第9章数控编程

1、2022-4-17数控技术数控技术数控技术12022-4-1722022-4-1732022-4-17数控技术数控技术数控技术42022-4-1752022-4-1762022-4-1772022-4-1782022-4-1792022-4-17102022-4-17112022-4-17122022-4-17132022-4-17142022-4-17152022-4-17162022-4-1717CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XYZ2022-4-17182022-4-17192022-4-1720YZ3530工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件螺帽2022-4-1721202

2、2-4-17222022-4-1723n 个)(1) 1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段2022-4-17242022-4-1725(c)(b)(a)2022-4-17262022-4-17272022-4-1728 ),(cbafSp=2022-4-1729pS2022-4-17302022-4-173143212022-4-1732CCC2022-4-17332022-4-17342022-4-1735YXZX2022-4-1736SSXYSSZXYXZ2022-4-17371O2OZ2022-4-1738后倾角）(j1m4m2m3mZ螺旋角）(iOj

3、jRAXBY2022-4-17数控技术数控技术数控技术392022-4-17402022-4-17412022-4-17422022-4-17432022-4-17442022-4-17452022-4-1746M00为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回到JOG状态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态下，按下START键才能启动程序。M01为程序选择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上OPSTOP键才能执行，执行后的效果与M00相同，要重新启动程序同上。M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑M02为主程序结束指令。执行到

4、此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。但程序光标停在程序末尾。M30为主程序结束指令。功能同M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。2022-4-17472022-4-17482022-4-17492022-4-17502022-4-17512022-4-17522022-4-17532022-4-17542022-4-17552022-4-17562022-4-17572022-4-17582022-4-17592022-4-1760表2-1 程序段书写顺序格式1234567891011N-GX-U-P-A-D-Y-V-Q-B-E-Z-W-R-C-I-J-K

5、-R-F-S-T-M-LF（或CR）程序段序号准备功能 坐 标 字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能 结束符号数 据 字2022-4-1761 表2-2 地址符含义 地 址 码 意 义 X- Y- Z- 基本直线坐标轴尺寸 U- V- W- 第一组附加直线坐标轴尺寸 P- Q- R- 第二组附加直线坐标轴尺寸 A- B- C- 绕X、Y、Z旋转坐标轴尺寸 I- J- K- 圆弧圆心的坐标尺寸 D- E- 附加旋转坐标轴尺寸 R- 圆弧半径值2022-4-17数控技术数控技术数控技术622022-4-17632022-4-17642022-4-17652022-4-1766-CC,-BBAAZZY

6、Y,XX=+=+-=+-=+-=+-=+, , 2022-4-17672022-4-1768立式5轴数控铣床的坐标系2022-4-17692022-4-17702022-4-1771立式5轴数控铣床的坐标系2022-4-17722022-4-17732022-4-17742022-4-17752022-4-17762022-4-17772022-4-1778立式5轴数控铣床的坐标系2022-4-17792022-4-17802022-4-17812022-4-17822022-4-17832022-4-17842022-4-1785Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式

7、数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴2022-4-17862022-4-1787绝对坐标绝对坐标增量坐标增量坐标2022-4-17882022-4-17892022-4-17数控技术数控技术数控技术902022-4-17912022-4-17922022-4-17932022-4-1794XYZ 对刀点 (刀 位 点）工件坐标系零 点30.030.025.02022-4-17952022-4-17962022-4-17972022-4-17982022-4-17992022-4-171002022-4-17101G92指令是以工件原点为

8、基准，确定刀具起始点的坐标值；如果当前刀具不在起刀点而执行G92指令，它强制规定当前刀具偏离工件原点的坐标为G92指定的坐标值，这有可能造成撞刀，非常危险，现在一般不用。G53-G59，G59.1-59.3是以机床参考点为基准，确定工件坐标系的坐标原点在机床坐标系中的值。它跟当前的刀具所处位置没有关系，刀具与机床的位置靠开机时机床回原点来确定。G54G59是在加工前设定好的坐标系，而G92是在程序中设定的坐标系，用了G54G59就没有必要再使用G92，否则G54G59会被替换，应当避免。注意：（1）一旦使用了G92设定坐标系，再使用G54G59不起任何作用，除非断电重新启动系统，或接着用G92

