數(shù)控編程基礎(chǔ)

1、數(shù)控編程基礎(chǔ),數(shù)控加工工藝分析,數(shù)控機床坐標(biāo)系 刀具和切削用量的選擇零件裝夾方法及對刀點、換刀點的確定 工序的劃分及走刀路線的確定 工藝文件的編制方法,數(shù)控機床坐標(biāo)系,坐標(biāo)和運動方向的命名原則刀具相對靜止工件而運動的原則在確定坐標(biāo)系時，一律看作工件靜止，刀具相對運動。,數(shù)控機床坐標(biāo)系,坐標(biāo)和運動方向的命名原則機床坐標(biāo)的規(guī)定基本坐標(biāo)軸X、Y、Z關(guān)系及其正方向用右手直角笛卡兒定則。圍繞 X，Y，Z 軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸 A

2、，B，C的方向用右手螺旋法則確定。,數(shù)控機床坐標(biāo)系,坐標(biāo)和運動方向的命名原則運動方向的規(guī)定增大刀具與工件之間距離的方向為坐標(biāo)正方向,數(shù)控機床坐標(biāo)系,數(shù)控機床的坐標(biāo)軸 Z軸表示傳遞切削動力的主軸，X軸平行于工件的裝夾平面，一般取水平位置，根據(jù)右手直角坐標(biāo)系的規(guī)定，確定Y軸的方向。,數(shù)控機床坐標(biāo)系,數(shù)控機床的坐標(biāo)軸,數(shù)控機床坐標(biāo)系,機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系機床坐標(biāo)系,,,,,+X,+Y,+Z,M,+X,M,+Z,,,數(shù)控機床坐標(biāo)系,機

3、床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系,,刀具和切削用量的選擇,車削加工刀具通常有尖形車刀（以直線形切削刃為特征），如各種外圓偏刀、端面車刀、切槽刀等；圓弧形車刀（由圓弧構(gòu)成主切削刃），主要用于車削各種光滑連接的成型面；還有成形車刀（刀刃的形狀與被加工零件的輪廓形狀相同），如螺紋車刀。,刀具和切削用量的選擇,銑削加工刀具在銑削平面時，應(yīng)選用鑲不重磨多面硬質(zhì)合金刀片的端銑刀和立銑刀。粗銑平面時，因被加工表面質(zhì)量不均勻，選擇銑刀時直徑要小一些

4、。精銑時，銑刀直徑要大一些，最好能包容加工面的寬度；平面零件周邊輪廓的加工常采用立銑刀；銑削凸臺和凹槽時，選擇高速鋼立銑刀；銑削毛坯表面或進(jìn)行孔的粗加工時，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進(jìn)行強力切削。,刀具和切削用量的選擇,選擇立銑刀加工時，刀具的有關(guān)參數(shù)計算刀具半徑 r 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑ρ，一般取 r＝(0.8～0.9)ρ。零件的加工高度 H≤（1/4～1/6）r，以保證刀具有足夠的剛度。對不通孔（深槽），選取 l＝

5、H＋5～10mm（l為刀具切削部分長度，H為零件高度）。加工外形及通槽時，選取 l＝H＋re＋5～10mm（ re為刀尖角半徑）。加工肋時，刀具直徑為 D＝（5～10）b（b為肋的厚度）,刀具和切削用量的選擇,切削用量的選擇切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、背吃刀量（舊稱切削深度）、進(jìn)給速度（進(jìn)給量）,刀具和切削用量的選擇,切削用量的選擇主軸轉(zhuǎn)速S（r/min）主軸轉(zhuǎn)速S根據(jù)最佳的切削速度v（m/min）來選取

6、 S ＝ 1000v／πDD——零件或刀具的直徑（mm）；v——切削速度（m/min），由刀具壽命和加工對象特性決定，切削速度常選為（100～200）m/min；S——主軸轉(zhuǎn)速（r/min），根據(jù)計算所得的值，查找機床說明書確定標(biāo)準(zhǔn)值。,刀具和切削用量的選擇,切削用量的選擇背吃刀量（mm） 在機床、夾具、刀具和零件等的剛度允許條件下，盡可能選較大的背吃刀量，以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)率。對于表面粗糙度和精度要求較

7、高的零件，要留有足夠的精加工余量。一般取0.2～0.5mm。,刀具和切削用量的選擇,切削用量的選擇進(jìn)給速度（進(jìn)給量）F（mm/min或mm/r） 主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料性質(zhì)來選擇。當(dāng)加工精度和表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度（進(jìn)給量）數(shù)值應(yīng)選小些，通常在（20～50）mm/min范圍內(nèi)選取。最大進(jìn)給速度則受機床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。,零件裝夾方法及對刀點、換刀點的確定,零件的

8、安裝盡量采用可調(diào)式、組合式等標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和自動化夾具，當(dāng)工件批量較大、工件精度要求較高時，才設(shè)計、使用專用夾具。便于迅速裝卸零件，以減少數(shù)控機床停機時間。零件的定位基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。減少裝夾次數(shù)，盡量做到一次裝夾便能完成全部表面的加工。夾緊力應(yīng)盡量靠近主要支承點和切削部位，以防止夾緊力引起零件變形對加工產(chǎn)生不良影響。,零件裝夾方法及對刀點、換刀點的確定,對刀點與換刀點的確定對刀點對刀點

