第二章
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第二章. 数控加工的信息处理 及编程. 本章介绍数控加工信息处理及编程的有关内容,握数控加工加工编程的基本方法,数控机床常用的功能指令,能熟练进行数控手工编程,了解数控加工自动编程。 重点:数控加工工艺和典型数控加工方法、手工加工程序编制的方法及编程实例。 难点:数控加工工艺和典型数控加工方法、手工编程 学时: 6 学时。. 第二章 数控加工的信息处理及编程. 提 要. 第二章 数控加工的信息处理及编程. 目 标. 掌握用 ISO 标准代码编制数控程序的一般格式, 常用的功能字,数控机床坐标及运动方向的规定. 掌握数控编程的方法和步骤.

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第二章

数控加工的信息处理

及编程


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本章介绍数控加工信息处理及编程的有关内容,握数控加工加工编程的基本方法,数控机床常用的功能指令,能熟练进行数控手工编程,了解数控加工自动编程。

重点:数控加工工艺和典型数控加工方法、手工加工程序编制的方法及编程实例。

难点:数控加工工艺和典型数控加工方法、手工编程

学时:6学时。

第二章 数控加工的信息处理及编程


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第二章 数控加工的信息处理及编程

掌握用ISO标准代码编制数控程序的一般格式,

常用的功能字,数控机床坐标及运动方向的规定

掌握数控编程的方法和步骤

掌握数控编程中工艺处理的特点及数值计算的方法

熟练用手工编程方法编制简单的数控加工程序

了解自动编程的特点及实现方法


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第二章 数控加工的信息处理及编程

数控编程是实践性和理论性都很强的一门技术,既要掌握零件制造工艺方面的知识,又要有扎实的数学知识,同时还必须充分熟悉数控机床的功能和编程规则。建议在学习中同时学习和掌握上述相关知识,并多动手编制数控程序。


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第一节 概述

一. 程序编制的基本概念

  • 数控加工程序编制概念

    从零件图纸到数控加工指令的有序排列的全过程。

    将零件加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、s、t)及辅助动作(变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等)等,用规定文字、数字、符号组成的代码按一定格式编写加工程序单,并将程序单的信息变成控制介质的全过程。


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第一节 概述

  • 编程方法:手工编程和自动编程

  • 手动编程

    定义:整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高(熟悉数控代码功能、编程规则,具备机械加工工艺知识和数值计算能力)

    适用:① 几何形状不太复杂的零件;

    ② 三坐标联动以下加工程序


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  • 自动编程

    定义:编程人员根据零件图纸的要求,按照某个自动编程系统的规定,将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机,编程系统将根据数控系统的类型输出数控加工程序。

    适用:① 形状复杂的零件,

    ② 虽不复杂但编程工作量很大的零件(如有数

    千个孔的零件)

    ③ 虽不复杂但计算工作量大的零件(如非圆曲

    线轮廓的计算)


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第一节 概述

  • 比较

    • 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!但手工编程是学习自动编程基础!


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零件图纸

图纸工艺分析

计算运动轨迹

修改

程序编制

制备控制介质

校验和试切

错误

第一节 概述

二、手工编程的内容和步骤

  • 图纸工艺分析

    在对图纸工艺分析(与普通加工的图纸分析相似)的基础上:

    • 确定加工机床、刀具与夹具;

    • 确定零件加工的工艺线路、工步顺序;

    • 切削用量(f、s、t)等工艺参数。


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零件图纸

图纸工艺分析

计算运动轨迹

修改

程序编制

制备控制介质

校验和试切

第一节 概述

  • 计算运动轨迹

    根据图纸尺寸及工艺线路的要求:

    • 选定工件坐标系

    • 计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值;

    • 将坐标值按NC机床规定编程单位(脉冲当量)换算为相应的编程尺寸。

错误


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第一节 概述

零件图纸

  • 编制程序及初步校验

    根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作,按照数控系统规定指令代码及程序格式,编写零件加工程序,并进行校核、检查上述两个步骤的错误。

图纸工艺分析

计算运动轨迹

修改

程序编制

制备控制介质

校验和试切

错误


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第一节 概述

零件图纸

  • 制备控制介质

    将程序单上的内容,经转换记录在控制介质上(如存储在磁盘上),作为数控系统的输入信息,若程序较简单,也可直接通过键盘输入。

图纸工艺分析

计算运动轨迹

修改

程序编制

制备控制介质

校验和试切

错误


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第一节 概述

零件图纸

  • 程序的校验和试切

    所制备的控制介质,必须经过进一步的校验和试切削,证明是正确无误,才能用于正式加工。如有错误,应分析错误产生的原因,进行相应的修改。

图纸工艺分析

计算运动轨迹

修改

程序编制

制备控制介质

校验和试切

错误


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常用的校验和试切方法

  • 阅读法

  • 模拟法: 检查程序的正确性

    • 平面轮廓:用笔代刀具坐标纸代工件 → 空运转绘图。

    • 空间曲面:用蜡块、塑料、木料或价格低的材料作工件→试切。

    • 用静态(机床不动)或动态显示(空运行)的方法.


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  • 试切法:检查运动轨迹正确性和加工精度

    上述方法只能检查运动轨迹的正确性,不能判别加工误差。首件试切(在允许条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错,还可知道加工精度是否符合要求。

    当发现错误时,应分析错误的性质或修改程序单,或调整刀具补偿尺寸,直到符合图纸规定的精度要求为止.


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三、数控加工工艺简介和数控加工方法

  • 数控加工的工艺分析

    数控加工零件除按一般方式对零件进行工艺分析外,还须注意:

    • 选择合适的对刀点

      • 对刀点(起刀点)是数控加工时刀具相对零件运动的起点,也是程序的起点。对刀点选定后,便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。

      • 对刀点 可是工件或夹具上的点,或与它们相关的易于测量的点。

      • 对刀点 确定后,机床坐标系与工件坐标系的相对关系亦确定。


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刀具运动轨迹

X

R50

f

20

R30

工件轮廓

R20

C

对刀点选择示例

Y

Z

35


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  • 刀位点 : 用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。刀具在机床上的位置是由“刀位点”的位置来表示的。不同的刀具,刀位点不同。

镗刀

钻头

立铣刀、端铣刀

面铣刀

指状铣刀

球头铣刀

车刀


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刀具

Z

  • 对刀:

    就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。

螺栓

螺帽

垫板

工件

30

35

Y

夹具

工件对刀示意图


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选择对刀点的原则

  • 为提高零件的加工精度,减少对刀误差,对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上-如以孔定位的零件,则以孔中心为对刀点较为适宜。