9、设定所需新的工件坐标系。（2）使用G92的程序结束后，若机床没有回到G92设定的原点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点，易发生事故。2022-4-17102G19YZXG17G182022-4-171032022-4-171042022-4-171052022-4-17106G03G02G03G02G02G03G19G18G17XYZ2022-4-17107_;_03029190191817FRKJKIJIZYZXYXGGGGGGG2022-4-171082022-4-171092022-4-171102022-4-171112022-4-17112_;_;_)(174

10、142414200010203DYXGGGHxxDGGGGGG或2022-4-171132022-4-171142022-4-171152022-4-171164344GG2022-4-171172022-4-17118图a）表示钻头开始运动位置图b）表示钻头正常工作进给的起始位置和钻孔深度图c）所示钻头经刃磨后长度方向上减少（1.2） 2022-4-171192022-4-171202022-4-171212022-4-17122 20 30 30 120 30 50 补偿值 = 4mm 实际位置 编程位置 3 35 30 18 3 5 4 7 8 10 11 22 12 2 Z Y X 刀

11、具长度补偿加工 9 6 #2 #1 #3 1 13 X %1050G92X0Y0Z0；相对编程无意义相对编程无意义G91G00X120Y80M03S600G17G43Z-32D01长度补偿G01Z-21F300G04P2G00Z21X30Y-50G01Z-41G00Z41X50Y30G01Z-25G04P2G00G49Z57X-200Y-60M05M302022-4-171232022-4-171242022-4-17125编程格式： G8* X Y Z R Q P F L孔位坐标切入点坐标每次进给深度在孔底停留时间重复次数进给速度2022-4-17126M指令格式1、程序停止指令M002、选

12、择停止指令M013、主轴控制指令M03,M04,M054、换刀指令M045、切削液控制M07(雾状-2号),M08(液状-1号),M09(关)6、程序结束M02和M30（返回程序起始点）7、子程序调用M98,M992022-4-171272022-4-17128180050160R255019095701016010=16002022-4-17129180050160R2550190701016010=16002022-4-171302022-4-171312022-4-171322002022-4-171332002022-4-171342002022-4-171352002022-4-17

13、1362002022-4-171372022-4-17138 1、按先主后次的加工原则，确定其走刀路线。首先切削零件的外轮廓，方向为自右向左加工，具体路线为：先倒角（145）切削螺纹的实际外径47.8切削锥度部分切削62倒角（145）切削80切削圆弧部分切削80，再切槽，最后车削螺纹。2）选用刀具并画出刀具布置图根据加工要求需选用三把刀具。1号刀为外圆车刀，2号刀为3的切槽刀，3号刀为螺纹车刀。刀具布置图见图2-41（b）。对刀时采用对刀仪，以1号为基准。3号刀刀尖相对于1号刀刀尖在Z向偏量15，由3号刀的程序进行补偿，其补偿值通过控制面板手工输入，以保持刀尖位置的一致。3）工件坐标系确定由工

14、件图样尺寸分布情况确定工件坐标系原点O取在工件内端面（如图示）处，刀具零点坐标为（200，350）2022-4-171394）确定切削用量 切削用量应根据工件材料、硬度、刀具材料及机床等因素来综合考虑，一般由经验确定。本例各刀具切削用量情况如表2-5所示 表2-5 切削用量表2022-4-171401.功能代码除G90-92,G00-G04外还有：(1)G28、G29分别为沿X方向和Z方向回程序原点；(2)螺纹加工G33DIXLPQ以增量方式编程D-螺纹段内径，I-螺纹段内径，X每次径向进给量，L-螺纹有效段总长，L0时为左螺纹；螺纹切入和切出段须各留2mm；P螺纹节距，Q锥螺纹之锥半角所对径

15、向尺寸，加工直螺纹时，Q=0。2022-4-17141(3)子程序调用G36A(=099);子程序开始G37A；子程序结束G38;子程序必须放在M02程序结束之后。(4)循环开始G81P;P为循环次数，最多99次，循环必须以增量形式进入；G80循环结束(5)公制单位G71；英制G702，M功能出M00-05外还有:(1)换刀M06T；T为所需换至加工工位的刀号(018)，(2)冷却液开M08，关M092022-4-171422022-4-17143教材中螺纹加工采用G92指令2022-4-17144在数控机床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向进给应和机床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给

