數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)知識

1、2022-3-8第二章第二章 數(shù)控編程數(shù)控編程2-1 數(shù)控加工編程的概述數(shù)控加工編程的概述2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-82-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述一一. .數(shù)控程序的定義數(shù)控程序的定義 數(shù)控加工程序編制數(shù)控加工程序編制(與傳統(tǒng)加工的區(qū)別）與傳統(tǒng)加工的區(qū)別） ： 從零件圖紙到制成控制介質(zhì)的全過程。 將零件的加工信息：加工順序、零件輪廓軌跡 尺寸、工藝參數(shù)(F、S、T)及輔助動作（變速、換刀、冷卻液啟停、工件夾緊松開等）等，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質(zhì)的

2、整個過程。 2022-3-8 程序編制分為：手工編程和自動編程兩種。 手動編程手動編程：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力） 自動編程自動編程：編程人員只要根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統(tǒng)的規(guī)定， 將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，由計算機自動進行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動打印出程序單和制備控制介質(zhì)。2-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述2022-3-8二、手工編程的步驟和方法二、手工編程的步驟和方法2-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述2022-3-8n計算運動軌跡計算運動軌跡 根據(jù)零件圖

3、紙上尺寸及工藝線路的要求，在選定的坐標系內(nèi)計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標值，并且按NC機床的規(guī)定編程單位（脈沖當量）換算為相應(yīng)的數(shù)字量，以這些坐標值作為編程尺寸。2-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述2022-3-8q 編制程序及初步校驗編制程序及初步校驗 根據(jù)制定的加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補償、輔助動作及刀具運動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進行校核、檢查上述兩個步驟的錯誤。 2-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述2022-3-8 制備控制介質(zhì)制備控制介質(zhì) 將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，若程序較簡單，也可直接

4、通過鍵盤輸入。2-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述2022-3-8n 程序的校驗和試切程序的校驗和試切 所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進一步的校驗和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯誤，應(yīng)分析錯誤產(chǎn)生的原因，進行相應(yīng)的修改。2-1 數(shù)控加工編程概述數(shù)控加工編程概述2022-3-82-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系一一. .數(shù)控機床的坐標系及運動方向數(shù)控機床的坐標系及運動方向 1. 定義定義 機床坐標系機床坐標系是指用于確定機床的運動方向和移動距離是指用于確定機床的運動方向和移動距離的坐標系。的坐標系。 標準的標準的數(shù)控機床坐標系是一個右手笛卡爾直角坐標數(shù)控機床坐標系是一個右

5、手笛卡爾直角坐標系，其基本坐標軸為系，其基本坐標軸為X X、Y Y、Z Z直角坐標，相對于每個坐直角坐標，相對于每個坐標軸的旋轉(zhuǎn)運動坐標為標軸的旋轉(zhuǎn)運動坐標為A A、B B、C C。2022-3-8圖圖2-1 右手笛卡爾直角坐標系右手笛卡爾直角坐標系+X、+Y 、+Z 表示工件表示工件的正移動方向。的正移動方向。2022-3-82. 各坐標軸的確定各坐標軸的確定（1）Z軸的確定軸的確定 Z軸是傳遞切削力的主軸所規(guī)定的主軸軸向。對于銑床軸是傳遞切削力的主軸所規(guī)定的主軸軸向。對于銑床、鏜床、鉆床等是帶動刀具旋轉(zhuǎn)的軸；對于車床、磨、鏜床、鉆床等是帶動刀具旋轉(zhuǎn)的軸；對于車床、磨床等是帶動工件旋轉(zhuǎn)的軸。

6、其方向是平行于主軸軸線床等是帶動工件旋轉(zhuǎn)的軸。其方向是平行于主軸軸線，遠離工件方向為正方向。，遠離工件方向為正方向。 (2)x軸的確定軸的確定 X X軸一般是水平的，平行于工件的裝夾平面。它平行軸一般是水平的，平行于工件的裝夾平面。它平行于主要的切削方向，且以此方向為主方向。于主要的切削方向，且以此方向為主方向。2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-81）對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床、磨床等），）對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床、磨床等），X坐標是坐標是工件的徑向且平行于橫向拖板，刀具遠離回轉(zhuǎn)中心是工件的徑向且平行于橫向拖板，刀具遠離回轉(zhuǎn)中心是正向；正向； 圖圖2-2 臥式數(shù)控車床臥式

