第二章数控编程基础

第三章数控编程基础1.数控编程的内容与方法2.标准及代码3.数控编程的坐标系

第一节概述数控编程的内容：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.编写零件加工程序4.制作控制介质5.程序校验和试切削一.数控编程的基本概念二.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。图纸工艺分析

在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：确定加工机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改第一节概述计算运动轨迹

根据图纸尺寸及工艺线路的要求：选定工件坐标系计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。错误计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸修改第一节概述

编制程序及初步校验根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。

计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改第一节概述制备控制介质

将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。第一节概述计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改

程序的校验和试切

所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。第一节概述计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改内容小结1、程序编制的基本概念2、手工编程的内容和步骤第二节编程的基础知识1．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．程序段格式

程序段的长短、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．主程序和子程序一.程序的结构第二节编程的基础知识1.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）.坐标轴的命名规定二.数控机床的坐标系第二节编程的基础知识注意：标准统一规定：上述坐标系是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动的坐标系。如果是刀具不动，工件运动的坐标则加“′”的字母表示。标准统一规定，以增大工件与刀具之间的距离的方向为坐标轴的正方向。二.数控机床的坐标系第二节编程的基础知识2）.机床坐标系的确定方法（１）Z轴（２）X轴（３）Y轴（４）A、B、C的转向（５）附加坐标Z坐标（轴）方位Z坐标平行主轴轴线的进给轴。没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。主轴能摆动：在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。第二节编程的基础知识立式5轴数控铣床的坐标系Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。+Z+Z第二节编程的基础知识+Z第二节编程的基础知识X坐标在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。+Z+X/第二节编程的基础知识Z轴垂直（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；+Z+X/立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X/第二节编程的基础知识+Z

Z轴垂直（立式）：双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，

X轴的正方向指向右边。+X/第二节编程的基础知识在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+Z+X第二节编程的基础知识Y坐标

利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在XZ平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。第二节编程的基础知识立、卧式数控铣床+Z+X/+Z+X+Y+Y第二节编程的基础知识+Z+X/+Y立式5轴联动数控铣床+Z+X/+Y′龙门数控铣床第二节编程的基础知识+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/回转坐标A、B、C第二节编程的基础知识立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X/+Y/+A+C/+W辅助坐标U、V、W第二节编程的基础知识

卧式车床立式升降台铣床第二节编程的基础知识卧式5轴数控铣床卧式铣床第二节编程的基础知识第二节编程的基础知识2.工件坐标系与编程坐标系1）机床坐标系与机床原点及机床参考点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与机床坐标系机床原点（零点）：机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。第二节编程的基础知识机床原点的设置（车床）机床参考点（车床）机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。第二节编程的基础知识工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行切换。第二节编程的基础知识编程坐标系：在编程时，一律假定工件不动，全部用刀具运动的坐标系编程。Y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轴第二节编程的基础知识机床坐标系与工件坐标系关系第二节编程的基础知识3.绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系：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。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。如图加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB＝30，YB＝50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB＝20，VB＝30第二节编程的基础知识4.最小设定单位与编程尺寸的表示法最小设定单位：数控系统能实现的最小位移量，又称脉冲当量（0.01～0.0001㎜）。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。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。如：X=524.295㎜，Y=36.52㎜，最小设定单位为0.01㎜，则：1法表示：X52430Z36522法表示：X524.30Z36.52第二节编程的基础知识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.准备功能G指令准备功能Ｇ指令：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。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一G代码时才失效。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N010G90G00X16S600T01M03；N020G01X8Y6F100；N030X0Y0；三.功能指令简介第二节编程的基础知识2.辅助功能M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、运动部件夹紧与松开（M10、M11）8、程序结束指令（M30）3.F、S、T指令1、进给速度指令。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。2、主轴转速指令。用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为r/min。3、刀具号指令。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。内容小结1、坐标轴的运动方向及其命名

2、机床坐标系与工件坐标系

3、绝对坐标编程和相对坐标编程

4、分辨率

第二节编程的基础知识习题与思考题1、名词解释：坐标轴、坐标系、机床原点、工件原点2、试说明机床坐标系与工件坐标系各自的功用，以及它们的相互关系和如何确定它们的相互关系。3、请按ISO标准，判别数控机床的坐标系，并说明各坐标轴运动方向的确定原则(即说明所确定的方向是刀具还是工件的运动方向)。第二节编程的基础知识第三节常用准备功能指令编程方法1.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）G90—绝对坐标指令G91—增量坐标指令例3编制图中的移动量。绝对尺寸指令：G90G01X30Y50；增量尺寸指令：G91G01X20Y30；或G01U20V30；一.与坐标系有关指令第三节常用准备功能指令编程方法2.坐标系设定指令（G50,G92）例设置图中工件坐标系坐标系设定指令：G50X400Z200；注意：（1）X坐标为回转直径；（2）X、Z只能使用绝对坐标值；（3）可重复设定或改变编程原点。200400OpX

