《數(shù)控機床編程CAI課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控機床編程CAI課件.ppt（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2章數(shù)控加工編程基礎(chǔ),,,,,2.1概述,2.2字符與代碼,2.4程序段與程序格式,,本章小結(jié),,2.3數(shù)控機床的坐標(biāo)系,本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：本章是數(shù)控編程的基礎(chǔ)，主要講述了數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識，常用G代碼及M代碼功能指令，數(shù)控機床坐標(biāo)系，數(shù)控程序段與程序格式等。本章要求熟悉數(shù)控加工程序格式以及編程步驟，熟記數(shù)控機床坐標(biāo)系的確定方法和右手笛卡爾直角坐標(biāo)系的應(yīng)用。,2.1概述,目的：程序編制是數(shù)控加工的一項重要工作，理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖紙要求的合格工件，同時應(yīng)能使數(shù)控機床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機床安全可靠及高效地工作。,內(nèi)容與步驟：分析被加工零件的零件圖，確定加工工藝過程；進(jìn)行刀具運動軌跡坐標(biāo)計算；編寫程序單；制備控制介質(zhì)；程序校驗和首件試切等。,2.1.1數(shù)控機床編程的目的與步驟,1．分析零件圖紙分析工件材料、形狀、尺寸精度及毛坯形狀和熱處理等，確定工件在數(shù)控機床上進(jìn)行加工的可行性。,2．工藝處理制定數(shù)控加工工藝除考慮一般工藝原則外，還應(yīng)考慮充分發(fā)揮所有數(shù)控機床的指令功能，走刀路線要短，換刀次數(shù)盡可能少等。,（1）確定加工方案；（2）刀具、工夾具的設(shè)計和選擇；（3）選擇對刀點：對刀點是指刀具相對零件運動的起始點。對刀點也稱作程序起始點或起刀點。對刀點的選擇原則是：所選對刀點應(yīng)使程序編制簡單、工件容易找正，并在加工過程中便于檢查和減小加工誤差的位置。,（4）確定加工路線：盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)率；保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求；有利于簡化數(shù)值計算，減少程序段的數(shù)目和編程的工作量。（5）確定切削用量：包括背吃刀量、側(cè)吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）及進(jìn)給速度。,3．進(jìn)行刀具運動軌跡坐標(biāo)計算,根據(jù)零件圖的幾何尺寸、進(jìn)給路線及設(shè)定的工件坐標(biāo)系，計算工件粗、精加工各種運動軌跡關(guān)鍵點的坐標(biāo)值。,4．編寫程序單,編程人員要了解數(shù)控機床的性能、程序指令代碼以及數(shù)控機床加工零件的過程，才能編寫出正確的加工程序。,5．制備控制介質(zhì),控制介質(zhì)有穿孔帶、磁帶、磁盤和U盤等。,6．程序校驗和首件試切,程序的驗證可采用仿真軟件（如：德國的Dialog；國產(chǎn)的宇龍、斯沃、金銀花數(shù)控仿真軟件等）在計算機上進(jìn)行模擬，也可利用數(shù)控機床的空運行功能進(jìn)行檢驗，以檢查機床的動作和運動軌跡的正確性。為了檢查出由于編程計算不準(zhǔn)確或刀具調(diào)整不當(dāng)造成的加工誤差的大小，還需經(jīng)過試切進(jìn)行檢驗。根據(jù)試切情況對程序進(jìn)行修改。,2.1.2數(shù)控機床程序的編制方法,1．手工編程從工件的圖樣分析、工藝過程的確定、數(shù)值計算到編寫加工程序單、制作控制介質(zhì)等都是人手工完成。對形狀簡單的工件，可以使用手工編程。手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時。但對于幾何形狀復(fù)雜的零件，特別是具有列表曲線、非圓曲線及曲面的零件（如葉片、復(fù)雜模具），或者表面的幾何元素并不復(fù)雜而程序量很大的零件（如復(fù)雜的箱體），或者工步復(fù)雜的零件，手工編程就難以勝任，因此必須用自動編程的方法。為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機床的利用率，有效解決復(fù)雜零件的加工問題，應(yīng)當(dāng)使手工編程向自動編程方向發(fā)展，但也要看到，手工編程是自動編程的基礎(chǔ)，自動編程中許多核心的經(jīng)驗都來源于手工編程，二者是相輔相成的。