1、整理ppt电子工业出版社 2008.6华中数控系统数控车床编程与维护整理ppt第1章 数控车床概述 3.1 数控编程的内容与方法数控编程的内容与方法 3.2 数控机床坐标系数控机床坐标系 3.3 编程中的数学处理编程中的数学处理 3.4 零件程序的结构零件程序的结构 整理ppt3.1 数控编程的内容与方法数控编程的内容与方法 在编制数控程序前，应首先了解数控程序编制的主要内容、工作步骤、每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。1数控编程的内容数控编程的内容 从分析零件图样到获得数控车床所需控制介质（加工程序单或数控带等）的全过程，称为程序编制，其主要内容和一般流程如图3-1所
2、示。第3章 数控车床编程基础 图3-1 程序编制的主要内容和一般流程整理ppt（1）图样分析 根据加工零件的图纸和技术文件，对零件的轮廓形状、有关尺寸精度、形状精度、基准、表面粗糙度、毛坯种类、件数、材料及热处理等项目要求进行分析，形成初步加工方案（2）辅助准备 根据图样分析确定机床坐标系、编程坐标系、刀具准备、对刀方法、对刀点位置及测定机械间隙等。（3）制定加工工艺 拟定加工工艺方案，确定加工方法、加工线路与余量的分配、定位夹紧方式并合理选用机床、刀具、切削用量等。第3章 数控车床编程基础 整理ppt（4）数值计算 在编制程序前，还需对加工轨迹的一些未知坐标值进行计算，作为程序输入的数据，主
3、要包括数值换算、尺寸链计算、坐标计算和辅助计算等。对于复杂的加工曲线和曲面还需使用计算机辅助计算。（5）编写加工程序 根据确定的加工路线、刀具号、刀具形状、切削用量、辅助动作及数值计算的结果，按照数控车床规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具示意图、机床调整卡、工序卡等加工条件说明。第3章 数控车床编程基础 整理ppt（6）制作控制介质 加工程序完成以后，还必须将加工程序的内容记录在控制介质上，以便输入到数控装置中（如穿孔带、磁带及软盘等），还可采用手动方式将程序输入给数控装置。（7）程序校核 加工程序必须经过校验和试切削才能正式使用，通常可
4、以通过数控车床的空运行来检查程序格式有无出错；或用模拟仿真软件来检查刀具加工轨迹的正误。正式加工前必须采用首件试切的方法来进行实际效果的检查，以便对程序进行修正。第3章 数控车床编程基础 整理ppt2数控编程的方法数控编程的方法 数控加工程序的编制方法有两种：手工编程和自动编程。（1）手工编程 手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。一般，几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。第3章 数控车床编程基础 整理ppt （2）自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。自动编程解决了手
5、工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。第3章 数控车床编程基础 整理ppt3.2 数控机床坐标系数控机床坐标系3.2.1 机床坐标系机床坐标系1机床坐标系的确定机床坐标系的确定 （1）机床相对运动的规定 在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。第3章 数控车床编程基础 整理ppt （2）机床坐标系的规定 标准机床坐标系中，X、Y、Z坐标
6、轴的相互关系用右手笛卡儿直角坐标系确定，如图3-2所示。第3章 数控车床编程基础 图3-2 笛卡儿直角坐标系整理ppt （3）运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。如图3-3所示，为数控车床上两个运动的正方向。第3章 数控车床编程基础 图3-3机床运动的方向整理ppt2坐标轴方向的确定坐标轴方向的确定 （1）Z坐标 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴为Z坐标轴。Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床
7、无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。第3章 数控车床编程基础 整理ppt （2）X坐标 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况。如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：当Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，X运动方向指向右方；当Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，X运动方向指向右方。第3章 数控车床编程基础 整理ppt第3章 数控车床编程基础 （3）Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。如图3-4所示为数控车床的坐
