第四章 数控加工编程基础1

1、l 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括：（1）分析零件图样（2）制定工艺方案 （3）数学处理（4）编写零件加工程序 （5）程序检验分分析析零零件件图图样样 数数 学学 处处 理理 编编 写写 程程 序序 程程 序序 校校 验验修修 改改制制定定工工艺艺方方案案 l自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和

2、制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。l 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百制人员完

3、成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。零件的编程难题。 一、ISO和EIA指令代码二、数控机床的坐标系 与运动方向三、常用编程指令 代码四、程序的结构与格式 l两种标准,穿孔带有区别.l目前没有必要考虑区别 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运动的位移和运动的

4、方向，这就需要通过坐标系来实现通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。 l（1）相对运动的规定l 在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。l这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。 标准坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。

5、3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。 标准坐标系XYZ是刀具相对于工件运动的坐标系，也称为刀刀具运动坐标系具运动坐标系，为各坐标轴的正方向规定为增大刀具与工件距离增大刀具与工件距离的方向 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 下图所示为数控车

6、床的X坐标。l2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：l Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。 lZ坐标水平时，观察者沿刀 具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方（实际和立式正好相反） 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。l由XYZ决定l标准坐标系原点可以任意决定 （1）机床原点的设置 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。 由机床制造厂家确定的，是数控机床进行加工运动的基准点。一般取在机床运动方向的最远点。 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。（同时，通过设置参

7、数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。） l通常车床的机床零点多在主轴法兰盘接触面的中心即主轴前端面的中心上。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，见下图 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（所谓的机床回零）。 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。 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。下图为数控车床的参考点与机床原点。 编程坐标系（工件坐标系）编程坐标系（工件坐标系）是编程

8、人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用编程坐标系（工件坐标系）编程坐标系（工件坐标系）坐标轴与机床坐标系坐标轴方向平行。其原点称为编程原点讲解机床坐标系与工件坐标系的目的在于：装夹讲解机床坐标系与工件坐标系的目的在于：装夹工件时，要将图纸上的编程坐标方向与机床坐标工件时，要将图纸上的编程坐标方向与机床坐标方向平行一致。方向平行一致。 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。 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，如下图所示为车削零件的编程原点。小结 机床坐标系原点是指

9、在机床上设置的一个固定点，是数控机床进行加工运动的基准参考点（由机床生产厂家确定，与编程和机床操作人员无关）； 机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置（用于机床回零）； 编程人员在编程时设定的坐标系称工件坐标系（编程坐标系），工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。其原点称为编程原点 机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系。 确定数控机床坐标系时总是假设工件固定，刀具相对工件运动。标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则判断 直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：

10、先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。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，X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面， Y坐标轴根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定 各坐标轴的正方向为增加刀具和工件之间距离的方向；旋转坐标轴A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，其正方向按照右旋螺纹旋转的方向。 讲解机床坐标系与工件坐标系的目的在于：装夹工件时，要将图纸上的编程坐标方向与机床坐标方向相一致，通过对刀建立两个原点（编程原点和机床原点）之间的关系。（指令、代码、功能、功能字） 一个程序段中，除了由地址符N为首的三位数组成的序号字(N)外

11、，常用的功能字有：准备功能字G；辅助功能字M；进给功能字F；主轴转速功能字S和刀具功能字T等。坐标功能字X，Y，Z；l模态指令(续效指令)：一经指定，一直有效，直到被同组代码取代，或程序停止。l准备功能（Preparatory Functton）使机床或控制系统建立加工功能方式的命令l用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏移等各种加工操作。l准备功能字的地址符用G表示，又称为G功能或G指令。以G为首，后跟二位数字(G00G99)。ll辅助功能（Miscellaneous Function）字的地址符是M，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。l

12、以地址符M为首，其后跟二位数字(M00M99)。l进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。l对于车床，F单位:mm/min和mm/r.根据说明书确定l对于其它数控机床，一般只用mm/min。如铣床用如F80,每分钟进给80mm/min . 在螺纹切削中用来指令螺纹的导程。l一旦指定，一致有效，直到被新的F取代l主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。l单位为r/min。 如S500表示主轴转速为500 r/min l一旦指定，一致有效，直到被新的S取代l刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令， 当系统具有换刀功能时，用于指定加工时

13、所用刀具的编号。l 以地址符T为首，其后一般跟二位数字，代表刀具的编号。如T02表示刀库中2号中的刀具.l表示刀具半径补偿量存储器的地址代码lD8:选择第8号存储器存储的数字.l表示刀具长度补偿量存储器的地址代码lH18:选择第18号刀长存储器存储的数字.l（1）尺寸字l 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。 其中，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。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。一般长度用mml（2）顺序号字

14、Nl顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。如N10,N20l 一般情况下，用于检索、查找。程序段可以不要顺序号l（3）程序号字O:（程序名）l 程序的开头l一般由O+四位数字组成,如O1233 一个完整的加工程序由程序号、若干程序段、以及程序结束指令组成。程序号（一般为OXXXX)若干程序段程序结束指令（一般由M02或M30结束）。%O1000N0010G40G17G80G90N0011T01M06N0012G43H01Z100.N0013G54N0014G00Y10.598S0X-.267M13N0015G00Z29.N0016G00Z5.N001

15、7G41G01Y10.424Z4.61F250D11X-1.712N0018G01Y9.82Z4.148X-3.326N0019G01Y8.85Z3.686X-4.751N1960G00Z29.N1961G00Z200.N1965M02% 程序主体由若干个程序段组成的。程序段：是指为了完成某一动作要求所需的功能“字”的组合。程序段格式是指程序段中的功能字、字符和数据的安排形式。 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：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。程序

16、段格式举例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S300 T02 M08 (第XX段) 如果输入程序的格式不符合规定，数控装置就会报警出错。 lN_G_X_._Y _._ Z _._ F _._ S _T_M_;l某个型号的数控西戎，其程序段格式如下：l其中，lN4：代表第n个程序段，用4位数（19999）表示，不允许为“0”；lXYZ(UVW)4.3：坐标可以用正负小数表示，小数点以前4位数，小数点以后3位数；lF3.4：进给速度可以用小数表示，小数点以前3位数，小数点以后4位数；lS4 :转速，最大9999转lT2：刀号，最大99号ER弹簧夹头刀柄ER弹簧夹头侧压式立铣刀柄l非切削运动l切人与切出运动l切削运动弧线部分Z值改变，也要倾斜。环切法行切法行切+环切法型腔加工O1234