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1、第2章 数控加工程序,1,天津工程师范学院 机械系,第2章 数控加工程序,2,第2章 数控加工程序,第1节 程序编制的基本概念,一 数控编程概述 编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。 数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。,3,第2章 数控加工程序,第1节 程序编制的基本概念,二、编程方法分类 程序编制可分成手工编程和自动编程两类。 1、手工编程： 整个
2、程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。 2、自动编程： 指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程（APT）和语音数控自动编程、视觉系统编程等。 1）图形数控自动编程：目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程方式。,4,第2章 数控加工程序,图形数控自动编程软件,CAXA 制造工程师-北航海尔软件有限公司,5
3、,第2章 数控加工程序,Mastercam-美国 CNC Software 公司,图形数控自动编程软件,6,第2章 数控加工程序,PRO/E-美国 PTC 公司,图形数控自动编程软件,7,第2章 数控加工程序,其它： Solidworks软件 Catia软件 广州红地公司推出的金银花系统 UG软件,8,第2章 数控加工程序,2）语言自动编程（APT语言） 为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零 件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。是编程人员根据零件图纸要求用一种直观易懂的编程语言（包括几何、工艺
4、等语句定义）手工编写一个简短的零件源程序，然后输给计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨迹处理，再经过后置处理，自动生成数控系统可以识别的加工程序。由此可见，APT语言不能直接控制机床。 APT语言不能直接控制机床。APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版本。 采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语
5、言”级，上升到面向几何元素.。APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。 针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过
6、程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。,9,第2章 数控加工程序,APT语言格式举例： 点的定义：P=POINT/10，20，15；直线的定义：LLINE/16，8，0，16，32，0。 机床主轴转数及旋转方向的定义：SPINDL/n，CLW 轮廓加工的外容差和内容差的定义：OUTTOL/ INTOL/ 刀具起始点为P：From/P； 刀具从P点以最短距离运动向L运动，直至与L相切：GO/TO，L,10,第2章 数控加工程序,制定工艺过程,前置处理,后置处理,翻译程序,数值计算,零件图样,编写零件源程序,这里用“语言”编写的源程序和手工编程的加工程序有本质差别:手工编
7、程的加工程序可直接控制数控机床进行零件加工;自动编程的源程序要经编译处理后才可被数控机床接受.,加工程序单或纸带,APT自动编程的基本步骤,11,第2章 数控加工程序,3）语音编程：语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转变为加工程序。 4）视觉系统编程：采用计算机视觉系统来自动阅读、理解图样，由程编员在编辑过程中实时给定起刀点、下刀点和退刀点，然后自动计算出刀位点的有关坐标值，并经后置处理，最后输出数控加工的程序单。视觉系统编程首先由图样扫描器（常用的CCD传感器扫描器和扫描鼓两种）扫描图样，取得一幅图像，对该图像进行预处理是为了校正图像的几何畸变和灰度畸变，并将它转
8、化为易处理的二值图像，同时作断口校正、几何交点部分检测、细线化处理，以消除输入部分分辨率的影响；然后分离并识别图样上的文字、符号、线划等元素，并记忆它们之间的关系，对线划还需进行矢量化处理，并用直线或曲线拟合，得到端点和分支点；将这些信息综合处理，确定图样中每条线的意义及其尺寸大小，最后作编辑处理及刀位点坐标计算。再连接适当的后置处理，就能输出数控加工程序单。视觉系统在编程时不需要零件源程序和编程员，只要事先输入工艺参数即可，操作简单，能直接与CAD的数据相连接，实现高度自动化。,12,第2章 数控加工程序,二、程序代码 国际标准化组织ISO(international standard or
9、ganization) 美国电子工业协会EIA(electronic industries association) 国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。,13,第2章 数控加工程序,三、程序结构 A、加工程序由若干个程序段组成。 B、程序段由一个或若干个指令字组成，字是数控程序的最小单位。 C、每个指令字由地址符和数字组成（字地址结构），代表机床的一个位置或一个动作。地址符由字母组成，每个字母、数字、符号（正负号）称为字符。 D、程序的起始符：% E、程序结束符：M02或M30。 F、每一行程序以分号结尾。 G、注释符：括号“（）”内或分号“；”后的内容为注释文字。 注：一个零件程序是
