数控技术：第二章 数控机床加工程序的编制

1、第二章 数控机床加工程序的编制第一节 数控编程基础一、数控编程的概念 所谓程序编制，就是根据加工零件的图样和加工工艺，将零件加工的工艺过程、工艺参数、加工路线及加工中需要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等，按照加工顺序和数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单.再将程序单中的全部内容输入到机床数控装置中，从而指挥数控机床加工。这种根据零件图样和加工工艺转换成加工指令并输入到数控装置的过程称为数控加工的程序编制.第一节 数控编程基础二、数控编程的内容和步骤第一节 数控编程基础1确定加工方案 选择实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹法.2.工艺处理 工艺处理包括选择对刀点，确定

2、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，即计算刀心轨迹。包括基点和节点的计算。4. 编写程序清单5. 制备介质和程序检验 空刀运动、用笔代刀、大批量生产（试切一件）、三维动态显示第一节 数控编程基础三、数控编程的方法1. 手工编程 人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式简单、易掌握、适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。2. 自动编程（1）自动编程软件编程 利用专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。 第一节 数控编程基础（2）CAD/CAM集成数控编程系统自动编程 利

3、用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析及加工编程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM集成编程数控系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、程序质量好适用于各类柔性制造系统（FMS）和集成制造系统（CIMS），但投资大，掌握起来需要一定时间。第一节 数控编程基础四、程序的结构与格式1. 加工程序的结构 加工程序主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 地址和数据2. 程序段格式 第一节 数控编程基础NGX.Y.FSTMLF程序段序号 准备机能字 坐标字 进给功能字 主轴转速功能字 刀具功能字 辅助功能字 结束符 顺序号字地址符:N 作用：程序校对和检索修改；在加工轨迹图几

4、何节点处标上相应顺序号字，可直观检查程序；可作为条件转向的目标；可进行程序段的复归操作。 使用规则：数字为整数；数字可以不连续；可只在部分程序段中设顺序号，也可全设，也可全不设。第一节 数控编程基础 准备功能字：G00G99，前置“0”可省略，使机床做某种操作的指令 模态（续效）指令：一经指定，直到出现同组其它G指令才失效。 非模态指令：只有在它所在的程序段内有效。 尺寸字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R； A、B、C、D、E； I、J、K。 有“+” “-”之分, “+”可以省略第一节 数控编程基础进给功能字：F，是指各坐标方向速度的矢量和 G95 F500 0.5mm/r G94 F2

5、00 200mm/min主轴转速功能字：S 规定主轴转速：S300 300r/min 刀具功能字：T 辅助功能字：M第一节 数控编程基础 程序段格式：程序段中的字、字符和数据的排列形式。 固定顺序格式分隔符程序段格式字地址可变程序段格式程序段由若干个字组成；每个字以字母（地址符）开头；字长不固定、程序段长度可变；字的排列不要求有固定的顺序N、G、X、Y、Z、F、S、T、M、；第一节 数控编程基础五、数控机床坐标轴和运动方向1. 坐标系的确定 编程时规定：工件视为固定，刀具运动。机床坐标系和工件坐标系均为右手坐标系。其回转轴绕X轴为A向，绕Y轴为B向，绕Z轴为C向，方向的正负按右手螺旋法则确定，

6、即迎着坐标轴方向,逆时针旋转为正向，顺时针旋转为负向.2.坐标方向确定 以增大工件和刀具之间距离的方向为每个坐标轴的正向.第一节 数控编程基础图2.2右手笛卡尔坐标系第一节 数控编程基础第一节 数控编程基础第一节 数控编程基础3. 数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统有两个： 机床坐标系和工件坐标系。1）机床坐标系又称机械坐标系，用以确定工件、刀具等在机床中的位置，是机床运动部件的进给运动坐标系，其坐标轴及运动方向按标准规定，是机床上固有的坐标系。由机床设计和制造厂家确定，用户不能改变。第一节 数控编程基础2）工件坐标系又称编程坐标系，供编程人员使用。程序员在编程时可选择工件上的某一点作为坐标

