數(shù)控車編程基本知識(shí)

數(shù)控車編程基本知識(shí)數(shù)控技術(shù)1第一頁，共六十四頁，2022年，8月28日

內(nèi)容提要：

本節(jié)將簡要介紹數(shù)控編程的基本概念；手工編程和自動(dòng)編程的相關(guān)概念；程序的基本構(gòu)成；數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系；數(shù)控系統(tǒng)的功能指令。第二頁，共六十四頁，2022年，8月28日數(shù)控程序編制概念

從零件圖紙到數(shù)控加工指令的有序排列（制成控制介質(zhì)）的全過程。將零件加工的工藝分析、加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(shù)（f、s、t）及輔助動(dòng)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(hào)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)的整個(gè)過程。

數(shù)控編程的基本概念第三頁，共六十四頁，2022年，8月28日編程方法：手工編程和自動(dòng)編程

手工編程定義：整個(gè)編程過程由人工完成。對(duì)編程人員的要求高（熟悉數(shù)控代碼功能、編程規(guī)則，具備機(jī)械加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力）適用：①幾何形狀不太復(fù)雜的零件；②三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)以下加工程序

第四頁，共六十四頁，2022年，8月28日自動(dòng)編程：定義：編程人員根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個(gè)自動(dòng)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(jì)算機(jī)，編程系統(tǒng)將能根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的類型輸出數(shù)控加工程序。適用：①形狀復(fù)雜的零件，②雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千個(gè)孔的零件）③雖不復(fù)雜但計(jì)算工作量大的零件（如非圓曲線輪廓的計(jì)算）第五頁，共六十四頁，2022年，8月28日具有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign）和計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing），功能的系統(tǒng)簡稱CAD/CAM系統(tǒng)，它是指以計(jì)算機(jī)作為主要技術(shù)手段來生成和運(yùn)用各種數(shù)字信息與圖形信息，以進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的系統(tǒng)。CAD/CAM系統(tǒng)的概念第六頁，共六十四頁，2022年，8月28日CAD/CAM軟件系統(tǒng)UGII（美國）PRO/ENGINEERINGI—DEASCATIACIMATRON（英國）MASTERCAM（美國）CAXA（中國）第七頁，共六十四頁，2022年，8月28日比較用手工編程時(shí)，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床實(shí)際加工時(shí)間之比，平均約為30：1。數(shù)控機(jī)床不能開動(dòng)的原因中，有20%~30%是由于加工程序不能及時(shí)編制出造成的編程自動(dòng)化是當(dāng)今的趨勢(shì)！但手工編程是學(xué)習(xí)自動(dòng)編程基礎(chǔ)！第八頁，共六十四頁，2022年，8月28日?qǐng)D紙工藝分析

在對(duì)圖紙工藝分析（與普通加工的圖紙分析相似）的基礎(chǔ)上：確定加工機(jī)床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序；切削用量（f、s、t）等工藝參數(shù)。計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改手工編程的內(nèi)容和步驟第九頁，共六十四頁，2022年，8月28日計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡

根據(jù)圖紙尺寸及工藝線路的要求：選定工件坐標(biāo)系計(jì)算零件輪廓和刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)值；將坐標(biāo)值按NC機(jī)床規(guī)定編程單位（脈沖當(dāng)量）換算為相應(yīng)的編程尺寸。錯(cuò)誤計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙修改第十頁，共六十四頁，2022年，8月28日編制程序及初步校驗(yàn)

根據(jù)制定的加工路線、切削用量、選用的刀具、輔助動(dòng)作，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(jìn)行校核、檢查上述兩個(gè)步驟的錯(cuò)誤。

計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改第十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日制備控制介質(zhì)

將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上（如存儲(chǔ)在磁盤上），作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，若程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改第十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日程序的校驗(yàn)和試切

所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進(jìn)一步的校驗(yàn)和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯(cuò)誤，應(yīng)分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因，進(jìn)行相應(yīng)的修改。常用的校驗(yàn)和試切方法：閱讀法、模擬法、試切法等。計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改第十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日第二部分

