02数控编程-第二单元-数控编程基础.ppt

学习重点：学习重点：了解数控编程的的方法及内涵；了解数控编程的的方法及内涵；掌握数控机床的有关标准、术语及编程功能：程掌握数控机床的有关标准、术语及编程功能：程序的结构与格式、机床的坐标轴及运动方向、工序的结构与格式、机床的坐标轴及运动方向、工件坐标系的确立、常用功能指令等；件坐标系的确立、常用功能指令等；第二单元第二单元 数控编程基础数控编程基础1 1、数控程序编制的内容及步骤、数控程序编制的内容及步骤 数数控控编编程程是是指指从从零零件件图图纸纸到到获获得得数数控控加加工工程程序序的的全全部部工作过程。如图所示，编程工作主要包括：工作过程。如图所示，编程工作主要包括：分分 析析零零 件件图图 样样和和 制制定定 工工艺艺 方方案案 数数 值值 处处 理理 编编 写写 程程 序序 程程 序序 校校 验验首首 件件试试 切切（仿仿真）真）修 改一、数控编程的基本概念一、数控编程的基本概念 2 2、数控程序编制的方法、数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。和自动编制程序。（1 1）手工编程）手工编程手工编程手工编程（2 2）计算机自动编程）计算机自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，如图如图2-12-1。1.1.机床坐标系机床坐标系u为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系。（1 1）刀具相对于静止的工件而运动的原则）刀具相对于静止的工件而运动的原则在机床上始终认为工件静止，而刀具是运动的。在机床上始终认为工件静止，而刀具是运动的。编程人员编程人员不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。图样，确定机床的加工过程。（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定 为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，必须设定一个机床坐标系。上运动的方向和运动的距离，必须设定一个机床坐标系。二、二、数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统1.1.机床坐标系机床坐标系（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定1 1）标准机床坐标系中）标准机床坐标系中X X、Y Y、Z Z坐标轴的关系与笛卡尔直角坐标坐标轴的关系与笛卡尔直角坐标系相同。系相同。X X、Y Y、Z Z组成直角坐标，围绕组成直角坐标，围绕X X、Y Y、Z Z坐标旋转的旋转坐标坐标旋转的旋转坐标轴由轴由A A、B B、C C表示。（若是工件运动，则坐标右上加一撇）表示。（若是工件运动，则坐标右上加一撇）1.1.机床坐标系机床坐标系（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定1 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）u数控机床某一部件运动的正方向规定为增大刀具与工件之间距数控机床某一部件运动的正方向规定为增大刀具与工件之间距离的方向。即刀具离开工件的方向便是机床某一运动的正方向。离的方向。即刀具离开工件的方向便是机床某一运动的正方向。1.1.机床坐标系机床坐标系卧式数控车卧式数控车立式数控铣立式数控铣（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定1 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）Z Z坐标的确定坐标的确定Z Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为的标准坐标轴即为Z Z轴。轴。Z Z坐标的正方向是增加刀具与工件之间坐标的正方向是增加刀具与工件之间距离的方向。距离的方向。（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定1 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）X X坐标的确定坐标的确定X X坐标运动一般是水平的，它平行于工件的主装夹面，是刀具坐标运动一般是水平的，它平行于工件的主装夹面，是刀具或工件运动的主要坐标。或工件运动的主要坐标。u若若Z Z轴是水平的，从主轴向工件看，轴是水平的，从主轴向工件看，X X轴正向指向右边；轴正向指向右边；u若若Z Z轴是垂直的，从主轴向立柱看，轴是垂直的，从主轴向立柱看，X X轴正向指向右边。轴正向指向右边。1.1.