数控机床加工程序编制基础

1、第六章 数控机床加工程序编制基础适用专业:机设第一节第一节 数控程序编制的概念数控程序编制的概念第六章 数控机床加工程序编制基础第二节第二节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系第三节第三节 常用编程指令常用编程指令第七节第七节 CAD/CAMCAD/CAM简介简介第四节第四节 编程中的数学处理编程中的数学处理第五节第五节 数控车床的程序编制数控车床的程序编制第六节第六节 数控铣床的程序编制数控铣床的程序编制第一节 数控程序编制的概念 数控编程的内容：分析图样并确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。数控编程的步骤：1.分析图样、确定加工工艺过程2.数值计算3

2、.编写零件加工程序4.制作控制介质5.程序校验和试切削零件图分析图样数值计算编写程序制作介质校验和试切一一. .数控编程的基本概念数控编程的基本概念二二. .数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤从零件图样到制成控制介质的全部过程称为数控编程。第一节 数控程序编制的概念教案教案 3 3 程序段中的指令字可分为尺寸字和功能字（功能指令），功能指令可分为：准备功能G指令、辅助功能M指令，以及F、S、T指令。1.1.准备功能准备功能G G指令指令（1）准备功能指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。（2）模态代码（续效代码）：该代码在一个程序段中被使用后就一直有效， 直到出现同组中的其它任

3、一G代码时才失效。（3）非模态代码（非续效代码）：只在有该代码的程序段中有效的代码。 G指令通常位于程序段中尺寸字之前。 例 N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03； N020 G01 X8 Y6 F100； N030 X0 Y0；三三. .功能指令简介功能指令简介第一节 数控程序编制的概念教案教案 3 32.2.辅助功能辅助功能M M指令指令 （1）程序停止指令（M00） （2）选择停止指令（M01）（3）程序结束指令（M02） （4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05）（5）换刀指令（M06） （6）与切削液有关的指令（M07、M08、M09）（7）运动部件夹紧与

4、松开（M10、M11）（8）程序结束指令（M30）3. F3. F、S S、T T指令指令 用进给速度指令用字母F及其后面的若干位数字来 表示，单位为mm/min或mm/r。 用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为r/min 在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀 具号和刀补号。（1）进给速度指令。（2）主轴转速指令。（3）刀具号指令。第一节 数控程序编制的概念1 1 程序的构成程序的构成零件加工程序由程序号和若干个程序段组成。每个程序号由程序号地址码和程序的编号组成；每个程序段又由程序段号和若干个指令字组成，每个指令字由字母、符号、数字组成。 2 2 程序段格式程序段格式程序段的

5、长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。程序段一般格式为： N G X Y Z F S T M；程序段号 准备功能 尺寸 进给功能 主轴转速 刀具功能 辅助功能3 3主程序和子程序主程序和子程序四四. .程序的结构程序的结构第二节 数控机床的坐标系坐标轴的命名坐标轴的命名 坐标轴采用右手直角笛卡尔坐标系进行命名。1）坐标轴的命名规定一一. . 机床坐标系机床坐标系第二节 数控机床的坐标系2） 机床坐标系的确定方法（）Z轴（）X轴 （）Y轴 （）A、B、C的转向 （）附加坐标第二节 数控机床的坐标系（1） 机床坐标系与机床原点及机床参考

6、点（2） 编程坐标系（3） 工件坐标系与工件原点（4） 机床坐标系与工件坐标系的关系机床原点的设置（车床）机床参考点（车床）二二. .编程坐标系编程坐标系第二节 数控机床的坐标系三三. .绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系与相对坐标系（1）绝对坐标系： 所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。（2）增量坐标系： 运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代码表示。例：如图加工直线AB， 在绝对坐标系中表示B点坐标值： XB30，YB50； 在增量坐标系中表示B点坐标值为

7、： UB20，VB30第二节 数控机床的坐标系四四. .最小设定单位与编程尺寸的表示法最小设定单位与编程尺寸的表示法 （1）最小设定单位： 数控系统能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.010.0001）。 编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。 （2）编程尺寸有两种表示法： 1） 以最小设定单位为最小单位来表示； 2） 以毫米为单位，以有效位小数来表示。 例：X=524.295，Y=36.52，最小设定单位为0.01， 则： 1） 法表示：X52430 Z3652 2 ）法表示：X524.30 Z36.52第三节 常用编程指令1.1.绝对坐标指令与增量坐标指令（绝对坐标

