第二章-数控加工编程的基础知识分解

2023/3/2其次章数控编程§2-1数控加工编程的概述§2-2数控机床的坐标系§2-3数控系统的指令代码2023/3/2§2-1数控加工编程概述一.数控程序的定义数控加工程序编制(与传统加工的区分）：从零件图纸到制成限制介质的全过程。将零件的加工信息：加工依次、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及协助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按确定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成限制介质的整个过程。2023/3/2程序编制分为：手工编程和自动编程两种。

手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必需具备机械加工工艺学问和数值计算实力）自动编程：编程人员只要依据零件图纸的要求，依据某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备限制介质。§2-1数控加工编程概述2023/3/2二、手工编程的步骤和方法图纸工艺分析这一步与一般机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步依次及切削用量等工艺参数等。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§2-1数控加工编程概述2023/3/2计算运动轨迹依据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。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§2-1数控加工编程概述2023/3/2编制程序及初步校验依据制定的加工路途、切削用量、刀具号码、刀具补偿、协助动作及刀具运动轨迹，依据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限制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2023/3/2制备限制介质将程序单上的内容，经转换记录在限制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简洁，也可干脆通过键盘输入。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备限制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2023/3/2程序的校验和试切所制备的限制介质，必需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，应分析错误产生的缘由，进行相应的修改。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备限制介质校验和试切零件图纸错误修改§2-1数控加工编程概述2023/3/2§2-2数控机床的坐标系一.数控机床的坐标系及运动方向

1.定义机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系。标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。2023/3/2图2-1右手笛卡尔直角坐标系+X´、+Y´

、+Z´表示工件的正移动方向。2023/3/22.各坐标轴的确定（1）Z轴的确定

Z轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。对于铣床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线，远离工件方向为正方向。

(2)x轴的确定

X轴一般是水平的，平行于工件的装夹平面。它平行于主要的切削方向，且以此方向为主方向。§2-2数控机床的坐标系2023/3/21）对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标是工件的径向且平行于横向拖板，刀具远离回转中心是正向；

图2-2卧式数控车床2023/3/22）对于刀具旋转的机床（如铣、钻、镗床）①当Z轴水平常，沿刀具主轴向工件看，X轴的正方向指向右边。

图2-3卧式升降台铣床§2-2数控机床的坐标系2023/3/2

图2-4卧式镗床§2-2数控机床的坐标系2023/3/2②当Z轴为铅垂方向

（立式主轴）时a．对于单立柱机床，X

轴的正方向指向右边。

图2-5数控铣床§2-2数控机床的坐标系2023/3/2b．对于双立柱机床（如龙门机床），当站在操作台一侧从主轴向左侧立柱看时，X轴的正方向指向右边。图2-6龙门式轮廓铣床§2-2数控机床的坐标系2023/3/2（3）Y轴的确定Y轴的运动方向则依据X轴和Z轴按右手法则确定。（4）转动方向的确定围绕X、Y、Z轴的转动分别用A、B、C表示，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。3．机床原点机床原点是指机床坐标系的原点，即X=0,Y=0,Z=0的点，一般在机床上是固定的。§2-2数控机床的坐标系2023/3/2二.数控机床的两种坐标系机床坐标系与工件坐标系编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清晰数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。

1.机床原点与机床坐标系

机床原点机床坐标系的零点。这个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§2-2数控机床的坐标系2023/3/2机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，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。留意：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。§2-2数控机床的坐标系2023/3/22.工件原点与工件坐标系工件原点：为编程便利在零件、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。工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，全部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座标系，在加工时通过G指令进行换。§2-2数控机床的坐标系2023/3/2§2-2数控机床的坐标系2023/3/2三.确定坐标和相对坐标1．确定坐标系全部的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。2．相对坐标系

运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系（或增量坐标系）。§2-2数控机床的坐标系2023/3/2ABXXYYO18121520

图2-7绝对与相对坐标系以确定坐标计算：XA=12,YA=15,XB=30,YB=35以相对坐标计算：XA=0,YA=0,XB=18,YB=202023/3/2§2-3数控系统的指令代码一.数控加工程序简介1．程序的组成一个完整的零件加工程序由程序段组成；一个程序段由若干个代码字组成；每个代码字由字符（字母、数字、符号）组成。N01G91G00X50Y60LFN02G01X1000Y5000F150S300T12M03LF．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．N10G00X-50Y-60M02LF2023/3/2

