第2章數(shù)控車床編程本章概述

本章通過對數(shù)控編程基礎(chǔ)知識、數(shù)控車床程序的編制過程和數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)格式等知識的講解，使學(xué)生掌握數(shù)控車床編程的相關(guān)知識。教學(xué)目標(biāo)1.了解數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識。2.掌握數(shù)控編程的編制過程。3.掌握數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)和格式。4.熟悉數(shù)控車床編程常用的符號和指令代碼。下一頁精選ppt第2章數(shù)控車床編程2.1數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識2.2數(shù)控車床編制過程2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式2.4練習(xí)精選ppt2.1數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識數(shù)控車床編程就是應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)所提供的功能指令書寫零件的輪廓加工路線的過程。運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)提供的指令書寫的零件輪廓加工路線稱為數(shù)控程序。數(shù)控編程不僅僅是單一的編寫數(shù)控加工指令的過程，它還包含了普通車床車削工件的所有設(shè)置:零件輪廓加工路線、零件加工用刀具、加工工藝、車削參數(shù)、輔助動作(冷卻液開關(guān)、主軸轉(zhuǎn)和停)等。因此，數(shù)控加工程序是按規(guī)定的格式描述零件幾何形狀和加工工藝的數(shù)控指令集。返回下一頁精選ppt2.1數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識字符是用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。數(shù)控系統(tǒng)只能接收二進(jìn)制信息，所以，必須把字符轉(zhuǎn)換成用“0”和“1”組合的代碼來表達(dá)。國際上廣泛采用兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼:ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)標(biāo)準(zhǔn)代碼;EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)代碼。這兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼的編碼方法不同，在大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上，這兩種代碼都可以使用，只需用系統(tǒng)控制面板上的開關(guān)，或用G功能指令來選擇。2.1.1字在數(shù)控加工程序中，字是指一系列按規(guī)定排列的字符，作為一個信息單元存儲、傳遞和操作。字由一個英文字母與隨后的若干位十進(jìn)制數(shù)字組成，這個英文字母稱為地址符。例如:"X150”是一個字，其中，X為地址符，數(shù)字“150”為地址中的內(nèi)容。返回下一頁上一頁精選ppt2.1數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識2.1.2字的功能組成程序段的每一個字都有其特定的功能含義，以下是以SIEMENS802S/802C數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定為主來介紹的。實(shí)際操作中，請遵照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)說明書來使用各個功能字。(1)順序號字N順序號又稱程序段號或程序段序號。順序號位于程序段之首，由地址符N和后續(xù)數(shù)字組成，后續(xù)數(shù)字一般為1~4位正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號實(shí)際上是程序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后次序無關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)不是按順序號的次序來執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫時的排列順序逐段執(zhí)行。順序號的作用是:便于程序的校對和檢索修改;作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，即作為轉(zhuǎn)向目的程序段的名稱。有順序號的程序段可以進(jìn)行復(fù)歸操作，這是指加工可以從程序的中間開始，或回到程序中斷處開始。一般使用方法:編程時將第一程序段冠以N10，以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號。這樣在調(diào)試程序時，如果需要在N10和N20之間插入程序段時，就可以使用N11,N12等。返回下一頁上一頁精選ppt2.1數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識(2)準(zhǔn)備功能字G準(zhǔn)備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。后續(xù)數(shù)字一般為1一3位正整數(shù)。