9、應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和程序編制；對刀點在機床上容易校準(zhǔn)；在加工過程中便于檢查；引起的加工誤差小。換刀點,工序的劃分及走刀路線的確定,工序的劃分 工序劃分的原則基面先行原則先粗后精原則先主后次原則先面后孔原則,工序的劃分及走刀路線的確定,工序的劃分 工序劃分的方法按所用刀具劃分工序按零件的裝卡定位方式劃分工序按粗、精加工劃分工序,工序的劃分及走刀路線的確定,確定走刀路線 1)銑削方式的確定逆銑工

10、件的進(jìn)給方向與銑刀的旋轉(zhuǎn)方向相反銑削力的垂直分力向上，工件需要較大的夾緊力銑削厚度由零開始逐漸增至最大，當(dāng)?shù)度袆偨佑|工件時，其銑削厚度為零，后刀面與工件產(chǎn)生擠壓和摩擦，會加速刀刃的磨損，降低銑刀耐用度和工件已加工表面的質(zhì)量，造成加工硬化層,工序的劃分及走刀路線的確定,確定走刀路線 1)銑削方式的確定順銑工件的送給方向與銑刀的旋轉(zhuǎn)方向相同銑削力的垂直分力向下，將工件壓向工作臺，銑削較平穩(wěn)刀齒以最大銑削厚度切入工件而逐漸

11、減小至零，后刀面與工件無擠壓、摩擦現(xiàn)象，加工表面精度較高因刀齒突然切入工件會加速刀齒的磨損，降低銑刀耐用度，故不適用于銑削帶硬皮的工件銑削力的水平分力與工件進(jìn)給方向相同，因此，當(dāng)機床工作臺的進(jìn)給絲杠與螺母有間隙，而又沒有消除間隙的裝置時，不宜采用順銑。,工序的劃分及走刀路線的確定,確定走刀路線 2)銑削輪廓的走刀路線確定銑削平面零件外輪廓時，一般是采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切入零件時，應(yīng)避免沿零件外輪廓的法向切入，以避免在切

12、入處產(chǎn)生刀具的刻痕，而應(yīng)沿切削起始點延伸線或切線方向逐漸切入工件，保證零件曲線的平滑過渡。同樣，在切離工件時，也應(yīng)避免在切削終點處直接抬刀，要沿著切削終點延伸線或切線方向逐漸切離工件。,工序的劃分及走刀路線的確定,確定走刀路線 2)輪廓銑削走刀路線的確定,工序的劃分及走刀路線的確定,確定走刀路線 3)銑削內(nèi)槽的加工路線行切法環(huán)切法行切+環(huán)切,工序的劃分及走刀路線的確定,確定走刀路線 4)銑削曲面的加工路線,

13、工藝文件的編制方法,數(shù)控加工工藝文件主要包括編程任務(wù)書數(shù)控加工工件安裝和零點設(shè)定卡片數(shù)控加工工序卡片數(shù)控刀具卡片數(shù)控刀具數(shù)據(jù)表機床刀具運動軌跡圖程序卡片,工藝文件的編制方法,編程任務(wù)書它闡明了工藝人員對數(shù)控加工工序的技術(shù)要求和工序說明，以及數(shù)控加工前應(yīng)保證的加工余量。,工藝文件的編制方法,數(shù)控加工工件安裝和零點設(shè)定卡片 它應(yīng)表示出數(shù)控加工零件定位方法和夾緊方法，并應(yīng)標(biāo)明工件零點設(shè)定位置和坐標(biāo)方向，使用的夾具名稱和

14、編號等,工藝文件的編制方法,數(shù)控加工工序卡片 這種卡片是編制數(shù)控加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的主要指導(dǎo)性文件。主要包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用刀具及切削參數(shù)等。,工藝文件的編制方法,數(shù)控刀具卡片 刀具卡片是組裝刀具和調(diào)整刀具的依據(jù)。內(nèi)容包括刀具號、刀具名稱、刀柄型號、刀具直徑和長度等。,工藝文件的編制方法,例 十字凸型板的加工,例 十字凸型板的加工,例 十字凸型板的加工,例 十字凸型板

15、的加工,數(shù)控編程基礎(chǔ),常用編程指令的應(yīng)用數(shù)控加工編程的數(shù)值計算數(shù)控語言自動編程技術(shù)數(shù)控加工過程仿真與驗證后置處理與DNC實例,常用編程指令的應(yīng)用,程序的結(jié)構(gòu)一個完整的數(shù)控加工程序由程序號、程序段和程序結(jié)束三部分組成。,%O1234N10 G90 G54 G00 X0 Y0 S1000 M03;N20 G01 X50 Y60 F100;……N100 M02;,開始符,程序號,程序主體,程序結(jié)束,第一程序段,第二程序

16、段,,,,,,,常用編程指令的應(yīng)用,程序段格式程序段是數(shù)控加工程序中的一句，用來指令機床執(zhí)行某一個動作或一組動作。每個程序段由若干個程序字組成。程序字的字首為一個英文字母，它稱為字的地址，隨后為若干位十進(jìn)制數(shù)字。字的功能類別由字地址決定。根據(jù)功能的不同，程序字可分為順序號字、準(zhǔn)備功能字、輔助功能字、尺寸字、進(jìn)給功能字、主軸轉(zhuǎn)速功能字和刀具功能字。,常用編程指令的應(yīng)用,常用程序字,常用編程指令的應(yīng)用,準(zhǔn)備功能G代碼準(zhǔn)

