数控加工程序编制

1、编辑课件 第二章 数控加工程序编制 第一节 数控加工程序编制基础 一、数控加工程序包括的内容 二、数控加工程序编制步骤 三、数控编程的方法 四、穿孔纸带及代码 五、字与字的七种功能类型 六、零件加工程序结构与格式 第二节 手工编程 第三节 数控加工自动编程简介 编辑课件 第一节 数控加工程序编制基础 数控机床是严格按照从外部输入的程序来自动地对工件进行加 工的。为了与数控系统的内部程序（系统软件）及自动编程用的零 件源程序相区别，我们把从外部输入的、直接用于加工的程序称为 数控加工程序，简称加工程序。下面的一段程序就是加工程序： O1000（BIT）； N10 G80G40G49M05； N2

2、0 G91G28Z0； N30 G90G54G00X0Y0S1000M03； N40 G01X100.Y100.F100； N50 M30； 根据零件的图形尺寸、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数控机床能够识别的 语言编写数控加工程序的全过程叫做加工程序编制。 编辑课件 一、数控加工程序包含的内容 在数控加工程序中主要包含有刀具位移指令、切削参数（刀具转 速、进给速度等）以及一些辅助功能控制指令（冷却液的开关、刀具 的交换等）。 O1000（BIT）； N10 G91G28Z0M05；回到换刀位置 N20 T1（ENDMILL-10mm）； 指定使用

3、的刀具 N30 M6；换刀 N40 S1000M03指定刀具转速（切削速度） N50 G90G54G00X0Y0；刀具位移指令及数据 N60 G43Z2.0H01M08M08为打开冷却液 N70 G01Z-10.F100；F100指定进给速度 N80 G01X100.Y0.F300；刀具位移数据 N90 M30；M30程序结束指令 编辑课件 二、数控加工程序编制步骤 一般来说数控加工程序编制步骤如下: 选择确定数控加工的零件及内容 对零件图进行工艺分析 数控加工的工艺处理 对零件图形进行数学处理 编写加工程序清单 制作控制介质 程序的修改与检查 首件试加工或模拟加工 数控加工工艺技术文件的定型

4、与归档 编辑课件 （一）选择确定数控加工的零件及内容 1. 适应类 通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容。 通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。 通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机 床上进行加工。 2. 不适应类 需要通过较长时间占机调整的加工内容，如毛坯的粗加工。 必须按专用工装协调的孔及其它加工内容。主要原因是采集编程用的 数据有困难，协调效果也不一定理想。 不能在一次安装中加工完成的其它零星部位，采用数控加工很麻烦， 效果不明显，可安排通用机床加工。 生产批量大的零件。 编辑课件 （二）对零件图进行加工工艺性分析 1.审查与分析零件图纸中

5、的尺寸标注方法是否适合数控加工 的特点。对数控加工来说,最倾向于以同一基准引注尺寸 或直接给出坐标尺寸。 2.审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充 分。在审查与分析图纸时，一定要仔细认真，看是否有构 成零件轮廓的几何元素不充分或模糊不清的问题。 3.审查与分析定位基准的可靠性 。数控加工工艺特别强调 定位基准，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，以同 一基准定位就十分必要。 编辑课件 （三）数控加工的工艺处理 数控加工工艺处理的主要任务就是: 确定走刀路线和安排工步顺序; 定位基准与夹紧方案的确定; 夹具的选择; 刀具的选择; 确定对刀点和换刀点; 测量方法的确定; 确定加工用量

6、。 编辑课件 （四）对零件图形进行数学处理 根据零件图和确定的走刀路线来进行一些必要的数学 处理主要包括： 计算出走刀轨迹和每个程序段所需数据； 基点坐标的计算； 基点就是指相邻几何元素的交点和切点。 节点坐标的计算； 对非圆曲线需要用小直线段或圆弧段逼近，这些小直线段 或圆弧段与非圆曲线的交点或切点叫做节点。 编辑课件 （五）编写加工程序清单 根据走刀路线计算出的数据和已确定的加工用量，结 合数控机床的加工指令和程序格式，逐段编写加工程序单。 加工程序单主要有两种形式： 在计算机上，用字处理软件或文本编辑器编写，以文本文 件的形式保存。 直接记录在纸上。 用计算机编写的加工程序单修改和保存都

7、比较方便。 编辑课件 （六）按程序单制作控制介质 控制介质就是记录零件加工程序信息的载体。常见的 控制介质有： 穿孔纸带 磁带 磁盘 现在大部分的数控机床都具有与计算机进行数据交换 的通信接口，例如RS232、RS422、网卡等，所以编制的 数控程序可以直接传输到数控机床里而不需制作控制介质。 现在穿孔纸带已基本不使用。 编辑课件 （七）程序的校验与修改 手工编程采用的程序校验手段有： 通过穿孔机的穿复校功能检验穿孔带是否有误 人工对数控程序进行检查 把数控程序输入，然后利用机床锁住坐标轴运动的功能对 数控进行检查 利用机床空运行功能对数控程序进行检查 利用数控加工模拟软件对数控程序进行检查

8、利用塑料或木材进行试加工 编辑课件 （八）首件试加工与现场问题处理 数控加工程序经过的校验之后，还无法确定加工程序 能否加工出符合精度要求的零件，因此要进行首件试加工。 在试加工过程中可以发现程序是否有错，可以知道零件加 工精度是否合格以及加工现场会不会出现问题。 如果首件试切削不合格，还要进行加工程序的修改， 直到试加工合格为止。 在首件试加工中，要特别注意刀具与工件、夹具以及 机床干涉的问题。大部分的加工事故都是在首件试切削时 发生的。 编辑课件 （九）数控加工工艺技术文件的定型与归档 数控加工工艺文件的形式： 1. 数控加工工序卡 数控加工工序卡与普通加工工序卡不同之处是草图中 应标明编

