数控编程基础(1).ppt
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1、单元3 数控编程基础单元单元3 数控编程基础数控编程基础数控编程概述数控编程概述数控编程的坐标系统数控编程的坐标系统对刀理论及步骤对刀理论及步骤数控编程的内容及步骤数控编程的内容及步骤程序结构及代码程序结构及代码数控数控编程编程常用指令常用指令及其及其格式格式G90G90、G91G91、G00G00、G01G01G02G02、G03G03刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能子程序功能子程序功能单元小结单元小结*1 1数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础3.1 数控编程概述 在在普普通通机机床床上上加加工工零零件件时时,一一般般由由工工艺艺人人员员按按照照零零件件图图事事先先制制
2、订订好好加加工工工工艺艺规规程程。零零件件的的加加工工过过程程都都是是由由人工手动操纵来实现的。人工手动操纵来实现的。用用用用数数数数控控控控机机机机床床床床加加加加工工工工零零零零件件件件时时时时,是是是是按按按按照照照照事事事事先先先先编编编编制制制制好好好好的的的的加加加加工工工工程程程程序序序序自自自自动动动动地地地地对对对对被被被被加加加加工工工工零零零零件件件件进进进进行行行行加加加加工工工工。人人们们将将这这些些能能控控制制机机床床进进行行加加工工的的数数字字信信息息,归归纳纳、综综合合成成方方便便的的指指令令代代码码,按按工工件件图图纸纸及及工工艺艺要要求求将将这这些些指指令令
3、代代码码有有序序地地排排列,即组成数控加工程序。列,即组成数控加工程序。*2 2数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础数控编程的工作过程数控编程工作框图*3 3数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础 永远假定刀具相对于静止永远假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。的工件坐标系而运动。3.2 数控编程的坐标系统1 1坐标和运动方向命名的原则坐标和运动方向命名的原则 为简化程序编制,保证数据的互换性。为简化程序编制,保证数据的互换性。在数控机床中,在数控机床中,为了实现零件的加工,往往需要控制几个方向的运动,这为了实现零件的加工,往往需要控制几个方向的运动,这就
4、需要建立坐标系,以便区别不同运动方向。为了使编出就需要建立坐标系,以便区别不同运动方向。为了使编出的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性,必须统一的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性,必须统一规定数控机床的坐标方向。我国的规定数控机床的坐标方向。我国的JB3051-82JB3051-82标准为数字标准为数字控制机床坐标轴和运动方向的命名控制机床坐标轴和运动方向的命名 ,其中的规定与国际,其中的规定与国际标准标准ISO841ISO841中的规定是相同的。中的规定是相同的。3.2.1 JB3051-823.2.1 JB3051-823.2.1 JB3051-823.2.1 JB3051-82
5、的规定:的规定:的规定:的规定:*4 4数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础qqZ Z坐标的运动坐标的运动 标准规定:标准规定:Z轴与主轴轴线轴与主轴轴线或重合。或重合。若没有主轴若没有主轴(牛头刨床牛头刨床)或者有多个主轴,则选或者有多个主轴,则选择垂直于工件装夹面的方向为择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。坐标。若主轴能摆动:若主轴能摆动:在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时,在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时,则这个坐标便是则这个坐标便是Z坐标;坐标;若在摆动的范围内与多个坐标平行,则取垂直于工件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
6、的方向为装夹面的方向为Z坐标。坐标。3 3运动方向的确定运动方向的确定正方向:刀具远离工件的方向正方向:刀具远离工件的方向2 2标准坐标系的规定标准坐标系的规定右手笛卡儿坐标系右手笛卡儿坐标系右手笛卡儿坐标系右手笛卡儿坐标系*5 5数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础qX坐标的运动坐标的运动 标准规定:标准规定:X坐标一般是水平的,坐标一般是水平的,工件的装夹面。工件的装夹面。对于工件旋转的机床(车床、磨床等),对于工件旋转的机床(车床、磨床等),X轴的运动轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板方向是工件的径向并平行于横向拖板,且刀具离开工,且刀具离开工件旋转中心的方向是