7、原点. 工件零点是工件坐标系的原点，只定义一个工件坐标系时又称编程零点，由编程者确定。编程时，可根据切削点计算方便的原则，把工件零点确定在工件的任何位置上。如图2.4所示。4. 绝对坐标系与增量（相对）坐标系 如图2.5所示。第一节 数控编程基础 图2.4 编程坐标系第一节 数控编程基础 图2.5 绝对坐标与增量坐标G90 G00 X10 Y12G01 X30 Y37 F100G91 G00 X10 Y12G01 X20 Y25 F100一、数控手工编程的工艺处理(一) 数控加工工艺的特点和内容 数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其

8、成为成品或半成品的过程。 由于数控加工采用了数控机床，使得数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。 第二节 数控加工工艺及编程第二节 数控加工工艺及编程普通加工工艺(1) 许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验决定,一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。(2)加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。 第二节 数控加工工艺及编程数控加工工艺(1) 所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具

9、型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。(2)自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。第二节 数控加工工艺及编程例如：攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工. 普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求，而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。(3)制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。第二节 数控加工工艺及编程(4)在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控

10、系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。(5)在复杂形面的自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能重写。第二节 数控加工工艺及编程数控加工工艺的特殊要求(1) 由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大,加工效率也较高。(2)数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中,表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工

11、的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。 第二节 数控加工工艺及编程(3)由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时,要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题(4)普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。第二节 数控加工工艺及编程选择并确定进行数控加工的内容 数控加工的工艺分析 零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 制定数控加工工艺方案确定工步和进给路线选择数控机床的类型 选择和设计刀具、夹具与量具确定切削参数编写、校验和修改加工程序首件试加工

12、与现场问题处理 数控加工工艺技术文件的定型与归档 (二) 数控加工工艺的主要内容(三) 数控加工刀具数控刀具-主要指数车、数铣及加工中心上使用的刀具。1、数控刀具的种类青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_2、数控刀具的特点青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_刀具刚性好，切削效率高要有高的精度和重复定位精度 要有高的可靠性和耐用度 能实现刀具尺寸的预调和快速换刀具有完善的工具系统具有刀具管理系统 要有在线监控及尺寸补偿系统 3、数控加工

13、的工具系统青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_工具系统的组成： 刀柄、刀杆、刀头或通用刀具。数控机床常用刀柄类型（刀柄锥度为7：24 ）有：JT类带有机械手夹持槽；ST类无机械手夹持槽；BT类日本标准（MAS403），带机械手夹持槽。青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_车削类工具系统车削类工具系统与数控车床的回转刀架配套：a.立式方形刀架+方形刀体或圆柱刀杆；b.卧式多刀位刀架+模块化车削工具系统。卧式多刀位刀架青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_TSG整体式镗铣类工具

14、系统：把锥柄和刀杆制成一体；工具系统的柄部形式有直柄和锥柄两种。TSG整体式镗铣类工具系统 青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_TSG整体式镗铣类工具系统：把锥柄和刀杆制成一体；工具系统的柄部形式有直柄和锥柄两种。TSG整体式镗铣类工具系统 青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_TMG镗铣类模块式工具系统 TMG工具系统是把整体式刀具分解成柄部（主柄模块）、中间连接块（连接模块）、工作头部（工作模块）三个主要部分，然后通过各种连接结构，在保证刀杆连接精度、强度、刚性的前提下，将这三部分连接成整体。青岛大学机电工程

15、学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_TMG镗铣类模块式工具系统 4、数控刀具的材料刀具的材料是指切削部分的材料。刀具材料的性能必需满足：硬度、强度和韧性、耐磨性、耐热性等条件。同时考虑经济性。青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_ 数控刀具的选择：根据零件的材料种类、硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条件来决定刀具（刀片）的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀片牌号。 青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_数控刀具的材料青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：8595367