8、指令与增量坐标指令（G90G90、G91G91） G90绝对坐标指令 G91增量坐标指令例 编制图中的移动量。绝对尺寸指令：G90 G01 X30 Y50； 增量尺寸指令：G91 G01 X20 Y30；或 G01 U20 V30；2.2.坐标系设定指令（坐标系设定指令（G92G92）例 设置图中工件坐标系坐标系设定指令：G92 X400 Z200；3.3.坐标平面选择指令（坐标平面选择指令（G17G17、G18G18、G19G19）G17、G18、G19指令分别表示在XY、ZX、YZ坐标平面内进行加工。其中，G17可缺省。200400O pX Z一一. .与坐标系有关指令与坐标系有关指令第三

9、节 常用编程指令1.1.快速点定位指令（快速点定位指令（G00G00）G00使刀具以点位控制方式从其所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。书写格式: _ 目标点坐标2.2.直线插补指令（直线插补指令（G01G01） G01用以指令两个坐标(或三个坐标)以联动的方式，按程序段中规定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。书写方式：进给速度目标点坐标二二. . 运动控制指令运动控制指令第三节 常用编程指令 (1)XY平面圆弧 (2)XZ平面圆弧 (3)YZ平面圆弧 3.3.圆弧插补指令（圆弧插补指令（G02G02、G03G03） G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。 (1) 圆弧顺

10、、逆方向判断：沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用G02，反之用G03。 (2) 书写格式为：_030217FJIRYXGGG_030218FKIRZXGGG_030219FKJRZYGGG第三节 常用编程指令 例 编出加工图所示零件程序。 1.使用绝对值且R方式：O0100N0010 G92 X0 Y0；N0020 G90 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03；N0030 G01 X-80 Y-40 F200；N0040 G01 X-80 Y-20；N0050 G02 X-40 Y20 R40 F100；N0060 G0

11、3 X20 Y80 R60；N0070 G01 X40 Y80 F200；N0080 Y-40；N0090 G00 X0 Y0 M02；第三节 常用编程指令 2.使用增量值且I、J方式： O0200 N0010 G92 X0 Y0； N0020 G91 G17 G00 X40 Y-40 S600 T01 M03； N0030 G01 X-120 Y0 F200； N0040 X0 Y20； N0050 G02 X40 Y40 I40 J0 F100； N0060 G03 X60 Y60 I0 J60； N0070 G01 X20 F200； N0080 Y-120； N0090 G00 X-4

12、0 Y40 M02； 4. 4.暂停暂停( (延迟延迟) )指令（指令（G04G04） 书写格式为： G04 10第三节 常用编程指令1.1.刀具半径补偿指令（刀具半径补偿指令（G41G41、G42G42、G40G40）1.1 刀具半径补偿概念实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加工，刀位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个半径值大小的偏移量。 使刀具的刀位点正确运动有两种方式： 1) 加工前计算出刀位点运动轨迹， 再编程加工； 2) 按零件轮廓的坐标数据编程， 由系统根据工件轮廓和刀具半径R 自动计算出刀具中心轨迹。三三. . 刀具补偿指令刀具补偿指令第三节 常用编程

13、指令1.2 刀具半径补偿指令 G41为刀具左补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的左边； G42为刀具右补偿，指顺着刀具前进方向看，刀具偏在工件轮廓的右边； G40为取消刀补。书写格式： 1G41、G42与G00，G01配合使用。 2G41、G42与G02，G03配合使用。X Y D；42410100GGGGD；4241GGX Y R；0302GG第三节 常用编程指令1.3 1.3 刀具半径补偿过程刀具半径补偿过程刀具半径补偿执行过程一般分为三步： ( (1)刀具补偿建立(2)刀具补偿进行 (3)刀具补偿撤消刀具补偿功能还可以利用同一加工程序去适应不同的情况，如：1利用刀具补偿功能作粗

