【正文】 第二章 數(shù)控加工程序的編制 確定加工方案 工藝處理 數(shù)學(xué)處理 編寫程序清單 制備控制介質(zhì) 程序檢驗(yàn) 第一節(jié) 數(shù)控編程的基本知識(shí) 一、 編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控編程的過程可以用流程圖 21表示 。 各環(huán)節(jié)簡(jiǎn)要說明如下： 圖 21 數(shù)控編程過程 返回課件首頁 1． 確定加工方案 : 選擇能夠?qū)崿F(xiàn)該方案的適當(dāng)?shù)臋C(jī)床 、 刀具 、 夾具和裝夾方法 。 2. 工藝處理 : 工藝處理包括選擇對(duì)刀點(diǎn) ， 確定加工路線和切削用量 。 3. 數(shù)學(xué)處理 : 根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù) (每一程序段的終點(diǎn)坐標(biāo) )。 4. 編寫程序清單 5. 制備介質(zhì)和程序檢驗(yàn) 加工方案 工藝處理 數(shù)學(xué)處理 編程方法有手工編程、數(shù)控語言編程和圖形編程三種 1. 手工編程 2. 數(shù)控語言編程 3. 圖形編程 二、 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ) 1． 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 為了使編出的程序在不同廠家生產(chǎn)的同類機(jī)床上有互換性，必須統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)方向。我國(guó)的 JB305182標(biāo)準(zhǔn)為 《 數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的命名 》 ，其中的規(guī)定與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO841中的規(guī)定是相同的。 右手坐標(biāo)系， X,Y,Z,A,B,C； X’,Y’,Z’,A’,B’,C’ Z為平行與機(jī)床主軸，離開工件為正； X為水平，平行工件裝夾面，平行主切削方向； a 對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床， X為工件徑向，平行于橫滑座，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心向?yàn)檎? b 對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的立式機(jī)床，當(dāng)從刀具的主軸向立柱看時(shí)，向右的方向?yàn)檎? c 對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的臥式機(jī)床，當(dāng)從刀具（主軸）尾端向工件看時(shí)，向右的方向?yàn)檎? 圖 22 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的定義 2. 機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系 機(jī)床原點(diǎn)（機(jī)械原點(diǎn)，機(jī)械參考點(diǎn)，零點(diǎn)） 機(jī)床固有點(diǎn)，啟動(dòng)時(shí)，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)式或手動(dòng)式回零，回零就是回到直線坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的正向極限位置，這個(gè)位置一般采用常開微動(dòng)開關(guān)配合反饋元件標(biāo)記脈沖的方法確定。 機(jī)床坐標(biāo)系 以機(jī)床原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系 編程坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系） 編程時(shí)一般選擇工件上的某一點(diǎn)為程序的原點(diǎn)（ 0），并以這點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立的新坐標(biāo)系。同時(shí)可設(shè)定 6個(gè)（ G54G59） 局部坐標(biāo)系 在編程坐標(biāo)系中建立的坐標(biāo)系 G52,在所在的編程坐標(biāo)系里有效 編程坐標(biāo) 系 G54 編程坐標(biāo)系 G59 G54中的 局部 坐標(biāo)系 G59中的 局部坐標(biāo)系 機(jī)床坐標(biāo)系 圖 23 機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系的關(guān)系 車床的兩種坐標(biāo)系： ? CK3263 (b) CK0630 (c) CK6140 XOZ — 機(jī)床坐標(biāo)系 Xp Op Zp — 工件坐標(biāo)系 圖 2 銑床的兩種坐標(biāo)系 3． 對(duì)刀點(diǎn) （ 起刀點(diǎn) ） 的確定 在數(shù)控加工中 ， 工件坐標(biāo)系確定后 ， 還要確定刀具的刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置 。 即常說的對(duì)刀問題 。 