数控加工与编程基础第二章

1、数控加工与编程基础第二章第二章-数控加工与编程基础.n数控系统的开发与研制主要由数控机械生产厂家来完成；n数控机械的应用对绝大部分应用数控机械的工业部门来说，主要问题是怎样使用好数控机械。 使用好数控机械，最主要的问题就是怎样正确、高效地编制数控加工程序。 数控技术包含两方面的问题数控技术包含两方面的问题 数控加工编程数控加工编程 通过对零件尺寸、精度等要求的分析，选择合适的刀具、工艺参数及加工路线，用规定的指令代码表达成为数控程序，并用该程序控制机床进行自动加工的过程。 本章内容n数控编程的内容及方法n数控编程标准n常用的编程指令n数控加工编程中的数学处理第一节 数控编程的内容及方法1.1

2、数控编程的内容零零件件图图样样分分析析工工艺艺过过 程程 确确定定刀刀具具运运动动轨轨 迹迹 计计算算编编 写写 程程序序程程序序输输入入校校核核程程序序并并试试切切 一、零件图样分析一、零件图样分析u熟悉零件所在产品的性能、用途，了解其装配关系。分析零件技术要求，结构工艺性等。u 了解所用数控机床的规格、性能及数控系统所具有的功能和编程格式等，根据图样分析零件的几何形状、尺寸、技术要求等进行零件的工艺性分析n零件图样上的尺寸标注应便于数值计算；n零件加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点零零 件件 图图 样样 分分 析析R为零件内槽圆角半径RR零零 件件 图图 样样 分分 析析确定加工方案

3、，选择、设计刀具和夹具；确定加工顺序、加工路线；选择切削参数、对刀点、换刀点和切入方法二、工艺过程确定工序详细设计原则工工 艺艺 过过 程程 确确 定定u先粗后精；u先面后孔；u减少空行程和换刀时间u保证加工精度及表面粗糙度；u保证加工效率；u减少数值计算及编程工作量；u减少程序段及空行程时间工艺路线确定原则主轴转速主轴转速背吃刀量背吃刀量进给速度进给速度工工 艺艺 过过 程程 确确 定定选择切削用量选择切削用量选择切削用量n主轴转速n按允许的切削速度v选取工工 艺艺 过过 程程 确确 定定选择切削用量选择切削用量2）背吃刀量工工 艺艺 过过 程程 确确 定定选择切削用量选择切削用量根据机床、

4、夹具、刀具和工件刚度决定。数控机床上精加工余量可以小于普通机床，一般取。根据零件的加工精度、表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给量应取小些，一般取2050mm/min。最大进给量则受机床刚度和进给系统性能限制，且与脉冲当量有关。3）进给速度r刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取r=(0.80.9)工工 艺艺 过过 程程 确确 定定选择刀具选择刀具选择刀具刀具形式与规格，刀号与补偿号零件的加工高度h应小于等于（1/41/6）r， 以保证刀具有足够的刚度。 h（1/41/6）r工件刀具Hhr工工 艺艺 过过 程程 确确 定定选择刀具选择刀

5、具加工起点的设定工工 艺艺 过过 程程 确确 定定加工起点的设定n程序原点；n对刀点；n刀位点；n换刀点 程序原点程序原点 编程时，将加工零件置于某一坐标系中，该坐标系的原点即程序原点。 可以在零件上，也可以在零件之外某一点上程序原点程序原点XYXY程序原点程序原点工工 艺艺 过过 程程 确确 定定程序原点程序原点对刀点对刀点（加工起点）u刀具相对零件运动的起始位置。2.可以在工件上，也可以在工件外，但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系。通常选在零件的设计基准或工艺基准上。工工 艺艺 过过 程程 确确 定定对刀点对刀点对刀点对刀点XYZX1Y1Z1对刀点用刀具体上与零件表面形成有密切关系的理

6、想的或假想的点来描述刀具位置； 对刀时，必须使加工起点与刀具上的刀位点重合；不同刀具的刀位点各有不同工工 艺艺 过过 程程 确确 定定刀位点刀位点刀位点刀位点（用以确定刀具位置的参考点）工工 艺艺 过过 程程 确确 定定刀位点刀位点车刀刀位点刀位点P工工 艺艺 过过 程程 确确 定定刀位点刀位点铣刀刀位点刀位点刀位点n换刀点加工过程中更换刀具的位置；设在零件、夹具之外。以刀架转位时不碰到工件、夹具和机床为准；可以是某一固定点，也可以是任意的一点。通常，加工中心的换刀点是固定的，数控车床的换刀点是任意的工工 艺艺 过过 程程 确确 定定换刀点换刀点数 值 计 算辅助计算三、刀具运动轨迹计算数 值