  • 选在对刀方便,便于测量的地方。

  • 选在便于坐标计算的地方


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对刀点的确定例子

a)对称零件的对刀点选择 b)钻孔加工时的对刀点选择

图2-4 对刀点的选择


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常用对刀方法

1)一般对刀  一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。右图以Z向对刀为例说明对刀方法。  刀具安装后,先移动刀具手动切削工件右端面,再沿X向退刀,将右端面与加工原点距离N输入数控系统,即完成刀具Z向对刀过程。  手动对刀是基本对刀方法,但它还是传统车床的“试切-测量-调整”的对刀模式,占用较多的在机床上时间。


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2 )机外对刀仪对刀  机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好,以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。

机外对刀仪对刀

3)自动对刀  自动对刀是通过刀尖检测系统实现的,刀尖以设定的速度向接触式传感器接近,当刀尖与传感器接触并发出信号,数控系统立即记下该瞬间的坐标值。

自动对刀


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切削深度

切削宽度

工件

工件

  • 选择合理的切削参数

    • 切削深度

    • 切削宽度

    • 主轴转速

    • 进给速度


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切削深度(吃刀量ap)

一般与刀具直径d成正比,与切削宽度L、切削速度V反比。

主要根据机床、夹具、工件、刀具的刚性决定。在允许情况下,最好一次切除余量,提高加工效率。有时为了改善表面粗糙度和加工精度,留一点余量(0.2~0.5mm)最后光加工一次。


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主轴转速n(转/分)

根据

其中 D—工件或刀具直径(mm)

v—允许的切削速度(m/分)

粗加工:↑ap、↓v/h、↑F

粗加工:↓ap、↑v/h、↓F

  • 据工厂经验,由于受机床、刀具的限制,v常选为

  • 100-200米/分,现代CNC机床多是将n直接编入程序单。


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进给速度(进给量)F(mm/min或mm/转)。

  • 根据零件的加工精度、表面粗糙度、切削方式、刀具刚度、

    工件材料选择。加工精度要求高时,F选少一些。(20-50)mm/min

  • F在程序中的表示法随控制机不同而异。

  • 轮廓加工中,拐角较大且进给速度较高时,应在

    接近拐角处适当降低速度。


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立铣刀

球头刀

环形铣刀

端铣刀

径向铣刀

倒角铣刀

麻花钻

中心钻

点钻

铰刀

槽铣刀

螺纹铣刀

中心镗

镗刀

锥铣刀

沉头铣刀

右旋丝锥

用户定义

左旋丝锥

棒铣刀

选择合理的刀具

各种数控加工刀具


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常用车刀的主要类型及刀具材料

外圆车刀、车 槽、车断刀

内圆车刀、镗刀

螺纹车刀


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确定走刀路线

  • 走刀路线:在数控加工中,刀具刀位点相对于工件运动的轨迹。

  • 走刀路线不仅包括了加工内容,也反映出加工顺序,是编程的依据之一。

  • 确定走刀路线的原则

  • 1)应保证被加工工件的精度和表面粗糙度;

  • 2)应使加工路线最短,减少空行程时间,提高加工效率;

  • 3)在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况

  • 下,尽量简化数学处理时的数值计算工作量,以简化编

  • 程工作。


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b

a

n 个

=

+

-

b

2

(

n

1

)

a

+切入/出段

红线长

=

-

+

n

1

)(

a

b

)

黄线长

+切入/出段


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  • 车削或铣削:

    原则: 尽量采用切向切入/出,不用径向切入/出,以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。

    原则:在满足精度要求的前提下,尽可能减 少空行程:

径向切入

切向切入


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  • 轮廓加工时应避免进给停顿

  • 加工内槽时,为达到表面粗糙度,采用环切法。

    若用行切法,则需最后环切一切,光整表面


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  • 车螺纹及钻孔时,增加

    必要辅助尺寸

  • 增加必要的停顿时间


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4精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

3

2

1

  • 旋转体类零件的加工方法

    采用数控车床或数控磨床加工,

    • 车削零件的毛坯多为棒料或锻坯,加工余量较大且不均匀,在编程中,粗车加工线路要重点考虑。

先用直线程序进行粗加工,再按零件轮廓进行精加工

可先按图中的方法进行1-4次粗加工,再精加工成形。


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精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

3

2

  • 难加工部位的工艺问题:

    图(1) 圆圈所示的加工部位较难加工。

    图(2) 方法:当处在轴向进刀时,切削力会陡增而且排屑不畅,极易引起崩刃。

    图(3)方法:由于没有单独的轴向进刀,切削条件大为改善,切程序段数可减少一半。

1


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  • 平面轮廓零件的加工方法精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

    采用数控铣床加工。

    • 为保证加工平滑,应增加切入和切出程

      序段,

    • 若平面轮廓为数控系

      统不具备插补功能的

      线型时,应先采用直

      线、圆弧去逼近该零件的轮廓。


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(b)精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

(c)

(a)

  • 空间轮廓表面的加工方法

    空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求,有不同加工方法。


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  • 三轴两联动加工精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,-----“行切法”。

    以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动,另一轴(轴)作周期性进给。这时一般采用球

    头或指状铣刀,在可能的条件

    下,球半径应尽可能选择大一

    些,以提高零件表面光洁度。

    方法加工的表面光洁度较差。


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  • 三轴联动加工精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

    下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线,可用空间直线去逼近,因此,可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工,但由于编程计算复杂,宜采用

    自动编程。


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  • 四轴联动加工方法精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

    飞机大梁加工面为直纹扭曲面,若采用三座标联动加工,则只能用球头刀。不仅效率低,而且加工表面粗糙度差,为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联动机床上进行加工。

    由于计算较复杂,故

    一般采用自动编程。


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  • 五轴联动加工:螺旋桨是典型零件精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

      一般采用端铣刀加工,为保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合,铣刀除了需要三个移动轴(X、Y、Z)外,还应作与螺旋角、后倾角

    摆动运动。并且还要作相应的附

    加补偿运动。

      综上所述,叶面的加工需要

    五轴(X、Y、Z、A、B)联动,

    这种编程只能采用自动编程系统。


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加工过程误差精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

  • 加工过程误差是加工误差的主体,主要包括数控系统(包括伺服)的误差和整个工艺系统(机床-刀具-夹具-毛坯)内部的各种因素对加工精度的影响。

  • 编程误差:即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生的误差。


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刀具切削方向精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

