《機床數(shù)控技術(shù) 第4版》課件 第2章 數(shù)控加工程序編制

機床數(shù)控技術(shù)2024/10/712:00數(shù)控2本章內(nèi)容編程的基礎(chǔ)知識數(shù)控銑床的程序編制數(shù)控車床的程序編制自動加工技術(shù)主要內(nèi)容第一節(jié)編程的基礎(chǔ)知識第一節(jié)編程的基礎(chǔ)知識4數(shù)控加工程序的編制：我們將從零件圖樣到制作數(shù)控機床的程序代碼并校核的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制。編程的基礎(chǔ)知識一、程序編制的內(nèi)容和步驟1.分析零件圖樣2.確定加工工藝過程3.計算走刀軌跡4.編寫數(shù)控加工程序5.程序校驗和首件試加工5計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改數(shù)控機床編程的基礎(chǔ)知識用筆代替刀具、坐標紙代替工件進行空運轉(zhuǎn)繪圖在具有圖形顯示功能的機床上，用靜態(tài)顯示（機床不動）或動態(tài)顯示（模擬工件的加工過程）的方法首件試切方法不僅可查出程序單和控制介質(zhì)是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求2024/10/712:00數(shù)控6常用的校驗和試切方法：程序編制的方法：手工編程和自動編程兩種2024/10/712:00數(shù)控7UG;Pro/E;SolidCAM;MasterCAM手動編程：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高。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)。二、程序編制的方法手工編程：適用場合，幾何形狀不太復(fù)雜的零件自動編程：適用于場合形狀復(fù)雜的零件，雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千個孔的零件）雖不復(fù)雜但計算工作量大的零件（如輪廓加工時，非圓曲線的計算）8二、程序編制的方法9三、程序的結(jié)構(gòu)和格式數(shù)控程序由程序編號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束段組成。數(shù)控10三、程序的結(jié)構(gòu)和格式N10

GＸＸX30.0Z20.0ＦＸＸＳＸＸＸＴＸＸＸＸＭＸＸＬＦ程序段序號準備功能字坐標功能字進給功能字主軸轉(zhuǎn)速度刀具功能字輔助功能字程序段結(jié)束字程序格式字2024/10/712:00數(shù)控111.機床坐標系

機械坐標系，它用以確定工件、刀具等在機床中的位置，是機床運動部件的進給運動坐標系，其坐標軸及運動方向按標準規(guī)定，是機床上的固有坐標系。機床坐標系原點又稱機床零點，它是其他所有坐標系，如工件坐標系以及機床參考點的基準點。四、數(shù)控機床坐標系和運動方向規(guī)定

進給運動坐標系數(shù)控機床的每個進給軸(直線進給、圓進給)定義為坐標系中的一個坐標軸；數(shù)控機床坐標系標準：右手直角笛卡爾坐標系。2024/10/712:00數(shù)控12四、數(shù)控機床坐標系和運動方向規(guī)定基本坐標系：直線進給運動的坐標系（X.Y.Z）。

坐標軸相互關(guān)系：由右手定則決定?；剞D(zhuǎn)坐標系：繞X.Y.Z軸轉(zhuǎn)動的圓進給坐標軸分別用A.B.C表示，坐標軸相互關(guān)系由右手螺旋法則而定。2024/10/712:00數(shù)控13XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A四、數(shù)控機床坐標系和運動方向規(guī)定2024/10/712:00數(shù)控14坐標軸正方向：定義為刀具相對工件運動的方向

編程時不必知道機床運動的具體配置，就能正確地進行編程。附加坐標軸：平行于基本坐標系中坐標軸的進給軸，用U.V.W表示。四、數(shù)控機床坐標系和運動方向規(guī)定

Z坐標（軸）方位Z坐標平行主軸軸線的進給軸。主軸能擺動：在擺動的范圍內(nèi)只與標準坐標系中的某一坐標平行時，則這個坐標便是Z坐標；2024/10/712:00數(shù)控152024/10/712:00數(shù)控16各坐標軸及正方向？2024/10/712:00數(shù)控17

數(shù)控裝置上電時并不知道機床零點，為了正確地在機床工作時建立機床坐標系，通常在每個坐標軸的移動范圍內(nèi)設(shè)置一個機床參考點（測量起點），機床起動時，通常要進行機動或手動回參考點，以建立機床坐標系。機床參考點

2.工件坐標系工件坐標系是編程時使用的坐標系，又稱為編程坐標2024/10/712:00數(shù)控18四、數(shù)控機床坐標系和運動方向規(guī)定第二節(jié)數(shù)控銑床的程序編制一數(shù)控銑床的功能概述一數(shù)控銑床的功能概述