17、備功能字的地址符是Ｇ，所以又稱為Ｇ功能、Ｇ指令或Ｇ代碼。它的作用是建立數(shù)控機床工作方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補運算、刀補運算、固定循環(huán)等作好準(zhǔn)備。,常用編程指令的應(yīng)用,G代碼有模態(tài)與非模態(tài)兩種表內(nèi)第2欄中，標(biāo)有字母的表示對應(yīng)的G代碼為模態(tài)代碼（又稱續(xù)效代碼），模態(tài)代碼按功能分為若干組，標(biāo)有相同字母的為同組。模態(tài)G代碼在同組其他G代碼出現(xiàn)前一直有效。表內(nèi)第2欄中沒有字母的表示對應(yīng)的G代碼為非模態(tài)代碼（又稱非續(xù)效代碼）。非模態(tài)G代碼只在被

18、指令的程序段有效,G代碼,1）坐標(biāo)系有關(guān)指令絕對坐標(biāo)指令和增量坐標(biāo)指令——G90和G91分別指定程序段中的坐標(biāo)字為絕對坐標(biāo)或增量坐標(biāo),B→CG90 G01 X30.0 Y40.0G91 G01 X-50.0 Y-30.0,,G代碼,1）坐標(biāo)系有關(guān)指令坐標(biāo)系設(shè)定指令——G92 G92指令通過設(shè)定刀具起點相對于工件坐標(biāo)系原點的位置，建立一個工件坐標(biāo)系。 其中X、Y、Z為刀具起點相對于工件坐標(biāo)系原點的各軸坐標(biāo)值。,G92 X

19、20.0 Y15.0 Z10.0工件坐標(biāo)系原點，要通過刀具起點位置和程序段中坐標(biāo)值兩個參數(shù)倒推出來,,G代碼,1）坐標(biāo)系有關(guān)指令坐標(biāo)系選擇指令——G54～G59 將機床零點與要設(shè)定的工作零點間的偏置坐標(biāo)值事先輸入系統(tǒng)，然后用G54～G59統(tǒng)一調(diào)用。,A點→B點N10 G90 G54 G00 X9.0 Y10.0N20 G59N30 G00 X20.0 Y10.0,G代碼,1）坐標(biāo)系有關(guān)指令,G54~G59與G92指令的

20、區(qū)別,,G代碼,1）坐標(biāo)系有關(guān)指令坐標(biāo)平面選擇指令——G17、G18、G19 分別表示在XY、ZX、YZ坐標(biāo)平面內(nèi)進(jìn)行加工，這種指令用作直線與圓弧插補及刀具補償時的平面選擇。有的數(shù)控系統(tǒng)只有在一個坐標(biāo)平面內(nèi)加工有功能，則在程序中，只寫出坐標(biāo)地址符及其后面的尺寸，不必書寫坐標(biāo)平面指令。,G代碼,2）快速點定位指令——G00G00指令使刀具以點位控制方式從刀具所在點以最快速度移動到指定坐標(biāo)點。它只是快速到位，而實際運動軌跡則根據(jù)具

21、體控制系統(tǒng)的設(shè)計情況，可以是多種多樣的。注意：G00是續(xù)效指令，只有后面程序段指定G01、G02或G03時，G00才無效。另外，在含有G00的程序段不需指定進(jìn)給速度F。,從A點移到B點可有四種運動軌跡。,G代碼,3）直線插補指令——G01G01為直線插補指令，用以指定兩個坐標(biāo)（或三個坐標(biāo)）以聯(lián)動的方式，按程序段中規(guī)定的合成進(jìn)給速度F，插補加工出任意斜率的直線。工件相對于刀具的現(xiàn)時位置是直線的起點，該點為已知點。因此在程序段中只要指定

22、終點的坐標(biāo)尺寸，就指定了加工直線的必需條件。在G01程序段中必須指定進(jìn)給速度F，且G01與F都是續(xù)效指令。,N10 G92 X28. Y20.0N20 G90 G00 X16.0 S800 T01 M03N30 G01 X-8.0 Y8.0 F100N40 X0 Y0N50 X16.0 Y20.0N60 G00 X28.0 M02,刀具從P點運動到A點，然后沿AB、BO、OA切削，再返回P點,G代碼,4）圓弧插補指令——G

23、02、G03G02、G03為圓弧插補指令，分別用于順時針和逆時針的圓弧加工。圓弧的順、逆方向可按圖給出的方法判斷：沿與圓弧所在平面（如ZX平面）垂直的坐標(biāo)軸的負(fù)方向（如-Y）看去，刀具相對于工件的移動方向為順時針時用G02指令，逆時針時用G03指令。,G代碼,4）圓弧插補指令——G02、G03圓弧插補程序段應(yīng)包括圓弧的順逆、圓弧的終點坐標(biāo)以及圓心坐標(biāo)（或半徑）。終點坐標(biāo)可以用絕對值，也可以用終點相對于起點的增量值，這取決于程序段中

24、已指定的G90或G91；圓心坐標(biāo)I、J、K，一般用圓心相對于圓弧起點在X、Y、Z坐標(biāo)的分矢量確定，且總是為增量尺寸，而與指定的G90無關(guān)；圓心參數(shù)也可用半徑R值表示，規(guī)定小于等于180°的圓弧，R值取正，大于180°的圓弧，R值取負(fù)。但應(yīng)注意，用R參數(shù)時，不能描述整圓，只能用圓心坐標(biāo)I、J、K編程。,N10 G92 X0 Y0N20 G90 G00 X20.0 Y0N30 G03 X20.0 Y0 I-20.

