第二章數(shù)控加工與編程基礎(chǔ)

第二章數(shù)控加工編程基礎(chǔ)數(shù)控技術(shù)包含兩方面的問(wèn)題數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研制——主要由數(shù)控機(jī)械生產(chǎn)廠家來(lái)完成；數(shù)控機(jī)械的應(yīng)用——對(duì)絕大部分應(yīng)用數(shù)控機(jī)械的工業(yè)部門來(lái)說(shuō)，主要問(wèn)題是怎樣使用好數(shù)控機(jī)械。要使用好數(shù)控機(jī)械，最主要的問(wèn)題就是怎樣正確、高效地編制數(shù)控加工程序。數(shù)控加工編程通過(guò)對(duì)零件尺寸、精度等要求的分析，選擇合適的刀具、工藝參數(shù)及加工路線，用規(guī)定的指令代碼表達(dá)成為數(shù)控程序，并用該程序控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工的過(guò)程本章內(nèi)容數(shù)控編程的內(nèi)容及方法數(shù)控編程標(biāo)準(zhǔn)常用的編程指令數(shù)控加工編程中的數(shù)學(xué)處理第一節(jié)數(shù)控編程的內(nèi)容及方法1.1

數(shù)控編程的內(nèi)容零件圖樣分析工藝過(guò)程確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算編寫程序程序輸入校核程序并試切一、零件圖樣分析熟悉零件所在產(chǎn)品的性能、用途，了解其裝配關(guān)系。分析零件技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)工藝性等。了解所用數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能及數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能和編程格式等，根據(jù)圖樣分析零件的幾何形狀、尺寸、技術(shù)要求等進(jìn)行零件的工藝性分析零件圖樣上的尺寸標(biāo)注應(yīng)便于數(shù)值計(jì)算；零件加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)零件圖樣分析R為零件內(nèi)槽圓角半徑RR零件圖樣分析二、工藝過(guò)程確定確定加工方案，選擇、設(shè)計(jì)刀具和夾具；確定加工順序、加工路線；選擇切削參數(shù)、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)和切入方法工序詳細(xì)設(shè)計(jì)工藝過(guò)程確定原則：先粗后精；先面后孔；減少空行程和換刀時(shí)間工藝路線確定原則：保證加工精度及表面粗糙度；保證加工效率；減少數(shù)值計(jì)算及編程工作量；減少程序段及空行程時(shí)間工藝過(guò)程確定主軸轉(zhuǎn)速背吃刀量進(jìn)給速度工藝過(guò)程確定——選擇切削用量選擇切削用量1)

主軸轉(zhuǎn)速按允許的切削速度v選取n

=

1000vpDn

—主軸轉(zhuǎn)速v

—切削速度D

—工件（或刀具）直徑工藝過(guò)程確定——選擇切削用量2)

背吃刀量工藝過(guò)程確定——選擇切削用量根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件剛度決定。數(shù)控機(jī)床上精加工余量可以小于普通機(jī)床，一般取0.2~0.5mm3)

進(jìn)給速度根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)取小些，一般取20~50mm/min。最大進(jìn)給量則受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能限制，且與脈沖當(dāng)量有關(guān)。工藝過(guò)程確定——選擇切削用量選擇刀具刀具形式與規(guī)格，刀號(hào)與補(bǔ)償號(hào)工藝過(guò)程確定——選擇刀具ρr1)刀具半徑r應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑ρ，一般取r=(0.8~0.9)ρ工藝過(guò)程確定——選擇刀具2)零件的加工高度h應(yīng)小于等于（1/4~1/6）r，以保證刀具有足夠的剛度。h≤（1/4~1/6）r工件刀具h(yuǎn)Hr工藝過(guò)程確定——選擇刀具選用或設(shè)計(jì)夾具優(yōu)先選用成組夾具，組合夾具和通用夾具，少量使用專用夾具。工藝過(guò)程確定——選用或設(shè)計(jì)夾具加工起點(diǎn)的設(shè)定工藝過(guò)程確定——加工起點(diǎn)的設(shè)定1.