16、9 Email：xing_刀具选择应考虑的主要因素有： 如操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。 被加工工件的材料、性能如金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。加工工艺类别车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。加工工件信息工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。刀具能承受的切削用量辅助因数切削用量三要素，包括主轴转速、切削速度与切削深度。5、数控铣削加工常用刀具：平底立铣刀(a)、端铣刀(b)、球头刀(c)环形刀(d)鼓形刀(e)、锥形刀(f)1）平底立铣刀制造方便，主要以周边切削刃进行切削，切削性能好，是铣削加工的主要刀具。除用于平面第二节 数控

17、加工工艺及编程铣削（如凸台、结合、凹槽、平底型腔）和二维零件周边轮廓铣削外，同时也是立体轮廓粗加工和多坐标精加工的主要刀具, 也用于立体轮廓的三坐标精加工。第二节 数控加工工艺及编程立（端）铣刀侧铣端铣端铣2）端铣刀 主要用于大面积的平面铣削和较平坦的立体轮廓（如大型叶片、螺旋桨、模具）的多坐标铣削，以减少走刀次数，提高加工效率。3）球头铣刀 是三维立体轮廓加工特别是三坐标加工的主要刀具。球头刀的刀具中心轨迹是由零件轮廓沿其外法线偏置一个刀具半径而成，即使在三坐标加工情况下，除内凹的暗角，球头刀均可加工。 但球头刀制造困难，切削刃上接近底部，切削条件越差，另外加工时的走刀行距一般比相同直径的其

18、他刀具小，效率较低。第二节 数控加工工艺及编程青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_ 铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示。球头铣刀机夹式球头铣刀青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头铣刀。粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图所示。4）环形刀 环形刀是在周边切削刃与底部切削刃之间以一段小圆弧过渡,主要用于凹槽、平底型腔等平面铣削和立体轮廓的加工，其工

19、艺特点与平底立铣刀类似，切削性能较好。与立铣刀相比切削部位是圆环面，切削刃强度较好不易磨损。另外还可加工一些特殊情况。 但刀具的刃磨和编程相对困难一些。机夹式环形铣刀5）鼓形刀 多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三坐标加工，如图。由于这种表面最理想的加工方案是多坐标侧铣,因此，采用鼓形铣刀加工是单件小批量生产中取代多坐标加工的变通方案。鼓形刀的R1较大，不仅对表面各处的倾斜角变化有一定的适应性，而且能有效减少走刀次数（相对于球头刀）。 缺点是刃磨困难、切削条件较差。6）锥形刀 应用场合和鼓形刀相似，在三坐标铣床上可代替多坐标侧铣加工零件上与安装面倾斜的表面，特别是当倾斜角固定时可

20、一次成型，并可加工内缘表面。而且刀具刃磨容易，切削条件好，可获得较高效率和表面质量。在多坐标机床上，锥形刀可代替圆柱立铣刀侧铣或端铣，特别是对于如图所示的底部狭窄的通道的情况加工。成型铣刀是为特定的工件或加工内容设计的，如凹槽、特型孔等。6、加工过程中切削用量的确定 合理选择切削用量，具体要考虑以下几个因素： 切削深度t。为了保证零件的加工精度和表面粗糙 度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 切削宽度b。一般b与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般b的取值范围为：b=（0.60.9）d。 切削速度v。v的选择主要取决于刀具耐用

21、度。另外切削速度与加工材料也有很大关系。 主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：n=1000v/d。青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_进给速度F。F应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。计算公式： 车削- F=nf； 铣削- F=nfz式中：f-进给量；z-铣刀齿数（F对应的单位为mm/z） 背吃刀量：机床-刀具系统刚度高时可取大些，预留精加工余量值为0.10.5mm青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_(四)对刀点和换刀点的确定 “对刀点”是刀具相对工