25、0 J 0 F100N40 G00 X0 Y0 M02,G代碼,4）圓弧插補指令——G02、G03圓弧插補程序段應(yīng)包括圓弧的順逆、圓弧的終點坐標(biāo)以及圓心坐標(biāo)（或半徑）。終點坐標(biāo)可以用絕對值，也可以用終點相對于起點的增量值，這取決于程序段中已指定的G90或G91；圓心坐標(biāo)I、J、K，一般用圓心相對于圓弧起點在X、Y、Z坐標(biāo)的分矢量確定，且總是為增量尺寸，而與指定的G90無關(guān)；圓心參數(shù)也可用半徑R值表示，規(guī)定小于等于180°

26、;的圓弧，R值取正，大于180°的圓弧，R值取負(fù)。但應(yīng)注意，用R參數(shù)時，不能描述整圓，只能用圓心坐標(biāo)I、J、K編程。,N10 G92 X0 Y18.0N20 G90 G02 X18.0 Y0 R18.0 F100N30 G03 X68.0 Y0 R25.0N40 G02 X88.0 Y20.0 R-20.0 M02,G代碼,5）暫停指令——G04G04可使刀具做短時間的無進(jìn)給運動，它適用于車削環(huán)槽、锪平面、鉆孔等光整加

27、工，其編程格式為： G04 β□□ 其中β為地址符，常用X或P表示。“□□”為暫停時間，單位為ms；也可以是刀具或工件的轉(zhuǎn)數(shù)，如何選用，要視具體數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定而定。,G代碼,6）刀具半徑補償指令——G41、G42、G40G41為左偏指令，是指順著刀具前進(jìn)方向看，刀具偏在工件輪廓的左邊；若偏在右邊，則用 G42表示，即為右偏指令。G40為注銷指令，也就是當(dāng) G41或G42程序完成后用G40程序段取消偏置值，從

28、而使刀具中心與編程軌跡重合。,P→A G90 G01 G41 XA YA D01A→B XB YBB→C XC YCC→D G42 XD YDD→A G41 XA YAA→P G40 XP YP M02,G代碼,7）刀具長度補償指令G43、G44、G49G43為刀具長度正補償指令，它的作用是對刀具編程終點坐標(biāo)值做加上一個刀具偏差量e的運算，即使編程終點坐標(biāo)正方向移動一個偏差量。G44為刀具長度負(fù)補償指令，它的作

29、用與G43剛好相反。G49是撤消刀具長度補償指令。,G代碼,7）刀具長度補償指令G43、G44、G49,z=0,G00 G91 G43 Z(-A1) H01 (H01中存-D1值)A1為程序值A(chǔ)2實際位移值：-A2=-A1+（-D1）=-（A1+D1）G00 G91 G44 Z(-A1) H02 (H02中存-D2值)A2實際位移值：-A2=-A1-（-D2）=-A1+D2,G代碼,8）固定循環(huán)指令在G功能代碼中，常選用

30、G80～G89作為固定循環(huán)指令。但在有些數(shù)控車床中，卻應(yīng)用G33～G35與G70～G79。固定循環(huán)指令可使程序編制既簡短、方便，又能提高編程質(zhì)量。例如在車螺紋時，刀具切入、切螺紋、刀具徑向（可斜向）退出和快速返回四個固定的連續(xù)動作，只需用一條固定循環(huán)指令程序去執(zhí)行，這樣可使程序段數(shù)減少三條。,常用編程指令的應(yīng)用,輔助功能M代碼輔助功能（M 功能）是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、切削液的開關(guān)，工件或刀具的夾緊和松開，刀具的更換等功

31、能。輔助功能字由地址符M 和其后的兩位數(shù)字組成。,常用編程指令的應(yīng)用,輔助功能M代碼輔助功能（M 功能）是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、切削液的開關(guān)，工件或刀具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符M 和其后的兩位數(shù)字組成。,常用編程指令的應(yīng)用,M代碼,1）程序停止指令——M00在執(zhí)行完含有M00的程序段后，機床的主軸、進(jìn)給及冷卻液都自動停止。該指令用于加工過程中測量刀具和工件的尺寸、工件調(diào)頭及手動變速等固定操作。

32、當(dāng)程序運行停止時，全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變，固定操作完成后，重按“啟動”鍵，便可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序。,M代碼,2）計劃（任選）停止指令——M01這個指令又叫“任選指令”或“計劃中停”。該指令與 M00基本相似，但只有在“任選停止”鍵按下時，M01才有效，否則機床仍不停止，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序段。該指令常用于工件關(guān)鍵性尺寸的停機抽樣檢查等情況，當(dāng)檢查完成后，按“啟動”鍵可繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。,,M代碼,3）程序結(jié)束指令M02當(dāng)全部程序

33、結(jié)束后，用此指令可使主軸、進(jìn)給及冷卻液全部停止，并使機床復(fù)位。因此，M02的功能比M00多一項“復(fù)位”。該指令必須出現(xiàn)在程序的最后一個程序段中。,M代碼,4）與主軸有關(guān)的指令——M03、M04、M05M03表示主軸正轉(zhuǎn)（順時針方向旋轉(zhuǎn)），M04表示主軸反轉(zhuǎn)（逆時針方向旋轉(zhuǎn)）。所謂主軸正轉(zhuǎn)，是從主軸往正Z方向看去，主軸處于順時針方向旋轉(zhuǎn)；而逆時針方向則為反轉(zhuǎn)。M05為主軸停止，它是在該程序段其他指令執(zhí)行完后才使用的。,M代碼,5）換