數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系第十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)方向及其命名

統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)的方向，可使編程方便，并使編出的程序?qū)ν愋蜋C(jī)床有通用性。同時(shí)也給

維修和使用帶來極大的方便。ISO和我國都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。第十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系

ISO和中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：坐標(biāo)軸：數(shù)控裝備的每個(gè)進(jìn)給軸（直線進(jìn)給、圓進(jìn)給）定義為坐標(biāo)系中的一個(gè)坐標(biāo)軸。數(shù)控裝備坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：右手笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)（右手直角坐標(biāo)系）第十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日基本坐標(biāo)系：直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系（）。坐標(biāo)軸相互關(guān)系：由右手定則決定?；剞D(zhuǎn)坐標(biāo)：繞

軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用表示，坐標(biāo)軸相互關(guān)系由右手螺旋法則而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A第十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A

+B+C+X

+Y

+Z+A+B+X’圖1機(jī)床坐標(biāo)軸第十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日坐標(biāo)軸方向：定義為刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的方向。刀具相對(duì)靜止工件而運(yùn)動(dòng)的原則編程時(shí)不必知道機(jī)床運(yùn)動(dòng)的具體配置，就能正確地進(jìn)行編程。刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽鴺?biāo)的正方向。第十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日運(yùn)動(dòng)方向的確定Z坐標(biāo)（軸）的確定Z坐標(biāo)平行主軸軸線的進(jìn)給軸。沒有主軸或有多個(gè)主軸的機(jī)床：垂直于工件裝夾面的方向?yàn)閆坐標(biāo)。第二十頁，共六十四頁，2022年，8月28日+Z第二十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系Z坐標(biāo)正方向規(guī)定：刀具遠(yuǎn)離工件的方向。+Z+Z第二十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日X坐標(biāo)在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（銑床、鉆床、鏜床等）。Z軸水平（臥式），則從刀具（主軸）向工件看時(shí)，X坐標(biāo)的正方向指向右邊。+Z+X/第二十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日Z軸垂直（立式）：單立柱機(jī)床，從刀具向立柱看時(shí)，X的正方向指向右邊；+Z+X/立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系+Z+X/第二十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日+ZZ軸垂直（立式）：雙立柱機(jī)床（龍門機(jī)床），從刀具向左立柱看時(shí)，X軸的正方向指向右邊。+X/第二十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（車床、磨床等），X軸的運(yùn)動(dòng)方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。+Z+X第二十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日Y坐標(biāo)

利用已確定的X、Z坐標(biāo)的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標(biāo)的正方向。右手定則：大姆指指向+X，中指指向+Z，則+Y方向?yàn)槭持钢赶颉Ｓ沂致菪▌t：在XZ平面，從Z至X，拇指所指的方向?yàn)?y。第二十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日立、臥式數(shù)控銑床+Z+X/+Z+X+Y+Y第二十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日+Z+X/+Y立式5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床+Z+X/+Y/龍門數(shù)控銑床第二十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/5.回轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C第三十頁，共六十四頁，2022年，8月28日立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系+Z+X/+Y/+A+C/+W6.輔助坐標(biāo)U、V、W附加坐標(biāo)軸：平行于基本坐標(biāo)系中坐標(biāo)軸的進(jìn)給軸，用U、V、W表示。

第三十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日

臥式車床立式升降臺(tái)銑床第三十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日臥式5軸數(shù)控銑床臥式銑床第三十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系編程總是基于某一坐標(biāo)系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的。第三十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系

