机床数控技术-第6章 数控编程的基础知识课件

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1、第6章 数控编程的基础知识,6-1 数控程序的基础,一、数控加工程序 所谓数控加工程序，就是一个零件在NC机床上的加工顺序、刀具移动的轨迹以及加工工艺参数和辅助功能等信息，用字母代码和数字以一定的格式编写出来。,某零件FANUC系统程序 %; O100; N001 G50 X150. Z200. ; N002 M04 S600 ; N003 G00 X76. Z46 . ; N004 G01 X74.9 F0.2 ; N005 Z38.58 ; N006 G02 X90.844 Z12.263 R23.15 ; N007 X118.44 Z12.263R43.399 ; N008 G01 X1

2、19.34 ; N009 G00 X150. Z200 . ; N010 M05 ; N011 M30 ; %,二、加工程序的结构和程序段格式 1.程序段的结构 一个完整的程序是由若干程序段组成的。 程序段是一个完整的机床控制信息，表示机床的一种操作。 2.程序段的格式 程序段格式是指程序段中字母、数字和符号的规定排列形式。 目前国内外广泛采用字地址程序段格式。,字地址格式： 特点：每个程序段都由若干个字组成。 每个字都由英文字母和随后的数字组成，它代表数控系统的一个具体指令。 字地址格式又称为可变程序段格式。 除地址格式外还有固定程序段格式，但较为少见。,3.字地址的分类 按功能分类： （1

3、）加工顺序字： N （2）准备功能字： G （3）坐标位置字： X Y Z （4）工艺参数字： F、S、T （5）辅助功能字： M,按作用范围分类： （1）续效字：指令在被同组的其它指令取代或被注销以前，共功能一直有效，也称为模态指令。如F、S、G01等。 （2）非续效字：仅在出现的程序段中起作用，也称为非模态指令。如G04、M00。,三、NC加工中的坐标系 坐标轴与运动方向 标准坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系。 它规定直角坐标X、Y、Z三者关系及其正方向用右手定则判定，绕X、Y、Z轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋法则判定。,通常有如下的规定: Z轴:与机床主轴平行或重合。

4、 Z轴正方向为远离工件的方向。 X轴:主要进给方向。 X轴正方向为远离工件的方向。 Y轴：由右手法则判定。,数控车床,数控铣床,2.坐标数与多坐标加工 坐标数是指数控机床有几个方向采用了数字控制。,如一台数控车床，其X和Z方向采用了数字控制，则它是一台两坐标数控车床。,如图其X、Y、Z三个方向都采用了数字控制，则它是一台三坐标数控铣床。,多坐标加工是指数控系统能同时控制几个坐标联动。,四、程序编制的指令代码 不论何种数控机床的加工，都是将代表着各种不同功能的指令代码输入至数控装置，经过转换与处理来控制机床的各种操作。因此，编程人员必须熟悉有关指令代码的基本知识。,下面介绍的指令是常用的重要的指

5、令，掌握这些指令代码的使用是程序编制的前提。 在数控机床上加工零件是自动实现的，它是由程序中的两类功能指令来实现的。这就是： 准备功能G指令 辅助功能M指令,1.准备功能指令 G指令 （1）与刀具运动有关的G代码 G00快速定位指令 格式：G00 X_ Y_ Z_ 执行这段程序，命令刀具快速移到该位置。速度的大小由系统预先设定。 G01直线插补指令 格式：G01 X_ Y_ Z_ F_ 执行这段程序，命令刀具以指定的进给速度值进行直线插补运动。,G02、G03圆弧插补指令 G02：顺时针方向 G03：逆时针方向 格式: G02（G03）X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ 格式：G02（G

6、03）X_ Y_ Z_ R_ F_ 说明： I、J、K分别为圆弧的起点到圆心的矢量在X、Y、Z轴上的投影。 R为圆弧半径： 圆心角180，R值为正号； 180圆心角360，R值为负号。,使用圆弧插补指令应注意： （1）G02、G03插补指令只能在坐标平面内进行。,（2）顺、逆方向规定： 沿与圆弧所在平面相垂直坐标轴的负方向看去，刀具相对于工件的转动方向是顺时针方向为G02，否则为G03。,车床加工 铣床加工,G04暂停指令 命令刀具暂停进给。 格式：G04 X_ 或G04 F_ （不同系统选用不同的字地址） G04 X4刀具停止送进，暂停4秒后继续； G04 P4刀具停止送进，暂停0.004秒

