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1、第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),（一）目的與要求 使學(xué)生建立數(shù)控編程的基本概念，掌握數(shù)控編程的基本內(nèi)容、主要步驟；掌握加工程序的基本組成、程序的基本結(jié)構(gòu)和類型。 （二）教學(xué)內(nèi)容 1數(shù)控加工的過程 2數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 3數(shù)控編程的種類 4數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向的命名規(guī)則 5典型數(shù)控系統(tǒng)及其主要功能 6程序的結(jié)構(gòu) 7程序段格式的書寫規(guī)則 8. 續(xù)效代碼與非續(xù)效代碼,第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),（三）教學(xué)要求 1了解數(shù)控加工的過程 2掌握數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 3掌握數(shù)控編程的種類 4掌握數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向的命名規(guī)則 5了解典型數(shù)控系
2、統(tǒng)及其主要功能 6掌握程序的結(jié)構(gòu)組成 7掌握程序段格式的書寫規(guī)則：字-地址程序段格式 8理解地址碼中英文字母的含義 9掌握續(xù)效代碼與非續(xù)效代碼的概念與區(qū)別,第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ),（四）重點與難點 重點：數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 和運動方向； 難點：續(xù)效代碼與非續(xù)效代碼的區(qū)別。 （五）教學(xué)指導(dǎo),1.1 數(shù)控編程概述,1、數(shù)控加工的概念 數(shù)控加工技術(shù)是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容之一。 （1）數(shù)控加工的對象精密、復(fù)雜零件及模具。 （2）數(shù)控加工的關(guān)鍵設(shè)備是各種典型數(shù)控機(jī)床。 （3）數(shù)控加工的交流語言是零件圖紙。 （4）數(shù)控加工的紐帶是NC程序。 （
3、5）數(shù)控編程的作用數(shù)控加工的橋梁 （p2t1-1）,在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，從分析零件圖紙到獲得數(shù)控機(jī)床所需要的控制介質(zhì)的全部過程為程序編制，簡稱“編程”。,（1）加工工藝分析（分析圖樣，確定加工工藝過程） 在確定加工工藝過程時，編程人員要根 據(jù)零件圖樣進(jìn)行工藝分析，然后選定機(jī)床、 刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工 步順序及切削用量等工藝參數(shù)等。 確定加工方法 加工路線的設(shè)計 加工工序內(nèi)容設(shè)計,這些工作與普通機(jī)床加工零件時 工藝規(guī)程的編制基本上是相似的，但 也有自身的一些特點。,2、數(shù)控編程的內(nèi)容和方法,按已確定的加工路線和允許的零件加工誤差，計算出所需的輸入數(shù)控裝置的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)值
4、計算。數(shù)值計算的主要內(nèi)容是在規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)計算零件輪廓和刀具運動的軌跡的坐標(biāo)值。數(shù)值計算的復(fù)雜程序取決于零件的復(fù)雜程度和數(shù)控裝置功能的強(qiáng)弱，差別很大。對于點位控制的數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控沖床等）加工的零件，一般不需要計算，只是當(dāng)零件圖樣坐標(biāo)系與編制坐標(biāo)系不一致時，才需要對坐標(biāo)進(jìn)行換算。,錯誤,（2）數(shù)值計算（刀具運動軌跡的坐標(biāo)數(shù)值計算）,加工路線、工藝參數(shù)及刀具運動軌跡確定以后，編程人員可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序單。此外，還應(yīng)填寫有關(guān)的工藝文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細(xì)表等。,計算運動軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗和試切,,,,,
