数控技术,教师 吴志超,第七章 数控编程基础,1,内容,第一节 概述 第二节 编程的基本知识 第三节 常用编程指令,数控编程定义 根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件。 常用编程方法 手工编程 自动编程（图形交互式）,第一节 概述,利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。 这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。,手工编程,编程步骤 人工完成零件加工的数控工艺 分析零件图纸 制定工艺决策 确定加工路线 选择工艺参数 计算刀位轨迹坐标数据 编写数控加工程序单 验证程序,手工编程,优点 主要用于点位加工（如钻、铰孔）或几何形状简单（如平面、方形槽）零件的加工，计算量小，程序段数有限，编程直观易于实现的情况等。 缺点 对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件，刀具轨迹数据计算相当繁琐，工作量大，极易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。,手工编程,6,手工编程举例,数控钻床编程举例 图纸分析工艺处理 钻孔攻丝，确定“对刀点O”和“换刀点C” 加工路线：对刀点OABC（换刀）BAO 脉冲当量： =0.01mm/脉冲 切削参数(S)：钻孔880r/min，攻丝170r/min 进给速度(F)：钻孔0.125mm/r=0.125880=110mm/min 空行程600mm/min 攻丝1.75mm/r= 1.75 170=297.5mm/min,手工编程举例,数学计算 O（0，0），A（+85，+72） B（+195，+50），C（+293，+50） 编程,手工编程举例,手工编程举例,序号 G X Y Z R F S T M 备注 N001 G00 G90 X0 Y0 对刀点 N002 G81 X85.0 Y72.0 F600 S880 T01 M03 走到A N003 Z-174.0 R-148.0 F110 钻孔A N004 X195.0 Y50.0 F600 走到B N005 Z-174.0 R-148.0 F110 钻孔B N006 G80 X293.0 Y50.0 F600 走到C N007 T02 M00 换刀 N008 G84 X195.0 Y50.0 F600 S170 M03 走到B N009 Z-174.0 R-148.0 F297.5 攻丝B N010 X85.0 Y72.0 F600 走到A N011 Z-174.0 R-148.0 F297.5 攻丝A N012 G80 X0 Y0 M02 回到O,利用通用的微型计算机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。 常用自动编程软件 UG CATIA PRO / E CIMATRON MasterCAM DELCAM CAXA制造工程师 EdgeCAM,自动编程,Unigraphics是美国Unigraphics Solution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。 UG软件在CAM领域处于领先的地位，产生于美国麦道飞机公司，是飞机零件数控加工首选编程工具。,UG,优点 提供可靠、精确的刀具路径 能直接在曲面及实体上加工 良好的使用者界面，客户也可自行化设计界面 多样的加工方式，便于设计组合高效率的刀具路径 完整的刀具库 加工参数库管理功能 包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割 大型刀具库管理 实体模拟切削 泛用型后处理器等功能 高速铣功能 CAM客户化模板,UG,应用举例 建模（零件图纸） 加工程序生成（工艺、数控系统）,UG,Catia是法国达索（Dassault）公司推出的产品，法制幻影系列战斗机、波音737、777的开发设计均采用Catia。 CATIA据有强大的曲面造型功能，在所有的CAD三维软件位居前列，广泛应用于国内的航空航天企业、研究所，以逐步取代UG成为复杂型面设计的首选。 CATIA具有较强的编程能力，可满足复杂零件的数控加工要求。目前一些领域采取CATIA设计建模，UG编程加工，二者结合，搭配使用。,Catia,Pro/E是美国PTC（参数技术有限公司）开发的软件，是全世界最普及的三维CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）系统。广泛用于电子、机械、模具、工业设计和玩具等民用行业。具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计等多种功能。 Pro/E在我国南方地区企业中被大量使用，设计建模采用PRO-E，编程加工采用MASTERCAM和CIMATRON是目前通行的做法。,Pro/E,CimatronCAD/CAM系统是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。CimatronCAD/CAM系统在国际上的模具制造业备受欢迎，国内模具制造行业也在广泛使用。,Cimatron,Mastercam是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型.Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam具有较强的曲面粗加工及曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。,Mastercam,FeatureCAM是美国DELCAM公司开发的基于特征的全功能CAM软件，全新的特征概念，超强的特征识别，基于工艺知识库的材料库、刀具库、图标导航的基于工艺卡片的编程模式。