每个程序段以序号“N”开头，以LF(LineFinish)结束，M02=END作为整个程序的结束。2．程序段格式程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列依次和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。目前广泛接受的是，地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式），这种格式的特点是：程序段中的每个指令字均以字母（地址符）起先，其后再跟数字或无符号的数字。§2-3数控系统的指令代码2023/3/2

指令字在程序段中的依次没有严格的规定，即可以随意依次的书写。不须要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。因此，这种格式具有程序简洁、可读性强，易于检查等优点。§2-3数控系统的指令代码2023/3/2●主程序和子程序有时被加工零件上，有多个形态和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编程，则有确定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串，单独地担出来按确定格式做成子程序，程序中子程序以处的部分便称为主程序。子程序可以被多次重复调用。而且有些数控系统中可以进行子程序的“多层嵌套”，子程序可以调用其它子程序，从而可以大大地简化编程工作，缩短程序长度，节约程序存贮器的容量。

§2-3数控系统的指令代码2023/3/2（一）准备功能代码（G代码）准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操作方式，它运用G字编程。G字可接3位整数，也可以带一位小数。模态代码是指某些G代码在一个程序段被指定后，直到以后程序段出现同组的另一个代码时才失效的G代码。非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码。1．与坐标设定有关的指令二.数控系统功能指令代码§2-3数控系统的指令代码2023/3/2坐标系有关指令（G90、G91、G92）G92:工件坐标系设定指令，以刀位点为参考点进行设定。G90:确定坐标指令，编程尺寸按工件坐标系中的坐标给定。G91:相对坐标指令，编程尺寸相对加工起点给定。§2-3数控系统的指令代码2023/3/2例：N001G92X400.000Z250留意:数控车床X坐标接受二倍值编程，即接受直径值编程

31主要内容对刀点与换刀点的确定何谓对刀点？刀位点对刀点换刀点（与换刀位置的区分）相关概念选择对刀点的原则：选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀便利，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方。2023/3/2刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀车刀33对刀点:确定刀具与工件相对位置的点对刀点可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了2.1概述2023/3/2选择合适的对刀点CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XZ2023/3/2

对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。选择对刀点的原则：选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀便利，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方2023/3/2坐标平面选择指令（G17、G18、G19）

G17：指定零件进行xy平面加工

G18：指定零件进行zx平面加工

G19：指定零件进行yz平面加工

注：默认值为G17

两维平面不必设定（如数控车床）§2-3数控系统的指令代码2023/3/2§2-3数控系统的指令代码2023/3/2直线插补指令（G01）刀具以进给速度F指令给定的速度进行直线插补加工快速点定位指令（G00）刀具以点位限制方式快速移动，进给速度F指令对其无效§2-3数控系统的指令代码2023/3/2G01代码编程（相对坐标）N001G92X28Y20LFN004X8Y8LFN002G91G00X－12Y0N005X16Y20LFS200M03T01LFN006G00X12Y0M02LFN003G01X－24Y－12F100G01代码编程（确定坐标）N001G92X28Y20LFN002G90G00X16Y20S200M03T01LFN003G01X－8Y8F100LFN004X0Y0LFN005X16Y20LFN006G00X28Y20M02LF§2-3数控系统的指令代码2023/3/25.圆弧插补指令（G02、G03）G02：顺时针插补指令G03：逆时针插补指令注：圆弧顺逆是从坐标轴正方向向原点投影确定。圆心坐标（i、j、k）编程：i、j、k为圆心相对圆弧起点的坐标值，且总为增量值（该定义以机床运用说明书为准）半径R编程：小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。留意：不能用于整圆编程G17G18G19G90G91G02G03X___Y___X___Z___Y___Z___I___J___I___K___J___K___R___F__*§2-3数控系统的指令代码2023/3/2用确定坐标编程N001G92X0Y0LFN002G90G00X20Y0S200M03T01LFN003G03X0Y20I-20J0F100LFN004X-20Y0I0J-20LFN005X0Y-20I20J0LFN006X20Y0I0J20LFN007G00X0Y0M02LF用增量坐标编程N001G91G00X20Y0S200M03T01LFN004X20Y-20I20J0LFN002G03X-20Y20I-20J0F100LFN005X20Y20I0J20LFN003X-20Y-20I0J-20LFN006G00X-20Y0M02LF按象限编程§2-3数控系统的指令代码2023/3/2用确定坐标编程N001G92X0Y0LFN002G90G00X20Y0S200M03T01LFN003G03X20Y0I-10J0F100LFN004G00X0Y0M02LF用增量坐标编程N001G91G00X20Y0S200M03T01LFN002G03X0Y0I-20J0F200N003G00X-20Y0M02LF跨象限编程§2-3数控系统的指令代码2023/3/2用确定坐标编程N001G92X0Y18LFN002G90G02X18Y0R18F100S300M03LFN003G03X68Y0R25LFN004G02X88Y20R-20M02LF用增量坐标编程N001G91G02X18Y-18R18F100S300M03LFN002G03X50Y0R25LFN003G02X20Y20R-20M02LF§2-3数控系统的指令代码2023/3/26.刀具半径补偿指令（G40、G41、G42）