9、程原点与对刀点,要进行编程简要说明及切削参 数的选定。 2. 数控加工程序说明卡 数控加工程序说明卡主要内容有: 所有数控设备型号及控制机(数控系统)型号; 对刀点及允许的对刀误差; 工件相对于机床的坐标方向及位置; 使用刀具的规格型号以及刀具号补偿量等; 编辑课件 三、数控编程的方法 编制数控程序的方法，目前常用的有两种：一种是手 工编程的方法；另一种是自动编程方法。 （一）手工编程 由分析零件图纸、制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、 编写零件加工程序清单、制作控制介质直到程序校验，整 个过程主要由人来完成，这种人工制备零件加工程序的方 法称为手工编程。手工编程的过程如图21所示。手工编 程时

10、，也可以利用计算机辅助计算出坐标值和编写加工程 序清单。 编辑课件图2-1 手工编程工作过程 编辑课件 （二）手工编程的适用范围 任何一种编程方法都有它的局限性和一定的适用范围。 根据多年的实际经验，工程技术人员总结出手工编程的适 用范围如下： 加工程序简单 几何形状不太复杂零件； 加工程序不长零件； 编程过程中所需计算比较简单的零件； 编辑课件 （三）自动编程 自动编程又叫计算机辅助编程。它是借助计算机代替 人，自动完成零件程序编制过程中的大部分工作。语言输 入式自动编程的工作过程如图22所示。 编辑课件 （四）自动编程的适用范围 形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线表面的零件； 零件几何元素

11、虽不复杂，但加工程序太长的零件； 在不具备刀具半径自动补偿功能的机床上要进行轮廓铣削 时，编程要按刀具中心轨迹进行，如果用手工编程，计算 相当繁琐，程序量大、浪费时间、出错率高，有时甚至不 能编出加工程序，此时必须用自动编程的方法来编制零件 的加工程序; 联动轴数超过两轴以上的加工程序的编制。 编辑课件 四、穿孔纸带及代码 （一）穿孔纸带 穿孔纸带也称控制带或简称纸带，是数控机床常用的控 制介质之一。国标GB8870-88规定纸带宽度为25.4mm，每 一行有8个代码孔，用来记录数字、字母或符号信息，有孔 表示二进制的“1”，无孔表示二进制的“0”。穿孔带内还有 一条与带边平行的中导孔道（小孔

12、），它的作用是制带和读 带时的道向孔，同时用作读带的同步孔，也称同步孔。中导 孔和代码孔的尺寸和位置必须符合GB1990-1980的规定。 穿孔纸带孔的尺寸与位置如图2-3所示。 编辑课件 （二）代码 代码是表示信息的符号体系。数控用的信息，如字母、 数字和符号等，用二进制数编码表示，也可以用纸带上一 行孔来表示。 国际上数控机床常用代码有ISO和EIA两种代码。ISO 代码是国际标准化组织制订的代码，EIA是美国电子工业 协会制订的代码。 表2-2（教材表2-2，P40）是我国制定的符合国际标 准的数控机床用七位字符编码表。表中的字符用七列二进 制位表示，也可以用“列号/行号”表示。如字母“

13、K”的 位置为1001011或4/11。 穿孔带的ISO和EIA代码表示方法如图2-4所示。 编辑课件 （三）ISO代码与EIA代码的比较 1. ISO代码为七位二进制编码，EIA为六位（不包括奇偶校 验位），因而ISO代码的信息量比EIA代码大一倍。 2. ISO代码比EIA代码的编码规律性强，容易识别。ISO数字 码在第5、6列均有孔，地址码第7列有孔，符号码第六列 有孔，这些规律为程序的输入、译码带来方便。 3. ISO代码为偶数码，第8列为补偶位，而EIA代码为奇数码， 第5列为补奇位。 4. ISO代码的编码与ASCII码相同，计算机通常采用ASCII码 进行信息交换、屏幕显示、打印

14、机打印等，使得数控机床 使用的ISO代码就具有易于与计算机配合的优点。 编辑课件 五、字与字的七种功能类型 字（Word）是程序字的简称，在这里它是机床数字控制 的专用术语。它的定义是：一套有规定次序的字符，可以作 为一个信息单元存储、传递和操作 。例如X50.、M03等都是 程序字。 常规加工程序中的字都是由一个英文字符和随后的若干 位10进制数字组成。这个英文字符称为地址符，国标中规定 的地址符的含义见表2-3。 程序字按其功能的不同可分为7种类型，它们分别程序顺 序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速功能 字、刀具功能字和辅助功能字。 编辑课件 表2-3 地址字符含义 字符位置

15、意义字符位置意义 A4/1关于X轴的角度尺寸N4/14顺序号 B4/2关于Y轴的角度尺寸O4/15程序号 C4/3关于Z轴的角度尺寸P5/0固定循环参数 D4/4第二刀具功能Q5/1固定循环参数 E4/5第二进给功能R5/2固定循环参数 F4/6第一进给功能S5/3主轴速度功能 G4/7准备功能T5/4刀具功能 H4/8刀具偏置号U5/5平行X轴的第二尺寸 I4/9X轴分量V5/6平行Y轴的第二尺寸 J4/10Y轴分量W5/7平行Z轴的第二尺寸 K4/11Z轴分量X5/8基本X尺寸 L4/12不指定Y5/9基本Y尺寸 M4/13辅助功能Z5/10基本Z尺寸 编辑课件 （一）顺序号字N 顺序号字

