数控机床的程序编程基础.pptx

11.确定加工方案零件的：材料 选择：合适的数控机床 形状 合适的刀具 尺寸 合适的夹具 精度要求 合适的装夹方法 热处理硬度第1页/共66页22.工艺处理确定以下参数：1）对刀点 2）换刀点 3）走刀路线 4）切削参数：主轴转速 下刀深度第2页/共66页3数学处理 数学处理有两个含义：1）编程中需知道工件每段轮廓的起点、终点及线形。起点、终点及线形。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。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。更加复杂的轮廓面需要用计算机才能进行拟合并进而进行数学处理。（求起点、终点、线形等）第3页/共66页44.编写程序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。（故有时称故有时称一句程序一句程序为一为一程序段）程序段）5.制备程序控制介质 程序可以用程序可以用WindowsWindows的写字板平台编制，并保存在内存中，用的写字板平台编制，并保存在内存中，用3 1/53 1/5软盘或软盘或U U盘作为附件带出来盘作为附件带出来 6.6.通过数控机床备有的通过数控机床备有的RS232RS232串行口将程序输入到数控机床里就完成了编程工串行口将程序输入到数控机床里就完成了编程工作。作。第4页/共66页51.3 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1.手工编程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）。2.APT 语言编程 此种方法现在已走下坡路，这里不作介绍交互式图形编程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CAD等。其中民族产品CAXA还是比较好用的。第5页/共66页62 数控编程基础 2.1 编程的几何基础1.机床坐标系机床使用笛卡尔直角坐标系，如图所示：X、Y、Z为移动坐标，A、B、C为旋转坐标。实行右手定则第6页/共66页72.轴及方向的规定1）Z轴与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，远离工件的方向为Z轴的正向立式铣床卧式铣镗床数控车床第7页/共66页82）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3）Y轴用右手定则确定之。车床没有Y轴4）回转轴 绕X轴旋转的刀具（工件）称为A轴，其+方向由右手定则确定。绕Y轴旋转的刀具（工件）称为B轴，其+方向由右手定则确定。绕Z轴旋转的刀具（工件）称为C轴，第8页/共66页9 坐标系:机床坐标系 工件坐标系（编程坐标系）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。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 记录第9页/共66页104.绝对坐标系及增量坐标系绝对坐标：每一个位置点均以工件坐标原点为 参考点增量坐标：以前一段程序的终点为参考点。如下图，其相对坐标Ub=-15，Vb=-20见图第10页/共66页115.坐标数和多坐标加工坐标数：可以用数字单独控制的坐标轴的数目。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。第11页/共66页12(a)2坐标加工 （b）2.5坐标加工 （c）3坐标加工 第12页/共66页136.直线插补及圆弧插补第13页/共66页147.刀具补偿：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记之刀具工件轮廓第14页/共66页15刀具长度补偿钻头、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。用G43/G44记之第15页/共66页16刀具半径的选择刀具半径r应小于轮廓最小曲率半径m：r=(0.80.9)m零件的加工高度H(1/41/6)R对不通孔槽刀具的可用于切削的长度L=H+510mm对通孔槽L=H+Re+510mm(Re:刀尖半径)粗铣内轮廓时，铣刀最大半径Dc:Dc=2(sin/2-1)/(1-sin/2)+D加工肋板端面（厚b）时，D=(510)b第16页/共66页17第17页/共66页188.