工件表面

插补误差

残余高度误差

工件

程序编制中的误差

  • 数控编程的误差可分为四类:

    • 逼近误差---用近似方法逼近零件轮廓时产生的误差。它出现在用直线段或圆弧逼近曲线轮廓及用样条曲线拟合曲线或曲面的情形。

    • 插补误差---用样条曲线拟合零件轮廓后,在计算加工刀位点时,仍需用微直线段或圆弧段作二次逼近,由此产生插补误差。其大小可根据零件的加工精度确定。

    • 圆整误差---在编程中,由于数据处理、脉冲当量转换、小数圆整时产生的误差。

    • 残余高度误差---加工时两条切削路径之间刀具切削产生的材料余留高度。


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第二节精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,程序编制的代码及格式


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第二节 程序编制的代码及格式 精铣时,尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金,

经过多年的发展,程序用代码已标准化,现在有ISO(International Standardization Organization)和EIA(Electronic Industries Association)两种。

一、代码及其分类

1. 定义

系统操作指令的总称,又称指令或编程指令。它由文字、数字、符号以及它们的组合组成,它是程序的最小功能单元。


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  • 常规加工程序中的字: 一个英文字母+若干位10进制数字组成。

地址符

  • 顺序号字-地址符:N

  • 作用:程序校对和检索修改;在加工轨迹图几何节点处标上相应顺序号字,可直观检查程序;可作为条件转向的目标;可进行程序段的复归操作。

  • 使用规则:数字为整数;数字可以不连续;可只在部分程序段中设顺序号,也可全设,也可全不设。


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字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。2-3 地址字符含义


G00 g99 0
准备功能字:字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G00~G99,前置“0”可省略

  • 模态(续效)指令:一经指定,直到出现同组其它G指令才失效。

  • 非模态指令

  • 尺寸字:X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R;

    A、B、C、D、E;

    I、J、K。

  • 进给功能字:F

  • 主轴转速功能字:S

  • 刀具功能字:T

  • 辅助功能字:M


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

2. 代码或指令分类

  • 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(G00~G99)

    。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


Fanuc g
FANUC字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。系统中常用G代码表


Fanuc g1
FANUC字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。系统中常用G代码表(续)


Fanuc g2
FANUC字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。系统中常用G代码表(续)


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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(M00~M99)。有模态(续效)指令与非模态指令之分。

    示例:M02,M03,M08等


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常用字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。M指令

(一)程序停止指令M00

在完成包括M00指令的程序段的其它指令后,主轴停止转动、进给停止、冷却液关断,程序停止。当重新按下控制面板上的循环启动按钮,继续执行下一程序段。加工中需停机检查、测量零件或手工换刀和交接班等,可使用M00指令。一般情况下,M00指令单独位于一个程序段内。

(二)计划停止指令M01

该指令的作用与M00相似。不同的是必须在操作面板上预先按下“任选停止”按钮,当执行完编有M01指令的程序段后,程序就停止运行。如果不预先按下“任选停止”按钮,则M01指令不起作用,程序继续执行。


M03 m04 m05
(三)主轴控制指令字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。M03、M04、M05指令

⒈M03的功能是控制主轴顺时针方向转动,与S代码一起使用。S1000M03表示主轴以1000转/min的速度顺时针方向旋转。

⒉M04的功能是控制主轴逆时针方向转动,与S代码一起使用。S1000M04表示主轴以1000转/min的速度逆时针方向旋转。

⒊M05的功能是控制主轴停止转动。

⒋M17的功能是控制主轴在某一固定方向停止。


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(四)换刀指令字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。M06

M06为自动换刀指令,与T功能指令一起使用。在FANUC系统中,指令换刀有两种方式:固定顺序和随机方式两种。

固定顺序方式:

N10 G91G28Z0M05; Z轴回到参考点(换刀位置)

N20 T__; 指定第一把刀

N30 M06; 把第一把刀换到主轴上

……省略的加工程序

N50 G91G28Z0M05; Z轴回到参考点(换刀位置)

N60 M06; 把第一把刀放回刀库原位置

N70 T__; 指定第二把刀

N80 M06; 把第二把刀换到主轴上

……省略的加工程序

这种换刀方式的好处是从那里取出的刀,再放回到那儿,不会混乱。缺点是换刀速度慢。


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随机方式:字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

N10 G91G28Z0M05; Z轴回到参考点(换刀位置)

N20 T__; 指定第一把刀

N30 M06; 把第一把刀换到主轴上

……省略的加工程序

N50 G91G28Z0M05; Z轴回到参考点(换刀位置)

N60 T__; 指定第二把刀

N70 M06; 把第一把刀放到第二把刀所在的 刀库同时把第二把刀换到主轴上

……省略的加工程序

这种换刀方式的好处是换刀速度快,效率高;缺点是刀库中的刀具容易弄混。


M07 m08 m09
(五)冷却液控制指令字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。M07、M08、M09

  • M07的功能是开2号冷却液,此种方式的冷却液为雾状,冷却效果比较好。

  • M08的功能是开1号冷却液,此种方式的冷却液为液状。

  • M09的功能是注销M07、M08

    N10 G91G28Z0M05;

    N20 T1;

    N30 M06;

    N40 G90G00G54X0Y0S1200M03;

    N50 G43Z100.H01;

    N60 Z2.M08; 接近工件表面之后打开冷却液

    ……

    N80 G00Z10.M09; 刚离开工件表面就关掉冷却液


M02 m30
(六)程序结束指令字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。M02、M30

M02的功能是在完成工件加工程序段的所有指令后,使主轴、进给和冷却液停止。常用来使数控装置和机床复位。

M30指令除完成M02的指令功能外,还包括将纸带卷回到“程序开始”字符。

M02和M30位于数控程序的最后一个程序段,单独位于一行。

O1000;

N10 G80G40G49M05;

N20G91G28Z0;

……

N100 M30(M02);


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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。它是模态指令。

      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。


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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。它为模态指令。

    单位: r/min。上述两个指令分别表示主轴转速:

    500r/min;3500r/min。


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • T、D 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

    字分别表示存放的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。


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 尺寸指令

    指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令

    • X、Y、Z、U、V、W指令

      指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令

      组成:后带符号的数字组成。如X100、Y-340等 ,其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。

      单位:mm、μm(公制)或 inch(英制)。视用户选定的编程单位而定.


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • A、B、C指令

    指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令

    组成:后带符号的数字组成。如A100、C-340等 ,其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。

    单位:度 °、弧度。视用户选定的编程单位而定.


