数控加工技术第2章

1、第2章 数控机床加工程序编制基础2.1 数控编程中的有关标准与代码 由于各个数控机床生产厂家所用的标准尚未完全统一，其所用的代码指令及其含义不完全相同，因此在编程时必须按所用数控机床编程手册中的规定进行。 2.1.1 数控机床的坐标系统 1.数控机床的坐标系 （1）标准坐标系和运动方向 标准坐标系右手直角笛卡尔定则。 直角坐标系由X、Y、Z基本坐标轴成 正方向用右手直角定则判定 对应XYZ的旋转坐标A、B、C回转运动 正方向用右手螺旋定则判定 ISO标准和我国的JB3052-1982部分标准都做了如下规定： 1）刀具相对静止的工件运动。 2）判断顺序是：先Z轴，再X轴,最后按右 手定则判定Y轴

2、。 3）坐标轴名X,Y,Z,A,B,C不带“”表示刀 具运动；带“”表示工件运动。 4）增大刀具与工件之间距离（刀具远离工 件）的方向为该坐标轴的正方向。（2）坐标轴判定方法和步骤1）Z轴平行于机床主轴轴线的坐标轴。2）X轴 对于数车X轴在工件的半径上且平行于横滑座 指向刀架为+X轴方向 对于立铣从刀具向立柱看，+X轴方向指向右边 对于卧铣从刀具向工件看，+X轴方向指向右边3）Y轴根据+Z和+X方向按照右手直角笛卡儿 定则来判断。 2.机床坐标系与工件坐标系 (1)机床坐标系与机床原点、机床参考点 机床坐标系 用来确定工件坐标系的基本坐标系，机床出厂前就已确定的固定坐标系。 机床原点即机床零点

3、或机械原点 是机床坐标系的原点。一个固定点。 是工件坐标系、机床参考点的基准点。 机床参考点 机床坐标系中一个固定点，设置在各轴正向极限位置，对机床原点的坐标是一个已知定值。 数控车床的参考点一般在刀架正向移动的极限位置。数控铣床的参考点一般与机床原点重合 回零点操作 又称为返回参考点操作，表明机床坐标系已自动建立，是对基准的重新核定，可消除由于种种原因产生的基准偏差。 （2）工件坐标系与工件原点 工件坐标系也称为编程坐标系 编程时根据工件形状特点和尺寸，在工件图上建立的，使工件上所有几何元素都有确定的位置，也决定了工件在机床上的安装方向。 工件原点 由编程人员根据编程计算方便、机床调整方便、

4、对刀方便等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为工件图上最重要的设计基准点。通过试切对刀确定工件原点与机床原点之间的距离（零点偏置值），预存到数控系统中，用G92或G54-G59指令指定，在加工中偏置值自动加到工件坐标系上使机床实现准确的坐标运动。（3）装夹原点 工件在机床上安放时的一个重要参考点 （固定点）。常见于回转（摆动）工作台上 的回转中心。一般与机床参考点重合。3.绝对坐标编程与增量坐标编程 如图2-8 绝对坐标 以“工件原点”为基准来表示坐标位置的。 增量坐标 以相对于“前一点”坐标为基准的增量来表 示坐标位置的。 2.1.2 2.1.2 程序的格式程序的格式 “程序” “程序段

5、” “字” “地址字母+数字”见表2-1 程序名=字母“O”+4位数字0001程序字： 准备功能G、辅助功能F、主轴功能S等 程序的结束符操作键“EOB”、 “LF”、“CR”程序段“；” O0001 ；程序名 N10 G92 X0 Y0 Z10.0 ；程序段号N10,N20 N20 M03 S300 ；程序段结束符“；” N30 G90 G00 X-5.5 Y-6.0 ； . N160 M30 ；程序结束1.1.程序号程序号即程序名地址码FANUC系统用“O”，SINUMERIK系统用“%”。2.2.可变程序段格式可变程序段格式由程序段号（字）、地址、数字、符号组成。地址、字的排列顺序不严格

6、要求，数据位数可多可少，不需要的字及与上一程序段相同的模态（续效）字可以不写。优点：是程序简短、直观及容易检查和修改。例如: N60 G01 X100 Y200 Z50 F150 M03 S800 ;(或LF)，程序段号，坐标值，辅助功能，结束符，主轴功能，进给功能，准备功能指令。 3.程序结束符 FANUC系统的结束符为“%”， SIEMENS系统的结束符为“RET”。2.2 数控编程的功能指令 国际上采用ISO-1056-1975E标准，我国等效制定了JB/T3028-1999标准。 有些指令代码的功能含义不完全相同， 所以必须按照使用说明书中的规定编程。 2.2.1 准备功能指令 G指令

7、 建立起某种加工方式的指令，为插补运算、刀 具补偿、固定循环等做好准备。参见表2-2 M指令 是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷 却液的开关、工件或刀具的夹紧或松开等功能 参见表2-3 模态G代码 又称为续效代码，一经在一个程序段中指定， 便保持到以后程序段中，直到出现同组的另一 代码时才失效。 非模态G代码 是一次性代码，只是在所出现的程序段中有效。（1）坐标系有关指令 1）绝对尺寸与增量尺寸指令（G90/G91）N30 G00 X100.Z80. ；N40 G90 G01 X40.Z10.F100 ；绝对尺寸编程N30G00X100.Z80. ；N40G91G01X-60.Z-70.