14、、精加工余量补偿；2刀具磨损后，重输刀具半径，不必修改程序；3利用刀补功能进行凹凸模具的加工。第三节 常用编程指令例 铣削加工图所示的轮廓，采用20的立式铣刀。O0010N010 G92 X0 Y0；N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08；N030 G01 X80 Y0 F100；N040 G03 X40 Y40 I0 J40；N050 G01 Y60；N060 X-20；N070 G02 X-80 I-40；N080 G01 X-20；N090 Y-100；N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02； YXO 706020

15、20ABCDEFGR40R4012010040 O第三节 常用编程指令2.2.刀具长度补偿指令（刀具长度补偿指令（G43G43、G44G44）用于刀具轴向（Z方向）补偿，可使刀具在Z方向上的实际位移大于或小于程序给定值。即：书写格式： 执行结果：正偏置G43：Z实际值=Z指令值+（H）负偏置G44：Z实际值=Z指令值-（H）G40为取消刀补。 Z 向实际位移量程序给定值 补偿值可正可负Z H； 4443GG第四节 编程中的数学处理1.1.基点和节点的计算基点和节点的计算基点：构成零件轮廓的两相邻几何元素的交点或切点。节点：在误差允许范围内，逼近非圆曲线的若干个直线段或圆弧段的交点。2.2.刀位

16、点轨迹的计算刀位点轨迹的计算刀位点运动轨迹与零件轮廓曲线不完全重合，对没有刀具半径补偿功能的经济型数控机床，编程时需计算出刀位点运动轨迹。3.3.辅助计算辅助计算辅助计算包括：辅助程序计算、脉冲数计算、尖角过渡计算、增量计算。一一. . 数值计算的主要内容数值计算的主要内容第四节 编程中的数值计算方法：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的解析方程：将两相邻几何元素的方程联立起来，可解出各交点或切点的坐标。 若数控机床没有刀具半径补偿功能，由直线和圆弧组成的零件轮廓，需要根据零件轮廓和刀具半径计算出刀位点轨迹上的基点坐标。方法为：选定零件坐标系，列出各直线和圆弧的等距线解析方程： 将两相邻几何元素

17、的等距线方程联立起来，可求出刀位点轨迹的基点坐标值。222)()(0RyxcByAx=-+-=+hx，圆弧：直线：22222()()(），圆弧：直线：刀刀rRyxBArcByAx=+=+hx二二. . 直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算第四节 编程中的数值计算1以起点A为圆心，以 为半径作圆2求PT的斜率以下方程联立求点坐标:、则()()222允d=-+-aayyxx允d()ppyx,()ttyx ,()()()()=-=-+-=-曲线方程曲线切线方程圆方程（）（圆切线方程允)()()222tttptptapapapapptptxfyxfxxyyxxyyyyx

18、xxxyydptptxxyyk-=三三. . 非圆曲线的节点计算非圆曲线的节点计算a a）基本原理）基本原理b) b) 计算步骤计算步骤第四节 编程中的数值计算3.过A点与直线PT平行的直线方程为：4.与曲线联立求解B点 5.按以上各步骤依次求得各节点C，D。c）特点 各程序段误差均相等，程序段数目最少，但数值计算过程较复杂，需借助计算机。=-=-)()(xfyxxkyyaa)(aaxxkyy-=-()bbyx ,第四节 编程中的数值计算 数控加工误差数加是由编程误差编、机床误差机、定位误差定、对刀误差刀等误差综合形成。即：数加=f(编+机+定+刀) 其中：（1）编程误差编由逼近误差、圆整误差

19、组成。（2）机床误差机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。 （3）定位误差定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生的。（4）对刀误差刀是在确定刀具与工件的相对位置时产生。四四. .数控加工误差的组成数控加工误差的组成第五节 数控车床的程序编制 车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。二二. .设定编程原点设定编程原点一一. .数控车削加工编程的特点数控车削加工编程的特点第五节 数控车床的程序编制1. 1. 外圆车削循环指令外圆车削循环指令G90G90书写格式：G90 X（U） Z（W） F；例1 编写车削如图零件程序N00