数控机床注意要点1.）车螺纹引入距离1：25mm超越距离2=1/412第18页/共66页192.）铣削平面切入切出：周边外延（图4-25 P118）铣内轮廓：法向切入切出（下图）走刀路线：下图c最好 行切法、环切法第19页/共66页20第20页/共66页213 数控系统的指令代码 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1 程序结构与格式1.程序的地址、数据和字英文字母及字符：地址19、+、-、.：数字2.程序段与程序组成一句程序一段轮廓-程序段第21页/共66页228.数控编程误差及其控制1.近似计算误差2.插补误差（编程误差）（走弦，图a）尺寸圆整误差（脉冲当量图b）第22页/共66页O0024N10 G54 G90 G49 G80 N20 M06 T01N30 S1000 M03N40 G00 X0.0 Y0.0 M08N50 Z20.N60 G01 Z-6.F100.;N70 X10.Y10.;N80 G00 Z100.;N90 M09;N95 M30;%以开始程序编号（程序名）以绝对坐标编程换1#刀具启动主轴其转速1000rpm快速移刀到X=0 Y=0处抬刀（向上）20mm向下进刀26mm f100-加工程序已完成以收尾第23页/共66页指令代码模态功能说明指令代码模态功能说明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刀具长度正补偿第24页/共66页251.主要G代码说明G00 快速定位指令G90 绝对坐标编程G91 相对坐标编程G01 直线插补指令G02 顺时针圆弧插补指令G03 逆时针圆弧插补指令G04 暂停指令G17/G18/G19 平面选择指令G41、G42 左偏、右偏刀具半径补偿G54 工件坐标系设定指令第25页/共66页261）与坐标有关的G代码:G90和G91 G50及G54 G17/G18/G19G90和G91:绝对坐标编程和相对坐标编程G50及G92：车床及铣镗类机床工件坐标系设定例G50 X200.0Z100.0指定了该工件的坐标系原点在图中“O”点处第26页/共66页27 G54G59 选定工件坐标系 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。例：先在机床设定项目G54下输入X=66.79;Y=35.84 Z=0.0 如何在程序中调用G54即可确定该工件坐标系的原点。第27页/共66页282）与平面有关的G代码 G17/G18/G19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。第28页/共66页293）与刀具运动相关的指令 G00;G01;G02;G03 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起来以避免打刀事故发生。G01 X20.Y24.Z15.F100.代表刀具以规定速度（100mm/min）运动到终点坐标处（X;Y;Z坐标值规定终点坐标）第29页/共66页G02 顺园切削 X()Y()I()J()R()终点坐标 圆心相对于圆弧起点的偏移量 R=(1)圆弧=1800 R0 (2)圆弧0整园可不写终点坐标，但必须写I()J()（不能用R）G03 逆园切削X10.0Y40.0I-30.0 (R30.0)圆心相对于圆弧起点的偏移量第30页/共66页31圆弧插补的例子第一条圆弧：G17 G90 G02 X79.0Y58.5 I39.0J8.5 F100.第二条圆弧：G17G90G02 X79.0Y58.5 I-11.0J38.5F100.还有：G17 G90 G02 X79.0Y58.5 R40.F100.（第一条圆弧）G17G90G02 X79.0Y58.5 R-40.0F100.（第二条圆弧）第一条圆弧第二条弧第31页/共66页324）与刀具补偿有关的G代码 长度补偿代码G43/G44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。刀具Z方向移动的距离是：指令值+刀具偏置值刀具偏置值存放在“刀具偏置值寄存器中”偏置值为+偏置值负值第32页/共66页33半径补偿代码G41/G42 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轨迹称为刀具半径补偿，其分为左刀补和右刀补两种情况。