课题2-1 数控加工程序编制基础

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

2.49/28/202312.1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。

9/28/202322.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9/28/202332.1.2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

9/28/202343）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1～4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9/28/20235G功能字FANUC系统SIEMENS系统G功能字FANUC系统SIEMENS系统G00快速移动点定位快速移动点定位G65用户宏指令---G01直线插补直线插补G70精加工循环英制G02顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G71外圆粗切循环米制G03逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G72端面粗切循环---G04暂停暂停G73封闭切削循环---G05---通过中间点圆弧插补G74深孔钻循环---G17XY平面选择XY平面选择G75外径切槽循环---G18ZX平面选择ZX平面选择G76复合螺纹切削循环---G19YZ平面选择YZ平面选择G80撤销固定循环撤销固定循环G32螺纹切削---G81定点钻孔循环固定循环G33---恒螺距螺纹切削G90绝对值编程绝对尺寸G40刀具补偿注销刀具补偿注销G91增量值编程增量尺寸G41刀具补偿——左刀具补偿——左G92螺纹切削循环主轴转速极限G42刀具补偿——右刀具补偿——右G94每分钟进给量直线进给率G43刀具长度补偿——正---G95每转进给量旋转进给率G44刀具长度补偿——负---G96恒线速控制恒线速度G49刀具长度补偿注销---G97恒线速取消注销G96G50主轴最高转速限制---G98返回起始平面---G54～G59加工坐标系设定零点偏置G99返回R平面---9/28/20236（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9/28/20237（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9/28/20238（7）辅助功能字MM功能字含义M功能字含义M00程序停止M072号冷却液开M01计划停止M081号冷却液开M02程序停止M09冷却液关M03主轴顺时针旋转M30程序停止并返回开始处M04主轴逆时针旋转M98调用子程序M05主轴旋转停止M99返回子程序M06换刀2.1.2字与字的功能9/28/202392.1.3程序格式1）程序段格式程序段格式举例：N50G01X85Y30F300S1200T02M08；N60X90；

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”，但它们的功能仍然有效

9/28/2023102）加工程序的一般格式%/开始符O1234/程序名N10G54G00X50Y30M03S3000N20G01X85Y40F300T02M08N30X100/程序主体……N200M30/结束符%2.1.3程序格式9/28/2023111．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9/28/2023122）机床坐标系的规定

在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。2.2数控机床的坐标系9/28/202313（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9/28/2023143）运动方向的规定(a)右手直角坐标系统(b)X、Y、Z移动轴A、Ｂ、Ｃ旋转轴2.2数控机床的坐标系9/28/2023151）Z坐标（1）规定平行于主轴轴线（若没有主轴，则规定垂直于工件装夹表面）的坐标为Z坐标；（2）若有几根主轴，则Z坐标平行与垂直于工件装夹表面的一根主轴；（3）若主轴能摆动（在摆动范围内），Z坐标就是只与标准坐标系的一个坐标平行的坐标或是能与标准坐标系的多个坐标平行，但垂直于工件装夹表面的坐标；（4）Z轴的正方向是使刀具远离工件的方向；2.2数控机床的坐标系2．坐标轴方向的确定9/28/202316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9/28/202317＋Z＋Y＋X卧式数控铣床的坐标系返回2.2数控机床的坐标系9/28/202318＋Z＋Y＋X数控龙门铣床的坐标系2.2数控机床的坐标系9/28/202319（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9/28/2023203）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9/28/2023213．附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9/28/2023221．机床原点的设置（1）机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。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，在数控机床的使用说明书上均有说明；2.2数控机床的坐标系2.2.2坐标系的原点9/28/202323（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9/28/2023242．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9/28/202325（3）数控机床开机时，必须先回零，即确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。2.2数控机床的坐标系9/28/202326

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9/28/2023271）编程坐标系是编程人员根据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9/28/2023283）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9/28/2023292.3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。9/28/202330绝对尺寸编程…..G90………;G00X30Y37;……2.3常用编程指令9/28/202331相对尺寸编程…..G91………;G00X20Y25;……2.3常用编程指令9/28/202332练习与思考：假设铣刀已定位至H点，接着沿A→B→C→D→E→F→G→程序原点→A点，试完成轮廓切削的程序。2.3常用编程指令9/28/202333G90G01X18.F100；＝＞H→B，用绝对值表示较方便；G91X35.Y-20.； ＝＞ B→C，用增量值表示较方便；G90X92.； ＝＞ C→D，用绝对值表示较方便；Y15.； ＝＞ D→E，用绝对值表示较方便；G91X-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9/28/202334Y-15.； ＝＞ F→G，用增量值表示之；X-32.；