数控机床程序汇编讲解课件

数控加工的程序编制数控加工的程序编制 （数控加工编程基础）（数控加工编程基础）概述概述一一数控编程的基本概念数控编程的基本概念1数控加工：数控加工：是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，在数控机床上加工零件时，首先要根据法，在数控机床上加工零件时，首先要根据零件图样、按照规定的代码及程序格式将零零件图样、按照规定的代码及程序格式将零件加工的全部工艺过程，工艺参数，位移数件加工的全部工艺过程，工艺参数，位移数据，和方向以及操作步骤等以数字信息的形据，和方向以及操作步骤等以数字信息的形式记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等），式记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等），然后输入数控装置，从而指挥数控机床加工。然后输入数控装置，从而指挥数控机床加工。一一 数控编程的基本概念数控编程的基本概念n2（数控编程）程序编程：n制备数控加工程序的过程，称为数控加工的程序编制，简称数控编程。数控编程方法简介数控编程方法简介n1手工编程：用人工完成程序的全部工作（包括运用计算机辅助进行数值计算）称为手工编程。n对于点位加工或几何形状较为简单的零件，数值计算较简单，程序段不多，用手工编程即可实现，且经济，及时。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线或曲面的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的可能增大，效率低，据统计采用手工编程一个零件的编程时间与数控机床加工时间之比平均30：1，因此为了缩补编程时间，提高机床的利用率，必须采用“自动程序编制”的方法。2自动编程：n以自动编程语言为基础的自动编程方法简称语言式自动编程。n以计算机绘图为基础的自动编程方法简称图形交互式自动编程。自动编程：也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机来完成。如完成坐标值计算，编写程序单和制备控制介质等。n1 机床坐标系与机床原点：机床坐标系是机床上固有的坐标系，；并设有固定的坐标原点，其坐标的运动方向视机床的种类和结构而定。一般情况下，坐标系是利用机床机械结构的基准线来确定，在机床说明书中均有规定。机床坐标系的原点也称机床原点、机械原点。它是固有的点，不能随意改变。一、编程的几何基础2.2 数控编程的基础概述数控编程的基础概述1.机床坐标系1.机床坐标系n2各坐标的正方向：各坐标的正方向：n标标准准统统一一规规定定：以以增增大大工工件件与与刀刀具具之之间间的的距距离离的的方方向向（即即增增大大工工件件尺尺寸寸的的方方向向为为坐坐标标轴轴的的正正方方向向。对对工工件件旋旋转转的的机机床床（车车床床、外外圆圆磨磨床床等等）X坐坐标标的的方方向向是是在在工工件件的的径径向向上上，且且平平行行于于横横向向滑滑座座。取取刀刀具具远远离离工工件件的的方方向向为为X坐坐标标的的正正方方向向，对对于于刀刀具具旋旋转转的的机机床床（如如铣铣床床、镗镗床床等等），则则规规定定当当Z轴轴为为水水平平时时，从从刀刀具具主主轴轴后后端端向向工工件件方方向向看看，向向右右方方向向为为X轴轴正正方方向向，当当Z轴轴为为垂垂直直时时，对对于于单单立立柱柱机机床床，面面对对刀刀具具主主轴轴向向立立柱柱方方向向看看，向向右右方方向向为为X轴的正方向。轴的正方向。1.机床坐标系n平行于机床主轴的坐标轴，如果机床有一系列主轴，则选尽可能垂直于工件装夹面的主要轴为Z轴。nZ轴的正方向定义为从工件到刀具夹持的方向，nX轴：作为水平的，平行于工件的装夹平面的轴。平行于主要的切削方向。nY坐标：Y坐标垂直于X、Z坐标，在确定了X、Z后可按右手定则确定Y坐标的方向。nA、B、C坐标：A、B、C坐标分别为绕X、Y、Z坐标的回转进给运动坐标，已知X、Y、Z坐标正方向后，用右手定则即可确定。n附加运动坐标：X、Y、Z为机床的主坐标系或第一坐标系。如除了第一坐标系以外还有平行于主坐标系的其它坐标系则称为附加坐标系。附加的第二坐标系各为U、V、W第三坐标系为P、Q、R。所谓第一坐标系是指与主轴接近的直线运动坐标系稍远的即为第二坐标系。