机床坐标系机床坐标系（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定1 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）Y Y坐标的确定坐标的确定根据根据X X、Z Z坐标，按照右手笛卡尔坐标来确定。坐标，按照右手笛卡尔坐标来确定。1.1.机床坐标系机床坐标系思考：确定该数控卧式铣床的坐标系思考：确定该数控卧式铣床的坐标系 1.1.机床坐标系机床坐标系1 1）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）运动方向的确定（机床坐标轴的确定）旋转运动坐标。旋转运动坐标。A A、B B、C C相应地表示其轴线平行于相应地表示其轴线平行于X X、Y Y、Z Z的旋转运动，按照右的旋转运动，按照右手螺旋法，也手螺旋法，也X X轴正方向一致，取轴正方向一致，取“+A+A”，与，与X X轴负方向一致取轴负方向一致取“-A-A”。附加坐标。如果在附加坐标。如果在X X、Y Y、Z Z主要直线运动之外还有另一组平行主要直线运动之外还有另一组平行于它们的坐标运动，就称称为附加坐标，分别用于它们的坐标运动，就称称为附加坐标，分别用U U、V V、W W来表来表示。如图示。如图2-132-13，龙门铣床，龙门铣床2.2.工件坐标系（编程坐标系）工件坐标系（编程坐标系）如果直接使用机床坐标系进行编程会带来很多麻烦，零件如果直接使用机床坐标系进行编程会带来很多麻烦，零件图中尺寸的标注是不考虑机床加工空间中的位置。图中尺寸的标注是不考虑机床加工空间中的位置。（1 1）确定工件坐标系）确定工件坐标系(编程坐标系编程坐标系)确定工件坐标轴，以及工件原点。确定工件坐标轴，以及工件原点。2.2.工件坐标系工件坐标系2.2.工件坐标系（编程坐标系）工件坐标系（编程坐标系）（2 2）设置工件坐标系）设置工件坐标系实际加时工，要把工件坐标系转化为机床坐标系中。通过实际加时工，要把工件坐标系转化为机床坐标系中。通过对刀点和指令（对刀点和指令（G50G50、G92G92）实现。）实现。2.2.工件坐标系（编程坐标系）工件坐标系（编程坐标系）（3 3）绝对坐标与增量（相对）坐标）绝对坐标与增量（相对）坐标u刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是以相对于固定的坐标原点刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是以相对于固定的坐标原点O O给出的，即称为绝对坐标。给出的，即称为绝对坐标。u刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置（起点）刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置（起点）来计算的，即称为增量（或相对）坐标。来计算的，即称为增量（或相对）坐标。绝对坐标：绝对坐标：A A（1010，1515）B B（2525，2626）C C（1818，3535）相对于相对于A A坐标：坐标：B B（1515，1111）C C（-7-7，9 9）1.1.程序结构与程序段格式程序结构与程序段格式（1 1）程序的结构）程序的结构三、三、数控程序的结构数控程序的结构1.1.程序结构与程序段格式程序结构与程序段格式（1 1）程序的结构）程序的结构u加工程序的开头要有程序号，以便进行程序检索和子程序调用。加工程序的开头要有程序号，以便进行程序检索和子程序调用。常用字符常用字符“O”加加4 4位十进制数表示，数字中前零可省略；有的位十进制数表示，数字中前零可省略；有的系统也用字符系统也用字符“%”或或“P P”头成编号。头成编号。u程序结束是以辅助功能指令程序结束是以辅助功能指令M02M02、M30M30或或M99M99（子程序结束）作为（子程序结束）作为整个程序的结束符号，来结束加工过程。整个程序的结束符号，来结束加工过程。u由多个程序段组成加工程序的全部内容，用以表达数控机床要由多个程序段组成加工程序的全部内容，用以表达数控机床要完成的全部动作。完成的全部动作。1.1.程序结构与程序段格式程序结构与程序段格式（2 2）程序段格式）程序段格式u零件加工程序是由多个程序段组成，每个程序段又由若干个字零件加工程序是由多个程序段组成，每个程序段又由若干个字组成，每个字是控制系统的具体指令。组成，每个字是控制系统的具体指令。1.1.程序结构与程序段格式程序结构与程序段格式（2 2）程序段格式）程序段格式u程序段各字形式如下：程序段各字形式如下：N N G G X X Y Y Z Z F F S S T T M M LF LF N N 为语句字；为语句字；G G 为准备功能字；为准备功能字；X X Y Y Z Z 为坐标字；为坐标字；F F 为进给功能字；为进给功能字；S S 为主轴转速功能字；为主轴转速功能字；T T 为刀具功能字；为刀具功能字；M M 为辅助功能字。为辅助功能字。