數(shù)控編程基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課件

第3章數(shù)控編程基礎(chǔ)3.1數(shù)控編程概述3.2坐標(biāo)系的確定3.3編程尺寸的取值方法3.4程序編制中的數(shù)值計算3.5

數(shù)控加工程序的一般格式3.6G功能3.7刀具功能T、進(jìn)給功能F、主軸功能S3.8M功能3.9程序?qū)嵗?.1數(shù)控編程概述3.1.1數(shù)控編程的內(nèi)容及步驟在數(shù)控機床上加工零件時，要把加工零件的全部工藝過程、工藝參數(shù)、刀具運動軌跡、位移量、切削參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速、刀具進(jìn)給量、切削深度等）以及輔助功能（如換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開關(guān)等），按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼和程序格式編寫程序，再把程序輸入到數(shù)控裝置，從而控制機床加工零件。數(shù)控機床程序編制的內(nèi)容包括：分析工件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序單、程序輸入數(shù)控系統(tǒng)、校對加工程序和首件試加工。3．1．2數(shù)控編程種類（1）手工編程：整個編程過程由人工完成（包括程序單和制作控制介質(zhì)）。（2）自動編程：編程人員只需分析零件圖紙和制定工藝方案，借助計算機自動完成程序編制的全過程。常用自動編程軟件有：UG,Pro/E,Mastercam,CAXA等。3.2

數(shù)控機床坐標(biāo)系的確定

3．2．1機床坐標(biāo)系的確定

為了保證數(shù)控機床的運動、操作及程序編制的一致性，數(shù)控機床的坐標(biāo)系和運動方向均已標(biāo)準(zhǔn)化。

編程時對機床相對運動的規(guī)定：采用假設(shè)工件固定不動，刀具相對工件移動的原則。由于機床的結(jié)構(gòu)不同，有的是刀具運動，工件固定不動；有的是工件運動，刀具固定不動。為編程方便，一律規(guī)定工件固定，刀具運動。

1）坐標(biāo)系建立的基本原則

①機床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系采用右手笛卡兒直角坐標(biāo)系決定。基本坐標(biāo)軸為X、Y、Z直角坐標(biāo)；相對于各坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別記為A、B、C，正方向按右手螺旋法則確定。

2）各坐標(biāo)軸的確定確定機床坐標(biāo)軸時，一般先確定Z軸，然后確定X軸和Y軸。

Z軸：一般以傳遞切削力的主軸軸線方向定為Z坐標(biāo)軸。如果機床有多個主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z軸。刀具遠(yuǎn)離工件的方向為Z軸正方向。

X軸：為水平的、平行于工件裝夾平面的軸。如果工件做旋轉(zhuǎn)運動（車床），則刀具離開工件的方向為X軸正方向；對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床，若Z軸為水平時（臥銑），由刀具主軸的后端向工件看，X軸正方向指向右方；若Z軸為垂直時（立銑），面對刀具主軸向立柱看，X軸正方向指向右方。對無主軸的機床（如刨床），X軸正方向平行于切削方向。

Y軸：垂直于X及Z軸，按右手定則確定其正方向。a)臥式車床b)立式升降臺銑床c)臥式鏜床刀具離開工件的方向為X軸正方向：臥式-由刀具主軸的后端向工件看，X軸正方向指向右方：立式-面對刀具主軸向立柱看，X軸正方向指向右方：臥式-由刀具主軸的后端向工件看，X軸正方向指向右方：立式-面對刀具主軸向立柱看，X軸正方向指向右方：d)龍門式輪廓銑床e)五坐標(biāo)工作臺移動式曲面和輪廓銑床3）機床坐標(biāo)系的原點機床坐標(biāo)系的原點也稱機床原點或機床零點，這個原點是機床上一個固定的點。機床一經(jīng)設(shè)計和制造出來，機械原點就已經(jīng)被確定下來。機床啟動時，通常要進(jìn)行機動或手動回零，就是回到機床原點。數(shù)控車床的機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處，數(shù)控銑床的機械原點一般在直線坐標(biāo)或旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)回到正向的極限位置。數(shù)控車床的機床原點數(shù)控銑床的機床原點4）機床參考點：

