数控技术课件.ppt

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1、数控技术,主要内容,2.1 概述 2.2 数控加工程序编制的相关标准 2.3 数控加工程序的结构和指令 2.4 数控加工工艺分析 2.5 铣削加工编程 2.6 车削加工编程 2.7 其他加工编程简介 2.8 自动编程的概念与典型CAM软件介绍,主要内容,第二章 数控加工程序编制,主要内容,2.1 概述,2.1.1 数控编程的定义,程序编制,加工控制,机床加工,2.1.2 数控编程步骤,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,数控系统,编程方法：,自动编程,手工编程,2.1.3 编程方法,其它编程方法：,蓝图编程,对话式编程,示教编程,O2002 N

2、01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y25 S400 M03 M08 ； N02 M98P01L10 ； N03 G40 M02 ； #01,工艺分析,手工编程的过程,自动编程的过程,主要内容,据统计： 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30：1； 数控机床不能开动的原因中，有20-30%是由于加工程序不能及时编制出造成的。 编程自动化是当今的趋势,手工编程VS自动编程,主要内容,2.2.1 轴的概念及定义,1.目的 为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。,2. 分类 基本坐标轴：规定直线进给坐标轴用X、Y、Z表

3、示； 回转坐标轴：围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示； 附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。,2.2 数控加工程序编制的相关标准,主要内容,3. 右手规则 X、Y、Z相互之间满足右手规则 AX；BY；CZ满足右手螺旋规则,主要内容,4. Z座标轴的确定 Z座标轴：平行主轴轴线的进给轴 没有主轴或有多个主轴： 垂直于工件装夹面的方向为Z座标 主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准座标系中的某一座标平行时，则这个坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内与多个座标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z座标。,主要内容,Z座标正方向规定：刀具远离工件的方向,主要

4、内容,主要内容,5. X 座标轴的确定 在刀具旋转的机床上 铣床、钻床、镗床等；,+Z,Z轴水平（卧式）： 则从刀具(主轴)向工件看时，X座标的正方向指向右边。,主要内容,Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；,+Z,+Z,主要内容,+Z,双立柱机床(龙门机床)， 从刀具向左立柱看时， X轴的正方向指向右边。,Z轴垂直（立式）：,主要内容,在工件旋转的机床上（车床、磨床等）。X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,+Z,主要内容,6. Y坐标的确定 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y

5、坐标的正方向。 右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。 右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。,主要内容,+Z,+Y,+Z,+X/,+Y/,7. 回转坐标 A、B、C,主要内容,8. 辅助坐标 U、V、W,+Z,+X/,+Y/,+A,+C/,主要内容,立式数控铣床,课堂练习：机床轴的命名,卧式数控铣床,主要内容,+Z,+Z,+X/,龙门数控铣床,课堂练习：机床轴的命名,主要内容,2.2.2 机床座标系与工件座标系,坐标系的三要素,轴-X、Y、Z；A、B、C；U、V、W。 原点-机床或工件坐标系的原点。 单位-编程单位、脉冲当量。,主要内容,工件原点

6、偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。,主要内容,2.2.3 绝对坐标编程和相对坐标编程 定义 绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式。 相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。,主要内容,表达方式：G90/G91； X、Y、Z绝对，U、V、W相对 选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。 注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝 对坐标编程； 而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无区别的 。,主要内容,2.2.4 分辨率

7、（Resolution） 分辨率(对控制系统)，可以控制的最小位移量。 数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.00010.01mm，视具体机床而定。） 脉冲当量对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。,主要内容,2.3 数控加工代码及程序格式,主要内容 代码定义 代码分类 程序结构与格式 主程序与子程序 宏程序与固定循环,主要内容,一 、定义 什么是数控加工代码?,例如: G01 X100 Y100,程序的最小功能单元,由文字、数字、符号以及它们的组合组成,数控

8、系统操作指令的总称，又称指令或编程指令,主要内容,常用地址码及其含义,主要内容,二、 代码与指令分类 G指令 准备功能 功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具 补偿、暂停等操作。 组成：G后带二位数字组成，共有100种（G00G99） 。有模态（续效）指令与非模态指令之分。 示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等,主要内容,M指令 辅助功能 功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停 冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等 组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00M99） 。有模态（续效）指令与非模态指令之分。 示例：M02，M03，M08等,主要内容

