数控编程技术教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

攀枝花学院机械工程系攀枝花学院机械工程系九月九月班级:机制第1页第一节第一节 概述概述第二章 数控编程基础第二节第二节 编程基础知识编程基础知识第四节第四节 数控编程工艺处理数控编程工艺处理第三节第三节 惯用准备功效指令编程方法惯用准备功效指令编程方法第五节第五节 编程中数值计算编程中数值计算第六节第六节 自动编程介绍自动编程介绍教案教案 2 2第2页第一节 概述教案教案 2 2 数控编程内容：分析图样并确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。数控编程步骤：1.分析图样、确定加工工艺过程2.数值计算3.编写零件加工程序4.制作控制介质5.程序校验和试切削零件图分析图样数值计算编写程序制作介质校验和试切一一.数控编程基本概念数控编程基本概念二二.数控编程内容和步骤数控编程内容和步骤从零件图样到制成控制介质全部过程称为数控编程。第3页第二节 编程基础知识教案教案 2 21 1 程序组成程序组成零件加工程序由程序号和若干个程序段组成。每个程序号由程序号地址码和程序编号组成；每个程序段又由程序段号和若干个指令字组成，每个指令字由字母、符号、数字组成。2 2 程序段格式程序段格式程序段长短、字数和字长都是可变，字排列次序没有严格要求，不需要字及与上一程序段相同续效字能够不写。程序段普通格式为：N G X Y Z F S T M；程序段号 准备功效 尺寸 进给功效 主轴转速 刀具功效 辅助功效3 3主程序和子程序主程序和子程序一一.程序结构程序结构第4页第二节 编程基础知识教案教案 2 21.1.坐标轴命名坐标轴命名 坐标轴采取右手直角笛卡尔坐标系进行命名。1）坐标轴命名要求二二.数控机床坐标系数控机床坐标系第5页第二节 编程基础知识教案教案 2 22）机床坐标系确定方法（）Z轴（）X轴（）Y轴（）A、B、C转向（）附加坐标第6页第二节 编程基础知识教案教案 2 22.2.工件坐标系与编程坐标系工件坐标系与编程坐标系（1）机床坐标系与机床原点及机床参考点（2）编程坐标系（3）工件坐标系与工件原点（4）机床坐标系与工件坐标系关系机床原点设置（车床）机床参考点（车床）第7页第二节 编程基础知识教案教案 2 23.3.绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系与相对坐标系（1）绝对坐标系：全部坐标值均从坐标原点计量坐标系。所用编程指令称为绝对指令。绝对坐标惯用X、Y、Z代码表示。（2）增量坐标系：运动轨迹终点坐标值相对于起点计量坐标系，其坐标原点是移动。所用编程指令称为增量指令。增量坐标惯用U、V、W代码表示。例：如图加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB30，YB50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB20，VB30第8页第二节 编程基础知识教案教案 2 24.4.最小设定单位与编程尺寸表示法最小设定单位与编程尺寸表示法（1）最小设定单位：数控系统能实现最小位移量，又称脉冲当量（0.010.0001）。编程时，全部编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应数量。（2）编程尺寸有两种表示法：1）以最小设定单位为最小单位来表示；2）以毫米为单位，以有效位小数来表示。例：X=524.295，Y=36.52，最小设定单位为0.01，则：1）法表示：X52430 Z3652 2）法表示：X524.30 Z36.52第9页第二节 编程基础知识教案教案 3 3 程序段中指令字可分为尺寸字和功效字（功效指令），功效指令可分为：准备功效G指令、辅助功效M指令，以及F、S、T指令。1.1.准备功效准备功效G G指令指令（1）准备功效指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式指令。（2）模态代码（续效代码）：该代码在一个程序段中被使用后就一直有效，直到出现同组中其它任一G代码时才失效。（3）非模态代码（非续效代码）：只在有该代码程序段中有效代码。G指令通常位于程序段中尺寸字之前。例 N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03；N020 G01 X8 Y6 F100；N030 X0 Y0；三三.功效指令介绍功效指令介绍第10页第二节 编程基础知识教案教案 3 32.2.