7、后继续；,（2）与坐标字有关的G代码 G90绝对尺寸指令 （系统缺省时默认为绝对尺寸状态） 所有点的坐标均以原点为基准计量的坐标系称为绝对坐标系。绝对坐标值是相对编程零点的坐标值。 G90表示程序段的坐标字按绝对坐标编程,G91增量尺寸指令 运动轨迹终点坐标以其起点为基准计量的坐标系称为增量坐标系（亦称相对坐标系）。增量坐标值是刀具运动的终点相对于起始点的坐标值增量。 G91表示程序段的坐标字是按增量坐标编程。,坐标平面指令 G17指定X-Y平面 （系统缺省时默认为X-Y平面） G18指定Z-X平面 G19指定Y-Z平面 该指令是在作直线与圆弧插补及刀具补偿时指定的。,公英制选择指令（缺省时默

8、认为公制） G21公制 G20英制 对一些系统，10与10.代表不同的含义。 10.=10mm 10=10个脉冲当量=0.1mm（若脉冲当量为0.01mm/脉冲） 因此，有时须注意采用小数点编程。,编程举例 直线插补 绝对坐标编程 N002 G90 G00 X10 Y25 N003 G01 X50 Y30 F150 增量坐标编程 N002 G91 G00 X10 Y25 N003 G01 X40 Y5 F150,圆弧插补 绝对坐标编程： G90 G02 X58 Y50 I18 J8 F150; 增量坐标编程： G91 G02 X26 Y18 I18 J8 F150;,绝对坐标编程： G90 G

9、02 (G03) X45 Y24 I-17 J0 F300; 增量坐标编程： G91 G02(G03) X0 Y0 I-17 J0 F300 ;,辅助功能指令代码M代码 M00程序暂停 以便手动换刀，测量等工作，重新按下“启动按钮”，程序继续执行。 M01计划中停 与M00相似,但需要接通“任选开关”，此命令才有效。 M02程序结束 放在最后一个程序段中，以表示加工结束，并使数控系统处于复位状态。,M30程序结束 与M02功能相似，但返回程序的开始状态。 M03、M04、M05分别为主轴正转、反转、停转 所谓主轴正转：即沿正Z方向看去，主轴顺时针方向旋转。 所谓主轴反转：即沿正Z方向看去，主轴

10、逆时针方向旋转。,M07、M08、M09分别命令冷却液雾开、液状开、冷却液关。 M06换刀指令,3.工艺参数字 F进给功能字 FANUC系统的F表示为： F200（进给量为200mm/min） S主轴转速功能字 无级变速的数控机床，可将要求的转速值直接编入程序中。如S95表示主轴转速为95r/min。对于带有变速齿轮主传动的数控机床，应参照说明书使用。 T刀具功能字 用来选择刀具和刀补值。,6-2 机床坐标系与工件坐标系,一、机床零点与机床坐标系 机床零点或称机床原点是制造厂商设置在机床上的一个物理位置，是机床运动坐标计数的起始点。 机床坐标系建立在机床原点之上，是机床上固有的坐标系。 机床参

11、考点是制造厂商在机床上设置的一个物理位置。“参考点”与“机床原点”可以重合，也可以不重合。通常在这个位置进行换刀。,二、工件零点与工件坐标系 工件坐标系（或叫编程坐标系）是编程人员在编程时建立的一个新坐标系。在这个坐标系内编程可以简化坐标计算，便于数学处理。 编程原点的选择原则： 尽量与设计基准重合，而且便于测量其在机床坐标系上的坐标值。,在数控机床的程序编制中，为了方便编程，一律假定工件不动，全部用刀具运动的坐标编制程序，即用X、Y、Z、A、B、C在图纸上编程。 编程坐标系，也称为加工坐标系。它与前面介绍的机床坐标系（即笛卡尔确定的坐标系）其方向是一致的。,三、工件坐标系设定指令 （用以确定