程序原點(diǎn)工藝過(guò)程確定——程序原點(diǎn)編程時(shí)，將加工零件置于某一坐標(biāo)系中，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)即程序原點(diǎn)?？梢栽诹慵希部梢栽诹慵饽骋稽c(diǎn)上程序原點(diǎn)XYXY程序原點(diǎn)2.

對(duì)刀點(diǎn)（加工起點(diǎn)）刀具相對(duì)零件運(yùn)動(dòng)的起始位置?？梢栽诠ぜ希部梢栽诠ぜ?，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系。通常選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。工藝過(guò)程確定——對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)XYZX1Z1Y1對(duì)刀點(diǎn)刀位點(diǎn)（用以確定刀具位置的參考點(diǎn)）用刀具體上與零件表面形成有密切關(guān)系的理想的或假想的點(diǎn)來(lái)描述刀具位置對(duì)刀時(shí)，必須使加工起點(diǎn)與刀具上的刀位點(diǎn)重合不同刀具的刀位點(diǎn)各有不同工藝過(guò)程確定——刀位點(diǎn)工藝過(guò)程確定——刀位點(diǎn)車刀刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)P工藝過(guò)程確定——刀位點(diǎn)銑刀刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)換刀點(diǎn)加工過(guò)程中更換刀具的位置；設(shè)在零件、夾具之外。以刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不碰到工件、夾具和機(jī)床為準(zhǔn)；可以是某一固定點(diǎn)，也可以是任意的一點(diǎn)。通常，加工中心的換刀點(diǎn)是固定的，數(shù)控車床的換刀點(diǎn)是任意的工藝過(guò)程確定——換刀點(diǎn)三、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算數(shù)值計(jì)算——輔助計(jì)算數(shù)值計(jì)算——輔助計(jì)算數(shù)值計(jì)算——輔助計(jì)算螺紋長(zhǎng)度螺紋切入長(zhǎng)螺紋切出長(zhǎng)四、編寫程序按數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段格式，編寫加工程序單五、程序輸入將程序單上的內(nèi)容用標(biāo)準(zhǔn)代碼記錄在控制介質(zhì)上，如磁帶、磁盤，或直接輸入機(jī)床六、校核程序并試切將程序輸入數(shù)控裝置，讓機(jī)床空運(yùn)行，以

檢查運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確；或進(jìn)行模擬顯示。用易切削材料進(jìn)行試切。1.2

數(shù)控編程的方法手工編程人工完成編程各階段工作特點(diǎn)：方便、實(shí)用，不受條件限制適用：零件輪廓形狀（無(wú)非圓曲線、曲面）較簡(jiǎn)單語(yǔ)言自動(dòng)編程（APT、EXAPT、FAPT等）圖形自動(dòng)編程（典型圖形編程軟件）2)

自動(dòng)編程3)

CAD/CAM普通的圖形編程軟件只能處理二維問(wèn)題，對(duì)于復(fù)雜的三維問(wèn)題可用CAD/CAM技術(shù)。如UG、MASTEREAM、PRO/ENGINEER、CAXA制造工程師等第二節(jié)數(shù)控編程標(biāo)準(zhǔn)2.1

常用的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)目前國(guó)際上普遍采用的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)為：ISO（InternationalStandardOrganization）——國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)EIA（Electronic

Industries

Association）——美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)2.2

數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系1）刀具相對(duì)于靜止工件運(yùn)動(dòng)的原則2）標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定——右手笛卡兒坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)方向：增加工件和刀具間距離的方向?yàn)檎较験ZXXYZ+X+Y+C+B+A+ZX、Y、Z——平行機(jī)床主要導(dǎo)軌