8、标系。图3-4 数控车床的坐标系整理ppt3附加坐标系附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。对于直线运动，通常可以采用的附加坐标系有：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。4机床原点的设置机床原点的设置 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。第3章 数控车床编程基础 整理ppt 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点O1处，如图3-5所示。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标正方向的极限位置上。第3章 数控车床编程基础 图3-5 数控车床的参
9、考点与机床原点 整理ppt5机床参考点机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床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，其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，数控车床上的机床参考点是离机床原点最远的极限点，见图3-5。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。第3章 数控车床编程基础 整理ppt6各类数控车床的坐标系各类数控车床的坐标系 ISO对数控车床的坐标轴及其运动方向作
10、了规定。常用数控车床的坐标轴及坐标方向如图3-6所示。第3章 数控车床编程基础 图3-6 数控车床的坐标轴及坐标方向整理ppt3.2.2 工件坐标系工件坐标系 如果选择工件上某一固定点为工件零点，如图3-7中的O3点，以工件零点为原点且平行于机床坐标轴X、Y、Z建立一个新坐标系，则称为工件坐标系。第3章 数控车床编程基础 图3-7 工件坐标系设定整理ppt 工件坐标系的零点是由操作者或编程者自由选择的，其选择的原则是：（1）使工件的零点与工件的尺寸基准重合；（2）使工件图中的尺寸容易换算成坐标值，尽量直接用图纸尺寸作为坐标值；（3）工件零点应选在容易找正、在加工过程中便于测量的位置。第3章 数
11、控车床编程基础 结论:数控车床的工件零点O3通常选在工件轮廓右侧边缘 或者左侧边缘的主轴轴线上。整理ppt3.3 编程中的数学处理编程中的数学处理 根据被加工零件的图样，按照已经确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入数据的过程，称为数学处理。3.3.1 数学处理的内容数学处理的内容 对图形的数学处理一般包括两个方面：（1）要根据零件图给出的形状、尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等）计算出编程时所需要的有关各点的坐标值、圆弧插补所需要的圆弧圆心、圆弧端点的坐标；第3章 数控车床编程基础 整理ppt （2）按照零件图给出的条件还不能直接计算出编程时所需要的所有
12、坐标值，也不能按零件图给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义来进行自动编程，那么就必须根据所采用的具体工艺方法、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，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。第3章 数控车床编程基础 整理ppt1数值换算数值换算 （1）选择原点 原点是指编制加工程序时所使用的编程原点。从理论上讲，原点选在任何位置都是可以的。但实际上，为了换算尽可能简便及尺寸较为直观，应尽可能把原点的位置选得合理些。车削件的编程原点X向应取在零件的回转中心，即车床主轴的轴心线上，所以原点的位置只能在Z向做选择。原点Z向位置一般在工件的左端面或右端面中做选择。如果是左右