G40：刀具偏置注销指令

G41：左偏置刀具半径补偿指令

G42：右偏置刀具半径补偿指令§2-3数控系统的指令代码y

ABA编程轮廓B

G41编程轮廓G40G42G40oxoxa）左刀补G41b）右刀补G42刀补功能的定义a）左刀补G41b）右刀补G42y2023/3/22023/3/2刀具半径补偿功能1）可在不知刀具半径的状况下编程2）当刀具半径发生变更时，不必重新修改程序，只需手工输入更改后的刀具半径值即可。3）可用同一程序、同一刀具进行粗加工和精加工§2-3数控系统的指令代码2023/3/27.刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）

G43:刀具长度正补偿指令

G44：刀具长度负补偿指令

G49：刀具长度补偿注销指令实际位移量=程序给定值补偿值§2-3数控系统的指令代码正偏置:-A2=-A1+(-D1)=-(A1+D1)负偏置:-A2=-A1-(-D2)=-A1+D2G43（G44）Z-A1H01H—内存刀补表地址(刀补号)2023/3/2A=-150+(-30)=-180G91G00G43Z-150H01A=-150-(-30)=-120G91G00G44Z-150H01刀具长度补偿示例§2-3数控系统的指令代码2023/3/28.暂停（延时）指令（G04）使刀具作短时间无进给光整加工，用于车槽、镗平面、锪孔程序格式为：G04β__Β后一般用x或P，其后数字表示延时时间或主轴转数N001G91G01Z-7F60S300M03LFN002G04X5LFN003G00Z7M02LF§2-3数控系统的指令代码2023/3/2二）协助功能指令（M代码）M代码主要用于开关量限制，分为模态代码和非模态代码。常用M代码简介1）M00:程序停止指令。程序执行到该指令时无条件停止主轴、刀具、冷却液等。2）M01:支配停止指令。程序执行到该指令时有条件停止主轴、刀具、冷却液等。3）M02:程序结束指令。除停止主轴、刀具、冷却液以外，还用于机床复位和回卷纸带等。4）M03、M04、M05:用于主轴的正传、反转、停止。5）M06:换刀指令6）M30:纸带结束。§2-3数控系统的指令代码2023/3/2三）进给速度F、主轴转速S、及刀具功能T代码进给速度F代码（续效代码）1）代码法：F__（F后面的数字为进给速度代码）2）干脆指定法：F_（F后面的数字为实际进给速度）主轴转速S代码（续效代码）S__（S后面的数字含义与F代码相同）刀具功能F代码（续效代码）T__（例T0101为选用1号刀并对1号刀进行补偿）§2-3数控系统的指令代码2023/3/2实例用30的立铣刀铣削工件轮廓，已知工件原点0(90，60)，机床原点M(0，0)，坐标原点为程序的起点和终点，加工路途为O-A-B-C-D-E-F-G-O，试按确定坐标完成数控铣削手工编程，I、J、K为圆心相对其圆弧起点(圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。(主轴转速为300rpm，进给速度为150mm/m