A、B、C——對(duì)應(yīng)X、Y、Z旋轉(zhuǎn)機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)，稱機(jī)床零點(diǎn)；該坐標(biāo)系由機(jī)床制造廠家提供，用戶不能輕易修改；是數(shù)控機(jī)床的基準(zhǔn)，機(jī)床每次開(kāi)機(jī)后，應(yīng)首先使運(yùn)動(dòng)部件返回機(jī)床零點(diǎn)，對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系進(jìn)行校準(zhǔn)。工件坐標(biāo)系編程人員在編制零件加工程序時(shí)設(shè)置；與工件的形狀、工件在機(jī)床上的裝夾方法以及刀具加工軌跡計(jì)算等因素有關(guān)；ZYXZX’YZX’XYZXYZZX’2.3準(zhǔn)備功能與輔助功能準(zhǔn)備功能G代碼——指定數(shù)控機(jī)床的加工方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算、刀補(bǔ)運(yùn)算等做好準(zhǔn)備。輔助功能M代碼——用作機(jī)床加工時(shí)的工藝性指令。我國(guó)制訂了以ISO標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的JB3208—1999標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備功能G代碼模態(tài)代碼（續(xù)效代碼）——在同組其它的指令出現(xiàn)以前一直有效非模態(tài)代碼（非續(xù)效代碼）——只在被指定的程序段有意義從G00~G99共100條代碼功能G06拋物線插補(bǔ)G00點(diǎn)定位G07不指定G01直線插補(bǔ)G08加速G02順時(shí)針?lè)较驁A弧插補(bǔ)G09減速G03逆時(shí)針?lè)较驁A弧插補(bǔ)G10~G16不指定G04暫停G17XY平面選擇G05不指定G18ZX平面選擇G19YZ平面選擇G20~G32不指定G33螺紋切削，等螺距G34螺紋切削，增螺距G35螺紋切削，減螺距G36~G39永不指定G52刀具偏置-/0G40刀具補(bǔ)償/刀具偏置注銷G53直線偏移，注銷G41刀具補(bǔ)償—左G54直線偏移XG42刀具補(bǔ)償—右G55直線偏移YG43刀具偏置—正G56直線偏移ZG44刀具偏置—負(fù)G57直線偏移XYG45刀具偏置+/+G58直線偏移XZG46刀具偏置+/-G59直線偏移YZG47刀具偏置-/-G60準(zhǔn)確定位1（精）G48刀具偏置-/+G61準(zhǔn)確定位2（中）G49刀具偏置0/+G62快速定位（粗）G50刀具偏置0/-G63攻螺紋G51刀具偏置+/0G64~67不指定G68刀具偏置，內(nèi)角G69刀具偏置，外角G70~79不指定G80固定循環(huán)注銷G81~89固定循環(huán)G90絕對(duì)尺寸G91增量尺寸G92預(yù)置寄存G93時(shí)間倒數(shù)，進(jìn)給率G94每分鐘進(jìn)給G95主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給G96恒線速度G97每分鐘轉(zhuǎn)速（主軸）G98~G99不指定輔助功能代碼從M00~M99共100條代碼功能M05主軸停止M00程序暫停M06換刀M01計(jì)劃停止M072號(hào)切削液開(kāi)M02程序結(jié)束M081號(hào)切削液開(kāi)M03主軸順時(shí)針?lè)较騇09切削液關(guān)M04主軸逆時(shí)針?lè)较騇10夾緊M11松開(kāi)M19主軸定向停止M21X軸鏡像M22Y軸鏡像M23取消鏡像M30紙帶結(jié)束M98調(diào)用子程序M99子程序結(jié)束，返回主程序2.4工藝性指令代碼進(jìn)給功能F指令（直接表示或用代碼表示）——進(jìn)給速度F（mm/min）或進(jìn)給量F（mm/r），如F80主軸轉(zhuǎn)速功能S指令（直接表示或用代碼表示）——S（r/min），如S300刀具功能T指令——用來(lái)表示選擇刀具和刀具補(bǔ)償號(hào)，如T012.5程序段格式N-G-X-Y-Z-…F-S-T-M-；（LF）程序段號(hào)準(zhǔn)備功能字尺寸字（幾何信息）進(jìn)給功能字主軸轉(zhuǎn)速功能字刀具功能字輔助功能字程序段結(jié)束符例O0500

