数控技术课件课题4

数控编程的种类及步骤编程：把零件的全部加工工艺过程及其他辅助动作，按动作顺序，用数控机床上规定的指令、格式，编程加工程序，然后将程序输入数控机床。编程种类数控编程人员采用人机对话的方式将零件信息输入计算机，由CAD/CAM软件的NC模块自动生成程序，或者通过其他应用程序，将零件图纸信息直接转换成数控程序适用于形状复杂（如空间曲线、曲面）、工序较长，计算繁琐的零件计算机辅助编程：手工编程：在编程的过程中，全部或主要由人进行。适用于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件；简单，经济，效率高第4讲数控编程基础手工编程的步骤1．分析零件图样和制订工艺方案通过对零件材料、形状、尺寸、技术要求等进行分析，选择合适的数控机床，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具、切削用量等。2．数值计算根据已确定的加工路线和加工误差，计算出数控机床所需输入数据。数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控系统的功能。对于由直线和圆弧组成的简单轮廓，只需计算出几何元素的交点或切点、起点、终点和圆弧的圆心坐标等，这可由人工来完成。对于形状较复杂的零件，如非圆曲线等，就需要用直线段或圆弧段来逼近求节点(逼近线段与非圆曲线的交点)坐标，这需要借助计算机和专门软件来进行计算。3．编写零件加工程序根据工艺过程、数值计算结果以及辅助操作要求，按照数控系统规定的程序指令及格式编写出加工程序。4．制作控制介质制作控制介质就是将编写好的程序记录在控制介质上，并通过机床的输入装置，将控制介质上的数控加工程序输入到数控机床。5．程序检验与首件试切为了保证零件加工的正确性，数控程序必须经过校验和试切才能用于正式加工。通常可以采用机床空运行和模拟加工的方法来检查加工程序，但这些方法不能检验被加工零件的精度。要检验被加工零件的加工精度，通常通过首件试切，若发现加工精度达不到要求，应分析其误差产生原因，采取措施加以纠正。数控机床的坐标系一.标准坐标系1.规定原则：国际标准与我国机械工业制定标准JB3052-82等效右手笛卡尔坐标系右手螺旋法则判定＋Y＋X＋Z＋X,＋Y或＋Z＋A,＋B或＋C右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分别代表＋X,＋Y，＋Z轴。围绕这几根轴的回转运动分别用＋A,＋B,＋C表示，其正方向用右手螺旋法则确定。与＋X,＋Y,＋Z,＋A,＋B,＋C相反的方向用带‘的＋X’,＋Y‘,＋Z’,＋A‘,＋B’＋C‘表示刀具运动坐标与工件运动坐标刀具运动坐标：工件固定，刀具相对工件运动（数控车床），用字母不带’的坐标表示工件相对刀具而运动的工件运动坐标工件运动坐标：刀具固定，工件相对刀具运动（数控铣床），用字母带‘的坐标表示刀具相对工件而运动的刀具运动坐标假设：工件固定，刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就能根据零件图样确定机床的加工过程。当工件运动时，在坐标轴符号上加“′”表示。运动的正方向规定使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向ISO标准规定：(1)不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具运动。(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。(3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向2.坐标轴确定的方法及步骤Z轴1）、Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。2）、若机床没有主轴（刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。3）、若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。

X坐标轴

1）、X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标。2）、对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。3）、对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。4）、对刀具和工件均不旋转的机床（刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。

Y坐标轴

根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡尔坐标系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W。

Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。立式数控铣床的坐标方向为：Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上卧式升降台铣床的坐标方向为：数控机床的两种坐标系1.机床坐标系与机床坐标系原点、机床参考点（机床零点）现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。

机床坐标系零点是指在机床上设置的一个固定点，即机床零点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。一般取在机床运动方向的最远点。

通常车床的机床原点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上。主轴即为Z轴，主轴法兰盘接触面的水平面则为X轴。+X轴和+Z轴的方向指向加工空间。

