数控第章数控加工程序编制ppt课件

1、内容提要内容提要 本章讲述本章讲述数控加工的工艺分析和典型的加工方法；数控加工的工艺分析和典型的加工方法；加工程序的编制、结构及常用算法；加工程序的编制、结构及常用算法；简要介绍自动编程。简要介绍自动编程。第二章第二章 数控加工程序的编制数控加工程序的编制一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念数控加工程序编制：数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。从零件图纸到制成控制介质的全过程。将零件的加工信息、加工顺序、零件轮廓将零件的加工信息、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作及辅助动作变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松变速、换刀、冷却液启

2、停、工件夹紧松开等等，用规定的文字、数字、符号组开等等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。程。 第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程 程序编制分为：手工编程和自动编程两种。程序编制分为：手工编程和自动编程两种。 手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）械加工工

3、艺知识和数值计算能力）自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，动编程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。能自动打印出程序单和制备控制介质。第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程 第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程q手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。q自动编程适用于：q形状复杂的零件，q虽不复杂但编程工作量很大的零件

4、如有数千个孔的零件）q虽不复杂但计算工作量大的零件如轮廓加工时，非圆曲线的计算）第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程q据国外统计：q用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30：1。q数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的q 编程自动化是当今的趋势！ 第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程图纸工艺分析图纸工艺分析 这一步与普通机床加工零件这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；，选定机床、刀具与夹具；确定零

5、件加工的工艺线路、确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺工步顺序及切削用量等工艺参数等。参数等。 二、手工编程的内容和步骤二、手工编程的内容和步骤第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程n计算运动轨迹计算运动轨迹n 根据零件图纸上尺寸及根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，和刀具运动轨迹的坐标值，并且按并且按NC机床的规定编机床的规定编程单位脉冲当量换算程单位脉冲当量换算为相应的数字量，以这些为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。坐标值作为编程尺寸。第一节第一节 手工编程与自动

6、编程手工编程与自动编程q 编制程序及初步校验q 根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。 第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程n制备控制介质制备控制介质n 将程序单上的内容，经转将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接若程序较简单，也可直接通过键盘输入。通过键盘输入。第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程n 程序的校验和试切n 所制备的控制介质，必须经过进

7、一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程常用的校验和试切方法：常用的校验和试切方法：对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。检查程序的正确性。 第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程q在具有图形显示功

8、能的机床上，用静态显示机床不动或动态显示模拟工件的加工过程的方法，则更为方便。q上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。q 当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程第一节第一节 手工编程与自动编程手工编程与自动编程三、自动编程三、自动编程概述概述APT语言语言(Auto-Program Tool)自动编程系统的发展自动编程系统的发展自动编程系统的过程自动编程系统的过程三、自动

9、编程三、自动编程自动编程系统的过程自动编程系统的过程零件图纸现在的自动编程过程计算机生成图形数学处理后置处理磁盘、计算机通讯数控机床零件图纸零件APT源程序穿孔纸带、磁盘、计算机通讯数控机床早期的自动编程过程输入译码数学处理后置处理用用MASTERCAM数控编程数控编程 MasterCAM是美国CNC Softwarel NC公司研制开发的一套PC级套装软件，可以在一般的计算机上运行，它既可以设计绘制所要加工的零件，也可以产生加工这个零件的数控程序，还可以将AutoCAD、CADKEY、Solidworks等CAI软件绘制的图形调入到MasterCAM中进行数控编程。因而，MasteICAM是

10、一套真正的CADCAM一体化的软件。MasterCAM的主要特点的主要特点n同时具备CADCAM功能n加工方式多，适用机床广 n可以与机床直接通信n可以模拟加工和计算加工时间 n可以自备刀具库和材料库 n操作效率高 1 数控加工工艺数控加工工艺 数控机床加工零件和工艺除按一般方式对零件进行分析外数控机床加工零件和工艺除按一般方式对零件进行分析外，还，还 必须注意以下几点：必须注意以下几点： 选择合适的对刀点选择合适的对刀点对刀点：确定刀具与工件相对位置的点起刀点）。对刀点：确定刀具与工件相对位置的点起刀点）。对刀点对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测可以是工件或夹具上的点，或

