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数控编程基础知识


第 2 章 数控机床编程基础

2.1 数控编程的方法和内容
数控机床加工零件的过程是自动进行的,加工过程中不能进行干预人工。所谓数控程序即数控加工程序,是指从数控系统外部输入的直 接用于加工的程序,是机床数控系统的应用软件。这种加工程序,含有所要加工零件的全部信息,包括工艺过程、刀具运动轨迹及方向、 位移量、工艺参数(主轴转速、进给量、切削深度)以及辅助动作(换刀、变速、冷却、夹紧、松开)等。所谓数控编程,指零件图样分析、 工艺分析与设计、图形数学处理、编写并输入程序清单、程序校验的全部工作。数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。

2.1.1 手工编程
若加工如图 2.1 所示零件的内轮廓,因其轮廓形状简单,故通过简单的计算即可找出各点的坐标值,编制相关程序。这种从零件图样分 析、工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校检等各步骤主要由人工完成的编程过程称为手工编程。图 2.2 是手工编程的 工作过程。

图 2.1 简单内轮廓加工零件图

图 2.2 手工编程的工作过程

1.分析加工图纸 首先明确图纸上标明的零件的材料、形状、尺寸、精度和热处理要求,以便确定零件毛坯形状是否适合在数控机床上 加工,或适合在哪种类型的数控机床上加工,并明确加工的内容和要求。

2.确定加工工艺过程 通过对零件图样的全面分析,确定零件的加工方法(如采用的工夹具、装夹定位方法等)、加工路线(如进给路线、 对刀点、换刀点等)及工艺参数(如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等)等。在大多数情况下,选用通用性工夹具,以便于安装 及协调工件和机床坐标系的尺寸关系。对刀点应选在容易找正,并在加工过程中便于检查的位置。进给路线应尽量短,并使数值计算容 易,使加工安全可靠。

3.数值计算 数值计算是指根据加工路线计算刀具中心的运动轨迹。对于带有刀补功能的数控系统,只需计算出零件轮廓相邻几何元素 的交点(或切点)的坐标值,得出各几何元素的起点、终点和圆弧的圆心坐标值。如果数控系统无刀补功能,还应计算刀具中心运动的轨 迹。对于非圆曲线,需要用直线段或圆弧段来逼近,根据要求的精度计算出各节点的坐标值。

4.编写零件的加工程序单 根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作,结合数控系统规定使用的坐标指令代码 和程序段格式,逐段编写零件加工程序单,并输入 CNC 装置的存储器中。

5.运行调试程序

加工前通常需要校对检查程序,也可利用数控机床的空运转功能进行检验,即在数控机床上用笔代替刀具,以坐标

纸代替工件进行空运转画图,检查机床的动作和运动轨迹的正确性。为了检查出由于编程计算不准确或刀具调整不当造成的加工误差的 大小,还需经过试切(用铝件或木件)进行实际检验。根据试切情况可对程序进行修改,采取尺寸补偿措施,直到加工出满意的零件为止。

手工编程适于几何形状不太复杂的零件,通常是计算简单、程序段不多、编程易于实现的场合。其特点是耗时长,易出错,不适合几何 形状复杂的零件(尤其是空间曲面组成的零件)。为了缩短生产周期,提高数控机床的利用率,有效解决复杂零件的加工问题,应当使手 工编程向自动编程方向发展。但也要看到,手工编程是自动编程的基础,自动编程中许多核心的经验都来源于手工编程,二者是相辅相 成的。

2.1.2 自动编程
若加工如图 2.3 所示零件,因其轮廓形状复杂,通过简单的手工计算无法找出各点的坐标值,故要借助计算机和相关软件才可实现。这 种程序编制工作,除了分析零件图样和制定工艺方案由人工完成的,其余工作由计算机辅助完成的编程称为自动编程或计算机辅助编程。

典型的自动编程有人机对话式自动编程及图形交互自动编程。在人机对话式自动编程中,从工件的图形定义、刀具的选择、起刀点的确 定、走刀路线的安排,到各种工艺指令的插入,都可由计算机完成,最后得到所需的加工程序。图形交互自动编程是一种可以直接将零 件的几何图形信息自动转化为数控加工程序的全新的计算机辅助编程技术。它通常以机械计算机辅助设计(CAD)为基础,利用 CAD 软件 的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上,形成零件的图形文件,然后调用数控编程模块,采用人机交互的方式在计算机屏幕 上指定被加工的部位,输入加工参数,计算机便可自动进行数学处理并编制出数控加工程序,同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的 加工轨迹。自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度,提高了效率,同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。有关自 动编程的内容将在后续章节专门介绍。

图 2.3 复杂轮廓加工零件图

2.2 数控机床的坐标轴与运动方向
在数控编程时,为描述机床的运动,简化程序编制的方法及保证记录数据的互换性,数控机床的坐标系、加工指令、辅助功能及程序段 格式等方面的标准已逐步趋向统一。目前已形成两种国际通用的标准,即 ISO 国际标准化组织标准和 EIA(Electronic Industries Association)美国电子工业协会标准。

关于数控机床的坐标轴和运动方向,国际标准 ISO 841 规定了《机床数字控制坐标——坐标轴和运动方向命名》,我国也颁布了相应的 标准。

2.2.1 机床坐标系的确定
1、机床相对运动的规定

在机床上,我们假定工件静止不动而刀具是相对运动的。这样,编程人员在不知道机床加工时是刀具移动还是工件移动的情况下,可以 根据零件图纸确定机床的加工工艺过程。

2、机床坐标系的规定

机床标准的直角坐标系是一个右手笛卡儿坐标系,如图 2.4 所示。

图 2.4 机床的右手笛卡儿坐标系

伸出右手大拇指、食指和中指,并互为 90°,则大拇指代表 x 坐标,食指代表 y 坐标,中指代表 z 坐标;各手指的指向为其相应的正方 向。

在图 2.4 中,A、B、C 表示轴线平行于 x、y、z 的旋转运动坐标,其正方向是按右手螺旋确定的前进方向。

3、运动方向的确定

使工件和刀具距离增大的方向为机床沿坐标轴运动的正方向。

2.2.2 各坐标轴的方向确定
1、z 轴的方向

z 轴的正方向通常取平行于机床主轴的方向,且增大工件和刀具距离的方向为正方向。对于没有主轴的机床(如牛头刨床),则 z 轴垂直于 工件装夹平面。

2、x 轴的方向

x 轴是水平的,且平行于工件装夹面。在没有回转轴或没有回转工件的机床(如牛头刨床)上,x 轴平行于主要切削方向,且以该方向为正 向。在刀具旋转的机床上,如果 z 轴是水平的(如卧式铣床),则由主轴向工件看时,x 轴的正方向指向右方;如果 z 轴是垂直的(如立式

