數(shù)控銑床編程概述.doc

數(shù)控銑床編程概述一、教學(xué)要求1、了解數(shù)控銑床的編程特點(diǎn)；2、掌握數(shù)控銑床編程的內(nèi)容與步驟；3、掌握數(shù)控銑床編程的基礎(chǔ)知識(shí)；二、教學(xué)內(nèi)容5.1.1數(shù)控編程的定義 為了使數(shù)控機(jī)床能根據(jù)零件加工的要求進(jìn)行動(dòng)作，必須將這些要求以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能識(shí)別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識(shí)別的指令稱為程度，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。 數(shù)控編程的過程不僅僅指編寫數(shù)控加工指令代碼的過程，它還包括從零件分析到編寫加工指令代碼，再到制成控制介質(zhì)以及程序校核的全過程。在編程前首先要進(jìn)行零件的加工工藝分析，確定加工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)(切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量)以及各項(xiàng)輔助功能(換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開關(guān)等)；接著根據(jù)數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫加工程序單；再把這一程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如軟盤、移動(dòng)存儲(chǔ)器、硬盤等)，檢查正確無誤后采用手工輸人方式或計(jì)算機(jī)傳輸方式輸入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。5.2.1數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控編程步驟如圖51所示，主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：圖51 數(shù)控編程步驟 (a)分析圖樣 包括零件輪廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技術(shù)要求的分析，零件材料、熱處理等要求的分析。 (b)確定加工藝 包括選擇加工方案，確定加工路線，選擇定位與夾緊方式，選擇刀具，選擇各項(xiàng)切削參數(shù)，選擇對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)。 (c)數(shù)值計(jì)算 選擇編程原點(diǎn)，對(duì)零件圖形各基點(diǎn)進(jìn)行正確的數(shù)學(xué)計(jì)算，為編寫程序單做好準(zhǔn)備。 (d)編寫程序單 根據(jù)數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫加工程序單。 (e)制作控制介質(zhì) 簡單的數(shù)控程序直接采用手工輸入機(jī)床，當(dāng)程序自動(dòng)輸入機(jī)床時(shí)，必須制作控制介質(zhì)。現(xiàn)在大多數(shù)程序采用軟盤、移動(dòng)存儲(chǔ)器、硬盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)，采用計(jì)算機(jī)傳輸來輸入機(jī)床。目前，除了少數(shù)老式的數(shù)控機(jī)床仍在采用穿孔紙帶外，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床均不再采用此種控制介質(zhì)了。 (f)程序校驗(yàn) 程序必須經(jīng)過校驗(yàn)正確后才能使用。一般采用機(jī)床空運(yùn)行的方式進(jìn)行校驗(yàn)，有圖形顯示卡的機(jī)床可直接在CRT顯示屏上進(jìn)行校驗(yàn)，現(xiàn)在有很多學(xué)校還采用計(jì)算機(jī)數(shù)控模擬進(jìn)行校驗(yàn)。以上方式只能進(jìn)行數(shù)控程序、機(jī)床動(dòng)作的校驗(yàn)，如果要校驗(yàn)加工精度，則要進(jìn)行首件試切校驗(yàn)。5.3數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。5.3.1手工編程 手工編程是指所有編制加工程序的全過程，即圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)都是由手工來完成。 手工編程不需要計(jì)算機(jī)、編程器、編程軟件等輔助設(shè)備，只需要有合格的編程人員即可完成。手工編程具有編程快速及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是不能進(jìn)行復(fù)雜曲面的編程。手工編程比較適合批量較大、形狀簡單、計(jì)算方便、輪廓由直線或圓弧組成的零件的加工。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面的零件，采用手工編程則比較困難，最好采用自動(dòng)編程的方法進(jìn)行編程。5.3.2自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指用計(jì)算機(jī)編制數(shù)控加工程序的過程。自動(dòng)編程的優(yōu)點(diǎn)是效率高，正確性好。