11、者与它们相关的易于测量的点。量的点。对刀点对刀点 确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。定了。 第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XYZn刀位点：刀位点：n 用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。点。第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法n 对刀：对刀：n就是使就是使“对刀点对刀点与与“刀位点刀位点重合的操重合的操作。作。第二节第二节 数控加工的工艺分析

12、和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法 选择对刀点的原则： 选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方 第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法电电 子子 对对 刀刀 器器电子对刀器是立式加工中心，立式数控镗、铣床等数控机床最常用的对刀器，它主要用于在机床上直接完成刀具的长度确定。三三 维维 测测 头头 三维测头是加工中心，数控镗、铣床等各种数控金属切削机床常用的测头。操作者采用这种测头能够直接在机床上对工件加工尺寸和精度进行测量，不需要其它常规量具，也不需要拆卸工件。第二节第二节 数控

13、加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法Laser tool setting Non-contact sensing technology is revolutionising tool setting and broken tool detection on machining centresRenishaws growing range of non-contact tool setters enable fast and repeatable measurement of tool dimensions and tool forms, as well as light

14、ning-fast checking of tool condition. The benefits are reduced setting times, right-first-time machining and confidence in unmanned operation. q加工线路的确定加工线路的确定q加工线路加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。轨迹次序。q孔类加工钻孔、镗孔）孔类加工钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空少空行程：行程： 第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方

15、法数控加工的工艺分析和数控加工方法n 个)(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段车削或铣削：车削或铣削： 原则：原则： 尽量采用切向切入尽量采用切向切入/出，不用径向切入出，不用径向切入/出，以出，以避免由于切入避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。出路线的不当降低零件的表面加工质量。 第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法n 空间曲面的加工空间曲面的加工(c)(b)(a)第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法加工线路的选择应遵从的原则：尽量缩短走刀路线，减少空走

16、刀行程以提高生产率。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。保证零件的工艺要求。利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法q 程序编制中的误差 q 在数控机床上加工零件时，从零件图上的信息开始，直到成零件的全过程，每个环节的误差都会影响到工件的加工精度。这些误差通常分为两类：q第一类是在直接加工零件的过程中产生的误差，它是产生加工误差的主体，主要包括数控系统包括伺服的误差和整个工艺系统机床刀具夹具毛坯内部的各种因素对加工精度的影响。 q第二类是编程时产生的误差，即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生

17、的误差。第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法式中： ：编程误差 a 算法误差拟合误差）：为用近似算法逼近零件轮廓时产生的误差以称一次逼近误差例如：用直线或圆弧去逼 近某曲线时 和用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。 b计算误差：插补算出的线段与理论线段之间的误差，它与在计算时所取的字节长度有关。 c圆整误差：它是插补完成后，由于分辨率的限制，将其圆整而产生的误差。它与机床的分辨率有关。第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法pSpS),(cbafSp=第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析

18、和数控加工方法XYcbapS第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工方法数控加工方法 平面孔系零件的加工方法平面孔系零件的加工方法 对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，采用数控钻床与镗床加工。的零件，采用数控钻床与镗床加工。第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法q旋转体类零件的加工方法旋转体类零件的加工方法 q 这类零件常用数控车床或数控磨床来加工，特这类零件常用数控车床或数控磨床来加工，特别是在车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量别是在车削零件的毛坯多为棒料或锻

19、坯，加工余量较大且不均匀，因此在编程中，粗车的加工线路是较大且不均匀，因此在编程中，粗车的加工线路是主要要考虑的问题。主要要考虑的问题。 先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工 可先按图中的方法进行14次粗加工，再精加工成形。4321图(c)所示的零件为陀罗转子的示意图，其加工顺序为先加工左边部分，然后加工右边。若采用图(c)的方法，当处在轴向进刀时，切削力会陡增而且排屑不畅，极易引起崩刃。图(c)的方法，切削截面由大逐渐减小，排屑流畅，切削条件大为改善；由于没有单独的轴向进刀，程序段数可减少一半。 cCC第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法q

20、 平面轮廓零件的加工方法q这类零件常用NC铣床加工。在编程时则应注意，为保证加工平滑，应增加切入和切出程q序段，若平面轮廓为数控q机床所不具备插补功能的q曲线时，则应先采用NC机q床所具备的插补线型直线、q圆弧去逼近该零件的轮廓。 第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法q 空间轮廓表面的加工方法q 空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法。第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法三轴两联动加工三轴两联动加工-“行切法行切法” 以以X、Y、Z轴中任意两轴轴中任意两轴作插补运