機(jī)床原點(diǎn)（零點(diǎn)）機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)是在機(jī)床調(diào)試完成后便確定了，是機(jī)床上固有的點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)的建立：用回零方式建立。機(jī)床原點(diǎn)建立過程實(shí)質(zhì)上是機(jī)床坐標(biāo)系建立過程。第三十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日機(jī)床坐標(biāo)系以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)系，是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，它具有唯一性。機(jī)床坐標(biāo)系是數(shù)控機(jī)床中所建立的工件坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系。注意：機(jī)床坐標(biāo)系一般不作為編程坐標(biāo)系，僅作為工件坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系。第三十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日工件原點(diǎn)與工件坐標(biāo)系工件原點(diǎn)：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點(diǎn)或與之相關(guān)的點(diǎn)。該點(diǎn)也可以是對(duì)刀點(diǎn)重合。工件坐標(biāo)系：以工件原點(diǎn)為零點(diǎn)建立的一個(gè)坐標(biāo)系，編程時(shí)，所有的尺寸都基于此坐標(biāo)系計(jì)算。工件原點(diǎn)偏置：工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)間的距離。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床均可設(shè)置多個(gè)工件坐標(biāo)系，在加工時(shí)通過G指令進(jìn)行換。第三十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日工件原點(diǎn)選擇原則：１、工件原點(diǎn)應(yīng)選擇在零件圖標(biāo)注的尺寸基準(zhǔn)上。２、對(duì)稱零件，工件原點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)稱中心上。３、一般零件，工件零點(diǎn)應(yīng)選在輪廓的基準(zhǔn)角上。４、Ｚ方向的零點(diǎn)，一般設(shè)在工件表面。第四十頁，共六十四頁，2022年，8月28日Y軸偏置量X軸偏置量工件原點(diǎn)Z軸偏置量Y軸機(jī)床原點(diǎn)X軸Z軸臥式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機(jī)床原點(diǎn)工件原點(diǎn)立式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系Z軸第四十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日第三部分

程序編制的代碼及格式第四十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日經(jīng)過多年的發(fā)展，程序用代碼已標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在有ISO（InternationalStandardizationOrganization）和EIA（ElectronicIndustriesAssociation）兩種。第四十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日1.程序的組成一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序名、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成%0001；程序名N01G92X50.0Y20.0；N02………………；N03………………；程序內(nèi)容N04………………；N05…；M30；程序結(jié)束數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)第四十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日

程序名

程序名是一個(gè)程序必需的標(biāo)識(shí)符。組成：由地址符后帶若干位數(shù)字組成。地址符常見的有：

“%”、“O”、“P”等，視具體數(shù)控系統(tǒng)而定。示例：國產(chǎn)華中I型系統(tǒng)“%”，日本FANUC系統(tǒng)“O”。后面所帶的數(shù)字一般為4～8位。如：%2000

程序內(nèi)容

它表示數(shù)控加工要完成的全部動(dòng)作，是整個(gè)程序的核心。組成：它由許多程序段組成，每個(gè)程序段由一個(gè)或多個(gè)指令構(gòu)成。程序結(jié)束

它是以程序結(jié)束指令M02或M30，結(jié)束整個(gè)程序的運(yùn)行。第四十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日2、程序段的格式定義：程序段中指令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。

目前廣泛采用地址符可變程序段格式（字地址程序段格式）N03

G91G01

X50Y60

F200

S400

T

M03M08

；程序段號(hào)G指令尺寸指令進(jìn)給速度指令主軸轉(zhuǎn)速指令M指令程序段結(jié)束符第四十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日地址符可變程序段格式的特點(diǎn)：

程序段中的每個(gè)指令均以字母（地址符）開始，其后再跟數(shù)字或無符號(hào)的數(shù)字。指令字在程序段中的順序沒有嚴(yán)格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫。上段相同的模態(tài)指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不寫。第四十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日3、主程序、子程序主程序、子程序在一個(gè)零件的加工程序中，若有一定量的連續(xù)的程序段在幾處完全重復(fù)出現(xiàn)，則可將這些重復(fù)的程序串單獨(dú)抽出來，按一定的格式做成子程序。