22、件运动的起点，也是编程时程序的起点。因此，“对刀点”也称“程序起点”或“起刀点”。在编程时应正确选择对刀点的位置。选择的原则如下：1、便于数学处理（基点和节点的计算）和使程序编制简单。2、在机床上容易找正。 3、加工过程中便于测量检查。 4、引起的加工误差小。第二节 数控加工工艺及编程第二节 数控加工工艺及编程 “换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。可以是固定点，或任意的一点。(非固定点)换刀点选择原则:1、设在工件或夹具的外部。2、设定值以不碰撞工件和其他部件为准。(五)数控加工工艺路线确定中的一些问题1、铣削加工中顺铣和逆铣得到的表面粗糙度是不同的，精铣时应尽量采用顺铣。逆铣：指在铣刀与工件

23、相切的点上，刀齿旋转的切线方向与刀具的进给方向相同。 第二节 数控加工工艺及编程 顺铣：指在铣刀与工件的相切点，刀齿旋转的切线方向与工件的进给方向相反。(a) 逆铣 (b) 顺铣圆柱铣的顺铣和逆铣第二节 数控加工工艺及编程逆铣时，每个刀齿从切入至切出，其切削厚度由零增至最大值。由于刀齿的刃口不可能磨得绝对锋利，因而每个刀齿切入工件时，总是首先挤压已加工表面，并滑行一小段路程后才切入工件，这样不仅会使工件已加工表面产生硬化，影响表面质量，而且将加速刀具的磨损。此外，逆铣时，刀齿对工件作用力的垂直分力方向向上，这对压紧工件是个不利因素。但逆铣时，其进给运动比顺铣平稳，在工件表面硬度较高时宜采用逆铣

24、。第二节 数控加工工艺及编程顺铣时，每个刀齿的切削厚度由最大减小到零，切入时没有挤压和滑行现象，对减小刀齿磨损、工件表面硬化程度和表面粗糙度都比较有利。同时，刀齿对工件作用力的垂直分力方向向下，有利于压紧工件。由于刀齿的水平分力与进给运动方向相反，刀齿忽大忽小的水平分力可能会使丝杠牙行与螺母之间忽而左侧出现间隙，忽而右侧出现间隙，导致丝杠与螺母传动时断时续。因此，顺铣时进给运动不平稳，容易发生扎刀或打刀事故。而逆铣则相反，进给运动非常平稳。第二节 数控加工工艺及编程2、进退刀位置 外轮廓加工时，铣刀的切入切出应沿零件的周边外延以保证零件轮廓的光滑，如果铣刀从法向直接切入零件，就会在零件外形上留

25、下明显的刀痕。内轮廓加工时，应在远离切削刀位点一定距离处预先打一个垂直下刀孔，然后再以进给速度接近内轮廓的切削点位。在铣削圆弧时，应从圆弧的切线方向切入。第二节 数控加工工艺及编程若为整圆，加工完毕时不要在切点处直接退刀，要让刀具沿切线方向多走一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废 。第二节 数控加工工艺及编程3、消除反向运动间隙例如在车床上加工台阶轴，两轴段直径精度要求较高，图(a)中的加工路线会引入坐标轴的反向运动间隙。(b)增加了一段进给程序段，消除了反向间隙。(a)(b)第二节 数控加工工艺及编程例如位置精度要求较高的孔系加工，加工顺序安排不当会受坐标轴反向运动间

26、隙的影响。 图(a)中由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，y方向反向间隙增大了定位误差。 图(b)的加工顺序避免了反向间隙的引入。第二节 数控加工工艺及编程第二节 数控加工工艺及编程加工螺纹时，沿螺距方向的进给应和主轴转速保持严格的速比关系，应避免在加减速阶段切削，为此要有引入距离1和超越距离2。第二节 数控加工工艺及编程4、凹槽的加工路线 在加工内腔轮廓时，用行切法则在每两次走刀的起点与终点处会留下残余高度。用环切法计算量大。先用行切法，最后再环切一刀,可得到较好的效果。第二节 数控加工工艺及编程第二节 数控加工工艺及编程二、常用基本指令常用指令代码有：准备功能、辅助功能、主轴功能、

