《数控铣床编程》PPT课件.ppt

先进制造技术实习课程,数控铣床编程,程序编制的基本知识 数控铣床的坐标系统 编程中的数学处理 数控程序的组成结构 常用编程指令 固定循环指令 数控铣床综合编程实例,数控铣床编程,将加工零件的几何数据、工艺参数以及辅助动作转化成规定的格式代码的过程称为程序编制，简称为编程。,程序编制的概念,编程其实就是从零件图纸到获得数控加工程序的过程，主要包括以下步骤：,程序编制的基本知识,为了满足设计、制造、维修和普及的需要，在输入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式方面，国际上已形成了两个通用的标准： ISO International Standard Organization EIA Electronic Industries Association,程序编制的代码标准,数控程序编制的方法,自动编程,手工编程,分析零件图样和制定工艺方案由人工进行； 数学处理、编写程序、检验程序由计算机完成； 效率高，可解决复杂形状零件的编程难题；,由人工来完成编程中各个阶段的工作； 效率低，只适用于简单的规则形状零件；,程序编制的基本知识,数控机床采用的都是国际标准的笛卡尔坐标系统，X、Y、Z三个轴之间的位置关系遵循右手定则。确定其方向的顺序是Z X Y。,坐标系的建立标准,数控铣床的坐标系统,常用坐标系,参 考 坐 标 系,编 程 坐 标 系,工 件 坐 标 系,在数控编程加工的过程中，存在很多不同的坐标系以满足编程、对刀、机床位置控制等不同情况的需要。,机 床 坐 标 系,最常用的坐标系有如下四个：,数控铣床的坐标系统,机床坐标系 即以机床原点建立的坐标系。,机床原点是数控机床进行加工运动的固定基准点。它在机床装配、调试时就已确定下来。,参考点相对于机床原点的坐标是一个已知数并且已经输入到数控系统中； 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的，位于XYZ轴的正向最大行程处。,机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点，是机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的。,参考坐标系 即以机床参考点建立的坐标系。,数控铣床的坐标系统,选择编程原点时从理论上讲选在零件上的任一点都可以，但实际上为了简化尺寸计算、减小编程误差、方便程序检查，通常遵循如下原则：,编程坐标系是根据零件图样及加工工艺等建立用于编程的坐标系，其原点称为编程原点。,X、Y向零点一般选在设计基准或工艺基准的端面上；对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便于用镜像等指令来简化编程。 Z向的零点一般选在工件的上表面上，这样当刀具切入工件后Z向尺寸字均为负值，便于检查程序。,编程坐标系,数控铣床的坐标系统,工件坐标系是指零件装夹好之后，相应的编程坐标系在机床中的位置。 工件坐标系的原点称为工件原点，也称程序原点。,G92临时设定,G54G59预置寄存,设定工件坐标系,工件坐标系,数控铣床的坐标系统,指令格式： G92 X_Y_Z_ X、Y、Z为对完刀之后刀具在工件坐标系中的坐标值。,G92临时设定,G92设定工件坐标系时一般写在程序的第一段，与起刀时的刀具位置有必然联系。,执行G92 指令时，刀具相对于机床的位置不发生改变； G92设定的工件坐标系只有在当前程序运行时才存在，不具备断电保存的功能。,数控铣床的坐标系统,通过向机床数控系统中输入工件原点的偏移距离来设定工件坐标系，并且能被系统长期保存。在程序开始对其直接调用即可。,G54G59预置寄存,以下图为例，工件原点03距机床原点O1的距离：,数控铣床的坐标系统,数学处理是按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差，根据零件图样给出的形状，尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角几何与解析几何法等），计算出编程时所需要的各基点的坐标值。,一般步骤：,基本尺寸换算成平均尺寸,保证重要几何关系并修改一般尺寸,计算各基点坐标尺寸,最终生成编程坐标数据,程序编制中的数学处理,编程中的数学处理,零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据。,基点,如下图中，A、B、C、D、E为基点。,编程中的数学处理,一个完整的数控加工程序由程序名、程序主体和程序结束符三部分组成。,O7563； 程序名,程序名是一个程序必需的标识符，由地址符O后带4位数字组成。,整个程序的核心，完成数控加工的全部动作，由若干个程序段组成。,结束整个程序的运行，指令有M30或M02。