数控编程和数控机床编程及加工

确定加工方案工艺处理数学处理编写程序清单制备控制介质程序检验5.1.1数控编程过程及方法图5-1数控编程过程5.1数控编程的基本知识一、编程过程1．确定加工方案:选择能够实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹方法。2.

工艺处理:工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量。3.数学处理:根据图纸数据求出编程所需的数据(每一程序段的终点坐标)。4.编写程序清单5.制备介质和程序检验加工方案工艺处理数学处理

二、机床的坐标系与运动方向（机器坐标系）

为了使编出的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性，必须统一规定数控机床的坐标方向。

JB3051-82标准为《数字控制机床坐标轴和运动方向的命名》，与国际标准ISO841中的规定相同。

a对于工件旋转的机床，X为工件径向，平行于横滑座，刀具离开工件旋转中心向为正

b对于刀具旋转的立式机床，当从刀具的主轴向立柱看时，向右的方向为正

c对于刀具旋转的卧式机床，当从刀具（主轴）尾端向工件看时，向右的方向为正

编程方法1.

手工编程

2.

数控语言编程

3.

图形编程XYZABC右手笛卡儿坐标系二、机床的坐标系与运动方向1.刀具相对于静止工件而运动的原则假定刀具(动)相对于静止的工件(静)运动。2.标准（机床）坐标系的规定（1）机床坐标系的规定标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔坐标系，如图所示，规定了X、Y、Z三个直角坐标轴的方向，这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨平行。根据右手螺旋法则，我们可以很方便地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。

（1）Z坐标的确定Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。Z为平行与机床主轴，离开工件为正，正方向是刀具远离工件的方向。（2）X坐标的确定

X坐标运动一般是水平的，它平行于工件的装夹平面，平行主切削方向；是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。（3）Y坐标的确定Y⊥X⊥ZX轴逆时针旋转90度得到Y轴（4）旋转运动坐标系X（A）、Y（B）、Z（C）3.运动方向的确定c

数控车床坐标系数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统+X+X图

数控铣床坐标系图

数控镗铣床坐标系

数控机床的坐标系统图

机床坐标系与工件坐标系机床原点是机床固有的点，以该点为原点与机床的主要坐标建立的直角坐标系，称为机床坐标系。机床坐标系是制造机床时用以确定各零部件相对位置而建立起来的。三、机床坐标系与工件坐标系工件坐标系是指编程人员以零件图纸上的某一点（工件原点或编程原点）为坐标原点建立的坐标系，编程时用来确定编程尺寸。

如图

所示机床原点（机械原点，机械参考点，零点）机床固有点，启动时，通常要进行机动式或手动式回零，回零就是回到直线坐标和旋转坐标的正向极限位置，这个位置一般采用常开微动开关配合反馈元件标记脉冲的方法确定。图

绝对坐标系与增量（相对）坐标值绝对坐标是表示刀具（或机床）运动位置的坐标值，是相对于固定的坐标原点给出的。如图（a）增量坐标所表示的刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于前一位置的，而不是相对于固定的坐标原点的。如图（b）四、绝对坐标系统与增量（相对）坐标系统机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系的说明：

机床坐标系数控机床出厂时，由生产厂家按照国家标准设定的坐标系。机床坐标系一经设定，就不再改变。每次开机时由数控装置自动设置一次机床坐标系。编程坐标系（工件坐标系）为了编程方便而设定的坐标系，零件加工程序中的坐标值均为编程坐标系中的坐标。编写零件加工程序前必须确定所在的坐标系。编程时一般选择工件上的某一点为程序的原点（0），并以这点作为坐标系的原点，编程坐标系可以同时设定6个（G54-G59）。局部坐标系在编程坐标系中建立的坐标系G52,在所在的编程坐标系里有效。编程坐标系G54编程坐标系G59G54中的局部坐标系G59中的局部坐标系机床坐标系图

机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系的关系5.1.4编程中数学处理问题

1.数值计算的内容（1）基点，逼近节点计算（2）刀位点轨迹的计算（3）辅助程序段的数值计算的基点坐标计算1）等间距直线逼近法2）等程序段法直线逼近的节点计算3）等误差法直线段逼近的节点计算4）曲率圆法圆弧逼近的节点计算5）三点圆法圆弧逼近的节点计算当以工件的左端面为工件原点时，应按以下程序建立工件坐标系G92X198Z268当以工件的右端面为工件原点时，应按以下程序建立工件坐标系G92X198Z58****参考内容：数控车床与铣床的对刀

