课题2-1 数控加工程序编制基础课件

1、 课题2-1：数控加工程序编制基础数控程序编制的概念 2.1数控机床的坐标系 2.2本课实训2.5数控编程常用指令 2.3程序编制中的数学处理 2.49/14/202212.1 数控程序编制的概念 2.1.1 数控程序编制的定义1.数控程序编制的内容及步骤 分析零件图样和制定工艺方案 数学处理 编写零件加工程序 程序检验 对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。 9/14/202222.数控程序编制的方法 （1）手工编程（2）计算机自动编程2.1.1 数控程序编制的定义9/14/202232.1

2、.2 字与字的功能1）字符与代码ISO代码 EIA代码2）字 字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符 “X80”是一个字，X为地址符，数字“80”为地址中的内容 9/14/202243）字的功能（1）顺序号字N 顺序号字N是地址符，后续数字一般为14位的正整数，顺序号位于程序段之首 。 （2）准备功能字G准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令 2.1.2 字与字的功能9/14/20225（3）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸； 第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点的

3、角度坐标尺寸； 第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。 2.1.2 字与字的功能9/14/20227（4）进给功能字F（5）主轴转速功能字S（6）刀具功能字T2.1.2 字与字的功能9/14/202282.1.3 程序格式1）程序段格式程序段格式举例：N50 G01 X85 Y30 F300 S1200 T02 M08；N60 X90； 移动目标：终点坐标值X、Y、Z；沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；进给速度：进给功能字F；切削速度：主轴转速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；机床辅助动作：辅助功能字M。 本程序段省略了续效字“G01，Y30，F300，S1200，T02，M08”

4、，但它们的功能仍然有效 9/14/2022102）加工程序的一般格式% / 开始符O1234 / 程序名N10 G54 G00 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X85 Y40 F300 T02 M08 N30 X100 / 程序主体N200 M30 / 结束符%2.1.3 程序格式9/14/202211 1机床坐标系的确定 1）机床相对运动的规定 编程时，假定工件静止，刀具运动，实际恰相反； 数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化，这给数控系统和机床的设计、程序编制和使用维修带来极大的便利。2.2 数控机床的坐标系2.2.1 数控机床的坐标系与运动方向9/14/202212

5、（1）大拇指X坐标；食指Y坐标；中指Z 坐标； （2）各指的指向为该坐标的正方向； （3）右手螺旋定则（大拇指的指向为各坐标的正向，四指的旋转方向为旋转坐标的正向） 决定围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标，用A、B、C表示； 右手笛卡儿直角坐标系决定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系：2.2 数控机床的坐标系9/14/2022143）运动方向的规定(a)右手直角坐标系统(b)X、Y、Z移动轴 A、旋转轴2.2 数控机床的坐标系9/14/202215 若Z轴是垂直的，从主轴向立柱看（从机床正面看），对于单立柱机床，X轴的正向指向右边； 对于双立柱机床，从主轴向左侧立柱看时，X轴的正向指向右

6、边；2）X坐标 （1）在刀具旋转的机床上： 若Z轴是水平的，则从主轴向工件看（从机床后面向前看），X轴的正向指向右边；2.2 数控机床的坐标系9/14/202217ZYX卧式数控铣床的坐标系 返回2.2 数控机床的坐标系9/14/202218ZYX数控龙门铣床的坐标系2.2 数控机床的坐标系9/14/202219（2）在工件旋转的机床上，X轴的运动方向是在工件的径向并平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心的方向为X轴的正向；2.2 数控机床的坐标系9/14/2022203）Y坐标 （1）确定XZ的坐标的正方向后，用右手直角坐标系确定Y坐标的方向；2.2 数控机床的坐标系9/14/2022213附

7、加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。 对于直线运动，通常建立的附加坐标系有： 1）指定平行于X、Y、Z的坐标轴 可以采用的附加坐标系： 第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标； 2）指定不平行于X、Y、Z的坐标轴 也可以采用的附加坐标系： 第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标； 2.2 数控机床的坐标系9/14/202222（2）数控铣床的原点 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上 。2.2 数控机床的坐标系9/14/2022242机床参考点（1）机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。（2）机床参考点的位置是由机床制造厂家

8、在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。注意：通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的 ；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。 2.2 数控机床的坐标系9/14/202225 在机床通电后，要在机床上建立唯一的坐标系，而大多数数控机床的位置反馈系统都使用增量式的旋转编码器或者增量式的光栅尺作为反馈元件，因而机床在通电开机后，无法确定当前在机床坐标系中的真实位置，所以都必须首先返回参考点，从而确定机床的坐标系原点。 （4）为什么要返回参考点？2.2 数控机床的坐标系9/14/202227 1）编程坐标系是编程人员根据

9、零件图样及加工工艺等建立的坐标系。 2）编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如图所示，其中O2即为编程坐标系原点。2.2 数控机床的坐标系2.2.3. 工件（编程）坐标系9/14/2022283）编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。 4）编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如图所示为车削零件的编程原点。 2.2 数控机床的坐标系9/14/2022292.3 常用编程指令1. 绝对尺寸指令（G90）和增量尺寸指令（G91）（1）G90所有运动轨迹

10、坐标点的坐标值都从某一固定的坐标 原点计量；（2）G91运动轨迹的终点坐标是相对于该段轨迹的起点坐标 计量。注意： 1）在同一个程序里，可单独使用，也可混合使用，以不用加减计算即可得到坐标值的原则来选用； 2）但在同一条程序段中，只能使用一种，不能混用； 3）如果加工精度要求比较高，就选用G90，因为使用G91会产生累计误差。9/14/202230绝对尺寸编程.G90;G00 X30 Y37;2.3 常用编程指令9/14/202231相对尺寸编程.G91;G00 X20 Y25;2.3 常用编程指令9/14/202232练习与思考： 假设铣刀已定位至H点，接着沿ABCDEFG程序原点A点，试完