（程序名）N0010G54S500

M03

T01；N0020G00X100

Y0

Z50；N0030G01X300

Y50

F100；N0040...N0100

G00

X0

Y0

M02;第三節(jié)常用編程指令3.1G90——絕對(duì)尺寸編程指令G91——增量尺寸編程指令G90—絕對(duì)尺寸指令意義：程序中的尺寸字為絕對(duì)坐標(biāo)值示例：xy(25,26)(18,40)G90

G01

x25

y26

F200x18

y40(10,15)G91——增量尺寸指令意義：程序中的尺寸字為增量值示例：G91

G01

x15

y11

F200x-7

y14xy(25,26)(18,40)(10,15)工件坐標(biāo)系的建立方法有兩種：使用G54、G55、G56、G57、G58、G59；使用G92指令3.2坐標(biāo)系設(shè)定指令OXY機(jī)床坐標(biāo)系O1X1Y1工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系偏置XY將X、Y、Z值存入G54~G59任意一個(gè)寄存器中G92—坐標(biāo)系設(shè)定指令意義：用絕對(duì)坐標(biāo)尺寸編程時(shí)，應(yīng)先確定程序原點(diǎn)（編程原點(diǎn)）+X+Z2040+Y30OZX工件編程原點(diǎn)120φ3503.3坐標(biāo)平面設(shè)定指令xy坐標(biāo)平面——G17xz坐標(biāo)平面——G18yz坐標(biāo)平面——G19§注：只在一個(gè)平面加工時(shí)，坐標(biāo)平面指令可以省略；兩個(gè)或三個(gè)平面加工時(shí)，

G17可以省略+X+Y+ZG18G19G173.4快速點(diǎn)定位指令（G00）意義：刀具快速趨近工件或從一個(gè)位置快速到另一個(gè)位置，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削x_

y_

z_格式：G00示例：G92

x0

y0yG00

x100

y150A(100，150)x3.5直線插補(bǔ)指令（G01）意義：命令刀具從當(dāng)前位置以兩坐標(biāo)或三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)方式按指定的進(jìn)給速度作任意斜率的直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定的位置。格式：G01

x_

y_

z_

F_；示例：N0010

G92 x28

y20；N0020 G00

x16；N0030

G01

x-8

y8

F80；N0040

x0

y0；N0050

x16

y20；N0060

G00

x28；N0060

M02；xyAOBP12168812G90/G91G92G17/G18/G19G00G01注:

M02程序結(jié)束3.5

G02、G03——圓弧插補(bǔ)指令意義：命令刀具在各坐標(biāo)平面內(nèi)切削圓弧輪廓。G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令；

G03為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令。+X+ZG03

G02順、逆圓弧的判斷方法：沿垂直于要加工的圓弧所在平面（插補(bǔ)平面）的坐標(biāo)軸由正方向向負(fù)方向看，刀具相對(duì)于工件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針?lè)较驗(yàn)镚02，是逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)镚03。+YG02G03G02G03圓弧插補(bǔ)指令格式G02x_y_z_I_J_K_(R_)F_或G03x_y_z_I_J_K_(R_)F_x、y、z——圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)；I、J、K——圓弧的圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的增量坐標(biāo)；