,程序的组成,N01 G92 X50 Y20 Z0； N02 ； N03 ； 程序体 N04 ； N05 ；,M30 ； 程序结束,数控程序的组成结构,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,N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08 ；,指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，可任意顺序书写。 与上段相同的模态指令(包括G、M、F、S等)可以省略。,程序段的格式,数控程序的组成结构,组成程序段的每个功能字都有其特定的功能含义。常用功能字有如下几个：,NC程序的常用功能字,主轴转速功能字S,进给功能字F,尺寸字,顺序号字N,刀具功能字T,准备功能字G,辅助功能字M,数控程序的组成结构,程序段号一般位于程序段之首，用于程序段的查找、跳转。,程序的执行顺序都是按其排列的先后次序执行的，与程序段号无关。,主轴功能字S,用于指定切削的进给速度(或进给量)。对于车床而言F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种；对于铣床一般只用每分钟进给。进给速度的单位为mm/min。,主要用于指定主轴转速。转速单位为r/min。,进给功能字F,程序段号字N,常用编程指令,刀具终点坐标,主要用于确定刀具运动的终点坐标。,用于指定加工时所用刀具的编号。,尺寸功能字,刀具功能字T,X，Y，Z 用于确定终点的直线坐标,A，B，C 用于确定终点的角度坐标,I，J，K 用于确定圆弧的圆心坐标,常用编程指令,G代码分模态代码和非模态代码。 模态代码执行后一直有效,直到同组的另一代码出现。 非模态代码只有在其所在的程序段内有效。,准备功能字G代码,用于指定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等。,附表：G功能字含义表,常用编程指令,在编程的过程中，坐标值可以有G90指定绝对坐标和G91指定增量坐标两种表达方式。 绝对坐标坐标值相对于坐标原点给出。 增量坐标坐标值相对于前一位置给出。,绝对值和增量值编程指令,常用编程指令,坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。,一般，数控铣床默认在XY平面内加工。,坐标平面选择指令,G17表示选择 XY平面，G18表示选择 ZX平面，G19表示选择 YZ平面。,常用编程指令,指令执行开始后，刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度快速移动，最后减速到达终点。,快速点定位指令,程序格式：G00 X_Y_Z_ 式中X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值。,G00 X20Y30；,G00 X20Y40； Y30；,常用编程指令,如图从A点到B点的直线插补运动。 其程序段为： 绝对方式：G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式：G91 G01 X-10 Y-20 F100,直线插补指令,G01用于控制刀具按指定的进给速度F作直线运动。,程序格式： G01 X_Y_Z_F_ 式中X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。,常用编程指令,G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。,圆弧插补指令,圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03。如右图所示：,常用编程指令,X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值； I、J、K是指圆心相对于圆弧起点的坐标增量，与G90,G91无关； R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角180o时，R值为正，当圆弧的圆心角180o时，R值为负； 整圆编程不能用R格式；直接用I、J、K确定其圆心即可。,XY平面圆弧编程格式,ZX平面圆弧：,YZ平面圆弧：,常用编程指令,(1)绝对值编程 G92 X0 Y0 Z0 G90 G00 X81 Y50.8 G03 X140 Y100 R-60 F300 (G03 X140 Y100 I59 J-10.8 F300) G02 X81 Y50.8 R50 (G02 X81 Y50.8 I-50),(2)增量值编程 G92 X0 Y0 Z0 G91 G00 X81 Y50.8 G03 X59 Y49.2 R-60 F300 (G03 X59 Y49.2 I59 J-10.8 F300) G02 X-59 Y-49.2 R50 (G02 X-59 Y-49.2 I-50),例： 编写程序，刀具运动轨迹如图所示OABA,常用编程指令,X后面的数字单位为秒，例如G04X10.;表示暂停10秒； P后面的数字单位为毫秒，例如G04P1000表示暂停1秒； P后面的数字不能使用小数点； G04为非模态指令。