1、課題3 數(shù)控機床的坐標系及編程規(guī)則實訓(xùn),3.1 實訓(xùn)目的,掌握數(shù)控機床坐標系的建立，了解手工編程的一般步驟及加工程序的結(jié)構(gòu)，熟悉常用F、S、T、M指令的應(yīng)用及模態(tài)與非模態(tài)指令的區(qū)別。,3.2 相關(guān)知識,數(shù)控機床坐標系的確定 數(shù)控機床的兩種坐標系 數(shù)控編程的種類及步驟 FANUC 0i系統(tǒng)的編程指令 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu),案例,如圖3.1所示，數(shù)控銑床的進給運動由三部分組成，工作臺帶動工件作橫向和縱向進給運動，主軸箱帶動刀具作垂直進給運動。當(dāng)一個零件在數(shù)控銑床上加工時，如何用代碼來描述刀具與零件的相對運動呢？,3.2.1 數(shù)控機床坐標系的確定,1規(guī)定原則 （1）右手笛卡爾坐標系,（2）刀具運動原則

2、,數(shù)控機床的坐標系是機床運動部件進給運動的坐標系。進給運動既可以是刀具相對工件的運動（如數(shù)控車床），也可以是工件相對刀具的運動（如數(shù)控銑床），為了方便程序編制人員能在不知刀具移近工件，或工件移近刀具的情況下確定機床的加工操作。在標準中統(tǒng)一規(guī)定：永遠假定刀具相對于靜止的工件坐標系而運動。,（3）運動正方向的規(guī)定,機床的某一部件運動的正方向，是增大工件和刀具距離（即增大工件尺寸）的方向。,2坐標軸確定的方法及步驟,（1）Z軸 一般取產(chǎn)生切削力的主軸軸線為Z坐標，刀具遠離工件的方向為正向，如圖3.3、3.4所示。當(dāng)機床有幾個主軸時，選一個與工件裝夾面垂直的主軸為Z坐標。當(dāng)機床無主軸時，選與工件裝夾面

3、垂直的方向為Z坐標，如圖3.5所示。,(a) 帶前置刀架的數(shù)控車床,(b) 帶后置刀架的數(shù)控車床,圖3.3 數(shù)控車床坐標系,（a）立式數(shù)控銑床,(b) 臥式數(shù)控銑床,圖3.4 數(shù)控銑床坐標系,（2）X軸,X坐標是水平的，它平行于工件的裝卡面。對于工件作旋轉(zhuǎn)切削運動的機床（如車床、磨床等），X坐標的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座。對于安裝在橫滑座的刀架上的刀具，離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向，是X坐標的正方向，如圖3.3所示。 對于刀具作旋轉(zhuǎn)切削運動的機床（如銑床、鉆床、鏜床等），當(dāng)Z坐標垂直時，對于單立柱機床，當(dāng)從主要刀具主軸向立柱看時，+X運動的方向指向右方，如圖3.4（a）所示。當(dāng)Z坐標水平

4、時，從主要刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方，如圖3.4（b）所示。 對于無主軸的機床（如牛頭刨床），X坐標平行于主要的切削方向，且以該方向為正方向，如圖3.5所示。,（3）Y軸,根據(jù)已確定的X、Z軸，按右手笛卡爾坐標系確定。,（4）A、B、C軸,A、B、C相應(yīng)地表示其軸線平行于X、Y、Z坐標的旋轉(zhuǎn)運動。正向的A、B、C，相應(yīng)地表示在X、Y、Z坐標正方向上按照右旋螺紋前進的方向，如圖3.6所示。,（a）五坐標臥式曲面和輪廓銑床,(b)五坐標擺動式銑頭曲面和輪廓銑床,圖3.6 多坐標數(shù)控銑床坐標系,（5）附加的坐標,直線運動：如在X、Y和Z主要直線運動之外，另有第二組平行于它們的坐標，可分

5、別指定為U、V 和W。如還有第三組運動，則分別指定為P、Q和R。如果在X、Y和Z主要直線運動之外，存在不平行或可以不平行于X、Y或Z的直線運動，亦可相宜地指定為U、V、W、P、Q 或R。對于鏜銑床，徑向刀架滑板的運動，可指定為U或P（如果這個字母合適的話），滑板離開主軸中心的方向為正方向，如圖3.7所示。選擇最接近主要主軸的直線運動指定為第一直線運動，其次接近的指定為第二直線運動，最遠的指定為第三直線運動。,圖3.7 臥式鏜銑床坐標系,3.2.2 數(shù)控機床的兩種坐標系,1機床坐標系 又稱機械坐標系，其坐標和運動方向視機床的種類和結(jié)構(gòu)而定。 機床坐標系的原點也稱機床原點或機械原點，如圖3.8、圖

