第4章 数控编程基础.ppt
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1、湖北工业大学机械工程学院 杨光友教授 中职机电技术应用专业数控机床的程序编程基础n 3.1 概述概述n 3.1.1 数控编程的基本概念n 数控机床是按事先编好的程序事先编好的程序进行工作的。应把待加工零件的工艺参数、刀具轨迹、切削参数等等,按照规定的代码及格式编写程序单程序单,并输入到的数控装置里用于控制数控机床。n 3.1.2 编程的内容及步骤1.确定加工方案确定加工方案n零件的零件的:材料 选择选择:合适的数控机床n 形状 合适的刀具n 尺寸 合适的夹具n 精度要求 合适的装夹方法n 热处理硬度2.工艺处理工艺处理n确定以下参数:1)对刀点n 2)换刀点n 3)走刀路线n 4)切削参数:主
2、轴转速n 下刀深度3.数学处理 数学处理有两个含义:n 1)编程中需知道工件每段轮廓的起点、终点及起点、终点及线形。线形。其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出的,需要计算,如某些角度的直线到圆弧的切点。n 2)数控机床一般只能加工直线或圆弧。若工件表面的轮廓是其它线形,例如渐开线等,则应该用直线和圆弧去拟合之。n 更加复杂的轮廓面需要用计算机才能进行拟合并进并进而而进行数学处理。(求起点、终点、线形等)4.编写程序n根据所用机床和刀具以及指令格式,按照轮廓段逐段编写程序,一段轮廓一句程序。一段轮廓一句程序。(故有时称故有时称一句程序一句程序为一为一为一为一程序段)程序段)n n5.制备程
3、序控制介质n n 程序可以用Windows的写字板平台编制,并保存在内存中,用3 1/5软盘或U盘作为附件带出来n n6.通过数控机床备有的RS232串行口将程序输入到数控机床里就完成了编程工作。3.1.3 数控编程方法 有3种编程方法:1)手工编程 2)APT语言3)交互式图形编程n1.手工编程手工编程n当零件比较简单时可以用手工编程(零件轮廓仅由直线和圆弧组成)。n2.APT 语言编程语言编程n 此种方法现在已走下坡路,这里不作介绍n3.交互式图形编程交互式图形编程n有的软件能在三维造型的基础上通过交互式对话自动生成数控程序。常用的软件有Mastercam;制造工程师(CAXA);开目CA
4、D等。其中民族产品CAXA还是比较好用的。n 3.2 数控编程基础 3.2.1 编程的几何基础n1.机床坐标系n机床使用笛卡尔直角坐标系,如图所示:机床使用笛卡尔直角坐标系,如图所示:nX、Y、Z为移动坐标,为移动坐标,A、B、C为旋转坐标。实行为旋转坐标。实行右手定则右手定则2.轴及方向的规定n1)Z轴n与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴,远离工件的方向为Z轴的正向轴的正向立式铣床卧式铣镗床数控车床2)X轴 X轴一般是最长的运动轴:对铣镗类机床而言操作者面前的轴就是X轴,车床的X轴是大拖把的运动方向n3)Y轴n用右手定则确定之。车床没有Y轴n4)回转轴n 绕X轴旋转的刀具(工件)称为A轴,其+方
5、向由右手定则确定。n绕Y轴旋转的刀具(工件)称为B轴,其+方向由右手定则确定。n绕Z轴旋转的刀具(工件)称为C轴,3.坐标系:机床坐标系 工件坐标系(编程坐标系)n 由于机床坐标系的原点在机床的固定位置(顶点上),对于编程时的位置计算极不方便,人们习惯于以图纸设计基准为参考点,故采用工件坐标系进行位置计位置计算算,而将工件坐标系的原点在机床坐标系的位置关系(相对差值)记录下来-这就是确定工件坐标系。这就是确定工件坐标系。工件坐标系可以有几个,这可以方便几个工件的编程。用G54;G55等代码 记录4.绝对坐标系及增量坐标系绝对坐标系及增量坐标系n绝对坐标:每一个位置点均以工件坐标原点工件坐标原点
