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1、,第1章 数控加工编程基础,辽宁工程技术大学职业技术学院,1.1 数控加工的基本概念 1.2 数控机床的坐标系 1.3 数控编程的步骤与方法 1.4 数控加工工艺基础 1.5 数控车削工艺基础 1.6 数控铣床和加工中心工艺基础 1.7 数控加工常用刀具,辽宁工程技术大学职业技术学院,一、数控系统及数控机床 二、数控加工原理,1.1 数控加工的基本概念,应用数控技术对其运动和辅助动作进行自动控制的机床。,数控编程与加工技术,LGDZY,一、数控系统及数控机床,用数字化信号对机构的运动过程进行控制。,实现数字控制相关功能的软、硬件模块的集成。,以计算机为核心的数控系统,1、数字控制,2、数控系统
2、,3、计算机数控系统,4、数控机床,二、数控加工原理,数控编程与加工技术,LGDZY,1、数控加工过程,2、数据转换与控制过程,译码 刀补运算 插补计算 PLC控制,辽宁工程技术大学职业技术学院,一、机床坐标系 二、坐标轴及其运动方向 三、工件坐标系 四、坐标原点 五、工件坐标系的设定 六、绝对坐标编程及增量坐标编程,1.2 数控机床的坐标系,相对于每个移动坐标轴的旋转运动坐标轴为A、B、C轴（旋转轴）。 旋转运动坐标轴A、B、C的正方向用右手螺旋定则来判定。,数控编程与加工技术,LGDZY,一、机床坐标系,机床上固有的，用来确定工件坐标系的基本坐标系。,基本坐标轴为X、Y、Z轴（移动轴） 基
3、本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则来判定。,主轴旋转方向：从主轴后端向前端（装刀具或工件端）看，顺时针旋转为主轴正旋转方向。,数控编程与加工技术,LGDZY,1、ISO2001标准的有关规定,(1)工件不动，刀具相对于静止的工件运动。 (2)增大工件与刀具之间距离的方向为机床某一运动的正方向。,2、坐标轴的判定方法,Z轴：平行于机床主轴轴线的坐标轴。,数控卧式升降台铣床的X轴,二、坐标轴及其运动方向,旋转运动A、B、C轴,Y轴：与Z、X轴垂直的坐标轴。,数控卧式升降台铣床的Z轴,数控车床的Z轴,数控立式升降台铣床的Z轴,X轴：平行于工件装夹平面的坐标轴。,数控车床的X轴,数控立式
4、升降台铣床的X轴,三、工件坐标系,数控编程与加工技术,LGDZY,建立在零件图上，编程使用的坐标系，又称为编程坐标系。,四、坐标原点,1、机床坐标系原点,机床参考点也称基准点，是 大多数具有增量位置测量系统的 数控机床所必须具有的。它是数 控机床工作区确定的一个固定点， 与机床原点有确定的尺寸联系， 用“R”表示。,3、工件原点,机床坐标系原点也称机械原点 或零点，用“M”表示。,2、机床参考点,件原点工件原点即工件坐标系原点，也称程序原点或编程原点， 用“W”表示。它是编程时定义在工件上的几何基准点。,五、工件坐标系的设定,数控编程与加工技术,LGDZY,1、采用G92指令设置工件坐标系,以
5、工件原点为基准，测量刀具起始点的坐标值，并把这个坐标值通过G92指令存到系统的存储器中，作为零件所有加工尺寸的基准点。因此，在每个程序的开头，都要设定工件原点的偏置值，其格式如下：,N0010 G92 Xa Yb Zc 在机床坐标系中设置工件坐标系 加工零件,G92 X_ Y_ Z_,G92指令不使机床运动，其指定的坐标值只是设定了工件原点在机床坐标系中的位置，刀具并不产生运动。,其中X，Y，Z的值为工件原点与刀具当前位置A的距离。,2、采用G54G59指令设置工件坐标系,数控编程与加工技术,LGDZY,使用G54G59指令，可以在机床行程范围内设置6个工件坐标系。,例如：采用G54G56指令