7、 计 算辅助计算螺纹长度螺纹切入长螺纹切出长坐标值计算数 值 计 算坐标值计算四、编写程序按数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，编写加工程序单五、五、制作控制介将程序单上的内容用标准代码记录在控制介质上，如磁带、磁盘六、六、校核程序并试切将程序输入数控装置，让机床空运行，以检查运动轨迹是否正确；或进行模拟显示。用易切削材料进行试切。1.2 1.2 数控编程的方法数控编程的方法手工编程手工编程人工完成编程各阶段工作；特点：方便、实用，不受条件限制；适用：零件轮廓形状（无非圆曲线、曲面）较简单自动编程自动编程语言自动编程（APT、EXAPT、FAPT等）图形自动编程（典型图形编程软件）CAD/

8、CAM普通的图形编程软件只能处理二维问题，对于复杂的三维问题可用CAD/CAM技术。如UG、MASTEREAM、PRO/ENGINEER、CAXA制造工程师等 第二节数控编程标准2.1 常用的数控标准n目前国际上普遍采用的数控标准为： ISO（International Standard Organization）国际标准化组织标准 EIA（Electronic Industries Association）美国电子工业协会标准2.2 数控机床坐标系 n1）刀具相对于静止工件运动的原则n2）标准坐标系的规定 右手笛卡儿坐标系右手笛卡儿坐标系运动方向：增加工件和刀具间距离的方向为正方向运动方向：

9、增加工件和刀具间距离的方向为正方向YZXXYZ+X+Y+Z+C+B+AX、Y、Z平行机床主要导轨A、B、C对应X、Y、Z旋转机床坐标系机床坐标系 机床上固有的坐标系，设有固定的坐标原点，称机床零点； 该坐标系由机床制造厂家提供，用户不能轻易修改； 是数控机床的基准，机床每次开机后，应首先使运动部件返回机床零点，对机床坐标系进行校准。工件坐标系工件坐标系 编程人员在编制零件加工程序时设置； 与工件的形状、工件在机床上的装夹方法以及刀具加工轨迹计算等因素有关；OXY机床坐标系O1X1Y1工件坐标系工件坐标系偏置 加工时，通过对刀和坐标系偏置等操作建立起工件坐标系和机床坐标系的关系，将工件坐标系置于

10、机床坐标系中。+Z+X前前置置刀刀架架+Z+X+Z+X+Z+X后后置置刀刀架架XYZZXZXYXYZ2.3 准备功能与辅助功能u模态代码（续效代码）在同组其它的指令出现以前一直有效u非模态代码（非续效代码）只在被指定的程序段有意义u从G00G99共100条准备功能G代码辅助功能M代码从M00M99共100条代码代码功能功能G00G00点定位点定位G01G01直线插补直线插补G02G02顺时针方向圆弧插补顺时针方向圆弧插补G03G03逆时针方向圆弧插补逆时针方向圆弧插补G04G04暂停暂停G05G05不指定不指定G06G06抛物线插补抛物线插补G07G07不指定不指定G08G08加速加速G09G

11、09减速减速G10G10 G16G16不指定不指定G17G17XYXY平面选择平面选择G18G18ZXZX平面选择平面选择G19G19YZYZ平面选择平面选择G20G20 G32G32不指定不指定G33G33螺纹切削，等螺距螺纹切削，等螺距G34G34螺纹切削，增螺距螺纹切削，增螺距G35G35螺纹切削，减螺距螺纹切削，减螺距G36G36 G39G39永不指定永不指定G40G40刀具补偿刀具补偿/ /刀具偏置刀具偏置注销注销G41G41刀具补偿刀具补偿左左G42G42刀具补偿刀具补偿右右G43G43刀具偏置刀具偏置正正G44G44刀具偏置刀具偏置负负G45G45刀具偏置刀具偏置+/+/+G46

12、G46刀具偏置刀具偏置+/-+/-G47G47刀具偏置刀具偏置-/-/-G48G48刀具偏置刀具偏置-/+-/+G49G49刀具偏置刀具偏置0/+0/+G50G50刀具偏置刀具偏置0/-0/-G51G51刀具偏置刀具偏置+/0+/0G52G52刀具偏置刀具偏置-/0-/0G53G53直线偏移，注销直线偏移，注销G54G54直线偏移直线偏移X XG55G55直线偏移直线偏移Y YG56G56直线偏移直线偏移Z ZG57G57直线偏移直线偏移XYXYG58G58直线偏移直线偏移XZXZG59G59直线偏移直线偏移YZYZG60G60准确定位准确定位1 1（精）（精）G61G61准确定位准确定位2