6、为 参考点n增量坐标:以前一段程序的终点终点为参考点。如下图,其相对坐标Ub=-15,Vb=-20n见图5.坐标数和多坐标加工n坐标数:可以用数字单独控制的坐标轴的数目。n有的坐标不能参与联动,但可以作周期进给,称为半个坐标,0.5轴。例下图中的2.5坐标机床。(a)2坐标加工 (b)2.5坐标加工 (c)3坐标加工n 6.直线插补及圆弧插补7.刀具补偿:半径补偿及长度补偿半径补偿及长度补偿 在铣工件轮廓面时,由于任何刀具均有半径,必须使刀具沿轮廓的法线方向移动一个刀具的半径距离刀具的半径距离才能加工出规定的形状。这就是刀具半径补偿(简称刀补)的道理所在。用G41/G42记之刀具工件轮廓刀具长
7、度补偿n钻头、镗刀、铣刀刀具的实际长度与编程设定长度可能不一致,刀具的轴向位置需要进行数据上的调整,即进行长度补偿。n 用G43/G44记之刀具半径的选择n刀具半径r应小于轮廓最小曲率半径m:r=(0.80.9)mn零件的加工高度H(1/41/6)Rn对不通孔槽刀具的可用于切削的长度L=H+510mmn对通孔槽L=H+Re+510mm(Re:刀尖半径)n粗铣内轮廓时,铣刀最大半径Dc:n Dc=2(sin/2-1)/(1-sin/2)+Dn加工肋板端面(厚b)时,D=(510)b8.数控机床注意要点数控机床注意要点1.)车螺纹引入距离1:25mm超越距离2=1/4122.)铣削平面n切入切出:
8、周边外延(图4-25 P118)n铣内轮廓:法向切入切出(下图)n走刀路线:下图c最好 行切法、环切法3.3 数控系统的指令代码n 我国参照国际标准对数控程序里代码的含义及格式制定了标准。(但是该标准无强制性,各厂家独出心裁花样百出)我们学习的是一般情况下的指令。真正工作时需参考机床厂的使用说明书n3.3.1 程序结构与格式程序结构与格式n1.程序的地址、数据和字程序的地址、数据和字n英文字母及字符:地址英文字母及字符:地址n19、+、-、.:数字:数字n2.程序段与程序组成程序段与程序组成n一句程序一段轮廓一句程序一段轮廓n-程序段程序段8.数控编程误差及其控制n1.近似计算误差n2.插补误
9、差(编程误差)(走弦,图a)n3.尺寸圆整误差(脉冲当量图b)nnO0024nN10 G54 G90 G49 G80 nN20 M06 T01nN30 S1000 M03nN40 G00 X0.0 Y0.0 M08nN50 Z20.nN60 G01 Z-6.F100.;nN70 X10.Y10.;nN80 G00 Z100.;nN90 M09;nN95 M30;n%n以开始n程序编号(程序名)n以绝对坐标编程n换1#刀具n启动主轴其转速1000rpmn快速移刀到X=0 Y=0处n抬刀(向上)20mmn向下进刀26mm f100n-n-n-n加工程序已完成n以收尾指令代码模态功能说明指令代码模态
10、功能说明G001快速定位运动G441刀具长度负补偿G011直线插补G54591选定工件坐标系16G021顺时针圆弧插补G73851固定循环用指令G031逆时针圆弧插补G901用绝对坐标编程G04#暂停G911用相对坐标编程G17191XY/XZ/YZ平面选择G92#设定工件临时坐标系G201英制G981固定循环后返初点G211公制G991固定循环后返R点G401取消刀补G1001取消镜像G411刀具左补偿G1011镜像G421刀具右补偿G1101291选定工件坐标系730G431刀具长度正补偿1.主要G代码说明nG00 快速定位指令nG90 绝对坐标编程nG91 相对坐标编程nG01 直线插补
11、指令nG02 顺时针圆弧插补指令nG03 逆时针圆弧插补指令nG04 暂停指令nG17/G18/G19 平面选择指令nG41、G42 左偏、右偏刀具半径补偿nG54 工件坐标系设定指令1)与坐标有关的G代码:G90和G91 G50及G54 G17/G18/G19nG90和G91:绝对坐标编程和相对坐标编程nG50及G92:车床及铣镗类机床工件坐标系设定n例G50 X200.0Z100.0指定了该工件的坐标系原点在图中“O”点处 G54G59 选定选定工件坐标系n 事先将预定的工件坐标系原点输入到坐标系中,当选用该坐标系作为编程基准时,用G54G59选定即可。n例:先在机床设定项目G54下输入X