數(shù)控銑床主要功能包括：1）點位控制功能

實現(xiàn)對相互位置精度要求較高的孔系加工。2）連續(xù)輪廓控制功能

實現(xiàn)直線、圓弧的插補功能及非圓曲線的加工。3）刀具半徑補償功能

可以根據(jù)零件的標注尺寸來編程，不必考慮所用刀具的實際半徑尺寸，減少編程時的復(fù)雜數(shù)值計算。4）刀具長度補償功能

可以自動補償?shù)毒叩拈L短，以適應(yīng)加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。

二

數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)1）G：準備功能碼(G功能字)2）X、Y、Z：坐標字3）F：進給功能字(F字)4）S：主軸轉(zhuǎn)速功能字(S字)5）M：輔助功能碼(M功能字)6）D：刀具功能字(D字)

準備功能G代碼是使數(shù)控機床建立起做某種加工方式的指令。1準備功能G代碼它用G和兩位數(shù)字來表示，從G00到G99共100種G代碼有模態(tài)和非模態(tài)之分。模態(tài)G代碼：一旦執(zhí)行就一直保持有效，直到同一模態(tài)組的另一個G代碼替代為止。非模態(tài)G代碼：只有在它所在的程序段內(nèi)有效。同一程序段出現(xiàn)非同組的幾個代碼，并不影響G代碼的續(xù)效性。同組代碼不能同時出現(xiàn)在一個程序段中。

坐標字由坐標名、帶＋、-符號的絕對坐標值(或增量坐標值)構(gòu)成。2坐標字X、Y、Z：X、Y、Z方向的主運動U、V、W：分別對應(yīng)平行X、Y、Z坐標的第二坐標A、B、C：分別對應(yīng)繞X、Y、Z坐標的轉(zhuǎn)動坐標I、J、K：圓弧中心坐標，圓弧的起點相對于圓心的增量坐標，分別對應(yīng)于X、Y、Z坐標方向。表示坐標名的英文字母的含義如下所示：3進給功能字(F字)它由地址碼F和后面表示進給速度值的若干位數(shù)字構(gòu)成。用它規(guī)定直線插補G01和圓弧插補G02／G03方式下，刀具中心的進給運動速度。進給速度是指沿各坐標軸方向速度的矢量和；進給速度的單位取決于數(shù)控系統(tǒng)的工作方式和用戶的規(guī)定。它可以是mm/min、in/min、r／min。例如在米制編程的零件程序中F220就是表示進給速度為220mm/min。4主軸轉(zhuǎn)速功能字(S字)

S字用來規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速，它由S字母后面的若干位數(shù)字組成，這個數(shù)值就是主軸的轉(zhuǎn)速值，單位是r/min。例如：S300表示主軸的轉(zhuǎn)速為300r／min。5輔助功能字(M功能)M輔助碼：是控制機床開關(guān)功能的指令，如切削液打開，主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等。M地址字后接2位數(shù)值，M00～M99，部分已國際標準化。在同一程序段中，既有M代碼，又有G代碼時，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定的參數(shù)來決定執(zhí)行先后順序：1)輔助功能代碼與坐標移動指令同時執(zhí)行。2)在執(zhí)行坐標移動指令之前執(zhí)行輔助功能，通常稱之為“前置”。3)在坐標移動指令完成以后執(zhí)行輔助功能，稱為“后置”。M代碼也分成模態(tài)和非模態(tài)兩種。如：M03,M04M代碼可以分成兩大類，一是基本M代碼，另一類是用戶M代碼。基本M代碼是由數(shù)控系統(tǒng)定義的；用戶M代碼則是由數(shù)控機床制造商定義的。輔助功能字(M功能)（1）M00程序暫停指令當程序執(zhí)行到含有M00程序段時，先執(zhí)行該程序段的其它指令，最后執(zhí)行M00指令，但不返回程序開始處，再啟動后，接著執(zhí)行后面的程序。輔助功能字(M功能)(2)M02：程序結(jié)束指令現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)，零件加工程序都先輸入到計算機內(nèi)存中，執(zhí)行程序時從內(nèi)存中調(diào)出，按先后順序執(zhí)行，這時，M02和M30代碼的功能就是一樣的。執(zhí)行到M02(或M30)時程序執(zhí)行停止，指針重新設(shè)置到第一個程序段。再啟動時，從第一句再次執(zhí)行該零件程序。（3）M03/M04主軸正反轉(zhuǎn)該輔助代碼與S功能字聯(lián)合使用，用來啟動主軸旋轉(zhuǎn)如：M03S1000輔助功能字(M功能)6刀具偏置字(D字和H字)在程序中，D字（或H）后接一個數(shù)值是將規(guī)定在刀具偏置表中的刀具直徑值調(diào)出，當使用刀具補償被G41，G42（或G43）調(diào)用時，這個值就是刀具直徑（或長度）的補償值。(1)G54建立工件坐標系如何返回機床坐標系？與G55、G56、G57、G58、G59可選擇6個坐標系7一些準備G代碼指令G54：X-50