,2．自動編程自動編程也稱計算機輔助編程，即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成。典型的自動編程有人機對話式自動編程及圖形交互式自動編程。,UGCATIAPRO/ECimatronMasterCAMDELCAMCAXA制造工程師,常用的CAD/CAM軟件,CAD-ComputerAidedDesign計算機輔助設(shè)計CAM-ComputerAidedManufacturing計算機輔助制造,（1）UG：Unigraphics是美國UnigraphicsSolution公司開發(fā)的一套集CAD、CAM、CAE功能于一體的三維參數(shù)化軟件，現(xiàn)被西門子公司收購，是當(dāng)今最先進(jìn)的計算機輔助設(shè)計、分析和制造的軟件，用于航空、航天、汽車、輪船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG軟件在CAM領(lǐng)域處于領(lǐng)先的地位，產(chǎn)生于美國麥道飛機公司，是飛機零件數(shù)控加工首選編程工具。,（2）CATIA：Catia是法國達(dá)索（Dassault））公司推出的產(chǎn)品，法制幻影系列戰(zhàn)斗機、波音737、777的開發(fā)設(shè)計均采用Catia。CATIA據(jù)有強大的曲面造型功能，在所有的CAD三維軟件位居前列，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的航空航天企業(yè)、研究所，以逐步取代UG成為復(fù)雜型面設(shè)計的首選。CATIA具有較強的編程能力，可滿足復(fù)雜零件的數(shù)控加工要求。目前一些領(lǐng)域采取CATIA設(shè)計建模，UG編程加工，二者結(jié)合，搭配使用。,（3）Pro/E：是美國PTC（參數(shù)技術(shù)有限公司）開發(fā)的開發(fā)的軟件，是全世界最普及的三維CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計與制造）系統(tǒng)。廣泛用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計和玩具等民用行業(yè)。具有零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計等多種功能。Pro/E在我國南方地區(qū)企業(yè)中被大量使用，設(shè)計建模采用PRO/E，編程加工采用MASTERCAM和CIMATRON是目前通行的做法。,（3）Cimatron：Cimatron系統(tǒng)是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三產(chǎn)品，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。CimatronCAD/CAM系統(tǒng)在國際上的模具制造業(yè)備受歡迎，國內(nèi)模局制造行業(yè)也在廣泛使用。,（4）MasterCAM:MasterCAM是美國CNC公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件，它具有方便直觀的幾何造型，Mastercam提供了設(shè)計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計出復(fù)雜的曲線、曲面零件。MasterCam具有較強的曲面粗加工及曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復(fù)雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。由于價格低廉，性能優(yōu)越，成為國內(nèi)民用行業(yè)數(shù)控編程軟件的首選。,（５）DELCAM：FeatureCAM是美國DELCAM公司開發(fā)的基于特征的全功能CAMCAM軟件，全新的特征概念，超強的特征識別，基于工藝知識庫的材料庫，刀具庫，圖標(biāo)導(dǎo)航識別，基于工藝卡片的編程模式。全模塊的軟件，從2~5軸銑削，到車銑復(fù)合加工，從曲面加工到線切割加工，為車間編程提供全面解決方案。DELCAM軟件后編輯功能相對來說是比較好的。近年來國內(nèi)一些制造企業(yè)正在逐步引進(jìn)，以滿足行業(yè)發(fā)展的需求，屬新興產(chǎn)品。