在数控铣床上，机床原点和机床零点重合,一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见下图

机床原点建立方式：回参考点操作2．工件坐标系与工件坐标系原点(1)工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。(2)工件坐标系原点也称为工件原点或编程原点，由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点工件原点选择：1.与设计基准或装配基准一致2.尽量选在尺寸精度高，粗糙度低的工件表面3.最好在工件的对称中心上4.要便于测量和检测工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致工件坐标系原点工件坐标系原点机床坐标系原点机床坐标系与工件坐标系的关系工件坐标系建立方式：1）通过数控代码G92建立2）通过数控代码G54-G59建立数控编程坐标的表达1．几何点位置的表示方法数控加工程序中表示几何点的坐标位置有绝对值和增量值两种方式。1)绝对坐标值绝对坐标值是以公共点(原点，即零件原点)为依据来表示坐标位置。2)增量坐标值增量(相对)坐标值是以相对于前一点位置坐标尺寸的增量来表示坐标位置，即在坐标系中，运动轨迹的终点坐标是以起点计量的，各坐标点的坐标值是相对于前一点所在位置之间的距离。2．坐标位置的表示方法数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标来进行的。当运动轨迹的终点坐标是相对于线段的起点来计量的话，称为相对坐标或增量坐标。若按这种方式进行编程，则称为相对坐标编程。当所有坐标点的坐标值均从某一固定的坐标原点计量的话，就称为绝对坐标，按这种方式进行编程即为绝对坐标编程。【例3.1】如图3.12所示，要从图中的A点到B点。用绝对坐标编程为