Y-50

Z-10建立了原點在O′加工坐標系G55：X-100

Y-100

Z-20建立了原點在O″的加工坐標系2）坐標平面設(shè)定指令（G17，G18，G19）

G17表示選擇

XY平面；G18表示選擇

ZX平面；G19表示選擇

YZ平面。一般，數(shù)控車床默認在ZX平面內(nèi)加工，數(shù)控銑床默認在XY平面內(nèi)加工

3）

絕對坐標及增量坐標編程指令

G90表示程序段的坐標字為絕對坐標；

G91表示程序段的坐標字為增量坐標。4）G00快速點定位命令刀具以點位控制方式移動到下一個目標位置（點）格式：G00X—Y—Z—其中：X、Y、Z為目標點增量或絕對坐標。

G00的定位過程：從程序段執(zhí)行開始，加速到指定的速度，然后按此速度移動，最后減速到達終點。速度值由具體數(shù)控系統(tǒng)和機床決定，程序段中不能用F功能字指定。AB速度時間運動的幾種方式：（1）按機床設(shè)定速度先令某軸移動到位后再令另一軸移動到位；（2）各軸按相同速度一齊移動，此時若X、Y、Z坐標要求行程不相等，各軸到達目標點的時間不同，刀具運動軌跡為一空間折線；（3）令各鈾以不同的速度(各軸移動速度比等于各軸移動距離比)移動，同時到達目標點，刀具運動軌跡為一直線。

編程前應(yīng)了解機床數(shù)控系統(tǒng)的G00指令各坐標軸運動的情況，避免刀具與工件或夾具碰撞。直線插補指令用于產(chǎn)生按指定進給速度F實現(xiàn)空間直線運動。程序格式：G01X～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值。例：實現(xiàn)圖中從A點到B點的直線插補運動,其程序段為：絕對方式編程：G90G01X10Y10F100增量方式編程：G91G01X-10Y-20F100（1）直線插補指令G018輪廓插補命令(2)圓弧插補指令順時針圓弧插補指令（G02）逆時針圓弧插補指令（G03）方向：從XY平面（ZX平面，YZ平面）的Z軸（Y軸，X軸）的正向往負向觀察XYG17G03G02ZXG18G03G02YZG19G03G02格式：G03XxYyIiJjFf或G03XxYyRrFfx,y----終點坐標(與G90和G91有關(guān))I,j----圓心坐標(增量值，與G90和G91無關(guān))r------圓弧半徑(負值表示大于180度圓弧)f------切向速度例：G03X100.Y100.I50.J50.F100.

或

G03X100.Y100.R50.F100.圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定圓心、絕對編程方式：

G01X200.0Y40.0；

G90G03X140.0Y100.0I-60.0F300；

G02X120.0Y60.0I-50.0；90120140200R60R501006040OYXCBA編程基礎(chǔ)圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定圓心的，增量編程方式：

G91G03X-60.0Y60.0I-60.0F300；

G02X-20.0Y-40.0I-50.0；90120140200R60R501006040OYXCBA圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定半徑、絕對編程方式：G01X200.0Y40.0；G90G03X140.0Y100.0R60.0F300G02X120.0Y60.0R50.0；90120140200R60R501006040OYXCBA圓弧插補示例，加工軌跡如圖指定半徑的，增量編程方式：

G91G03X-60.0Y60.0R60.0F300；

G02X-20.0Y-40.0R50.0；

90120140200R60R501006040OYXCBA

刀具具有一定的半徑，刀具中心點的運動軌跡與被加工零件的輪廓軌跡不重合，必須使刀具中心的運動軌跡偏離輪廓一個刀具半徑值，這種偏移叫做刀具半徑補償。(2)刀具半徑補償指令(G41/G42/G40)G41為刀具半徑左補償，定義為假設(shè)工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側(cè)的刀具半徑補償。（刀具繞工件順時針運動）

G42為刀具半徑右補償，定義為假設(shè)工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側(cè)的刀具半徑補償。（刀具繞工件逆時針運動）G40為補償撤消指令。G41/G42G00/G01X～Y～D～//建立補償程序段

…………

…………G40G00/G01X～Y～

//補償撤消程序段

//輪廓切削程序段程序格式：

G41/G42程序段中的X、Y值是建立補償直線段的終點坐標值；G40程序段中的X、Y值是撤消補償直線段的終點坐標；D為刀具半徑補償代號地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示代號，代號與刀具半徑值一一對應(yīng)。編程基礎(chǔ)?