13、对称的零件，则Z向原点应选在对称平面内，这样同一个程序可用于调头前后的两道加工工序。对于轮廓中有椭圆之类非圆曲线的零件，Z向原点取在椭圆的对称中心较好。第3章 数控车床编程基础 整理ppt （2）尺寸换算 直接换算。直接换算是指直接通过图样上的标注尺寸，即可获得编程尺寸的一种方法。进行直接换算时，可对图样上给定的基本尺寸或极限尺寸的中值，经过简单的加、减运算后完成。例如，在图3-8（b）中，除尺寸42.1mm外，其余均属直接按图3-8（a）所示标注尺寸经换算后得到的编程尺寸。其中，59.94mm、20mm及 140.8mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。第3章 数控车床编程基
14、础 图3-8 标注尺寸换算整理ppt 间接换算 间接换算是指需要通过平面几何、三角函数等计算方法进行必要换算后，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，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图3-8（b）中的尺寸42.1mm就是间接换算后得到的编程尺寸。（3）尺寸链计算 如果仅仅为得到其编程尺寸，则只须按上述方法即可。但在数控加工中，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的计算才能得到。第3章 数控车床编程基础 整理ppt2基点与节点基点与节点（1）基点 一个零件的轮廓曲线可能由许多
15、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。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3-9（a）所示。第3章 数控车床编程基础 图3-9(a)零件轮廓上的基点整理ppt（2）节点 当被加工零件的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。如图3-9（b）所示的曲线，当用直线逼近时，其交点A、B、C、D等即为节点。在编程时，要计算出节点的坐标，并按节点
16、划分程序段。第3章 数控车床编程基础 图3-9 (b)零件轮廓上的基点和节点整理ppt3.3.2 尺寸链计算尺寸链计算1尺寸链的基本概念尺寸链的基本概念 在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸所形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。（1）设计尺寸链 组成尺寸全部为设计尺寸而形成的尺寸链即为设计尺寸链。它又分为两种，一种是装配尺寸链，即全部组成尺寸为不同零件的设计尺寸所形成的尺寸链；另一种是零件尺寸链，即全部组成尺寸为同一零件的设计尺寸所形成的尺寸链。（2）工艺尺寸链 组成尺寸全部为同一零件的工艺尺寸所形成的尺寸链即为工艺尺寸链。所谓工艺尺寸，是指根据加工要求而形成的尺寸，如工序尺寸、定位尺寸等。
17、第3章 数控车床编程基础 整理ppt2尺寸链简图尺寸链简图 如图3-10（a）所示，设计图样上标注的设计尺寸为A1、A0。绘制工艺尺寸链简图，如图3-10（b）所示。钻孔时若以左侧面为定位基准，则A1及A2为钻孔时的工艺尺寸（或工序尺寸），A0则变为加工过程中最后形成的尺寸。第3章 数控车床编程基础 图3-10 工艺尺寸链简图整理ppt3尺寸链的环尺寸链的环 列入尺寸链中的每一个尺寸都称为尺寸链中的“环”。由长度尺寸表示的环则称为长度环，并用大写 字母A、B、C、表示。每个尺寸链中至少应有3个环。（1）封闭环 在零件加工或机器装配过程中，最后自然形成的环称为封闭环。封闭环以加下标“0”表示，如
18、图3-10中的A0。一个尺寸链中只能有一个封闭环。（2）组成环 尺寸链中除封闭环以外的其余各环均称为组成环。同一尺寸链中的组成环用同一字母加下标1、2、3表示，如图3-10中的A1、A2。第3章 数控车床编程基础 整理ppt （3）增环 在其他组成环（尺寸）不变的条件下，当某个组成环增大时，封闭环亦随之增大，则该组成环称为增环。增环用字母上加符号“”表示。（4）减环 在其他组成环不变的条件下，当某个组成环增大时，封闭环却随之减小，则该组成环称为减环。减环用字母上加符号“”表示。第3章 数控车床编程基础 提示：在尺寸链简图上，任意假设一个旋转方向，即由尺寸链中任何一环为基准出发，绕该链轮廓转一周
19、，回到出发基准。按该旋转方向（顺、逆时针）给每个环标出箭头，见图3-10（b）。凡是其箭头方向与封闭环相反的为增环，箭头方向与封闭环相同的则为减环。整理ppt4解尺寸链解尺寸链 在手工编程中，为了使图样上的给定尺寸符合工艺要求和编程的需要，常常要计算封闭环的各有关尺寸，或根据已知的封闭环去计算所需的某个组成环，这些计算工作称为解尺寸链。下面介绍采用完全互换法中的极值法求解尺寸链的过程。（1）封闭环的基本尺寸 封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，其计算公式为：第3章 数控车床编程基础 0nnLLL-邋式中 L0封闭环的基本尺寸；Lnn个组成环的基本尺寸。0nnL