9、,F、S、T、D指令 F 指令 指定（合成）进给速度指令 组成：F 后带若干位数字，如F150、F3500等。其中数 字表示实际的合成速度值。它是摸态指令。 单位： mm/min（公制）或 inch/min （英制） 。视 用户选定的编程单位而定，若为公制单位，则 上述两个指令分别表示： F=150mm/min；F=3500mm/min。,主要内容,S 指令（切削速度）指定主轴转速指令 组成：S 后带若干位数字，如S500、S3500等。其中数 字表示实际的主轴转速值。它是摸态指令。 单位： r/min。上述两个指令分别表示主轴转速： 500r/min；3500r/min。,主要内容,T、D

10、指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。 组成：T、D 后跟两位数字，如 T11、D02等。其中数 字分别表示存放在库中的刀具号和刀具长度、 半径补偿寄存器号。 上述两个指令分别表示后续加工将选择刀库 中11号刀具和采用D02寄存器中的数值进行补偿。,主要内容,三、 数控加工程序的结构 1、 程序的组成 一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成 %0001； 程序名 N01 G92 X50.0 Y20.0 ； N02 ； N03 ； 程序体 N04 ； N05 ; M30 ； 程序结束,主要内容,程序名 程序名是一个程序必需的标识符。 组成：由地址符后带若干位数字组

11、成。地址符常见的有： “%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。 示例：国产华中I型系统 “%”，日本FANUC 系统 “O”。 后面所带的数字一般为48位。如：%2000,主要内容,程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。 组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个 指令构成。 程序结束 它是以程序结束指令M02 或M30，结束整个程序的运行。,主要内容,2 、程序段的格式 定义：程序段中指令的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式。 目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式） N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400

12、 M03 M08 ；,程序段号,G指令,尺寸指令,进给速度指令,主轴转速指令,M指令,程序段结束符,主要内容,地址符可变程序段格式的特点： 程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 。 上段相同的摸态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。,主要内容,主要内容,四、主程序和子程序,O1000； M98P0020; M30;,O0020； M98P0010 M99;,O0010； M99;,子程序,主程序,子程序,O2002 N01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y25 S400 M

13、03 M08 ； N02 M98 P01 L10 ； N03 G40 M02 ； O0001 N01 G00 Z-25 ； N02 G01 Y-50 F100 ； N03 X50 ； N04 G03 Y50 J25 ； N05 G01 X-55 ； N06 G00 Z25 ； N07 X165 ； N08 M99 ；,50,160,R25,50,190,70,10,16010=1600,对刀点,主要内容,五 、宏程序与固定循环,宏指令与宏程序,可以进行变量运算、流程控制的指令,固定循环： 把具有某种固定动作次序的一组指令，像子程序一样存储在存储器中，并将该组指令用一个指令代表，完成特定的可参数

14、化的特征的加工。,#1 = #1 + 1 WHILE IF ENDW ENDIF,2.4 常用数控编程指令,2.4.1 坐标编程方式指令 2.4.2 模态与非模态概念 2.4.3 轨迹运动指令 2.4.4 坐标系指定指令 2.4.5 常用M,S,T指令,2.4.1 坐标编程方式指令（ G90、 G91）,G90 / G91 G90 绝对坐标编程选择 G91 相对坐标编程选择 例1： G90 G01 X100 Y100 Z100 例2： G91 G01 X100 Y100 Z100,G90 、G91 作用：规定尺寸变化的方式。 功能： G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点

15、的 ； G91：相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离 。 性质： G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。,G90/G91 应用举例：,要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3点,非模态G功能:只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销 模态G功能：一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止,2.4.2 模态与非模态概念,模态指令与非模态的含义 G90 G00 X100 Y100 Z100 G90 G00 X200 Y100 Z100 G90 G00 X200 Y200 Z100 G90 G00

16、 X100 Y200 Z100 G90 G00 X100 Y100 Z100,G90 G00 X100 Y100 Z100 X200 Z200 X100 Y100,G00 快速定位指令 指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点。 例1：G90 G00 X100 Y10 Z150 例2：G91 G00 X10 Y-100 Z-130,2.4.3 运动轨迹指令（ G00 G01 G02 G03 ）,G01 直线进给指令 指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点. 格式： G01

17、X _Y_ Z_F_ 例1： G90 G01 X100 Y100 Z100 F200 例2： G91 G01 X-100 Y130 Z110 F200,G01 与 G00 的区别 G00 各轴独自以最大速度运动 G01 各轴联动以指令速度为合成速度运动,课堂练习：试用G01完成下图轨迹O点为起刀点，A点为第一点,G02 、G03圆弧进给指令 作用：圆弧进给 功能： G02：顺时针圆弧 G03: 逆时针圆弧 性质： 模态功能 格式及使用举例： G17 G02/G03 X Y I J G17 G02/G03 X Y R G18 G02/G03 X Z I K G18 G02/G03 X Z R G