16、，它也叫程序段号或程序段序号。顺序号位 于程序段之首，它的地址符是N，后续数字一般为1 5位。 顺序号字可以用在主程序、子程序和用户宏程序中。在程 序中的程序段前，可以设定顺序号N，也可以不设定顺序 号。 O1234（MAIN）;O1200（SUB）； N10 G80G40G49M05;N10G80G40G49M05； N20 G91G28Z0;N20G91G28Z0； N30 T1;N30 G00X0Y0； N40 M06;N40M99 编辑课件 1. 顺序号的作用 便于人们对程序作校对和检索修改。无论是何种校对， 如有顺序号，可正确、迅速地进行； 便于在图上标注。在加工轨迹图的几何接点处标

17、上相 应程序段的顺序号，就可直观地检查程序； 用于加工过程中的光屏显示； 用于程序段复归操作。这是指回到程序的中断处，或 加工从程序的中途开始的操作。这种操作必须有顺序号 才能进行； 主程序或子程序中用于无条件转向的目标； 用户宏程序中用于条件转向或无条件转向的目标； 编辑课件 2. 顺序号的使用规则顺序号的使用规则 建议不使用N0作为顺序号。对于能够自动地将输入时没有程序名的 程序的第一个程序段的顺序号作为该程序名的数控系统，规定不能使 用N0作为第一程序段的顺序号，因为0是不允许作为程序名的； 地址符N后面的数字应为正整数，所以最小顺序号是N1； 地址符N与数字间、数字与数字间一般不允许有

18、空格； 顺序号的数字可以不连续使用，如第一行用N10、第二行用N20、第 三行用N30是允许的； 顺序号的数字不一定要从小到大使用，如第一行用N10、第二行用 N2也是允许的； 顺序号不是程序段的必用字，即可以使用顺序号也可以不使用顺序 号； 对于整个程序，可以每个程序段都设顺序号，也可以只在部分程序 段中设定顺序号，还可以在整个程序中全不设定顺序号； 编辑课件 (二) 准备功能字G 准备功能字的地址符是G，所以又称G功能或G指令。 它用来指令机床或控制系统的工作方式，为数控系统的插 补运算作好准备。 在国标中，准备功能字由地址符G和后续两位正整数 表示，从G00G99共100个。 在国标中，

19、G代码被分成不同的组，在同一个程序段 中可以指定不同组的G代码。有两种G代码：模态G代码和 非模态G代码。所谓模态G代码是指一经指定一直有效， 直到出现同组的其它G代码为止。非模态G代码是指仅在 指定的程序段内有效，每次使用时，都必须指定。 不同的数控系统的G代码的含义不一定相同，所以在 使用时要特别加以注意。 编辑课件 FANUC系统中常用G代码表 代 码功 能模 态组 别 G00点定位模态 G01直线插补模态 G02顺时针圆弧插补模态 G03逆时针圆弧插补模态 G04暂停指令非模态 G17XY平面选择模态 G18ZX平面选择模态 G19YZ平面选择模态 编辑课件 FANUC系统中常用G代码

20、表（续） 代 码功 能模 态组 别 G28参考点符复归模态 G40刀具补偿注销模态 G41刀具左补偿模态 G42刀具右补偿模态 G43刀具长度补偿非模态 G49刀具长度补偿注销模态 G52局部坐标系设定模态 G53机床坐标系模态 编辑课件 FANUC系统中常用G代码表（续） 代 码功 能模 态组 别 G54-G59工件坐标系设定模态 G80固定循环注销模态 G81-G89固定循环模态 G90绝对尺寸模态 G91增量尺寸非模态 G94每分钟进给模态 G98初始点返回模态 G99参考点返回模态 编辑课件 (三) 尺寸字 尺寸字也叫尺寸指令。尺寸字在程序段中主要用 来指令机床的刀具运动到达的坐标位置

21、，表示暂停时 间等指令也列入其中。 尺寸字地址符用得较多的有三组： 第一组是X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R，主要是用 于指令到达点的直线坐标尺寸，有些地址例如X还可以 用语G04之后指定暂停时间； 第二组是A、B、C、D、E，主要是用于指令到达点的 角度坐标； 第三组是I、J、K，主要用来指令零件圆弧轮廓圆心点 的坐标尺寸。 编辑课件 (四)进给功能字F 进给功能字的地址符用F，所以又称F功能或F指令。 它的功能是指令切削的进给速度。现在一般都能使用直接 指定方式，即可以用F后的数字直接指定进给速度。 F 进给速度，地址F后跟四位或五位数字 F指令举例： F01 1mm/min F10.0

22、 10mm/min F1000 1000mm/min F指令一般用在包含G01、G02、G03及固定循环指令的程 序段中。 例如： G01X100.Y100.F100； 编辑课件 (五)主轴转速功能字S 主轴转速功能字用来指定主轴的转速，单位是r/min， 地址符使用S，所以又称S功能或S指令。现在的数控机床 都采用直接指定方式，例如： S1000表示主轴转速为1000r/min 对于数控车床来说，还有一种使切削线速度保持不变 的所谓恒线速度功能，在FANUC系统中用G96来表示： G96S200表示线速度是200m/min 一般来说S指令都和M指令来一起使用。在FANUC系 统中一般用M03