7、數(shù)控車床2022-3-82）對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床）對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（如銑、鉆、鏜床）（如銑、鉆、鏜床） 當當Z軸水平軸水平時，沿刀具主軸時，沿刀具主軸向工件看，向工件看，X軸軸的正方向指向右的正方向指向右邊。邊。 圖圖2-3 臥式升降臺銑床臥式升降臺銑床2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-8 圖圖2-4 臥式鏜床臥式鏜床2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-8當當Z軸為鉛垂方向軸為鉛垂方向 （ 立式主軸）時立式主軸）時 a對于單立柱機床，對于單立柱機床，X 軸的正方向指向右邊。軸的正方向指向右邊。 圖圖2-5 數(shù)控銑床數(shù)控銑床2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的

8、坐標系2022-3-8b對于雙立柱機床對于雙立柱機床（如龍門機床），當（如龍門機床），當站在操作臺一側(cè)從主站在操作臺一側(cè)從主軸向左側(cè)立柱看時，軸向左側(cè)立柱看時，X軸的正方向指向右軸的正方向指向右邊。邊。圖圖2-6龍門式輪廓銑床龍門式輪廓銑床2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-8（3）Y軸的確定軸的確定Y Y軸的運動方向則根據(jù)軸的運動方向則根據(jù)X X軸和軸和Z Z軸按右手法則確定。軸按右手法則確定。 （4）轉(zhuǎn)動方向的確定）轉(zhuǎn)動方向的確定 圍繞圍繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動分別用軸的轉(zhuǎn)動分別用A、B、C表示，它們的正表示，它們的正方向為右旋螺紋前進的方向。方向為右旋螺紋前進的方向。 3機

9、床原點機床原點 機床原點是指機床坐標系的原點，即機床原點是指機床坐標系的原點，即X=0, Y=0, Z=0的點的點，一般在機床上是固定的。，一般在機床上是固定的。2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-8二二. .數(shù)控機床的兩種坐標系數(shù)控機床的兩種坐標系機床坐標系與工件坐標系 編程總是基于某一坐標系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機床坐標系和工件坐標系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的。 1.機床原點與機床坐標系 機床原點機床坐標系的零點。這個原點是在機床調(diào)試完成后便 確定了，是機床上固有的點。 機床原點的建立：用回零方式建立。機床原點建立過程實質(zhì)上是機床坐標系建立過程2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)

10、控機床的坐標系2022-3-8 機床坐標系以機床原點為坐標系原點的坐標系，是機床固有的座標系，它具有唯一性。機床坐標系是數(shù)控機床中所建立的工件坐標系的參考坐標系。注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工件坐標系的參考坐標系。2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-82.工件原點與工件坐標系n工件原點：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點或與之相關(guān)的點。該點也可以是對刀點重合。n工件座標系：以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程時，所有的尺寸都基于此坐標系計算。n工件原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離。n現(xiàn)代數(shù)控機床均可設(shè)置多個工件座標系，在加

11、工時通過G指令進行換。2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-82-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-8三三. .絕對坐標和相對坐標絕對坐標和相對坐標1絕對坐標系絕對坐標系 所有的坐標值均從同一固定坐標點計量的坐標系。所有的坐標值均從同一固定坐標點計量的坐標系。2相對坐標系相對坐標系 運動軌跡的終點坐標是相對于起點計量的坐標系運動軌跡的終點坐標是相對于起點計量的坐標系（或增量坐標系）。（或增量坐標系）。2-2 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系2022-3-8ABXXYYO18121520 圖圖2-7 絕對與相對坐標系絕對與相對坐標系 以絕對坐標計算：以絕對坐標計算

12、：XA=12, YA=15, XB=30, YB=35 以相對坐標計算：以相對坐標計算：XA=0, YA=0, XB=18, YB=202022-3-82-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼一一. .數(shù)控加工程序簡介數(shù)控加工程序簡介1程序的組成程序的組成 一個完整的零件加工程序由程序段組成；一一個完整的零件加工程序由程序段組成；一個程序段個程序段 由若干個代碼字組成；每個代碼字由若干個代碼字組成；每個代碼字由字符（字母、數(shù)字、符號）組成。由字符（字母、數(shù)字、符號）組成。N01 G91 G00 X50 Y60 LFN02 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03

13、LFN10 G00 X-50 Y-60 M02 LF2022-3-8 每個程序段以序號每個程序段以序號“N”開頭，以開頭，以LF(Line Finish)結(jié)結(jié)束，束，M02=END作為整個程序的結(jié)束。作為整個程序的結(jié)束。2程序段格式程序段格式 是指一個程序段中指令字的排列順序和書寫規(guī)則，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數(shù)控系統(tǒng)就不能接受。目前廣泛采用的是，地址符可變程序段格式（或者稱字地址程序段格式），這種格式的特點是：程序段中的每個指令字均以字母（地址符）開始，其后再跟數(shù)字或無符號的數(shù)字。2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8 指令字在程序段中的順