18、19 G02/G03 Y Z J K G19 G02/G03 Y Z R,说明: G17 、G18、G19 XYZ:圆弧终点， IJK:圆心相对于圆弧起点的偏移值,等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标 R: 圆弧半径，当圆弧圆心角小于180时，R为正值，否则R为负值,圆弧,整圆（顺圆）,圆弧进给编程中的特例,1/4圆弧(顺圆),圆弧进给编程中的特例,3/4圆弧(顺圆),圆弧进给编程中的特例,课堂练习 给出下列圆弧轨迹的四种编程指令,G92 临时工件坐标系设定指令 用于设定工件坐标系原点到刀具起点(当前点)的有向距离。 示例 G92 X100 Y100 Z100 含义：起刀点(当前点)在工件坐标系下

19、的坐标值为: (100, 100, 100),2.4.4 坐标编程方式指令（ G92 G54G59 G17G19 G52 G53 ）,主要内容,工件坐标系设定指令G92示例,G92X160.0Y-20.0；,主要内容,用G54-G59指令设定工件坐标系 操作者在实际加工前，测量工件原点与机床原点之间的偏置值，并在数控系统中预先设定。这个值叫做“工件零点偏置”。,坐标平面选择指令G17、G18、G19,其它坐标系指令： G52 局部坐标系设定 G53 直接机床坐标系编程 参考所用数控系统的编程说明书,辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开

20、关动作 模态 非模态 前作用 后作用,2.4.5 常用M,S,T指令,辅助功能M代码,M00 功能：暂停执行当前程序 作用：方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作 特点：暂停时，机床的主轴、进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键 性质：非模态后作用M功能,M02 功能：结束机床的一切动作。主轴、进给、冷却液全部停止 作用：结束加工过程 特点：使用M02的程序结束后，若要重新执行该程序，就得重新调用该程序，或在自动加工子菜单下，按F4键（请参考HNC-21T操作说明书），然后再按操作面板上的“循环启动”键 性质：非

21、模态后作用M功能,M30 功能：程序结束并返回到零件程序头 作用：结束加工过程，并返回到零件程序头 特点：使用M30的程序结束后，若要重新执行该程序，只需再次按操作面板上的“循环启动”键 性质：非模态后作用M功能,M03、M04、M05 功能：主轴控制 作用： M03启动主轴以程序中编制的主轴速度顺时针方向（从Z轴正向朝Z轴负向看）旋转 M04启动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转 M05使主轴停止旋转 特点： M03、M04、M05可相互注销 性质： M03、M04为模态前作用M功能；M05为模态后作用M功能，M05为缺省功能 格式：M03,M98、M99 功能：子程序调用与返回 作用

22、： M98调用子程序，M99返回到调用点 性质：非模态后作用M功能 格式：,子程序的格式 %* M99,调用子程序的格式 M98 P* L* P：被调用的子程序号 L：重复调用次数,M06 作用：用于车削过程中的换刀操作 功能： 执行M06，转塔刀架将旋转，由T代码指定的刀具被选择 特点： 性质：非模态后作用M功能 格式： M06,M07、M09 作用：冷却液打开、停止 功能： M07指令将打开冷却液管道 M09指令将关闭冷却液管道 特点： 性质： M07为模态前作用M功能； M09为模态后作用M功能，M09为缺省功能 格式： M07,S代码 作用：控制主轴转速 功能： 设置主轴转速，后面的数

23、字表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min) 特点：只有在主轴速度可调节时有效 性质： 模态指令 所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调 格式： S500 表示主轴转速为500转/分,F代码 作用：控制进给速度 功能： 设置进给速度，后面的数字表示进给速度的值 工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度 特点：当工作在G01，G02或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关 性质： 模态 格式： F500 表示主轴转速为500mm/分（分钟进给）,T 作用：选择刀具 功能： 执行T指令，转动转

24、塔刀架，选用指定的刀具 特点： 当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时：先执行T代码指令，而后执行刀具移动指令 性质： 模态 其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的，请参考机床厂家的说明书 格式： T*,主要内容,2.5 数控编程的工艺处理,主要内容 数控加工工艺的特点与内容 工艺分析 工艺路线 工序设计,主要内容,特点: （1）工序内容具体 （2）工序内容复杂 （3）工序内容严密 （4）工序集中 （5）加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）,一 数控加工的工艺特点与内容,主要内容,数控加工工序卡片,主要内容,数控加工走刀路线图,主要内容,数控刀具卡片,