27、进给功能、刀具功能代码(一) 准备功能G指令1.绝对值编程指令与增量值编程指令 G90、G91它们是一对模态指令。G90指定其后的所有坐标值都是绝对坐标，当G91指定以后的坐标值则为相对坐标。例如： 第二节 数控加工工艺及编程G90 G01 X30.0 Y60.0 F100;G91 G01 X-40.0 Y30.0 F100;2.工件坐标系设定指令 G92G92是一种灵活的工件坐标系零点设置方法，其步骤为：先确定刀具中心（数控车中为刀尖）在机床坐标系中的位置，并存入偏置寄存器中，YXO30403030A（起始点)B(目标点)第二节 数控加工工艺及编程再给出刀具中心在工件坐标系的位置，即建立了该

28、工件坐标系。指令格式：G92 X_ Y_ Z_ ；图中的设置指令为： G92 X30.0 Y40.0 Z25.0第二节 数控加工工艺及编程值得注意的是：G92指令是指定刀具在工件坐标系中的位置，如果这时刀具的位置是已知的（相对于机床坐标系），也就确定了工件坐标系的位置。 G92一般放在加工程序的开始，首先确定工件坐标系，这时刀具位置是确定的，如加工中心处于换刀位置（一般为参考点)，或对刀点（对刀点通过对刀仪可确定其在机床坐标系中的位置）。 G92指令在一个零件的加工程序中可多次使用，第二次设置工件坐标系前的刀具位置是确定的，就可以得到第二次设置的坐标系位置。依次类推。第二节 数控加工工艺及编程

29、例1：加工矩形零件的外轮廓，加工程序的第一句为： N10 G90 G92 X-10 Y-10 Z0;即确定了工件坐标系位置。(50,0)(0,50)XYO(-10,-10)第二节 数控加工工艺及编程例2：图中为一次装夹加工三个相同的零件，采用G92指令多次设置工件坐标系。YXW1YXW2YXW366344.51.2参考坐标系第二节 数控加工工艺及编程N01 G90 G92 X6.0 Y6.0 Z0.0; 将程序定义在第一个 零件上的工件坐标原点W1.N10 G00 X0.0 Y0.0; 快速回到程序原点N15 G92 X4.0 Y3.0; 将程序定义在第二个零件 上的工件坐标原点W2N25 G

30、00 X0 Y0; 快速回到程序原点N30 G92 X4.5 Y-1.2; 第三个工件坐标系第二节 数控加工工艺及编程3.工件坐标系选取指令 G54G59先测出工件零点在机床坐标系中的位置（X、Y、Z)，把测出的数据输入偏置寄存器PSO中，G54G59可存放六个不同的工件零点,需用不同的工件零点时调用相应寄存器存放的偏置量即可。 在上例中采用G54G59指令，首先设置原点偏置寄存器， 对零件1：G54 X-6.0 Y-6.0 Z0.0 对零件2：G55 X-10.0 Y-9.0 Z0.0 对零件3：G56 X-14.5 Y-7.8 Z0.0第二节 数控加工工艺及编程 N10 G90 G54;

31、N20 G55; N30 G56; 4.快速点定位指令 G00指令格式：G00 X_ Y_ Z_；运动速度指令中不设定，由机床原始设定。第二节 数控加工工艺及编程根据不同的系统实际路径可能不同，有三种路径XXXYYYABABAB第二节 数控加工工艺及编程5. 直线插补指令 G01G01指令即直线插补指令，按程序段中规定的进给速度F，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工出任意斜率的直线。指令格式：G01 X_ Y_ Z_ F_ ；例如下图所示路径，要求用G01，坐标系原点O是程序起始点，要求刀具由O点快速移动到A点，然后沿AB、BC、CD、DA实现直线切削，再由A点快速返回程序起始点O，其程序如

32、下：第二节 数控加工工艺及编程 N01 G92 X0 Y0； N10 G90 G00 X10 Y12 ； N20 G01 Y28 F100； N30 X42； N40 Y12； N50 X10； N60 G00 X0 Y0； N80 M02；OXYADCB12281042图G01编程图例第二节 数控加工工艺及编程6. 平面选择指令 G17、G18、G19功能：用来指定平面直线和圆弧插补、刀具补偿平面.指令格式： G17；（设置加工平面为XY，数控铣床默认平面） G18；（设置加工平面为ZX，数控车床默认平面） G19；（设置加工平面为YZ） Z/X平面Y/Z平面X/Y平面YXZ第二节 数控加工