5、,,零件圖紙,,,,,,,錯誤,修改,,（3） 編制零件加工程序單,將程序單上的內(nèi)容記錄在 控制介質(zhì)上，作為數(shù)控系 統(tǒng)的輸入信息，若程序較 簡單，也可直接通過鍵盤 輸入。,（4）制備控制介質(zhì),所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進(jìn)一步的校驗和試切削，才能用于正式加工。一般采用空走刀校驗、空運轉(zhuǎn)畫圖校驗以檢查機(jī)床運動軌跡與動作的正確性。,（5）程序的校驗和試切,常用的校驗和試切方法： 對于平面輪廓零件可在機(jī)床上用筆代替刀具、坐標(biāo)紙代替工件進(jìn)行空運轉(zhuǎn)空運行繪圖。 對于空間曲面零件，可用蠟塊、塑料或木料或價格低的材料作工件，進(jìn)行試切，以此檢查程序的正確性。,在具有圖形顯示功能的機(jī)床上，用靜態(tài)顯示（機(jī)床不動
6、）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法，則更為方便。 上述方法只能檢查運動軌跡的正確性，不能判別工件的加工誤差。首件試切(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質(zhì)是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯誤時，應(yīng)分析錯誤的性質(zhì)，或修改程序單，或調(diào)整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。,從以上內(nèi)容來看，作為一名編程人員，不但要熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)的功能及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且還必須是一名好的工藝人員，要熟悉零件的加工工藝、裝卡方法、刀具、切削用量的選擇等方面的知識。,3.數(shù)控編程的種類 （1）手工編程 手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件
7、加工程序單、制備控制介質(zhì)到程序校驗都是由人工完成。對于加工形狀簡單、計算量小、程序不多的零件，采用手工編程較容易，而且經(jīng)濟(jì)、及時。 （2）自動編程 自動編程是利用計算機(jī)專用軟件對復(fù)雜零件進(jìn)行數(shù)控加工程序編制的過程。,1.2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系與運動方向,圖1-1 右手笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系構(gòu)成,按右手笛卡爾坐標(biāo)系法則 形成3個移動軸、3個轉(zhuǎn)動軸,再定其他直線軸。 另兩個直線軸按右手直角坐標(biāo)系來判斷。 X軸為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如車床、外圓磨床)上，X軸的運動方向是徑向的，與橫向?qū)к壠叫?。刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是正方向。對于刀具旋轉(zhuǎn)
8、的機(jī)床，若Z軸為水平(如臥式銑床、鏜床)，則沿刀具主軸后端向工件方向看，右手平伸出方向為X軸正向，若Z軸為垂直(如立式銑、鏜床，鉆床)，則從刀具主軸向床身立柱方向看，右手平伸出方向為X軸正向 利用已確定的X、Z坐標(biāo)的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標(biāo)的正方向。 旋轉(zhuǎn)運動A、B和C。 A、B和C相應(yīng)地表示其軸線平行于X、Y和Z坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運動。A、B和C的正方向，相應(yīng)地表示在X、Y和Z坐標(biāo)正方向上按照右旋螺旋前進(jìn)的方向。,3.典型數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系與運動方向,數(shù)控車床,立式車床,立式銑床,Z軸為垂直(如立式銑、鏜床，鉆床)，則從刀具主軸向床身立柱方向看，右手平伸出方向為X軸正向,
9、2、數(shù)控機(jī)床運動方向的確定 先定Z軸，再確定X軸和Y軸。 與主軸回轉(zhuǎn)軸線平行（重合）. 兩點假設(shè)： 一律假定工件靜止不動，而刀具在移動。 假定刀具遠(yuǎn)離工件方向為坐標(biāo)正方向。,,臥式銑床,對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸為水平(如臥式銑床、鏜床)，則沿刀具主軸后端向工件方向看，右手平伸出方向為X軸正向,在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（車床、磨床等），X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。,,,+Z,4)工件運動時的相反方向 對于工件運動而不是刀具運動的基礎(chǔ)，必須將前述為刀具運動所作的規(guī)定作相反的安排。用加“”字母，如+X，表示工件相對刀具正方向運動指令。而不加