23、或M04指令与S指令一起来指定主轴的转 速。 S1000M03；表示主轴以1000r/min的速度顺时针旋转。 编辑课件 (六)刀具功能字T 刀具功能字用地址符T及随后的代码化的数字表示， 所以也称为T功能或T指令。T指令的功能含义主要是用来 指定加工时用的刀具号。 对于数控车床，T的后续数字还 兼作指定刀具长度补偿和刀具半径补偿用。 T指令的格式是： T 地址T后跟四位数字（有些数控系统后面跟 两位或六位数字），指定刀具号，例如：把刀库上的5号 刀具换到主轴上时，我们只需指定T05M06；这个程序段， 就能完成换刀动作。 编辑课件 (七)辅助功能字M 辅助功能字由地址符M及随后的数字组成，所

24、以也称 为M功能或M指令。它用来指令数控机床的辅助装置的接 通和断开（即开关动作），表示机床各种辅助动作及其状 态。下表为FANUC系统中常用M代码。 代 码功 能模 态备注 M02程序结束非模态 M03主轴顺时针方向旋转模态 M04主轴逆时针方向旋转模态 M05主轴停止模态 M06换刀非模态 M08冷却液开模态 M09冷却液关模态 M30程序结束非模态 编辑课件 六、零件加工程序结构与格式 （一）程序段 程序段是可以作为一个单位来处理的连续的字组，它实际是数控 加工程序中的一句。多数数控程序段是用来指令机床完成（执行）某 一动作。程序的主体是由若干个程序段组成的。在书写时，每一个程 序段单独

25、占用一行。每个程序段中所使用的字的个数原则上没有限制。 每一个程序段的结尾处必须用程序段结束代码来分隔。在ISO标准中 用EOB（ End Of Block ）符号；在EIA标准中用LF符号。在Fanuc系统 中使用“；”来作为程序段结束符号。下面的五行程序就是五个程序 段。 N10 G40G49G80M05； N20 G91G28Z0； N30 T1； N40 M06； N50 G90G54G00X0Y0S1000M03； 编辑课件 （二）程序段格式 程序段格式是指程序段中字、字符和数据的安排规则。 程序段格式主要有： 固定顺序格式； 分隔符程序段格式（HT或TAB） ； 字地址可变程序段格

26、式，它又称为字地址格式。 固定顺序格式和分隔符程序段格式现在已不使用。在 字地址可变程序段格式中，程序字长是不固定的，程序字 的个数也是可变的，程序字的顺序是任意排列的。例如程 序段“G80G40G49”与“G49G40G80”的作用是完全相同的。 编辑课件 程序段格式中所用符号含义 符 号意 义位置（JB3050-1982） HT或TAB分隔符0/9 LF或NL程序段结束0/10 %程序开始2/5 （控制暂停2/8 ）控制恢复2/9 +正号2/11 -负号2/13 /跳过任选程序段2/15 ：对准功能3/10 BS返回0/8 EM纸带终了1/9 DEL注销7/15 编辑课件 （三）零件加工程

27、序格式 常规加工程序由程序开始符（单独位于一个程序段）、 程序名（单独位于一个程序段）、程序的主体和程序结束 指令组成。程序的最后还有一个程序结束符，程序开始符 和程序结束符是同一个字符，在ISO代码中是%，在EIA代 码中是ER。在FANUC系统中程序名以字母O为地址符，后 面接若干数字组成。程序结束指令可用M02或M30。 %程序开始符 O1000 ;程序名 N10 G80G49G40M05; N20G91G28Z0; 程序主体 （程序主体由若干程序段组成） N100 M30;程序结束指令 %程序结束符 编辑课件 七、数控机床坐标系与工件坐标系 数控机床的坐标系的规定是一个非常重要的问题。

28、在 数控加工及数控编程过程中，我们经常要使用坐标系统， 其中机床坐标系和工件坐标系是经常使用的。机床坐标系 和工件坐标系两者之间存在关系，正确地理解机床坐标系 与工件坐标系，对数控加工与数控编程是非常必要的。在 后面的章节中我们将介绍： 1. 数控机床的标准坐标系的标准 2. 根据坐标系的标准确定坐标轴的方法 3. 数控机床的坐标系统以及他们之间的关系 编辑课件 （一）坐标和运动方向命名原则 数控机床的标准坐标系采用右手直角坐标系，也叫笛 卡尔坐标系。基本坐标为X、Y、Z直角坐标，对应每个坐 标轴的旋转运动符号为A、B、C。 数控机床在加工过程中，不论是刀具运动，还是被加 工工件移动，都一律假

29、设被加工工件相对静止不动，而刀 具运动，并同时规定刀具远离工件的方向作为Z坐标（Y 坐标）的正方向。 机床坐标轴的命名方法如下图所示，右手的拇指、食 指和中指相互垂直，其三个手指所指的方向分别为X轴、 Y轴和Z轴的正方向。 编辑课件 （二）坐标轴和运动方向 1. .Z轴的确定轴的确定 一般是选取产生切削力的轴向方向作为Z轴方向。对于有主轴的 机床，以机床主轴线方向作为Z轴的正方向。对于没有主轴的机床， 则以装卡工件的工作台面相垂直的直线作为Z轴方向。规定刀具远离 工件的方向作为Z轴的正方向。 2. .X轴的确定轴的确定 X轴一般位于与工件安装面相平行的水平面内。对于机床主轴带 动工件旋转的机床