33、工艺及编程7. 圆弧插补指令 G02、G03功能：G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。指令格式：XY平面：G17 X_ Y_ ( ) F_ ； ZX平面：G18 X_ Z_ ( ) F_ ； YZ平面：G19 Y_ Z_ ( ) F_ ； G02G03G02G03G02G03第二节 数控加工工艺及编程I、J、K：圆心相对于起点的增量有些系统相反；有些系统可由G90、G91决定 I、J、K是绝对或增量尺寸；有些车削系统I可用直径值；圆心角180，R为正； 180，R为负。数控车床圆弧顺逆方向和铣床相反。绝对坐标： G90 G03 X140. Y10

34、0. I-60. J0. F100.； G02 X120. Y60. I-50. J0；相对坐标： G91 G03 X-60. Y60. I-60. J0 F100.； G02 X-20. Y-40. I-50.J0；精车凸凹球面。绝对值方式：N0060 G03 X44 Z-45.32 I0 K-28 F50;N0070 G02 X44 Z-75 I16.44 K-14.84 F50;青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_例：铣削如图曲线，A点为起刀点，进给速度为100。1)绝对值方式（圆心坐标法）G92 X0 Y18;G90 G02 X18 Y0 I0

35、 J-18 F100;G03 X68 Y0 I25 J0;G02 X88 Y20 I0 J20;M02;2)增量值方式（圆心坐标法）G92 X0 Y18;G91 G02 X18 Y-18 I0 J-18 F100;青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_G03 X50 Y0 I25 J0;G02 X20 Y20 I0 J20;M02;3) 绝对值方式（半径R法）G92 X0 Y18;G90 G02 X18 Y0 R18 F100;G03 X68 Y0 R25;G02 X88 Y20 R-20;M02;4) 增量值方式（半径R法）G92 X0 Y18;青岛大

36、学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_G91 G02 X18 Y-18 R18 F100;G03 X50 Y0 R25;G02 X20 Y20 R-20;M02;青岛大学机电工程学院 邢建国 Tel：85953679 Email：xing_第二节 数控加工工艺及编程8. 暂停指令 G04 G04可使刀具作短暂无进给加工。常用于车槽、镗平面、锪孔等场合。指令格式： G04 X_ 或 G04 P_ 用X地址时，单位为秒，可以用小数点；用P地址时，单位为毫秒，不能用小数点，如P1000表示暂停1秒。例如：G91 G01 Z-7.0 F60；工进位置 G04 X5.0

37、；刀具在孔底暂停5秒 G00 Z7.0；退回到工进位置第二节 数控加工工艺及编程9. 刀具长度补偿指令 G43、G44、G49 用于刀具轴向（Z方向）的补偿，它使刀具在Z方向上实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样刀具在长度方向发生变化时（刀具磨损、更换刀具），可在不改变程序的情况下，通过修改偏置量，加工出所要求的零件尺寸。例如：第二节 数控加工工艺及编程第二节 数控加工工艺及编程钻头刃磨后长度减少1.2mm，若不修改程序，则钻孔深度将减少1.2mm。采用长度补偿后，在程序运行中，让刀具实际的位移量比给定值多运行一个偏置量1.2mm，达到了规定要求。指令格式： G43 Z_ H_ ;

38、 刀具长度正补偿 G44 Z_ H_ ; 刀具长度负补偿 G49 ; 取消刀具长度补偿 H是偏置量存储器号，存储器中保存偏置量具体值，在程序运行前设置。第二节 数控加工工艺及编程例：设定H01=-4.0（偏置值）G91 G00 G43 Z-32 H01; 实际Z向进给-32.0+(-4.0)=- 36.0G01 Z-21.0 F1000; Z向将从-36.0进给到-57.0G00 G49 Z53.0; Z向将退到53.0+4.0，返回 到初始位置 第二节 数控加工工艺及编程10. 刀具半径补偿指令 G41、G42、G40 当编制零件加工的程序时不需要计算刀具中心运动轨迹, 而只需按零件轮廓编程