6、设置3个工件坐标系。 首先设置G54G56原点偏置寄存器： 零件1：G54 X12.0 Y8.0 Z0 零件2：G55 X24.0 Y27.0 Z0 零件3：G56 X42.0 Y10.0 Z0,用G54G59指令设置工件坐标系时，首先将G54G59的坐标值设置在原点偏置寄存器中，编程时再用G54G59指令调用。,N0100 G56 在机床坐标系中 设置第三个工件坐标系 加工第三个零件,N0070 G55 在机床坐标系中 设置第二个工件坐标系 加工第二个零件,N0010 G54 在机床坐标系中 设置第一个工件坐标系 加工第一个零件,然后再调用：,3、采用G50指令设置工件坐标系,数控编程与加工
7、技术,LGDZY,（2）Z轴的坐标零点可以根据图纸的技术要求和加工的方便性，选择在工件的左、右端面或其它位置。但必须与编程原点相一致。,在数控车床中，通常用G50指令设置工件坐标系。这种设置工件坐标系的格式与G92指令相同。,G50 Xa Zc,式中 a，c刀尖与工件坐标系原点的距离，也是刀具出发点的坐标值。,用G50指令所建立的坐标系，是一个与刀尖当前位置有直接关系的工件坐标系。这个坐标系有如下特点：,（1）X轴的坐标零点在主轴回转中心线上。,数控编程与加工技术,LGDZY,三种设置工件坐标系方法的指令与参数见下表,采用工件原点偏置的方法设置工件坐标系，还可以实现零件的空运行试切加工，方法是
8、：将程序原点向刀柄方向偏移，使刀具在加工过程中离开工件一个安全距离，在运行时不与工件相接触，以免发生撞刀事故。,工件坐标系的三种设置方法及参数,六、绝对坐标编程及增量坐标编程,数控编程与加工技术,LGDZY,1、绝对坐标编程,绝对坐标编程在程序段中用G90指令来设定，该指令表示后续程序中的所有编程尺寸，都是按绝对坐标值给定的。,在坐标系中，所有点的坐标，都是以某一固定点为坐标原点给出的，即以固定的坐标原点为起点，计算各点的坐标值，这样的坐标系称为绝对坐标系。,利用绝对坐标系确定刀具（或工件）运动轨迹坐标值的编程方法，称为绝对坐标编程。,如图所示，A，B，C三点的坐标是以固定的坐标原点O计算的，
9、其值为： XA=20，YA=10； XB=10，YB=40； XC=30，YC=30。,2、增量坐标编程,数控编程与加工技术,LGDZY,在坐标系中，刀具（或工件）运动轨迹的坐标值是以前一个位置为零点计算的，这样的坐标系称为增量坐标系，又称为相对坐标系。,利用增量坐标系确定刀具（或工件）运动轨迹坐标值的编程方法，称为增量坐标编程，,如图所示，B，C两点的坐标均是相对于前一点计算的，其值为： UB=-10，VB=30； UC=20，VC=-10。,增量坐标值与刀具（或工件）的运动方向有关，当刀具运动的方向与机床坐标系正方向相同时为正，反之为负。,增量坐标编程在程序段中用G91指令来设定，该指令表
10、示后续程序中的所有编程尺寸，都是按增量坐标值给定的。有的数控系统在程序段中不用G91指令设定增量坐标编程，直接用U，V，W给定刀具（或工件）运动轨迹在X，Y，Z方向的增量坐标值。,数控编程与加工技术,LGDZY,编程时采用哪种方式都是可行的，但却有方便与否之区别。例如，当孔的加工尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对坐标编程方式是方便的。,如果孔的加工尺寸是以各孔之间的距离给定时，采用增量坐标编程则是方便的。,辽宁工程技术大学职业技术学院,一、数控编程的步骤 二、数控编程方法 三、数控编程格式及常用指令,1.3 数控编程的步骤与方法,数控编程与加工技术,LGDZY,一、数控编程的步骤,1、分析零件
11、图样,2、确定工艺过程,3、图形的数学处理,4、编写程序单及程序的输入,5、程序校验与首件试切,根据零件图样，分析零件的形状、尺寸、精度要求、毛坯形式、材料与热处理技术要求，选择合适的数控机床。,确定工件的装卡、定位方式。 选择合理的加工顺序和走刀路线，避免发生刀具与非加工表面的干涉。 合理选择刀具及其切削参数，提高生产效率。,根据零件的几何尺寸、工艺路线及设定的工件坐标系，计算零件粗、精加工的运动轨迹。,根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的工艺参数及辅助动作，按照数控系统规定的功能指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序。通过手工输入或通信传输的方式输入机床的数控系统。,利用空运行功能