12、=66.79;Y=35.84 Z=0.0n 如何在程序中调用G54即可确定该工件坐标系的原点。2)与平面有关的G代码 G17/G18/G19n在3坐标联动机床里(大部分机床)有时其插补平面仅需一个平面,我们用G17/G18/G19来指定在哪一个平面内进行插补。3)与刀具运动相关的指令 G00;G01;G02;G03n 例如:G00 X20.Y30.其含义是令刀具快速从现存点到达X=20.00 Y=30.00的坐标点。“快速”的作用是节省刀具运动时间(提高效率),运用此代码时要特别注意把刀具升把刀具升起来以避免打刀事故发生。起来以避免打刀事故发生。nG01 X20.Y24.Z15.F100.代表
13、刀具以规定速度(100mm/min)运动到终点坐标处(X;Y;Z坐标值规定终点坐标)nG02 顺园切削 X()Y()I()J()R()n 终点坐标 圆心相对于圆弧起点的偏移量n R=(1)圆弧=1800 R0n (2)圆弧0n整园可不写终点坐标,但必须写整园可不写终点坐标,但必须写I()J()(不能用(不能用R)nG03 逆园切削X10.0Y40.0I-30.0 (R30.0)圆心相对于圆弧起点的偏移量圆弧插补的例子第一条圆弧第一条圆弧:G17 G90 G02 X79.0Y58.5 I39.0J8.5 F100.第二条圆弧第二条圆弧:G17G90G02 X79.0Y58.5 I-11.0J38
14、.5F100.还有:G17 G90 G02 X79.0Y58.5 R40.F100.(第一条圆弧)第一条圆弧)G17G90G02 X79.0Y58.5 R-40.0F100.(第二条圆弧)第二条圆弧)第一条圆弧第一条圆弧第二第二条弧条弧4)与刀具补偿有关的G代码 长度补偿代码G43/G44n刀具组合完成后刀尖的长度(刀尖到主轴端面距离)不可能一致,显然用长度补偿的方法去修正这种误差较为方便。n刀具Z方向移动的距离是:指令值+刀具偏置值n刀具偏置值存放在“刀具偏置值寄存器中”偏置值为偏置值为+偏置值偏置值负值负值半径补偿代码G41/G42n 根据刀具半径加工工件规定轮廓,数控系统自动计算刀具中心
15、轨迹称为刀具半径补偿,其分为左刀补左刀补和右刀补右刀补两种情况。n 例如:G01 G41 X40.0Y50.D04n刀补的方向是左还是右要根据刀具的前进方向和轮廓的法线方向按照左右定之。左刀补刀补半径刀补半径在这里在这里直线插补的终点坐标直线插补的终点坐标5)固定循环n n固定循环功能:固定循环功能:n用一个用一个G代码程序完代码程序完成多个工步才能完成成多个工步才能完成的动作的动作n n用数控机床加工:钻用数控机床加工:钻孔、锪孔、镗孔、铰孔、锪孔、镗孔、铰孔、攻丝孔、攻丝固定循环的动作(1)X轴及Y轴定位(2)快进到参考平面(R平面)(3)以切削进给方式执行孔加工(4)在孔底刀具作动作(5
16、)返回参考平面(6)快速返回初始点n 二选一二选一G98/G99指令的用法 快速进给 切削进给 固定循环指令格式nG91 G98nG90 G99 G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_nX_Y_ 孔的位置(与G90,G91有关)nZ-孔底位置nR-R点的位置nP在孔底的时间nQ每次加工的深度(与G90,G91无关)nL循环次数孔加工固定循环指令的形式及动作n1.G98(G99)G73:高速深孔加工 G98(G99)G73 X Y Z R Q F 2G98(G99)G74 X-Y-Z-R-反攻丝循环 制作反向螺纹孔G76 X-Y-Z-R-Q-G76 X-Y-Z-R-Q-孔的大小由孔的大小由Q Q值
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