21、动，另一轴作周期性作插补运动，另一轴作周期性进给。这时一般采用球头或指进给。这时一般采用球头或指状铣刀，在可能的条件下，球状铣刀，在可能的条件下，球半径应尽可能选择大一些，以半径应尽可能选择大一些，以提高零件表面光洁度。方法加提高零件表面光洁度。方法加工的表面光洁度较差。工的表面光洁度较差。YXZX第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法 三轴联动加工 下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去逼近，因而，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用自动编程。 SSXYSSZXYXZ第

22、二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法 四轴联动加工方法 如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面，若采用三座标联动加工，则只能用球头刀。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联动机床上进行加工。由于计算较复杂，故一般采用自动编程。 1O2OZ 五轴联动加工 船用螺旋桨是五座标联动加工的典型零件之一。由于其曲率半径较大，一般采用端铣刀进行加工，为了保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合，铣刀除了需要三个移动轴X、Y、Z外，还应作螺旋角与R有关），与后倾角的摆动运动。并且还要作相应的附加补偿运动摆动中民与铣刀的刀

23、位点不重合）。叶面的加工需要五轴X、Y、Z、A、B联动，这种编程只能利用自动编程系统。 第二节第二节 数控加工的工艺分析和数控加工方法数控加工的工艺分析和数控加工方法后倾角）(j1m4m2m3mZ螺旋角）(iOjjRAXBY第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISOInternational Standardization Organization和EIA(Electronic Industries Association)两种。.代码代码：是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令。它是程序的最小单元。 . 编程指令系统操作代

24、码的总称 . G指令准备功能 作用：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀补、刀偏、暂停等多种操作。组成：G后带二位数字组成。100种模态指令与非模态指令。 问题： 什么是模态指令/非模态指令？第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 M指令辅助功能 作用：控制机床及其辅助装置的通断的指令。 组成：M后跟两位数字组成。100种。 F.S.T指令 F指令指定进给速度指令续效指令） 组成： 编码法：F带两位数字，如F05,F36等。后面所带的娄只是一个代码，它与某个系统规定的速度值速度值相对应，换而言之，这种指令所指定的进给速度是有级的，速度值序既可等差数列，也可能是等比数列 直接法

25、：F后带若干位数字，如F150,F3500等。后面所带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分别表示F=150mm/min；F=3500mm/min。 第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 S指令切削速度）指定主轴转速指令续效指令） 组成：同F ，如S05,S36等 单位：r/min ，S T指令指定加工刀具号的指令。 组成：T后跟两位数字，如T11,T28等。 T11表示选择11号刀具 T28表示选择28号刀具。其他 尺寸指令指定的刀具沿坐标轴移动的方向和目标位置的指令 组成：由在X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C后带符号的数字组成。如X1000,Y2000等 单位：数

26、控系统规定的单位,如mm第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 子程序标号和调用指令 作用：用于指定子程序名和在主程序中调用子程序指令。 组成：子程序名字符Q后带两位数字，如Q01,Q21，因此子程序在一 个程序最多只100个。子程序调用字符后带四位数字。其中，前两 位数字被调用和子程序名后两位数字为调用次数。 L 01 08调用8次调用01号程 序调用子程序地址符程序段标号，程序段结束字符以及变量等。N *(LF), R0R9等 。 第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 . 数控加工程序的结构 程序的组成：对刀点选为,刀具半径D01）=5mm 程序名：O20

27、00 程 序 段N01 G91 G17 G00 G42 D01 X85 Y-25*N02 Z-15 S400 M03 M08 *N03 G01 X85 F300 *N04 G03 Y50 I25 *N05 G01 X-75 *N06 Y-60 *N07 G00 Z15 M05 M09 *N08 G40 X75 Y35 M02 *75R25YX1O2O3O55Zrrrrrrrrrrrrrrrrrr10f第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 上面是一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段组成。程序名是该加工程序的标识；程序段是一个完整的加工工步单元，它以N程序段号指令开