16、机构加速或减速过程中切削。为此要有引入距离1和超越距离2。如图2-24所示，1和2的数值与机床拖动系统的动态特性有关，与螺纹的螺距和螺纹的精度有关。一般1为25，对大螺距和高精度的螺纹取大值；2一般取的1/4左右。若螺纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按45退刀收尾。2022-4-171452022-4-171462022-4-171472022-4-17148O0001N01 G92 X-25.0 Y10.0 Z40.0；（工件坐标系的设定）N02 G90 G00 Z-16.0 S300 M03；（按绝对值编程）N03 G41 G01 X0 Y40.0 F100 D01

17、M08；（刀具半径左补偿，调1号刀具半径值）N04 X14.96 Y70.0；N05 X43.54；N06 G02 X102.0 Y64.0 I26.46 J-30.0；（顺时针圆弧插补）N07 G03 X150.0 Y40.0 I48.0 J36.0；（逆时针圆弧插补）N08 G01 X170.0；N09 Y0；N10 X0；N11 G00 G40 X-25.0 Y10.0 Z40.0 M09；（取消刀补）N12 M30；（程序停止并返回）2022-4-17149编程中的数值计算，主要是计算零件加工轨迹的尺寸，即计算零件轮廓的基点和节点的坐标，或刀具中心轨迹的基点和节点的坐标。基点：就是直线

18、段与圆弧段的交点和切点。节点：当用直线或圆弧来逼进平面曲线轮廓时，逼近直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点称为节点。大多数控系统具有直线和圆弧插补功能，有些高档系统具有一些特殊曲线插补功能，如抛物线，渐开线，螺旋线等大多加工形状是非园非直曲线或曲面，处理方法是：1,空间曲面行切法：用许多平行的平面曲线来逼近空间曲面2,平面轮廓:(a)平面轮廓方程y=f(x)，将轮廓曲线按编程允差分割成许多小段，用直线或圆弧来逼近这些曲线小段。(b)离散点表示的曲线，一种是数据点较密，可直接用直线或圆弧逼近。数据点少时，可插值法加密节点或曲线拟合后用直线或圆弧逼近。2022-4-17150一、基点坐标的计算1直

19、线与圆弧相交或相切已知直线方程为y=kx+b，求以点（x0，y0）为圆心，半径为R的圆与该直线的交点坐标（xc，yc）。直线方程与圆方程联立，得联立方程组：经推算后给出标准计算公式如下： +=-+-bkxyRyyxx22020)()(21kA+=2202000)()(2RybxCxybkB-+=-=AACBBxC242-=bkxyCC+=2022-4-17151一、基点坐标的计算2圆弧与圆弧相交或相切已知两相交圆的圆心坐标及半径分别为（x1，y1），R1；（x2，y2），R2，求其交点坐标（xc，yc）。 联立两圆方程 经推算可给出标准计算公式如下 =-+-=-+-222222212121)(

20、)()()(RyyxxRyyxx12xxx-=12yyy-=2)()(212121222222RyxRyxD-+-+=21+=yxA-=112xyxyDyB212121RxyDyC-+-=AACBBxC242-=yxxDyCC-=2022-4-17152二、非园曲线的节点坐标计算曲线方程y=f(x),用直线或圆弧逼近时，其节点数目的选择决定于：（1）曲线的特性（形状）（2）逼近曲线的形状（3）逼近误差（一般取零件公差的1/51/10）原则：选用合适的逼近曲线形式，在保证逼近精度的前提下，使节点数目尽可能少，程序段短，计算简单。2022-4-171532022-4-17154（一）用直线逼近零件

21、轮廓曲线的节点计算1、等间距直线逼近法其基本点是使某一坐标的增量相等，如直角坐标中X坐标的增量相等，极坐标系中转角增量相等或直径增量相等。步骤：（1）将按某一坐标增量等分坐标值间距按加工精度凭经验选取；（2）按y=f(x)计算各节点值（3）验算最大逼近误差小于允差允：Y增量最大处，曲率半径小处，拐点处线段。一般允取为零件公差的1/5-1/10（4）若误差不满足要求，则重新从（1）开始。特点：计算简单，当曲线曲率变化大时，程序段数多。2022-4-17155)21( 1)21( 1, 12, 210212111yyxxxyCxxByyACBYAXyyxxyyxx-=-=-=+-=-或2222BA