,程序运行暂停指令,刀具暂停进给,经指令的暂停时间后,继续执行下一程序段。常用作短时间的无进给光整加工，如钻孔、镗孔等场合。,常用编程指令,在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能，如下图。,刀具半径补偿指令,常用编程指令,半径补偿指令格式,G41为左偏刀具补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向看，刀具在零件左侧； G42为右偏刀具补偿； G40 为补偿撤消指令。,D为刀具半径补偿号，不代表实际补偿值,常用编程指令,例： 如图采用刀具补偿按增量方式编程。,O0001 N10 G91 G54 X0 Y0 Z-5 N20 M03 S1200 N30 G41 G00 X20.0 Y10.0 D01 （建立01号刀补） N40 G01 Y40.0 F200 N50 X30.0 N60 Y-30.0 N70 X-40.0 N80 G40 G00 X-10.0 Y-20.0 （解除刀补） N90 M05 N100 M30,常用编程指令,使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀具长度尺寸的不同。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时，只要修正刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。,指令格式：,执行正补偿指令G43时: Z实际值Z指令值H 执行负补偿指令G44时: Z实际值Z指令值H 可以用G49或G43 H00 和 G44 H00可以撤销刀具长度补偿。,刀具长度补偿指令,H为刀具长度补偿号,常用编程指令,用于指定数控机床辅助装置的开关动作。,辅助功能字M,常用M指令：,常用编程指令,一般在加工过程中需要停机检查、测量零件或手工换刀时，使用M00指令情况。M00指令通常单独为一个程序段，系统执行M00指令后，程序暂停运行，主轴停止、进给停止、冷却液关断。当需要继续执行后续程序时，只要重新按下循环启动按钮即可。,程序暂停指令M00,计划暂停指令M01,该指令的功能与M00相似。所不同的是，必须预先按下操作面板上的“任选停止”按钮，M01指令才会有效；否则M01指令无效，程序继续执行。,常用编程指令,M03是控制主轴顺时针方向转动(正转)，与S代码一起配合使用。S1000 M03表示主轴以1000转/min的速度顺时针方向旋转。 M04是控制主轴逆时针方向转动(反转)。 M05是主轴停止转动。,主轴控制指令M03、M04、M05,M06是用来控制机床辅助装置实现自动更换刀具功能的。通常与T代码一起使用。 如T03 M06表示自动换上刀库中的03号刀具。,换刀指令M06,常用编程指令,M02、M30的功能是在完成所有的加工指令后，使主轴、进给和冷却液停止，数控装置和机床复位；不同的是，M30会在程序结束后光标返回到程序的开头部分。 M02和M30位于程序的最后单独成一段； 加工中常使用M30。,M07、M08的功能都是冷却液开，M09是冷却液关。 M07一般是指内冷却液（比如主轴冷却系统）； M08一般是指外冷却液（对工件及刀具的冷却液）。,冷却液控制指令M07、M08、M09,程序结束指令M02、M30,常用编程指令,在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序段单独抽出来，按一定的格式做成子程序。其目的是为了简化程序。,调用子程序指令M98 指令格式：M98 P *×××× *为调用次数，××××为子程序号。,子程序结束指令M99 O××××； ； M99；,子程序功能指令M98、M99,常用编程指令,O2002 ； N01 G90 G17 G40 G49 G80 G54 X0 Y0 Z5 ； N02 M03 S1200 ； N03 G91 G41 G00 X-50 Y35 D01 ； N04 M98 P103201 ； N05 M30 ；,O3201 ； N01 G00 Z-25 ； N02 G01 Y-60 F100； N03 X50 ； N04 G03 Y50 J25 ； N05 G01 X-55 ； N06 G00 Z25 ； N07 X165 Y10 ； N08 M99 ；,子程序编程示例:,加工下图零件上的10个完全相同的台阶。工件原点如图所示在台阶上表面上。,常用编程指令,1、如下图所示零件，立铣刀直径Ø6，用绝对值和增量值两种编程方式编写其外轮廓精加工程序。,课堂练习,刀补号：D03 切削用量： S=1500 r/min F=300 mm/min ap=4 mm,编程实例实训,