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • I、J、K、R指令

    圆弧插补圆心位置和半径指定指令

    组成:后带符号的数字组成。如I10、J-34、R30等 ,其中带符号数字表示圆心位置和半径值。

    单位:mm、μm(公制)或 inch(英制) 。视用户选定的编程单位而定.


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 其它指令

    • 子程序名和子程序调用指令

      用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序,该

      指令的标准化程度不高,不同系统有不同的规定。

      组成:① 子程序名指令

       地址符(字母或符号,如O、%等)后带若干数字组成;

      ② 子程序调用指令

      地址符 +调用子程序名部分 +调用次数部分。

      示例: M98P08L12(FANUC、华中数控系统)


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 程序段标号,程序段结束字符以及变量

    组成:① 程序段标号指令 地址符 N 后带若干数字组成;

    ② 程序段结束指令 每一个程序段都应有结束符,

    它是数控系统编译程序的标志。常用的有:

    “ * ” 、“;”、“LF”、“NL”、“CR”等

    视具体数控系统而定。

    ③ 变量 为简化编程有些系统还允许采用变量编程,

    从而可简化编程。它由地址符(字母或符号,如#

    、R等)后带若干数字组成;


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 二、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


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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4~8位。如:%2000


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 程序体

    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

    它以程序结束指令M02(程序结束) 或M30(纸带结束)来结束整个程序的运行。


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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)

  • N03G91 G01X50 Y60F200S400M03 M08;

程序段号

尺寸指令

进给速度指令

主轴转速指令

程序段结束符

G指令

M指令


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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 。

    • 上段相同的模态指令(包括G、M、F、S及尺寸指令等)可以省略不写。


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第二节 程序编制的代码及格式 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 3、主程序、子程序

    • 主程序、子程序

      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串

      单独抽出来,按一定的格

      式做成子程序。

主程序: N01……;

N02……;

N11 调用子程序1;

N28 调用子程序8;

N××……M02 ;

……

子程序1: N01……;

N××……M99 ;

子程序8: N01……LF

N××……M99 ;


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160×10=1600字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

R25

190

50

50

95

70

10

160

1800

第二节 程序编制的代码及格式

示例: 在工某件上要铣出10个几何形状完全相同的台阶,如下图所示,可采用子程序编程:


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160×10=1600字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

R25

190

50

50

70

10

160

1800

第二节 程序编制的代码及格式

O2002

N01 G91 G00 G41 D01 X50 Y35 S400 M03 M08 ;

N02 M98P01L10 ;

N03 M02 ;

#01

N01 G00 Z-25 ;

N02 G01 Y60 F100 ;

N03 X50 ;

N04 G02 Y-50 J-25 ;

N05 G01 X-55 ;

N06 G00 Z25 ;

N07 X165 Y-10 ;

N08 M99 ;

对刀点


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第三节字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。数控机床的坐标系


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第三节字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。数控机床的坐标系

  • 坐标轴的运动方向及其命名

统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向,可使编程方便,并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 进给运动坐标系

    ISO和中国标准规定:

    • 数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为坐标系中的一个坐标轴。

    • 数控机床坐标系统标准:右手笛卡儿坐标系统;


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Y字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

+B

X、Y、Z

Y

X

+A

+C

Z

X

Z

+A、+B、+C

第三节 数控机床的坐标系

  • 基本坐标系:直线进给运动的坐标系(X.Y.Z)。坐标轴相互关系:由右手定则决定。

  • 回转座标:绕X.Y.Z

    轴转动的圆进给坐标

    轴分别用A.B.C表示,

    坐标轴相互关系由右

    手螺旋法则而定。


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第三节字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。数控机床的坐标系

  • 坐标轴方向:定义为刀具相对工件运动的方向。编程时不必知道机床运动的具体配置,就能正确地进行编程。

  • 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。


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • Z坐标(轴)

    • 方位

      • Z坐标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坐标。

      • 主轴能摆动:

        • 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时,则这个坐标便是Z坐标;

        • 若在摆动的范围内与多个坐标平行,则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。


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+Z字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

+Z

立式5轴数控铣床的坐标系

第三节 数控机床的坐标系

  • Z坐标正方向规定:刀具远离工件的方向。


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+Z字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

第三节 数控机床的坐标系


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • X坐标

    • 在刀具旋转的机床上(铣床、钻床、镗床等)。

      • 对于机床主轴带动刀具旋转的机床,当主轴是水平的,如卧式加工中心等,人面对主轴,选定主轴左侧方向为X轴正方向;

+Z

+X


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+X字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

立式5轴数控铣床的坐标系

第三节 数控机床的坐标系

  • Z轴垂直(立式):

    • 单立柱机床,当主轴垂直地面,如立式加工中心,选定主轴右侧方向为X轴正方向。

+Z

+Z

+X


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

+Z

  • Z轴垂直(立式):

    • 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。

+X


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+X字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

第三节 数控机床的坐标系

  • 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


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • Y坐标

    • 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。


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+Y字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

+Y

第三节 数控机床的坐标系

立、卧式数控铣床

+Z

+Z

+X

+X


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+Y字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

+Y

立式5轴联动数控铣床

第三节 数控机床的坐标系

龙门数控铣床

+Z

+Z

+X

+X


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+A字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

+C/

+C/

第三节 数控机床的坐标系

回转坐标 A、B、C

+Z

+Y

+Z

+X/

+X

+Y/


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+W字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

立式5轴数控铣床的坐标系

第三节 数控机床的坐标系

辅助坐标 U、V、W

+Z

+A

+C/

+X/

+Y/


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

二、机床坐标系与工件坐标系

编程总是基于某一坐标系统的,因此,弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。


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第三节 数控机床的坐标系字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 机床原点与机床坐标系

    • 机床原点

    • 机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了,是机床上固有的一个基准点。

    • 机床原点的建立:用回零方式建立。

    • 机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 机床坐标系

    • 以机床原点为坐标系原点的坐标系,是机床固有的座标系,它具有唯一性。

    • 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。

      注意:机床坐标系一般不作为编程坐标系,仅作为工件坐标系的参考坐标系。


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 工件原点与工件坐标系

    • 工件原点:为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。

    • 工件座标系:以工件原点为零点建立的一个坐标系,编程时,所有的尺寸都基于此坐标系计算。

    • 工件原点偏置: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。

    • 现代数控机床均可设置多个工件座标系,在加工时通过G指令进行换。


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数控机床坐标系的作用字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置,机床运动部件特殊位置及运动范围而建立的几何坐标系。建立机床坐标系,可确定机床位置关系,获得所需的相关数据。