(一)．数控车床的对刀

数控车床对刀方法基本相同，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：

1）回参考点操作采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系的坐标值。

2）试切对刀先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后，停止主轴，测量工件外圆直径D。如图所示。再将工件端面车一刀，当CRT上显示的X坐标值为-（D/2）时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。

例要求刀具从当前点移动到Ａ点，再从Ａ点移动到B点%0001N10G54G00G90X40Z30N20G59N30G00X30Z30N40M30a用G90编程%0002N10G92X0Z0N20G01X15Z20N30X45Z40N40X25Z60N50X0Z0N60M30b用G91编程%0003N10G91N20G01X15Z20N30X40Z20N40X-20Z20N50X-25Z-60N60M30C混合编程%0004N10G92X0Z0N20G01X15Z20N30U30Z40N40X25W20N50X0Z0N60M30A直径编程%0005N10G92X180Z254N20G36G01X20W-44N30U30Z50N40G00X180Z254N50M30B半径编程%0006N10G92X90Z254N20G37G01X10W-44N30U15Z50N40G00X90Z254N50M306.2进给控制指令例6-5如下图，用直线插补指令编程%0007N10G92X100Z10N20G00X16Z2M03N30G01U10W-5F300N40Z-48N50U34W-10N60U20Z-73N70X90N80G00X100Z10N90M05N100M30例６-６用倒角指令编程6.2.4G32螺纹加工指令

1）格式G32X（U）—Z（W）—R—E—P—F—注：

.在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速段和降速退刀段，以消除伺服滞后造成的螺距误差；.在螺纹切削过程中进给修调无效；.螺纹加工时主轴必须旋转。从粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；

.在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险；

.在螺纹加工中不得使用恒定线速度控制功能；

.R为0.75-1.75倍的螺距,E为牙型高.2)常用螺纹切削的进给次数与吃刀量80100M30×1.5图6-13螺纹编程实例mm，mm，1mm，6.2.5暂停指令G04

G04

X

其中X。6.3回参考点控制指令

1）自动返回参考点G28指令

G28X（U）Z（W）

2）从参考点返回G29指令

G29X（U）Z（W）

%3318

N1T0101

N2G00X50Z100

N3G28X80Z200

N4G29X40Z250

N5G00X50Z100

N6M30

注：1、使用该两指令应回过一次参考点

2、回参考点时应取消刀偏、刀补图3.3.18G28/G29编程实例Φ40中间点B目标点C参考点R当前点A250100Φ50200Φ80+X+Z6.4恒线速度G96、G97指令