34、刀指令M06M06是手動或自動換刀指令。它不包括刀具選擇功能，但兼有主軸停轉(zhuǎn)和關(guān)閉冷卻液的功能，常用于加工中心機床刀庫換刀前的準(zhǔn)備工作。,M代碼,6）與冷卻液有關(guān)的指令M07、M08、M09M07為命令2號冷卻液（霧狀）開或切屑收集器開；M08為命令1號冷卻液（液狀）開或切屑收集器開；M09為冷卻液關(guān)閉。冷卻液的開關(guān)是通過冷卻泵的啟動與停止來控制的。,常用編程指令的應(yīng)用,F、S、T代碼進(jìn)給速度F指令該指令是續(xù)效指令，F(xiàn)后面跟

35、的數(shù)字就是進(jìn)給速度的大小，例如F100的進(jìn)給速度是100mm/min。主軸轉(zhuǎn)速S指令該指令也是續(xù)效指令，用來確定主軸的轉(zhuǎn)速，單位是r/min。S指令的指定方法與F指令的指定方法相同。刀具號T指令在自動換刀的數(shù)控機床中，該指令用以選擇所用的刀具。指令以T為首，其后所跟兩位數(shù)字代表刀具的編號。也有帶刀具補償值的表示方式，其具體做法應(yīng)參閱機床說明書。T02 M06 （表示將當(dāng)前刀具換為02號刀具）T0102（表示1號刀選用2

36、號刀補值）,O點為坐標(biāo)原點和對刀點，起刀點和終刀點為P0（-65，-95）。刀具從P1點切入工件，然后沿點劃線上箭頭方向進(jìn)行進(jìn)給加工，最后回到P0點。,N10 G92 X0 Y0 Z0； （設(shè)置程序原點）N20 G90 G00 X-65 Y-95 Z300； （快速至P0點上方Z300處定位）N30 G43 T01 Z15 S500 M03； （建立刀具長度補償，主軸以500mm/r正轉(zhuǎn)）N40 G41 G01 X-45 Y-7

37、5 D01 F120； （建立左邊刀具半徑補償）N50 Y-40； （直線插補P1～P2）N60 X-25； （直線插補P2～P3）N70 G03 X-20 Y-15 I-60 J25； （直線插補P3～P4）N80 G02 X20 I20 J15； （直線插補P4～P5）N90 G03 X25 Y-40 I65 J0； （直線插補P5～P6）N100 G01 X45； （直線插補P6～P7）N110 Y-75； （直線插

38、補P7～P8）N120 X0 Y-65； （直線插補P8～P9）N130 X-45 Y-75； （直線插補P9～P1）N140 G40 X-65 Y-95 Z300； （回P0點上方Z300處，撤消刀補）N150 M02； （程序結(jié)束）,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計算數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)控加工編程的數(shù)值計算。計算零件輪廓的基點和節(jié)點坐標(biāo)，或刀具中心軌跡的基點和節(jié)點的坐

39、標(biāo)，以便編制加工程序。有效的途徑是計算機輔助完成坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計算或直接采用自動編程。,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,基點坐標(biāo)計算構(gòu)成零件輪廓的不同幾何元素的交點或切點稱為基點。如直線與直線的交點、直線與圓弧的交點或切點、圓弧的交點或切點等?；c可以直接作為其運動軌跡的起點或終點?；c直接計算的主要內(nèi)容有：每條運動軌跡（線段）的起點或終點在選定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值和圓弧運動軌跡的圓心坐標(biāo)值。,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,基點坐標(biāo)計算,直接可得：A

40、（0，0）B（0，12）D（110，26）E（110，0）求C點的坐標(biāo)值,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,基點坐標(biāo)計算,求C點的坐標(biāo)值求出直線BC方程，然后與以O(shè)2為圓、半徑為30的圓的方程聯(lián)立求解。,為了計算方便，構(gòu)成新的坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點選在B點上，即令B（0，0）,,過B點的直線方程為 y＝kxk＝tg（α＋β）tgα=（26-12）/80=0.175

41、 CO2=30，則有tg（α+β）=0.6153,在新的坐標(biāo)系中，以O(shè)2為圓心、半徑為30的圓方程為,可求得以B為原點的C點坐標(biāo)是（64.2786，39.5507）。換成編程用的以A點為原點的坐標(biāo)值，則有C（64.2786，51.5507）,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,基點坐標(biāo)計算,求C點的坐標(biāo)值以B和O2兩點連線的中點O1為圓心，以O(shè)1O2的距離為半徑作圓，這個圓與以O(shè)2為圓心、半徑為30的圓分別相交于C點

42、和另一對稱點 C′。將這兩個圓的方程聯(lián)立求解也能求出C點的坐標(biāo)值。,可求得以A點為原點的C坐標(biāo)值（64.2786，51.5507）,為此，在以B點為原點的坐標(biāo)系中，設(shè)O1點的坐標(biāo)為（x1，y1），O1O2=R1，則以O(shè)1為圓心、R1為半徑的圓的方程為,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,節(jié)點坐標(biāo)計算用直線或圓弧逼近曲線y=f（x）時，切點的數(shù)目及其坐標(biāo)值主要取決于曲線的特性、逼近線段的形狀及允許的逼近誤差值。根據(jù)這三個條件，可以用數(shù)學(xué)方法求出各