辅助功效辅助功效M M指令指令（1）程序停顿指令（M00）（2）选择停顿指令（M01）（3）程序结束指令（M02）（4）与主轴相关指令（M03、M04、M05）（5）换刀指令（M06）（6）与切削液相关指令（M07、M08、M09）（7）运动部件夹紧与松开（M10、M11）（8）程序结束指令（M30）3.F3.F、S S、T T指令指令 用进给速度指令用字母F及其后面若干位数字来 表示，单位为mm/min或mm/r。用字母S及其后面若干位数字来表示，单位为r/min 在自动换刀数控机床中，该指令用以选择所需刀 具号和刀补号。（1）进给速度指令。（2）主轴转速指令。（3）刀具号指令。第11页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 3 31.1.绝对坐标指令与增量坐标指令（绝对坐标指令与增量坐标指令（G90G90、G91G91）G90绝对坐标指令 G91增量坐标指令例 编制图中移动量。绝对尺寸指令：G90 G01 X30 Y50；增量尺寸指令：G91 G01 X20 Y30；或 G01 U20 V30；2.2.坐标系设定指令（坐标系设定指令（G92G92）例 设置图中工件坐标系坐标系设定指令：G92 X400 Z200；3.3.坐标平面选择指令（坐标平面选择指令（G17G17、G18G18、G19G19）G17、G18、G19指令分别表示在XY、ZX、YZ坐标平面内进行加工。其中，G17可缺省。200400O pX Z一一.与坐标系相关指令与坐标系相关指令第12页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 3 31.1.快速点定位指令（快速点定位指令（G00G00）G00使刀具以点位控制方式从其所在点以最快速度移动到坐标系另一点。书写格式:_ 目标点坐标2.2.直线插补指令（直线插补指令（G01G01）G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动方式，按程序段中要求进给速度F，插补加工出任意斜率直线。书写方式：进给速度目标点坐标二二.运动控制指令运动控制指令第13页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 3 3 (1)XY平面圆弧 (2)XZ平面圆弧 (3)YZ平面圆弧 3.3.圆弧插补指令（圆弧插补指令（G02G02、G03G03）G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。(1)圆弧顺、逆方向判断：沿垂直于要加工圆弧所在平面坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件转动方向是顺时针用G02，反之用G03。(2)书写格式为：_030217FJIRYXGGG_030218FKIRZXGGG_030219FKJRZYGGG第14页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 3 3 例 编出加工图所表示零件程序。1.使用绝对值且R方式：O0100N0010 G92 X0 Y0；N0020 G90 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03；N0030 G01 X-80 Y-40 F200；N0040 G01 X-80 Y-20；N0050 G02 X-40 Y20 R40 F100；N0060 G03 X20 Y80 R60；N0070 G01 X40 Y80 F200；N0080 Y-40；N0090 G00 X0 Y0 M02；第15页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 3 3 2.使用增量值且I、J方式：O0200 N0010 G92 X0 Y0；N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03；N0030 G01 X-120 Y0 F200；N0040 X0 Y20；N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100；N0060 G03 X60 Y60 I0 J60；N0070 G01 X20 F200；N0080 Y-120；N0090 G00 X-40 Y40 M02；4.4.暂停暂停(延迟延迟)指令（指令（G04G04）书写格式为：G04 10第16页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 4 41.1.刀具半径赔偿指令（刀具半径赔偿指令（G41G41、G42G42、G40G40）1.1 刀具半径赔偿概念实际刀具都是有半径。