自動(dòng)編程由計(jì)算機(jī)代替人完成復(fù)雜的坐標(biāo)計(jì)算和書寫程序單的工作，它可以解決許多手工編制無法完成的復(fù)雜零件編程難題，但其缺點(diǎn)是必須具備自動(dòng)編程系統(tǒng)或自動(dòng)編程軟件。自動(dòng)編程較適合形狀復(fù)雜零件的加工程序編制，如：模具加工、多軸聯(lián)動(dòng)加工等場(chǎng)合。 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程的方法主要有語言式自動(dòng)編程和圖形交互式自動(dòng)編程兩種。前者通過高級(jí)語言的形式表示出全部加工內(nèi)容；計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)采用批處理方式，一次性處理、輸出加工程序。后者是采用人機(jī)對(duì)話的處理方式，利用CADCAM功能生成加工程序。 CADCAM軟件編程加工過程為：圖樣分析、零件分析、三維造型、生成加工刀具軌跡；后置處理生成加工程序、程序校驗(yàn)、程序傳輸并進(jìn)行加工。5.4常用CAD/CAM軟件介紹5.4.1UG(Unigraphics) UG起源于麥道飛機(jī)制造公司，是由EDS公司開發(fā)的集成化CADCAECAM系統(tǒng)，是當(dāng)前國際、國內(nèi)最為流行的工業(yè)設(shè)計(jì)平臺(tái)。其龐大的模塊群為企業(yè)提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品分析、加工裝配、檢驗(yàn)，到過程管理、虛擬動(dòng)作等全系列的支持，其主要模塊有數(shù)控造型、數(shù)控加工、產(chǎn)品裝配等通用模塊和計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)加工、模具設(shè)計(jì)加工、管路設(shè)計(jì)布局等專用模塊。該軟件的容量較大，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件配置要求也較高，所以早期版本在我國使用不很廣泛，但隨著計(jì)算機(jī)配置的不斷升級(jí)，該軟件在國際、國內(nèi)的CADCAECAM市場(chǎng)上已占有了很大的份額。5.4.2ProEngineer ProEngineer是由美國PTC(參數(shù)科技公司)于1989年開發(fā)的，它開創(chuàng)了三維CADCAM參數(shù)化的先河，采用單一數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，是基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)性的CADCAECAM系統(tǒng)。它包含零件造型、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加：工、模具開發(fā)、鈑金件設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)、逆向工程、機(jī)構(gòu)模擬、應(yīng)力分析等功能模塊，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、航天、家電、玩具等行業(yè)，在國內(nèi)外尤其是制造業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)有著龐大的用戶群。5.4.3SolidWorks SolidWorks是一個(gè)在微機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行的通用設(shè)計(jì)的CAD軟件，它具有高效方便的計(jì)算機(jī)輔助該軟件有極強(qiáng)的圖形格式轉(zhuǎn)換功能，幾乎所有的CADCAECAM軟件都可以與SolidWorks軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，美中不足的是其數(shù)控加工功能不夠強(qiáng)大而且操作也比較煩瑣，所以該軟件常作為數(shù)控自動(dòng)化編程中的造型軟件，再將造型完成的三維實(shí)體通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到UG、Masteream、Cimatron軟件中進(jìn)行自動(dòng)化編程。5.4.4Mastercam Mastercam是由美國CNCSoftware公司推出的基于PC平臺(tái)，集二維繪圖、三維曲面設(shè)計(jì)、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實(shí)感模擬為一身的CADCAM軟件，該軟件尤其對(duì)于復(fù)雜曲面的生成與加工具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)零件的設(shè)計(jì)、模具的設(shè)計(jì)功能不強(qiáng)。由于該軟件對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求較低、操作靈活易掌握、價(jià)格便宜，所以受到我國中小數(shù)控企業(yè)的歡迎。5.4.5Cimatron Cimatron系統(tǒng)是源于以色列為了設(shè)計(jì)開發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)所發(fā)展出來的軟件。