數(shù)控裝置通電后通常要進(jìn)行回參考點操作，以建立機床坐標(biāo)系。參考點與機床原點不重合時，需通過參數(shù)來指定機床參考點到機床原點的距離。機床回到了參考點位置也就知道了該坐標(biāo)軸的零點位置，找到所有坐標(biāo)軸的參考點，CNC裝置就建立起了機床坐標(biāo)系。

3．．2．．2工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系的的確確定定工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系是是用來來確確定定工工件件幾幾何何形形體體上上各各要要素素的的位位置置而而設(shè)設(shè)置置的的坐坐標(biāo)標(biāo)系系，，工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系的的原原點點即即為為工件件原原點點（也也稱稱程序序原原點點）。。工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系的的原原點點可可由由編編程程人人員員根根據(jù)據(jù)具具體體情情況況確確定定，，但但坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸的的方方向向應(yīng)應(yīng)與與機機床床相相應(yīng)應(yīng)的的坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸一一致致，，并并且且與與之之有有確確定定的的尺尺寸寸關(guān)關(guān)系系。。工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系原點點機床床坐坐標(biāo)標(biāo)系系原點點3．．2．．2工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系的的確確定定工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系的的原原點點可可由由編編程程人人員員根根據(jù)據(jù)具具體體情情況況確確定定，，但但坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸的的方方向向應(yīng)應(yīng)與與機機床床相相應(yīng)應(yīng)的的坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸一一致致，，并并且且與與之之有有確確定定的的尺尺寸寸關(guān)關(guān)系系。。3.3編編程程尺尺寸寸的的取取值值方方法法編程程尺尺寸寸取取值值方方法法有有以以下下兩兩大大類類：：1、、絕絕對對坐坐標(biāo)標(biāo)取取值值——以以工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系原原點點為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)給給出出的的零零件件的的坐坐標(biāo)標(biāo)值值。。2、、增增量量坐坐標(biāo)標(biāo)取取值值——零零件件上上后后一一點點的的坐坐標(biāo)標(biāo)相相對對于于前前一一點點的的增增量量值值。。3.4程程序序編編制制中中的的數(shù)數(shù)值值計計算算根據(jù)據(jù)零零件件圖圖，，按按已已確確定定的的走走刀刀路路線線和和允允許許的的編編程程誤誤差差，，計計算算數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)所所需需輸輸入入的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，稱稱為為數(shù)數(shù)控控加加工工的的數(shù)值值計計算算。包包括括：：1、、基基點點坐坐標(biāo)標(biāo)計計算算基點點：：構(gòu)構(gòu)成成零零件件輪輪廓廓的的不不同同幾幾何何素素線線（（如直直線線、、圓圓弧弧等等））的交交點點或或切切點點稱稱為為基點點。基點點坐坐標(biāo)標(biāo)的的計計算算：：計計算算每每條條運運動動軌軌跡跡（（線線段段））的的起起點點或或終終點點、、在在選選定定坐坐標(biāo)標(biāo)系系中中的的坐坐標(biāo)標(biāo)值值、、圓圓弧弧運運動動軌軌跡跡的的坐坐標(biāo)標(biāo)值值等等。。3.4程程序序編編制制中中的的數(shù)數(shù)值值計計算算2、、節(jié)節(jié)點點坐坐標(biāo)標(biāo)計計算算節(jié)點點:對于于平平面面輪輪廓廓是是直直線線和和圓圓以以外外的的非非圓圓曲曲線線（（如如漸漸開開線線、、阿阿基基米米德德螺螺線線等等）），，采采用用直直線線或或圓圓弧弧逼逼近近它它們們。。