使刀具刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀位点运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小偏移量。使刀具刀位点正确运动有两种方式：1)加工前计算出刀位点运动轨迹，再编程加工；2)按零件轮廓坐标数据编程，由系统依据工件轮廓和刀具半径R 自动计算出刀具中心轨迹。三三.刀具赔偿指令刀具赔偿指令第17页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 4 41.2 刀具半径赔偿指令 G41为刀具左赔偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓左边；G42为刀具右赔偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓右边；G40为取消刀补。书写格式：1G41、G42与G00，G01配合使用。2G41、G42与G02，G03配合使用。X Y D；42410100GGGGD；4241GGX Y R；0302GG第18页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 4 41.3 1.3 刀具半径赔偿过程刀具半径赔偿过程刀具半径赔偿执行过程普通分为三步：(1)刀具赔偿建立(2)刀具赔偿进行(3)刀具赔偿撤消刀具赔偿功效还能够利用同一加工程序去适应不一样情况，如：1利用刀具赔偿功效作粗、精加工余量赔偿；2刀具磨损后，重输刀具半径，无须修改程序；3利用刀补功效进行凹凸模具加工。第19页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 4 4例 铣削加工图所表示轮廓，采取20立式铣刀。O0010N010 G92 X0 Y0；N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08；N030 G01 X80 Y0 F100；N040 G03 X40 Y40 I0 J40；N050 G01 Y60；N060 X-20；N070 G02 X-80 I-40；N080 G01 X-20；N090 Y-100；N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02；YXO 70602020ABCDEFGR40R4012010040 O第20页第三节 惯用准备功效指令编程方法教案教案 4 42.2.刀具长度赔偿指令（刀具长度赔偿指令（G43G43、G44G44）用于刀具轴向（Z方向）赔偿，可使刀具在Z方向上实际位移大于或小于程序给定值。即：书写格式：执行结果：正偏置G43：Z实际值=Z指令值+（H）负偏置G44：Z实际值=Z指令值-（H）G40为取消刀补。Z 向实际位移量程序给定值 赔偿值可正可负Z H；4443GG第21页第四节 数控编程工艺处理教案教案 4 41 1数控加工工艺内容十分详细数控加工工艺内容十分详细 通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可经过适时调整来处理许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先详细设计和详细安排内容。2 2数控加工工艺处理相当严密数控加工工艺处理相当严密 在进行数控加工工艺处理时，必须注意到加工过程中每一个细节，考虑要十分严密。编程人员不但必须具备较扎实工艺基础知识和较丰富工艺设计经验，而且必须含有严谨踏实工作作风。二二.数控编程中工艺处理内容数控编程中工艺处理内容一一.数控加工工艺特点数控加工工艺特点数控加工合理性分析、零件工艺性分析、工艺过程和工艺路线确定、零件安装方法确实定、选择刀具和确定切削用量。第22页第四节 数控编程工艺处理教案教案 4 41.1.合理确定零件加工路线合理确定零件加工路线 零件加工路线：数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件运动轨迹和运动方向。确定加工路线标准：1应能确保零件加工精度和表面粗糙度要求；2应尽可能缩短加工路线，降低刀具空程移动时间；3应使数值计算简单，程序段数量少，以降低编程工作量。a)b)c)三三.数控编程中工艺处理几个问题数控编程中工艺处理几个问题第23页第四节 数控编程工艺处理教案教案 4 42.2.合理选择对刀点、换刀点合理选择对刀点、换刀点(1)刀位点：用来表示刀具在机床上位置。如图,立铣刀指刀具轴线与刀具底面交点，球头铣刀指球头铣刀球心，车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。