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1、下午7时5分,计算机辅助制造技术,1,第一节 数控编程的几何基础,1.1 机床坐标系 为了确定机床个运动部件的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫做机床坐标系1 机床坐标轴及其方向数控机床的运动轴分为平动轴和转动轴数控机床各轴的运动，有的是使刀具产生运动，有的则是使工件产生运动。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,2,第一节 数控编程的几何基础,鉴于以上两方面情况，标准规定，不论机床的具体运动结果如何，机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运动来描述，并以右手笛卡尔坐标系表达，其坐标轴用X，Y，Z表示，用来描述机床的主要平动轴，称为基本坐标轴，若机床有转动轴，标准规
2、定绕X，Y和Z轴转动的轴分别用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定则确定。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,3,第一节 数控编程的几何基础,2 Z坐标轴将机床主轴沿其轴线方向运动的平动轴定义为Z轴。所谓主轴是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。如果主轴能够摆动，即主轴轴线方向是变化的，则以主轴轴线垂直于机床工作台装卡面时的状态来定义Z轴。对于Z轴的方向，标准规定以增大刀具与工件间距离的方向为Z轴的正方向。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,4,第一节 数控编程的几何基础,3 X坐标轴将在垂直于Z轴的平面内的一个主要平动轴指定为X轴，它一般位于与工件安装面
3、相平行的水平面内。对于不同类型的机床，X轴及其方向有具体的规定。例如对于铣床、钻床等刀具旋转的机床，若Z轴是水平的，则X轴规定为从刀具向工件方向看时沿左右运动的轴，且向右为正若Z轴是垂直的，则X轴规定为从刀具向立柱(若有两个立柱则选左侧立柱)方向看时沿左右运动的轴，且向右为正。4 Y坐标轴Y轴及其方向则是根据X和Z轴按右手法则确定。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,5,第一节 数控编程的几何基础,下午7时5分,计算机辅助制造技术,6,第一节 数控编程的几何基础,5 机床原点机床原点是机床坐标系的原点。对某一具体的机床来说，机床原点是固定的，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置,下午7时5分
4、,计算机辅助制造技术,7,第一节 数控编程的几何基础,6 机床参考点是用于对机床工作台、滑板以及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点，也称为机床零点。参考点相对于机床原点来讲是一个固定值。它是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按钮使移动部件移动到机床坐标系中的一个固定不变的极限点。数控机床在工作时，移动部件必须首先返回参考点，测量系统置零，之后测量系统即可以以参考点作为基准，随时测量运动部件的位置。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,8,第一节 数控编程的几何基础,7 工件坐标系和工件零点用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标系的原点就是工件零点工件零点的一般
5、选用原则：工件零点选在工件图样的尺寸基准上，这样可以直接用图纸标注的尺寸作为编程点的坐标值，减少计算工作量；能使工件方便地装卡、测量和检验；工件零点尽量选择尺寸精度较高、粗糙度比较低地工件表面上，以提高加工精度和同一批零件的一致性；对于有对称形状地几何零件，工件零点最好选择对称中心上。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,9,第一节 数控编程的几何基础,8 程序原点为了编程方便，在图纸上选择一个适当位置作为程序原点，也叫编程原点或程序零点。对于简单零件，工件零点就是程序零点，这时的编程坐标系就是工件坐标系。对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点
6、就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置。程序原点一般用G92或G54G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）指定,下午7时5分,计算机辅助制造技术,10,第一节 数控编程的几何基础,1.2 原点偏移现代数控系统一般都要求机床在回零操作，即使机床回到程序原点或机床参考点之后，通过手动或程序命令初始化控制系统后，才能启动。机床参考点和机床原点之间的偏移值存放在机床常数中。对于编程员来说，一般只要知道工件上的程序原点就够了，与机床原点、机床参考点无关，也与所选用的机床型号无关。工件在机床上固定后，程序原点与机床参考点的偏移量必须通过测量来确定。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,1