G90X12.0Y15.0

若用相对坐标编程则为

G91X-18.0Y-20.0

采用绝对坐标编程时，程序指令中的坐标值随着程序原点的不同而不同；而采用相对坐标编程时，程序指令中的坐标值则与程序原点的位置没有关系。同样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程，但有时候，采用恰当的编程方式，可以大大简化程序的编写。因此，实际编程时应根据使用状况选用合适的编程方式。这可在以后章节的编程训练中体会出来。数控加工程序格式与标准数控代码一、程序代码指令功能介绍1、G代码准备功能代码称为G代码指令。G00~G99JB/T3208-1999标准G指令G代码模态功能G代码模态功能G00a点定位G34a螺纹切削，增螺距G01a直线插补G35a螺纹切削，减螺距G02a顺时针圆弧插补G36~G39#永不指定G03a逆时针圆弧插补G40d半径补偿取消G04-暂停（延时）G41d半径补偿（左）G05#不指定G42d半径补偿（右）G06a抛物线插补G43#(d)刀具正偏置G07#不指定G44#(d)刀具负偏置G08-加速G45#(d)刀具偏置+/+G09-减速G46#(d)刀具偏置+/-G10~G16#不指定G47#(d)刀具偏置-/-G17cXY平面选择G48#(d)刀具偏置-/+G18cXZ平面选择G49#(d)刀具偏置0/+G19cYZ平面选择G50#(d)刀具偏置0/-G20~G32#不指定G51#(d)刀具偏置+/0G33a螺纹切削，等螺距G52#(d)刀具偏置-/0G代码模态功能G代码模态功能G53f直线偏移注销G69#(d)刀具偏置，外角G54f直线偏移XG70~G79#不指定G55f直线偏移YG80e固定循环注销G56f直线偏移ZG81~G89e固定循环G57f直线偏移XYG90j绝对尺寸G58f直线偏移XZG91j增量尺寸G59f直线偏移YZG92-预置寄存G60h准确定位1（精）G93k时间倒数，进给率G61h准确定位2（中）G94k每分钟进给G62h快速定位（粗）G95k主轴每转进给G63-攻螺纹G96i恒线速度G64~G67#不指定G97i每分钟转速（主轴）G68#(d)刀具偏置，内角G98,G99#不指定模态栏中标有字母的指令为模态指令，标有“-”的指令为非模态指令HNC-21M数控系统G代码及功能G代码组功能G代码组功能G0001快速定位G4109左刀具半径补偿G01直线插补G42右刀具半径补偿G02顺时针圆弧插补G4310刀具长度正向补偿G03逆时针圆弧插补G44刀具长度负向补偿G0400暂停G49刀具长度补偿取消G0716虚轴指定G5004缩放关G0900准确停止校验G51缩放开G1702选择XY平面G5200局部坐标系设定G18选择XZ平面G53直接机床坐标系编程G19选择YZ平面G5411工件坐标系1选择G2008英寸输入G55工件坐标系2选择G21毫米输入G56工件坐标系3选择G22脉冲当量G57工件坐标系4选择G2800返回到参考点G58工件坐标系5选择G29由参考点返回G59工件坐标系6选择G4009取消刀具半径补偿G6000单方向定位G代码组功能G代码组功能G2403镜像开G8406攻丝循环G25镜像关G85镗孔循环G6112精确停止校验方式G86镗孔循环G64连续方式G87反镗循环G6500子程序调用G88镗孔循环G6805旋转变换开G89镗孔循环G69旋转取消G9013绝对值编程G7306深孔钻削循环G91增量值编程G74逆攻丝循环G9200工件坐标系设定G76精镗循环G9414每分钟进给G80固定循环取消G95每转进给G81定心钻循环G9815固定循环返回起始点G82钻孔循环G99固定循环返回到R点G83深孔钻循环00组中的G代码是非模态，其他组的G代码是模态标记者为缺省值2、M代码辅助功能指令也叫M指令，是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成机床操作时的辅助动作。M00~M99M功能有模态M功能和非模态M功能二种形式；HNC-21M数控系统M代码及功能代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序停止M07模态切削液打开M02非模态程序结束M09模态切削液停止缺省值M03模态主轴正转起动M30非模态程序结束并返回程序起点M04模态主轴反转起动M05模态主轴停止转动缺省值M98非模态调用子程序M06非模态换刀M99非模态子程序结束前作用后作用；一组只用一个；M02、M30、M99单独使用。CNC内定的辅助功能1.程序暂停M00当CNC执行到M00指令，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时，机床的主轴、进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动“键2.程序结束M02M02编在主程序的最后一个程序段中，当CNC执行到M02指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。使用M02的程序结束后，若要重新执行该程序，就得重新调用该程序，或者在自动加工子菜单下，按F4键，然后再按操作面板上的“循环启动”键。3.程序结束并返回到零件程序头M30M30和M02功能基本相同，只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头（％）的作用。使用M30的程序结束后，若要重新执行该程序，只需再次按操作面板上的”循环启动“键。4.子程序调用M98及从子程序返回M99M98用来调用子程序。M99表示子程序结束，执行M99使控制返回到主程序。子程序的格式：%****……M99在子程序开头，必须规定子程序号，以作为调用入口地址。在子程序的结尾用M99，以控制执行完该子程序后返回主程序。调用子程序的格式：M98P_L_P：被调用子程序号L：重复调用次数PLC设定的辅助功能：1.主轴控制指令M03、M04、M05M03起动主轴以程序中编制的主轴转速顺时针方向（从Z轴正向朝Z负向看）旋转。M04起动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转。M05使主轴停止旋转。M03、M04为模态前作用M功能，M05为模态后作用M功能；M03、M04、M05可相互注销2.换刀指令M06M06用于在加工中心上调用一个欲安装在主轴上的刀具。刀具将被自动地安装在主轴上。M06为非模态后作用M功能。3.冷却液打开、停止指令M07、M09M07指令将打开冷却液管道。M09指令将关闭冷却液管道。M07为模态前作用M功能，M09为模态后作用M功能，M09为缺省值3、进给功能F指令表示刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干数字组成。使用F指令时的注意事项：数字单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法（G94每分钟进给量mm/min，G95每转进给量mm/r）。1.当编写程序时，第一遇到直线（G01）或圆弧（G02/G03）插补指令时，必须编写进给率F;当工作在G01、G02或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00（快速定位）、G60（单方向定位）方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。