计算机数控技术及理论研究生数控技术第３次课ppt
- 1. 2 数控编程过程2.1 编写数控零件程序 2.2测试与调试 2.3 将程序传递给机床 2.4 检验机床数控程序
- 2. 2.1 编写数控零件程序生成数控程序的第一步是计算刀具预期形状必须经过的所有不同的点——这称为刀具轨迹。我们从检测工件开始，如图2-1所示，然后编写数控代码生成阶梯轨迹的刀具轨迹。图2-1 移动刀具到产生多步点的简单刀具轨迹（左图）。我们通过计算刀具轨迹找到每个点的坐标开始编程过程（右图）
- 3. 零件2.1 编写数控程序我们通常从找到X-Y栅格中每个点的位置，确定工作台这些值开始这个过程，如表2-1所示。列表2-1 代码 注释 % O0201（步骤） N10 G20 G40 G49 G54 G80 G90 G98 N20 M06 T05(.50端铣刀) N30 G43 H05 N40 M03 S1200 N50 G00 X_._ Y_._ 位置至点1 N60 G00 Z.2 N70 G01 Z-.25 F5.0(切入) N80 G01 X_._ Y_._ 移动到点2 N90 G01 X_._ Y_._ 移动到点3 N 100 G01 X_._ Y_._ 移动到点4 N 110 G01 X_._ Y_._ 移动到点5 N 120 G01 X_._ Y_._ 移动到点6 N 130 G01 X_._ Y_._ 移动到点7 N140 G01 Z.2 N150 G91 G28 X0.0 Y0.0 Z2.0 N160 M05 N170 M30 %
- 4. 2.1 编写数控零件程序以下代码表明左列为无X，Y坐标的代码段，右列是完整的代码。N80 G01 X_._ Y_._N80 G01 X1.5 Y.5N90 G01 X_._ Y_._N90 G01 X1.5 Y1.5N100 G01 X_._ Y_._N100 G01 X2.5 Y1.5N110 G01 X_._ Y_._N110 G01 X2.5 Y2.5N120 G01 X_._ Y_._N120 G01 X3.5 Y2.5N130 G01 X_._ Y_._N130 G01 X3.5 Y3.5
- 5. 2.1 编写数控零件程序最后，我们可以将刀具退出轨迹，将它移至安全的偏远位置，如下完整段所示。 N140 G01 Z.2 N150 G91 G28 X0.0 Y0.0 Z2.0
- 6. 2.1 编写数控零件程序代码可以组成完整的、运行的零件数控程序，如列表2-2所示。 代码 注释 % O0201（步骤） N10 G20 G40 G49 G54 G80 G90 G98 N20 M06 T05(.50端铣刀) N30 G43 H05 N40 M03 S1200 N50 G00 X0.5 Y0.5 位置至点1 N60 G00 Z.2 N70 G01 Z-.25 F5.0(切入) N80 G01 X1.5 Y.5 移动到点2 N90 G01 X1.5 Y1.5 移动到点3 N 100 G01 X2.5 Y1.5 移动到点4 N 110 G01 X2.5 Y2.5 移动到点5 N 120 G01 X3.5 Y2.5 移动到点6 N 130 G01 X3.5 Y3.5 移动到点7 N140 G01 Z.2 N150 G91 G28 X0.0 Y0.0 Z2.0 N160 M05 N170 M30 %
- 7. 2.1 编写数控零件程序有两种常用方法生成零件数控程序： ◆代码被敲入机床数控系统，该方法是指在线或车间编程。 ◆代码被敲入个人计算机，起到文本文档作用，然后传到机床，我们称之为离线编程。