,（６）CAXA制造工程師：CAXA制造工程師是北京北航海爾軟件有限公司推出一款全國產(chǎn)化的CAD／CAM產(chǎn)品，為國產(chǎn)CAD／CAM軟件在國內(nèi)CAM市場中占據(jù)了一席之地。作為我國制造業(yè)信息化領(lǐng)域自主知識產(chǎn)權(quán)軟件優(yōu)秀代表和知名品牌，CAXA已經(jīng)成為我國CAD/CAM/PDM業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者和主要供應(yīng)商。CAXA制造工程師是一款面向二至五軸數(shù)控銑床與加工中心、具有良好工藝性能的銑削/鉆削數(shù)控加工編程軟件。該軟件性能優(yōu)越，價格適中，在國內(nèi)市場頗受歡迎。,2.2字符與代碼,2.2.1字符與代碼,字符（Character）：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)點符號、數(shù)學(xué)運算符等。字符是機器能進(jìn)行存儲或傳送的記號。字符也是我們所要研究的加工程序的最小組成單位。加工程序用的字符分四類。一類是字母，它由大寫26個英文字母組成。第二類是數(shù)字和小數(shù)點，它由0～9共10個阿拉伯?dāng)?shù)字及一個小數(shù)點組成。第三類是符號，由正（+）號和負(fù)（-）號組成。第四類是功能字符，它由程序開始（結(jié)束）符（如“%”）、程序段結(jié)束符（如“；”）、跳過任選程序段符（如“/”）等組成。,2.2.1字符與代碼,字符（Character）：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)點符號、數(shù)學(xué)運算符等。字符是機器能進(jìn)行存儲或傳送的記號。字符也是我們所要研究的加工程序的最小組成單位。加工程序用的字符分四類。一類是字母，它由大寫26個英文字母組成。第二類是數(shù)字和小數(shù)點，它由0～9共10個阿拉伯?dāng)?shù)字及一個小數(shù)點組成。第三類是符號，由正（+）號和負(fù)（-）號組成。第四類是功能字符，它由程序開始（結(jié)束）符（如“%”）、程序段結(jié)束符（如“；”）、跳過任選程序段符（如“/”）等組成。,2.2.2數(shù)控機床功能代碼,1．準(zhǔn)備功能準(zhǔn)備功能（G功能）是使數(shù)控機床建立起某種加工方式的指令，如插補、刀具補償、固定循環(huán)等。G功能由地址符G和其后的兩位數(shù)字組成，從G00~G99共100種功能。,2．輔助功能輔助功能（M功能）是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、冷卻液的開關(guān)，工件或刀具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符M和其后的兩位數(shù)字組成。從M00～M99共100種功能。,2.3數(shù)控機床的坐標(biāo)系,2.3.1坐標(biāo)系及運動方向的規(guī)定目前，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系。我國已制訂了JB3051-82《數(shù)控機床坐標(biāo)和運動方向的命名》數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)，它與ISO841等效。,標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系采用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系，如圖2-2所示。這個坐標(biāo)系的各個坐標(biāo)軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行。直角坐標(biāo)系X、Y、Z三者的關(guān)系及其方向用右手定則判定；圍繞X、Y、Z各軸回轉(zhuǎn)的運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則確定。,在坐標(biāo)軸命名或編程時，不論機床在加工中是刀具移動，還是被加工工件移動，都一律假定被加工工件相對靜止不動，而刀具在移動，即刀具相對運動的原則，并同時規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的方向為各坐標(biāo)的正方向。,標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系采用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系，如圖2-2所示。