即即將將這這些些非非圓圓曲曲線線按按等等間間距距或或等等弧弧長長分分割割成成許許多多小小段段，，用用直直線線或或圓圓弧弧逼逼近近這這些些小小段段，，從從而而取取代代非非圓圓曲曲線線。。逼逼近近直直線線或或圓圓弧弧小小段段與與曲曲線線的的交交點點或或切切點點稱稱為為節(jié)點點。編編程程時時要要根根據(jù)據(jù)所所允允許許的的誤誤差差計計算算出出各各線線段段的的長長度度和和節(jié)節(jié)點點的的坐坐標(biāo)標(biāo)值值。。節(jié)點點坐坐標(biāo)標(biāo)的的計計算算:通通常常借借助助于于計計算算機機來來完完成成。。列表表曲曲線線:由由一一系系列列實實驗驗或或經(jīng)經(jīng)驗驗數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)點點表表示示的的、、沒沒有有表表達(dá)達(dá)平平面面輪輪廓廓形形狀狀的的曲曲線線方方程程的的曲曲線線，，稱稱為為列表表曲曲線線。列列表表曲曲線線的的已已知知點點就就是是節(jié)節(jié)點點。。已已知知點點不不夠夠多多時時，，需需進(jìn)進(jìn)行行相相應(yīng)應(yīng)的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)處處理理。。3.5數(shù)數(shù)控控加加工工程程序序的的一一般般格格式式編程程時時既既要要盡盡量量采采用用國國際際或或國國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)代代碼碼，，又又要要結(jié)結(jié)合合具具體機機床床的的實實際際情情況況，，這這樣樣的的編編程程才才能能為為數(shù)數(shù)控控機機床床接接受受。。目前前，，國國際際上上數(shù)數(shù)控控機機床床編編程程和和使使用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)有有兩兩種種主主要要的的通通用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，即即國國際際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化組組織織標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)ISO和美美國國電電子子工工業(yè)業(yè)協(xié)協(xié)會會標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)EIA。我我國國以以等等效效采采用用和和參參照照采采用用ISO標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的方方式式制制定定了了我我國國的的數(shù)數(shù)控控標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。。國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB8870-88對零零件件數(shù)數(shù)控控加加工工程程序序的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和格格式式作作出出了了規(guī)規(guī)定定。。3.5數(shù)數(shù)控控加加工工程程序序的的一一般般格格式式1、、程程序序的的組組成成加工工程程序序由由程序序名名、程序序主主體體和程序序結(jié)結(jié)束束符符號號等組組成成。。程序序名名：：就就是是給給零零件件數(shù)數(shù)控控加加工工程程序序一一個個編編號號，，并并說說明明該該零零件件加加工工程程序序開開始始，，以以便便進(jìn)進(jìn)行行程程序序檢檢索索。。程序主體：表表示加工程序序的全部內(nèi)容容。程序結(jié)束：可可用指令M02或M30作為整個程程序結(jié)束的符符號來結(jié)束程程序，程序結(jié)結(jié)束應(yīng)位于最最后一個程序序段。如：O1000N10G54G40G49G80G90；N20G091G28X0Y0Z0；.N150M30；程序名程序主體程序結(jié)束3.5數(shù)數(shù)控加工程序序的一般格式式2、程序段格格式程序由若干個個程序段組成成，程序中的的每一行均為為一個程序段段。每個程序序段包含若干干個程序字，，每個程序字字由若干個字字符組成。程序段的基本本格式如下：N####G##X##.##Y##.##Z##.##……##.##F##S##T##M##程序段號準(zhǔn)備功能運動坐標(biāo)其它坐標(biāo)切削參數(shù)輔助功能程序字：能表表示某一功能能的、按一定定順序和規(guī)定定排列的字符符集合稱為程程序字。如G01、X30.1等等等。3.5數(shù)數(shù)控加工程序序的一般格式式程序段格式是是指一個程序序段中各自的的特定排列順順序及表達(dá)形形式。