例如：G01 G41 X40.0Y50.D04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。左刀补刀补半径在这里直线插补的终点坐标第33页/共66页345）固定循环固定循环功能：固定循环功能：用一个G代码程序完成多个工步才能完成的动作用数控机床加工：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、攻丝第34页/共66页35第35页/共66页36固定循环的动作（1 1）X X轴及Y Y轴定位（2 2）快进到参考平面（R R平面 ）（3 3）以切削进给方式执行孔加工（4 4）在孔底刀具作动作（5 5）返回参考平面（6 6）快速返回初始点 二选一第36页/共66页37G98/G99G98/G99指令的用法 快速进给 切削进给 第37页/共66页38固定循环指令格式G91 G98G90 G99 G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_X_Y_ 孔的位置（与G90,G91有关）Z-孔底位置R-R点的位置P在孔底的时间Q每次加工的深度(与G90,G91无关)L循环次数第38页/共66页39孔加工固定循环指令的形式及动作1.G98(G99)G73：高速深孔加工 G98(G99)G73 X Y Z R Q F 2第39页/共66页40G98(G99)G74 X-Y-Z-R-G98(G99)G74 X-Y-Z-R-反攻丝循环 制作反向螺纹孔第40页/共66页41G76 X-Y-Z-R-Q-G76 X-Y-Z-R-Q-孔的大小由Q Q值决定（精镗孔）G81 G81：X X、Y Y定位，快进，工进，快速返回（钻孔及镗孔）G82 X-Y-Z-R-P-G82 X-Y-Z-R-P-停顿的时间由P P值确定（带停顿的钻孔、扩孔及镗孔）G83G83：X X、Y Y快速定位，快进,工进Q,Q,退D D值，再工进D+QD+Q.(.(加工深孔)第41页/共66页42G84:G84:攻正向螺纹孔 G85G85：镗孔第42页/共66页43 G87：反镗孔 G88：镗孔第43页/共66页固定循环编程举例O0026M06 T01G90 G00 G92 X0 Y0 T02G43 H01 Z20 M03 S500 F30G98 G85 X0 Y0 R3 Z-45 镗40孔G80 G28 G49 Z0 M06G00 X-60 Y50 T03G43 H02 Z10 M03 S600 G98 G73 X-60 Y0 R-15 Z-48 Q4 F40X60 钻13孔（先左后右）G80 G28 G49 Z0 M06G00 X-60 Y0G43 H03 Z10 M03 S350G98 G82 X-60 Y0 R-15 Z-32 P100 F25X60 忽钻13孔（先左后右）G80 G28 G49 Z0 M05G91 G28 X0 Y0 M30end第44页/共66页456）车削固定循环 相当于普通车床的自动进刀（1）外经或内径自动进刀指令G77:如G77 X_Z_F_(U_W_F_)式中的F 是与进刀速度有关的代码(2)螺纹车削固定循环指令G78:如：G78X_Z_F_/G78U_W_F_ 式中的F 是与螺距有关的代码第45页/共66页46（3）车削端面（含斜端面）指令 G79 X(U)Z(W)F;G78X(U)Z(W)-K-F复合车削循环指令G70G76大小头的差值G71G72G73第46页/共66页474 手工编程 4.1 孔的加工程序编制1）编程选用坐标系应与图纸中标注方法尽量一致。2）注意提高对刀精度和换刀点的位置3）使用刀具长度补偿功能去应付换刀后的长度偏差孔加工实例：孔加工实例：孔加工工步如下：（1）中心钻点孔（3中心钻）（2）钻孔（8.5麻花钻）（3）攻螺纹（M10丝锥）第47页/共66页加工程序加工程序说明说明%程序开始符号O0026程序号（程序名）N5 G90 G21 G40 G49 G80 G17程序段号、绝对坐标编程、公制、取消半径、长度、固定循环补偿；修正X-Y平面作为插补平面N10 G54选定工件坐标系（该坐标系的值已输入到设定寄存器里）N15 M06 T01换1#刀具（中心钻）N20 S1000 M03主轴正转，转速1000rpmN25 G43 G00 H01 Z128对刀具正补偿；快速抬刀Z128mm处N30 X0.Y0.M08快移到编程原点，启动冷却泵N35 X20.Y20.