43、節(jié)點的坐標(biāo)值。采用直線還是圓弧作為逼近線段，主要是在保證逼近精度的前提下，使節(jié)點數(shù)目盡量少，即程序段數(shù)目少，計算簡單。對于曲率半徑大的曲線用直線逼近較為有利，若曲率半徑較小則用圓弧逼近較為合適。用直線逼近曲線有三種方法：等間距法、等步長法和等誤差法。,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,等間距法直線逼近節(jié)點計算等間距法直線逼近節(jié)點計算方法簡單，其特點是每個程序段的某一個坐標(biāo)增量相等。在直角坐標(biāo)系中可使相鄰節(jié)點的x坐標(biāo)增量或y坐標(biāo)增量相等；在極坐

44、標(biāo)系中，可使相鄰節(jié)點間的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)增量或徑向增量相等。根據(jù)曲線的表達(dá)式求出另一個坐標(biāo)值，即得節(jié)點坐標(biāo)。這種方法的關(guān)鍵是確定間距值Δx取決于曲線的曲率和允許誤差δy一般取x=0.1mm，再進(jìn)行驗算,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,mn為一逼近直線段，作m’n’平行于mn且與直線距離為逼近允許誤差δy則mn方程為則m’n’方程為聯(lián)立方程求解,,若δ無解，表明逼近誤差小于允許誤差,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,等步長法直線逼近節(jié)點計算這種方

45、法的特點是使所有逼近線段的長度相等。由于曲線各處的曲率不等，這種方法在各直線段的誤差也不同，必須使最大誤差小于允許誤差該方法的關(guān)鍵是根據(jù)允許誤差確定直線段長度。一般最大誤差發(fā)生在最小曲率半徑處。,,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,等步長法直線逼近節(jié)點計算,1) 求曲線最小曲率半徑Rmin。由方程y＝f（x）求出曲線上任一點的曲率半徑 R,令dR／dx＝0 得,可根據(jù)y＝f（x）求得，從而可求得x，再代入式即可求得Rmin。,數(shù)控加工編程的數(shù)

46、值計算,等步長法直線逼近節(jié)點計算,2）確定允許步長l。以Rmin為半徑作曲率圓，給定的逼近允許誤差對應(yīng)的弦長l為,3）求各節(jié)點坐標(biāo)。以曲線起點a為圓心，以l為半徑作圓，求出該圓與曲線的交點b,,再以b點為圓心求出c點坐標(biāo)，重復(fù)第3步，可依次求得各節(jié)點坐標(biāo)值。,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,等誤差法直線逼近節(jié)點計算這種方法的特點是使使零件輪廓曲線上各逼近線段的逼近誤差相等，且小于或等于允許誤差，各逼近線段的長度不相等。,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算

47、,等誤差法直線逼近節(jié)點計算,1) 以曲線起點a（xa，ya），為圓心，?max為半徑作允差圓，則允差圓方程為：,,2) 求圓與輪廓曲線公切線的斜率點P（xp，yp），T（xt，yt）分別為該圓與曲線 y＝f（x）的公切線的切點,則公切線PT的斜率為,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,等誤差法直線逼近節(jié)點計算,3) 求節(jié)點。過a點作與PT平行的直線，其方程為,,,,該直線與曲線聯(lián)立方程求解b點坐標(biāo),,順次再以b點為圓心，?max為半徑作允差圓，

48、重復(fù)上述的步驟，可依次求得曲線上其他各節(jié)點的坐標(biāo)。,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,刀位點軌跡計算刀位點軌跡計算又稱刀具中心軌跡計算，就是被加工零件輪廓的等距線計算。具體求法是：首先分別寫出零件輪廓曲線各程序段的等距線方程（距離為刀具半徑rd），再求出各相鄰程序段等距線的基點或節(jié)點坐標(biāo)，即求解等距線方程的公共解。直線的等距線方程圓的等距線的方程,數(shù)控加工編程的數(shù)值計算,刀位點軌跡計算,,自動編程,自動編程是采用計算機輔助數(shù)控編程技術(shù)

49、實現(xiàn)的，需要一套專門的數(shù)控編程軟件。 語言編程——以批處理命令方式為主的各種類型的語言編程系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動編程方法。圖形編程——以交互式CAD/CAM集成化編程系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動編程方法。,語言編程,在編程時編程人員是根據(jù)所用數(shù)控語言的編程手冊以及零件圖紙，以語言的形式表達(dá)出加工的全部內(nèi)容，然后再把這些內(nèi)容全部輸入到計算機中進(jìn)行處理，制作出可以直接用于數(shù)控機床的數(shù)控加工程序。,語言編程,APT （Automatically Progr

50、ammed Tool）是一種自動編程工具的簡稱，是對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對于工件的運動等進(jìn)行定義時所用的一種接近于英語的符號語言。APT語言自動編程：在編程時編程人員依據(jù)零件圖樣，以APT語言的形式表達(dá)出加工的全部內(nèi)容，再把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計算機，經(jīng)APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件（CLDATA file），通過后置處理后，生成數(shù)控系統(tǒng)能接受的零件數(shù)控加工程序。,語言編程,APT語言零件源程序的組成 幾何

51、定義語句（GEOMETRY DEFINITION）。用來描述幾何圖形的語句。即為了給定刀具的運動，必須按設(shè)定的坐標(biāo)系把圖形上所有的幾何元素（如點、線、圓、面等）定義出來的語句。,語言編程,APT語言零件源程序的組成 刀具運動語句（MOTION DEFINITION）刀具軌跡控制語句。如刀具形狀指定語句CUTTER/、內(nèi)外容差的指定語句INTOL/和OUTTOL/等。點位運動語句。包括刀具在運動之前起始位置的指定語句FROM/、絕