22、CByAxBACBYAX+=+允2022-4-171562、等弦长直线逼近法其基本点是使每个程序段的直线段长度相等，最大误差发生在零件轮廓曲率半径最小处。步骤：（1）先确定曲率半径最小处Rmin；求Rmin（2）确定允许步长l,（3）将曲线方程与上述方程联立求解交点坐标b;（4）顺次以b,c,d,为园心，l长为半径作园，求各节点的坐标。特点：计算较等间距法复杂，但程序段数较少。0/)1 (2/32= +=dxdRyyR由允允min222l-=)(2minmin22022-4-171572022-4-171583、等误差直线逼近法其基本点是使每个直线段的逼近误差相等，并小于或等于允。步骤：（1）

23、以a点为圆心，确定允许误差允的园方程（2）求园与曲线公切线MN的斜率K:为求YN，YM，XN，XM，需解下面的方程组：222)()(=-+-bayyxxMNMNXXYYK-=-=-=)()()()(MMNMNMMNMNMNNNXFXXYYXFYXfNXYYXfY（曲线方程）（曲线切线方程）（允差圆方程）（允差圆切线方程）2022-4-17159)(aaxxkyy-=-)()(aaxxkyyxfy-=-=和2022-4-17160（二）用圆弧逼近零件轮廓曲线的节点计算用圆弧去逼近工件的轮廓曲线，需求出每段的圆弧圆心、起点、终点的坐标值及圆弧段的半径，节点计算的依据仍是使圆弧段与工件轮廓曲线间的误

24、差小于或等于允。采用的方法有（1）曲率园法，彼此相交的圆弧逼近非圆曲线（2）三点园法：通过已知三个节点求园，并作为一个程序段。（3）相切园法：通过已知四个节点分别作两个相切的园，编出两个圆弧程序段。2022-4-17161（1）基本原理已知轮廓曲线Y=f（X）如图2-14所示，从曲线的起点开始，作与曲线内切的曲率圆，求出曲率圆的中心。以曲率圆中心为圆心，以曲率圆半径加（减）允为半径，所作的圆 （偏差圆）与曲线Y=f（X）的交点为下一个节点，并重新计算曲率圆中心，使曲率圆通过相邻的两节点。 （2）计算步骤2022-4-1716222121222)()()()(nmnmnnmnmnyxyx=-+-

25、=-+-+2022-4-17163（1）基本原理该方法是先用直线逼近零件轮廓，然后在通过连续三点作园，直线逼近轮廓如前述，其逼近误差为1，圆弧与轮廓的误差为2，则21.为减少圆弧段的数目，并保证编程精度，应使2允。现求2允时的直线逼近误差1值，3为圆弧与逼近直线的误差.在相同误差的情况下，用圆弧逼近可减少程序段数。2022-4-171642）计算步骤1.首先从曲线起点开始，通过P1、P2、P3三点作圆。圆方程的一般表达形式为x2y2DxEyF=02.其圆心坐标和半径为：通过已知点P1（x1，y1）、P2（x2，y2），P3（x3，y3）的圆，其应使圆弧段逼近误差=允，为此应作进一步的计算。设已

26、求出连续三个节点P1、P2、P3处曲线的曲率半径分别为RP1、RP2、RP3，通过P1、P2、P3三点的圆的半径为R，取23212323212121232321222212222323212121323231)()()()()()(yxyxyxxyyxxyFyxyxyxxyxxEyxyxyxyyxyD-+-+=-+-+=-+-+=3321PPPPRRRR+= ，按 算出值， PRRR-=允按值进行一次等误差直线段逼近，重新求得P1、P2、P3三点，用此三点作一圆弧，该圆弧即为满足=允条件的圆弧。 2,200EyDx-=-=2422FEDR-+=2022-4(2aaaR

27、RRAB=-=322RAB =由图中可知：由直线与曲线y=f(x)得到由直线和圆弧可得到：有上两式可得到：所以：RRa-=-=11312aaRRRRRR-=-=允21教材中的Ra为3321PPPPRRRR+=RRa13=按1值进行一次等误差直线段逼近，重新求得P1、P2、P3三点，用此三点作一圆弧，该圆弧即为满足1=允条件的圆弧。 2022-4-171663.相切圆法圆弧逼近的节点计算1）基本原理:在曲线的一个计算单元上任选四个点A、B、C、D，其中A点为给定的起点。AD段（一个计算单元）曲线用两相切圆弧M和N逼近。具体来说，点A和B的法线交于M，点C和D的法线交于N，以点M和N为圆心，以MA和ND为半径作两圆弧，则M和N圆弧相切于MN的延长线上G点。曲线与M、N圆的最大误差分别发生在B、C两点，应满足的条件是：NMRRNM=-允允CNDNBM