- 8. 2.1 编写数控零件程序零件数控程序可以任何适当格式节省文档的标准文本编辑或单词处理机敲入。例如，便条簿（如图2-2所示）使用Windows操作系统传送的文本编辑。便条簿是个简单的程序，用来生成以标准文本格式编码的文档，这可以在任何计算机数控机床下载。便条簿从“附件”中使用“开始菜单”进入。图2-2 零件数控程序可在桌面计算机上离线编写。便条簿（所示）是一种Windows运行下的简单编辑器，足以编辑数控代码
- 9. 2.1 编写数控零件程序也可用到专门为数控编程设计的专用文本编辑或单词处理器（如图2-3所示）。这些程序经常具有与数控代码相关的特点，如能重新为程序计数或添加、删除代码段间的空格。这些特点与标准文本编辑或单词处理器没太大关系，但在数控编程中非常有用。图2-3 也有一些专用编辑器特别为数控编辑设计。这些编辑器还包括一些使生成、编辑数控程序更简单的工具
- 10. 2.1 编写数控零件程序有些专用代码编辑器也有点击按钮自动插入一般代码的新建特点。这使学习编写代码变得更容易，减少了我们学习示范所造成的错误次数。更先进的程序还有集成工具帮助我们解决车间数学问题或刀具问题来检测个人计算机上的程序。许多程序很容易在万维网找到。简单的编辑器许可用作免费软件或非常低的费用。更先进的商用软件许可费价值300美元到1000美元，但是它们还包括证明附加费用合理的强大的修正工具。看，万维网资源就可下载程序。
- 11. 2.2 测试与调试商用验证软件主要有两类： ◆刀具轨迹 ◆实体验证
- 12. 2.2 测试与调试轨迹软件会给出每个代码段刀具中心轨迹的图形显示。程序员可以观察轨迹并决定代码是否以预期的方式生成。例如，假设编程代码第100段中包含误差，该段如下： N100 G01 X2.5 Y1.5 相反，编程员会制造错误，敲入错误的Y坐标值： N100 G01 X2.5 Y0.5
- 13. 2.2 测试与调试当检测代码时，印刷误差很难捕捉到。当然，当操作员要运行程序，加工零件时就会发现误差。但到那时，就已变成要付出高昂代价的误差了。捕捉误差的更好办法是在个人计算机上切削像素而不是在机床上切削金属。如图2-4所示的快速辅助曲线图解释了潜在昂贵的误差。图2-4 快速验证表明编程刀具轨迹中产生的误差。在程序传到机床前，更容易、更廉价修改误差
- 14. 2.2 测试与调试误差很容易改变再测试，如图2-5所示的适当刀具轨迹。图2-5 正确的刀具轨迹。现在代码易于下载到机床上
- 15. 2.2 测试与调试更早地我们提到第二种测试软件包括实体验证。这种软件代表了当前技术发展水平，表明程序员充分具备编程刀具轨迹和最终工件的三维表达、渲染能力。实体模型视图使编程员更容易看到和验证加工正确的几何形状。例如，如图2-6所示阶梯槽实体验证。图2-6 实体模型验证可利用一些高端编程软件。实体比辅助曲线刀具轨迹更容易可视化
- 16. 2.3 将程序传递给机床一旦我们在个人计算机上打印并测试我们的计算机数控零件程序，那么我们就必须在加工工件前将程序移到计算机数控机床中。这经常通过串行通信接口完成。串行通信接口多建立在个人计算机中。有时指EIA标准码RS232。多数计算机数控机床也装有串行接口帮助数据传送，如图2-7所示。图2-7 个人计算机与计算机数控机床间的串行通信
- 17. 2.3 将程序传递给机床串行电缆中的数据传送是通过运行个人计算机上的通信程序，建立控制与通信软件交互来完成。串行通信需要每个终端的机床与计算机机构一致。通常建立通信软件和机床控制以多种协议形式交互。在你要改变机床结构前，要参照操作员手册。