全模块的软件，从25轴铣削，到车铣复合加工，从曲面加工到线切割加工，为车间编程提供全面解决方案。 DELCAM软件后编辑功能相对来说是比较好的。 近年来国内一些制造企业正在逐步引进，以满足行业发展的需求，属新兴产品。,DELCAM,CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国产化的CAM产品，为国产CAM软件在国内CAM市场中占据了一席之地。 作为我国制造业信息化领域自主知识产权软件优秀代表和知名品牌，CAXA已经成为我国CAD/CAM/PLM业界的领导者和主要供应商。 CAXA制造工程师是一款面向二至五轴数控铣床与加工中心、具有良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越，价格适中，在国内市场颇受欢迎。,CAXA制造工程师,EdgeCAM是英国Pathtrace公司出品的具有智能化的专业数控编程软件，可应用于车、铣、线切割等数控机床的编程。针对当前复杂三维曲面加工特点，EdgeCAM设计出更加便捷可靠的加工方法 ，目前流行于欧美制造业。英国路径公司正在进行中国市场的开发和运作，为国内的制造业的客户提供更多的选择。,EdgeCAM,VERICUT VERICUT是美国CGTECH公司出品的一种先进的专用数控加工仿真软件。VERICUT 采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。不仅能用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全过程，还能显示出刀柄、夹具,甚至机床的运行过程和虚拟的工厂环境也能被模拟出来，其效果就如同是在屏幕上观看数控机床加工零件时的录像。,数控加工仿真软件,编程人员将各种编程软上生成的数控加工程序导入VERICUT中，由该软件进行校验，可检测原软件编程中产生的计算错误，降低加工中由于程序错误导致的加工事故率。目前国内许多实力较强的企业，已开始引进该软件来充实现有的数控编程系统，取得了良好的效果。,随着制造业技术的飞速发展，数控编程软件的开发和使用也进入了一个高速发展的新阶段，新产品层出不穷，功能模块越来越细化，工艺人员可是在微机上轻松地设计出科学合理并富有个性化的数控加工工艺，把数控加工编程变得更加容易、便捷。,主要内容,一、坐标轴的命名及方向,标准规定，在加工过程中无论是刀具移动，工件静止，还是工件移动，刀具静止，一般都假定工件相对静止不动，而刀具在移动，并同时规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。,第二节 编程的基本知识,主要内容,X、Y、Z U、V、W P、Q、R A、B、C D、E,右手直角笛卡儿坐标系,Z坐标 方位 标准规定：Z坐标主轴轴线的进给轴。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标； 若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 Z坐标正方向的规定：刀具远离工件的方向。,1、数控机床坐标轴的确定方法,Z坐标,主要内容,X坐标 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等） Z轴水平（卧式） - 从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。 Z轴垂直（立式） 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边； 双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。 在工件旋转的机床上（车床、磨床等） X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,X坐标,X坐标,X坐标,Y轴的确定 X、Z轴的正方向确定后，Y轴可按右手直角笛卡尔直角坐标系来判定。,Y轴,方向的坐标数：采用数字控制的运动个数 联动数：数控系统能同时控制的坐标数 （2坐标联动加工6坐标联动加工）,主要内容,1、机床坐标系与机床原点,机床坐标系是机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等。 机床原点是机床坐标系的零点, 是机床上固定的点，一般不允许用户改变。数控车一般在卡盘前后端面的中心，数控铣各厂家不一样，有的工作台中心，有的行程终点等。,二、机床坐标系和工件坐标系,机床参考点 机床参考点是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点，一般设在机床各轴正向极限的位置。 采用增量式测量系统的数控机床开机后，都必须做回零操作，使刀具或工作台回到参考点，将会显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值。,2、工件坐标系与工件原点,1) 由编程人员确定, 在编程时以工件图样上的某一点为原点所建立的坐标系; 2)工件坐标系的原点称为工件原点或工件零点，可用程序指令来设置和改变; 3)根据编程需要，在一个加工程序中可一次或多次设定或改变工件原点。,主要内容,工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。,3、两者关系,对刀,第三节 常用编程指令,准备功能G指令 辅助功能M指令 进给功能F指令 主轴转速功能S指令 刀具功能T指令 其中G、M指令用于描述工艺过程的各种操作和运动特征。G、M指令分别由地址符G.M及二位数字组成，数字为0099，共有100种G指令和l00种M指令。,一、 编程指令,1G指令 G指令是用来规定刀具和