對(duì)刀點(diǎn)也稱起刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn) 。 數(shù)控機(jī)床上 ， 目前 ， 常用的對(duì)刀方法為手動(dòng)試切對(duì)刀 。 a）對(duì)稱零件的對(duì)刀點(diǎn)選擇 b）鉆孔加工時(shí)的對(duì)刀點(diǎn)選擇 圖 24 對(duì)刀點(diǎn)的選擇 參考內(nèi)容：數(shù)控車床與銑床的對(duì)刀 (一 )．?dāng)?shù)控車床的對(duì)刀 數(shù)控車床對(duì)刀方法基本相同，首先，將工件在三爪卡盤上裝夾好之后，用手動(dòng)方法操作機(jī)床，具體步驟如下： 1）回參考點(diǎn)操作 采用 ZERO（回參考點(diǎn)）方式進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作，建立機(jī)床坐標(biāo)系。此時(shí) CRT上將顯示刀架中心（對(duì)刀參考點(diǎn)）在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。 2）試切對(duì)刀 先用已選好的刀具 將工件外圓表面車一刀，保持 X向 尺寸不變， Z向退刀，按設(shè)置編程 零點(diǎn)鍵， CRT屏幕上顯示 X、 Z坐標(biāo) 值都清成零（即 X0， Z0）；然后， 停止主軸，測(cè)量工件外圓直徑 D。 如圖所示。再將工件端面車一刀， 當(dāng) CRT上顯示的 X坐標(biāo)值為 （ D/2） 時(shí)，按設(shè)置編程零點(diǎn)鍵， CRT屏幕 上顯示 X、 Z坐標(biāo)值都清成零（即 X0， Z0），系統(tǒng)內(nèi)部完成了編程零點(diǎn)的 設(shè)置功能 。 (二 )．?dāng)?shù)控銑床的對(duì)刀 假設(shè)零件為對(duì)稱零件，并且毛坯已測(cè)量好長(zhǎng)為 L 寬為 L2，平底立銑刀的直徑也已測(cè)量好。如圖所示，將工件在銑床工作臺(tái)上裝夾好后，在手動(dòng)方式操縱機(jī)床，具體步驟如下： 1）回參考點(diǎn)操作 采用 ZERO（回參 考點(diǎn)）方式進(jìn)行回參 考點(diǎn)的操作，建立機(jī) 床坐標(biāo)系。此時(shí) CRT 上將顯示銑刀中心 （對(duì)刀參考點(diǎn)）在機(jī) 床坐標(biāo)系中的當(dāng)前位 置的坐標(biāo)值。 2）手工對(duì)刀 先使刀具靠攏工件的左側(cè)面（采用點(diǎn)動(dòng)操作，以開始有微量切削為準(zhǔn)），刀具如圖 A位置，按設(shè)置編程零點(diǎn)鍵， CRT上顯示 X0、 Y0、 Z0，則完成 X方向的編程零點(diǎn)設(shè)置。再使刀具靠攏工件的前側(cè)面，刀具如圖 B位置，保持刀具 Y方向不動(dòng)，使刀具 X向退回，當(dāng) CRT上 X坐標(biāo)值 0時(shí)，按編程零點(diǎn)設(shè)置鍵，就完成 X、 Y兩個(gè)方向的編程零點(diǎn)設(shè)置。最后抬高 Z軸，移動(dòng)刀具，考慮到存在銑刀半徑，當(dāng) CRT上顯示 X坐標(biāo)值為（ L1/2+銑刀半徑）， Y的坐標(biāo)值為（ L2/2+銑刀半徑）時(shí)，使銑刀底部靠攏工件上表面，按編程零點(diǎn)設(shè)置鍵， CRT屏幕上顯示 X、 Y、 Z坐標(biāo)值都清成零（即 X0，Y0， Z0），系統(tǒng)內(nèi)部完成了編程零點(diǎn)的設(shè)置功能。就把銑刀的刀位點(diǎn)設(shè)置在工件對(duì)稱中心上，即工件坐標(biāo)系的工件原點(diǎn)上。 3）建立工件坐標(biāo)系 此時(shí)，刀具（銑刀的刀位點(diǎn)）當(dāng)前位置就在編程零點(diǎn)（即工件原點(diǎn)）上。由于手動(dòng)試切對(duì)刀方法，調(diào)整簡(jiǎn)單、可靠，且經(jīng)濟(jì)，所以得到廣泛的應(yīng)用。 4. 編程中的誤差控制 （ 1） 逼近誤差 （ 2） 插補(bǔ)誤差 （ 3） 圓整化誤差 ⊿ 程 ＝ f(⊿ 逼 ， ⊿ 插 ， ⊿ 圓 ) 數(shù)控零件加工中 ， 還有其它不可避免的誤差 ， 如進(jìn)給誤差 、 定位誤差等 ，一般編程誤差占整個(gè)加工誤差的 10％ 。 縮小編程誤差的方式：增加插補(bǔ)段 ， 這樣加大了計(jì)算工作量 。 第二節(jié) 手工編程 一 、 代碼標(biāo)準(zhǔn) 與格式 兩種國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)： ISO（ 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ） ,EIA（ 美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) ） ；我國(guó) JB320883,與 ISO等效 程序段格式的相關(guān)概念 1 程序由若干個(gè) “ 程序段 （ block） ” 組成 ， 每個(gè)程序段由一定的順序和規(guī)定排列的 “ 字 ” （ word） 組成 —— 程序段 2 字：表示地址的英文字母 、 特殊文字和數(shù)字集合 ， 表示某一功能的一組代碼符號(hào) ， 是控制帶或程序的信息單位 3 格式：指一個(gè)程序段中各個(gè)字的排列順序及其表達(dá)形式；常用的有三種：固定順序程序段格式；分隔符固定順序程序段格式；字地址程序段格式 。