30、，如车床、磨床等，则在水平面内选定垂直于工件 旋转轴线的方向为X轴，且刀具远离主轴轴线方向为X轴的正方向。 对于机床主轴带动刀具旋转的机床，当主轴是水平的，如卧式加 工中心等，人面对主轴，选定主轴左侧方向为X轴正方向；当主轴是 垂直于地面的，如立式加工中心等，选定主轴右侧方向为X轴正方向。 编辑课件 3.Y轴的确定 Y轴方向根据已选定的Z、X轴按右手笛卡尔坐标系来 确定。 4. 旋转坐标A、B、C A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运 动。A、B、C的正方向，相应地表示在正X、Y、Z方向上 按右手螺旋方向。 编辑课件 （三）数控机床的坐标系统 数控机床在加工时，坐标系页面上一般都

31、显示四个坐 标系：相对坐标系、剩余坐标系、绝对坐标系（工件坐标 系）和机床坐标系。在数控编程时，需要重点掌握和了解 的是机床坐标系和工件坐标系。 1. 机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系，它是制造、调整 机床的基础，也是建立工件坐标系的基础。机床坐标系在 出厂前已经调整好，一般情况下，不允许用户进行变动。 机床坐标系的原点(一般用M表示)也叫机床零点。机床零 点M是建立其它坐标系的基准。不同的机床，机床的零点 的位置也不同。机床零点一般不能直接测量，所以在设计 机床时就设定一个与机床零点有固定位置关系的点，这个 点叫机床参考点（一般用R表示），通过让机床返回参考 点来建立起数控机床的坐

32、标系。 编辑课件 2. 机床参考点R 数控机床坐标系是通过操作机床各坐标轴返回机床零 点的方法建立起来的。但是当机床安装好工件以后，机床 零点已经不能返回也不能测量，所以设定了一个参考点R。 参考点R是由机床制造厂家定义的一个点，R和M的坐标 位置关系是固定的，其位置参数存放在数控系统中。这样 只要让机床返回到R点，就能确定M点，从而建立起机床 坐标系。 参考点R的位置是在每个坐标轴上用档块和限位开关 精确地预先确定好，参考点R多位于加工区域的边缘。 在绝对行程测量的控制系统中，不需设定参考点，而 在增量行程测量的控制系统中，必须设置参考点。 在FANUC系统中用G28指令来使机床返回参考点，

33、一 般情况下，指令格式为G91G28X0Y0Z0； 编辑课件 3.工件坐标系 数控机床坐标系是进行设计和加工的基础，但是利用 机床坐标系进行数控编程却不方便，因此应该在工件上设 置一个工件坐标系来进行编程，然后在进行加工时，通过 一些特定的方法测量出工件坐标系零点（一般用W来表示） 在机床坐标系里的坐标值，并把这个值输入到数控系统中， 这样就可以建立起工件坐标系与机床坐标系之间的关系。 工件坐标系零点W选择的原则： 尽量与工件的尺寸基准重合。 让工件图中的尺寸容易换算成坐标值。 零点应选在容易找正，在加工过程中便于测量的位置。 编辑课件 FANUC系统设置工件坐标系的方法 在FANUC系统中，

34、可以用G54G59来设置六个工件坐 标系，这六个工件坐标系的作用是相同的。用G54G59设 置工件坐标系时，必须预先测量出工件坐标系的零点W在 机床坐标系里的坐标值，并把这个坐标值存放在坐标偏置 画面的相应的参数中，编程时再用指令G54 G59调用。 Y G58 G55 G59 G57 G56 G54 X2 X1 Y1 Y2 X 机床零点 编辑课件 工件坐标系的设置步骤 首先在工件上或工作台上找出一点作为工件坐标系的原 点。利用标准圆棒或传感器测头来测出工件坐标系的原点 在机床坐标系内的坐标值。 工 件 编辑课件 通过坐标显示画面，记下工件坐标系原点的机械坐标 值（图中的X1、Y1）。 X1(

35、-301.333) Y1(-170.123) 工 件 编辑课件 在CRT上的工件偏置画面内设置X1、Y1值，所有的数 值都必须为负值。 通用 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000 G54 X 301.333 Y 170.123 Z G56 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000 G55 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000 机械坐标系中的坐标值（X1，Y1） 工件补偿画面 编辑课件 用一刀具测定出工件坐标系Z轴原点距机床原点的距离。 Z(-411.909) 工 件 工作台 工件上的Z0平面 刀 具 编辑课件 和设定X、Y值一样，在工件偏置画面内设置Z值。 通用 X

36、0.000 Y 0.000 Z 0.000 G54 X 301.333 Y 170.123 Z 411.909 G56 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000 G55 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000 机械坐标系中的坐标值 工件补偿画面 编辑课件 4. 绝对值与增量增量值编程(G90/G91) 数控编程时，可以采用绝对值编程，也可以采用增量 值编程，或者绝对值和增量值混合编程。绝对值编程使用 G90指令，它表示在程序段中指令的坐标值为工件坐标系 中的坐标值。增量值编程使用G91指令，程序段中指令的 坐标值是相对于前一个程序段坐标值的增量。G90指令和 G91指令都是模态G