28、头，或LF指令结尾； M02(M30)作为整个程序结束的指令，有些数控系统可能还规定了一个特定的程序开头和结束的符号，如% 、EM等。由上面的程序可知：由上面的程序可知：加工程序加工程序由程序名和若干程序段有序组成的指令集。由程序名和若干程序段有序组成的指令集。程序是由若干程序段组成程序是由若干程序段组成程序段是由干指令字组成。程序段是由干指令字组成。 指令字是由文字地址符或与其后所带的数字一起组成。指令字是由文字地址符或与其后所带的数字一起组成。一个程序的最大长度取决于数控系统中零件存贮区的容量一个程序的最大长度取决于数控系统中零件存贮区的容量 或外或外存的容量。另外，有些数控系统还规定了一

29、个程序段的最多字存的容量。另外，有些数控系统还规定了一个程序段的最多字符数。符数。第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 . 程序段的格式程序段的格式 程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。格式不符合规定，数控系统就不能接受。 目前广泛采用的是，地址符可变程序段格式或者称目前广泛采用的是，地址符可变程序段格式或者称字地址程序段格式），这

30、种格式的特点是：字地址程序段格式），这种格式的特点是： . 程序段中的每个指令字均以字母地址符开场，其后程序段中的每个指令字均以字母地址符开场，其后再跟数字或无符号的数字。再跟数字或无符号的数字。. 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写顺序的书写 。. 不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。写。 因而，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查因而，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。等优点。 第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 主程

31、序和子程序 有时被加工零件上，有多个形状和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编程，则有一定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串，单独地担出来按一定格式做成子程序，程序中子程序以处的部分便称为主程序。 子程序可以被多次重复调用。而且有些数控系统中可以进行子程序的“多层嵌套”，子程序可以调用其它子程序，从而可以大大地简化编程工作，缩短程序长度，节约程序存贮器的容量。 16001016025501909570在图中的钢板上要铣出10个几何形状完全相同的台阶，若采用子程序的方法编程如下： N01 G91 G00 G41 D01 X50 Y60 S01 M

32、03 M08 *N02 L0110 *N03 M02 *Q01N01 G00 Z-25 *N02 G01 Y60 F100 N03 X75 *N04 G02 Y-50 J-25 *N05 G01 X-80 *N06 G00 Z25 *N07 X165 Y-10 *N08 M17 *第三节第三节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 由上面的程序可知，子程序是子程序名(Q01)开场，以M17指令结束，并返回主程序，其余部分的编写与主程序完全相同。由于采用子程序，使编程大大地简化了，因而，在我们的编程中要学会善于运用子程序来简化编程工作。 第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 一、坐

33、标轴的运动方向及其命名一、坐标轴的运动方向及其命名 统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给 维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 n 进给运动坐标系 n ISO和中国标准规定：n数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给) 定义为坐标系中的一个坐标轴。n数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；The direction of axes X, Y and Z is easily remembered by the right-hand rule.第四节第四节 数控机床的坐标

34、系数控机床的坐标系 n基本坐标系：直线进给运动的坐标系X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。n回转座标：绕X.Y.Zn 轴转动的圆进给坐标n 轴分别用A.B.C表示，n 坐标轴相互关系由右n 手螺旋法则而定。+X+X+Y+Z+Y+Z+Y+C+Z+A +B+C+X +Y +Z+A+B+XA coordinate systemThe positive direction of rotation of a rotary axis corresponds to the direction of screwing of a right-hand screw on the associated a

35、xis.第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 q 坐标轴方向：刀具相对工件运动的方向。坐标轴方向：刀具相对工件运动的方向。q 附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U.V.W表示。表示。 坐标和运动方坐标和运动方向命名的原则向命名的原则 规定以工件为基准，假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动的原则。 JB3051一82中规定，增大工件与刀具之间距离的方向是机床运动的正方向。机床运动部件运机床运动部件运动方向的规定动方向的规定第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 nZ坐标坐标 n方位方位 n标准规定：标准规定：Z坐标

36、坐标主轴轴线的进给轴。主轴轴线的进给轴。 n若没有主轴若没有主轴(牛头刨床牛头刨床)或者有多个主轴，则或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。坐标。 n若主轴能摆动：若主轴能摆动：n在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是标平行时，则这个坐标便是Z坐标；坐标；n若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为直于工件装夹面的方向为Z坐标。坐标。Z轴坐标运动轴坐标运动n规定与主轴线平行的坐标轴为z坐标z轴），并取 刀具 远离 工件 的方向为z 轴