(3)尺寸字X,Y,Z尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。其中，第一組X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸;第二組A,B,C,D,E用于確定終點(diǎn)的角度坐標(biāo)尺寸;第三組I,J,K用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時間，用R指令確定圓弧的半徑等。多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可以用準(zhǔn)備功能字來選擇坐標(biāo)尺寸的制式，如SIEMENS系統(tǒng)可用G70/G71來選擇英制單位或公制單位，也有些系統(tǒng)用系統(tǒng)參數(shù)來設(shè)定尺寸制式。采用公制時，一般單位為mm，如X100指令的坐標(biāo)單位為100mm。當(dāng)然，一些數(shù)控系統(tǒng)可通過參數(shù)來選擇不同的尺寸單位。返回下一頁上一頁精選ppt2.1數(shù)控車床編程基礎(chǔ)知識(4)進(jìn)給功能字F進(jìn)給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進(jìn)給速度。對于數(shù)控車床，F(xiàn)可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給兩種;對于其他數(shù)控機(jī)床，一般只用每分鐘進(jìn)給。F指令在螺紋切削程序段中常用來指定螺紋的導(dǎo)程。(5)主軸轉(zhuǎn)速功能字S主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。對于具有J恒線速度功能的數(shù)控車床，程序中的S指令用來指定車削加工的線速度。(6)刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時所用刀具的編號。對于數(shù)控車床，其后的數(shù)字還兼作指定刀具長度補(bǔ)償和刀尖半徑補(bǔ)償用。(7)輔助功能字M輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為1-3位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動作。返回上一頁精選ppt2.2數(shù)控車床編制過程數(shù)控編程可分為手工編程和自動編程(計算機(jī)輔助編程)。不同的數(shù)控系統(tǒng)它們的零件加工程序指令是不同的。編程時必須按照數(shù)控機(jī)床的規(guī)定進(jìn)行編程。2.2.1手工編程的定義和特點(diǎn)(1)手工編程的定義利用規(guī)定的代碼和格式，人工制訂零件的加工程序，稱為手工編程。(2)手工編程的特點(diǎn)①對形狀簡單的工件，編程快捷簡便。②不需要具備特別的條件。③不適合編制形狀復(fù)雜的零件。數(shù)控車床車削零件是回轉(zhuǎn)體零件，零件輪廓較簡單。因此，數(shù)控車床上零件大都采用手工編程來完成。手工編程工作量大、煩瑣且易出錯，很多時候常采用計算機(jī)(CAD)來求取輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)。不過，車床加工工件輪廓節(jié)點(diǎn)的計算并不是難點(diǎn)，這部分內(nèi)容在下面課題里進(jìn)行學(xué)習(xí)。返回下一頁精選ppt2.2數(shù)控車床編制過程2.2.2手工編程的步驟手工編程的步驟如圖2-1所示。(1)圖樣分析編制零件程序首先要讀懂圖紙。零件圖樣是一種工程語言，其中包括各種信息，這些信息有:零件的材料、形狀、尺寸、精度、熱處理要求等。對這些信息的分析，要確定零件是否適合數(shù)控車床加工，要加工哪些部分，采用哪幾道工序加工等。(2)確定工藝過程根據(jù)零件圖樣進(jìn)行工藝分析，在此基礎(chǔ)上選定加工機(jī)床、刀具和夾具，確定零件加工的工藝路線、工序及切削用量等工藝參數(shù)。這些參數(shù)剛開始希望能參照例題參數(shù)(經(jīng)驗參數(shù))照搬使用。先模仿學(xué)習(xí)，然后再實(shí)踐中去檢驗，之后總結(jié)變成自己的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。返回下一頁上一頁精選ppt2.2數(shù)控車床編制過程(3)計算力口工軌跡和加工尺寸根據(jù)零件圖樣上的尺寸、工藝要求等，選定一個工件坐標(biāo)系，在工件坐標(biāo)系內(nèi)計算工件輪廓的坐標(biāo)值，即基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。這部分需要學(xué)會掌握一些基本的三角函數(shù)、幾何知識。(4)編制加工程序和校核根據(jù)制訂的加工工藝方案，按照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼和程序格式的規(guī)定編寫零件的加工程序單，并校核其內(nèi)容，糾正其中的錯誤。(5)輸入到數(shù)控系統(tǒng)把編制好的程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)，常用的輸入方法有:一是在操作面板上利用數(shù)控系統(tǒng)提供的鍵盤直接手工輸入;二是利用DNC(數(shù)據(jù)傳輸)功能，將計算機(jī)上編制的加工程序通過傳輸軟件和傳輸接口(例如RS232接口)傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng);三是高級版本數(shù)控系統(tǒng)可以直接插入存儲卡進(jìn)行讀寫(例如U盤)。返回下一頁上一頁精選ppt2.2數(shù)控車床編制過程(6)程序校驗和試切削所編制的加工程序須經(jīng)校驗和試切削才能用于正式加工。