52、對運動語句GOTO/以及相對增量運動語句GODLTA/。初始運動語句。即在刀具連續(xù)切削之前，需把刀具預(yù)先移到所指定的容差范圍之內(nèi)（即把刀具置于與一組控制面保持正確關(guān)系的位置上）的語句。連續(xù)切削運動語句。為了加工出零件所要求的形狀，使刀具按走刀路線沿各加工面連續(xù)切削的語句。,語言編程,APT語言零件源程序的組成 后置處理語句及其他語句后置處理語句也稱機床控制語句，這些語句的用法隨著控制機和機床的不同而不同。它們包括調(diào)出有關(guān)后置處理

53、用的語句MACHIN/，主軸的起、停語句SPINDL/ON、SPINDL/OFF，切削液開、關(guān)語句COOLNT/ON、COOLNT/Off以及進(jìn)給速度語句FEDRAT/等。,語言編程,APT語言的基本組成基本符號、詞匯和語句組成,基本符號,語言編程,詞匯詞匯是APT語言所規(guī)定的具有特定意義的單詞的集合。幾何元素詞匯如POINT（點），LINE（線），PLANE（平面）等。幾何位置關(guān)系狀況詞匯如PARLEL（平行），PERP

54、TO（垂直），TANTO（相切）等。函數(shù)類詞匯如SINF（正弦），COSF（余弦），EXPF（指數(shù)），SQRTF（平方根）等。加工工藝詞匯如OVSJSE（加工余量），F(xiàn)EED（進(jìn)給量），TOLER（容差）等。刀具名稱詞匯如TURNTL（車刀），MILTL（銑刀），DRITL（鉆頭）等。與刀具運動有關(guān)的詞匯如GOFWD（向前），GODLTA（走增量），TLLFT（刀具在左）等。,語言編程,語句語句是數(shù)控編程語言中具有獨立

55、意義的基本單位。它由詞匯、數(shù)值、標(biāo)識符號等按語法規(guī)則組成。按語句在程序中的作用大致可分為幾何定義語句、刀具運動語句、工藝數(shù)據(jù)語句等幾類。,語言編程,幾何定義語句幾何定義語句用于描述零件的幾何圖形。一個幾何元素往往可以用多種方式來定義，所以在編寫零件源程序時應(yīng)根據(jù)圖紙情況，選擇最方便的定義方式來描述幾何定義語句的一般形式為 標(biāo)識符=APT幾何元素類型／定義方式標(biāo)識符就是所定義的幾何元素的名稱，由編程人員自己確定，由1-6個字母和

56、數(shù)字組成，規(guī)定用字母開頭，不允許使用APT詞匯作標(biāo)識符。例如圓的定義語句：C1=CIRCLE/10，60，12.5；其中C1為標(biāo)識符，CIRCLE為幾何元素類型，10，60，12.5分別為圓的圓心坐標(biāo)和半徑。,語言編程,幾何定義語句點的定義由給定坐標(biāo)值定義點其格式為：標(biāo)識符=POINT/x，y，z如已知坐標(biāo)值，P=POINT/10，20，15由兩直線的交點定義點其格式為：標(biāo)識符=POINT/INTOF，line1，lin

57、e2 其中INTOF表示相交，line1，line2為事先已定義過的兩條直線。P=POINT/INTOF，L1，L2,,,,,X,O,Y,P,L1,L2,,語言編程,幾何定義語句點的定義由直線和圓的交點定義點P1=POINT/YSMALL，L1，C1P2=POINT/YLARGE，L1，C1P3=POINT/XSMALL，L2，C1P4=POINT/XLARGE，L2，C1,,,,,X,O,Y,L1,L2,,C1,

58、P4,P3,P2,P1,語言編程,幾何定義語句直線的定義通過兩點的直線L=LINE/P1，P2L=LINE/x1，y1，x2，y2過一點P與圓相切的直線L1=LINE/P，LEFT，TANTO，C1L2=LINE/P，RIGHT，TANTO，C1 其中LEFT，RIGHT表示左、右，以點P與圓心聯(lián)線方向為基準(zhǔn)，TANTO表示相切。,,,,X,O,Y,L,P2,P1,,,,,X,O,Y,L1,L2,,C1,P,,,語言

59、編程,幾何定義語句直線的定義與兩圓相切的直線L1=LINE/RIGHT, TANTO, C1, RIGHT, TANTO, C2L2=LINE/RIGHT, TANTO, C1, LEFT, TANTO, C2；  左右相切是以第一個圓的圓心向第二個圓的圓心作連線的方向為基準(zhǔn)。 。,,,,,X,O,Y,L1,L2,,C1,,C2,,語言編程,幾何定義語句圓的定義用半徑和圓心定義的圓    C

60、1=CIRCLE/x，y，r    其中，x，y為圓心坐標(biāo)，r為圓的半徑用已知三點定義圓    C1=CIRCLE/P1，P2，P3,語言編程,幾何定義語句圓的定義用圓心和切線定義圓    C1=CIRCLE/PC，TANTO，L    其中PC為已知圓心，L為已定義之直線與兩圓相切的圓    C3=CIRCLE/XL