铣床),则由主要主轴向左侧立柱看时,x 轴的正方向指向右方。在工件旋转的机床上(如车床),主刀架上的刀具离开工件旋转中心的方 向为 x 轴的正方向。

3、y 轴的方向

y 轴及方向是依据 x 和 z 的运动按右手直角坐标系确定。

4、主轴的方向

主轴的顺时针旋转运动方向(正转)是按照右手螺旋确定的进入工件的方向。

2.2.3 附加坐标系
除 x、y、z 坐标系中的主要直线运动之外,若有第二组平行于它们的坐标运动时,可分别指定为 u、v、w,若还有第三组直线运动,则 分别指定为 p、q、r。如果在第一组旋转运动 A、B、C 存在的同时,还有平行于或不平行于 A、B、C 的第二组旋转运动,可命名为 D 和 E。

2.2.4 几种常见的机床坐标系
对于工件静止而刀具相对运动的坐标系用 x、y、z 表示;而对于工件运动而刀具不运动的机床,则用带“′”的字母表示工件相对刀具正向 运动的指令,如“+x′”。

图 2.5~图 2.10 给出了不同类型的机床坐标系简图,图中字母表示运动的坐标,箭头表示正方向,带“′”的字母表示刀具固定工件运动坐 标。

图 2.5 卧式车床

图 2.6 卧式升降台铣床

图 2.7 立式升降台铣床

图 2.8 主轴摆动式数控铣床

图 2.9 牛头刨床

图 2.10 数控转盘式冲床

2.3 数控机床坐标系的原点与参考点
2.3.1 机床坐标系原点
数控机床坐标系是机床的基本坐标系,机床坐标系的原点也称机械原点或零点,这个零点是机床固有的点,由生产厂家事先确定,不能 随意改变,它也是其他坐标系和机床内参考点的出发点。机床启动时通常都要回零,即运动部件回到正向一个固定的位置,而这个位置 就是机床坐标系的原点。

不同数控机床坐标系的零点也不同。图 2.11 所示为数控车床的机床零点,它在主轴(z 轴)前端面的中心上;图 2.12 所示为数控铣床的 机床零点,位于机床的左前上方;图 2.13 所示为加工中心的机床零点,一般在机床最大加工范围平面的左前角。

图 2.11 数控车床的机床零点

图 2.12 数控铣床的机床零点

2.3.2 机床参考点
参考点也称基准点,用于对数控机床运动进行监测和控制的位置固定点。它是数控机床工作区确定的一个点,与机床零点有确定的尺寸 联系。参考点的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,坐标值已经输入在数控系统中,相对机床零点的坐标 是一个已知数。

数控机床每次开机后,首先必须进行返回参考点的操作,这样,数控装置通过参考点则确认出机床原点的位置。

数控车床的的参考电通常是离机床零点最远的极限点,如图 2.11 和图 2.14;数控铣床的参考点大多与机床零点重合,如图 2.12 和图 2.13 位数控铣床和加工中心的参考点。

图 2.13 加工中心的机床零点

2.3.3 工件坐标系原点
工件坐标系是编程人员根据零件图样机加工工艺等建立的坐标系。因为在通常情况下,用机床坐标系原点计算被加工零件上各点的坐标 并进行编程不是很方便,因此在编写零件加工程序时,常常要选择工件坐标系或称编程坐标系。工件坐标系的原点(编程零点)最好选择 在工件的定位基准或夹具的适当位置上。

在加工时,工件随夹具安装在机床上,并建立起工件坐标系,其原点与机床零点间的尺寸联系可以通过指令设定(G92),也可通过各 控制面板的操作设定(G54~G59)。 所以编程人员可以不考虑工件上各点与机床零点的关系, 而且可根据工件坐标系确定刀具的轮廓轨迹。 数控车床的工件坐标系原点常选在零件轮廓右端面或左端面的主轴线上,如图 2.14 中的 W。数控铣床的工件坐标系原点一般选在工件 的一个外角如图 2.15 中的 W。

图 2.14 数控车床工件坐标系原点位置

图 2.15 数控铣床工件坐标系零点设置

2.3.4 机床加工坐标系的设定
下面以数控铣床(FANUC—0M)加工坐标系的设定为例,说明工作步骤

在选择了图 2.16 所示的被加工零件图样,并确定了编程原点位置后,可按以下方法进行加工坐标系设定:

1、准备工作

机床回参考点,确认机床坐标系。

2、装夹工件毛坯

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。

图 2.16 零件图样

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 X1,Y1,Z1 如图 2.17 和图 2.18 所示。

图 2.17 x 、y 向对刀方法

图 2.18 z 向对刀方法

4、计算设定值

按图 2.17 所示,将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。

(1)X 坐标设定值:

X=X1+Φ/2+δ+X0

注:X1 为 x 坐标方向的显示值,为负值;

Φ/2 为测量棒半径值;

δ 为塞尺厚度;

X0 为编程原点到工件定位基准面在 x 坐标方向的距离,图 2.16 中 X0=6.0 mm。

(2)Y 坐标设定值:

Y=Y1+Φ/2+δ+Y0

注:如图 2.17 所示,Y1 为坐标显示值,为负值;Φ/2 为测量棒半径值;δ 为塞尺厚度;Y0 为编程原点到工件定位基准面在 y 坐标方向 的距离,图 2.16 中 Y 0=10.5 mm。

(3)Z 坐标设定值:

Z=Z1—δ

注:Z1 为坐标显示值,为负值;δ 为塞尺厚度,如图 2.18 所示。

5、设定加工坐标系

将开关放在 MDI 方式下,进入加工坐标系设定页面。输入上述通过计算得到 X、Y、Z 的数据,则表示加工原点设置在机床坐标系的 X、 Y、Z 位置上。

2.4 程序的结构与格式
零件加工程序的结构与格式通常遵循 ISO 或 EIA 标准。但由于国内外各类数控机床生产厂家所使用的代码、指令及含义尚未完全统一, 所以编程时还要严格按照所使用的数控机床使用说明书及编程手册的具体规定进行程序编制。