Z一.与坐标系有关指令3.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）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。第三节常用准备功能指令编程方法1.快速点定位指令（G00）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:Ｇ００Ｘ___Ｙ__Ｚ___

目标点坐标2.直线插补指令（G01）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：Ｇ0１Ｘ＿＿Ｙ＿＿Ｚ＿＿Ｆ＿＿

进给速度目标点坐标二.运动控制指令3.圆弧插补指令（G02、G03）第三节常用准备功能指令编程方法

(1)XY平面圆弧

(2)XZ平面圆弧

(3)YZ平面圆弧

3.圆弧插补指令（G02、G03）G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。圆弧顺、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。书写格式为：______030217FJIRYXGGGþýüîíìþýüîíì______030218FKIRZXGGGþýüîíìþýüîíì______030219FKJRZYGGGþýüîíìþýüîíì注：1.如右图用R编程时：2.用I，J，K编程时：第三节常用准备功能指令编程方法

例编出加工图所示零件程序。1.使用绝对值且R方式：O0100N0010G92X0Y0；N0020G90G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-80Y-40F200；N0040G01X-80Y-20；N0050G02X-40Y20R40F100；N0060G03X20Y80R60；N0070G01X40Y80F200；N0080Y-40；N0090G00X0Y0M02；第三节常用准备功能指令编程方法

2.使用增量值且I、J方式：O0200N0010G92X0Y0；N0020G91G17G00X40Y-40S600T01M03；N0030G01X-120Y0F200；N0040X0Y20；N0050G02X40Y40I40J0F100；N0060G03X60Y60I0J60；N0070G01X20F200；N0080Y-120；N0090G00X-40Y40M02；4.暂停(延迟)指令（G04）书写格式为：G0410练习第三节常用准备功能指令编程方法1.刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）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.刀具补偿指令第三节常用准备功能指令编程方法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；（如果刀具沿轮廓轨迹走，刀具向右多切了R，所以要向左补R）。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；（如果刀具沿轮廓轨迹走，刀具向左多切了R，所以要向右补R）。G40为取消刀补。书写格式：1．G41、G42与G00，G01配合使用。2．G41、G42与G02，G03配合使用。X—Y—D；úûùêëéúûùêëé42410100GGGGD—；úûùêëé4241GGX—Y—R—；úûùêëé0302GG第三节常用准备功能指令编程方法1.3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、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。第三节常用准备功能指令编程方法例铣削加工图所示的轮廓，采用20㎜的立式铣刀。O0010N010G92X0Y0；N020G91G00G42X70Y40D01S800M03M08；N030G01X80Y0F100；N040G03X40Y40I0J40；N050G01Y60；N060X-20；N070G02X-80I-40；N080G01X-20；N090Y-100；N100G00G40X-70Y-40M05M09M02；

YXO

70602020ABCDEFGR40R4012010040

O第三节常用准备功能指令编程方法2.刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）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—）G49为取消刀补（有的系统用G40）。

Z向实际位移量＝程序给定值±补偿值可正可负Z—H—；

úûùêëé4443GG用G43(正向偏置)，G44(负向偏置)指令偏置的方向。H指令设定在偏置存储器中的偏置量。无论是绝对指令还是增量指令，由H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在G43时加，在G44时则是从a轴运动指令的终点坐标值中减去。计算后的坐标值成为终点。偏置号可用H00-H99来指定。偏置值与偏置号对应，可通过MDI/CRT先设置在偏置存储器中。对应偏置号00即H00的偏置值通常为0，因此对应于H00的偏置量不设定。要取消刀具长度补偿时用指令G49或H00。G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。练习例.图33所示的刀具长度补偿程序。H01=4.0(偏置值)N01G91G00X120.0Y80.0M03S500N02G43Z32.0H01N03G01Z21.0F1000N04G04P2000N05G00Z21.0N06X30.0Y-50.0N07G01Z41.0N08G00Z41.0N09X50.0Y30.0N10G01Z25.0N11G04 P2000N12G00 Z57.0H00(G49)N13X200.0Y60.0N14M05N15M30由于偏置号的改变而造成偏置值的改变时，新的偏置值并不加到旧偏置值上。例如，H01的偏置值为20.0，H02的偏置值为30.0时G90G43 Z100.0