37、代码。 选用绝对值编程还是增量值编程,与零件图的尺寸标注 方法有关。 有些数控系统在增量值编程时不用G91指令，而是在 运动的起点建立平行X、Y、Z的相对坐标系U、V、W， 用U、V、W代替原来的X、Y、Z。 编辑课件 绝对值编程G90例子 10 10 60 Y X G90 X60. Y10. ; 10 10 60 Y X G90 X10. Y10. ; Y X 10 5 60 G90 X10. Y60. ; Y X 10 5 60 G90 X10. Y5. ; 编辑课件 增量值编程G91例子 10 60 10 Y X 10 60 10 Y X G91 X50. ;G91 X-50. ; Y

38、X 10 5 60 G91 Y55. ; Y X 10 5 60 G91 Y-55. ; 编辑课件 第二节 手工编程 一、数控加工工艺处理 数控编程人员首先应该是一个很好的工艺人员，再掌 握数控加工工艺的特点，才能处理好手工编程中所涉及的 一些工艺问题。 数控加工的工艺处理主要内容为：确定走刀路线和安 排工步顺序、定位基准与夹紧方案的确定、夹具的选择、 刀具的选择、确定对刀点和换刀点、测量方法的确定、确 定加工用量等。 编辑课件 （一）数控加工的工艺路线设计 1. 工序的划分工序的划分 根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按 下列方法进行： 以一次安装、加工作为一道工序以一次安装、加工

39、作为一道工序 这种方法适合于加工内容不多的 工件，加工完后就能达到待检状态； 以同一把刀具加工的内容划分工序以同一把刀具加工的内容划分工序 有些零件虽然能在一次安装加 工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如系统的 存储容量，机床的连续工作时间等。此外程序太长会增加程序的检查 难度，出错率高。因此，程序不能太长，一道工序的内容不能太多； 以加工部位划分工序以加工部位划分工序 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点 将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等； 以粗、精加工划分工序以粗、精加工划分工序 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工 后可能发生的变形而需要进行校形，故

40、一般来说凡是要进行粗、精加 工的都要将工序分开。 编辑课件 2. 顺序的安排 顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位 安装与夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。 顺序安排一般应按下列原则进行： 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间 穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑； 先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序； 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好 连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次 数； 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性 破坏较小的工序。 编辑课件 （二）数控加工工序的设计 数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序

41、的加工内容、加 工用量、工艺装备、定位夹紧方式以及刀具运动轨迹都具体确定下来， 为编制加工程序作好充分准备。 确定走刀路线和安排工步顺序 走刀路线是刀具在整个加工工序中 的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步的顺序。走刀 路线是编写程序的依据之一 。确定走刀路线的原则主要有： 寻求最短加工路线，减少空走刀时间以提高加工效率； 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排最后一 次走刀连续加工出来； 刀具的进退刀（切入与切出）路线要认真考虑，以减少在轮廓处停 刀而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件； 要选择工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄

42、板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排走刀路 线。 编辑课件 确定零件的安装方法和选择夹具 在确定定位基准与夹紧方案时应注意的是: 力求设计、工艺与编程计算的基准统一； 尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹后就能 加工出全部待加工表面； 避免采用占机人工调整式方案。 在选用或设计夹具时，应注意以下几点： 尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具。 装卸零件要迅速、方便、可靠，以缩短准备时间。 夹具要开敞,其定位夹紧机构元件不能影响加工中的走 刀。 编辑课件 3. 确定对刀点和换刀点 对刀点就是刀具相对工件运动的起点。常常把对刀点 称为程序原点，它可以设在被加工零件上，也

43、可以设在与 零件定位基准有固定尺寸联系的夹具上的某一位置。其选 择原则如下： 与定位基准有一定的坐标尺寸关系； 找正容易; 编程方便; 对刀误差小; 加工时检查方便及可靠。 换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编 程而设置的，因为这些机床在加工过程中间要自动换刀。 为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工 零件的外面，并要有一定的安全量。 编辑课件 4. 选择刀具和确定加工用量 数控加工的特点是对刀具的刚性及耐用度要求较普通 加工严格。因为刀具的刚性不好，一是影响生产效率；二 是在数控自动加工中极易产生打断刀具的事故；三是加工 精度会大大下降。刀具的耐用度差，则要经常换刀、对

44、刀 而要增加准备时间，也容易在工件轮廓上留下接刀阶差， 影响工件表面质量。 加工用量主要指切削速度、切削深度、进给量。对不 同的零件材质，有一个最佳加工用量即最佳切削参数。所 以加工用量应按最佳切削参数选择。 编辑课件 二、常用G指令 （一）快速定位指令G00 G00指令用于命令刀具以点位控制方式从刀具当前所 在位置以最快速度移动到下一个目标位置。它只是快速定 位，无运动轨迹要求。系统在执行G00指令时，刀具不能 与工件产生切削运动。 G00指令的格式为： G00 X_Y_Z_; 可以在G00指令后面使用的地址有X、Y、Z、A、B、 C、U、V和W。G00指令后面的坐标值X_Y_Z_可以是 绝

45、对值也可以是增量值。当机床执行包含有G00指令的程 序段时，机床各坐标轴分别按各自的快速移动速度移动到 定位点，所以在执行G00指令时，刀具的运动轨迹不一定 是直线，有时可能是折线。 编辑课件 （二）直线插补指令G01 G01指令是直线插补指令，它使机床进行两坐标（或2 坐标以上）联动的运动，在各个坐标平面内切削出任意斜 率的直线。 G01的指令格式为： G01 X_Y_Z_F_; G01指令是用来指令机床作直线插补运动的。G01指 令后面的坐标值，取绝对值还是取增量值由系统当时的状 态是G90状态还是G91状态决定，进给速度用F代码指定。 F代码是模态指令，可以用G00取消。如果在G01程序