机床坐标系

原点

工件坐标系

原点


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Z字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。轴

Y轴

X轴

Z

轴偏置量

机床原点

Y轴偏置量

X轴偏置量

工件原点

立式数控机床的坐标系

Y轴

Z轴

X轴

Y轴偏置量

机床原点

Z轴偏置量

X轴偏置量

工件原点

卧式数控机床的坐标系

第三节 数控机床的坐标系


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

三、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)。


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

  • 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意义的 。


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

绝对坐标

增量坐标


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y 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

40 B

30

20

10 A

O 20 40 60 x

绝对坐标和相对坐标的定义

设刀具当前位置在A点,快速移动到B点.以下代码功能一样:

G00 G90 X60.0 Y40.0;

G00 G91 X40.0 Y30.0;


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第三节 数控机床的坐标系 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

四、分辨率(Resolution)

  • 分辨率是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0.0001-0.01mm。

  • 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。


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第四节字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

G指令编程方法与举例


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

尽管数控代码是国际通用的,但不同的生产厂家一般都有自定的一些编程规则,因此,在编程前必须认真阅读随机技术文件中有关编程说明,这样才能编制出正确的程序。


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图中字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

O X Y Z:机床坐标系,O′X′Y′Z′:工件坐标系,图中的相对位置表示工件在机床上安装后,工件坐标系与机床坐标系的相对位置。

R100

R100

Y′

100

100

O′

50

100

70

300

Z′

O

X

100

35

35

第四节 G指令编程方法与举例

Y

X′

Z

200


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编程方式:字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

绝对坐标方式:机床坐标系

绝对坐标方式:工件坐标系

相对坐标方式。

编程参数

编程单位:mm,

刀具半径(D01):8 mm,

主轴转速:400r/min

进给速度:250mm/min

R100

R100

Y′

100

100

O′

50

100

70

300

Z′

O

X

100

35

35

第四节 G指令编程方法与举例

Y

X′

Z

200


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绝对坐标编程(机床座标系)字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

N01 G90 G17 G00 G42 D01 X50 Y70 S400 M03 M08 ;主轴转,冷却液开, G42右刀补

N02 Z- 40;

N03 G01 X400 F250 ;

N04 X300 Y370 ;

N05 G03 X200 Y270 J-100 ;I=0省

N06 G02 X100 Y170 I-100 ; J=0省

N07 G01 Y50 ; Y50

N08 G00 G40 Z-165 M05 M09 ;主轴停,冷却液关

N09 X300 Y120 M02;程序停止

R100

R100

Y′

100

100

O′

50

100

70

300

Z′

O

X

100

35

35

第四节 G指令编程方法与举例

Y

X′

Z

200


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2. 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。绝对坐标编程(工件坐标系)

N01 G92 X0 Y0 Z35;G92指令 –工件坐标系设定指令

N02 G90 G17 G00 G42 D01 X-250 Y-50 S400 M03 M08 ;主轴转,冷却液启动

N03 Z-40 ;

N04 G01 X100 F250 ;

N05 X0 Y250 ;

N06 G03 X-100 Y150 J-100;

N07 G02 X-200 Y50 I-100 ;

N08 G01 Y-70 ;

N09 G00 G40 Z35 M05 M09 ;

N10 X0 Y0 M02 ;

R100

R100

Y′

100

100

O′

50

100

70

300

Z′

O

X

100

35

35

第四节 G指令编程方法与举例

Y

X′

Z

200


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相对(增量)坐标编程字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

N01 G01 G17 G42 D01 G00 X-250 Y-50 S400 M03 M08;

N02 Z-40;

N03 G01 X350 F250;

N04 X-100 Y300 ;

N05 G03 X-100 Y-100 J-100 ;

N06 G02 X-100 Y-100 I-100 ;

N07 G01 Y-120 ;

N08 G00 G40 Z75 M05 M09;

N09 X200 Y70 M02 *

R100

R100

Y′

100

100

O′

50

100

70

300

Z′

O

X

100

35

35

第四节 G指令编程方法与举例

Y

X′

200


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

一、与坐标系有关的指令

G90/G91、G92、G53~G59、G17 ~ G19

  • G90/G91指令:

    • G90指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。

    • G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点,即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量,故G91又称增量坐标指令。

      注意: 这两个指令是同组续效指令,也就是说在同一程序段中只允许用其中之一,而不能同时使用。在缺省的情况下(即无G90又无G91),默认是在G90状态下。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

2.G92指令 –工件坐标系设定指令

  • 坐标系设定的预置寄存指令,它只有在采用绝对坐标编程时才有意义。

  • 编程格式:

    G92 Xa_ Y_b Z_c_

    a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的初始位置,执行G92指令时,机床不动作,即X,Y,Z轴均不移动,但CRT显示器上的坐标值发生变化。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

  • 使用该指令,便建立了工件坐标系,数控系统在加工之前送入系统的某个单元,其后的加工程序中的编程尺寸都是在这个工件坐标系的尺寸。

  • 该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能,即当首件零件加工完成后,测量工件尺寸精度。如果发现是由于工件安装不准引起的误差,则不必重新安装工件,只需修改所设的坐标值,即可消除这一加工误差。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

  • G53,G54~G59:坐标系选择指令

    • G53——选择机床坐标系;

    • G54~G59——选择工件坐标系1~工件坐标系6。

    • 在使用该指令后,其后的编程尺寸都 是相对于相应坐标系的。

    • 这类指令是续效指令,缺省值是G53 。

      注意:这类指令只在绝对坐标下有意义(G90),在G91下无效。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

  • G17,G18,G19指令

    • 坐标平面指定指令。G17,G18,G19分别表示规定的操作在XY,ZX,YZ坐标平面内。

    • 程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有

      一个平面的加工能力,

      可不必书写。

    • 这类指令为续效指令,

      缺省值为G17。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

二、与控制方式有关的指令

  • 1、G00指令——快速定位指令

    • 编程格式:G00 X__ Y__ Z__;

    • 功能:指令刀具从当前点,以数控系统预先调定的快进速度,快速移动到程序段所指令的下一个定位点。

      注意:G00的运动轨迹不一定是直线,若不注意则容易干涉。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

2、G01指令——直线插补指令

  • 编程格式:G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_;

  • 功能:指令多坐标(2、3坐标)以联动的方式,按程序段中规定的合成进给速度f,使刀具相对于工件按直线方式,由当前位置移动到程序段中规定的位置(a、b、c)。当前位置是直线的起点,为已知点,而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。


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第四节 字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。G指令编程方法与举例