11、成轮廓切削的程序。2.3 常用编程指令9/14/202233 G90 G01 X18. F100； H B，用绝对值表示较方便； G91 X35. Y-20.； B C，用增量值表示较方便； G90 X92.； C D，用绝对值表示较方便； Y15.； D E，用绝对值表示较方便； G91 X -60.； E F，用增量值表示较方便；程序编制如下：2.3 常用编程指令9/14/202234Y -15.； F G，用增量值表示之；X -32.； G程序原点，理由同上； Y60.； 程序原点A，理由同上。2.3 常用编程指令9/14/202235坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平

12、面的。（1）G17选择XY平面；（数铣和加工中心默认，编程时可省掉）（2）G18选择ZX平面；（数车默认，编程时可省掉）（3）G19选择YZ平面。2.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）2.3 常用编程指令9/14/2022363.快速点定位指令（G00）编程格式: G00 X Y Z ；（不需指定F ）其中： 1）格式中可三轴联动或两轴联动或一轴联动； 2）X、Y、Z的值为点定位后的终点坐标值； 3）只要是非切削的移动，通常使用G00指令（如由机械原点快速定位至切削起点，切削完成的Z轴退刀及X、Y轴的定位等，以节省加工时间）。2.3 常用编程指令9/14/202237注意： 1）以数控

13、系统预先调定的最大进给速度移动，可以通过控制面板上的“快速进给率”按钮调整； 2）快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动到目标位置，其移动速度由参数来设定。指令执行开始后，刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动，最后减速到达终点。 2.3 常用编程指令9/14/202238 一般都设定成斜进45（又称为非直线型定位）方式，而不以直线型定位方式移动。 G00快速定位的路径a、同时到达终点b、单向移动至终点2.3 常用编程指令9/14/202239图示刀具由A点快速定位至B点：用绝对值表示：G90 G00 X92. Y35.；用增量值表示：G91 G00 X62. Y -25.；2.

14、3 常用编程指令9/14/2022404.直线插补指令（G01）编程格式: G01 X Y Z F ；其中： 1）G01是续效指令，如相同可省略； 2）X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值； 3）F为进给速度（F是持续有效的指令，故切削速率相同时，下一程序段可省略），单位是mm/min； 4）可三轴联动或二轴联动或单轴移动；2.3 常用编程指令9/14/202241OABCDE假设刀具由程序原点往上铣削轮廓外形。G90 G01 Y17. F80； X -10. Y30.； G91 X -40.； Y -18.； G90 X -22. Y0； X0.； ：2.3 常用编程指令9/14/20224

15、25. 圆弧插补指令（G02顺时针圆弧插补指令；G03逆时针圆弧插补指令）编程格式:（1）XY平面上的圆弧（2）ZX平面上的圆弧（3）YZ平面上的圆弧2.3 常用编程指令9/14/202243 根据右手坐标系统，视线朝向平面垂直轴的正方向往负方向看，顺时针为G02，逆时针为G03。2.3 常用编程指令9/14/202244其中： 1）X Y Z 是圆弧插补的终点坐标，可用绝对值（G90） 或增量值（G91）表示； 2）（半径法）R是圆弧半径，以半径值表示： 当圆弧对应的圆心角180时，R是正值； 当圆弧对应的圆心角180时，R是负值；2.3 常用编程指令9/14/202245 3）（圆心法）I

16、、J、K是圆心相对于圆弧起点的坐标增量，在X(I)、Y(J)、Z(K)轴上的分向量； 4）选用原则：以使用较方便者（即不用计算，即可看出数值者）为取舍，当同一程序段中同时出现I、J和R时，以R为优先（即有效），I、J无效。 2.3 常用编程指令9/14/202246走刀方向起点（终点）OA5）若要铣削一全圆时，只能用圆心法表示，半径法无法执行。若用半径法以二个半圆相接 ，其真圆度误差会太大。 如图，铣削一全圆的指令写法： G02 I -50；2.3 常用编程指令9/14/202247假设刀具由程序原点向上沿轮廓铣削。G90 G01 Y12. F80；G02 X38.158 Y40. I38.

17、158 J -12.；G91 G01 X11.；G03 X24. R12.； G01 X8.0；2.3 常用编程指令9/14/202248G02 X10. Y -10. R10.；G01 G90 Y10.； G91 X -15. Y -10.；X -20.；G90 G03 X20.158 R18.；G01 X0.；G90 G01 Y12. F80；G02 X38.158 Y40. I38. 158 J -12.；G91 G01 X11.；G03 X24. R12.； G01 X8.0；2.3 常用编程指令9/14/202249 （1）一般CNC铣床或MC开机后，即设定为G17（XY平面），故在

18、XY平面上铣削圆弧，可省略G17指令； （2）当一单节中同时出现I、J和R时，以R为优先（即有效），I、J无效； （3）I0或J0或K0时，可省略不写； （4）省略X、Y、Z终点坐标指令时，表示起点和终点为同一点，是切削全圆，若用半径法则刀具无运动产生；使用G02、G03圆弧切削指令时应注意下列几点：2.3 常用编程指令9/14/202250 （5）当终点坐标与指定的半径值非交于同一点时，会显示警示讯息； （6）直线切削后面接图弧切削，其G指令必须转换为G02或G03，若再行直线切削时，则必须再转换为G01指令，这些是很容易被疏忽的； （7）使用切削指令（G01，G02，G03）须先指令主轴转动，且须指令进给速率F。2.3 常用编程指令9/14/2022512.4 程序编制中的数学处理2.4.1 选择编程原点 车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心