7、件旋转中心的方向是X轴的正方向。轴的正方向。对于刀具旋转的机床(铣床、钻床、镗床等)。对于刀具旋转的机床(铣床、钻床、镗床等)。Z轴水平(轴水平(卧式卧式),则),则从刀具从刀具(主轴主轴)向工件看向工件看时,时,X坐标的正坐标的正方向指向右边。方向指向右边。Z轴垂直(轴垂直(立式立式):):单立柱机床,单立柱机床,从刀具向立柱看从刀具向立柱看时,时,X的正方向指向右边;的正方向指向右边;双立柱机床双立柱机床(龙门机床龙门机床),从刀具向左立柱看从刀具向左立柱看时,时,X轴的正轴的正方向指向右边。方向指向右边。*6 6数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础ZX*7 7数数控控
8、加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础ZXY*8 8数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础qqY Y坐标坐标 利用已确定的利用已确定的X X、Z Z坐标的正方向,坐标的正方向,用右手定则或右手螺旋法则用右手定则或右手螺旋法则,确定确定Y Y坐标的正方向。坐标的正方向。右手定则:大姆指指向右手定则:大姆指指向+X X,中指指向中指指向+Z Z,则则+Y Y方向为食指方向为食指指向。指向。右手螺旋法则:在右手螺旋法则:在X ZX Z平面,从平面,从Z Z至至X X,姆指所指的方向为姆指所指的方向为+y y。*9 9数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础
9、qq 旋转运动旋转运动A A、B B和和C C 绕绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示,坐标轴相互关系表示,坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定由右手螺旋法则而定。*1010数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础qq 对于工件运动的方向规定对于工件运动的方向规定工件运动的机床,必须将工件运动的机床,必须将刀具运动所作的规定作相刀具运动所作的规定作相反的安排,反的安排,用带用带用带用带 的字母的字母的字母的字母,表示工件相对于刀具的正表示工件相对于刀具的正向运动指令。向运动指令。对于编程、工艺人员只考对于编程、工艺人员只考虑不带虑不带 的运
10、动方向。的运动方向。qq 主轴旋转运动的方向主轴旋转运动的方向主轴主轴的顺时针的顺时针旋转运动旋转运动方向(正转),是方向(正转),是按右旋按右旋按右旋按右旋螺纹进入工件的方向螺纹进入工件的方向螺纹进入工件的方向螺纹进入工件的方向。(铣床)(铣床)*1111数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础q 机床原点机床原点机床原点机床原点 机床原点是指在机床上设置的一个固定点,即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来,是数控机床进行加工运动的基准参考点。3.2.2 3.2.2 3.2.2 3.2.2 机床原点与机床参考点机床原点与机床参考点机床原点与机床参考点机床原点与机
11、床参考点 在数控车床上,机床在数控车床上,机床原点一般取在原点一般取在卡盘后端卡盘后端面与主轴中心线的交点面与主轴中心线的交点处处,同时,通过设置参,同时,通过设置参数的方法,数的方法,也可将机床也可将机床原点设定在原点设定在X X、Z Z坐标的坐标的正方向极限位置上正方向极限位置上。机床原点,各个生产厂家不一致机床原点,各个生产厂家不一致*1212数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础机床原点一般取在机床原点一般取在X X、Y Y、Z Z坐标的正方向极限位置上。坐标的正方向极限位置上。在数控铣床上在数控铣床上*1313数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础
12、机床参考点 用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。其位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的,坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。通常在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。而数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的。数控机床开机时,必须先数控机床开机时,必须先确定机床原点,确定机床原点,而确定机床原而确定机床原点的运动就是回参考点的操作,点的运动就是回参考点的操作,这样通过确认参考点,就确定这样通过确认参考点,就确定了机床原点。了机床原点。只有机床参考点只有机床参考点被确认后,机床原点才被确认,被确认后,机床原点才被确认,刀具(或工作台)