6、3.9（a）所示的O點，從機床設(shè)計的角度來看，該點位置可任選，但從使用某一具體機床來看，這點卻是機床上一個固定的點。,與機床原點不同但又很容易混淆的另一個概念是機床零點，又稱參考點。它是機床坐標系中一個固定不變的極限點，即運動部件回到正向極限的位置。在加工前及加工結(jié)束后，可用控制面板上的“回零”按鈕使部件（如刀架）退到該點。例如：對數(shù)控車床而言，機床零點是指車刀退離主軸端面和中心線最遠而且是某一固定的點，如圖3.8所示的O/點，O/點在機床出廠時，就已經(jīng)調(diào)好并記錄在機床使用說明書中供用戶編程使用，一般情況下，不允許隨意變動。,圖3.8 數(shù)控車床的機床坐標系,圖3.9 立式數(shù)控銑床坐標系和機床原

7、點、工件原點,機床回零,機床回零是回什么地方？ 回零動作,編程坐標系,又稱工件坐標系，是編程時用來定義工件形狀和刀具相對工件運動的坐標系。為保證編程與機床加工的一致性，工件坐標系也應(yīng)是右手笛卡爾坐標系。工件裝夾到機床上時，應(yīng)使工件坐標系與機床坐標系的坐標軸方向保持一致。 編程坐標系的原點，也稱編程原點或工件原點，其位置由編程者確定，如圖3.9（b）所示的O2點，工件原點的設(shè)置一般應(yīng)遵循下列原則： （1）工件原點與設(shè)計基準或裝配基準重合，以利于編程； （2）工件原點盡量選在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上； （3）工件原點最好選在工件的對稱中心上； （4）要便于測量和檢驗。,.2.3 數(shù)控

8、編程的種類及步驟,（1）確定工藝過程 （2）計算刀具軌跡的坐標值 （3）編寫加工程序 （4）將程序輸入數(shù)控機床 （5）程序檢驗,1數(shù)控加工程序編制的步驟,2數(shù)控編程的種類,（1）手工編程,手工編程是指在編程的過程中，全部或主要由人工進行，如圖3.8所示。對于加工形狀簡單、計算量小、程序不多的零件，采用手工編程較簡單、經(jīng)濟、效率高。,（2）計算機自動編程,計算機自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。 采用計算機自動編程時，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查

9、程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。,3.2.5 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu),1數(shù)控加工程序的構(gòu)成,一個完整的數(shù)控加工程序由程序名、若干個程序段、程序結(jié)束部分組成。一個程序段由程序段號和若干個“字”組成，一個“字”由地址符(大寫英語字母)和數(shù)字組成,即字地址編程格式。,下面是一個完整的數(shù)控加工程序，該程序由程序號開始，以M02結(jié)束。,程序舉例,O1122 N110 G17G40G49

10、G80G90G54; N120 T1M6; N130 G01G90X-30.065Y-17.67 S3000F100M03; N140 G43H1Z100; N150 Z50.; N160 X-16.593Y20.505; N170 Z10.; N180 G1Z0.F100; N190 X-22.593F159.1; N200 G3X-28.593Y14.505R6.; N210 X15.407R22.;,N220 X-28.593R22.; N230 X-22.593Y8.505R6; N240 G1X-16.593; N250 Z10.F100; N260 G0Z50.; N270 X-3

11、0.329Y-13.186; N280 Z0.; N290 M5; N300 G91G28Z0.; N310 G28X0.Y0.A0.; N320 M02; %,（1）程序號(程序名稱) 為了區(qū)分每個程序，對程序要進行編號，程序號由程序號地址和程序的編號組成，程序號必須放在程序的開頭。如： O1122 程序的編號，四位以內(nèi)數(shù)字（1122號程序） 程序號地址（編號的指令碼） 不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序號地址符也有所差別。如SMK8M系統(tǒng)用，而FANUC系統(tǒng)用作為程序號的地址碼。編程時一定要參考說明書，否則程序無法執(zhí)行。 數(shù)字的大小,位數(shù)沒有實際意義,只要不重名即可.,一個“字”的組成如下所示： X60

12、.0 數(shù)據(jù)字（數(shù)字） 符號（正、負號） 地址符 程序段號加上若干個程序字就可組成一個程序段。在程序段中表示地址的英文字母可分為尺寸地址和非尺寸地址兩種。表示尺寸地址的英文字母有、共18個字母。表示非尺寸地址有、等個字母。,（2）程序“字”,（3）程序段的格式和組成,N130 G01G90X-30.065Y-17.67 S3000F100M03;,程序段號 N+4位以 內(nèi)數(shù)字 無實際意 義,只為編 程方便.,直線 切削,絕對尺寸 坐標選擇,運動終點 坐標值,轉(zhuǎn)速3000 轉(zhuǎn)每分鐘,進給 速度,主軸正轉(zhuǎn),.2. FANUC 0i系統(tǒng)的編程指令,1準備功能G指令,2輔助功能M指令,表3.2是中華人民

13、共和國機械行業(yè)標準JB/T3208-1999規(guī)定的輔助功能M代碼的定義表。,表3.1是中華人民共和國機械行業(yè)標準JB/T3208-1999規(guī)定的準備功能G代碼的定義表。,常用的M指令功能及其應(yīng)用如下： （1）程序停止 指令：M00 功能：執(zhí)行完包含M00的程序段后，機床停止自動運行，此時所有存在的模態(tài)信息保持不變，用循環(huán)啟動使自動運行重新開始。,（2）主軸順時針方向旋轉(zhuǎn)、主軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)、主軸停 指令：M03、M04、M05 功能：開動主軸時，M03指令可使主軸按右旋螺紋進入工件的方向旋轉(zhuǎn)，M04指令可使主軸按右旋螺紋離開工件的方向旋轉(zhuǎn)。M05指令可使主軸在該程序段其它指令執(zhí)行完成后停轉(zhuǎn)。