它由以色列的Cimatron公司提供的一套集成CADCAECAM的專業(yè)軟件，它具有模具設(shè)計(jì)、三維造型、生成工程圖、數(shù)控加工等功能。該軟件在我國得到了廣泛的使用，特別是在數(shù)控加工方面更是占有很大的比重。5.4.6CAXA制造工程師CAXA制造工程師是我國北航海爾軟件有限公司研制開發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床與加工中心的三維CADCAM軟件，它既具有線框造型、曲面造型和實(shí)體造型的設(shè)計(jì)功能，又具有生成二至五軸的加工代碼的數(shù)控加工功能，可用于加工具有復(fù)雜三維曲面的零件。由于該軟件是我國自行研制的數(shù)控軟件，采用了全中文的操作界面，學(xué)習(xí)與操作都很方便，而且價(jià)格也較低，所以該軟件近幾年在國內(nèi)得到了較大程度的推廣。另外，CAXA系列軟件中的“CAXA線切割”也是一種方便實(shí)用的線切割自動(dòng)編程軟件。5.5 數(shù)控銑床編程的基礎(chǔ)知識(shí)5.5.1程序的結(jié)構(gòu)與格式 每一種數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)本身的特點(diǎn)與編程的需要，都有一定的程序格式。對(duì)于不同的機(jī)床，其程序格式也不同，因此，編程人員必須嚴(yán)格按照機(jī)床說明書的格式進(jìn)行編程。但程序的常規(guī)格式卻是相同的。a、程序的組成一個(gè)完整的程序由程序號(hào)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成：0001 零件程序號(hào)N10 G90 G80 G40 G49 G17 程序內(nèi)容N20 G00 G54 X0 Y0 Z50 F300 程序段N30 M03 S500。N260 M05N270 M30 程序結(jié)束(1)程序號(hào)每一個(gè)儲(chǔ)存在零件存儲(chǔ)器中的程序都需要指定一個(gè)程序號(hào)來加以區(qū)別，這種用于區(qū)別零件加工程序代號(hào)稱為程序號(hào)，同一機(jī)床的程序號(hào)不能重復(fù)。 程序號(hào)寫在程序的最前面，必須單獨(dú)占用一行。(2)程序內(nèi)容程序內(nèi)容是整個(gè)程序的核心，它由許多程序段組成，每個(gè)程序段由一個(gè)或多個(gè)指令構(gòu)成，它表示數(shù)控機(jī)床的全部動(dòng)作。在數(shù)控銑床的程序中，子程序的調(diào)用也作為主程序內(nèi)容的一部分，主程序中只完成換刀、調(diào)轉(zhuǎn)速、工件定位等動(dòng)作，其余加工動(dòng)作都由子程序來完成。 （3）程序結(jié)束程序結(jié)束通過M代碼來實(shí)現(xiàn)，它必須寫在程序的最后。可以作為程序結(jié)束標(biāo)記的M代碼有M02和M30，它們代表零件加工主程序的結(jié)束。為了保證最后程序段的正常執(zhí)行，通常要求M02(M30)也必須單獨(dú)占一行。此外，子程序結(jié)束有專用的結(jié)束標(biāo)記，HNC21M系統(tǒng)中用M99來表示子程序結(jié)束后返回主程序。5.5.2程序段的組成(1)程序段基本格式程序段是程序的基本組成部分，每個(gè)程序段由若干個(gè)數(shù)據(jù)字構(gòu)成，而數(shù)據(jù)字又由表示地址的英文字母、特殊文字和數(shù)字構(gòu)成。如X30、G90等。程序段格式是指一個(gè)程序段中字、字符、數(shù)據(jù)的排列、書寫方式和順序。通常情況下，程序段格式有字地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式、固定程序段格式三種。字地址程序段格式如下：N50 C01 X30 Y30 Z30 F100 S800 TO1 M03； (2)程序段號(hào)與程序段結(jié)束 程序段由程序段號(hào)NXX開頭，以程序段結(jié)束標(biāo)記CR(或IJ)結(jié)束，實(shí)際使用時(shí)，常用符號(hào)“；”或“*”表示CR(或LP)。程莊段的中間部分是程序段的內(nèi)容，主要包括準(zhǔn)備功能字、尺寸功能字、進(jìn)給功能字、主軸功能字、刀具功能字、輔助功能字等，但并不是所有程序段都必須包含所有功能字，有時(shí)一個(gè)程序段內(nèi)可僅包含其中一個(gè)或幾個(gè)功能字，如下列程序段都是正確的程序段。 N10 C01 X100 F100； N10 M05； NXX為程序段號(hào)，由地址N和后面的若干位數(shù)字表示。在大部分系統(tǒng)中，程序段號(hào)僅作為“跳轉(zhuǎn)”或“程序檢索”的目標(biāo)位置指示，因此，它的大小順序可以顛倒，也可以省略，程序段在存儲(chǔ)器內(nèi)以輸入的先后順序排列，而程序的執(zhí)行是嚴(yán)格按信息在存儲(chǔ)器內(nèi)的先后順序一段一段地執(zhí)行，也就是說執(zhí)行的先后次序與程序段號(hào)無關(guān)。但是，當(dāng)程序段號(hào)省略時(shí)，該程序段將不能作為“跳轉(zhuǎn)”或“程序檢索”的目標(biāo)程序段。程序段號(hào)也可以由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)生成，程序段號(hào)的遞增量可以通過“機(jī)床參數(shù)”進(jìn)行設(shè)置，一般可設(shè)定增量值為10。(3)程序的斜杠跳躍有時(shí)，在程序段的前面有“”符號(hào)，該符號(hào)稱為斜杠跳躍符號(hào)，該程序段稱為可跳躍程序段。