13、移动才有基刀具(或工作台)移动才有基准。准。*1414数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础数控车床结构原理图 机床原点的建立:用回零(或回参考点)方式建立,刀架带动挡铁压下行程开关2、4时,相应机床坐标清零。回零(或回参考点)的实质是建立机床坐标系实质是建立机床坐标系。*1515数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础3.2.3 3.2.3 3.2.3 3.2.3 工件坐标系、程序原点和对刀工件坐标系、程序原点和对刀工件坐标系、程序原点和对刀工件坐标系、程序原点和对刀 1.1.工件坐标系工件坐标系 工件坐标系是编程人员在编程时设定工件坐标系是编程人员在编程时
14、设定的坐标系,也称为编程坐标系。通常编程的坐标系,也称为编程坐标系。通常编程人员选择工件上的某一已知点为原点,建人员选择工件上的某一已知点为原点,建立一个新的坐标系,称为工件坐标系。该立一个新的坐标系,称为工件坐标系。该坐标系的原点称为程序原点或编程原点。坐标系的原点称为程序原点或编程原点。工件坐标系一旦建立便一直有效,直到被工件坐标系一旦建立便一直有效,直到被新的工件坐标系所取代。新的工件坐标系所取代。工件坐标系坐标轴的确定工件坐标系坐标轴的确定:工件坐标系的Z轴与机床坐标系的Z轴平行,正方向一致,选择零件的主要进给切削方向为X轴。*1616数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编
15、程基础vv 应尽量选择在零件的应尽量选择在零件的应尽量选择在零件的应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准设计基准或工艺基准设计基准或工艺基准设计基准或工艺基准上;上;上;上;vv尽可能选在尽可能选在尽可能选在尽可能选在尺寸精度高、粗糙度低的表面尺寸精度高、粗糙度低的表面尺寸精度高、粗糙度低的表面尺寸精度高、粗糙度低的表面上;上;上;上;vv最好选择在最好选择在最好选择在最好选择在对称中心对称中心对称中心对称中心上。上。上。上。2.2.程序原点:程序原点:工件坐标系的工件坐标系的原点,原点,它是零件图上最重要的设计它是零件图上最重要的设计它是零件图上最重要的设计它是零件图上最重要的设计基准点,一般
16、用基准点,一般用基准点,一般用基准点,一般用G92G92G92G92或或或或G54G59G54G59G54G59G54G59指定。指定。指定。指定。选选择择原原则则*1717数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础对刀对刀对刀对刀 对刀是指零件被装夹到机床上之后,用某种方法获得编程原点在机床坐标系中的位置(即编程原点的机床坐标值)。编程人员在编制程序时,只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系建立编程坐标系、计算坐标数值,而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说,则应在装夹工件、调试程序时,将编程原点转换为加工原点将编程原点转换为加工原点,并确定加工原点的位
17、置,在在数控系统中给予设定数控系统中给予设定(即给出原点设定值),然后就可以自动加工了。先编程,再演示对刀并自动加工对刀的实质是建立工件坐标系与机床坐标系的关系。实质是建立工件坐标系与机床坐标系的关系。*1818数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础在立式数控铣床上设置加工原点 v练习1:如下图所示,通过对刀操作确定加工原点02的位置,即机床坐标系下X X3 3=-500.166,Y=-500.166,Y3 3=-414.583,Z=-414.583,Z3 3=-223.067=-223.067。*1919数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础设置加工原点的
18、操作界面设定加工坐标系(方法一)设定加工坐标系(方法一)用G54G59设定加工坐标系(G54对应一号工件坐标系,其余以此类推)。在MDI 坐标系坐标系F3下的G54G54页面,输入加工原点的机床坐标值后回车。程序的第一句是G54(G55G54(G55G59)G59)程序执行此句时程序执行此句时,数控系统自数控系统自动调出存入的机床坐标值,动调出存入的机床坐标值,即找到即找到工件坐标系的基准点,工件坐标系的基准点,以后各程序以后各程序段的段的工件坐标值工件坐标值由系统由系统自动转换自动转换成成机床坐标值机床坐标值并运行。并运行。*2020数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础练