20、LL-邋整理ppt第3章 数控车床编程基础 0maxmaxminnnLLL-邋 （2）封闭环的最大极限尺寸 封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最 小极限尺寸之和，其计算公式为：如因验算或工艺要求需要计算出封闭环的极限偏差或公差，则可按有关尺寸公差的知识解决。0maxmaxminnnLLL-邋0minminmaxnnLLL-邋（3）封闭环的最小极限尺寸 封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和，其计算公式为：0minminmaxnnLLL-邋整理ppt3.3.3 坐标值的常用计算方法坐标值的常用计算方法1作图计算法作图计算法
21、（1）作图计算法的实质 作图计算法是以准确绘图为主，并辅以简单的加、减运算的一种处理方法，因其实质为作图，故在习惯上也称为作图法。（2）作图计算法的要求 要求绘图工具质量较高。绘图应做到认真、仔细，并保证度量准确。图线应尽量细而清晰，绘制同心圆时要避免圆心移位 绘图要严格按比例进行，当采用坐标纸绘图时，可尽量选用较大的放大比例，并尽可能使基点落在坐标格的交点上。第3章 数控车床编程基础 提示：目前作图法的分析都在计算机上运用AutoCAD软件完成的。整理ppt2三角函数计算法三角函数计算法 三角函数计算法简称三角计算法。在手工编程工作中，因为这种方法比较容易被掌握，所以其应用十分广泛，是进行数
22、学处理时应重点掌握的方法之一。三角计算法主要应用三角函数关系式及部分定理，现将有关定理的表达式列出如下。第3章 数控车床编程基础 2sinsinsinabcRABC222cos2bcaAbc-正弦定理：式中 a，b，c 角A、B、C所对应边的边长；R三角形外接圆的半径。余弦定理：整理ppt3平面解析几何计算法平面解析几何计算法 三角函数计算法虽然在应用中具有分析直观、计算简便等优点，但有时为计算一个简单图形，却需要添加若干条辅助线，并分析数个三角形间的关系。而应用平面解析几何计算法可省掉一些复杂的三角形关系，用简单的数学方程即可准确地描述零件轮廓的几何图形，使分析和计算的过程都得到简化，并可减
23、少多层次的中间运算，使计算误差大大减小，计算结果更加准确，且不易出错。在绝对编程坐标系中，应用这种方法所解出的坐标值一般不产生累积误差，减少了尺寸换算的工作量，还可提高计算效率等。因此，在数控机床的手工编程中，平面解析几何计算法是应用较普遍的计算方法之一。第3章 数控车床编程基础 整理ppt第3章 数控车床编程基础 3.4 零件程序的结构零件程序的结构 一个零件程序是一组被传送到数控装置中的指令和数据，是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。如图3-11所示。图3-11 零件程序的结构整理ppt3.4.1 指令字指令字 一个指令字是由地址符和带符
24、号或不带符号的数字数据组成的。程序段中不同的地址符及其后续数值确定了每个指令字的含义。在数控程序段中包含的主地址符如表3-1所示。3.4.2 程序段的格式程序段的格式 程序段是可作为一个单位来处理的、连续的指令字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数控加工程序是由若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。第3章 数控车床编程基础 尺寸字X,Y,ZA,B,C整理ppt 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素。（1）移动目标：终点坐标值X、Y、Z。（2）沿怎样的轨迹移动：准备功
25、能字G。（3）进给速度：进给功能字F。（4）切削速度：主轴转速功能字S。（5）使用刀具：刀具功能字T。（6）机床辅助动作：辅助功能字M。程序段格式举例：N30 G01 X10 Z0 F100 S800 T02 M07 N40 X90（本程序段省略了续效字G01 Z0 F100 S800 T02 M07，但它们的功能仍然有效）第3章 数控车床编程基础 整理ppt3.4.3 程序的格式程序的格式 （1）程序名 程序名由英文字母%（或O）和14位正整数组成，一般要求单列一段。（2）程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段占一行。第3章 数控车床编程基础 整理ppt（3）程序结束指令 程序结束指令可以用M02或M30表示，一般要求单列一段。加工程序的一般格式举例：%1000 ；程序名 N10 M03 S800 N20 T02 N30 G00 X50 Z30 ；程序主体 N300 M30 ；结束符第3章 数控车床编程基础 整理ppt第三章结束 第3章 数控车床编程基础
