数控编程基础(1)

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1、上午11时48分,数控加工编程及操作,1,单元3 数控编程基础,数控编程概述 数控编程的坐标系统 对刀理论及步骤 数控编程的内容及步骤 程序结构及代码,数控编程常用指令及其格式 G90、G91、G00、G01 G02、G03 刀具半径补偿功能 子程序功能 单元小结,上午11时48分,数控加工编程及操作,2,3.1 数控编程概述,在普通机床上加工零件时，一般由工艺人员按照零件图事先制订好加工工艺规程。零件的加工过程都是由人工手动操纵来实现的。用数控机床加工零件时，是按照事先编制好的加工程序自动地对被加工零件进行加工。人们将这些能控制机床进行加工的数字信息，归纳、综合成方便的指令代码，按工件图纸及

2、工艺要求将这些指令代码有序地排列，即组成数控加工程序。,上午11时48分,数控加工编程及操作,3,数控编程的工作过程,数控编程工作框图,上午11时48分,数控加工编程及操作,4,永远假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。,3.2 数控编程的坐标系统,1坐标和运动方向命名的原则,为简化程序编制，保证数据的互换性。在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动方向。为了使编出的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性，必须统一规定数控机床的坐标方向。我国的JB3051-82标准为数字控制机床坐标轴和运动方向的命名 ，其中的规定与国际标准ISO841

3、中的规定是相同的。,3.2.1 JB3051-82的规定：,上午11时48分,数控加工编程及操作,5,Z坐标的运动 标准规定：Z轴与主轴轴线或重合。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,3运动方向的确定,正方向：刀具远离工件的方向,2标准坐标系的规定,右手笛卡儿坐标系,上午11时48分,数控加工编程及操作,6,X坐标的运动 标准规定：X坐标一般是水平的，工件的装夹面。 对于工件旋转的机床（车床、磨

4、床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。 对于刀具旋转的机床（铣床、钻床、镗床等）。 Z轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。 Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边； 双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。,上午11时48分,数控加工编程及操作,7,上午11时48分,数控加工编程及操作,8,上午11时48分,数控加工编程及操作,9,Y坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。 右手定则：大姆指指向+X，中指指

5、向+Z，则+Y方向为食指指向。 右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。,上午11时48分,数控加工编程及操作,10,旋转运动A、B和C绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。,上午11时48分,数控加工编程及操作,11,对于工件运动的方向规定 工件运动的机床，必须将刀具运动所作的规定作相反的安排，用带的字母，表示工件相对于刀具的正向运动指令。 对于编程、工艺人员只考虑不带的运动方向。主轴旋转运动的方向 主轴的顺时针旋转运动方向（正转），是按右旋螺纹进入工件的方向。（铣床）,上午11时48分,数控加工编程及操作,12,机床原点

6、机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。,3.2.2 机床原点与机床参考点,在数控车床上，机床原点一般取在卡盘后端面与主轴中心线的交点处，同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。,机床原点，各个生产厂家不一致,上午11时48分,数控加工编程及操作,13,机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上。,在数控铣床上,上午11时48分,数控加工编程及操作,14,机床参考点,用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。其位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的

7、，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。而数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的。,数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，机床原点才被确认，刀具（或工作台）移动才有基准。,上午11时48分,数控加工编程及操作,15,数控车床结构原理图,机床原点的建立：用回零（或回参考点）方式建立，刀架带动挡铁压下行程开关2、4时，相应机床坐标清零。回零（或回参考点）的实质是建立机床坐标系。,上午11时48分,数控加工编程及操作,16

8、,3.2.3 工件坐标系、程序原点和对刀,1. 工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。通常编程人员选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。该坐标系的原点称为程序原点或编程原点。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。,工件坐标系坐标轴的确定：工件坐标系的Z轴与机床坐标系的Z轴平行，正方向一致，选择零件的主要进给切削方向为X轴。,上午11时48分,数控加工编程及操作,17,应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上； 尽可能选在尺寸精度高、粗糙度低的表面上； 最好选择在对称中心上。,2. 程序原点：工件坐标系的原点，它是零件

9、图上最重要的设计基准点，一般用G92或G54G59指定。,选择原则,上午11时48分,数控加工编程及操作,18,对刀,对刀是指零件被装夹到机床上之后，用某种方法获得编程原点在机床坐标系中的位置（即编程原点的机床坐标值）。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。 对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），然后就可以自动加工了。,先编程，再演示对刀并自动加工,对刀的实质是建立工件坐标系与机床坐标系的关系。,上午11时48分,

10、数控加工编程及操作,19,在立式数控铣床上设置加工原点,练习1：如下图所示，通过对刀操作确定加工原点02的位置，即机床坐标系下X3=-500.166, Y3=-414.583, Z3=-223.067。,上午11时48分,数控加工编程及操作,20,设置加工原点的操作界面,设定加工坐标系（方法一） 用G54G59设定加工坐标系（G54对应一号工件坐标系，其余以此类推）。在MDI 坐标系F3下的G54页面，输入加工原点的机床坐标值后回车。程序的第一句是G54(G55G59)程序执行此句时，数控系统自动调出存入的机床坐标值，即找到工件坐标系的基准点，以后各程序段的工件坐标值由系统自动转换成机床坐标值