2.4.1 零件加工程序的结构
一个完整的零件程序由若干程序段组成,每个程序段由若干个指令字组成。指令字表示一个信息单元,每个指令字又由字母(地址符)、 数字、符号组成。下面是某一零件的加工程序:

O0003

N0001 G90 G00 S300 M03 M08;

N0002 G41 GO1 X50.0 D01;

N0003 X20.0 Y15.0;

N0004 Z2.O;

N0005 GO1 Z-10.0 F100;

……

N0011 G40 G00 Z100.0 ;

N0012 M05 M09;

N0013 M30;

该程序由 13 个程序段组成。O0003 是程序编号,放在程序的开头,便于区别其他程序和从数控装置的程序存储器中检索、调用该加工 程序。M30 是程序的结束指令,放在程序的结尾。每个程序段完成一种动作,由若干指令字构成,每个指令字表示数控机床的一个位置 或一个动作,例如 N0001 表示程序段号,由 N 后跟 2~4 位数字组成。G90 为准备功能字,由 G 后跟 2 位正数组成。X20.0、Y15.0、 Z-10.0 等为尺寸指令字,表示刀具的位置。F100 为进给功能字,指定切削的进给速度。S300 表示主轴转速功能字,指定主轴加工时 的转速。M03 代表辅助功能字,控制主轴启动、旋转、停止及辅助装置的开关等。此外还有刀具功能 T(用来表示刀具选择)、刀具补偿 功能 D 或 H 等。指令字是程序中指令的最小单位。每个程序段的结束处要用“;”或 LF、CR、EOB 等结束符。不同的数控机床对于一个 程序段的字符数有不同的限制。

2.4.2 程序段格式
程序段的格式是指在同一程序段中的指令字、字符和数字的排列顺序的规则。不同数控系统的程序格式往往不同,所以编程时必须按数 控系统要求的格式编写程序段,否则会产生出错报警,停止运行。数控机床有三种程序段格式:字地址可变程序段格式、固定顺序程序 段格式和带分隔符可变程序段格式。

1、字地址可变程序段格式

字地址可变程序段格式的每一个指令字段均以字母、数字和符号表示,字首是一个英文字母,称为字的地址,字的功能类别由地址字母 决定。目前国内外数控系统广泛采用的字地址可变程序段格式的一般表达形式为:

N4 G2 X±53 Y±53 Z±53 F22 S4 T4 M2 *

其中:(1)N4——程序段序号,用 4 位数表示;

(2)G2——准备功能字,用 2 位数表示;

(3)X±53、Y±53、Z±53 分别为 X、Y、Z 坐标指令字,可带正负号,数值长度为 8 位,小数点前最多用 5 位,小数点后用 3 位;

(4)F22——进给速度功能字,用 4 位数表示,小数点前 2 位,小数点后 2 位;

(5)S4——主轴转速功能字,用 4 位数表示;

(6)T4——刀具功能字,用 4 位数表示;

(7)M2——辅助功能字,用 2 位数表示;

(8)* ——程序段结束符号。

坐标指令字的数值长度以及表示进给功能、主轴转速功能、刀具功能等数位的大小与不同的数控系统有关。

表 2.1 常用的地址字母表

符号

含 意

符号

含 意

A

绕 x 坐标的角度尺寸

F

进给功能

B

绕 y 坐标的角度尺寸

G

准备功能

C

绕 z 坐标的角度尺寸

M

辅助功能

X

主 x 坐标轴运动尺寸

S

主轴速度功能

Y

主 y 坐标轴运动尺寸

T

刀具功能

Z

主 z 坐标轴运动尺寸

N

序号

U

平行于 x 坐标轴的第二个运动尺寸

V

平行于 y 坐标轴的第二个运动尺寸

W

平行于 z 坐标轴的第二个运动尺寸

P

平行于 x 坐标轴的第三个运动尺寸

Q

平行于 y 坐标轴的第三个运动尺寸

R

平行于 z 坐标轴的第三个运动尺寸

表 2.1 是常用的国际标准化组织规定的地址字母的意义。各字的先后排列顺序不严格,每个字的长度不固定,而且不需要的指令字或与 上一程序段相同的指令字可以省略不写。 表示坐标的数据可取正亦可取负, 可以带小数点(单位 min)或不带小数点(单位为最小设定单位, 参见后文)。字地址可变程序段格式简单、直观、易检查修改,可缩短数控加工程序穿孔纸带长度。

下面是几个不同形式的字地址可变程序段的例子:

% O0025 N0010 G90 G00 X-10.5 Y26.0; N0020 G91 G01 X-70 Y100.5; N0030 X70.4;

程序开始 表示程序号 刀具快速移到 x 为-10.5 mm,y 为+26.0 mm 处 表示刀具从当前位置起, x 轴负方向移动 70mm, y 轴方向移动 100 mm 往 往 刀具沿 x 轴移到 70.4 mm 处

2、带分隔符可变程序段格式

带分隔符可变程序段格式的程序段中各字输入的顺序是不变的,各字母用分隔符号分开,且无字地址符。如果本段程序内某字与上程序 段内相应字完全相同,则相应的分隔符保留,而数据可省略不写。这种程序段格式不直观,易出错,常用于功能不多、相对固定的数据 装置中,如某些过去开发的数控线切割机床的数控装置采用的 3B 或 4B 的程序格式(B 为分隔符号)。其中 3B 的格式为:

“B X B Y B J G Z”

程序段中 X、Y 均为坐标数值,J 为计数长度值,G 为计数方向,可为 Gx 或 Gy,Z 为加工指令,分别代表加工直线或圆弧。

2.4.3 绝对坐标与增量坐标
编程时表示刀具(或机床)运动位置的坐标值通常有两种形式,一种是绝对坐标,另一种是增量(相对)坐标。绝对坐标是指刀具(或机床) 的位置坐标值都是以固定的坐标原点(工件坐标系原点)为基准计算的, 此坐标系称绝对坐标系。 增量坐标是指刀具(或机床)的位置坐标值 都是相对于前一位置计算的,相当于坐标原点总是在平行移动,此坐标系称为增量坐标系。增量坐标与运动方向有关。在图 2.19 中 A、 B、C 三点的绝对坐标分别为 xA=40,yA=30,x B =64,y B =52,xC=50,yC=80。如果增量坐标用 u、v、w 表示,当以 B 为起点 时,各点的相对坐标为 uA=-24,v A=-22,u
B