20、50 G90 X50 Z-30 F50；执行结果：刀具从A点快进到B点，再从B点切削到C点，然后从C点退刀至D点，最后刀具又快速返回到A点。 90f 60f 50fABCDZX pO3010三三. .车削固定循环指令车削固定循环指令第五节 数控车床的程序编制2. 2. 外圆锥面循环指令外圆锥面循环指令G90G90书写格式：G90 X（U） Z（W） I F；X、Z为切削终点的坐标值，U、W为切削终点相对于循环起点的增量值，I（或R）为锥体两端的半径之差，即 ，F为进给速度。2dDI-=例2 编写车削如图零件程序N0050 G90 X40 Z20 I-5 F30；N0060 X30；N0060

21、X20；执行结果：刀具从A点快进到B点，再从B点切削到C点，然后从C点退刀至D点，最后刀具又快速返回到A点；如此又走刀：，每次循环都退回到A点。第五节 数控车床的程序编制3.3.螺纹切削循环指令螺纹切削循环指令G92G92 螺纹切削应注意在两端设切入和切出的空刀行程 、 ，用以避免升降速过程对螺纹质量的影响。实际刀具行程：（1）书写格式：G92 X（U） Z（W） F； G92 X（U） Z（W） I F；LL1L212WLLL=+2L1L第五节 数控车床的程序编制例 在数控机床上加工如图零件的外螺纹，先用1号刀精车螺纹的外表面，再用2号刀加工螺纹，试编写程序。解：1）计算螺纹尺寸螺纹外径40

22、-0.86624=39.6；螺纹牙深=0.64952=1.299；螺纹内径39.6-21.299=37.0。 303ZM402Xo（2）螺纹加工尺寸计算螺纹标注为：M402 令螺纹全高0.866；螺纹外径公称直径-/；螺纹牙深=0.6495；螺纹内径螺纹外径-2螺纹牙深。第五节 数控车床的程序编制2.编程如下： （螺纹分4次切削）O0010N0010 G92 X200.0 Z100.0；N0020 G00 X39.6 Z2.0 S600 T0101 M03； N0030 G01 Z-31.5 F100；N0040 G00 X200.0 Z100.0；N0050 M01；计划停止（停机检查）N0

23、060 T0202；N0070 G00 X41.0 Z5.0 S200 M08 M03； N0080 G92 X38.7 Z-31.5 F2.0；加工螺纹N0090 X37.8；N0100 X37.3；N0110 X37.0；N0120 G00 X200.0 Z100.0 M09；M09关切削液N0130 M30；纸带结束303oM402ZX第五节 数控车床的程序编制4.4.端面切削循环指令端面切削循环指令G94G94书写格式：G94 X（U） Z（W） F；（平端面） G94 X（U） Z（W） I F；（带锥度端)5.5.复合固定循环指令复合固定循环指令G71G71、G70G701).直径

24、粗车循环指令G71如图,A点是粗加工循环起始点，加工路线为：ABCDEA，书写格式：G71 U(d) R(e) ；G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F- S- T-；2).精车循环指令G70 书写格式： G70 P(ns) Q(nf) ； 第五节 数控车床的程序编制例 加工如图的零件，试编写程序清单。O0010N0010 G92 X200 Z220;N0020 G00 X160 Z180 S600 M03;N0030 G71 U7 R1;N0040 G71 P0050 Q0110 U4 W2 F30;N0050 G00 X40 S800;N0060 G01 W-40 F15;

25、N0070 U20 W-30;N0080 X60 W-20;N0090 X100 W-10;N0100 W-20;N0110 X140 W-20;N0120 G70 P0050 Q0110; N0130 G00 X200 Z220 M02;第五节 数控车床的程序编制例 加工如图零件，要求精车所有外形，不留加工余量。解： 1. 1. 分析零件图纸、确定加工工艺过程分析零件图纸、确定加工工艺过程1)选择刀具并画出刀具布置图根据要求选用三把刀：1号刀车外圆，2号刀切槽，刀刃宽4mm，3号刀车螺纹。换刀点、起刀点在（200、300）。四四. .车削加工编程实例车削加工编程实例第五节 数控车床的程序编制