11、并运行。,上午11时48分,数控加工编程及操作,21,练习2：数控铣床对刀设置加工原点,试切对刀步骤：1.划线；2.主轴正转；3.移动工作台和刀具，使刀具移至编程原点；4.记录下编程原点的机床坐标值。,上午11时48分,数控加工编程及操作,22,G54 对刀,若程序中第一句编写的是G54，对刀到编程原点后，将记录下的编程原点的机床坐标值输入到自动坐标系G54中。,1. G54对刀使用的是机床坐标值，因此，机床开机后必须回参考点，确认机床坐标系； 2.执行G54指令时，机床无进给运动，而是工件坐标零点调用G54的存储值。,结论：加工坐标系不随刀具起始点的位置而变化,上午11时48分,数控加工编程

12、及操作,23,练习3：对刀设置加工原点,上午11时48分,数控加工编程及操作,24,练习3：设置加工原点,1、准备工作 机床回参考点，确认机床坐标系；2、装夹工件毛坯并对刀 通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致；,上午11时48分,数控加工编程及操作,25,G54对刀值的计算,从X（Y）负向向正向移动（），工件原点的X向机床坐标值：X = X（对刀点）+刀具半径+塞尺厚+工件长度的一半；从X （Y）正向向负向移动（） ，工件原点的X向机床坐标值：X = X（对刀点）-刀具半径-塞尺厚-工件长度的一半；从Z正向向负向移动（） ，工件原点的Z向机床坐标值： Z= Z（对刀点）-

13、塞尺厚。,上午11时48分,数控加工编程及操作,26,练习3：设置加工原点,3、对刀测量:用简易对刀法测量,方法如下: 用直径为10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值为X = -437.726, Y = -298.160, Z = -31.833，如图所示。4、计算设定值 将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。X坐标设定值X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm；Y坐标设定值Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm；Z坐标设定值Z= -31.833-0.2 =-32.033mm。,上午11时48分,数控加工编程及操作,27,练习3：设置加工原

14、点,5、设定加工坐标系 在 MDI 方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据： X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033 6、校对设定值对于初学者，在进行了加工原点的设定后，应进一步校对设定值，以保证参数的正确性。校对工作的具体过程如下：在设定了G54加工坐标系后，MDI方式运行G54指令，再进行回机床参考点操作，其工件坐标显示值应为：X +392.626，Y +246.460，Z +32.033。这反过来也说明G54的设定值是正确的。,上午11时48分,数控加工编程及操作,28,上午11时48分,数控加工编程及操作,29,在立式数控铣床上设置加工原点,设定加工坐标

15、系（方法二） G92为设定加工坐标系指令。格式：G92 X Y Z X、Y、Z为刀具起始点在工件坐标系下的坐标值。执行G92程序段时，刀具起始点的工件坐标值置为XYZ 。,结论：加工坐标系随刀具起始点的位置而变化,如右图所示，程序为：G92 X50 Y10 Z50 执行G92程序段时，刀具起始点的工件坐标值置为X50Y10Z50。 则工件坐标值X0Y0Z0处也就确定了。,上午11时48分,数控加工编程及操作,30,G92 对刀,若程序中第一句编写的是G92 X0 Y0 Z50，对刀到编程原点后，在MDI方式下运行G91 G00 Z50，使刀具在自动加工之前准确位于刀具起始点0，0 ，50 处。

16、,1.对刀点的机床坐标值可以不记录不使用； 2.程序结束之前必须回到刀具起始点。 3.执行G92指令时，机床无进给运动，而是工件坐标置为0，0，50,上午11时48分,数控加工编程及操作,31,在华中系统数控车床上用G92设置加工原点,试切对刀步骤：1.确定编程原点；2.主轴正转；3.移动刀具试切右端面；4.记录下当前位置的机床坐标值Z-200；试切外圆，记录下当前位置的机床坐标值X-70，沿Z向退刀，主轴停，测量试切直径60。,1.计算出O3点的机床坐标。,2.程序头用G92 X80 Z100建立工件坐标系，如何操作？,直径值,X-130 Z-200,MDI方式运动到机床坐标系X-50 Z-100处,3.若加工前机床回零，程序用G92 X？ Z？建立工件坐标系？,X130 Z200,练习4：数控车床对刀设置加工原点,上午11时48分,数控加工编程及操作,32,在华中系统数控车床上用G54设置加工原点,程序头用G54建立工件坐标系，如何设置？,试切对刀步骤：1.确定编程原点；2.主轴正转；3.移动刀具试切右端面；4.记录下当前位置的机床坐标值Z-200；试切外圆，记录下当前位置的机床坐标值X-70，沿Z向退刀，主轴停，测量试切直径60。,