=0,v B =0,uC=-14,v C=28。

图 2.19 绝对坐标与增量坐标

2.4.4 最小设定单位
最小设定单位可分为最小输入增量和最小移动增量。最小输入增量是输入数控系统的指令所确定的刀具移动的最小单位。最小移动增量 是数控系统输出指令所确定的机床移动的最小单位。一般二者设计成相同的值。当输入最小输入增量以下位数的指令时,被进行四舍五 入,如 X2.34561 就变为 X2.3456。一般最大指令位数不能超过 8 位数。

2.4.5 准备功能与辅助功能
数控加工中描述数控机床加工过程的动作,如加工种类,主轴的启停、转向、计划中停、正向停止,冷却液的开、关,刀具的更换,运 动部件的夹紧与松开等都是在加工程序中用指令的方式予以规定的。这类指令称为工艺指令。工艺指令包括准备功能指令(G 指令)和辅 助功能指令(M 指令)两种。

1、准备功能指令

准备功能指令由字母 G 和其后的二位数字组成,从 G00 到 G99。该指令的作用主要是指定数控机床的加工方式,为数控装置的辅助运 算、刀补运算、固定循环等作好准备。我国 JB 3208—83 标准规定了 G 指令的功能(表 2.2)。

G 指令有两种:①模态 G 指令,又称续效指令。只要指定一次模态 G 指令,在同组的其他 G 指令出现以前该功能一直有效。所以在连 续指定同一 G 指令的程序段中,只要指定一次模态 G 指令,在后来的程序段中就不必再指定;②非模态 G 指令。这种 G 指令只有在被 指定的程序段才有意义。

表 2.2

代码及功能( 准备功能 G 代码及功能(JB3208–83) )

程序 功能仅在现 代 码 功 能 指 段内有效 令类型 G00 G01 G02 G03 G04 G06 G08 G09 G17 G18 G19 G33 G34 G35 G40 G41 G42 G43 G44 G45 G46 G47 G48 G49 G50 G51 G52 G53 点定位 直线插补 顺时针方向圆弧插补 逆时针方向圆弧插补 暂停 抛物线插补 自动加速 自动加速 XY 面选择 ZX 面选择 YZ 面选择 切削等螺距螺纹 切削增螺距螺纹 切削减螺距螺纹 取消刀具补偿或刀具偏置 刀具补偿-左 刀具补偿-右 刀具正偏置 刀具负偏置 刀具偏置(Ⅰ象限)+/+ 刀具偏置(Ⅳ象限)+/刀具偏置(Ⅲ象限)-/刀具偏置(Ⅱ象限)-/+ 刀具偏置(Y 轴正向)0/+ 刀具偏置(Y 轴负向)0/刀具偏置(X 轴正向)+/0 刀具偏置(X 轴负向)-/0 取消直线位移功能 #(d) #(d) #(d) #(d) #(d) #(d) #(d) #(d) #(d) #(d) f # # # # # # # # # # c c c a a a d d a * * a a a a * G55 G56 G57 G58 G59 G60 G61 G62 G63 G68 G69 G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89 G90 G91 G92 G93 G94 G95 G96 沿 Y 轴直线偏移 沿 Z 轴直线偏移 XY 平面直线偏移 XZ 平面直线偏移 YZ 平面直线偏移 准确定位 1(精) 准确定位 2(中) 快速定位(粗) 攻螺纹 内角刀具偏置 外角刀具偏置 取消固定循环 钻孔循环 钻或扩孔循环 钻深孔循环 攻螺纹循环 镗孔循环 1 镗孔循环 2 镗孔循环 3 镗孔循环 4 镗孔循环 5 绝对值输入方式 增量值输入方式 预置寄存 时间倒数进给率 每分钟进给 主轴每分钟进给 主轴恒线速度 代 码 功 能

程序 功能仅在出 指 现段内有效 令类型 f f f f f h h h * #(d) #(d) e e e e e e e e e e j j j k k k i # #

G54

沿 X 轴直线偏移

f

G97

主轴每分钟转速注销 G96

i

注:1.“#”符号表不如选作特殊用途,必须在程厅格式解释中说明。

2.指定了功能的代码不能用于其他功能。

3.“*”号表示功能仅在所出现的程序段内有效。

4.在本标准内“永不指定”代码将来也不指定。

标准对 G 指令按其功能进行了分组,表 2.2 中用小写英文字母分组,如刀具运动功能分在“a”组。同一功能组的代码可相互代替,不允 许写在同一程序段中,若误写(即在同一程序段中指定了两个同一组的 G 指令)则数控装置取最后一个有效。G 指令通常位于程序段中坐 标字之前。

G 指令虽然很多,但国际上实际使用 G 指令的标准化程度较低,只有若干常用 G 指令的功能在各类数控系统中基本相同。所以编程时不 必硬记标准,必须严格按照具体机床的编程手册进行。

2、辅助功能指令

辅助功能指令由字母 M 和其后的 2 位数字组成,从 M00 到 M99(表 2.3),主要用来指定机床加工时的辅助动作及状态,如主轴的启 停、正反转,冷却液的通、断,刀具的更换,滑座或有关部件的夹紧与放松等,也称开关功能。

表 2.3 辅助功能 M 代码(JB 3208—83)

功 功功 能 能能 开 保仅 始 持在 时 到所 间 被出 与在注现 程程销的 代 码 序序或程 段段被序 指指适段 令令当内 运运程有 动动序作 同完指用 时成令 开后代 始始替 M00 * * 程序 M30 功 能 代 码

功 功功 能 能能 开 保仅 始 持在 时 到所 间 被出 与在注现 程程销的 序序或程 段段被序 指指适段 令令当内 运运程有 动动序作 同完指用 时成令 开后代 始始替 * * 纸带 功 能

停止 M01 * * 计划 停止 M02 * * 程序 结束 M03 * * 主轴 顺时 针方 向 M04 * * 主轴 逆时 针方 向 M05 ** 主轴 停止 M40~M45 M39 * * M38 * * M37 * * M36 * *