廣為應(yīng)用的是：字地址程序段格式 二 、 字地址程序段格式 （ word address format） 如 :N100 G01 X3200 Y2500 Z150 F180 S240 T12 M05。 可見每個(gè)程序段由：順序號(hào)字；準(zhǔn)備功能字；尺寸字；進(jìn)給功能字；主軸功能字；刀具功能字；輔助功能字和程序結(jié)束符組成 各字的意義 1）程序段序號(hào)（ sequence muber） N加數(shù)字 2) 準(zhǔn)備功能 G代碼（ preparatory function or Gfunction） , 數(shù)控系統(tǒng)作某種操作 3）尺寸字（ dimension word） , 給定機(jī)床各坐標(biāo)軸位移的方向和數(shù)據(jù)，進(jìn)給尺寸地址字有 X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R,A,B,C,I,J,K 4)進(jìn)給速度字（ feed function or Ffunction） F后加若干位數(shù)字，數(shù)字取決于每個(gè)數(shù)控系統(tǒng)所采取的進(jìn)給速度指定方式 5）主軸速度字（ spindle speed function or Sfunction） S后加若干位數(shù)字，數(shù)字取決于每個(gè)數(shù)控系統(tǒng)所采取的主軸速度指定方式 6）刀具功能字（ tool function or Tfunction） 7)輔助功能字（ miscellaneous function or Mfunction） 指定除 G之外的種種通斷控制功能 M00M99, 8)程序段結(jié)束符 ； * CR LF 空格 回車 三、 常用 G代碼 作用：主要是指定數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算做準(zhǔn)備 通過下圖學(xué)習(xí)： 圖示為加工輪廓 ABCDE,XO機(jī) Y為零件坐標(biāo)系， X0Y為編程坐標(biāo)系，兩坐標(biāo)系的關(guān)系就是零件加工安裝關(guān)系， N01 G92 X10 Y10。 N02 G90 G17 G00 X10 Y10。 N03 G01 X30 F100。 N04 G03 X40 Y20 I0 J10。 N05 G02 X30 Y30 I0 J10。 N06 G01 X10 Y20。 N07 Y10。 N08 G00 X10 Y10 M02。 N01 G91 G17 G01 X20 Y20。 N03 G01 X20 F100。 N04 G03 X10 Y10 I0 J10。 N05 G02 X10 Y10 I0 J10。 N06 G01 X20 Y10。 N07 Y10。 N08 G00 X20 Y20 M02。 絕對(duì)編程 相對(duì)編程 10 O機(jī) O編 B 20 40 X Y D A C 10 E 1．坐標(biāo)定義指令 1） 絕對(duì)尺寸及相對(duì)尺寸編程指令 G90、 G91 圖 28 絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)的定義 假設(shè)刀具的當(dāng)前位置在 A點(diǎn)，以下兩段代碼的功能是一樣的： G00 G54 G90 ； G00 G91 ； 2） G92 設(shè)定當(dāng)前位置坐標(biāo)值 (坐標(biāo)系設(shè)定 ) G92 X__ Y___ Z___ 設(shè)編程原點(diǎn)在機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)系中為 O（ x1,y1）則尺寸字為 X1,Y1 G92并不使機(jī)床產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，只是記錄坐標(biāo)設(shè)定值，在加工前送入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存 y 40 B 30 20 10 A O 20 40 60 x 3） 平面指令 G17 G18 G19 圓弧插補(bǔ)平面選擇指令 G1 G1 G19, 進(jìn)行圓弧插補(bǔ)和刀具補(bǔ)償時(shí)必須使用 Z Y X G19 G18 G17 4）設(shè)定當(dāng)前編程坐標(biāo)系指令 G54~G59 A A A B B B X X X Y Y Y 圖 25 G00指令的運(yùn)動(dòng)軌跡 2． 運(yùn)動(dòng)進(jìn)給指令 1）快速點(diǎn)定位指令 G00 格式為： G00 X— Y—； 三種可能的路徑： a）方案 1 b）方案 2 c）方案 3 a）逆圓指令 G03 b）順圓指令 G02 圖 26 圓弧插補(bǔ)指令 2）直線插補(bǔ)指令 G01 格式： G01 X— Y— F— ； 3） 圓弧插補(bǔ)指令 G0 G03 格式： G02（ G03） X— Y— I— J— F— ； G02（ G03） X— Y— R— F— ； 順逆判定 :沿垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸的負(fù)方向觀察，來確定順逆方向。如車床。 I,J,K為圓弧 圓心相對(duì)起點(diǎn) 的坐標(biāo) 。 4） 暫停指令 G04 格式： G04 P—； 其中 P后面為暫停時(shí)間，單位是毫秒。常出現(xiàn)在孔加工孔底停留時(shí)。 對(duì)于運(yùn)用 R地址表達(dá)的圓弧插補(bǔ) ,如圖左， R為圓弧半徑， R后跟負(fù)數(shù)，表示的是 180度的弧 R后跟正數(shù)，表示的是 180度的弧 X Y