格式：G96S恒线速度有效

G97S取消恒线速度功能

说明：

S：G96后面的S值为切削的恒定线速度（m/min）；

G97后面的S值为取消恒线速度后，指定的主轴转速（r/min）；

如缺省，则为执行G96指令前的主轴转速度。

注意：

1、使用恒线速度功能，主轴必须能自动变速。（如：伺服主轴、变频主轴）

2、在系统参数中设定主轴最高限速。

用恒线速度功能编程1、内、外径切削循G80指令

1）圆柱面的内、外径切削循

G80X（U）Z（W）F

F2)带锥度的内、外径切削循环

G80X（U）Z（W）I.F

I----切削始点B与切削终点C的半径差，即rb-rc。当算术值为正时，I取正值；为负时，I取负值，I为模态值。

FΦ14Φ24Φ40303Φ33例（G01绝对）%1008

N1T0101

N2G00X90Z20

N3G00X31Z3

N4G01Z-50F100

N5G00X36

N6Z3

N7X30

N8G01Z-50F80

N9G00X36

N10X90Z20

N11M30例（G80绝对）

%1008

N1T0101

N2G00X90Z20

N3X40Z3

N4G80X31Z-50F100

N5G80X30Z-50F80

N6X90Z20

N7M30例2（G01）

%1008

T0101

G00X80Z10

G00X31Z3

G01Z-50F100

G00X36

Z3

X29

G01Z-20F100

G00X36

Z3

X28

G01Z-20F80

X30

Z-50

G00X36

X80Z10

M05

M30例2（G80）

%1008

T0101

G00X80Z10

G00X40Z3

G80X31Z-50F100

G80X29Z-20

G80X28Z-20

G01Z-17F80

G80X30Z-50

G00X80Z10

M05

M30例3

%1008

T0101

G00X100Z40

G00X26.6Z5

G01X31Z-50F100

G00X36

X100Z40

T0202

G00X25.6Z5

G01X30Z-50F80

G00X36

X100Z40

M05

M30例3

%1008

T0101

G00X100Z40

G00X40Z5

G80X31Z-50I-2.2F100

G00X100Z40

T0202

G00X40Z5

G80X30Z-50I-2.2F80

G00X100Z40

M05

M30例4

%1008

T0101

M03S450

G00X100Z40

X40Z3

G80X31Z-50F100

G80X25Z-20

G80X29Z-4I-7F100

G00X100Z40

T0202

G00X100Z40

G00X14Z3

G01X24Z-2F80

Z-20

X28

X30Z-50

G00X36

X80Z10

M05

M30

2、端面切削循环G81指令

1）端面切削循环

G81X（U）Z（W）F

2）圆锥端面切削循环

G81X（U）Z（W)KF

3、螺纹切削循环G82指令

1）直螺纹切削循环

G82X（U）Z（W）RECPF

X、Z：C点的坐标值，或C点相对A点的增量值。

R、E：Z、X轴向螺纹收尾量，为增量值。

P：相邻螺纹头的切削起点之间对应的主轴转角

F：螺纹导程C:螺纹头数2）锥螺纹切削循环

G82XZIRECPF

其中X、Z同上述一致，I为锥螺纹始点与锥螺纹终点的半径差，即rb-rc，I为模态值7.2复合循环切削指令

1、外径粗加工循环G71指令无凹槽内（外）径粗车复合循环%3332（见图3.3.32）

N1T0101

N2G00X80Z80

N3M03S400

N4X6Z5

G71U1R1P8Q16X-0.4Z0.1F100N5G00X80Z80

N6T0202

N7G00G42X6Z5

N8G00X44

N9G01W-20F80

N10U-10W-10

N11W-10

N12G03U-14W-7R7

N13G01W-10

N14G02U-10W-5R5

N15G01Z-80

N16U-4W-2

N17G40X4

N18G00Z80

N19X80

N20M30有凹槽加工时端面粗车复合循环G72指令3、封闭轮廓循环G73指令

初级工样题六初级工样题七中级工样题一综合练习一5.3数控铣削编程（1）首先应进行合理的工艺分析（2）尽量按刀具集中法安排加工工序，减少换刀次数（3）合理设计进、退刀辅助程序段，选择换刀点的位置，是保证加工正常进行，提高零件加工效率的重要环节。（4）程序必须认真检查，加工前进行试运行，减少程序出错率。2.坐标系1）机床坐标系2）参考点3)工件坐标系Ｚ轴方向的零点，一般设在工件表面5.3.2铣削加工时的刀具路径1.安全高度的确定2.进刀、退刀方式的确定方式：侧向或沿切线进刀、退刀a.下刀移动过程不能用快速运动指令G00，要用直线插补运动指令G01.b.对于零件型腔的粗铣加工，一般应先钻一个工艺孔至型腔底面并扩孔，以便所使用的立铣刀能从工艺孔进刀，再进行型腔加工。常用指令M代码

1）CNC内定的辅助功能程序暂停M00程序结束M02程序结束并返回零件程序头M30子程序调用M98及从子程序返回M992)PLC设定的辅助功能主轴控制指令M03\M04\M05换刀指令M06切削液打开、停止指令M07\M092）准备功能代码尺寸单位选择G20、G21、G22进给速度单位的设定G94、G95工件坐标系设定G92工件坐标系选择G54-G59局部坐标系设定G52直接机床坐标系编程G53坐标平面选择G17\G18\G19G17:选择XY平面

G18:选择XZ平面

G19:选择YZ平面绝对值编程G90与相对值编程G91快速定位指令G00线性进给G01

例用12的立铣刀加工下图所示的台阶面圆弧进给G02\G03当圆弧圆心角小于180，R为正，否则为负刀具半径补偿指令G40\G41\G42

例加工开始时刀具距离工件50mm，被吃刀量10mm刀具长度补偿G43\G44\G49固定循环格式：GXXXYZRQPFK数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20