结束 进给 范围 1 进给 范围 2 主轴 速度 范围 1

主轴 速度 范围 2

* * * * 如有 需要 作为 齿轮 换档, 此外 不指 定

M06

**

* 换刀

M48

**

注销 M49

M07

*

*

2 号冷 却液 开

N49

*

*

进给 率修 正旁 路

M08

*

*

1 号冷 却液 开

M50

*

*

3 号冷 却液 开

M09

**

冷却 液关

M51

*

*

4 号冷 却液 开

M10

***

夹紧

M55

*

*

刀具 直线 位移, 位置 1

M11

***

松开

M56

*

*

刀具 直线 位移, 位置 2

M13

*

*

主轴 顺时 针方

M60

*

* 更换 工件

向,冷 却液 开 M14 * * 主轴 逆时 针方 向,冷 却液 开 M15 * * 正运 动 M62 * * 工件 直线 位移, 位置 2 M16 * * 负运 动 M71 * * 工件 角度 位移, 位置 1 M19 ** 主轴 定向 停止 M72 * * 工件 角度 位移, 位置 2 M61 * 工件 直线 位移, 位置 1

注:1. * 号表示:如选作特殊用途,必须在程序说明中说明。

2. M90~M99 可指定为特殊用途

M 指令也被分为模态和非模态,同时还规定了 M 功能在一个程序段中起作用的时间。例如 M03、M04 主轴转向指令与程序段中运动指 令同时开始起作用;与程序有关的指令 MOO、M01、M02 等在程序段运动指令执行完后开始起作用。M 指令因生产厂家及机床结构和 规格的不同而异,但与标准规定出入不大。

2.4.6 进给功能(F)、主轴转速功能(S)、刀具功能(T) 进给功能( )、主轴转速功能( )、刀具功能( ) )、主轴转速功能 )、刀具功能
1、进给功能指令

F 功能是表示进给速度,进给速度是用字母 F 和其后面的若干数字来表示的。

(1)G98:每分钟进给。系统在执行了 G98 指令后,再遇到 F 指令时,便认为 F 所指定的进给速度单位为 mm/min。G98 指令执行一 次后,系统将保持 G98 状态,即使关机也不受影响,甚至系统又执行了含有 G99 的程序段,则 G98 被否定,而 G99 发生作用。

(2)G99:每转进给。若系统处于 G99 状态,则认为 F 所指定的进给速度单位为 r/min。要取消 G99 状态,必须重新指定 G98。

2、主轴转速功能

主轴转速功能用字母(地址)S 表示,主要用来指定令主轴转速或速度,单位为 r/min 或 m/min。S 功能的指定方法有直接指定法(即 S 后面的数值就是主轴的转速值)和用 S 后面跟 1~2 位数字代码表示两种。例如,S600 表示主轴转速 600r/min。

3、刀具功能

刀具功能主要用来选择刀具,也可用来选择刀具的长度补偿和刀具半径补偿。T 功能由字母 T 及后面的代码数字表示,不同的数控系统 有不同的指定方法和含义,如车床 T12 可表示选用第 l 号刀具和 2 号偏置补偿,也可表示选用第 12 号刀和第 12 号偏置补偿;由字母 T 和其后的四位数字表示时,其中前面两位为刀具号,后两位为刀具补偿号。每一刀具加工结束后,必须取消其刀具补偿,即用“00”补偿 号取消补偿功能,如。

01001

N10 G50 X50 Z50;

N20 G00 Z40 T0101;(用“01”号刀加工,刀补号为‘‘01’’)

N30 G01 X40 Z30 F100;

N40 G00 X50 Z50 T0100;(取消“01”号刀补)

N50 M30;

2.5 数控系统的编程功能
2.5.1 子程序调用功能
1.主程序和子程序

(1)主程序

程序分为主程序和子程序,通常 CNC 系统按主程序指令运行,但在主程疗中遇见调用子程序的情形时,则 CNC 系统将按子程序的指令 运行,在子程序调用结束后,再重新回到主程序。

CNC 存储区内可存储上百个主程序和子程序,程序的开始为 O(或%)地址指令的程序号。

(2)子程序

在数控加工程序的编制中经常出现重复多次的相同运动顺序和功能编程。为了简化程序可以把这些重复的一组程序段单独抽出,按一定 格式编写子程序输入到程序存储器中,并可在零件主程序的任意位置调用。多层次的嵌套也可能从一个子程序跳到另一子程序。子程序 结束后继续执行主程序中后面的程序段。

子程序和主程序必须存在于同一个文件中,调出的子程序可以再调用另一个子程序,将主程序调用子程序称为一重子程序调用,子程序 调用称为多重调用,一个子程序可被多重调用,用一次调用指令可以重复 999 次调用。

(1)子程序的编程格式

O ×××× ;

M99 ;

子程序的开始为 O 地址指定的程序号,子程序中最后结束指令 M99 为一单独程序段。

(2)子程序的调用格式。

M98

P×××× ××××

(调用子程序指令)

(子程序号)

(子程序调用次数)

P 后面的前三位数为重复调用次数,省略时为调用一次;后四位为子程序号。

(3)子程序的嵌套。为了进一步简化程序,可以让子程序调用另一个子程序,称为子程序的嵌套,编程中使用较多的是二重嵌套。

如图 2.20 所示,子程序调用指令如下。

子程序调用次数的默认值为 l,如:M98 P005 0010,表示 O0010 号子程序被调用 5 次。M98 指令可与刀具移动指令放于同一程序 段中。

注:①M98、M99 指令信号不输出到机床处;

②当找不到 P 地址指定的子程序号时报警;

③在 MDI 下使用 M98 P××××调用指定的子程序是无效的。

主程序

子程序 ,

子程序

00001;

N0010…;

N0020…;

N0030…;

N0040 M98P1000;

N0050…;

N0060…;

N0070…;

N0080…;

01000;

N1010…;

N1020…;

N1030 M98P2000;

N1040…;

N1050…;

N1060…;

N1070…;

N1080 M99 P0050; 02000;

N2010…;

N2020…;

N2030…;

N2040…;

N2050…;

N2060…;

N2070…;

N2080 M99 P1040;

图 2.20 子程序调用指令应用

2.5.2 固定循环功能
固定循环功能也是一种子程序,只是采用参数方式进行编程的。在数控加工中,一般一个动作就要编制一个加工程序段。一些加工工序 的刀具动作是固定的,并且多次重复使用,如钻孔(快速接近工件、慢速钻孔、快速回退等 3 个固定动作)、车螺纹(切入、切螺纹、径向 退出、快速返回 4 个固定动作)等,这种情况下的编程就显得非常复杂。如果将这些典型而固定的几个连续动作用一条带 G 指令的程序 段执行,就会使程序大为简化,这样的指令称为固定循环指令。