46、段之 前的程序段中无F指令，同时在当前包含有G01指令的程 序段中又没有F指令，则机床不运动。 编辑课件 G00和和G01指令使用举例指令使用举例 在下面的图形中，箭头的方向表示刀具运动方向，刀 具的进给速度为100mm/min。刀具首先从原点出发，最后 回到原点，虚线部分表示用G00指令移动。 O 20 50 20 50 1 2 3 4 X Y 编辑课件 使用绝对值（使用绝对值（G90）指令编程）指令编程 O0001（G00G01）； N10 G80G40G49； N20 G91G28Z0M05； N30 T1； N40 M6； N50 G90G54G00X20.Y20.S1000M03；0

47、1 N60 G01 Y50. F100 ;12 N70 X50. ;23 N80 Y20. ; 34 N90 X20. ; 41 N100G00Z100. N110X0Y0； 10 N120G91G28Z0M05； N130M06； N140M30； O 20 50 20 50 1 2 3 4 X Y 编辑课件 使用增量值（使用增量值（G91）指令编程）指令编程 O0001（G00G01）； N10 G80G40G49； N20 G91G28Z0M05； N30 T1； N40 M6； N50 G91G54G00X20.Y20.S1000M03；01 N60 G01 Y30. F100 ;12

48、 N70 X30. ;23 N80 Y-30. ; 34 N90 X-30. ; 41 N100G00Z100. N110X-20.0Y-20.0； 10 N120G91G28Z0M05； N130M06； N140M30； O 20 50 20 50 1 2 3 4 X Y 编辑课件 G00指令和指令和G01指令使用注意事项指令使用注意事项 一般情况下，数控机床的三个坐标轴的快速移动速度是 不同的，所以当数控系统执行G00指令时，刀具的运动轨 迹不一定是直线； 建议不在G00指令后面同时指定三个坐标轴，先移动Z 轴，然后再移动X、Y轴，如： G00 Z100.； G00X0 Y0； 有些数控

49、系统要求在执行G01指令之前，必须用S指令 和M指令指定主轴的旋转方向和转速，否则数控机床不产 生任何运动； 在使用G01指令时必须指定F代码，否则数控系统会发 出报警； 编辑课件 G00、G01指令练习 如下图所示，要求刀具从工件坐标系的原点出发，加 工完成之后再回到原点。顺时针方向走刀，进给速度为 F100，用G90模式和G91模式各编一个程序。 10 20 30 40 50 60 70 60 50 40 30 20 10 X Y O 编辑课件 （三）圆弧插补指令G02和G03 所谓的圆弧插补就是控制数控机床在各坐标平面内执 行圆弧运动，将工件切削出圆弧轮廓。 圆弧插补有两种类型G02（C

50、W）和G03（CCW），顺 时针方向切削的为G02（CW），逆时针方向切削的为G03 （CCW），如下图所示： G02（CW）G03（CCW） 编辑课件 1. 1. 圆弧插补指令圆弧插补指令G02及及G03的格式的格式 （1）平面选择是指在那个坐标平面内进行圆弧插补，各G代码功能为： G17 XY平面 G18 ZX平面 G19 YZ平面 G17 G18 G19 R I_J_ I_K_ J_K_ 平面 选择 + G02 G03 旋转 方向 + 半径 圆弧中心 + 进给 速度 F_ 终点 位置 X_Y_ Z_X_ Y_Z_ 编辑课件 旋转方向是指刀具前进的方向。各G代码功能为： G02 顺时针方向

51、 G03 逆时针方向 圆弧终点位置是指刀具切削的圆弧最后那一点 在G90状态下，是指X、Y、Z中的两个坐标在工件坐标 系中的终点位置。 在G91状态下，是指X、Y、Z中的两个坐标从起点到终 点的增量距离。 圆弧中心I、J、K、R的含义分别为： I ：从起点到圆心的矢量在X方向的分量。 J ：从起点到圆心的矢量在Y方向的分量。 K ：从起点到圆心的矢量在Z方向的分量。 R ：圆弧半径。 编辑课件 2. I、J、K指令的使用 下面我们用一个例子来说明I，J，K具体的使用方法。 在下面的例子中，刀具的起始点在A点，圆弧半径为R30， 圆弧中心的坐标为（10，10）。 A B I J （圆弧起点） （

52、圆弧终点） 中心 Y X 10 20 40 40 20 10 编辑课件 绝对（绝对（G90）指令状态）指令状态 G90 G03 X20.Y40.I-30.J-10.F100 ； 其中I-30J-10是A点（圆弧起点）到圆弧中心的矢量在 X、Y方向上的分量。 增量（增量（G91）指令状态）指令状态 G91 G03 X-20. Y20.I-30. J-10. F100; 其中I-30J-10是A点（圆弧起点）到圆弧中心的矢量在 X、Y方向上的分量。 从上面的例子可以看出在切削圆弧时，无论是在G90 状态，还是在G91状态下，I、J的数值都使用增量值。K的 使用方法和I、J使用方法相同。 编辑课件

53、3. 圆弧半径圆弧半径R指令指令 当进行圆弧插补时，I、J、K指令可以直接用半径指 令R来代替，其指令格式及使用方法我们用下面的例子来 说明。 B (圆弧终点） 20 70 70 20 R50 A（圆弧起点） X Y 编辑课件 在上图中我们要加工一个从A点加工到B点的圆弧，其 中圆弧半径用R指令来指定，程序如下： 绝对（绝对（G90）指令）指令 G90 G02 X70.Y20. R50. F100 ; X70.Y20. 是B点的坐标值； R50.为为圆弧半径； 增量（增量（G91）指令）指令 G91 G02 X50.Y-50.R50.F100 ； X50.Y-50. 是A点到B点的坐标增量；