不同的數(shù)控系系統(tǒng)，程序段段格式不一定定相同。格式不合規(guī)規(guī)定，數(shù)控裝裝置會發(fā)出出出錯報警。目前國內(nèi)外應(yīng)應(yīng)用最廣泛的的是程序字地地址可變程序序段格式：N10G01X80.5Z-35F60S300T01M03程序段序號字字直線插補坐標(biāo)字進(jìn)給功能字主軸功能字刀具功能字輔助功能字坐標(biāo)字般可編程功能能分為兩類：：一類用來實實現(xiàn)刀具軌跡跡控制即各進(jìn)進(jìn)給軸的運動動，如直線/圓弧插補、、進(jìn)給控制、、坐標(biāo)系原點點偏置及變換換、尺寸單位位設(shè)定、刀具具偏置及補償償?shù)龋@一類類功能被稱為為準(zhǔn)備功能，，以字母G以以及兩位數(shù)字字組成，也也被稱為G代代碼。另一類類功能被稱為為輔助功能，，用來完成程程序的執(zhí)行控控制、主軸控控制、刀具控控制、輔助設(shè)設(shè)備控制等功功能。3.6準(zhǔn)準(zhǔn)備功能G指指令（JB3208-83）G指令（準(zhǔn)備備功能）：用來規(guī)定刀具具和工件的相相對運動插補補方式、機床床坐標(biāo)系、坐坐標(biāo)平面、刀刀具補償、坐坐標(biāo)偏置等多多種設(shè)置，它它由G字母和和后跟兩位數(shù)數(shù)字組成；G00，G01，……，，G99共100個，其其中有些功能能待開發(fā)。見見P84表3.1。模態(tài)代碼（續(xù)續(xù)效代碼）：：非模代碼（非非續(xù)效代碼））：只有在書寫了了該代碼的程程序段中才有有效。G代碼模態(tài)G代碼，，是指這些G代碼不只在在當(dāng)前的程序序段段中起作用用，而且在以以后的程序段段中一直起作作用，直到程程序中出現(xiàn)另另一個同組的的G代碼為止止，同組的模模態(tài)G代碼控控制同一個目目標(biāo)但起不同同的作用，它它們之間是不不相容的。表3.1準(zhǔn)備功能能非模態(tài)常用準(zhǔn)備功能能G指令：（1）G90、G91:絕對坐坐標(biāo)編程與增增量坐標(biāo)編程程指令G90：絕對對坐標(biāo)編程指指令。刀具運運動過程中所所有的位置坐坐標(biāo)均以固定定的坐標(biāo)原點點為基準(zhǔn)來給給出。如下圖圖中，A點坐坐標(biāo)為XA=20，YA=32。B點點坐標(biāo)為XB=60，YB=77。AB絕絕對坐標(biāo)編程程：G90G00X60Y77；；常用準(zhǔn)備功能能G指令：（1）G90、G91:絕對坐坐標(biāo)編程與增增量坐標(biāo)編程程指令G91：增量量（或相對））坐標(biāo)編程指指令。刀具運運動的位置坐坐標(biāo)是以刀具具前一點的位位置坐標(biāo)與當(dāng)當(dāng)前位置坐標(biāo)標(biāo)之間的增量量給出的，終終點相對于起起點的方向與與坐標(biāo)軸相同同取正、相反反取負(fù)。AB相相對坐標(biāo)編程程：G91G00X40Y45；；G17、G18、G19：指定機床床在某一平面面內(nèi)進(jìn)行加工工（圓弧插補補、刀補），，G17、G18、G19分別代表表XY，XZ，YZ三個個平面。G17G18G19XYZ（2）平面面插補指令令G17、、G18與與G19（3）快速速點定位指指令G00編程格式：：G00X_Y_Z_；；（增量值值或絕對值值編程）（4）直線線插補指令令G01編程格式：：G01X_Y_Z_F_；；（增量值值或絕對值值編程）●X_Y_Z_：終點坐標(biāo)；；●快速移動的的速度由機機床參數(shù)指指定(對各各軸分別設(shè)設(shè)定)；●G00快速速直線運動動過程中不不進(jìn)行切削削；●刀具移動的的軌跡不一一定是一條條直線。●X_Y_Z_:終點坐標(biāo)；；●F:直線插補進(jìn)進(jìn)給速度；；●G01直線線插補運動動過程中一一般進(jìn)行切切削；●刀具移動的的軌跡是一一條直線。。編程練習(xí)：：分別用絕絕對值和增增量編程指指令完成下下圖刀具中中心運動軌軌跡，起刀刀點為A點點、終點為為C點。ABCD4040XY（5）圓弧弧插補指令令G02、、G03使機床在各各坐標(biāo)平面面內(nèi)執(zhí)行圓圓弧運動，，加工出圓圓弧輪廓。。G02-順圓插補；G03-逆圓插補。方向判別：：沿垂直于圓圓弧所在平平面（如XY平面））的坐標(biāo)軸軸向負(fù)方向向（-Z））看，刀具相對對于工件的的轉(zhuǎn)動方向向是順時針針方向為G02，逆逆時針方向向為G03。（5）圓弧弧插補指令令G02、、G03圓弧插補指指令格式：：（XY平平面為例））①用圓圓弧終點坐坐標(biāo)和圓心心坐標(biāo)表示示。G02指令格式：：X▁Y▁I▁J▁F▁；G03式中：X、、Y是圓弧弧終點坐標(biāo)標(biāo)，可以用用絕對值，，也可以用用終點相對對于起點的的增量值，，取決于程程序段中的