实际上固定循环指令就是将典型而固定的连续动作编制成固定循环的子程序,预先存储在子程序存储器中,然后用一条 G 指令调出,即 可实现加工。这种子程序可以进行多重嵌套,用户可以直接调用,编程方便很多。现代数控机床(如车床、铣床、加工中心等)都具备固 定循环功能。

2.5.3 镜像加工功能
镜像加工也称轴对称加工。一般机床加工的零件中有很多是轴对称图形,为了避免反复编制类似的程序,缩短加工工序,数控机床开发 了镜像加工功能。利用该功能,只要编制出两个轴对称或原点对称工件中任一个的加工程序,就可以把两个工件都加工出来。而对于一 个轴对称工件来说,只要编制出一半工件的加工程序即可。

用于镜像加工的指令有 G11,G12,G13,分别对应于 y 轴镜像、x 轴镜像和原点镜像加工。一般格式为:

,

G11(G12,G13) N××××.××××.××









① 镜像指令

② 镜像加工开始程序段号

③ 镜像加工结束程序段号

④ 循环次数

编写镜像加工程序段时,加工开始程序段必须位于结束程序段之前,且二者中间用小数点隔开。镜像加工程序段不能作为加工程序的最 后一段。在镜像加工段定义的程序段号内,不能有调用子程序等转移加工指令。

2.5.4 用户宏功能
用户宏程序与普通程序一样,但宏程序能够利用变量实现各种运算、跳步、呼叫功能。

将一组命令所构成的功能,像子程序一样登录在内存中,再把这些功能用一个指令作为代表,执行时只需写出这个代表指令,就可以执 行其功能。

在这里,所登录的一组指令称为用户宏主体(或用户宏程序),简称为用户宏,其代表指令称为用户宏指令,也称为宏调用指令。

使用时,操作者只要会使用用户宏指令即可,而不必去理会用户宏主体。

用户宏的最大特征有以下几个方面。

1.可以在用户宏主体中使用变量。

2.可以进行变量之间的演算。

3.可以用用户宏指令对变量进行赋值。

使用用户宏时的主要方便之处在于:由于可以用变量代替具体数值,因而在加工同一类的工件时,只需将实际的值赋予变量即可,而不 需对每一个零件都编一段程序。

用户宏程序本体可以由机床制造者提供,也可由用户自己制作。

多数数控系统都为用户配备了类似于高级语言的宏程序,用户除了使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算,还提供循环语 句、分支语句和子程序调用语句,有利于编制各种复杂的零件加工程序,减少乃至免除工编程时进行繁琐的数值计算,以精简程序量。

1.用户宏程序的结构

用户宏程序由宏程序名(如 09101)、宏程序主体和宏程序结束返回主程序指令(如 M99、RST、M17 等)组成。各种变量(局部变量、系 统变量、公共变量)、运算指令和转向语句是用户宏程序的核心。

2.用户宏程序的调用

用户宏程序可用宏调用指令来调用,分为单纯调用与模态调用。

单纯调用的格式为:

G65P(程序号)(变量赋值)

G65 为宏调用指令代码,P 后面为宏程序主体程序号,变量赋值由地址符及数值构成,为宏主体中使用的变量实际值。

模态调用的格式为:

G66P(程序号) L(重复调用次数) <变量赋值>

模态调用又称移动调用指令。当程序段中有移动指令时先执行移动指令,然后再调用宏程序。

当加工尺寸不, 同的同类工件时,只需改变宏命令的数值,而不必为每一个零件都编一个程序,这种情况下应用用户宏程序显得非常方 便。

2.6 数控编程的工艺处理
编程过程中的工艺设计是十分重要的环节,它是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作,必须在程序编制前完成。数控机床的加工工 艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处,但在数控机床上加工零件比在通用机床上加工零件的工艺规程要复杂得多。由于数控加工是 在加工程序的控制下自动进行的,在数控加工前,要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入 程序,因此需要考虑周全。

数控加工工艺设计的主要内容有:①数控加工的合理性分析;②零件的工艺性分析;③工艺过程和工艺路线的确定;④零件安装方法的 确定;⑤选择刀具,确定切削用量;⑥数控加工专用技术文件的编写。

2.6.1 数控加工工艺内容的选择
对于一个零件来说,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零 件图样进行仔细的工艺分析,选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。

要从毛坯的材料和类型、零件轮廓的复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件批量等方面考虑,有利于零件加工质量的保证,提高生产率, 降低成本。一般来说,复杂程度高,精度要求高,品种多、批量小、需多次改型、生产周期短的零件适合用数控机床加工。

在选择数控加工时,一般可按下列顺序考虑,则可以在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。

(1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容;

(2)通用机床难加工,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容;

(3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。

数控加工的工艺分析包括数控加工的可能性、合理性分析,加工内容的选择和零件的工艺性分析等。

2.6.2 数控加工的工艺分析

分析零件图样是工艺准备中的首要工作,因为工件图样包括工件轮廓的几何条件、尺寸、形状位置公差要求、表面粗糙度要求、毛坯、 材料与热处理要求及批量大小,这些都是制定合理工艺路线所必须考虑到的,也直接影响到零件加工程序的编制及加工的结果。分析零 件图样主要包括以下几个内容。

(1) 检查构成加工轮廓的几何条件有无缺陷。 由于零件图纸设计或绘制等多方面原因, 可能在图样上出现构成加工轮廓的数据不充分(如 图样上漏掉某尺寸,或所给定的几何条件不合理,造成数学处理困难及给定的几何条件自相矛盾等),尺寸模糊不清,或图样上图线位置 模糊及尺寸封闭等缺陷,这些缺陷将增加编程工作难度,有时甚至无法编程。

(2)分析尺寸公差、表面粗糙度要求。分析零件图样的尺寸公差摹求和表面粗糙度要求是确定机床、刀具、切削用量的重要依据,以便 确定零件尺寸精度的控制方法、手段和加工工艺。在分析过程中,针对不同精度的尺寸要求和表面粗糙度要求,要在刀具几何参数、切 削用量、走刀线路等方面做出合理的选择,并将这些选择应用到程序编制中。