19、习练习练习练习2 2 2 2:数控铣床对刀设置加工原点:数控铣床对刀设置加工原点:数控铣床对刀设置加工原点:数控铣床对刀设置加工原点试切对刀步骤:1.划线;2.主轴正转;3.移动工作台和刀具,使刀具移至编程原点;4.记录下编程原点的机床坐标值。*2121数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础G54 对刀 若程序中第一句编写的是G54,对刀到编程原点后,将记录下的编程原点的机床坐标值机床坐标值输入到自动坐标系G54中。1.G54对刀使用的是机床坐标值,因此,机床开机后必机床开机后必须回参考点,确认须回参考点,确认机床坐标系机床坐标系;2.执行G54指令时,机床无进给运动机床无进
20、给运动,而是工件坐标零点工件坐标零点调用调用G54的存储值的存储值。结论:加工坐标系结论:加工坐标系不随不随刀具起始点的位置而变化刀具起始点的位置而变化*2222数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础练习3:对刀设置加工原点*2323数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础练习3:设置加工原点v 1、准备工作 机床回参考点,确认机床坐标系;v 2、装夹工件毛坯并对刀 通过夹具使零件定位,并使工件定位基准面与机床运动方向一致;*2424数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础G54对刀值的计算v从X(Y)负向向正向移动(),工件原点的X向机床坐标
21、值:X=X(对刀点)+刀具半径+塞尺厚+工件长度的一半;v从X(Y)正向向负向移动(),工件原点的X向机床坐标值:X=X(对刀点)-刀具半径-塞尺厚-工件长度的一半;v从Z正向向负向移动(),工件原点的Z向机床坐标值:Z=Z(对刀点)-塞尺厚。XY*2525数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础练习3:设置加工原点v 3、对刀测量:用简易对刀法测量,方法如下:用直径为10的标准测量棒、塞尺对刀,得到测量值为X=-437.726,Y=-298.160,Z=-31.833,如图所示。v 4、计算设定值将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。X X坐坐标设定值标设定值X=-437.
22、726+5+0.1+40=-392.626mm;Y坐标设定值Y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mm;Z坐标设定值Z=-31.833-0.2=-32.033mm。*2626数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础练习3:设置加工原点v 5 5、设定加工坐标系、设定加工坐标系在在 MDI MDI 方式下,进入加工坐标系设定页面。输入数据:方式下,进入加工坐标系设定页面。输入数据:X=-392.626 Y=-246.460 Z=-32.033X=-392.626 Y=-246.460 Z=-32.033 v 6 6、校对设定值校对设定值 对于初学者,在进行了加
23、工原点的设定后,对于初学者,在进行了加工原点的设定后,应进一步校对应进一步校对设定值设定值,以保证参数的正确性。校对工作的具体过程如下:,以保证参数的正确性。校对工作的具体过程如下:在设定了在设定了G54G54加工坐标系后,加工坐标系后,MDIMDI方式运行方式运行G54G54指令,再进行指令,再进行回机床参考点操作,其回机床参考点操作,其工件坐标工件坐标显示值应为:显示值应为:X+392.626X+392.626,Y+246.460Y+246.460,Z+32.033Z+32.033。这反过来也说明这反过来也说明G54G54的设定值是正确的。的设定值是正确的。*2727数数控控加加工工编编程
24、程及及操操作作单元3 数控编程基础*2828数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础在立式数控铣床上设置加工原点 设定加工坐标系(方法二)设定加工坐标系(方法二)G92为设定加工坐标系指令。格式:G92 X Y ZX、Y、Z为刀具起始点在工件坐标系下的坐标值。执行G92程序段时,刀具起始点的工件坐标值置为XYZ。结论:加工坐标系结论:加工坐标系随随刀具起始点的位置而变化刀具起始点的位置而变化 如右图所示,程序为:G92 X50 Y10 Z50执行G92程序段时,刀具起始点的工件坐标值置为X50Y10Z50。则工件坐标值X0Y0Z0处也就确定了。*2929数数控控加加工工编编程程
25、及及操操作作单元3 数控编程基础G92 对刀 若程序中第一句编写的是G92 X0 Y0 Z50,对刀到编程原点后,在MDIMDI方式下运行方式下运行G91 G00 G91 G00 Z50Z50,使刀具在自动加工之前使刀具在自动加工之前准确准确位于刀具起始位于刀具起始点点0,0,50 处处。1.对刀点的机床坐标值可以不记录不使用;2.程序结束之前必须回到刀具起始点刀具起始点。3.执行G92指令时,机床无进给运动,而是工件坐标工件坐标置为置为0 0,0 0,5050*3030数数控控加加工工编编程程及及操操作作单元3 数控编程基础在华中系统数控车床上在华中系统数控车床上在华中系统数控车床上在华中系
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