3、G02,G03指令——圆弧插补指令

  • G02:顺时针圆弧插补。

  • G03:逆时针圆弧插补。

    顺、逆方向判别规则:沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向 观察,来判别圆弧的顺、逆时针方向。


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G02字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

G03

G02

G03

G02

G03

第四节 G指令编程方法与举例

  • 编程格式:

    • XY平面:G17 X_a_ Y_b_ ( ) F_f_ ;

    • ZX平面:G18 X_a_ Z_c_ ( ) F_f_ ;

    • YZ平面:G19 Y_b_ Z_c_ ( ) F_f_ ;

x,y,z为圆弧终点的坐标值(用绝对坐标或增量坐标均可),采用相对坐标时,其值为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。I,J,K分别表示圆弧圆心起点在X,Y,Z轴上的投影,I,J,K为零时,可以省略,F规定为沿圆弧切向的进给速度。


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Y字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

起点

J

Y

X

I

X

起点

J

I

X

第四节 G指令编程方法与举例

  • 圆弧的终点坐标,由a、b、c后的数值指定。

  • 圆心的位置通常有以下几种方法:

    • 由圆心指向起点的向量在

      X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示

  • 由起点指向圆心的向量在

    X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示


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4字:一套有规定次序的字符,可以作为一个信息单元存储、传递和操作。、G40 G41 G42指令——刀具半径补偿指令

  • 编程格式:

其中:G41 :左刀补,即沿加工方向看刀具在左边

G42 :右刀补,即沿加工方向看刀具在右边

G40:取消刀补

D: 偏置值寄存器选用指令。

xx:刀具补偿偏置值寄存器号


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刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

刀具半径补偿的建立,只能在G00或G01方式下完成,不能G02、G03在或其他曲线插补方式下进行,刀具半径补偿一旦建立,在没被取消之前一直有效,编程曲线永远是铣刀回转圆的包络线。


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y y刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

工件轮廓

G41 工件轮廓G40

G40

G42

o x o x

a)左刀补G41 b)右刀补G42

图 刀补功能的定义


G40 g41 g42
G40刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。:取消刀补,通常写在程序开始的第一个程序段及取消刀具半径补偿的程序段;G41:刀具左补偿,在编程路径前进方向上,刀具沿左侧进给,使用该指令;G42:刀具右补偿,在编程路径前进方向上,刀具沿右侧进给,使用该指令。


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G43刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。刀具长度正补偿指令,作用是对刀具编程终点坐标值加上一个刀具偏差值e的运算,

G44刀具长度负补偿指令,作用是对刀具编程终点坐标值减去一个刀具偏差值e的运算,

当刀具长度<编程时的刀具长度时, e为负值;当刀具长度>编程时的刀具长度时, e为正值;右图中, e=+3,存储地址为D01,即D01=+3,


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第四节 刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。G指令编程方法与举例

5、其它指令

  • G04——暂停指令

    • 功能:可使刀具作短时的无进给运动

    • 编程格式:G04 X____ 或 G04 F____

    • 其中:X,F其后的数值表示暂停的时间,单位为ms ;或者是刀具、工件的转数,视具体数控系统而定。

    • 用途:

      • 用车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工

      • 用作时间匹配,对于那些动作较长的外部,或者

      • 为了使某一操作有足够的时间可靠的完成,可在程序中插入该指令。


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第四节 刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。G指令编程方法与举例

  • G80、G81、G89——固定循环指令

    • 在用NC机床上加工零件,一些典型加工工序,如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等,所完成的动作循环十分典型,将这些动作预先编好程序并存储在存储器中,并用相应的G代码来指令。固定循环中的G代码所指令的动作程序,要比一般G代码所指令的动作要多得多,因此使用固定循环功能,可以大大简化程序编制。


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编程格式刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。: G8Х X Y Z RQP F L

重复次数

进给速度

在孔底停留时间

每次进给深度

切入点坐标

孔位坐标

第四节 G指令编程方法与举例

  • G83——深孔

  • G84——攻丝

  • G85-G89——镗孔

  • G80——取消固定循环

  • G81——钻孔、中心孔

  • G82——扩孔


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四、数控加工程序实例刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

(一)钻孔加工程序

1.孔加工程序的特点

(1)编程中坐标性质(指绝对坐标或相对坐标)的选择应与图纸尺寸的标注方法一致,这样可以减少尺寸换算和保证加工精度;

(2)注意提高对刀精度,如程序中需要换刀,在空间允许的情况下,换刀点应尽量安排在加工点上;

(3)注意使用刀具补偿功能,可以在刀具长度变化时保证钻孔深度。

(4)在钻孔量很大时,为了简化编程,应使用固定循环指令和对称功能;程序的最后应有返回原点检查,以保证程序的正确性。


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2刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。.编程实例

例1 使用刀具长度补偿和一般指令加工图2-1所示零件中A、B、C三个孔。

N01 G92 X0 Y0 Z0; 设定坐标系

N02 G91 G00 X120.0 Y80.0; 定位到A点

N03 G43 Z-32.0 T1 H01; 刀具快速移动到工进起点,刀具长度补偿

N04 S600 M03; 主轴启动

N05 G01 Z-21.0 F1000; 加工A孔

N06 G04 P2000; 孔底停留2秒

N07 G00 Z21.0; 快速返回到工进起点

N08 X30.0 Y-50.0; 定位到B点

N09 G01 Z-38.0; 加工B孔

N10 G00 Z38.0; 快速返回到工进起点

N11 X50.0 Y30.0; 定位到C孔

N12 G01 Z-25.0; 加工C孔

N13 G04 P2000; 孔底停留2秒钟

N14 G00 Z57.0 H00; Z坐标返回到程序起点,取消刀补

N15 X-200.0 Y-60.0; X、Y坐标返回到程序起点

N16 M05; 主轴停止

N17 M02; 程序结束


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A 刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

20 C

30

Φ25钻头

B30

120

30 50

补偿值 b=4mm

35 3

18 22

30

5

图2-1 孔加工零件编程实例


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编程格式刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。: G81 X Y Z RQP F L

重复次数

进给速度

在孔底停留时间

每次进给深度

切入点坐标

孔位坐标

例2 使用固定循环指令加工例1中的三个孔。

分析图纸和数据处理的过程同例1,使用固定循环指令编出的程序清单如下:

N01 G91 T1 M06; 相对坐标T1刀号:换刀指令M06 换刀

N02 M03 S600; 主轴启动

N02 G43 H01; 设置刀具补偿:长度正补偿

N03 G99 G81X120.0 Y80.0 Z-21.0 R-32.0 P2000F1000; 钻孔A R-32.0:切入点位置 G81钻孔循环

N04 G99 G81 X30.0 Y-50.0 Z-38.0 R-32.0; 钻孔B

N05 G99 G81 X50.0 Y30.0 Z-25.0 R-32.0 P2000;

钻孔C

N06 G00 X-200.0 Y-60.0; 返回起刀点

N07 M05; 主轴停止转动

N08 M02; 程序结束


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(二)车削程序刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

1. 车削加工程序的特点

(1)坐标的取法及坐标指令。数控车床径向为x轴、纵向为z轴。x和z坐标指令,

  • 在按绝对坐标编程时使用代码X和Z,按增量编程时使用代码U和W 。切削圆弧时,使用I和K表示圆心相对圆弧起点的坐标增量值或者使用半径R值代替I和K值。在一个零件的程序中或一个程序段中,可以按绝对坐标编程,或增量坐标编程,也可以用绝对坐标与增量坐标值混合编程。

  • X或U坐标值,在数控车床的程序编制中是“直径值”,即按绝对坐标编程时,X为直径值,按增量坐标编程时,U为径向实际位移值的两倍,并附上方向符号。


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刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。2)刀具补偿。由于在实际加工中,刀具会产生磨损,精加工时车刀刀尖需要磨出半径不大的圆弧;换刀时刀尖位置有差异以及安装刀具时产生误差等,都需要利用刀具补偿功能加以调整。现代数控机床中都有刀具补偿功能,以减少复杂的计算。

(3)车削固定循环功能。车削加工一般为大余量多次切除过程,常常需要多次重复几种固定的动作。因此,在数控车床系统中具备各种不同形式的固定切削循环功能。如内、外圆柱面固定循环,内、外锥面固定循环,端面固定循环,内、外螺纹固定循环及组合面切削循环等,使用固定循环指令可以简化编程。


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2刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。. 车削加工程序实例

例3 手工编写图2-2所示零件的车削加工程序。该零件需要精加工,图中φ85表面不加工。选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工该零件。


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R70 刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

M48x1.5

φ85

φ78

o φ45 z

φ80 φ62 φ50 φ41.8

1x45oφ200

2xφ45

65 10 60 20 60 60 2

290

350

x A 图2-2 车削零件图


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Ⅰ 35 5 刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

5 35

5

35

10 Ⅲ

图2-3 刀具布置图


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N01 G92 X200.0 Z350.0刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。;

N02 G00 X41.8 Z292.0 S31 M03 T11 M08;移到刀路起点

N03 G01 X47.8 Z289.0 F15; 倒角

N04 U0 W-59.0; 切φ47.8圆

N05 X50.0 W0; 切圆锥小头

N06 X62.0 W-60.0; 切锥度

N07 U0 Z155.0; 切φ62.0圆

N08 X78.0 W0; 切端面

N09 X80.0 W-2.0; 倒角

N10 U0 W-18.0; 切φ80.0圆

N11 G02 U0 W-60.0 I3.25 K-30.0 切圆弧

N12 G01 U0 Z65.0; 切φ80.0圆

N13 X90.0 W0; 退刀


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N14 G00 X200.0 Z350.0 M05 T10 M09刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。; 退回换刀点,主轴停

N15 X51.0 Z230.0 S23 M03 T22 M08; 换刀, 开主轴

N16 G01 X45.0 W0 F10; 切退刀槽

N17 G04 U0.5; 延迟

N18 G01 X51.0 W0; 退刀

N19 G00 X200.0 Z350.0 M05 T20 M09;到换刀位置,关主轴,换刀

N20 X52.0 Z296.0 S22 M03 T33 M08;换刀,开主轴

N21 G78 X47.2 Z231.5 F330.0; 切螺纹,粗切

N22 X46.6 W-64.5; 切螺纹,半精切1

N23 X46.1 W-64.5; 切螺纹,半精切2

N24 X45.8 W-64.5; 切螺纹,精切

N25 G00 X200.0 Z350.0 T30 M02; 退至起刀点


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(三)轮廓铣削程序 刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

轮廓铣削编程特点

(1)数控铣床功能各异,选择时要考虑最大限度发挥其特点。一般两坐标联动数控铣床用于加工平面零件轮廓,三坐标以上的数控铣床用于三维复杂曲面加工。

(2)数控铣床的数控装置具有多种插补方法。如直线插补和圆弧插补,有些铣床还具有极坐标插补、抛物线插补和螺旋线插补等多种插补功能。编程时可合理选择这些功能,提高加工精度和效率。

(3)数控铣床一般都具有刀具位置补偿、刀具长度补偿、刀具半径补偿和各种固定循环等功能,合理地使用这些功能可以简化编程。

(4)铣削和由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削数学处理比较简单,可以手工计算。

非圆曲线和曲面轮廓的铣削加工,数学处理比较复杂,一般要采用计算机辅助计算和自动编程。


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轮廓铣削加工实例刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。

2. 铣削加工程序实例

编写在具有刀具补偿功能的铣床上铣削零件外轮廓的零件加工程序。


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N01 G92 X0 Y0 Z0刀补功能给数控加工带来方便,简化了编程,使编程人员可直接按零件轮廓编程,且还可用同一程序进行粗、精加工。; 建立工件坐标系

N02 G30 Y0 M06 T06; 返回第二参考点换刀

N03 G00 G90 X0 Y90.0; 快速移至起刀点

N04 G43 Z0 H03 S440 M03; 长度补偿,主轴正转

N05 G41 G17 X30.0 D30 F100; 半径补偿,移至A点

N06 G01 X60.0 Y120.0; 加工AB段

N07 G02 X90.0 Y90.0I0 J-30.0; 加工BC段

N08 G01 X120.0; 加工CD段

N09 G02 X150.0 Y120.0 I30.0 J0; 加工DE段

N10 G01 X135.0 Y90.0; 加工EF段

N11 X150.0 Y60.0; 加工FG段

N12 X120.0; 加工GH段

N13 X90.0 Y30.0; 加工HI段

N14 X45.0 Y60.0;

N15 X30.0 Y90.0; 加工JA段

N16 G40 G00 X0 Y90.0; 取消刀补,回到A点

N17 X0 Y0 Z20; 返回原点

N18 M30; 程序结束


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在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

(1)程序原点设定 将工件装夹在平口钳上后,测出工件中心距机械原点的偏置量,

输入内存后就可以设定加工程序原点(见下图)。

(2)试运行与试切 加工中心是很精密也很昂贵的机床,所以当准备工作完成后,应进行试运行,以检查程序的正确性和是否发生干涉现象。


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第五节在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:自动编程简介