(3)形状和位置公差要求。在所加工零件的尺寸公差和表面粗糙度要达到图样要求的同时,也要保证工件形状和位置公差满足图纸的要 求。在工艺准备过程中,应按图样的形状和位置公差要求来确定零件的定位基准、加工工艺,以满足其公差要求。

2.6.3 数控加工的工艺设计
数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅是几道数控加 工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到,由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中,因而 要与其他加工工艺要衔接好。常见的工艺流程如图 2.21 所示。

毛坯

数控机床加工 成品 通用机床加工 热处理 通用机床加工

图 2.21 工艺流程

1.工序划分

数控机床加工零件的工序比较集中,它的划分与普通机床加工相比有不同的特点。

1)以一次安装后完成加工作为一道工序,适用于加工内容不多的工件。专用数控机床和加工中心常采用这种方法。

2)以加工部位划分工序。当零件要加工的内容很多时,可按其结构特点将加工部位分成几部分,每一部分可作为一个工序,如内形、外 形、曲面或平面等。

3)按粗、精加工划分工序。容易发生加工变形的工件,可根据加工精度要求按“先粗加工,再精加工”划分工序。这样划分时,通常不允 许在一次安装中将零件或被加工部位加工完成,而是在粗加工时留出精加工余量,再重新安装进行精加工。

2.顺序的安排

顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行:

1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的应综合考虑;

2)先进行内腔加工,后进行外形加工;

3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加工,以减少重复是位次数、换刀次数与挪动压板次数。

3.数控加工工艺与普通工序的衔接

数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序,如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时,要清楚数控 加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点,如是否留加工余量,留多少;定位面与孔的精度要求及形位公差;对 校形工序的技术要求;对毛坯的热处理状态等,这样才能使各工序达到相互满足加工需要,且质量目标及技才要求明确,交接验收有依 据。

4.走刀路线的选择

确定零件加工过程中刀具的运动轨迹和运动方向是编写程序的依据之一,它不但包括了工步的内容,也反映出工步顺序。要确定合理的 走刀路线应满足:①保证零件的加工精度和表面粗糙度要求;②加工路线最短,减少走刀时间,提高加工效率;③编程时数值计算简单, 减少编程工作量。

走刀路线对加工质量及效率影响较大。刀具应避免沿零件轮廓的法向切入,而应沿着外轮廓曲线延长线的切向切入,以免在切入处产生 刀具痕迹。 切出工件时也要避免在工件的轮廓处直接抬刀, 要沿着零件轮廓延伸线的切线逐渐切离工件, 如图 2.22 所示。 要加工图 2.23 所示均匀分布在两个圆周上的孔时,欲使走刀路线最短,必须保证各定位点间路线的总长最短。图 2.23 b 所示的走刀路线与图 2.23a 所示的相比,可节省刀具定位时间一倍左右。对于位置精度要求较高的孔系加工(如图 2.24 所示),更要特别注意走刀路线的选择。考虑 到数控机床的反向间隙误差,图 2.24c 的加工路线是合理的,而图 2.24b 的加工路线会将 y 向的反向间隙误差带入,影响 5、6 孔与其 他孔的位置精度。

a) 铣削外圆

b) 铣削内圆

图 2.22 刀具切入、切出时的轨迹

a)

b)

图 2.23 最短进给路线设计

图 2.24 孔系加工示意图

2.6.4 零件的安装
在数控机床上安装零件时要合理选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率,零件安装应遵循以下原则:①零件定位基准、设 计基准与编程计算基准应力求统一,减少定位误差对尺寸精度的影响;②应尽量选用通用夹具、组合夹具或可调整夹具,避免采用专用 夹具;③尽量减少装夹次数,力求一次装夹能将零件上要加工的表面都加工出来;④为使零件装夹迅速、方便、可靠,多采用气动或液 压夹具,以减少机床的停机时间;⑤零件上的加工部位要外露敞开,不要因装夹工件而影响刀具进给和切削加工;⑥避免采用人工占机 调整方案。提高数控机床的效率。

2.6.5 对刀点、换刀点及刀具参考点的选择 对刀点、
所谓对刀就是使刀具上的刀位点与对刀点重合。刀位点是刀具上的一个基准点,刀位点相对运动的轨迹就是上述介绍的加工路线,亦称 编程轨迹。对刀点是数控加工时刀具相对工件运动的起点,也是程序的起点。编程时应首先选择好对刀点的位置。选择对刀点的原则是: ①在机床上容易找正,在加工中便于检查;②编程时便于数值计算;③对刀误差小。对刀点可选择在零件上的某点,如零件的定位孔中 心,也可选择零件外(如夹具或机床上)的某点,但必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系,如图 2.25 所示。对刀点既是程序的起 点,也是程序的终点,因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度,该精度可用对刀点相对机床原点的坐标值来校核。

图 2.25 对刀点设置

能进行多刀加工的数控机床(如加工中心、数控车床等)在加工过程中往往要自动换刀,编程时还要考虑设置换刀点。换刀点常设置在被 加工零件的外部,以防止换刀时碰伤零件或夹具。换刀点可以是固定点(如加工中心),也可以是任意的点(如数控车床),其设定值由具体 工序内容确定。

刀具参考点是使刀位点与机床原点建立尺寸联系而设置在刀架上的参考点。在刀具上也相应设置一刀具相关点,当刀具装在刀架上时使 刀具相关点与刀架参考点重合。数控机床回参考点时应使刀架参考点与机床参考点重合。对刀就是使刀位点与刀架参考点建立尺寸联系, 并将此值在加工前输入到数控装置,供加工中自动计算刀具补偿用。实际上数控系统就是通过控制刀架参考点的运动间接控制刀位点的 运动。图 2.26 所示为不同形式的刀具参考点及刀具相关点。

a)

b)

图 2.26 刀具参考点与刀具相关点

2.6.6 切削刀具与切削用量选择
1.切削刀具选择

正确选择刀具是数控加工工艺中的重要内容,不但影响生产效率和加工精度,而且还关系到能否发生打断刀具的事故。选择刀具通常考 虑机床的加工能力、工件的材料、加工面类型、机床的切削用量、刀具的耐用度、刚度等。数控机床加工具有高速、高效的特点,所以 数控机床刀具的选择比普通机床严格得多。选择刀具时要依据被加工工件的表面尺寸和形状优选刀具的参数。

