【正文】 2022/9/20 數(shù)控編程 1 數(shù)控編程 主講 姚國強(qiáng) A1A2 2022/9/20 數(shù)控編程 2 目 錄 第 1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 第 2章 常用編程指令及數(shù)學(xué)處理 第 3章 數(shù)控車床的程序編制 第 4章 數(shù)控銑床的程序編制 第 5章 加工中心的程序編制 2022/9/20 數(shù)控編程 3 第１章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 數(shù)控程序編制的概念 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 2022/9/20 數(shù)控編程 4 數(shù)控 ，即數(shù)字控制 (Numerical ControlNC)，指用數(shù)碼化的信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。這種機(jī)床以數(shù)字字符指令方式控制機(jī)床各部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的加工。相應(yīng)地這種機(jī)床稱為 NC機(jī)床（ NC Machine Tool）。 數(shù)控程序編制的概念 1 數(shù)控機(jī)床編程的演變過程 1） 數(shù)控的基本含義 2） 數(shù)控編程的發(fā)展 控制介質(zhì) ：數(shù)控機(jī)床加工零件所需的控制信息和數(shù)據(jù)的載體，即用來存放加工程序的載體，也稱 程序載體。 如穿孔帶、穿孔卡、磁帶或磁盤等。 2022/9/20 數(shù)控編程 5 1908年 ， 穿孔的金屬薄片數(shù)據(jù)載體問世； 1938年 ， 美國麻省理工學(xué)院 (MIT)進(jìn)行了數(shù)據(jù)的快速運(yùn)算和傳輸，奠定了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)； 1952年， 研制出第 1臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，可作直線插補(bǔ)， 57年投入使用。 2） 數(shù)控編程的發(fā)展 1953年 ， MIT就開始研究數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)； 1959年 ，第 1代自動(dòng)編程系統(tǒng) APT系統(tǒng)產(chǎn)生； 上世紀(jì) 70年代后 ， NC發(fā)展進(jìn)入軟件數(shù)控階段，編程也進(jìn)入了嶄新的時(shí)代，自動(dòng)編程先后出現(xiàn)了語言輸入（ APT）、圖形輸入、語音輸入、實(shí)物模型輸入等不同系統(tǒng)，其中圖形編程系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。 2022/9/20 數(shù)控編程 6 穿孔帶 是在早期數(shù)控中使用比較廣泛的數(shù)控 程序載體 。 典型的 8單位穿孔帶如圖： 2022/9/20 數(shù)控編程 7 數(shù)控加工程序應(yīng)該包含在 CNC機(jī)床上實(shí)現(xiàn)加工零件整個(gè)過程的所有信息，如有關(guān)零件、機(jī)床、工夾具、工藝等。數(shù)控編程的過程如圖： ２ 程序編制定義和方法 2022/9/20 數(shù)控編程 8 通過對(duì)零件圖的分析，把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助動(dòng)作， 按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單 ，并把程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，輸入 CNC裝置 ，從而控制機(jī)床加工零件。 這種 從零件圖分析到制成控制介質(zhì)的全部過程， 稱為數(shù)控加工的程序編制。 1）數(shù)控編程的定義： 數(shù)控加工的過程演示如下： 加工動(dòng)畫 2022/9/20 數(shù)控編程 9 數(shù)控加工流程： 2022/9/20 數(shù)控編程 10 2）數(shù)控程序樣本： O10 N10 G55 G90 G01 Z40 F2022 N20 M03 S500 N30 G01 X50 Y0 N40 G01 Z5 F100 N50 G01 G42 X10 Y0 H01 N60 G01 X60 Y0 N70 G03 X80 Y20 R20 … N80 M05 N90 M30 2022/9/20 數(shù)控編程 11 3) 編程具體步驟 數(shù)控編制的內(nèi)容主要包括：分析零件圖 。確定加工工藝過程；進(jìn)行刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)計(jì)算；編寫 程序單；制備控制介質(zhì)；程序校驗(yàn)和首件試切 6個(gè)步驟，如圖所示。 2022/9/20 數(shù)控編程 12 (2)確定加工工藝 制定數(shù)控加工工藝除考慮通常的一般工藝原則外，還應(yīng)考慮充分發(fā)揮所有數(shù)控機(jī)床的指令功能，走刀路線要短，換刀次數(shù)盡可能少等問題。一般要考慮如下幾點(diǎn)： (1)分析零件圖紙 通過對(duì)工件材料、形狀、尺寸精度及毛坯形狀和熱處理的分析，確定工件在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工的可行性。 ① 確定加工方案 ②刀具、工夾具的設(shè)計(jì)和選擇 ③選擇對(duì)刀點(diǎn)④確定加工路線 ⑤確定切削用量 2022/9/20 數(shù)控編程 13 (5)*制備控制介質(zhì) 程序單是文字記錄，還要把程序單內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上或直接輸入數(shù)控裝置存儲(chǔ)。 (3)數(shù)學(xué)處理 在確定了工藝方案后，就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等，計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。計(jì)算零件輪廓相鄰幾何元素交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，如幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心坐標(biāo)值等。 (4)編寫程序單 在完成工藝處理和數(shù)值計(jì)算工作后，可以編寫零件加工程序單，編程人員根據(jù)所使用數(shù)控系統(tǒng)的指令、程序段格式，逐段編寫零件加工程序。 2022/9/20 數(shù)控編程 14 ４ ) 數(shù)控加工程序的編制方法 數(shù)控編程的方法有 手工編程和自動(dòng)編程 ，自動(dòng)編程是指數(shù)控加工程序編制工作的大部分或全部由計(jì)算機(jī)完成。 手工編程是指各個(gè)步驟均由手工編制，即從工件的圖樣分析、工藝過程的確定、數(shù)值計(jì)算到編寫加工程序單、制作控制介質(zhì)等都是人手工完成的。整個(gè)過程如圖： (6)程序校驗(yàn)和首件試切 通常，加工程序需要人工校對(duì)檢查，并在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行試切，以檢查機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性。 2022/9/20 數(shù)控編程 15 手工編程過程框圖 2022/9/20 數(shù)控編程 16 3 字符與代碼 字符 （ Character）是一個(gè)關(guān)于信息交換的術(shù)語。它是用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號(hào)，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等，是機(jī)器能進(jìn)行存儲(chǔ)或傳送的記號(hào)，是加工程序的最小組成單位。常規(guī)加工程序用的字符分四類： 一 :字母，由大寫 26個(gè)英文字母組成； 二 :數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，由 0～ 9及一個(gè)小數(shù)點(diǎn)組成； 三 :符號(hào)，由 +、 號(hào)組成； 四 :功能字符，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。 2022/9/20 數(shù)控編程 17 4 字與功能字 字 是指數(shù)控加工程序可執(zhí)行指令（程序段）中每個(gè)可作為一個(gè)單元信息存儲(chǔ)、傳遞和操作的 含義明確的字符串 ，稱為程序字。如： 代碼 由字符組成，有美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) (EIA－ Electronic Industries Association)和國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) (ISO－ International Standardization Organization)兩種代碼的標(biāo)準(zhǔn)。 常規(guī)加工程序中的字都是由一個(gè)英文字母與隨后的若干位 10進(jìn)制數(shù)字組成。 英文字母稱為地址符 ，地址符與數(shù)字間可加正、負(fù)號(hào)。 N30 G01 X50 Y0 2022/9/20 數(shù)控編程 18 機(jī) 能 地 址 符 說 明 程序號(hào) O或 P或 % 程序編號(hào)地址 程序段號(hào) N 程序段順序編號(hào)地址 坐標(biāo)字 X， Y， Z； U， V， W； P， Q， R； A， B， C； D， E； R； I， J， K； 直線坐標(biāo)軸 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸 圓弧半徑 圓弧中心坐標(biāo) 準(zhǔn)備功能 G 指令動(dòng)作方式 輔助功能 M， B； 開關(guān)功能，工作臺(tái)分度等 補(bǔ)償值 H或 D 補(bǔ)償值地址 暫停 P或 X或 F 暫停時(shí)間 重復(fù)次數(shù) L或 H 子程序或循環(huán)程序的循環(huán)次 切削用量 S或 V F 主軸轉(zhuǎn)數(shù)或切削速度 進(jìn)給量或進(jìn)給速度 刀具號(hào) T 刀庫中刀具編號(hào) 表 1 常用地址符 2022/9/20 數(shù)控編程 19 程序段 功能字 按其功能的不同可分為 7種類型，分別是：順序號(hào)字、準(zhǔn)備功能字、尺寸字、進(jìn)給功能字、主軸轉(zhuǎn)速字、刀具功能字和輔助功能字。 N… G… X… F… S… T… M… 主軸功能字 輔助功能字 進(jìn)給功能字 準(zhǔn)備功能字 程序段號(hào) 尺寸字 刀具功能字 程序段功能字的一般順序格式： 程序段各功能字的先后次序不嚴(yán)格規(guī)定。 2022/9/20 數(shù)控編程 20 1）順序號(hào)字 程序段 功能字 按其功能的不同可分為 7種類型，分別是：順序號(hào)字、準(zhǔn)備功能字、尺寸字、進(jìn)給功能字、主軸轉(zhuǎn)速字、刀具功能字和輔助功能字。 順序號(hào)又稱程序段號(hào)或程序段序號(hào)。位于程序段之首，由地址符 N和后續(xù) 2～ 4數(shù)字組成。 順序號(hào)的作用： 對(duì)程序的校對(duì)和檢索修改；作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，即作