有许多个孔或平面轮廓有许多段圆弧组成），或当铣削轮廓时，数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，而只能以刀具中心的运动轨迹编程等特殊情况，由于计算相当繁琐且程序量的，手工编程就难以胜任，即使能够编出程序来，往往耗费很长时间，而且容易出现错误。据国外统计，当采用手工编程时，一个零件的编程是与在机床上实际加工时间之比，平均约为30：1，而数控机床不能开动的原因有20%30%是由于加工程序编制困难，编程所用时间较长，造成机床停机。因此，为了
7、缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用手工编制程序已不能满足要求，而必须采用“自动编程”的办法。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法,1.1.3数控编程的方法 手工编程 （）手工编程的意义 手工编程的意义在于：加工形状简单的零件（如直线与直线或直线与圆弧组成的轮廓）时，快捷、简便；不需要具备特别的条件（价格较高的自动编程机及相应的硬件和软件等）；对机床操作或程序员不受特别条件的制约；还具有较大的灵活性和编程费用手等优点。,第1章数控机床加工程序编制基础,手工编程 （）手工编程的不足 手工编程既繁琐、费时有复杂，而且容易产生错误。,
8、1.1.3数控编程的方法,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 、自动编程 自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。 编程人员只需要根据加工对象及工艺要求，借助控语言编程数系统规定的控语言编程或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简单的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘制出所编程序的图形及走刀轨迹，所以能及时地检查程序是否错误，并进行修改，得到正确的程序。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 、自动编程 按输入方式的不同，自动编制程序
9、可分为语言数控自动编程、图形交互自动编程和语音提示自动编程等等现在在我国应用较广泛的主要是语言自动编程和图形交互式编程，我们将在第六章中介绍。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 、自动编程CAD/CAM集成系统数控编程 它是以待加工零件CAD模型为基础的一种集加工工艺规划（Process planning）及数控编程为一体的自动编程方法。其中零件CAD模型的描述方法多种多样，适用与数控编程的主要有表面模型(surface model)和实体模型(solid molid),其中以表面模型在数控编程中的应用较为广泛。 CAD/CAM集成系统数控编程的主要特点，是零件的几何形
10、状可在零件设计阶段采用CAD/CAM集成系统的几何设计模块，在图形交互方式下进行定义、显示和修改，最终到零件的几何模块（可以是表面模块，也可以是实体模型）。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 、自动编程CAD/CAM集成系统数控编程 以实体模型为基础的数控编程方法以表面模型为基础的数控编程方法较为复杂，基于后者的数控编程系统一般只用于数控编程，就是说，其零件的设计功能（或几何造型功能）是专为数控编程服务的，针对性很强，也容易使用，典型的软件系统有Master CAM、Surf CAM等数控编程系统，图1-3a描述了其编程原理与过程。,第1章数控机床加工程序编制基础,第1
11、章数控机床加工程序编制基础,1.1.3数控编程的方法 3、计算机高级语言编程 由于计算机计算速度的不断提高，最近出现了计算机高级语言编程，有以下特点：软件资源丰富，便于移植，开放性好，透明度好，从建立工件几何形状尺寸数学模型到最终形成加工程序的每一环节，编程员都很清楚。只要熟悉所用机床加工程序的格式，就能使用自己熟悉的语言进行编程，但仅适合于可用数学表达式的技术工对象,第1章数控机床加工程序编制基础,例如，生成一个用直线逼近心形线的程序（如图1-4所示，R=B|cos(Q/2|)。用2号子程序计算节点，各参数含义如下：A或P0: 图1-4中的角度Q 的值、 B 或P1 图1-4中的B 值 C
12、或P2：计算用的角度增量 D 或P3：坐标轴进给速度 主程序 G00 X0 Y0 G93 （PCALL2，A0，B30，C5，D500） M30P12345,第1章数控机床加工程序编制基础,第1章数控机床加工程序编制基础,子程序 （CUB2） （OPEN P12345） ；开始编辑程序P1234 （WRITE EP3） ；选用进给率 N100（P1*（ABS（cosP0/2） ；计算图1-4中的R值 （WRITE G01 G05 R P10 QP0） ；运动模块 （P0=P0+P2） ；计算下一个角度 （IF（P0 NE 365）GOTO N100） ；如果不是360，则计算新点 （WRITE
13、 M30） ；程序模块结束 （RET） ；子程序结束,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.4数控编程方法的选择 在数控机床发展的过程中，在研制出各种数控机床的同时，也研制出了各种编程方法。 至今，主要有手工编程和自动编程两种方法，其他方法可视为自动编程方法的扩展，它们各有其适用范围。究竟选择哪一种编程方法，通常应根据被加工零件的复杂程度、数值计算的难度与工作量大小、现有设备（计算机、数控语言系统等）以及时间和费用等进行全面考虑，权衡利弊，予以确定。一般而言，加工形状简单的零件，例如点位加工或直线切削零件，用手工编制所用的和费用，与自动编程所需的时间和费用相差很大，如不采用自动编程，那么不仅
14、在时间和费用上不合理，有时甚至手工编程方法无法完成,第1章数控机床加工程序编制基础,1.1.4数控编程方法的选择 另外，自动编程方法有多种。即使用数控语言实现自动编程，数控语言也是种类繁多的。由于用来编程的控制机种类、数控语言系统的功能与使用方便性、所用计算机的种类和性能、还有硬件和软件费用以及维修、人员培训等多方面的差异，这里边也有一个选择问题。因此，选用前，应首选根据本单位的具体条件，包括人员情况、先有的计算机等设备和占用的可能性、本单位数控技术应用发展前景以及本地和外地计算中心的协作关系等等，全面考虑后才能做出选择。,第1章数控机床加工程序编制基础,第1章数控机床加工程序编制基础,1.2
15、.1坐标系的确定原则 1.2.2运动方向的确定,1.2 数控机床的坐标系 1.2.1坐标系的确定原则 （1）机床相对运动的规定 在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。,第1章数控机床加工程序编制基础,（2）机床坐标系的规定 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。 在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机
16、床的纵向运动、横向运动 以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床 坐标系来描述。,第1章数控机床加工程序编制基础,标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。 3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。,第1章数控机床加工程序编制基础,1.2 数控机床的坐标系 1.2.2运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。,第1章数控机床加工程序编制基础,