37、的正向。n无论是主轴带动工件旋转类的机床车床、磨床）。还是主轴带动刀具旋转类的机床铣床、钻床、镗床），与主轴平行的坐标轴为z 轴。n结论：对于钻、镗类加工机床，钻入或镗入方向均是-Z方向。第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 X坐标 标准规定：在刀具旋转的机床上铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐 标的正方向指向右边。Z轴垂直立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。在工件旋转的机床上车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方

38、向是X轴的正方向。第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 nY坐标坐标 n利用已确定的利用已确定的X.Z坐标的正方向，用右手坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方坐标的正方向。向。n右手定则：大姆指指向右手定则：大姆指指向+X，中指指向，中指指向+Z，那么，那么+Y方向为食指指向。方向为食指指向。n右手螺旋法则：在右手螺旋法则：在X Z平面，从平面，从Z至至X，姆指所指的方向为姆指所指的方向为+y。 第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 二、机床坐标系与工件坐标系二、机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因编程总是基于某

39、一坐标系统的，因而，弄清楚数控机床坐标系和工件坐而，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。标系的概念及相互关系是至关重要的。第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系n机床原点与机床坐标系机床原点与机床坐标系 n机床原点零点）机床原点零点）n机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点，不得完成后便确定了，是机床上固有的点，不得随意改变。随意改变。n机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点的建立：用回零方式建立。n机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程过程n机床

40、原点的确定可由手动或由程序控制完成。机床原点的确定可由手动或由程序控制完成。有些数控系统开机后能以有些数控系统开机后能以0.1-1um的精度自的精度自动回原点。动回原点。用行程开关粗定用行程开关粗定,用旋转编码器精确地确定用旋转编码器精确地确定机床原点的过程机床原点的过程Om：机床原点位置第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 n机床坐标系机床坐标系n以机床原点为坐标系原点的坐标系，以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。是机床固有的座标系，它具有唯一性。n机床坐标系是数控机床中所建立的工机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系，的参考坐标系。件坐标系，的参考

41、坐标系。n注意：机床坐标系一般不作为编程坐注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。系。第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 n工件原点与工件坐标系工件原点与工件坐标系n工件原点：为编程方便在零件、工装夹具工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。可以是对刀点重合。n工件座标系：以工件原点为零点建立的一工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。坐标系计算。n工件原点偏

42、置：工件随夹具在机床上安装工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。后，工件原点与机床原点间的距离。n现代数控机床均可设置多个工件座标系，现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过在加工时通过G指令进行变换。指令进行变换。 第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 三、绝对坐标编程和相对坐标编程三、绝对坐标编程和相对坐标编程 定义定义 绝对坐标编程：工件所有点的坐标值绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系机床或工件）基于某一坐标系机床或工件） 零零点计量的编程方式。点计量的编程方式。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值

43、是相对于起点计量的编程方式值是相对于起点计量的编程方式增量坐标编程）。增量坐标编程）。表达方式：表达方式：G90 选用绝对坐标编选用绝对坐标编程程 G91 选用相对坐标编程选用相对坐标编程选用原则：主要根据具体机床的坐标选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标如图纸尺寸标注方式等注方式等)及加工精度的要求，选用及加工精度的要求，选用坐标的类型。坐标的类型。 绝对坐标绝对坐标: Xa=25,Ya=20, Xb=60,Yb=50相对坐标相对坐标: Xa=25,Ya=20, Xb=35, Yb=30第四节第四节 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 四、分辨率四

44、、分辨率Resolution）分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。分辨的最小间隔。分辨率对控制系统而言，它是可以控分辨率对控制系统而言，它是可以控制的最小位移量。制的最小位移量。数控机床的最小位移量最小设定单数控机床的最小位移量最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量步进电机）是指数控机脉冲当量步进电机）是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为一个重要技术指标。一般为0.00010.01mm，视具体机床而，视具体机床而定。）定。） 脉冲发量脉冲发量对应