8、F100 ；增量尺寸编程（或 N40 G01 U-60. W-70. F100 ）； 2）平面选择指令（G17、G18、G19） G17XY平面； G18ZX平面； G19YZ平面； 3）工件坐标系设定指令（G92/G50） 刀具不动设定工件坐标系 XYZ刀位点在当前坐标系中的坐标值。G92 X_Y_Z_；（数控铣床、加工中心）G50 X_Z_； （数控车床） 4）零点偏置指令（G54G59） 通过对刀求出偏移量（工件零点以机床零点为基准的偏移量），并通过操作面板输入到数据区（OFFSET SETING键），程序可通过选择相应的功能（ G54G59 ）建立工件坐标系。 图2-9 G90 G54

9、 G00 X100.Y50.Z200.；（2）快速点定位指令（G00） 模态（续效）指令，可被同组指令（a）如G01，G02,G03等取代失效。快速进给速度指令生产厂家已设定好。 G00 X0 Y0 Z100.（3）直线插补指令（G01） 在G01程序段中必须指定进给速度F,且G01与F都是模态（续效）指令。 G01 X100. Y100. Z50. F100（4）圆弧插补指令（G02/G03） 顺逆圆弧的判别方法：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向看（逆着第三根轴看)刀具相对工件转动顺时针方向为G02，逆时针方向G03。（5）暂停（延迟）指令（G04） 软件暂停，延时启动（刀不动，

10、主轴不停） 常用于切槽、钻孔到孔底、锪平孔等 对表面粗糙度有要求的的场合。 例如： G04 X2.；暂停2秒（单位为S秒后 带小数点） G04 P2000 ；暂停2秒（单位为mS秒后 不带小数点）（6）刀具半径补偿指令（G41/G42/G40 ） 沿工件表面法线方向偏离一个刀具 半径称为刀具半径补偿。刀具半径补偿的应用刀具半径补偿的应用：1）利用刀具半径补偿指令可不必求出刀具中 心轨迹，只按工件的轮廓曲线编程（刀补 编程），使编程工作大大简化。2）当刀具磨损直径变小时，只需用键盘手工 输入方式改变刀具半径补偿值即可（不必 修改已编好的程序）。3）通过改变刀具半径补偿值，可用同一把刀（同一个程序

11、）进行粗、精加工。4）使用同一个加工程序，只改变刀补方向即 可加工内、外轮廓的阴、阳模具。 G41刀具半径左补偿： 逆着第三根轴沿着刀具运动方向看刀具 在工件的左侧。 G42刀具半径右补偿： 逆着第三根轴沿着刀具运动方向看刀具 在工件的右侧。 G40（或D00）取消刀具半径补偿。 G41/G42 G01/G00 X_ Y_ D_ ； 建立刀具半径补偿（7 7）刀具长度补偿指令（）刀具长度补偿指令（G43/G44/G49G43/G44/G49）刀具长度补偿 刀具的轴向补偿，用来补偿标准刀具长度与实际刀具长度的差值，对于加工中心而言利用刀具长度补偿，可使不同长度的刀具使用同一个工件坐标系编程。G4

12、3刀具长度正补偿 H值=实际刀长 标准刀长 程序给定值（Z值）加上偏差补偿值（H值）G44刀具长度负补偿 H值=标准刀长 实际刀长 程序给定值（Z值）减去偏差补偿值（H值）G49(或H00)取消刀具长度补偿。 G43/G44 G00/G01 X_ Y_ H_ ；（8）固定循环指令 （见表2-2）(G80G89)、（G33G35）、（G70G79） 可简化程序（程序段数减少），提高编程质量。2.2.2 辅助功能指令M指令 用于指定主轴的旋转方向、启动、停止冷却液的开关、工件或刀具的夹紧或松开等功能。 见表2-3 （1）程序停止指令（M00）软件暂停，硬件启动 程序停止后，用于测量工件尺寸、工件调

13、头、手动变速等操作。按“启动”键，便可继续执行后续的程序。（2）计划（选择）停止指令（M01）作用与M00相似 当按下选择停止按钮（OPT STOP）时，程序中M01有效，程序暂停， 当再次按“启动”按钮时，程序继续执行；否则M01无效，程序不停。（3）程序结束指令（M02、M30） M02程序结束，机床停止，光标停在程序未尾。 M30程序结束，机床停止，光标停在程序头位置。（4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05） M03主轴正转，逆着Z轴正向看，逆时针或顺着Z轴正向看，顺时针。 M04主轴反转，与M03反向。 M05主轴停止，在该程序段其它指令都执行完以后才执行M05。（5）换刀指令

14、（M06） M06手动或自动换刀不包括选刀功能但有主轴停转和关闭切削液功能。（6）与切削液有关的指令（M07、M08、M09） M072号切削液（雾状）开或切屑收集器开。 M081号切削液（液状）开或切屑收集器开。 M09切削液关。（7）与主轴、切削液有关的复合指令（M13、M14） M13主轴正转、切削液开。 M14主轴反转、切削液开。（8）运动部件的夹紧及松开指令（M10、M11） M10运动部件的夹紧。 M11运动部件的松开。（9）主轴定向停转指令（M19） M19主轴准停在预定位置上，用于点位控制和自动换 刀数控机床上。（10）与子程序有关的指令（M98、M99） M98调用子程序指令。子程序可嵌套4层。 M99子程序结束并返回主程序指令。或返回到上一 层子程序。2.2.3 F、S、T功能指令 在一个程序段中F、S、T代码中只能有一个指令执行。（1）进给功能F 华中用 进给速度；FANUC用进给量 直接指定法F100（mm/min），F0.1（mm/r）为续效代码。（2）主轴转速功能S必须有M03或M04时，主轴才开始转动。 恒线速度：G96 S200 (M03) ；S单位（m/min） 恒转速度：G97 S800 (M03) ；S单位（r/min）（3）刀具功能T 刀位补偿确定每把刀位点在工件坐标系原点的零点偏置 用于选择所需