如下列程序段： N10 G00 X100；這樣的程序段，可以由操作者對(duì)程序段和執(zhí)行情況進(jìn)行控制。若操作機(jī)床使系統(tǒng)的“跳過程序段”信號(hào)生效，程序執(zhí)行時(shí)將跳過這些程序段；若“跳過程序段”信號(hào)無效，程序段照常執(zhí)行，該程序段和不加“”符號(hào)的程序段相同。(4)程序段注釋為了方便檢查、閱讀數(shù)控程序，在許多數(shù)控系統(tǒng)中允許對(duì)程序進(jìn)行注釋，注釋可以作為對(duì)操作者的提示顯示在屏幕上，但注釋對(duì)機(jī)床動(dòng)作沒有絲毫影響。程序的注釋應(yīng)放在程序的最后，并用“( )”括起來，不允許將注釋插在地址和數(shù)字之間。如下程序段所示： 0000；(PROGRAMNAMEM1) G21 G17 G40 C49 G80 G90；5.6數(shù)控常用系統(tǒng)功能 數(shù)控系統(tǒng)常用的系統(tǒng)功能有準(zhǔn)備功能、輔助功能、其他功能三種，這些功能是編制數(shù)控程序的基礎(chǔ)。5.6.1準(zhǔn)備功能1、準(zhǔn)備功能也叫G功能或G代碼，是用于數(shù)控機(jī)床做好某些操作準(zhǔn)備動(dòng)作的指令。它由地址G和后面的兩位數(shù)字組成，從G00G99共100種，如G01、G41等。目前，隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的不斷提高，有的系統(tǒng)已采用三位數(shù)的功能代碼，如SIEMENS系統(tǒng)中的G450、G451等。2、G功能以組區(qū)別可以分為兩大類。屬于“00”組別者，為非續(xù)效指令，即該指令的功能只在該程序段執(zhí)行時(shí)發(fā)揮效用，其功能不會(huì)延續(xù)到下面的程序段。屬于“非00”組別者，為續(xù)效指令，即該指令的功能除在該程序段執(zhí)行時(shí)發(fā)生效用外，如下一程序段仍使用相同功能，則不需要再指令一次，其功能會(huì)延續(xù)到下一程序段，直到被同組別的指令取代為止。3、不同組別的G功能可以在同一程序段中執(zhí)行。但若是同一組別的G功能，在同一程序段中出現(xiàn)兩個(gè)或以上時(shí)，則以最后的G功能為有效。例如G00 G01 X50 Y60；則此程序?qū)⒁灾本€插補(bǔ)（G01）方式移至X50 Y60位置，G00指令將被忽略。 4、雖然從G00到G99共有100種G代碼，但并不是每種代碼都有實(shí)際意義，實(shí)際上有些代碼在國際標(biāo)準(zhǔn)(1SO)或我國原機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)中并沒有指定其功能，這些代碼主要用于將來修改標(biāo)準(zhǔn)時(shí)指定新功能。還有一些代碼，即使在修改標(biāo)準(zhǔn)時(shí)也永不指定其功能，這些代碼可由機(jī)床設(shè)計(jì)者根據(jù)需要定義其功能，但必須在機(jī)床的出廠說明書中予以說明。5.7.1、輔助功能 輔助功能也叫M功能或M代碼。它由地址M和后面的兩位數(shù)字組成，從M00M99共100種。 1、輔助功能是主要控制機(jī)床或系統(tǒng)的開、關(guān)等輔助動(dòng)作的功能指令，如開、停冷卻泵，控制主軸正反轉(zhuǎn)，控制程序的結(jié)束等。 同樣地，由于數(shù)控系統(tǒng)的不同，以及機(jī)床生產(chǎn)廠家的不同，其M代碼的功能也不盡相同，甚至有些M代碼與ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼的含義也不相同，如：表51如M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，不由機(jī)床制造設(shè)計(jì)商設(shè)計(jì)決定。其余代碼由機(jī)床制造單位自行指定。使用者要參考機(jī)床編程說明書。因此，一方面我們迫切需要對(duì)數(shù)控代碼進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；另一方面，我們?cè)谶M(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，一定要按照機(jī)床說明書的規(guī)定進(jìn)行。在同一程序段中，既有M代碼又有其他指令代碼時(shí)，M代碼與其他代碼執(zhí)行的先后次序由機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。因此，為保證程序以正確的次序執(zhí)行，有很多M代碼，如M30、M02、M98等最好以單獨(dú)的程序段進(jìn)行編程。坐標(biāo)功能M功能有非模態(tài)M功能和模態(tài)M功能二種形式。非模態(tài)M功能(當(dāng)段有效代碼):只在書寫了該代碼的程序段中有效；模態(tài)M功能(續(xù)效代碼)：一組可相互注銷的M功能，這些功能在被同一組的另一個(gè)功能注銷前一直有效。模態(tài)M功能組中包含一個(gè)缺省功能，系統(tǒng)上電時(shí)將被初始化為該功能（M05、M09）。另外，M功能還可分為前作用M功能和后作用M功能二類。前作用M功能:在程序段編制的軸運(yùn)動(dòng)之前執(zhí)行；后作用M功能：在程序段編制的軸運(yùn)動(dòng)之后執(zhí)行。華中世紀(jì)星HNC-21 M數(shù)控裝置M指令功能如表5.1所示：表51 HNC21M M代碼及功能 5.7.3 F、S、T功能介紹1、F（進(jìn)給速度）功能F功能用于控制刀具移動(dòng)時(shí)的進(jìn)給速度，進(jìn)給功能分為每分鐘進(jìn)給量mm/min（