12、，观察刀具的运动轨迹和坐标值的变化，检验数控程序。,数控编程与加工技术,LGDZY,二、数控编程方法,1、手工编程,2、自动编程,从零件图样分析、确定工艺过程、图形的数学处理、编写程序单及程序的输入到程序的较验等各步骤主要由人工完成的编程过程。,自动编程是利用计算机软件编制数控加工程序的过程。典型的自动编程有两种：APT软件编程和CAD/CAM软件编程。,数控编程与加工技术,LGDZY,三、数控编程格式及常用指令,1、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。,如图所示零件的加工程序： O0001 N0010 G90 G92 X0 Y0 Z0； N0020 G42 G0
13、1 X10.0 Y10.0 D5.0 F80； N0030 X30.0； N0040 G03 X40.0 Y20.0 R10.0； N0050 G02 X30.0 Y30.0 R10.0； N0060 G01 X10.0 Y20.0； N0070 Y10.0； N0080 G00 G40 X0 Y0； N0090 M30；,（1）程序号 由程序号地址符和数字表示。如：O0001 O程序号地址符； 0001程序的编号。 程序号地址符一般常用O、P、%等。,（2）程序内容 程序内容是整个程序的核心，它由若干程序段组成。,（3）程序结束 程序结束是以M02或M30作为整个程序的结束指令。,数控编程与
14、加工技术,LGDZY,2、程序段的格式,（1）程序段号 由地址符N和后面的若干位数字构成。程序段号的主要作用是便于程序的校对和检索修改，还可用于程序的转移。,程序执行的顺序和程序输入的顺序有关，而与程序段号的大小无关。 在程序段号之前，输入斜线符“/”，在程序的执行过程中会跳过不执行。,（2）程序字 程序字通常由地址符、数字和符号组成。,（3）程序段结束符 用“LF”、“NL”、“CR” 、“；”、“”表示，也有些数控系统的程序段不设结束符，直接回车即可。,字地址可变程序段格式由程序段号、程序字和程序段结束符组成。,数控编程与加工技术,LGDZY,3、准备功能指令,G指令由地址符G和后面的两位
15、数字组成，常用的从G00G99，有些数控系统的准备功能指令已扩大到G150。我国JB320883标准规定的部分准备功能G指令见下表,准备功能指令也称准备功能字，用地址符G 表示，所以又称为G指令或G代码，它是使数控机床做好某种运动方式准备的指令。,G指令根据功能定义分成若干个组，同一程序段中同组G指令只能使用一个，若指定两个以上时，则只有最后一个有效。,G指令分模态指令和非模态指令两种。模态指令是指G指令一经使用一直有效，直到被同组的其它G指令取代为止。,非模态G 指令只有在被指定的程序段中才有效。,数控编程与加工技术,LGDZY,4、辅助功能指令,M指令还规定了M功能在一个程序段中起作用的时
16、间。例如：M03、M04主轴转向指令与程序段中运动指令同时开始起作用；M00、M01、M02等与程序有关的指令，在程序段运动指令执行完毕后才开始起作用。,辅助功能指令也称为辅助功能字，用地址符M表示 ，所以又称为M指令或M代码。,M指令是用来指定数控机床加工时的辅助动作及状态，如：主轴的启停、正反转，冷却液的开、关，刀具的更换，工件的夹紧与松开等。,M指令由地址符M和后面的两位数字组成，常用的从M00M99。我国JB320838标准规定的部分M指令功能，见下表。,M指令也分为模态指令和非模态指令，其意义与G指令中的相同。,数控编程与加工技术,LGDZY,5、其他功能指令,指定法：即F后面的数字直接表示进给速度的大小，单位一般为mm/min。对于数控车床或加工螺纹时，单位也可设置为mm/r。,（1）进给功能指令 用地址符F表示，也称F