刀補建立?刀補進行?刀補撤銷編程基礎(chǔ)（1）建立和取消刀補只能由G00、G01切線進入或切出,不能使用圓弧指令。（2）必須在切入工件前完成刀具半徑補償，建立補償可在工件外或廢料中進行，不能在切入工件的同時進行刀具補償，這樣會產(chǎn)生過切現(xiàn)象。（3）刀具半徑補償結(jié)束用G40撤銷，撤銷時也要防止過切。（4）刀具半徑補償只能在平面內(nèi)補償，不要在刀具補償狀態(tài)下，連續(xù)出現(xiàn)第三軸的移動指令。注意事項編程基礎(chǔ)設(shè)定加工坐標系為（X0，Y0，Z0）；主軸轉(zhuǎn)速度800r/min進給速度150mm/min；采用T01號刀具XYP1(250,550)P2(250,900)P3(450,900)P4(500,1150)P5(900,1150)C1(700,1300)R250C2(1550,1550)R650R650C3(-150,1150)P6(950,900)P7(1150,900)P8(1150,550)P9(700,650)綜合實例N00G92X0Y0Z0；N10G90G17M03S800；N20G01G41X250.0Y550.0D01；N30G01Y900.0F150；N40X450.0；N50G03X500.0Y1150.0R650.0；N60G02X900.0Y1150.0R-250.0；N70G03X950.0Y900.0R650.0；N80G01X1150.0；N90Y550.0；N100X700.0Y650.0；N110X250.0Y550.0；N120G01G40X0Y0；N130M30XYP1(250,550)P2(250,900)P3(450,900)P4(500,1150)P5(900,1150)C1(700,1300)R250C2(1550,1550)R650R650C3(-150,1150)P6(950,900)P7(1150,900)P8(1150,550)P9(700,650)綜合實例第三節(jié)數(shù)控車削加工程序編制1.數(shù)控車削加工的主要對象：1）精度要求高的回轉(zhuǎn)零件2）表面質(zhì)量要求高的零件3）表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件2.數(shù)控車床的主要功能能加工回轉(zhuǎn)類零件的端面、軸肩、內(nèi)外圓柱面和圓錐面、曲面、溝槽、螺紋等形狀。

一、數(shù)控車床編程基礎(chǔ)3.數(shù)控車床程序編制的特點：1）可以絕對值編程和增量值編程2）徑向尺寸編程（直徑編程或半徑編程）3）具備不同形式的回定循環(huán)，可過行多次循環(huán)切削4）具有刀具半徑自動補償功能4.數(shù)控車床機床的坐標系機床原點與機床坐標系機床原點：機床坐標系的零點機床原點的建立：用回參考點方式建立數(shù)控車床的機床原點多定在卡盤后端面的中心。機床參考點是用來確立機床坐標系的參照點是各坐標軸測量的起點是機床上固有的點

數(shù)控機床開機啟動時，通常都要進行返回參考點操作，進行一次位置校準，以正確地在機床工作時建立機床坐標系。設(shè)置加工坐標系（2）

直接設(shè)置工件坐標系

編程格式G50X～Z～

式中X、Z的值是起刀點相對于加工原點的位置。例：如圖所示設(shè)置加工坐標的程序段如下：

G50X128.7Z375.1坐標系設(shè)定指令（1）

編程格式G54～G595

常用功能字

1）F功能F指定的兩種方式：每分鐘進給量編程格式G98F**每分鐘進給量，單位為mm/min。

例：G98F100表示進給量為100mm/min。每轉(zhuǎn)進給量編程格式G99F**

主軸每轉(zhuǎn)進給量，單位為mm/r。

例：G99F0.2表示進給量為0.2mm/r。2）S功能缺省格式：編程格式

S～

S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。恒線速格式：編程格式

G96S～

S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。

例：G96S150

對圖中所示的零件，為保持A、B、C各點的線速度在150m/min，則各點在加工時的主軸轉(zhuǎn)速分別為：A：n=1000×150÷(π×40)=1193r/min