12、工件零点的位置） G92确定刀具当前点在工件坐标系下的坐标值。 格式：G92 X_Y_Z_ 例1：N001 G92 X30 Y30 Z25； 例2：N001 G92 X300 Z400；,G54G59零偏指令 含义：用以确定工件零点与机床原点之间的距离。零偏指令需通过操作面板或纸带输入。,例1.已知程序开始时，刀具处于机床原点“O”（如图），要求对FANUC6M系统编程：(O为机床原点A为编程零点),写出程序段表示，先以A点为参考点建立加工坐标系，然后快移至A点。 写出程序段表示，先快移至A点，再以A点为参考点建立加工坐标系。 若使用固定偏置01，其中存数X、Y、Z应何值。,第一种方法： 用G

13、92编程： Nxx G20 G90；（建立英制，绝对坐标） Nxx G92 X10 Y5 Z0； Nxx G00 X0 Y0 Z0； 第二种方法： Nxx G20 G90； Nxx G00 X-10 Y-5 Z0； Nxx G92 X0 Y0 Z0；,第三种方法： 用G54编程： Nxx G20 G90； Nxx G54 G00 X0 Y0 Z0； 这时固定偏置01内存值为： x= -10，Y=-5，Z=0。,6-3 刀具半径补偿与长度补偿,刀具补偿是使数控系统的控制对象由指令点变换到刀尖或刀刃边缘。 为方便编程和不改变已制备好的程序，只需将刀具尺寸值或变化值输入数控系统，系统就可自动地对刀具

14、尺寸变化进行补偿，自动生成指令点的运动轨迹。 刀具补偿可分为半径补偿和长度补偿。,不同刀具补偿示意图,一、刀具半径补偿,加工内轮廓 加工外轮廓 刀具半径补偿,1.与刀具补偿有关的G指令 刀具半径补偿指令G41、G42、G40,刀具左偏,G41刀具左偏指令 沿着刀具运动方向看去，刀具中心向零件轮廓的左侧偏移。,G42刀具右偏指令 沿着刀具运动方向看去，刀具中心向零件轮廓的右侧偏移。 G40刀具半径补偿注销指令 （使G41或G42无效）,刀具右偏,刀具半径补偿的执行过程可分为建立刀补、执行刀补和撤销刀补三个步骤。 （1）建立刀补 G00（G01）G41（G42）D- X- Y- （F-）； 刀补启

15、动程序段不能用G02或G03，也不能用在非运动功能程序段中。 其中“D-”表示刀具半径补偿值存贮地址，一般为0099。,当启动后是圆弧插补时，则用坐标点处圆弧的切线来确定刀位点的位置。要正确设计启刀路线，避免干涉。,刀补启动时刀具运动轨迹示意图,（2）执行刀补 刀具中心按照要求偏离编程轨迹一个刀具半径，即沿编程轨迹的等距线做切削运动。在编程中注意不要使用非插补运动功能程序段。若某一程序段中无轨迹运动功能，有些数控系统就会引起运行错误。,（3）撤销刀补 G00（G01） G40 X- Y- （F-）； 设计退刀轨迹时，也要避免干涉。,撤销刀补时刀具中心轨迹示意图,2.刀具半径补偿功能的应用 （1

16、）当刀具半径改变时，可通过修改补偿值来避免修改程序。 （2）用同一程序，同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗、精加工。,3.拐角处理 拐角可以分为直线与直线、直线与圆弧、圆弧与直线、圆弧与圆弧四种形式。 当指定G62时，在拐角处自动执行进给倍率功能。 根据交点处工件两侧轮廓线段的夹角可分为下列三种类型：,（1）缩短型 当360180时，刀具中心轨迹比编程轨迹短，并且在尖角处有切不到的地方。,（2）伸长型 当18090时，刀具中心轨迹比编程轨迹长。,（3）插入型 当900时，刀具中心轨迹不但比编程轨迹长，而且又附加了一段直线。,二、刀具长度补偿 当刀具的实际长度尺寸与编程设定长度尺寸不一致时，刀具沿轴向的位移量就应增加或减少一定量。,刀具长度补偿指令G43、G44、G49 G43轴向正补偿指令 刀具在+Z方向进行补偿，即输入的补偿量与程序的给定值相加。 G44轴向负补偿指令 刀具在-Z方向进行补偿，即输入的补偿量与程序的给定值相减。 G49刀具长度补偿注销指令 （使G4