2.借助操作面板上的倍率按键，F可在一定范围内进行倍率修调。当执行攻丝循环G84，螺纹切削G33时，倍率开关失效，进给倍率固定在100％。4、主轴转速功能S指令S指令表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成，其表示方法有一下3种：1.转速S表示主轴转速，单位为r/min，如S1000表示主轴转速为1000r/min。2.线速在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位m/min，如S60表示线速度为60m/min。3.代码用代码表示主轴转速时，S后面的数字不直接表示转速或线速的数值，而只是主轴速度的代号。注：模态、主轴倍率、不用负值正反转停、5、刀具功能刀具和刀具参数的选择时数控编程的重要内容，其编程格式因数控系统不同而异1.采用T指令编程：采用T指令编程时，程序由T和数字组成，有TXX和TXXXX两种格式，数字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。例如：T04表示选择4号刀；T0404表示选择4号刀，4号刀偏置值；T0400表示选择4号刀，刀具偏置取消。2.采用T、D指令编程：采用T、D指令编程时，利用T功能选择刀具，利用D选择相关的刀偏。在定义这两个参数时，其编程的顺序为T、D。T和D可以编写在一起，也可以单独编写。例如：T4D04表示选择4号刀，采用刀具偏置表4号的偏置尺寸；D12表示仍然用4号刀，采用刀具偏置表第12号的偏置尺寸；T3，表示选择3号刀，采用与该刀具相关的刀具偏置尺寸数控加工程序的结构华中数控加工程序的构成在数控机床加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。数控指令的集合称为程序，在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。一个零件程序由以下各部分构成：3．起始符（%1000）4．程序体（N个程序段）5．结束符（M02或M30）华中世纪星数控系统HNC-21/22M的程序结构的说明：1．程序起始符：%(或O)符并后续程序号。2．程序结束符：M02或M30。3．程序注释符：括号()内或分号；后的内容为注释文字。程序执行时将跳过这部分内容。4．程序段结束：每个程序段的结束用“Enter”(回车键)一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行的，但书写程序时，建议按升序书写程序段号。FANUC系统格式：;为按键EOB输出不是“；”按键输出O1000；N01G91G00X50Y60;N10G01X100Y500F200S1000M03;N…………N200M02;程序程序段指令字程序的结构指令字的格式一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号（如定义尺寸的字：X-100）或不带符号（如准备功能字G代码：G01）的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。在数控程21世纪星铣床数控系统(HNC-21/22M)编程说明书序段中包含的主要指令字符如表：程序段的格式一个程序段定义一个将由数控系统执行的指令行。程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法，如图所示。二、程序段格式程序中出现的英文字母及字符称为地址。数字0~9(小数点、“+”、“一”号)称为数字。地址和数字的组合称为程序字，也叫代码指令。1)程序字是组成数控加工程序的最基本单位，地址或数字不能单独使用。如Xl00、G01、M03、Z-58．685；不能是G、F、M、300。2)程序字必须是字母(或字符)后缀数字，先后次序不可以颠倒。如：02M、IOOX是不正确的。3)不同的数控系统，或同一系统的不同地址，程序字都有规定的格式和要求。O0001；N1G00G90G54；N2S800M03；N3G00X100Y100；N4Z-100；N5G01Z-120F100；N6G00Z100；N7M02；程序的组成、程序段%0001N1G00G90G54N2S800M03N3G00X100Y100N4Z-100N5G01Z-120F100N6G00Z100N7M02程序三要素：程序号、程序结束标记、程序段。1．程序号1)必须写在程序的最前面，并占一单独程序段。2)在同一数控机床中，程序号不可以重复使用。3)程序号0-9999。4)不同系统程序号表示有所不同。2．程序结束标记M02和M30表示主程序的结束。通常M02(M30)也必须单独占一程序段。M99表示子程序的结束。3．程序段、程序段的基本格式程序段的六要素：a．移动的目标是哪里?b．沿什么样的轨迹移动?C．移动速度要多快?d．刀具的切削速度是多少?e．选择哪一把刀移动?f．机床还需要哪些辅助动作?O0001；N1G00G90G54；N2S800M03；N3G00X100Y100；N4Z-100；N5G01Z-120F100；N6G00Z100；N7M02；数控加工程序的分类1.主程序和子程序子程序的特点：1）M99结束2）可被任何子程序、主程序调用3）一般不能独立使用2.子程序的调用格式1）格式一：M98P□□□□O□□□□为子程序号M98P01002）格式二：M98P□□□□LXXXXM98P0200L23）格式3：M98PXXXX□□□□M98P20200%0010N1N2N3N4N5N6N7N8M99%0001N1G00G90G54N2S800M03N3G00X100Y100N4Z-100N5M98P10N6G01Z-120F100N7G00Z100N8M30图2-13（2）子程序的格式O（EIA代码）××××……M99其中M99指令为子程序结束并返回主程序M98P_L_或M98P__的下一程序段，继续执行主程序(如图2-13所示)。图3-194．模态代码、单段有效代码（非模态代码）模态G功能：一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。非模态G功能：只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销5．代码分组、开机默认代码1)一程序段一组中只一个生效，两个以上一般以最后代码；不同组的可在同一程序段中编入多个。2)开机默认的模态代码，若机床在开机或复位状态下执行该程序，程序中允许不进行编写。1.模态G功能组中包含一个缺省G功能，上电时将被初始化为该功能。例：N01G54X50Y50程序段中省略了G00、G17、G21、G25、G40、G49、G50、G61、G69、G80、G90、G94

2.没有共同参数的不同组的G代码可以放在同一程序段中，而且与顺序无关。例：N02G91G00G17G40X50Y50G24、G68、G51等不能与G01放在同一程序段。

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