各字前有地址，各字的排列顺利一般如上；数据的位数可各字前有地址，各字的排列顺利一般如上；数据的位数可多可少；不需要的字以及上一程序段相同的续效字可以不写；多可少；不需要的字以及上一程序段相同的续效字可以不写；LFLF为程序段结束符，一般用为程序段结束符，一般用“；”代替代替。详细情况见课本详细情况见课本P10-11P10-11，表，表2-12-1、2-22-2。u程序段各字形式如下：程序段各字形式如下：N N G G X X Y Y Z Z F F S S T T M M ；2.2.程序指令代码程序指令代码u国家标准国家标准JB/T3208-1999JB/T3208-1999中对中对G G指令、指令、M M指令功能作了简单介绍。指令功能作了简单介绍。但与有些国家或数控机床生产集团所制定的但与有些国家或数控机床生产集团所制定的G G、M M代码的功能含代码的功能含义不完全相同，所以义不完全相同，所以必须按照用户使用说明书中的规定进行编必须按照用户使用说明书中的规定进行编程。程。（1 1）准备功能指令（）准备功能指令（G G代码）代码）u该指令的作用是指定数控机床的加工方式，插补运算、刀补运该指令的作用是指定数控机床的加工方式，插补运算、刀补运算、固定循环等作用。简称算、固定循环等作用。简称G G代码或代码或G G指令指令 准备功能指令（准备功能指令（G G代码）（代码）（FANUC FANUC OiOi为例）见表为例）见表2-62-6（1 1）准备功能指令（）准备功能指令（G G代码）代码）1 1）绝对坐标指令）绝对坐标指令G90G90和相对坐标指令和相对坐标指令G91G91 使使用用G90G90编编程程时时，以以后后所所有有的的坐坐标标值值都都是是以以指指定定的的工工件件坐坐标标系系原原点点为为基基准准；使使用用G91G91编编程程时时，以以后后所所有有的的坐坐标标值值都都是是刀刀具具运运动动的的终终点点相相对对于于起起点点的的增增量量值值。机机床床通通电电时时，系系统统处处于于G90G90状态，以后状态，以后G91G91和和G90G90可以相互取代。可以相互取代。2 2）快速点定位指令）快速点定位指令G00G00快快速速点点定定位位指指令令控控制制刀刀具具以以点点位位控控制制的的方方式式快快速速移移动动到到目目标标位位置置，其其移移动动速速度度由由参参数数来来设设定定。执执行行指指令令后后，刀刀具具按按参参数数设设定的速度同时沿着各个坐标方向移动，最后减速到达终点定的速度同时沿着各个坐标方向移动，最后减速到达终点 编程格式：编程格式：G00 XG00 X Y Y Z Z例：从例：从A A点到点到B B点快速移动点快速移动的程序段为：的程序段为：G90 G00 X20 Y30G90 G00 X20 Y303 3）直线插补指令）直线插补指令 直线插补指令用于产生按指定进给速度直线插补指令用于产生按指定进给速度F F实现的空间直线运动。实现的空间直线运动。程序格式：程序格式：G01 XG01 X Y Y Z Z F F 其中：其中：X X、Y Y、Z Z的值是直线插补的终点坐标值。的值是直线插补的终点坐标值。F F为进给速度为进给速度例：右图例：右图A A点到点到B B点直线插补运动，程点直线插补运动，程序为：序为：绝对方式：绝对方式：G90 G01 X10 Y10 F100G90 G01 X10 Y10 F100增量方式：增量方式：G91 G01 X-10 Y-20 F100G91 G01 X-10 Y-20 F1004 4）圆弧插补指令）圆弧插补指令G02G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标 轴，由轴，由正方向向负方向看，顺时针方向正方向向负方向看，顺时针方向G02G02，逆时针方，逆时针方 向向G03G03，如图所，如图所示。示。圆弧方向判别 XYXY平面：平面：G17 G02 XG17 G02 X Y Y （I I J J）(R(R)F)F G17 G03 XG17 G03 X Y Y （I I J J ）(R(R)F)F ZXZX平面：平面：G18 G02 XG18 G02 X Z Z （I I K K ）(R(R)F)F G18 G03 XG18 G03 X Z Z （I I K K）(R(R)F)F YZYZ平面：平面：G19 G02 ZG19 G02 Z Y Y （J J K K）(R(R)F)F G19 G03 ZG19 G03 Z Y Y （J J K K）(R(R)F)FX、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；的值是指圆弧插补的终点坐标值；I、J、K是指圆弧圆心相对于圆弧起点的增量坐标，与是指圆弧圆心相对于圆弧起点的增量坐标，与G90,G91无关；无关；R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角180时，时，R值为正，当圆弧值为正，当圆弧的圆心角的圆心角180时，时，R值为负。值为负。