10、“”字母，如+X，則表示刀具相對于工件負(fù)向運動指令。二者表示的運動方向相反。對于編程人員之考慮不加“”的運動方向，對于機(jī)床制造者，則需要考慮帶“”的運動方向。,4.機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系,編程總是基于某一坐標(biāo)系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的,,（1）機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床原點及機(jī)床參考點,,,,,機(jī)床坐標(biāo)系 也稱機(jī)械原點、參考點或零點。 例子：車床 加工中心,數(shù)控車床坐標(biāo)系的原點,工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）,數(shù)控車削工件坐標(biāo)系的原點,數(shù)控銑削工件坐標(biāo)系的原點,25,,,,相對坐標(biāo)表示法 大多數(shù)用G91表示，有的用X、Y、Z表示絕對坐標(biāo)，用U、V、W表示
11、相對坐標(biāo)。,（2）絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo),絕對坐標(biāo)表示法 大多數(shù)用G90表示。,絕對坐標(biāo)表示法,相對坐標(biāo)表示法,26,1.3 典型數(shù)控系統(tǒng)及其主要功能,1.典型數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。數(shù)控機(jī)床根據(jù)功能和性能要求，配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)分為車削（L/T）和銑削（M）2類。 1）FANUC, 如：0i-M/T、16i、18i、21i等。 2）SIEMENS，如：802S/C/D、810、840D等。 3）MITSUBISHI(三菱)，如：E60、M64、C70等。 4）HADENHAN.（5軸）如：TNC320、iTNC530. 5）華中數(shù)控，如：HNC-21T/M。 6）廣州
12、數(shù)控，如：GSK928M/T、GSK980M.,2.數(shù)控系統(tǒng)的功能,數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。數(shù)控機(jī)床根據(jù)功能和性能要求，配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。無論何種數(shù)控系統(tǒng)，其基本功能有5種，分別是： （1）準(zhǔn)備功能準(zhǔn)備功能是使數(shù)控機(jī)床作好某種操作準(zhǔn)備的指令，用地址G和數(shù)字表示，如G00、G01、G94等。 （2）刀具功能刀具功能字T。由地址功能碼T和數(shù)字組成。刀具功能的數(shù)字是指定的刀號，數(shù)字的位數(shù)由所用的系統(tǒng)決定。 （3）主軸速度功能主軸轉(zhuǎn)速功能字S，由地址碼S和數(shù)字組成，主要用于主軸速度控制。 （4）進(jìn)給功能進(jìn)給功能字F表示刀具中心運動時的進(jìn)給速度，進(jìn)給功能用F代碼直接指定各軸的進(jìn)給速度。由地址碼F和數(shù)
13、字構(gòu)成。 （5）輔助功能輔助功能也叫M功能或M代碼，它是控制機(jī)床或系統(tǒng)的開關(guān)功能的一種命令。由地址碼M和數(shù)字組成。常用的輔助功能有程序停、主軸正/反轉(zhuǎn)、冷卻液接通和斷開、換刀等。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,1.程序結(jié)構(gòu) 數(shù)控加工中，為使機(jī)床運行而送到CNC的一組指令稱為程序。每一個程序都是由程序號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,1.程序的結(jié)構(gòu) 程序號 程序號為程序的開始部分，為了區(qū)別存貯器中的程序，每個程序都要有程序編號，在編號前采用程序編號地址碼，類似于人名。如在FANUC系統(tǒng)中，采用英文字母“O”作為程序編號地址，而其他系統(tǒng)有的采用“P”、
14、“%”以及“：”等。 程序內(nèi)容。程序內(nèi)容是整個程序的核心，由許多程序段組成，每個程序段由一個或多個指令組成，表示數(shù)控機(jī)床要完成的全部動作。 程序結(jié)束。在程序的末尾，用程序結(jié)束指令M02或M30作為整個程序結(jié)束的符號，來結(jié)束整個程序。,,,,O0701 (樣本程序結(jié)構(gòu)) （PETER SMID08-12-1） NI G20;(在單獨行設(shè)置單位) N2 G17 G40 G80 G49;(初始設(shè)置與取消) N3 T01;(刀具到等待位置) N4 M06；（刀具安裝到主軸） N5 G90G54 G00 X0 Y0 S800 M03 T02; N6 G43Z2.0H01 M08; N29 M05; N3
15、0 M30;,程序號,,程序頭,,程序內(nèi)容,程序結(jié)束,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,圖1-3 主程序和子程序關(guān)系圖,1、程序的結(jié)構(gòu),數(shù)控系統(tǒng)加工程序可以分為主程序和子程序,,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本編程術(shù)語 編程時使用4個基本術(shù)語： 字符字程序段程序 （1）字符 是程序中的最小單元，形式：數(shù)字、字母、符號。 數(shù)字：由09組成的數(shù)，使用整數(shù)、小數(shù)兩種模式，只 要在許可范圍內(nèi)的數(shù)字均有效。 字母：26個英文字母，大小寫具有相同的意義，習(xí)慣 用大寫形式。 符號：最常見的符號是小數(shù)點、負(fù)號、百分號、圓括 號等。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本