- 18. 2.3 将程序传递给机床在万维网和计算机数控供应商那里可获得大量串行通信程序。再有，它们划分为具有先进特点的免费软件、共享软件、完全商用软件，都是物有所值。如果我们只想把程序移到机床，或从机床移出程序，那么基本程序就可很好的实现了（如图2-8所示）。图2-8 串行通信程序允许我们通过串行接口在桌面个人计算机与计算机数控机床间传送零件数控程序。更新的机床有时装有软盘驱动或以太网适配器卡
- 19. 2.3 将程序传递给机床如果我们需要实现分布式控制（DNC）这样的先进操作，那么就需要更先进的软件。DNC是由中央计算机控制的所有程序分布的结构。另一个普通的先进功能是不断馈送控制存储量巨大的程序。不断反馈是用于不能充分存储非常大的、计算机生成的零件数控程序的计算机数控机床的技术。同时不断将零件数控程序传送到数控段。一旦执行程序，控制系统就丢弃每个段。当然这要用更先进的通信软件实现操作。
- 20. 2.3 将程序传递给机床计算机数控机床串行通信可能像控制系统一样变得更先进。现在许多控制系统都形成了基于个人计算机的控制、大型硬驱动、软盘驱动、Zip驱动，这能舒缓用一根线传送程序的需要。而且，串行技术与以太网通信相比速度慢。现在多数商业计算机系统仍使用局域网。网络速度比最好的串行通信至少快50倍。本质进化是装备以太网卡的计算机数控系统，这样计算机可以直接与网络通信。当然，这已是多数计算机数控机床的选择了。
- 21. 2.4 检验机床数控程序表2-2说明了一些由任何编程员或安装员造成的错误细节。所有错误都有可能导致刀具破损、工件破坏、机床损坏、个人伤害。错误结果/后果在切削前主轴不旋转刀具损坏或工件毁坏在移到下一空腔前刀具不能回到零件安全位置废弃工件在切削前冷却液不旋转刀具损坏夹具或夹钳与刀具轨迹干涉刀具损坏、夹具破坏刀具轨迹混乱在它们钻削前就会开洞，导致破坏不正确的刀具安装零件被加工成错误的尺寸错误刀具撤销刀具太高或太低可能导致破坏或不正确的尺寸不适当的速度或反馈输入从夹具中拖出的工件损伤或破坏表2-2 零件数控程序常见错误及后果
- 22. 2.4 检验机床数控程序程序检验步骤 ⑴ 用辅助线图或实体模拟软件验证个人计算机中的代码 ⑵ 完善程序测试检查表 ⑶ 将程序安装到机床，如果有用的话，运行图形模拟 ⑷ 完成演习： ◆使单程序段模式成为可能 ◆减小快速进给速度 ◆设置工件Z补偿至上述工件的安全标准 ◆用有缺陷的单程序段重复加工过程 ⑸ 将Z标准返回至正常，在计划件或原型机制造材料上以减速并反馈速度进行测试切削 ⑹ 检测工件，调整补偿来切削适当的尺寸 ⑺ 以自动模式加工最初实体零件
- 23. 2.4 检验机床数控程序检测模式 a.确定刀具不会与任何材料接触的方法及原因 可以通过向上移动工件几英寸或移动程序中最大Z深度进行Z补偿来处理这个问题。移动Z补偿有效地使机床考虑工件顶部要比实际更高一些。这允许我们不用接触工件就可以观察刀具轨迹。如果高度设置太高，那么就很难确定刀具轨迹边界。图2-9 在测试中常设置演习中工件顶部Z补偿。我们可在安全距离观察刀具轨迹，确定代码中是否存在主要错误
- 24. 2.4 检验机床数控程序检测模式 b.加工中很关心在测试运行中夹具里有材料。实际工件材料应被柔软的原型机制造材料取代，以免意外接触。
- 25. 2.4 检验机床数控程序检测模式 c. 单程序段是引起每段终端停止的操作模式，一直等到操作员再次按下循环开始按钮为止。单程序段对于决定程序是否以预期方式运行来说非常有用。程序员很容易验证程序段的起始、终止位置，决定它们是否有意义，刀具实际位置是否像理论的一样。这种方法在高科技模拟刀具时代中听上去很简单，但仍存在很多错误。很少计划员在单程序段模式下没有首先运行就停止安装的。