這個坐標(biāo)系的各個坐標(biāo)軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行。直角坐標(biāo)系X、Y、Z三者的關(guān)系及其方向用右手定則判定；圍繞X、Y、Z各軸回轉(zhuǎn)的運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則確定。,2.3.2機床坐標(biāo)軸的確定,確定機床坐標(biāo)軸時，一般是先確定Z軸，然后再確定X軸和Y軸。,1．Z軸的確定,Z軸的方向是由傳遞切削力的主軸確定的，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：與主軸軸線平行的坐標(biāo)軸為Z軸，并且刀具遠(yuǎn)離工件的方向為Z軸的正方向。,圖2-3臥式車床,圖2-5立式銑床,對于沒有主軸的機床，如牛頭刨床等，則以與裝夾工件的工作臺面相垂直的直線作為Z軸方向。如果機床有幾根主軸，則選擇其中一個與工作臺面相垂直的主軸，并以它來確定Z軸方向（如圖2-4立式車床）。,圖2-4立式車床,2．X軸的確定,平行于導(dǎo)軌面，且垂直于Z軸的坐標(biāo)軸為X軸。X軸是在刀具或工件定位平面內(nèi)運動的主要坐標(biāo)。對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床、磨床等），X坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導(dǎo)軌面，刀具遠(yuǎn)離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為X軸正方向。如圖2-3所示。注意：對于刀架在工件前側(cè)時，數(shù)控車床的X軸正方向與圖2-3方向相反。,數(shù)控車床（刀具后置）,數(shù)控車床（刀具前置）,2．X軸的確定,對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（如銑床、鏜床、鉆床等），如果Z軸是垂直的，則面對主軸看立柱時，右手所指的水平方向為X軸的正方向。如圖2-5所示如果Z軸是水平的，則面對主軸看立柱時，左手所指的水平方向為X軸的正方向，如圖2-6所示。,圖2-5立式銑床,圖2-6臥式銑床,3．Y軸的確定,Y坐標(biāo)軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。Y運動的正方向根據(jù)X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來判斷。,圖2-5立式銑床,圖2-3數(shù)控車床,4．旋轉(zhuǎn)運動的確定,圍繞坐標(biāo)軸X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的運動，分別用A、B、C表示。它們的正方向用右手螺旋法則判定，如2-2圖所示。,5．附加軸如果在X、Y、Z主要坐標(biāo)以外，還有平行于它們的坐標(biāo)，則用U、V、W軸分別表示平行于X、Y、Z軸的第二組直線運動坐標(biāo)軸，用P、Q、R分別表示平行于X、Y、Z軸的第三組直線運動坐標(biāo)軸。如圖2-4立式車床。,6．工件運動時的相反方向,對于刀具旋轉(zhuǎn)而工件移動的機床，如數(shù)控銑床、加工中心等，則用帶“ˊ”的字母來表示工件相對移動的方向，如+Xˊ、+Yˊ等表示工件相對于刀具正的運動方向，而+X、+Y等表示刀具相對于工件正的運動方向，二者表示的運動方向正好相反。對于編程人員只考慮刀具相對于工件的運動方向，即不帶“ˊ”的運動方向。,圖2-5立式銑床,圖2-6臥式銑床,2.3.3數(shù)控機床坐標(biāo)系的原點與參考點,1．?dāng)?shù)控機床坐標(biāo)系的原點,機床坐標(biāo)系的原點也稱機械原點或零點（M），這個零點是機床固有的點，由生產(chǎn)廠家事先確定，不能隨意改變，它是其他坐標(biāo)系和機床內(nèi)部參考點的出發(fā)點。不同數(shù)控機床坐標(biāo)系的零點也不同。數(shù)控車床的機械零點在主軸前端面的中心上，如圖2-7所示M點。數(shù)控銑床和立式加工中心的機床原點，一般在機床的左前下方。如圖2-8、圖2-9所示M點。,圖2-7數(shù)控車床原點,1．?dāng)?shù)控機床坐標(biāo)系的原點,數(shù)控車床的機械零點在主軸前端面的中心上，如圖2-7所示M點。數(shù)控銑床和立式加工中心的機床原點，一般在機床的左前下方。如圖2-8、圖2-9所示M點。,圖2-8數(shù)控銑床原點,圖2-7數(shù)控車床原點,圖2-9加工中心原點,2．?dāng)?shù)控機床參考點,參考點R也稱基準(zhǔn)點，是大多數(shù)具有增量位置測量系統(tǒng)的數(shù)控機床所必須具有的。