刀具的种类、规格很多。要考虑不同种类和规格刀具的不同加工特点。如就铣刀而言,端铣刀广泛用于加工平面类零件,端刃与侧刃均 可铣削,而球头铣刀适用于加工空间曲面零件,鼓形铣刀则主要用于零件变斜角面的近似加工。

2.切削用量选择

切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度、切削宽度(走刀量)等。切削用量的选择原则与通用机床加工相同,主要是根据机床使用说 明书、金属切削用量手册和实际加工经验确定。选择切削用量所遵循的一般原则是:粗加工时以提高生产率、降低成本为主;半精加工 或精加工时应保证零件的加工精度和表面粗糙度,并兼顾切削效率。

2.6.7 数控编程中的数学处理
数控编程中的数学处理,就是根据加工要采用的工艺方法、工艺装备等加工条件,对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动, 以便进行各点的坐标计算和编程工作。

1、数值换算

(1)选择原点、换算尺寸

原点是指编制加工程序时所使用的编程原点。加工程序中的字大部分是尺寸字,这些尺寸字中的数据是程序的主要内容。同一个零件, 同样的加工,如果原点选择不同,尺寸字中的数据就不一样,所以,编程之前首先要选定原点。原点位置的选则要合理,使编程尺寸直 观、计算简便。

(2)标注尺寸换算

在很多情况下,图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致,因此,应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸,再进 行下一步数学处理工作。

①直接换算

直接换算指通过图样上的标注尺寸,即可直接获得编程尺寸的方法。通过对图样上给定的基本尺寸或极限尺寸的中值(取两极限尺寸平 均值)等运算,即可获得编程尺寸。

在取极限尺寸中值时, 如果遇到有第三位小数值(或更多位小数), 基准孔按照“四舍五入”的方法处理, 基准轴则将第三位进上一位, 例如:

1)当孔尺寸为 ?40( )mm 时,其中值尺寸值取 ?40.03mm;

2)当轴尺寸为 ?40( )mm 时,其中值尺寸取 40.965+0.005 为 ?39.97mm;

3)当孔尺寸为 ?40 ( )mm 时,其中值尺寸取 ?40.04mm。

②间接换算

间接换算指需要通过平面几何、三角函数等计算方法进行必要解算后,才能得到其编程尺寸的一种方法。

用间接换算方法所换算出来的尺寸,可以是直接编程时所需的基点坐标尺寸,也可以是为计算某些基点坐标值所需要的中间尺寸。

③尺寸链解算

在数控加工中,除了需要准确地得到其编程尺寸外,还需要掌握控制某些重要尺寸的允许变动量,这就需要通过尺寸链解算才能得到。 所谓尺寸链是指在装配或零件加工过程中,由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组。

2、基点与节点

(1)基点

一个零件的轮廓曲线可能由许多不同的几何要素所组成,如直线、圆弧、二次曲线等。各几何要素之间的连接点称为基点。如两条直线 的交点,直线与圆弧的交点或切点,圆弧与二次曲线的交点或切点等。基点坐标是编程中需要的重要数据,可以直接作为其运动轨迹的 起点或终点,如图 2.27(a)所示。

(2)节点

当被加工零件轮廓形状与机床的插补功能不一致时,如在只有直线和圆弧插补功能的数控机床上加工椭圆、双曲线、抛物线、阿基米德 螺旋线或用一系列坐标点表示的列表曲线时,就要用直线或圆弧去逼近被加工曲线。这时,逼近线段与被加工曲线的交点就称为节点。 例如图 2.27(b)所示的曲线,当用直线逼近时,其交点 A、B、C、D、E 等即为节点。

a)

b)

图 2.27 零件轮廓上的基点和节点

在编程时,要计算出节点的坐标,并按节点划分程序段。节点数目的多少,由被加工曲线的特性方程(形状)、逼近线段的形状和允许的 插补误差来决定。

显然,当选用的数控机床系统具有相应几何曲线的插补功能时,编程中的数值计算是最简单的,只需求出基点坐标,而后按基点划分程 序段就行了。但一般数控机床不具备二次曲线与列表曲线的插补功能,因此就要用逼近法加工,这就需要求出节点的数目及其坐标值。

为了编程方便,一般都采用直线段去逼近已知的曲线,这种方法称为直线逼近,或称线性插补。常用的逼近方法主要有切线逼近法、弦 线逼近法、割线逼近法和圆弧逼近法等。

3、零件尺寸公差的处理

零件尺寸公差对编程有一定的影响,如果处理不好将很难保证零件的加工精度。如图 2.28 所示零件,各处尺寸公差带不同,若编程时采 用同一把刀具和同一刀具半径补偿值,则加工后不能保证精度。所以编程前必须对原尺寸及公差带做相应处理,使其公差带对称分布, 如图 2.28 中括号内的尺寸。对于一些封闭尺寸,为了同时保证各位置间的精度,编程前必须进行尺寸链的计算。

图 2.28 零件尺寸公差的处理

复习思考题
2-1 选择题

1)M 代码控制机床各种_________。

A、运动状态 B、 刀具更换 C、 辅助动作状态 D、 固定循环

2) 数控机床程序中,F100 表示_______。

A、切削速度 B、进给速度 C、主轴转速 D、步进电机转速

3) 车床车头端面的中心点是车床的_______, 端面铣刀的中心点是_______,一般地,数控车、铣床中多将各轴正向行程极限点定 为_______。

A、机床原点

B、工件原点

C、刀位点

D、参考点

4)辅助功能 M03 代码表示_______。

A、程序停止 B、冷却液开 C、 主轴停止 D、主轴正转

5)对于采用机械手换刀的立式加工中心,自动换刀过程主要由两部分动作组成,它们是:先让刀库转位,进行____ 动作,在程序代码 中起此作用的是____,刀库准备好后,再由机械手进行____动作,实现此功能的程序代码是____。

A、Txx

B、M06

C、换刀

D、选刀

6)数控机床的旋转轴之一 B 轴是绕______直线轴旋转的轴。

A、X 轴

B、Y 轴

C、Z 轴

D、W 轴

2-2 手工编程的过程如何?

2-3 说明机床原点、机床参考点、编程原点、刀具参考点、刀位点的含义及它们之间的关系。

2-4 数控加工中工序划分的特点是什么。

2-5 子程序、固定循环、用户宏程序各有何特点,应用于什么场合。

2-6 编程时刀具中心轨迹与零件轮廓有何区别,什么情况下需要计算刀具中心的轨迹。


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