快移到A点N40 Z20.快移到Z20mm处N45 G01 ZF100.进给Z3mm处，进给速度100mm/minN50 G81RZ-F50.对A孔循环加工，钻深3mm，返回R参考面（Z3mm）N55 Y45.仿照A孔对B孔进行加工N60 X70.仿照A孔对C孔进行加工N65 Y20.仿照A孔对D孔进行加工第48页/共66页加工程序加工程序说明说明N70 G80取消固定循环N75 G00 Z100.快移到z100mm处N80M06 T01换2#刀具（麻花钻）N85 S600 M03主轴正转，转速600rpmN90 G43 G00 H01 Z128对刀具正补偿；快速抬刀Z128mm处N95 X0.Y0.M08快移到编程原点，启动冷却泵N100 X20.Y20.快移到A点N105 Z20.快移到Z20mm处N110G01 ZF100.进给Z3mm处，进给速度100mm/minN115 G83 RZ-35.Q5F40.对A孔循环加工，钻深35mm，返回R参考面（Z3mm）;进给速度40mm/minN120 Y45.仿照A孔对B孔进行加工N125 X70.仿照A孔对C孔进行加工N130 Y20.仿照A孔对D孔进行加工第49页/共66页504.2数控车削程序的编制 车床的数控系统是两轴系统1）车削编程的坐标系：XOZ 用G50指定工件坐标系指定这里为工件坐标系的零点比较便于找正和测量2）绝对编程时使用X，Y,更一般和方便的是使用U/W(增量编程)并且在圆弧加工中使用R比使用I、K方便工件坐标系零点第50页/共66页数控车床常用G代码G代码模态功能G代码模态功能G00快速定位G55选定工件坐标系2G01直线插补G56选定工件坐标系3G02顺时针圆弧插补G57选定工件坐标系4G03逆时针圆弧插补G58选定工件坐标系5G04非暂停G59选定工件坐标系6G17X-Y平面内插补G70精车固定循环G18X-Z平面内插补G71粗车外园固定循环G20英制G72精车端面固定循环G21公制G73固定形状固定循环G40取消刀补G75精车固定循环G41左刀补G76螺纹车削固定循环G42右刀补G90内、外园车削固定循环G50非设定工件坐标系G92螺纹车削固定循环G54选定工件坐标系1G28非返回参考点第51页/共66页523）车削编程实例工步：粗车、精车端面-粗车、精车外园-倒角-园角-完工第52页/共66页加工程序加工程序功能说明功能说明程序开始程序开始O0020程序号程序号N005 G50 X400.0 Z100.0设定工件坐标系设定工件坐标系N010 S800 M03主轴正转，转速主轴正转，转速800r/minN015 T01 M08调用调用1#粗车刀并继续长度补偿，启动冷却泵粗车刀并继续长度补偿，启动冷却泵N020 G00 X60.0 Z5.0 快移至粗车外园起点快移至粗车外园起点N025 G01 Z2.0 F50.准备粗车外园端面准备粗车外园端面N030 X0.0粗车端面一刀（试刀）粗车端面一刀（试刀）N035 G00 X60.快退到第一次的进刀点快退到第一次的进刀点N040 G01 Z0.3 F50.准备粗车端面准备粗车端面N045 X0.0粗车端面（留粗车端面（留0.3mm加工余量）加工余量）N050 G00 X58.6快移到粗车倒角起点快移到粗车倒角起点N055 G01 X60.6 Z-1.3粗车倒角粗车倒角N060 W-57粗车小端外园面粗车小端外园面N065 G02 X70.0 Z-59.7 R4.7粗车台阶内园角粗车台阶内园角N070 G01 X97.4粗车台阶端面粗车台阶端面N075 X100.6 W-1.6N080 Z-95.粗车倒角粗车倒角粗车台阶外园面粗车台阶外园面N85 G00 X400.Z100.返回换刀点返回换刀点、第53页/共66页54例3-4 有圆弧及螺纹的车削工件第54页/共66页程序开始程序开始O0006程序号程序号N05 G50 X200.Z350.T0101建立工件坐标系，使用建立工件坐标系，使用1#刀且有刀补刀且有刀补N10 S630 M03 M08主轴正转主轴正转630rpm 打开冷却液打开冷却液N15 G00 X46.Z292.快速移动到起刀位置快速移动到起刀位置N20 G01 Z290.F100.工进到倒角起点工进到倒角起点N22 X48.Z289.倒角倒角N25 U0.W-59.