45、于每一个指令脉冲对应于每一个指令脉冲最小位移指令机床位移部件的运最小位移指令机床位移部件的运动量。动量。第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法 前面已介绍有关程序编制的预备知识，这节将通过一些编程实例，对编程方法和某些常用指令的用法作进一步介绍，尽管数控代码是国际通用的，但不同的生产厂家一般都有自定的一些编程规则，因而，在编程前必须认真阅读随机技术文件中有关编程说明，这样才能编制出正确的程序。 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法二、与坐标系有关的二、与坐标系有关的G指令指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19 G90/G91指令：指令：G9

46、0指令表示程序中的编程尺寸是在某个指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。坐标系下按其绝对坐标给定的。G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故移动增量，故G91又称增量坐标指令。又称增量坐标指令。 注意：注意： 这两个指令是同组续效指令，也就这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下即无而不能同时使用。在缺省的情况下即无G90又无又无G91）,默认是在默认是在G90状态下。

47、状态下。 XYZ 对刀点 (刀 位 点）工件坐标系零 点30.030.025.0第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nG92指令 n坐标系设定的预置寄存指令，它只有在采用绝对坐标编程时才有意义。n编程格式： n G92 X a_ Y_b Z_c_ n a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法n使用该指令，便建立了工件坐标系，数控系统在加工之使用该指令，便建立了工件坐标系，数控系统在加工之前送入系统的某个单元，其后的加工程序中的编程尺寸前送入系统的某个单元，其后的加工程序中的编程尺寸都是在这个工件坐标系的尺寸。都是

48、在这个工件坐标系的尺寸。n该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能，即当首该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能，即当首件零件加工完成后，测量工件尺寸精度。如果发现是由件零件加工完成后，测量工件尺寸精度。如果发现是由于工件安装不准引起的误差，则不必重新安装工件，只于工件安装不准引起的误差，则不必重新安装工件，只需修改所设的坐标值，即可消除这一加工误差。需修改所设的坐标值，即可消除这一加工误差。G92指令可确定工件坐标系原点距刀具现在指令可确定工件坐标系原点距刀具现在位置多远的位置。也就是以程序的原点为位置多远的位置。也就是以程序的原点为准，确定刀具起始点的坐标值，并把这个准，确定刀具起始点的

49、坐标值，并把这个设定值存于程序存储器中，作为零件所有设定值存于程序存储器中，作为零件所有加工尺寸的基准点。加工尺寸的基准点。注意：该指令不产生运动注意：该指令不产生运动在每个程序的开头都要设定工件坐标系在每个程序的开头都要设定工件坐标系工件坐标系设定工件坐标系设定G92指令指令 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nG53,G54G59：坐标系选择指令nG53选择机床坐标系；nG54G59选择工件坐标系1工件坐标系6。n在使用该指令后，其后的编程尺寸都 是相对于相应坐标系的。n这类指令是模态指令，缺省值是G53 。n注意：这类指令只在绝对坐标下有意义G90），在G91下无效。

50、第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nG17,G18,G19指令 n坐标平面指定指令。G17，G18，G19分别表示规定的操作在XY,ZX,YZ坐标平面内。n程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有n 一个平面的加工能力，n 可不必书写。n这类指令为模态指令，n 缺省值为G17。 G19YZXG17G18第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法三、与控制方式有关的指令三、与控制方式有关的指令 G00指令指令快速定位指令快速定位指令编程格式：编程格式：G00 X_ Y_ Z_ * 功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调功能：指令刀具从当前点，以

51、数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。注意：一个定位点。注意：G00的运动轨迹不一定是的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。直线，若不注意则容易干涉。第一种路径的编程方式：第一种路径的编程方式：N1G00X25.0Y10.0第二种路径的编程方式：第二种路径的编程方式：N1G00X10.0Y10.0 N2X25.0第三种路径的编程方式：第三种路径的编程方式：N1G00X25.0 N2Y10.0第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nG01指令直线插补指令n编程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_

52、f_ n功能：指令多坐标2、3坐标以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位置a、b、c）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nG02,G03指令圆弧插补指令 nG02：顺时针圆弧插补。nG03：逆时针圆弧插补。n 顺、逆方向判别规则：n 沿垂直于圆弧所在平n 面的坐标轴的负方向n 观察，来判别圆弧的n 顺、逆时针方向。 G03G02G03G02G02G03G19G18G17XYZ第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法G03G