除了A、B、C第一回转坐标系以外，还有其他的回转运动坐标，则命名为D、Z等。1.机床坐标系（1）坐标轴及运动方向的规定1.机床坐标系n机床零点：机床坐标系的原点称为机床零点。机床零点是一个固定值由机床制造厂确定，是所有坐标系的基准点。n零点位置由机床的种类和厂家不同而不同。n机床的参考点：是用于对机床工作台（或滑板）n与刀具相对运动的增量测量系统进行标定和控制的点。n参考点对机床零点的坐标是一个固定的已知数。n2.机床零点与参考点n编程坐标系：由于工件与刀具是一对相对运动，与，与，与有确定的关系。所以在数控编程时为了方便，一律假定工件固定不动，全部用刀具运动的坐标系编程。也就是说只能用标准坐标系X、Y、Z，A、B、C在图样上进行编程。这样：即使在编程人员不知是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况也能编制正确的程序。3.工件坐标系与工件零点n2工件坐标系与工件原点：工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一点为原点所建立起来的坐标系。编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。故工件坐标系也称编程坐标系。工件坐标系的原点也称工件原点、编程原点。它是可以用程序指令设置和改变的。在一个零件的全部加工程序中，根据需要，可以一次或多次设定或改变工件原点。3.工件坐标系与工件零点n3机床坐标与工件坐标的关系：一般地说：工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴平行，方向也相同，但原点不同。在加工中，工件随夹具在机床上安装后，要测量工件原点与机床原点之间的坐标距离，这个距离称为工件原点偏置。这个值偏置需预存到数控系统中。在加工时，工件原点偏置值便能自动加至工件坐标系中，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。（三）机床坐标系与工件坐标系：机床坐标系与工件坐标系n1.加工工件的选择n2.加工工序的划分n3.工件的装卡方式n4.加工路线的确定n5.切削用量的选择二二 数控编程的工艺基础：数控编程的工艺基础：刀具集中分序法粗、精加工分序法按加工部位分序法三、三、数控程序编制的内容和步骤：数控程序编制的内容和步骤：n内容：分析零件图纸，确定加工工艺路线，刀具轨迹计算，编写零件加工程序，程序输入、程序校验和试切削、加工等。n步骤：确定加工工艺路线刀位轨迹计算编写加工程序程序输入程序校验零件试切零件图加工数控编程的步骤零件图纸分析n1分析零件图纸：n根据零件材料、形状、尺寸、精度、毛坯形状和热处理要求等确定加工方案，选择合适的数控机床。三、三、数控程序编程的内容和步骤：数控程序编程的内容和步骤：2工艺处理：工艺处理：（1）确定加工方案）确定加工方案；（2）刀具工夹具的设计和选择；）刀具工夹具的设计和选择；（3）选择对刀点；）选择对刀点；“对刀点对刀点”是程序执是程序执行的起点，也称行的起点，也称“程序原点程序原点”。对刀。对刀点的选择原则是：点的选择原则是：所选对刀点，应使程序编制简单；所选对刀点，应使程序编制简单；对刀点应选在容易找正、并在加工对刀点应选在容易找正、并在加工中便于检查的位置；引起的加工误中便于检查的位置；引起的加工误差小。对刀点应尽量设置在零件的差小。对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。设计基准或工艺基准上。（4）确定加工路线；）确定加工路线；（5）确定切削用量；）确定切削用量；三、三、数控程序编程的内容和步骤：数控程序编程的内容和步骤：2 工艺处理：n编程人员要根据零件图纸进行工艺分析，然后确定加工方案，确定加工顺序，加工路线，装夹方式，刀具，工装以及切削用量等工艺参数。这些工作与普通机床加工零件时，工艺规程的编制基本上相似，但也有自身的一些特点，要考虑数控机床的指令功能，充分发挥它的效能。3 计算加工轨迹和加工尺寸：n根据确定的加工路线和允许的零件误差，计算出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。数值计算的主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值。