10、按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的大小顺序执行的，但书写或输入程序时，建议按升序。,14,第2章 数控加工程序,一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。如图2.1 所示。 程 序 O1000 N01 G00 U50 W60; N10 G01 U100 W500 F150 S300 M03; N 程序段 N200 M30 ; 指令字 图2.1 程序的结构,15,第2章 数控加工程序,1、程序的文件名（程序名） 格式：O _ _ _ _ 说明： 1) O：文件名首字母，后面必须有四位数字或字母，如 日本 FANUC 系统如O0
11、01，O002；华中数控HNC-21/22T系统扩展了标识程序文件的方法，可以使用任意 DOS文件名（即 8+3 文件名：1 至 8 个字母或数字加小数点，再加 0至 3个字母或数字组成，如 “MYPART.001”、 “ O1234”等）标识零件程序。 2) O1、O01、O001、O0001等价； 3) 范围O1O7999 用户区 O8000O8999 用户区（加密、加锁） O9000O9999 扩展区（厂方修改）（FANUC0i）,16,第2章 数控加工程序,2、顺序号 （标识作用） 格式：N _ _ _ _ 说明： 1）范围：N1N9999 2）N1、N01、N001、N0001等价
12、3、准备功能（简称G功能） 由地址符G和两位数字组成，G01，G02等等，G功能的代号已标准化；G1、G01等价。,17,第2章 数控加工程序,4、尺寸字（坐标字）： 由坐标地址符和数字组成，各组数字必须有作为地址代码的字母开头。 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R； A、B、C、D、E； I、J、K。 其中， X50. X50.0 在相对坐标编程时， 都表示沿X轴移动50mm X50000,18,第2章 数控加工程序,5、进给功能字：F 由进给地址符和数字组成，单位一般为mm/min或mm/r F指令表示刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给
13、速度的指定方法。具体内容见所用机床的编程说明书。 注意事项如下： 1)当编写程序时，第一次遇到直线（G01）或圆弧（G02/G03）插补指令时，必须编写进给率F，如果没有编写F功能，CNC采用F0。当工作在快速定位（G00）方式时，机床将以通过机床轴参数设定的快速进给率移动，与编写的F指令无关。 2）F指令为模态指令，实际进给率可以通过CNC操作面板上的进给倍率旋钮，在0120%之间调整。,19,第2章 数控加工程序,6、主轴转速功能字：S 由主轴地址符和数字组成，单位为r/min S指令表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成，其表示方法有以下三种： 转速 S表示主轴转速，单位为r/mi
14、n。如S1000表示主轴转速 为1000r/min。 线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为 m/min如S60表示切削点的线速度恒定为60 m/min。 代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速 或线速的数值，而只是主轴速度的代号。如某机床用S00S99表示100种转速，S40表示主轴转速为1200r/min， S41表示主轴转速为1230r/min，S00表示主轴转速为0r/min，S99表示最高转速。,20,第2章 数控加工程序,7、刀具功能字：T 由刀具地址符和数字组成，数字表示刀具库中刀具号。 刀具和刀具参数的选择是数控编程的重要内容，其编程格式因数控系统不
15、同而异，主要格式有以下两种： 采用T指令编程 由T和数字组成。有T和T两种格式，数字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。 例如：T04表示选择4号刀；T0404表示选择4号刀，4号偏置值；T0400表示选择第4号刀，刀具偏置取消。 采用T、D指令编程 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。 在定义这两个参数时，其编程的顺序为T、D。T和D可以编写在一起，也可以单独编写，例如：T4 D04表示选择4号刀，采用刀具偏置表第4号的偏置尺寸；D12表示仍用4号刀，采用刀具偏置表第12号的偏置尺寸；T2表示选择2号刀，采用与该刀具相关的刀具偏置尺寸。,21,第2章 数控加工程序,8、辅助功能字：M 由辅助操作地址符和两位数字组成。M功能的代码已标准化。 M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。 M 功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。 非模态M功能（当段有效代码）：只在书写了该代 码的程序段中有效； 模态M功能（续效代码）：一组可相互注销的 M功 能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直 有效。 如：M02或M30 、M03、M04、M05 等。,22,第2章 数控加工程序,M 代码及功能表,23,第2章 数控加工程序,模态 M功能组中包含一个缺