39、。在控制面板上用（CRT/MDI）方式，人工输入刀具半径值，数控系统便能自动的计算出刀具中心的偏移向量。第二节 数控加工工艺及编程G41指令刀具左偏置：即沿刀具进给方向看去，刀具中心在零件轮廓的左侧。G42指令刀具右偏置：即沿刀具进给方向看去，刀具中心在零件轮廓的右侧。G41G42第二节 数控加工工艺及编程G40 为取消刀补。指令格式： G01 G41/G42 X_ Y_ F_ D_；刀具半径预存在D指定的存储器 G01 G40 X_ Y_；可直接按零件轮廓编程，不必考虑刀具半径的半径，从而简化编程；当刀具磨损或重磨后，刀具半径减小，只需手工输入新的半径值，而不必修改程序；第二节 数控加工工艺

40、及编程刀具半径补偿举例：N10 G92 X0 Y0 Z10N30 G90 G17N40 G41 G00 X20 Y10 D01N50 Z-10 N60 G01 Y50 F100N70 X50N80 Y20N90 X10N100 G00 Z10 N110 G40 X0 Y0N120 M30第二节 数控加工工艺及编程(二) 辅助功能M指令1、M00程序停止指令 M00指令实际上是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。按下控制面板上的启动指令后，机床重新启动, 继续执行后面的程序。2、M01选择停止指令M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关

41、”按钮的情况下，程序才会停止。第二节 数控加工工艺及编程3、M02程序结束指令M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。但该指令并不返回程序起始位置。4、M03、M04、M05主轴正转、反转、停止指令M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。第二节 数控加工工艺及编程5、M06自动换刀指令M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。6、M07、M08、M09冷却液开关指令 M07表示2号冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或液状冷

42、却液开。M09表示关闭冷却液开关.7、M30程序结束指令M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。第二节 数控加工工艺及编程8、M98、M99子程序调用与返回指令M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。子程序格式：Oxxxx M99;主程序中子程序调用格式： M98 Pxxx xxxx第二节 数控加工工艺及编程举例：一次装夹加工多个相同的零件，Z轴开始点为工件上方100mm处，切深10mm。50508012YXO(40,20)第二节 数控加工工艺及编程O0001N10 G90 G54 G00 X0 Y0 S1

43、000 M03;N20 Z100;N30 M98 P100;N40 G90 G00 X80;N50 M98 P100;N60 G90 G00 X0 Y0 M05;N70 M30;子程序：O100N10 G91 G00 Z-95;N20 G41 X40 Y20 D1;第二节 数控加工工艺及编程N30 G01 Z-15 F100;N40 Y30;N50 X-10;N60 X10 Y30;N70 X40;N80 X10 Y-30;N90 X-10;N100 Y-20;N110 X-50;N120 Z110;N130 X-30 Y-30;N140 M99;第三节 数控编程中的数值计算一、数值计算的一般

44、计算内容工件零件轮廓中的几何元素的基点插补线段的节点刀具中心位置辅助计算等内容基点：构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。如两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等等，均属基点。一般来说，基点的坐标根据图纸给定的尺寸，利用一般的解析几何或三角函数关系不难求得。第三节 数控编程中的数值计算节点：在满足容差要求条件下用若干插补线段（如直线段或圆弧段等）去逼近实际轮廓曲线时，相邻两插补线段的交点。刀具中心位置：刀具相对于每个切削点刀具中心所处的位置。因为刀具都有一定的半径，要使刀具的切削部位切过轮廓的基点和节点，必须对刀具进行一定的偏置。对于没有刀具偏置功能的数控系