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第五节 自动编程简介 在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

  • 自动编程是使用计算机辅助编制数控机床零件加工程序的过程或方法。

  • 编程人员根据零件设计要求和现有工艺,使用自动编程软件生成刀位数据文件CLF,再进行后置处理,生成加工程序,然后通过磁盘、(纸带)或通讯接口输入数控机床。


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修改在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

显示图形

穿制纸带

打印程序单

计算机通讯

计算机自动编程系统


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第五节 自动编程简介 在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

二、自动编程方式的分类

  • 语言自动编程

    APT(Automatically Programmed Tool)语言是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时所用的一种接近英语的符号语言。例如:CUTTER/10

    LN1=LINE/20,20,20,70

    CIR=CIRCLE/10,0,50,50,100

    FROM/SETPT

    FEDRAT/F01

    GOTO/SETPT


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修改在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

显示图形

后置处理

数学处理

确定工艺过程和参数

零件源程序

零件图纸

输出零件

加工程序

直接通讯

数控

语言

数控程

序系统

数控机床

计算机

APT自动编程过程


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计算机自动编程实例在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下::

零件图

源程序

PARTNO/SAMPLE PART PROGRAM C5 ;零件源程序号为试件程序C5

SAPT=POINT/0,0,0 ;SAPT为起刀点的代号,即坐标系原点

L1=LINE/16,8,0,16,32,0 ;直线L1的两点坐标值

P1=POINT/16,32,0 ;

L2=LINE/P1,ATANGL,45 ;直线L2为过P1点并与X轴夹角为45°


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L3=LINE/32在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:,48,0,48,48,0 ;

L4=LINE/56,20,0,56,40,0 ;

L5=LINE/0,8,0,40,8,0 ;

C1=CIRCLE/48,40,0,8 ;圆C1 圆心坐标为X=48,Y=40,Z=0,R为8

C2=CIRCLE/56,8,0,12 ;

CUTTER/10 ;刀具直径φ10

OUTTOL/0.05 ;轮廓外容差≤0.05

SPINDL/1600,CLW ;主轴转速

1600r/min,顺时针方向回转

COOLNT/ON ;打开冷却液

FEDRAT/500 ;进给速度为00mm/min


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FROM/SAPT ;在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:刀具起始点为SAPT点

GO/TO,L1 ;刀具从点SAPT开始以最短距离向L1运动,直至与L1相切

TLLFT ;顺着切削运动方向看,刀具处在零件左边的位置

COLFT/L1,PAST,L2 ;刀具到达L1时,相对于前一运动向左并沿 L1运动,

直到走过L2时为止

GORGT/L2,PAST,L3 ;从L2的运动方向看,

刀具向右沿L2运动,

直到走过L3时为止


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GORGT/L3在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:,TANTO,C1 ;向右沿L3运动,直到与C1圆相切为止

GOFWD/C1,TANTO,L4 ;向前沿C1圆运动,直到与L4相切

GOFWD/L4,PAST,C2 ;

GORGT/C2,PAST,L5 ;

GORGT/L5,PAST,L1 ;

GOTO/SAPT ;走到SAPT点

GOOLNT/OFF ;关闭冷却液

SPINDL/OFF ;主轴停

FINI ;零件源程序结束


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第五节 自动编程简介 在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

  • 图形自动编程

    以图形要素为输入方式。从编程数据的来源,零件及刀具几何形状的输入、显示和修改,刀具运动的定义,刀具轨迹的生成,加工过程的动态仿真显示,直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的。

    不需要使用数控语言(APT源程序);具有形象、直观、高效等优点。


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图形编程方法使用在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:CAD/CAM系统,使用人机交互手段,通过定义零件毛坯、加工刀具、切削参数、走刀路线、走刀方式、加工误差等内容,由CAD/CAM系统自动加工路径刀位,通过后置处理,生成数据机床的加工程序。数控加工刀位的计算,是图形自动编程的基础。

  • 具有计算机辅助设计(Computer Aided Design)和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing),功能的系统简称 CAD/CAM系统,它是指以计算机作为主要技术手段来生成和运用各种数字信息与图形信息,以进行产品设计和制造的系统。


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  • CAD/CAM在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:系统应具备的基本功能

    • 交互图形输入和输出功能

    • 几何造型功能(曲线和曲面造型;实体造型;物体几何特性计算功能)

    • 有限元分析功能

    • 优化设计功能

    • 处理数控加工信息功能

    • 统一的数据管理功能

    • 二维绘图功能


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第五节 自动编程在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:简介

  • CAD/CAM软件系统

    • UGII(美国)

    • Pro/ENGINEERING

    • I—DEAS

    • CATIA

    • CIMATRON (英国)

    • MasterCAM(美国)

    • CAXA (中国)


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在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

r

(

u

,

v

)

r

(

u

,

v

)

=

+

u

v

r

(

u

,

v

)

r

(

u

,

v

)

R

co

r

(

u

,

v

)

r

(

u

,

v

)

u

v

r

(

u

,

v

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v在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:

u

等参数法


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曲面的参数线法加工刀具路径在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:


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曲面的平切加工刀具路径在立式加工中心上利用上述程序加工图示零件的过程如下:


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粗加工刀具路径粗加工的目的是快速切除毛坯,使加工表面尽量接近零件的最终形状,以便于后续的精加工处理。

原始曲面

粗加工模拟

精加工模拟

数控加工过程的模拟和仿真


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习题与思考题粗加工的目的是快速切除毛坯,使加工表面尽量接近零件的最终形状,以便于后续的精加工处理。

2-1.NC机床零件加工程序的编制方法有几种?试简述它们的特点。

2-2.名词解释:对刀点 、刀位点 、坐标轴、坐标系、机床原点、

工件原点、模态/非模态指令、联动、行切法

2-3.试解释下列指令的意义:

G00 G01 G02 G03;G40 G41 G42 ;G04;G90 G91;G92;G54 G55;G17 G18 G19;M02;M03 M04 M05;M07 M08;

2-4.试说明要坐标系与工件坐标系各自的功用,以及它们的相互关系和如何确定它们的相互关系。

2-5.请按ISO标准,判别数控机床的坐标系,并说明各坐标轴运动方向的确定原则(即说明所确定的方向是刀具还是工件的运动方向)

2-6.加工程序编制中首件试切的作用是什么?

2-7.编程:自选零件形状编制零件加工程序。


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