车螺纹外园及沟槽外园车螺纹外园及沟槽外园N30 X50.W0.车台阶端面车台阶端面N30 X62.W-60.车锥面车锥面N40 U0.Z155.车车62的外园的外园N45 X78.W0.车台阶端面车台阶端面N50 X80.W-1.倒角倒角N55 U0.W-19.车车80的外园的外园N60G02U0.W-60.I625K-30.车车R70圆弧圆弧N65 G01 U0.Z65.车车80的外园的外园N70X106.W0.车台阶端面车台阶端面N75 G00X200.Z350.T0100快移至换刀点，取消快移至换刀点，取消1#刀的刀补关冷却刀的刀补关冷却第55页/共66页N80 T0202调用调用2#切槽刀，对切槽刀，对2#刀进行刀补刀进行刀补N85 S315 M03主轴正转，转速主轴正转，转速315rpmN90 G00 X51.Z230.M08快移到切槽起点快移到切槽起点N95 G01X45.W0.F30.切槽切槽N100 G00X56.切槽刀退出切槽刀退出N105X200.Z350.T0200 M09快移到换刀点，取消快移到换刀点，取消2#刀的刀补，关闭冷却液刀的刀补，关闭冷却液N110 T0303调用调用3#切槽刀并对其进行刀补切槽刀并对其进行刀补N115 S200 M03主轴正转，转速主轴正转，转速200rpmN120 G00 X50.Z29M08快移到螺纹起点，打开冷却液快移到螺纹起点，打开冷却液N125 G76 X47.4 Z227.F40.车螺纹循环，切深车螺纹循环，切深0.3mm，进给速度，进给速度40mm/minN130 X46.8切深切深0.6mmN135 X46.2切深切深0.9mmN140 X45.6切深切深1.2mmN145 X45切深切深1.5mmN150 X44.4切深切深1.8mmN155 X44.切深切深2mmN160 X200.Z350.T0300 M09快移到换刀点，取消快移到换刀点，取消3#刀的刀补，关闭冷却液刀的刀补，关闭冷却液N165 M05 M30主轴停，程序停主轴停，程序停%程序结束符号程序结束符号第56页/共66页574.3 编程举例第57页/共66页58第58页/共66页59APT语言应用举例10 APT PROGRAM REM20 SP=POINT/0,0,0 定义坐标原点30 L1=LINE/4,0,0,4,8,0 定义过（4,0,0）及40 PT=POINT 4,8,0 （4,8,0）的直线L150 L2=LINE/PT,ATANGL,45 定义直线L260 L3=LINE/8,12,0,12,12,070 L4=LINE/14,5,0,14,10,080L5 LINE/4,2,0,11,2,090C1=CIRCLE/12,10,0,2,0 定义半径为2的园100C2=CIRCLE/14,2,0,3,0第59页/共66页60110 INTOL/0 轮廓内容差为0120 OUTTOL/0.005 轮廓外容差为0.005mm130 CUTTER/6.0 刀具直径为6140 SPINDL/2000,CLW 主轴转速2000150 COOLNT/ON 冷却液泵开160 FEDRAT/200 进给速度200170 FROM/SP 起刀点SP180 GO/TO,L1 刀具从SP到L1190 TLLFT,GOLET/L1,PAST,L2 刀具左拐并在L1的左边穿过L2200 GORGT/L2,PAST,L3 刀具右拐并沿L2穿过L3为止210 GORGT/L3,TANTO,C1 刀具右拐并沿L3运动与C1相切 。第60页/共66页615 辅助功能指令第61页/共66页62主要辅助功能指令说明M00 程序停止指令M02 主轴停止指令M03 主轴启动指令M30 返回原位指令主轴转速功能指令：S12001200r/min进给功能指令 F300300mm/min第62页/共66页63 100 G00 X10Y10 G01 G42X10F1.5 M99%0001 G91 G00 M03 M98 P100 G24 X0 M98 P100 G24 X0YO 镜像命令G24;取消镜像G25第63页/共66页64旋转命令G68;取消旋转G69G90 M03M98 P100G68 X0YOP45配合使用第64页/共66页65子程序的调用M98;M99M98 调用子程序的命令M99 子程序的结尾并返回主程序 RETUAN%XXXX 子程序N10 XXXX XXXX.M98 XXXX M99第65页/共66页66谢谢您的观看！第66页/共66页