53、02G17G03G02G03G02G18G19YXXYZZ第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法n平面圆弧编程格式：平面圆弧编程格式：nXY平面：平面：G17 G02/G03 X_a_ Y_b_ ( ) F_f_ * nXZ平面：平面：G18 G02/G03 X_a_ Z_c_ ( ) F_f_ * nYZ平面：平面：G19 G02/G03 Y_b_ Z_c_ ( ) F_f_ * _RJI_RJI_RJI第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法n圆弧的终点坐标，由a、b、c后的数值指定。n圆心的位置通常有以下几种方法：n由圆心指向起点的向量在n X,Y,Z轴上的

54、分量用I,J,K表示 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nR表示法：用半径R带有符号的数值来表示：n AB180 ：R 0 R100；n BA180 ：R 0 R-100n 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法n螺旋线的编程指令格式nG17 G02 Xx Yy Zz Ii Jj Pp FfnG17 G02 Xx Yy Zz Rr Pp Ff第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法四、与刀具补偿有关的指令四、与刀具补偿有关的指令 G40 G41 G42指令指令刀具半补偿指令刀具半补偿指令 编程格式：编程格式： _)(17414241420001

55、0203DYXGGGHxxDGGGGGG或第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法其中：G41 ：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边 G42 ：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边 G40：取消刀补 D： 偏置值寄存器选用指令。 xx：刀具补偿偏置值寄存器号说明：1刀补建立： 2刀补取消：3拐角过渡：当拐角是 锐角时，为减少刀具 的空行程，往往要插 入一段。 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nExample G40 (program of simulation process)n% (PROGRAM START FLAG) n:1011 nN5 G90 G20 G

56、17 G40 (G40 CUTTER COMPENSATION CANCEL) nN10 T04 M06 nN15 M03 S1500 nN20 G00 X-0.5 Y-0.5 (RAPID MOVE TO APPROACH POSITION) nN25 Z-0.5 nN30 G01 G42 X0 Y0 D10 (COMPENSATION RIGHT AND ENTER PROFILE) nN35 X3 F10 (CUTTER COMPENSATION CONTINUED) nN40 Y3 (CUTTER COMPENSATION CONTINUED) nN45 X0 (CUTTER COMP

57、ENSATION CONTINUED) nN50 Y0 (CUTTER COMPENSATION CONTINUED) nN55 G00 G40 X-0.5 Y-0.5 (CUTTER COMPENSATION CANCEL) nN60 Z1 nN65 X0 Y0 nN70 M05 nN75 M30 N_ G40 The G40 cancels any cutter compensation that was applied to the tool during a program and acts as a safeguard to cancel any cutter compensatio

58、n applied to a previous program or G-codes. 第五节第五节 数控基本指令编程方法数控基本指令编程方法nExample G41 n% (PROGRAM START FLAG) n:1012 nN5 G90 G20 G40 G17 G80 nN10 T01 M06 (TOOL CHANGE TO TOOL NUMBER 1) nN15 M03 S2000 nN20 G00 X0.5 Y0.5 nN25 Z0.1 nN30 G01 Z-0.25 F5 (BEGINNING OF 1ST PROFILE W/OUT COMP.) nN35 X2 F15 nN4

59、0 X2.5 Y1 nN45 Y2 nN50 G03 X2 Y2.5 R0.5 nN55 G01 X0.5 nN60 Y0.5 nN65N65 G00 Z1 (END OF 1ST PROFILE) nN70 X0 Y0 nN75 T04 M06 (TOOL CHANGE TO NUMBER 4) nN80 M03 S1000 (SPINDLE ON CW) nN85 G00 X0.75 Y1 nN90 Z0.125 nN95 G01 Z-0.25 F5 nN100 G41 Y0.5 D11 F20 nN105 X2 nN110 X2.5 Y1 nN115 Y2 nN120 G03 X2 Y2

60、.5 R0.5 nN125 G01 X0.5 nN130 Y0.5 nN135 G40 X0.75 Y0.75 nN140 G00 Z1 nN145 X0 Y0 nN150 M05 nN155 M30 N_ G41 D_ The G41 compensates the cutter a specified distance to the left-hand side of the programmed tool path. It is used to compensate for excessive tool wear or substitute a tool to profile a par