14、序沒有嚴格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫 。 不需要的指令字或者與上段相同的續(xù)效代碼可以省略不寫。 因此，這種格式具有程序簡單、可讀性強，易于檢查等優(yōu)點。2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8主程序和子程序主程序和子程序 有時被加工零件上，有多個形狀和尺寸都相同的部位，若按通常的方法編程，則有一定量的連續(xù)程序段在幾處完全重復(fù)的出現(xiàn)，則可以將這些重復(fù)的程序串，單獨地擔出來按一定格式做成子程序子程序，程序中子程序以處的部分便稱為主程序為主程序。 子程序可以被多次重復(fù)調(diào)用。而且有些數(shù)控系統(tǒng)中可以進行子程序的“多層嵌套”，子程序可以調(diào)用其它子程序，從而可以大大地簡化編程工作，縮短程

15、序長度，節(jié)約程序存貯器的容量。 2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8（一）準備功能代碼（一）準備功能代碼（G代碼）代碼）準備功能代碼用于指定一些動作或選擇一種操準備功能代碼用于指定一些動作或選擇一種操作方式，它使用作方式，它使用G字編程。字編程。G字可接字可接3位整數(shù)，位整數(shù)，也可以帶一位小數(shù)。也可以帶一位小數(shù)。模態(tài)代碼模態(tài)代碼是指某些是指某些G代碼在一個程序段被指定代碼在一個程序段被指定后，直到以后程序段出現(xiàn)同組的另一個代碼時后，直到以后程序段出現(xiàn)同組的另一個代碼時才失效的才失效的G代碼。代碼。非模態(tài)代碼非模態(tài)代碼是指只有書寫了該代碼時才有效的是指只有書寫了該代碼時才

16、有效的代碼。代碼。1與坐標設(shè)定有關(guān)的指令與坐標設(shè)定有關(guān)的指令二二. .數(shù)控系統(tǒng)功能指令代碼數(shù)控系統(tǒng)功能指令代碼2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-81.坐標系有關(guān)指令（G90、G91、G92）G92: 工件坐標系設(shè)定指令，以刀位點為參考點進行設(shè)定。G90: 絕對坐標指令，編程尺寸按工件坐標系 中的坐標給定。G91: 相對坐標指令，編程尺寸相對加工起點給定。2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8例：N001 G92 X400.000 Z250注意:數(shù)控車床X坐標采用二倍值編程，即采用直徑值編程 31主要內(nèi)容對刀點與換刀點的確定 何謂對刀點？q刀位點q對

17、刀點q換刀點（與換刀位置的區(qū)別）相關(guān)概念 選擇對刀點的原則： 選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，或與之相關(guān)的位置上。 選在對刀方便，便于測量的地方。 選在便于坐標計算的地方。2022-3-8n刀位點刀位點：用于確定刀具在機床坐標系中位置的刀具上的特定點。33q對刀點:確定刀具與工件相對位置的點對刀點可以是工件或夾具上的點，或者與它們相關(guān)的易于測量的點。對刀點 確定之后，機床坐標系與工件坐標系的相對關(guān)系就確定了2.1 概述2022-3-8選擇合適的對刀點選擇合適的對刀點CR30R20R5020f刀具運動軌跡工件輪廓XZ2022-3-8n 對刀：就是使對刀：就是使“對刀點對刀點”與與“刀位點刀位點”

18、重合的操重合的操作作。 選擇對刀點的原則： n選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，或與之相選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，或與之相關(guān)的位置上。關(guān)的位置上。n選在對刀方便，便于測量的地方。選在對刀方便，便于測量的地方。n選在便于坐標計算的地方選在便于坐標計算的地方 2022-3-82.坐標平面選擇指令（G17、G18、G19） G17：指定零件進行xy平面加工 G18：指定零件進行zx平面加工 G19：指定零件進行yz平面加工 注：默認值為G17 兩維平面不必設(shè)定（如數(shù)控車床）2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-82-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-84.