主程序：N01……；N02……；N11調(diào)用子程序1；N28調(diào)用子程序8；N××……M02；……子程序1：N01……；N××……M99；子程序8：N01……LFN××……M99；第四十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日1.定義系統(tǒng)操作命令的總稱，又稱代碼或編程指令。它由文字、數(shù)字、符號(hào)以及它們的組合組成，它是程序的最小功能單元。代碼及其分類第四十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日第五十頁，共六十四頁，2022年，8月28日2.代碼（指令）分類G指令——準(zhǔn)備功能功能：規(guī)定機(jī)床運(yùn)動(dòng)線型、坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、暫停等操作。組成：G后帶2～3位數(shù)字組成，有100~1000種。有模態(tài)（續(xù)效）指令與非模態(tài)（非續(xù)效）指令之分。示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等 M指令——輔助功能功能：控制機(jī)床及其輔助裝置的通斷的指令。如開、 停冷卻泵；主軸正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)；程序結(jié)束等

組成：M后帶2~3位數(shù)字組成，共有100~1000種。有模態(tài)（續(xù)效）指令與非模態(tài)（非續(xù)效）指令之分。示例：M02，M03，M08等 第五十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日

G指令(準(zhǔn)備功能)第五十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日

M指令(輔助功能)第五十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日

F、S、T、D指令

F

指令——指定（合成）進(jìn)給速度指令

組成：F后帶若干位數(shù)字，如F150、F0.3等。其中數(shù)字表示實(shí)際的合成速度值。它是模態(tài)指令。單位：mm/min（公制）或inch/min（英制）

。視用戶選定的編程單位而定，若為公制單位，則上述兩個(gè)指令分別表示：每分鐘進(jìn)給量

150mm/min；每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.3mm/r。

第五十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日S指令（切削速度）——指定主軸轉(zhuǎn)速指令

組成：S后帶若干位數(shù)字，如S500、S3500等。其中數(shù)字表示實(shí)際的主軸轉(zhuǎn)速值。它是模態(tài)指令。單位：r/min。上述兩個(gè)指令分別表示主軸轉(zhuǎn)速：

500r/min；3500r/min。T、D

指令

指定刀具號(hào)和刀具長度、半徑存放寄存器號(hào)指令。組成：T、D

后跟兩位數(shù)字，如T11、D02等。其中數(shù)字分別表示存放的在庫中的刀具號(hào)、半徑補(bǔ)償寄存器號(hào)上述兩個(gè)指令分別表示后續(xù)加工將選擇刀庫中11號(hào)刀具和采用D02寄存器中的數(shù)值進(jìn)行補(bǔ)償。第五十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日尺寸指令指定的刀具沿坐標(biāo)軸移動(dòng)方向和目標(biāo)位置的指令

X、Y、Z

、U、V、W指令指定沿直線坐標(biāo)軸移動(dòng)方向和目標(biāo)位置指令

組成：后帶符號(hào)的數(shù)字組成。如X100、Y-340等，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置值，符號(hào)表示運(yùn)動(dòng)的方向。單位：

mm、μm（公制）或inch（英制）

。視用戶選定的編程單位而定.

第五十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日A、B、C

指令指定沿回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸移動(dòng)方向和目標(biāo)位置指令

組成：后帶符號(hào)的數(shù)字組成。如A100、C-340等，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置值，符號(hào)表示運(yùn)動(dòng)的方向。單位：

度°、弧度。視用戶選定的編程單位而定.第五十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日I、J、K、R

指令圓弧插補(bǔ)圓心位置和半徑指定指令

組成：后帶符號(hào)的數(shù)字組成。如I10、J-34、R30等，其中帶符號(hào)數(shù)字表示圓心位置和半徑值。單位：mm、μm（公制）或inch（英制）

。視用戶選定的編程單位而定.第五十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日其它指令子程序名和子程序調(diào)用指令用于給子程序命名和在主程序中調(diào)用該子程序，該指令的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，不同系統(tǒng)有不同的規(guī)定。

組成：①子程序名指令地址符（字母或符號(hào)，如O、%

等）后帶若干數(shù)字組成；