45、统，应计算出相对于基点和节点的刀具中心位置轨迹。对于具有刀具偏置功能的数控系统，加工某些内腔型面时，往往也要求计算出刀具中心轨迹的坐标数据。辅助计算：如增量计算、脉冲数计算、辅助程序段计算.第三节 数控编程中的数值计算二、基点坐标的计算 两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等等，均属基点。1. 直线与圆弧相交或相切 已知直线方程为，求以点（X0,Y0）为圆心，半径为R的圆与该直线的交点坐标。直线方程和圆方程联立(x0,y0)(xc,yc) Cy=kx+bXYO推算后给出标准计算公式： 得到交点坐标（xc,yc），其中xc较大者时取“”。 如果 ，说明直线和圆相切。

46、第三节 数控编程中的数值计算第三节 数控编程中的数值计算2. 圆弧与圆弧相交或相切对于两圆相交，联立两圆方程 推算后得到标准计算公式 第三节 数控编程中的数值计算O2(x2,y2)(xc,yc) CO1(x1,y1)XYOR2R1当两圆相切时求xc较大值时取“”一零件轮廓如图2-1所示，其中A、B、C、D、E、F为基点， A、B、C、D、可直接由图中所设工件坐标系中得知，而E点是直线DE与EF的交点，F是直线EF与圆弧AF的切点。分析可知，OF与X轴的夹角为30，EF与X轴夹角为120，则FX = 20 cos30=17.321 FY = 20 sin30= 10 EY = 30 EX = F

47、X(EY- FY)/tg60 =5.774第三节 数控编程中的数值计算三、节点坐标的计算 对于只具有直线及圆弧插补功能的系统，若零件轮廓不是直线和圆弧组合而成，则要用直线段或圆弧段去逼近轮廓曲线，故要进行相应的节点计算。 节点计算的方法很多，一般可根据轮廓曲线的特性、数控系统的插补功能及加工要求的精度而定。1. 用直线逼近轮廓曲线的节点计算常用方法：等间距法、等弦长法（等步长法）、等误差法。A. 等间距法计算步骤为：第三节 数控编程中的数值计算(1) 将某一坐标轴分成相等的间距，如沿x轴取x为等间距长；(2) 由曲线方程 ，求得(3) , ,即节点坐标；(4) 将相邻节点连成直线，这些直线段就

48、是曲线的逼近线段。 该方法计算简单，但若使得逼近误差小，就必须x小，使节点增多，程序段增多。第三节 数控编程中的数值计算OYXxy=f(x)B. 等弦长法 等弦长是指逼近的直线段长度相等，而逼近误差则不一定相同。计算节点时，须保证最大逼近误差max小于或等于容许的误差。图所示为一段轮廓曲线。设曲线方程为 y = f（x），则等弦长节点的计算步骤为：第三节 数控编程中的数值计算(1)求曲线段的最小曲率半径Rmin 最大逼近误差max必在最小曲率半径Rmin处产生，已知曲线曲率半径为： R = 1+（y）2 3/2 / y (1) 欲求最小曲率半径，应将式(1)对x求一阶导数，即dR/dx = 3

49、(y)2 y1+(y)21/2 - 1+(y)23/2 y /(y)2 令dR / dx = 0，得 3(y）2y-1+（y）2y= 0 由此可求出最小曲率半径处的x值。将此值代入(1)，可得Rmin 。第三节 数控编程中的数值计算第三节 数控编程中的数值计算 (2) 求弦长h 在三角形ofg中，有 （/ 2）2 = R2 （R max ）2 取max =（一般取零件公差的1/51/10） R = Rmin ，则逼近弦长为 (3) 求逼近节点 弦长确定之后，以曲线的起点a（x0，y0）为圆心，为半径作圆，该圆与曲线的交点b，即为第一个节点。即联立方程 第三节 数控编程中的数值计算 y = f（x） （x x0）2 + （y y0）2 = 8 Rmin 的解（x1，y1），即为b的坐标。再以b点为圆心，重复(3)，即可求得下一节点。依此类推，可求得y = f（x）的全部节点。等弦长法，计算过程比较简单