第24页第四节 数控编程工艺处理教案教案 4 4 刀架转位换刀时位置，用符号 表示。在数控机床上加工零件时，刀具刀位点相对零件运动起始点。用符号 表示。选择对刀点标准：1.要便于数学处理和简化编程；2.在机床上找正轻易，加工中检验方便；3.引发加工误差小。(2)起刀点(对刀点、程序起点)：(3)换刀点：第25页第四节 数控编程工艺处理教案教案 4 43.3.合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量合理选择工件装夹方法、刀具和切削用量(1)选取和设计夹具应遵照标准(2)数控加工刀具要求精度高、刚性好、耐用度高、尺寸稳定、安装调整方便，因而需采取优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。(3)选择切削用量标准四四.合理编制工艺文件合理编制工艺文件 数控加工工艺文件主要有：工序卡、刀具调整单、零件加工程序单等。1.1.工序卡工序卡 2.2.刀具调整单刀具调整单 3.3.机床调整单机床调整单 4.4.数控加工程序单数控加工程序单第26页第五节 编程中数值计算教案教案 5 51.1.基点和节点计算基点和节点计算基点：组成零件轮廓两相邻几何元素交点或切点。节点：在误差允许范围内，迫近非圆曲线若干个直线段或圆弧段交点。2.2.刀位点轨迹计算刀位点轨迹计算刀位点运动轨迹与零件轮廓曲线不完全重合，对没有刀具半径赔偿功效经济型数控机床，编程时需计算出刀位点运动轨迹。3.3.辅助计算辅助计算辅助计算包含：辅助程序计算、脉冲数计算、尖角过渡计算、增量计算。一一.数值计算主要内容数值计算主要内容第27页第五节 编程中数值计算教案教案 5 5方法：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧解析方程：将两相邻几何元素方程联立起来，可解出各交点或切点坐标。若数控机床没有刀具半径赔偿功效，由直线和圆弧组成零件轮廓，需要依据零件轮廓和刀具半径计算出刀位点轨迹上基点坐标。方法为：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧等距线解析方程：将两相邻几何元素等距线方程联立起来，可求出刀位点轨迹基点坐标值。222)()(0RyxcByAx=-+-=+hx，圆弧：直线：22222()()(），圆弧：直线：刀刀rRyxBArcByAx=+=+hx二二.直线和圆弧组成零件轮廓基点计算直线和圆弧组成零件轮廓基点计算第28页第五节 编程中数值计算教案教案 5 51以起点A为圆心，以 为半径作圆2求PT斜率以下方程联立求点坐标:、则()()222允d=-+-aayyxx允d()ppyx,()ttyx,()()()()=-=-+-=-曲线方程曲线切线方程圆方程（）（圆切线方程允)()()222tttptptapapapapptptxfyxfxxyyxxyyyyxxxxyydptptxxyyk-=三三.非圆曲线节点计算非圆曲线节点计算a a）基本原理）基本原理b)b)计算步骤计算步骤第29页第五节 编程中数值计算教案教案 5 53.过A点与直线PT平行直线方程为：4.与曲线联立求解B点 5.按以上各步骤依次求得各节点C，D。c）特点 各程序段误差均相等，程序段数目最少，但数值计算过程较复杂，需借助计算机。=-=-)()(xfyxxkyyaa)(aaxxkyy-=-()bbyx,第30页第五节 编程中数值计算教案教案 5 5 数控加工误差数加是由编程误差编、机床误差机、定位误差定、对刀误差刀等误差综合形成。即：数加=f(编+机+定+刀)其中：（1）编程误差编由迫近误差、圆整误差组成。（2）机床误差机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。（3）定位误差定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生。（4）对刀误差刀是在确定刀具与工件相对位置时产生。四四.数控加工误差组成数控加工误差组成第31页第六节 自动编程介绍教案教案 5 51.1.自动编程类型及特点自动编程类型及特点(1)语言式自动编程2.2.自动编程系统信息处理过程自动编程系统信息处理过程(1)语言式自动编程系统信息处理过程(2)图形交互式自动编程系统信息处理过程3.3.自动编程发展趋势自动编程发展趋势(1)发展含有完善工艺处理功效自动编程(2)实物模型自动编程(4)在线编程一一.数控编程方法数控编程方法二二.自动编程自动编程1.1.手工编程手工编程2.2.自动编程自动编程(2)图形交互式自动编程(3)语音式自动编程(5)视觉编程第32页 数 控 机 床下课啦，休息一下下课啦，休息一下 *-*-*第33页