26、2)工艺路线首先车削外形，再切槽，最后车螺纹。3)确定切削用量车外圆：主轴转速为S600r/min，进给速度为F150/min；切槽：主轴转速为S300r/min，进给速度为F100/min；车螺纹：主轴转速为S200r/min，进给速度为F1.0/r。2. 2. 数值计算数值计算螺纹外径=12-0.8661411.8；螺纹牙深=0.64951=0.6495；螺纹内径螺纹外径-2螺纹牙深11.8-20.6495=10.5。第五节 数控车床的程序编制3. 3. 编写程序编写程序O0010N0010 G92 X200.0 Z300.0；（建立工件坐标系）N0020 G00 X0 Z1.0 S600

27、 T0101 M03 M08；（快进到接近点）N0030 G01 Z0.0 F150；（工进到）N0040 X10.0；（车端面）N0050 X11.8 Z-0.9；（倒角）N0060 Z-14.0；（车螺纹外表面）N0070 X16.0 Z-18.0；（车锥面）N0080 X10.0 Z-38.0；（车倒锥面）N0090 G02 X18.0 Z-42.0 I4.0 K0.0；（顺圆加工）N0100 G03 X24.0 Z-45.0 I0.0 K-3.0；（逆圆加工）N0110 G01 Z-52.0；（车大外径）N0120 G00 X200.0 Z300.0 T0100 M05 M09；（快回

28、到换刀点）第五节 数控车床的程序编制N0130 X16.0 Z-14.0 S300 T0202 M03 M08；N0140 G01 X9.0 F100；（切槽）N0150 G04 P5.0；（延时5s ）N0160 G00 X200.0；（径向退刀）N0170 Z300.0 T0200 M05 M09；（快回到换刀点）N0180 X16.0 Z3.0 S200 T0303 M03 M08；N0190 G92 X11.3 Z-12.0 F1.0；（以下分三刀切削螺纹）N0200 X10.9；N0210 X10.6；N0220 G00 X200.0 Z300.0 T0300 M05 M09；（快回

29、到换刀点）N0230 X30.0 Z-54.0 S300 T0202 M03 M08；N0240 G01 X0.0 F100；（切断）N0250 G00 X200.0 Z300.0 T0200 M02；（结束） 第六节 数控铣床的程序编制 铣削零件的编程原点，X、Y向零点一般可选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。Z向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。二二. . 设定编程原点设定编程原点一数控铣削加工编程的特点一数控铣削加工编程的特点第六节 数控铣床的程序编制1.1.

30、工件坐标系设定指令（工件坐标系设定指令（G54G54G59G59）如图零件，下面两种代码是等效的：（1）N0010 G92 X100 Y200； N0020 G00 X10 Y30；（2）预先设置G54原点偏置寄存器：X（-100）、Y（-200）代码：N0010 G54 G00 X10 Y30；2.2.镜像加工指令（镜像加工指令（G11G11、G12G12、G13G13）书写格式：G11 N*. *. * Y轴G12 N*. *. * X轴G13 N*. *. * 原点O 三三. .数控铣床编程中的特殊功能指令数控铣床编程中的特殊功能指令3 0YX2第六节 数控铣床的程序编制3.3.固定循环

31、指令（孔加工）固定循环指令（孔加工）1).孔加工循环的组成动作2).孔加工循环指令格式：书写格式： G98（G99） G_ X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ L_；ABR2345R12345RABz快速退回快速定位到空上方快速退回初始平面初始平面安全高度平面z第六节 数控铣床的程序编制3).部分固定循环指令简介：(1). 高速深孔加工往复排屑钻循环指令G73书写格式：G98（G99）G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_； (2).左旋攻螺纹循环G74书写格式：G98（G99）G74 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_；第六节 数控铣床的程序编制(3).精镗循环G76书写格式：G98（G99）G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_；(4).背镗循环G87书写格式：G98 G87 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_； 初 始 点 G 9 8 G 9 9 主 轴 正 转 主 轴 反 转 R 点 Z 点 Q C W O S S B R 点 Z 点 C W 图 4 4 G 8 4指 令 动 作 图 ( G