54、R50. 圆弧半径； 编辑课件 4. 4. 整圆插补时整圆插补时I、J、K的使用的使用 进行整圆插补时，编程时必须使用I，J，K指令来指 定圆弧中心。如果使用半径R指令进行整圆插补，则系统 认为是0度圆弧，刀具将不做任何运动。 例如：顺时针方向切削一个半径40的整圆时 （1）从A点开始顺时针整圆切削 绝对指令编程： G90 G02（X0 Y40）J40F100 ； （2）从B点开始顺时针整圆切削 绝对指令编程： G90 G02 （X40 Y0）I40F100 ； 如果上面的程序段写成G90（G91）G02 X40. Y0 R40.时， 那么刀具将不做任何切削运动。 Y A B X R40 编辑

55、课件 5. 圆弧插补指令使用注意事项圆弧插补指令使用注意事项 在圆弧插补时，必须有平面选择指令； 平面选择指令中除了G17可以省略外，G18、G19都不能省略； 在使用圆弧插补指令时必须指定进给速度F； I、J、K的数值永远是增量值； 整圆切削时，不能用R来指定圆弧半径，只能用I，J，K来指定； 如果在同一个程序段中同时指定了I，J，K和R，只有R有效，I，J，K 指令被忽略； 在进行圆弧插补编程时，X0，Y0，Z0和I0，J0，K0均可省略； 如果用指令R来指定圆弧半径时，当圆弧角度小于或等于180度时，R 值为正；当圆弧角度大于180度小于360度时，R值为负。 G90 G02 X70Y2

56、0R50F100； 70 20 2070 X Y R50 起点 终点 编辑课件 例题： 刀具起始点为坐标原点，其终点也是原点，走刀 方向为顺时针，进给速度为F100。 O1234（G00-G01-G02-G03）； N10 G90G54G17G00X0Y0S1000M03; N20 X-60.Y-40.; N30 G01X-60.Y0F100; N40 G02X0Y60.I60.; N50 G01X40.Y0; N60 G02X0Y-40.I-40.; N70 G01X-60.Y-40.; N80 G00Z100.M05; N90 G00X0Y0; N100 M30; -40 40 -60 6

57、0 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 R40 R60 X Y 编辑课件 G00、G01、G02、G03指令使用练习 从原点出发顺时针方向走刀，最后回到原点。切削进 给速度为F100，圆弧中心使用I，J编程。 Y X 10 20 30 40 50 60 70 80 90 60 50 40 30 20 10 编辑课件 （四）刀具半径补偿指令G40、G41、G42 在轮廓加工中，由于刀具具有一定的半径，所以在加 工时不允许刀具中心轨迹与被加工工件的轮廓相重合，而 需要与被加工轮廓偏置一个刀具半径值R的距离，只有这 样才能加工出与图纸上一致的零件轮廓。我们管这种偏置 功能叫做刀具半径补偿。 刀

58、具半径补偿的范围为0999 mm，精度为0.0010.01mm。 刀具半径补偿分为B刀具半径补偿和C刀具半径补偿。 B补偿只能实现本程序段内的刀具半径补偿，而对程序段 间的过渡不进行处理。C补偿不仅能实现本程序段内的刀 具半径补偿，而且能够自动处理两个程序段之间的过渡形 式。 编辑课件 1. G40、G41、G42指令指令 在ISO标准中，使用G40、G41、G42三个指令来进行刀具半径补 偿的设定与取消。G40、G41和G42指令均为模态G代码。其中： G41：左偏刀具补偿，简称左补偿。所谓的左补偿就是沿着刀具运动 方向看（假设工件不动），刀具在工件的左侧。 G42：右偏刀具补偿，简称右补偿

59、。就是沿着刀具前进的方向看，刀 具在工件的右侧。 G40：刀具补偿注销。 刀 具 前 进 方 向 刀具中心轨迹 刀具中心向右偏移值 工件 刀 具 前 进 方 向 刀具中心轨迹 刀具向左偏移值 工件 编辑课件 （1 1）G41G41、G42G42指令格式指令格式 G41、G42的指令格式如下： 其中用G17、G18、G19来选择补偿平面。D_代表偏置寄存器的地 址,刀具半径补偿值是预先输入到内存中的。例如刀具的半径值是 5mm，则先把5输入到偏置寄存器中，使用时用地址D_调用。 偏置量的范围： 1、mm输入时：0999.999mm 2、inch输入时：099.9999inch D00的偏置量总是

60、零。故对D00不设定偏置量。 G G G 17 18 19 G G 00 01 G G 41 42 XY ZX YZ _ _ _ D 编辑课件 （2）G40G40指令格式指令格式 G40指令格式如下: G40的作用是取消刀具半径补偿，使刀具中心的运动 轨迹与编程轨迹重合。 G G G 17 18 19 G G 00 01 XY ZX YZ _ _ _ G40 编辑课件 （3）刀具半径补偿使用说明 编制数控程序时，如果使用G40、G41、G42指令，那么我们要了 解和掌握补偿指令的组成及使用规则。下面我们以一个例子来说明补偿 指令的各个阶段。 O0002（BIT）； N10 G90 G54 G1