数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控装置功能的强弱，一般数控系统都具有直线插补，圆弧插补和刀具补偿功能，对于加工直线和圆弧组成的平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点（称为基点）的坐标值。3 数值计算：n对于较复杂的零件或零件的几何形状与数控系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算。例如：非圆曲线需要用直线段或圆弧段来逼近，在满足精度的条件下，计算出相邻逼近直线或圆弧的交点或切点（称为节点）的坐标值。对于自由曲线、自由曲面和组合曲面的编制，其数学处理更为复杂，一般需计算机辅助计算。3 计算加工轨迹和加工尺寸：4 编写零件加工程序单：n在加工路线、工艺参数及刀具运动轨迹的坐标值确定以后，编程人员可以根据控制系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。5 程序输入：n程序编好后，需制作控制介质。控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、软磁盘和硬盘等。早期位穿控制带，现已被磁盘所代替。但是，规定的穿孔纸带代码标准没有改变。也可直接通过数控装置上的键盘将程序载入存储器。6程序校验和试切削：n编写好的程序、制备完成的控制介质需要经过检测后，才用于正式加工。一般用空走刀检测，空运转画图检测，来验证运动轨迹与动作的正确性。在具有图形显示功能和动态模拟功能的数控机床上，用图形模拟刀具与工件切削的方法进行校验更为方便。但这些方法只能检验出运动是否正确，不能检查被加工零件的加工精度，因此还要进行零件的试切削，当发现有加工误差时，应分析误差产生的原因，采取措施加以纠正。一名好的编程人员不但要熟悉数控机床的结构，数控系统的功能及有关标准，而且还必须是一个好的工艺员，要熟悉零件的加工工艺，装夹方法，刀具，切削用量的选择等知识。23数控标准一、数控程序编制的国际标准与国家标准：一、数控程序编制的国际标准与国家标准：在在数数控控设设备备的的研研究究与与设设计计、开开发发、生生产产、使使用用于于维维修修之之间间，在在生生产产企企业业与与用用户户之之间间，在在管管理理与与操操作作之之间间，都都要要求求有有一一定定的的技技术术要要求求。随随着着数数控控技技术术的的发发展展，形形成成了了两两种种国国际际通通用用的的技技术术标标准准，即即()国国际际标标准准化化组织标准组织标准()美国电子工业协会标准。美国电子工业协会标准。一、数控程序编制的国际标准与国家标准：一、数控程序编制的国际标准与国家标准：n（）国际标准化组织n（）国际电工委员会n是世界上最大的两个标准化组织，负责电工和电子领域的标准，负责非电方面的广泛领域的标准，在和下面分别设立技术委员会（）下面又设立分技术委员会进行具体的标准工作。数控机床标准对口的标准化机构如下：（一）国际标准与国家标准：（一）国际标准与国家标准：（1）988电子计算机及信息处理系统技术委员会，其中8为数控机械分技术委员会。（2）184工业自动化信息处理系统技术委员会，其中为机床数控系统分技术委员会。（3）44工业机械电气设备技术委员会。（4）65工业流程量和控制技术委员会。一、数控程序编制的国际标准与国家标准：一、数控程序编制的国际标准与国家标准：（一）国际标准与国家标准：（一）国际标准与国家标准：n另外，还有一些国家的行业组织制定的标准，与数控机床的标准也有关系。美国电子工业协会（）制定的代码使用较早，至今许多数控系统仍在采用，成为数控的国际通用标准之一。电气与电子工程师学会（）制定的通信网络标准，在柔性制造系统和计算机集成制造系统中也采用。我国制定的数控标准很多，并且在完善和发展中，如：3208-83是数字控制程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码的标准。一、数控程序编制的国际标准与国家标准：一、数控程序编制的国际标准与国家标准：（一）国际标准与国家标准：（一）国际标准与国家标准：n我国数控机床的标准包括国家标准、部颁标准，由国家技术监督局（原国家标准化局）统一管理，并设立了若干专业标准化技术委员会。其作用是引进先进技术参与国际标准的制定，修订工作，积极采用国际标准，代号为“”，部标准由部