61、ARGE, TANTO, OUT, C1, OUT, C2,,,,,Y,,X,O,L,PC,,,,X,Y,C1,,,O,C3,C2,語言編程,刀具運動語句 刀具運動語句是用來規(guī)定加工過程中刀具運動的軌跡。為了定義刀具在空間的位置和運動，引入三個控制面的概念，即零件面(PS)、導(dǎo)向面(DS)和檢查面(CS)。零件面是刀具在加工運動過程中，刀具端點運動形成的表面。它是控制切削深度的表現(xiàn)。導(dǎo)向面是在加工運動中，刀具與零件接觸的第二個表面

62、，是引導(dǎo)刀具運動的面，由此可以確定刀具與零件表面之間的位置關(guān)系。檢查面是刀具運動終止位置的限定面，刀具在到達(dá)檢查面之前，一直保持與零件面和導(dǎo)向面所給定的關(guān)系，在到達(dá)檢查面后，可以重新給出新的運動語句。,,語言編程,刀具運動語句 通過上述三個控制面就可聯(lián)合確定刀具的運動。描述刀具與零件面關(guān)系的詞匯，有TLONPS和TLOFPS分別表示刀具中心正好位于零件面上和不位于零件面上。描述刀具與導(dǎo)向面關(guān)系的詞匯，有TLLFT（刀具在導(dǎo)向面左邊

63、），TLRGT（刀具在導(dǎo)向面右邊），TLON（刀具在導(dǎo)向面上）之分。 所謂左右是沿運動方向向前看，刀具在導(dǎo)向面的左邊還是右邊。,,語言編程,刀具運動語句 描述刀具與檢查面關(guān)系的詞匯，有TO（走向檢查面），ON（走到檢查面上），PAST（走過檢查面）等,語言編程,刀具運動語句 描述運動方向的語句，是指當(dāng)前運動方向相對于上一個已終止的運動方向而言的。例如，GOLFT（向左），GORGT（向右），GOFWD（向前），GOBACK（向后）等

64、,,語言編程,工藝數(shù)據(jù)語句、初始語句和終止語句 工藝數(shù)據(jù)及一些控制功能也是自動編程中必須給定的。SPINDL/n，CLW    表示了機床主軸轉(zhuǎn)數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向。 CUTTER/d，r    給出了銑刀直徑和刀尖圓角半徑。 OUTTOL/τ      INTOL/τ 給出輪廓加工的外容差和內(nèi)容差。外容差和內(nèi)容差的定義 MA

65、TERL/FE    給出材料名稱及代號等等。 初始語句也稱程序名稱語句，由“PARTNO”和名稱組成。終止語句表示零件加工程序的結(jié)束，用FINI表示。,語言編程,APT語言編程步驟 分析零件圖  在編制零件源程序之前，詳細(xì)分析零件圖，明確構(gòu)成零件加工輪廓的幾何元素，確定出圖紙給出的幾何元素的主參數(shù)及各個幾何元素之間的幾何關(guān)系。選擇坐標(biāo)系  確定坐標(biāo)系原點位置及坐標(biāo)軸方向的原則是使

66、編程簡便、幾何元素的參數(shù)換算簡單，確保所有的幾何元素都能夠較簡便地在所選定的坐標(biāo)系中定義。確定幾何元素標(biāo)識符  確定幾何元素標(biāo)識符，實際上是建立起抽象的零件加工輪廓描述模型，為在后續(xù)編程中定義幾何表面和編寫刀具運動語句提供便利。,語言編程,APT語言編程步驟 進(jìn)行工藝分析  這一過程與手工編程相似，要依據(jù)加工輪廓、工件材料、加工精度、切削余量等條件，選擇加工起刀點、加工路線，并選擇工裝夾具等。 確定對刀方法和對

67、刀點  對刀點是程序的起點，要根據(jù)刀具類型和加工路線等因素合理選擇。而對刀方法是關(guān)系到重復(fù)加工精度的重要環(huán)節(jié)，批量加工時可以在夾具上設(shè)置專門的對刀裝置。走刀路線的確定原則是保證加工要求、路線簡捷、合理，并便于編程，依據(jù)機床、工件及刀具的類型及特點，并要與對刀點和起刀點一起綜合考慮。,語言編程,APT語言編程步驟 選擇容差、刀具等工藝參數(shù)  容差和刀具要依據(jù)工件的加工要求和機床的加工能力來選擇。INTOL/0.0

68、1 （內(nèi)容差為0.01）OUTTOL/0.01（外容差為0.01）CUTTER/12（銑刀直徑為Ф12）FEDRAT/50（進(jìn)給速度為50mm/min）SPINDL/900，CLW（主軸轉(zhuǎn)速為900rpm，順時針轉(zhuǎn)）COOLNT/FLOOD（冷卻液開）COOLNT/OFF（冷卻液關(guān)）,語言編程,APT語言編程步驟 編寫幾何定義語句  根據(jù)加工輪廓幾何元素之間的幾何關(guān)系，依次編寫幾何定義語句。編寫刀具運動定義語句

69、  根據(jù)走刀路線，編寫刀具運動定義語句。插入其它語句  這類語句主要包括后置處理指令及程序結(jié)束指令。檢驗零件源程序  常見錯誤包括功能錯誤和語法錯誤。功能錯誤主要有定義錯誤。所有錯誤盡可能在上機前改正，以提高上機效率。填寫源程序清單,,APT源程序的書寫格式如下：,PARTNO TEMPLATE //初始語句，說明加工對象是樣板，　　　　　　　　　　　　　寫PARTNO后面的標(biāo)題名，便于檢索。