各平面内圆弧情况5）坐标系偏置指令（工件坐标系建立指令）坐标系偏置指令（工件坐标系建立指令）指令格式：指令格式：G54（G54G59）工件安装后，机床原点与编程原点的偏置量事先输入数控工件安装后，机床原点与编程原点的偏置量事先输入数控系统中，再通过系统中，再通过G54G59指令调用，从而机械坐标系转入指令调用，从而机械坐标系转入到编程坐标系。到编程坐标系。练习：用增量坐标编程完成下图轨迹，起刀点为A点,沿顺时针方向。N00 G00 X30 Y10;N10 G91 G01 Y25 F200;N30 G03 X15 Y15 R15;N40 G02 X30 Y0 R15;N50 G03 X15 Y-15 R15;N60 G01 Y-25;N70 X-30 Y10;N80 X-30 Y-10;N90 G90 G00 X0 Y0;N100 M02;（2）常用辅助功能（）常用辅助功能（M代码）代码）lM00程序暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转，程序暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转，主要用于在加工过程中进行检验、调整、排屑等。重新按主要用于在加工过程中进行检验、调整、排屑等。重新按启动按钮后，再继续执行下面的程序。启动按钮后，再继续执行下面的程序。lM01程序选择性暂停指令程序选择性暂停指令。控制面版上的。控制面版上的“选择停止选择停止”键键处于处于“开开”的位置才有效，否则视为无效指令。其他与的位置才有效，否则视为无效指令。其他与M00指令一样。指令一样。M02M02主主程程序序结结束束指指令令，机机床床一一切切动动作作停停止止。程程序序光光标标停停在在程程序末尾。序末尾。M30M30主主程程序序结结束束指指令令。程程序序光光标标回回到到程程序序头头位位置置，不不管管其其后后是不是还有其他程序。是不是还有其他程序。（4）T、S、F功功1）选择刀具与刀具偏置）选择刀具与刀具偏置TlTxxxx，前两位是刀具号，后两位是刀具补偿号。，前两位是刀具号，后两位是刀具补偿号。例：例：T0404、T0400lT、D一起编程，一起编程，T后面接刀具编号，后面接刀具编号，D后面接刀补编号后面接刀补编号 例：例：T5D122）主轴转速功能）主轴转速功能Sl例：例：S260l主轴转速默认单位为：主轴转速默认单位为：r/min5 5 数控铣床常用指令数控铣床常用指令（2）T、S、F功功3）进给功能）进给功能Fl例：例：F60l进给速度默认单位为：进给速度默认单位为：mm/minl如果没有设定加工进给量如果没有设定加工进给量F，则系统视为，则系统视为F0，不进给。快，不进给。快速移动指令速移动指令G00的设定的移动速度，与编程是的设定的移动速度，与编程是F无关，是无关，是数控系统默认的。数控系统默认的。lF功能是模态功能，并且实际进给速度可通过面版上的进功能是模态功能，并且实际进给速度可通过面版上的进给倍频来进行调整。给倍频来进行调整。例例1 1：对照图形，读程序：对照图形，读程序O0001 O0001%N00 G90 G00 X0 Y0 Z100.0 S300 M03N00 G90 G00 X0 Y0 Z100.0 S300 M03；N02 Y-50.0N02 Y-50.0；N04 Z3.0N04 Z3.0；N06 G01 Z-5.0 F100N06 G01 Z-5.0 F100；N08 X100.0N08 X100.0；N10 Y50.0N10 Y50.0；N12 X-100.0N12 X-100.0；N14 Y-50.0N14 Y-50.0；N16 X0N16 X0；N18 G00 Z100.0N18 G00 Z100.0；N20 Y0 M05N20 Y0 M05；N22 M30N22 M30O1000%N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20 （到（到A点）点）N20 X-60 Y-60 Z20 M03 S800 （到（到B点）点）N30 Z5 （Z向接近工件）向接近工件）N40 G01 Z-5 F80 （完成切深）（完成切深）N50 X-68 Y-40 （到（到C点）点）N60 Y0 （到（到D点）点）N70 G02X-30 Y38 R38 （到（到E点）点）N80 G01 X30 （到（到F点）点）N90 G02 X30 Y-38 R38 （到（到G点）点）N100 G01 X-30 （到（到H点）点）N110 G02 X-68 Y0 R38 （到（到D点）点）N120 G01 X-68 Y40 （到（到I点）点）N130 X-60 Y60 （到（到J点）点）N140 G00 Z20 （Z向抬高）向抬高）N150 X0 Y0 （回到（回到A点）点）N160 M05 （主轴停）（主轴停）N170 M30 （程序结束）（程序结束）例例2 2：加工如图所示工件，工件坐标系：加工如图所示工件，工件坐标系G54G54设在工件顶面中心处，刀具起始点为设在工件顶面中心处，刀具起始点为X0X0，Y0Y0，Z20Z20，选择，选择1616立铣刀，切深立铣刀，切深5mm5mm。设走刀路线为。设走刀路线为BCDEFGHDIJBCDEFGHDIJ