通常采用空運(yùn)行的方法進(jìn)行程序校驗，但這只能校驗程序格式是否正確、代碼是否完整，不能校驗軌跡的正確性。為檢驗加工軌跡是否正確，在有圖形顯示功能的機(jī)床上，可利用仿真圖形來檢查軌跡的正確性;如機(jī)床沒有仿真功能，可用木材或塑料等材料進(jìn)行首件試切。返回下一頁上一頁精選ppt2.2數(shù)控車床編制過程2.2.3自動編程自動編程是指計算機(jī)輔助編程，也是計算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)。這種編程是將零件的二維或三維(CAD)信息進(jìn)行采集，通過CAM軟件來生成一定的刀具軌跡文件，再根據(jù)所使用的數(shù)控系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的后處理文件來生成相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)所使用的數(shù)控程序。這種編程技術(shù)需要特定的CAM軟件，也需要操作者熟練掌握軟件使用，并且需要具備一定的切削加工工藝知識。目前，此類流行的軟件有:中小型軟件MasterCAM,CimatronCAD/CAM，大型軟件系統(tǒng)UG,Pro/Engineer,CATIA，國產(chǎn)優(yōu)秀軟件CAXA一ME制造工程師等。返回上一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式2.3.1數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)1.程序的構(gòu)成00001;O(FANUC-O,AB8400-P,SINUMERIK8M-%)機(jī)能指定程序號，每個程序號對應(yīng)一個加工零件。NOlOG92XOYO;分號表示程序段結(jié)束N020G90G00X50Y60;…;可以調(diào)用子程序。N150M05N160M02返回下一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式2.程序段格式(1)字地址格式如N020G90G00X50Y60o最常用的格式，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用它。地址N020為程序段號，地址G和數(shù)字90構(gòu)成字地址為準(zhǔn)備功能。(2)可變程序段格式如B2000B3000BB6000o使用分割符B分開各個字，若沒有數(shù)據(jù)，分割符不能省去。常見于數(shù)控線切割機(jī)床，另外，還有3B編程等格式。(3)固定順序程序段格式如00701+02500-134001530020比較少見。其中的數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照順序和長度排列，不得有誤，上面程序段的意思是:N007GO1X+02500Y-13400F15S30M02。返回下一頁上一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式2.3.2程序格式1.程序段格式(1)程序段的定義及其格式程序段是可作為一個單位來處理的連續(xù)的字組，是數(shù)控加工程序中的一條語句。一個數(shù)控加工程序是由若干個程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。現(xiàn)在一般使用字地址可變程序段格式，每個字長不固定，各個程序段中的長度和功能字的個數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫明的、本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫。這種功能字稱為模態(tài)功能字。返回下一頁上一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式N30GOlX88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90(本程序段省略了模態(tài)指令“GO1,Y30.2,F500,S3000,T02,M08"，但它們的功能仍然有效)返回下一頁上一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式(2)組成程序段的要素在程序段中，必須明確組成程序段的各要素(模態(tài)指令可省略):.移動目標(biāo)，終點(diǎn)坐標(biāo)值X,Y,Z;.沿怎樣的軌跡移動，準(zhǔn)備功能字G;.進(jìn)給速度，進(jìn)給功能字F;.切削速度，主軸轉(zhuǎn)速功能字S;.使用刀具，刀具功能字T;.機(jī)床輔助動作，輔助功能字Mo返回下一頁上一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式2.加工程序的一般格式(1)程序開始符、結(jié)束符程序開始符、結(jié)束符是同一個字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書寫時要單列一段。(2)程序名程序名有兩種形式:一種是由英文字母0和1一4位正整數(shù)組成;另一種是由英文字母開頭，字母、數(shù)字混合組成的，一般要求單列一段。SIEMENS系統(tǒng)的程序名命名方式屬于后者，其程序名命名規(guī)則為:.開始的兩個符號必須是字母;.其后的符號可以是字母、數(shù)字或下劃線;.最多為8個字符;.不得使用分隔符。例加.SHAFT52.AAl.AA1返回下一頁上一頁精選ppt2.3數(shù)控編程的結(jié)構(gòu)與格式(3)程序主體見表2-1程序主體是由若干個程序段組成的。每個程序段一般占一行。(4)程序結(jié)束指令程序結(jié)束指令可以用M02或M30，一般要求單列一段。加工程序的一般格式舉例:%NAA1MPF;M