它是數(shù)控機床工作區(qū)確定的一個點，與機床零點有確定的尺寸聯(lián)系。參考點在各軸以硬件方式用固定的凸塊或限位開關(guān)實現(xiàn)。機床每次通電后，移動件（刀架或工作臺）都要進(jìn)行返回參考點的操作，數(shù)控裝置通過移動件（刀架或工作臺）返回參考點后確認(rèn)出機床原點的位置，數(shù)控機床也就建立了機床坐標(biāo)系。,圖2-8數(shù)控銑床原點,圖2-7數(shù)控車床原點,圖2-9加工中心原點,2.4程序段與程序格式,2.4.1程序段,把程序中出現(xiàn)的英文字母及其字符稱為“地址”，如：X、Y、Z、A、B、C、%等；數(shù)字0~9（包含小數(shù)點、“+”、“-”號）稱為“數(shù)字”。“地址”和“數(shù)字”的組合稱為“程序字”，程序字（亦稱代碼指令）是組成數(shù)控加工程序的最基本單位。如N010、G01、X-100、Z200、F0.1等。,程序由若干個程序段組成，程序段是由若干程序字和程序段結(jié)束指令構(gòu)成。如N010G01X-100Z200F0.1；就是一個程序段。在書寫和打印程序段時，每個程序段一般占一行，在屏幕顯示程序時也是如此。,2.4.2程序段格式,1．可變程序段格式2．固定程序段格式3．使用分隔符的固定程序段格式,,,2.4.3常規(guī)加工程序的格式,模態(tài)代碼、單段有效代碼在某一程序段中指令之后，可以一直保持有效狀態(tài)，直到撤消這些指令；這些代碼指令，稱為“模態(tài)代碼”或“模態(tài)指令”。如G00、G01、F0.1、S500等。而僅在編入的程序段生效的代碼指令，稱為“單段有效或非模態(tài)代碼”或“單段有效或非模態(tài)指令”。如G04、M98等。,代碼分組、開機默認(rèn)代碼利用模態(tài)代碼可以大大簡化加工程序，但是，由于它的“連續(xù)有效”性，使得其撤消必須由相應(yīng)的指令進(jìn)行，“代碼分組”的主要作用就是為了撤消“模態(tài)代碼”。所謂代碼分組，就是將系統(tǒng)不可能同時執(zhí)行的代碼指令歸為一組，并予以編號區(qū)別。同一組的代碼有相互取代的作用，由此來撤消“模態(tài)代碼”。,代碼分組、開機默認(rèn)代碼利用模態(tài)代碼可以大大簡化加工程序，但是，由于它的“連續(xù)有效”性，使得其撤消必須由相應(yīng)的指令進(jìn)行，“代碼分組”的主要作用就是為了撤消“模態(tài)代碼”。所謂代碼分組，就是將系統(tǒng)不可能同時執(zhí)行的代碼指令歸為一組，并予以編號區(qū)別。同一組的代碼有相互取代的作用，由此來撤消“模態(tài)代碼”。1）同一組的代碼在一個程序段中只能有一個生效，當(dāng)編入兩個以上時，一般以最后輸入的代碼為準(zhǔn)；但不同組的代碼可以在同一程序中編入多個。2）對于開機默認(rèn)的模態(tài)代碼，若機床在開機或復(fù)位狀態(tài)下執(zhí)行該程序，程序中允許不進(jìn)行編寫。,本章小結(jié)數(shù)控程序的編制過程就是把工件加工所需的數(shù)據(jù)和信息編成加工程序，然后將程序制成控制介質(zhì)，輸入數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制數(shù)控機床進(jìn)行加工。數(shù)控編程的方法有手工編程和自動編程。本章內(nèi)容主要包括數(shù)控編程的目的與步驟，數(shù)控程序的手工編程和自動編程編制方法，數(shù)控程序字符與代碼，數(shù)控程序G、M功能代碼、數(shù)控機床的坐標(biāo)系及坐標(biāo)軸的確定、數(shù)控機床坐標(biāo)系的原點與參考點、數(shù)控程序段與程序格式等。,思考題與習(xí)題2-1簡述數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟？2-2如何選擇一個合理的對刀點和加工路線？2-3程序校驗與首件試切有何作用？程序校驗常用那些方法？2-4數(shù)控加工程序編制方法有哪幾種？它們分別適用什么場合？2-5什么是字符？常規(guī)加工程序用的字符分哪四類？2-6什么是右手笛卡爾直角坐標(biāo)系？簡述數(shù)控機床坐標(biāo)系及運動方向的規(guī)定？2-7什么是刀具相對運動的原則？數(shù)控機床坐標(biāo)軸確定的順序是什么？2-8數(shù)控車床和立式數(shù)控銑床的各坐標(biāo)軸及運動的正方向是如何規(guī)定的？2-9數(shù)控機床坐標(biāo)系的原點與參考點是如何確定的？2-10數(shù)控編程的程序段格式通常包括哪幾種？常用的一種有何特點？2-11程序的三要素是什么？程序段主體部分的六要素包括那些內(nèi)容？2-12何謂模態(tài)代碼？代碼分組？默認(rèn)代碼？,