B：n=1000×150÷(π×60)=795r/min

C：n=1000×150÷(π×70)=682r/min

恒線速取消

編程格式

G97S～

S后面的數(shù)字表示恒線速度取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。

例：G97S3000表示恒線速取消后主軸轉(zhuǎn)速3000r/min。3）T功能T功能指令用于選擇加工所用刀具。編程格式T～T后面有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號碼。若有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。

例：T0302表示選用3號刀及2號刀具長度補償值和刀尖圓弧半徑補償值。T0300表示取消刀具補償。4）M功能M00：程序暫停，可用NC啟動命令（CYCLESTART）使程序繼續(xù)運行；

M01：計劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床“任選停止按鈕”選擇是否有效；

M03：主軸順時針旋轉(zhuǎn)；

M04：主軸逆時針旋轉(zhuǎn)；

M05：主軸旋轉(zhuǎn)停止；

M08：冷卻液開；

M09：冷卻液關(guān)；

M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。二、基本編程指令1.G指令部分1)直線插補指令（G01）

直線插補指令用于直線或斜線運動?？墒箶?shù)控車床沿x軸、z軸方向執(zhí)行單軸運動。輸入格式：

G01X(U)

Z(W)

F

；相對編程絕對編程絕對方式編程：相對方式編程：A->B->C?N010G01X75Z50F0.2A->BN020G01X100F0.2B->CN010G01U0W-75F0.2A->BN020G01U25F0.2B->C2)圓弧插補指令（G02/G03）

輸入格式：順圓

G02X

Z

I

K

F

；或G02X

Z

R

F

；逆圓

G03X

Z

I

K

F

；或G03X

Z

R

F

；（1）用增量坐標U、W也可以；

X、Z–

指定的終點U、W–

起點與終點之間的距離I－圓心相對圓弧起點之X軸的坐標增量K－圓心相對圓弧起點之Z軸的坐標增量R–

圓弧半徑(最大180度)。圓弧編程實例A->B

練習(xí)：B->AABOG02X50.0Z30.0I25.0F0.3；G02U20.0W-20.0I25.0F0.3；G02X50.0Z30.0R25.0F0.3；G02U20.0W-20.0R25.0F0.3；絕對圓心絕對半徑相對半徑相對圓心3)暫停指令（G04）

G04X(U)(P)

；指令暫停進刀的時間。停留1.5秒：G04X1.5G04U1.5G04P1500G04X

；秒G04U

；秒G04P

；毫秒

可用于切槽、臺階端面等需要刀具在加工表面作短暫停留的場合4）螺紋車削指令（G32）

(1)圓柱螺紋編程格式G33Z___K___G33Z___K___SF___

順時針運行使用M03生成右旋螺紋逆時針運行使用M04生成左旋螺紋

(2)圓錐螺紋編程格式G33X___Z___K___G33X___Z___K___SF___G33X___Z___I___G33X___Z___I___SF___

編程示例

如圖所示，帶有小于45角的圓錐螺紋車削編程

程序代碼：N10G01X50Z0S500F100M03;回到起點，激活主軸N20G33X110Z-60K4;圓錐螺紋：X和Z上的終點，使用K在Z方向上給定的螺紋，（錐角小于45?）N30G00Z0M30;退刀，程序結(jié)束5）車削循環(huán)指令（CYCLE95）

編程格式：CYCLE95(NPP,MID,FALZ,FALX,FAL,FF1,FF2,FF3,VARI,DT,DAM,__VRT)NPP：輪廓子程序名MID：進刀深度FALZ：縱向軸中精加工余量FALX：平面軸中精加工余量FAL：與輪廓相符的精加工余量FF1：粗加工進給，無底切FF2：在底切時插入進給FF3：精加工進給VARI：加工方式DT：精加工斷屑停留時間DAM：位移長度，__VRT：精加工時從輪廓退刀位移，增量

MID：進刀深度FF1：粗加工進給，無底切FF2：在底切時插入進給FF3：精加工進給進刀深度這個參數(shù)用來定義粗加工循環(huán)時最大允許的進給深度。該參數(shù)給出了最大可能的進刀深度，但當前粗加工中所有實際進刀深度由循環(huán)自動計算得到。所需的粗加工步數(shù)由總深度和將總深度平均分配的切削深度來決定加工示例：試編制程序加工如下圖零件工藝分析：用三爪卡盤一次裝夾，分2次走刀工藝步驟：車端面-各外圓粗車加工-各外圓精車加工-切斷工藝過程程序代碼：NO010G94G00X100Z150；換刀參考點N0020T1D1；換1號刀N0030M03S800；啟動主軸N0040G00X38Z0.1；快速定位至(38，0.1)點