16、編程術(shù)語 （2）字 程序字由字母、數(shù)字和符號組成，并形成程序中具有特定含義的功能字。 例如：N05順序號字； G01直線插補運動字； X-183.5坐標(biāo)尺寸字 F275.0進(jìn)給功能字。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本編程術(shù)語 （2）字 構(gòu)成字的地址碼 字 X-30.0,,,,,地址,,符號+數(shù)字,2、基本編程術(shù)語 （2）字對于字的地址碼說明 使用整數(shù)的情況 使用整數(shù)的字：D、H、T、S、M等； 如：D01、H02、T05、M05、S800 使用小數(shù)的情況 使用小數(shù)的字：X、Y、Z、I、J、K、A、B、C、Q、R、F等。 如：X125.3，15.3
17、85，A3.2，F(xiàn)0.05 在編程手冊中，經(jīng)常將數(shù)字表示成以下形式： G01 IP5.3; X5.5; P5等。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,2、基本編程術(shù)語 （3）程序段 為了完成某一動作要求所需的字組合?？勺鳛橐粋€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。 例如：N05 G01 X-128.0 F180.0 (4)程序 一個數(shù)控加工程序是若干個程序段組成的。是數(shù)控加工時，為使機(jī)床運行完成某一零件加工任務(wù)，而送到數(shù)控裝置的一個指令集。,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,3、程序段格式的書寫規(guī)則 固定程序段格式 其中的數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照順
18、序和長度排列，不得有誤，早期數(shù)控系統(tǒng)使用。 分隔符程序段格式 使用分割符B隔開各個字，若沒有數(shù)據(jù)，分隔符不能省去。我國數(shù)控線切割機(jī)床采用的“3B”或“4B”分隔符格式。如：B0B10000B10000GYL2. 字-地址程序段格式(是我們目前常用的) 例如：N20 G01 X35.2 Y-46.8 F120,1.4 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式,,3、程序段格式的書寫規(guī)則 通常情況下程序段中的字組合書寫順序： N G X . Z . M S T ； 順序號 準(zhǔn)備功能 尺寸字 輔助 主軸 刀具 結(jié)束 功能
19、功能 功能 符號 例如： N010 M03 S600 M08； N020 G90 G54 G00 Z5；,1.5 數(shù)控代碼的類型及特點,,1、代碼（字）的類型尺寸字和功能字 程序中于刀具位置相關(guān)的程序字是尺寸字；跟機(jī)床功能有關(guān)的字是功能字又稱非尺寸字、功能指令或功能代碼。 N11 G91 G00 X70.0 Y45.0 N12 G43 Z2.0 H1 N13 G01 Z-18.0 F100 M08 N14 G04 X2.0 N15 G00 Z18.0,1.5 數(shù)控代碼的類型及特點,,1、代碼特征 （1）模態(tài)代碼 模態(tài)代碼可在連續(xù)多個程序段中有效，直到被相同組別的代
20、碼取代。 大部分代碼均為模態(tài)代碼。 例如：G01和G00是01組中的模態(tài)代碼，程序段如下： N50 G01 X100.0 Z50.0 F200.0; (G01有效)（直線插補） N60 G01 X180.0; (G01仍有效) N60 X180.0 N70 G00 Z-20.0; (G00有效) ,1.5 數(shù)控代碼的類型及特點,,2、代碼特征 （2）非模態(tài)代碼 非模態(tài)代碼只在本程序段中有效，不具備續(xù)效功能，在G代碼表中的00組均為非模態(tài)代碼。如：G04、G28、G29等。 例如： N50 G04 X1.0 ; (G04有效) N60 ; (G04無效) N70 G00 X180.0; (G00有效) ,1.5 數(shù)控代碼的類型及特點,,3、代碼表的特征及應(yīng)用 功能類別、同組特性、默認(rèn)值 P13表1-2,本章小結(jié),本章介紹了數(shù)控編程的基本概念，數(shù)控編程的基本內(nèi)容、主要步驟，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向命名規(guī)則，加工程序的基本組成、程序的基本結(jié)構(gòu)和類型等主要內(nèi)容。通過本章的學(xué)習(xí)，要重點掌握： 數(shù)控編程的基本內(nèi)容、主要步驟； 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向命名規(guī)則； 程序的基本組成、程序的基本結(jié)構(gòu)和類型； 用于指令的英文字母的含義； 模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼的特征和區(qū)別。,
數(shù)控加工的編程基礎(chǔ)