19、直線插補指令（直線插補指令（G01）刀具以進給速度刀具以進給速度F F指令給定的指令給定的速度進行直線插補加工速度進行直線插補加工3.快速點定位指令（快速點定位指令（G00）刀具以點位控制方式快速移動，刀具以點位控制方式快速移動，進給速度進給速度F F指令對其無效指令對其無效2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-82-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-85.圓弧插補指令（G02、G03） G02：順時針插補指令 G03：逆時針插補指令 注：圓弧順逆是從坐標軸正方向向原點投影確定。圓心坐標（圓心坐標（i i、j j、k k）編程：）編程： i、j、k為圓心

20、相對圓弧起點的坐標值，且總為增量值（該定義以機床使用說明書為準）半徑半徑R R編程：編程：小于或等于180度圓弧用+R，大于180度圓弧用-R編程。注意：不能用于整圓編程G17G18G19G90G91G02G03X_Y_X_Z_Y_Z_I_J_I_K_J_K_R_F_*2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8用絕對坐標編程用絕對坐標編程N001 G92 X0 Y0 LFN002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LFN003 G03 X0 Y20 I-20 J0 F100 LFN004 X-20 Y0 I0 J-20 LFN005 X0 Y-20 I2

21、0 J0LFN006 X20 Y0 I0 J20LFN007 G00 X0 Y0 M02 LF用增量坐標編程用增量坐標編程N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01LF N004 X20 Y-20 I20 J0LFN002 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F100LF N005 X20 Y20 I0 J20 LF N003 X-20 Y-20 I0 J-20LF N006 G00 X-20 Y0 M02LF2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-82-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-82-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指

22、令代碼2022-3-86.刀具半徑補償指令（G40、G41、G42） G40：刀具偏置注銷指令 G41：左偏置刀具半徑補償指令 G42：右偏置刀具半徑補償指令2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼y A B A 編程輪廓 B G41 編程輪廓 G40 G42 G40 o x o xa）左刀補G41 b）右刀補G42刀補功能的定義刀補功能的定義a）左刀補G41 b）右刀補G42y2022-3-82022-3-8刀具半徑補償功能1）可在不知刀具半徑的情況下編程2）當?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時，不必重新修改程序，只需手工輸入更改后的刀具半徑值即可。3）可用同一程序、同一刀具進行粗加工和精加工2-3 數(shù)

23、控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-87.刀具長度補償指令（G43、G44 、 G49） G43: 刀具長度正補償指令 G44：刀具長度負補償指令 G49 ：刀具長度補償注銷指令 實際位移量=程序給定值補償值2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8(a) (G43)-30-150(b) (G44)-180-150-30-120OOZZ2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-88.暫停（延時）指令（G04）使刀具作短時間無進給光整加工，用于車槽、鏜平面、锪孔程序格式為：G04_ 后一般用x或P，其后數(shù)字表示延時時間或主軸轉(zhuǎn)數(shù)2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令

24、代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8二）輔助功能指令（M代碼）M代碼主要用于開關(guān)量控制，分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。常用M代碼簡介 1）M00:程序停止指令。 程序執(zhí)行到該指令時無條件停止主軸、刀具、冷卻液等。 2）M01:計劃停止指令。 程序執(zhí)行到該指令時有條件停止主軸、刀具、冷卻液等。 3）M02:程序結(jié)束指令。 除停止主軸、刀具、冷卻液以外，還用于機床復(fù)位和回卷紙帶等。 4）M03、M04、M05:用于主軸的正傳、反轉(zhuǎn)、停止。 5）M06:換刀指令 6）M30:紙帶結(jié)束。2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8三）進給速度F、主軸轉(zhuǎn)速S、及刀具功能T 代碼進給速度F代

25、碼（續(xù)效代碼） 1）代碼法：F_ （F后面的數(shù)字為進給速度代碼） 2）直接指定法： F_（F后面的數(shù)字為實際進給速度）主軸轉(zhuǎn)速S代碼（續(xù)效代碼） S_ （S后面的數(shù)字含義與F代碼相同）刀具功能F代碼（續(xù)效代碼） T_ （例T0101為選用1號刀并對1號刀進行補償）2-3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2022-3-8實例用30的立銑刀銑削工件輪廓，已知工件原點0(90，60)，機床原點M(0，0)，坐標原點為程序的起點和終點，加工路線為O-A-B-C-D-E-F-G-O，試按絕對坐標完成數(shù)控銑削手工編程，I、J、K為圓心相對其圓弧起點(圓心指向起點的矢量)的X、Y、Z坐標值的地址符。(主軸轉(zhuǎn)速為300rpm，進給速度為150mm/min) 2022-3-8N10 G90 G00 X0.000 Y0.000 Z0.000 S300M03N12 G01 X90.000 Y60.000 F150N14 Y132.000N16 X118.000