14、格式： M03 S400 M04 S400 M05 說明：數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)向的判斷方法是，沿+Z方向看，順時針方向旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，逆時針方向旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)。,（3）換刀 指令：M06 功能：自動換刀。用于具有自動換刀裝置的機床，如加工中心、數(shù)控車床。 格式：M06 T 01 說明：當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)不同時，換刀的編程格式有所不同，具體編程時應(yīng)參考操作說明書。,課前復(fù)習(xí),英文字母O+4位以內(nèi)數(shù)字構(gòu)成. 例如:O1122、 O12 說明:1 有些系統(tǒng)采用的其他地址符,如P 、% 2數(shù)字無實際意義,只要不重名即可,程序名稱,（3）程序段的格式和組成,N130 G01X-30.065Y-17.67 S3000F100

15、M03;,程序段號 N+4位以 內(nèi)數(shù)字 無實際意 義,只為編 程方便.,直線 切削,運動終 點坐標,轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn)每 分鐘,進給 速度,主軸正轉(zhuǎn),幾個常用M代碼,M00 M03 M04 M05 M02 M30,程序暫停 主軸正轉(zhuǎn) 主軸反轉(zhuǎn) 主軸停轉(zhuǎn) 程序停止 程序停止并返回,（4）程序結(jié)束 指令：M02或M30 功能：該指令表示主程序結(jié)束，同時機床停止自動運行，CNC裝置復(fù)位。M30還可使控制返回到程序的開頭，故程序結(jié)束使用M30比M02要方便些。 說明：該指令必須編在最后一個程序段中。 數(shù)車用M30,數(shù)銑用M02.,模態(tài)指令又稱續(xù)效指令，一經(jīng)程序段中指定，便一直有效，直到以后程序段中出現(xiàn)

16、同組另一指令或被其它指令取消時才失效。編寫程序時，與上段相同的模態(tài)指令可省略不寫。例如: N0010 G01 X20 Y20 Z-5 ； N0020 X35； N0030 G00 X0 Y0 Z100 M02； 上例中，第一段出現(xiàn)G01,第二段沒有運動指令,其沿用第一段的G01.直到第三段出現(xiàn)G00時候,G01的功能才被G00取消了.,3G、M指令說明,模態(tài)與非模態(tài)指令,G代碼 準備功能字,G代碼，讓機床做某種動作的指令。用G+兩位以內(nèi)的數(shù)字夠成，分模態(tài)和非模態(tài)。模態(tài)的G代碼又分abc等多組。一個程序段中可以有多個G代碼，但不能有兩個同組的G 代碼。,習(xí)題： 1、以下代碼中，哪個是非模態(tài)的？哪

17、個與其他三個不同組？ AG01 BG02 CG03 DG04 2、以下兩個程序段哪個是合理的？ AG01 G02X10 Z20; B G17G02X10 Y20 R20;,增量尺寸G91 與絕對尺寸G90 絕對尺寸是指目標點的尺寸的測量基準是工件坐標系的原點 增量尺寸是指目標點的尺寸的測量基準是刀具目前所在點,增量坐標與絕對坐標 P158,說明:Funuc(法蘭克)系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)的車床系統(tǒng)不用G90與G91來區(qū)分絕對尺寸還是增量尺寸. X_ Z _表示絕對尺寸 U_W_表示增量尺寸,4F、S、T代碼,F代碼表示刀具中心運動時的進給速度。由F和其后的若干數(shù)字組成。數(shù)字的單位取決于每個系統(tǒng)所采

18、用的進給速度的指定方法。具體內(nèi)容見所用機床的編程說明書。 法蘭克系統(tǒng) 以G98表示每分鐘進給 G99 每轉(zhuǎn)進給。G99為系統(tǒng)上電后默認的模式.,（1）進給功能F代碼,注意事項如下： 當(dāng)編寫程序時，第一次遇到直線（G01）或圓?。℅02/G03）插補指令時，必須編寫進給率F，如果沒有編寫F功能，CNC采用F0。 F代碼為模態(tài)指令，實際進給率可以通過CNC操作面板上的進給倍率旋鈕，在0120%之間調(diào)整。,S代碼表示機床主軸的轉(zhuǎn)速。由S和其后的若干數(shù)字組成，其表示方法有以下三種： 轉(zhuǎn)速 S表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。如S1000表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。 G97S1000 線速 在恒線速狀態(tài)下，S表示切削點的線速度，單位為m/min。如S60表示切削點的線速度恒定為60 m/min。恒線速功能需要有最高轉(zhuǎn)速設(shè)定。 G96 S60,（2）主軸轉(zhuǎn)速功能S代碼,代碼 對于某些用齒輪變速的機床,它的速