R——圓弧半徑；F——圓弧插補(bǔ)的速度YD(86,38)C(40,10)XM(56,60)示例：N0010N0020N0030N0040N0050N0060N0070M02；G92

x0

y0；G00

y18；G02

x18

y0

I0 J-18

F100；G03

x68

y0

I25

J0；G02

x88

y20

I0 J20；

YG00

x0

y0；X4368ABCDG92

x0

y0；G00

y18；G02

x18

y0

R18

F100；G03

x68

y0

R25；G02

x88

y20 R-20；N0010N0020N0030N0040N0050N0060N0070G00

x0

y0；M02；Y

YX436868ABCD注：整圓編程時(shí)不能用R當(dāng)圓弧所對(duì)的圓心角θ≤180時(shí)，R取正值；當(dāng)圓弧所對(duì)的圓心角θ>180時(shí)，

R取負(fù)值G92

X0

Y0；G90

G00

X20

；G02

X20

I-20

J0

F100；G00

X0；M02；或：G92

X0

Y0；G91

G00

X20

Y0；G02

X0

Y0

I-20

J0

F100；G00

X-20；M02；XYR20輪廓ABCD，如圖所示。設(shè)起點(diǎn)為A，試用圓心和半徑兩種方法編寫加工程序。0600204109060406R05RCBAyxD零件如圖所示。試用絕對(duì)坐標(biāo)尺寸和增量尺寸兩種方法編寫加工程序。設(shè)刀具起始點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)。x03R03R05040508050404y3.6 G04—暫停（延遲）指令意義：命令刀具作短時(shí)間的無(wú)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行光整加工。為非續(xù)效指令，只在本程序段有效。G04為非續(xù)效指令，只在本程序段有效。G04指令的適用場(chǎng)合如下：1)盲孔加工，保證孔底平整；2)

鏜孔完畢后，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)后再退刀；退刀3)

橫向車槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)過(guò)幾轉(zhuǎn)后再退刀；4)

在車床上倒角或車頂尖孔時(shí)，工件轉(zhuǎn)過(guò)幾轉(zhuǎn)后再退刀。常用格式：G04

X_G04

P_G04

U_；表示暫停時(shí)間為秒，可以用小數(shù)點(diǎn)；；表示暫停時(shí)間為毫秒，不能用小數(shù)點(diǎn)；；單位為轉(zhuǎn)，其值為U/F。如：U40，若此時(shí)F10，則表示工件空轉(zhuǎn)40/10=4轉(zhuǎn)注：編程時(shí)，應(yīng)該視具體機(jī)床而定暫停指令示例如圖所示為锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。要求刀具以工進(jìn)速度切削到孔底，然后暫停0.5s，最后快速退出，試編寫該程序。N0010…………N0050G91G01

z-7

F80N0060G04x5N0070……G00z743z刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償指令意義：根據(jù)工件輪廓和刀具半徑計(jì)算出刀具中心的軌跡。編程時(shí)只需根據(jù)工件輪廓尺寸，即可使刀具自動(dòng)沿刀具中心移動(dòng)，加工出所需的工件輪廓。刀補(bǔ)方向的規(guī)定：當(dāng)?shù)毒咧行能壽E在編程軌跡前進(jìn)方向的左邊時(shí)稱左刀補(bǔ)，用G41表示；反之，稱右刀補(bǔ)，用G42表示。G41補(bǔ)償量G42補(bǔ)償量刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程：①刀補(bǔ)建立；②刀補(bǔ)進(jìn)行；③刀補(bǔ)撤消①刀補(bǔ)建立：刀具接近工件，刀具中心從編程軌跡偏離一個(gè)刀具半徑；刀補(bǔ)過(guò)程刀具②刀補(bǔ)進(jìn)行：刀具中心的軌跡與編程軌跡相距一個(gè)刀具半徑；刀補(bǔ)過(guò)程③刀補(bǔ)撤消：刀具撤離工件，刀具中心軌跡從與編程軌跡相距一個(gè)刀具半徑值過(guò)度到與編程軌跡重合G40刀具半徑補(bǔ)償?shù)母袷剑篏41G01(G00)x_

y_(D_)（左刀補(bǔ)）；G42G01(G00)x_

y_(D_)（右刀補(bǔ)）；G40G01(G00)x_y_（撤消刀補(bǔ)）