- 26. 2.4 检验机床数控程序粗切削 完成了零件数控程序和单程序段演习，就准备切削材料了。我们仍然想要进给速度减小更小进行粗切削以免发生意外事件。如果可能的话，第一步应切除原型机材料，如可加工的蜡或高密度泡沫（如图2-10所示）。这些材料很容易从工业供应商获得。一般来说，比使用相同量的铝棒料还便宜。如果产生错误，更能宽容切削刀具。图2-10 可加工的蜡和不同泡沫产品经常用来检验程序。这些材料可以减少以加速切削的整体程序检验成本，而且比用金属材料切削更容易
- 27. 2.4 检验机床数控程序粗切削 第一步检查加工尺寸是否适当。我们会发现为了切削适当尺寸需要调整直径补偿或长度补偿——这是计划员的基本工作。如果有切屑或切屑太重难以生成连续抛光或尺寸的话，我们还需要调整速度和进给速度。 如果发现其它错误，那么必须编辑程序，必须加工另一个原型件。
- 28. 2.4 检验机床数控程序程序与计划检查表内容 ◆所有快速切向移动都在工件顶部 ◆刀具数与补偿匹配 ◆机床刀具与计划单上列举的匹配 ◆触发所有刀具，补偿值要合理 ◆切入磨削要用中心切削刀具完成 ◆速度与进给速度合理 ◆主轴按正确方向旋转 ◆冷却液先于切削初始化 ◆抛光前完成粗磨操作 ◆在移到新特征前刀具出于安全Z向 ◆按适当顺序完成孔加工（如，定位、打孔、钻孔、扩孔等） ◆紧实而规矩地固定夹具 ◆支托中的切削刀具要保证安全
- 29. 2.4 检验机床数控程序计算机数控安全注意事项 1.计算机数控机床的使用至少需要与传统机床一样的预防措施，包括保护眼睛、标准计划程序与操作。 2.不要让他人分散你工作注意力，当安装和操作机床时你的注意力很关键。就像他们需要集中注意力时不要打扰他人一样。 3.只要你操作或在机床附近时，戴上安全眼镜——即使机床全封闭。当使用手动工具和电动工具时戴上安全眼镜是个好主意。 4.计算机数控机床自动移动。它们非常快，动力十足。因此，在计算机数控机床旁工作时要格外小心。 5.如果你没充分理解就永远不要操作计算机数控机床。相反，无论你何时不确定过程或功能，都应请教指导者或导师。在编程或操作计算机数控机床前求助操作手册。即使你具备其它机床的经验，它们之间也存在重要而危险的区别。 6.当其他人接触控制系统时，你永远不要在计算机数控机床内工作，他们偶尔会启动机床给你造成严重伤害。事实上，将机床设置锁定模式如在换刀或工件前“编辑”是个好主意。
- 30. 2.4 检验机床数控程序计算机数控安全注意事项 7.你应该总计算计算机数控加工速度和进给速度，因为当切削条件不正确时，你感觉不到。 8.当在计算机数控机床上使用快速切向切削时，应格外小心，包括在工件上方保持足够距离，在零件表面不使用快速切向切削。 9.零件程序应在个人计算机上开始用计算机模拟测试，模拟控制系统，然后在工件上以减速单程序段模式演习。 10.多数编程错误仅通过校读代码就能发现。因此，你应将你的代码打印出硬件副本，花几分钟时间检查关键性安全问题，包括当用快速切削、正确的刀具补偿时，合适的速度、进给速度、合适的刀具定位。 11.你永远不要使计算机数控机床处于无人管理状态。如果不立即停下的话，刀具可能快速失效，引起损坏或伤害。 12.计算机数控机床当自动操作时应进行闭门操作。不要对保护你的安全特征无能为力或无视。
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