7、1,第一节 数控编程的几何基础,1.2 原点偏移机床的原点偏移，实质上使机床参考点向程序员定义在工件上的程序原点的偏移。现代CNC系统一般都配有工件测量头，在手动操作下能准确地测量该偏移量，存在G54到G59原点偏移寄存器中，供CNC系统原点偏移计算用没有工件测量头地情况下，程序原点位置地测量要靠对刀的方式来实现,下午7时5分,计算机辅助制造技术,12,第一节 数控编程的几何基础,下图描述了一个一次装夹加工三个相同零件的多程序原点与机床参考点之间的关系及偏移计算方法,下午7时5分,计算机辅助制造技术,13,第一节 数控编程的几何基础,采用G54到G59实现原点偏移首先设置G54到G56原点偏移
8、寄存器对于零件1：G54 X-10.0 Y-7.0 Z0对于零件2：G55 X-14.0 Y-11.5 Z0对于零件3：G56 X-18.5 Y-10.3 Z0然后调用：N1 G90 G54/加工第一个零件N7 G55/加工第二个零件N10 G56/加工第三个零件,下午7时5分,计算机辅助制造技术,14,第一节 数控编程的几何基础,采用G92实现原点偏移N1 G90 N2 G92 X10.0 Y7.0 Z0/对刀定义程序原点/加工第一个零件N8 G00 X0 Y0/快速回程序原点N9 G92 X4.0 Y4.5/对刀定义程序原点/加工第二个零件N13 G00 X0 Y0/快速回程序原点N14
9、G92 X4.5 Y-1.2/对刀定义程序原点/加工第三个零件,下午7时5分,计算机辅助制造技术,15,第一节 数控编程的几何基础,1.3 绝对坐标编程及增量坐标编程绝对坐标编程：在程序中用G90指定，刀具运动过程中所有的刀具位置坐标是以一个固定的编程原点为基准给出的，即刀具运动的指令数值（刀具运动的位置坐标），是与某一固定的编程原点之间的距离给出。增量坐标编程：在程序中用G91指定，刀具运动的指令数值是按刀具当前所在位置到下一个位置之间的增量给出。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,16,第二节 数控编程常用的指令及其格式,数控程序由一系列程序段和程序块构成。每一程序段用于描述准备功能、刀具
10、坐标位置、工艺参数和辅助功能等。国际标准化组织（ISO）对数控机床的数控程序的编码字符和程序段格式、准备功能和辅助功能等制定了若干标准和规范。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,17,第二节 数控编程常用的指令及其格式,2.1 程序的结构与格式（1）程序的结构程序的组成：刀具T01程序名：O2000,程 序 段,N01 G91 G17 G00 G42 T01 X85 Y-25N02 Z-15 S400 M03 M08 N03 G01 X85 F300 N04 G03 Y50 I25 N05 G01 X-75 N06 Y-60 N07 G00 Z15 M05 M09 N08 G40 X75 Y3
11、5 M02,下午7时5分,计算机辅助制造技术,18,第二节 数控编程常用的指令及其格式,上面是一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段组成。程序名是该加工程序的标识；程序段是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段号）指令开头，LF指令结尾；M02作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定了一个特定的程序开头和结束的符号，如%、EM等,下午7时5分,计算机辅助制造技术,19,第二节 数控编程常用的指令及其格式,由上面的程序可知：加工程序由程序名和若干程序段有序组成的指令集。程序是由若干程序段组成程序段是由干指令字组成。指令字是由字母（地址符）和其后所带的数字一起组成。,下午7时5分
12、,计算机辅助制造技术,20,第二节 数控编程常用的指令及其格式,（2）程序段的格式程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式），格式：N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ LF这种格式的特点：程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符号和数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。,下午7时5
13、分,计算机辅助制造技术,21,第二节 数控编程常用的指令及其格式,常用地址码的含义如表所示,下午7时5分,计算机辅助制造技术,22,第二节 数控编程常用的指令及其格式,2.2 程序编制中的基本指令（1）G指令准备功能指令是使CNC机床准备好某种运动方式的指令分为模态指令和非模态指令。模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组其它任一G指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指令取代为止。非模态指令只在本程序段中有效。组成：G后带二位数字组成，从G00到G99共100种,下午7时5分,计算机辅助制造技术,23,第二节 数控编程常用的指令及其格式,（2）M指令辅助功能指令作用：用于控制CNC机床开关量，如主轴正反转、冷却液的开停、工件的夹紧松开等。组成：M后带二位数字组成。（3）F指令进给速度指令续效代码，一般直接指定，即F后跟的数字就是进给速度的大小，如F100表示进给速度为100mm/min在程序启动第一个G01或G02或G03功能时，必须同时驱动F功能。,下午7时5分,计算机辅助制造技术,24,第二节 数控编程常用的指令及其格式,（4）S指令主轴速度功能指令S代码后的数值为主轴转速，要求为整数在零件加工之前一定要启动主轴运转（M03或M04）（5）T指令刀具功能指令Tnn代码用于选择刀具库中的刀具，nn表示刀号,