13、2（中）（中）G62G62快速定位（粗）快速定位（粗）G63G63攻螺纹攻螺纹G64G64 6767不指定不指定G68G68刀具偏置，内角刀具偏置，内角G69G69刀具偏置，外角刀具偏置，外角G70G70 7979不指定不指定G80G80固定循环注销固定循环注销G81G81 8989固定循环固定循环G90G90绝对尺寸绝对尺寸G91G91增量尺寸增量尺寸G92G92预置寄存预置寄存G93G93时间倒数，进给率时间倒数，进给率G94G94每分钟进给每分钟进给G95G95主轴每转进给主轴每转进给G96G96恒线速度恒线速度G97G97每分钟转速（主轴）每分钟转速（主轴）G98G98 G99G99不

14、指定不指定代码代码功能功能M00M00程序暂停程序暂停M01M01计划停止计划停止M02M02程序结束程序结束M03M03主轴顺时针方向主轴顺时针方向M04M04主轴逆时针方向主轴逆时针方向M05M05主轴停止主轴停止M06M06换刀换刀M07M072 2号切削液开号切削液开M08M081 1号切削液开号切削液开M09M09切削液关切削液关M10M10夹紧夹紧M11M11松开松开M19M19主轴定向停止主轴定向停止M21M21X X轴镜像轴镜像M22M22Y Y轴镜像轴镜像M23M23取消镜像取消镜像M30M30纸带结束纸带结束M98M98调用子程序调用子程序M99M99子程序结束，返回主程序

15、子程序结束，返回主程序2.4 工艺性指令代码 进给功能F指令（直接表示或用代码表示）进给速度F（mm/min）或进给量F（mm/r），如F80 主轴转速功能S指令（直接表示或用代码表示）S（r/min），如S300 刀具功能T指令用来表示选择刀具和刀具补偿号，如T012.5 程序段格式N-G-X-Y-Z-F-S-T-M-；（；（LF）程程序序段段号号准准备备功功能能字字尺尺 寸寸 字字（几何信息）（几何信息）进进给给功功能能字字主主轴轴转转速速功功能能字字刀刀具具功功能能字字辅辅助助功功能能字字程程序序段段结结束束符符例例O0500 （程序名）（程序名）N0010 G54 S500 M03 T

16、01；N0020 G00 X100 Y0 Z50；N0030 G01 X300 Y50 F100；N0040 . . .N0100 G00 X0 Y0 M02;第三节常用编程指令3.1 绝对尺寸和增量尺寸编程指令绝对尺寸和增量尺寸编程指令nG90绝对尺寸编程指令nG91增量尺寸编程指令G90 G90 绝对尺寸指令绝对尺寸指令意义：程序中的尺寸字为绝对坐标值示例： G90 G01 x25 y26 F200； x18 y40G91G91增量尺寸指令增量尺寸指令意义：程序中的尺寸字为增量值示例： G91 G01 x15 y11 F200; x-7 y14 工件坐标系的建立方法有两种：使用G54、G5

17、5、G56、G57、G58、G59；2. 使用G92指令3.2 3.2 坐标系设定指令坐标系设定指令OXY机床坐标系O1X1Y1工件坐标系工件坐标系偏置XY将X、Y、Z值存入G54G59任意一个寄存器中 G92G92坐标系设定指令坐标系设定指令用绝对坐标尺寸编程时，应先确定程序原点（编程原点）+X+Y+Z204030O3.3 坐标平面设定指令xy坐标平面G17xz坐标平面G18yz坐标平面G19注：只在一个平面加工时，坐标平面指令可以省略；两个或三个平面加工时，G17可以省略+X+Y+ZG17G19G183.4 3.4 快速点定位指令（快速点定位指令（G00G00） 意义：刀具快速趋近工件或从

18、一个位置快速到另一个位置，运动过程中不进行切削 格式：G00 x_ y_ z_； 示例： G92 x0 y0 G00 x100 y150y3.5 直线插补指令（G01） 意义：命令刀具从当前位置以两坐标或三坐标联动方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动到达指定的位置。 格式：G01 x_ y_ z_ F_；y 示例：N0010 G92 x28 y20；N0020 G00 x16； N0030 G01 x-8 y8 F80；N0040 x0 y0； N0050 x16 y20；N0060 G00 x28；N0060 M02；yAOBP12168812起刀点 G02、G03圆弧插补指令意义意义：

19、命令刀具在各坐标平面内切削圆弧轮 G02为顺时针圆弧插补指令； G03为逆时针圆弧插补指令。顺、逆圆弧的判断方法顺、逆圆弧的判断方法：沿垂直于要加工的圆弧所在平面（插补平面）的坐标轴由正方向向负方向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针方向为G02，是逆时针方向为G03。+X+Y+ZG02G03G03G02G02G03圆弧插补指令格式圆弧插补指令格式 G02 x_ y_ z_ I_ J_ K_ (R_) F_ ； 或或 G03 x_ y_ z_ I_ J_ K_ (R_) F_； x、y、z圆弧终点坐标；圆弧终点坐标；I、J、K圆弧的圆心相对于圆弧起点的增量坐标；圆弧的圆心相对于圆弧起点的增量坐

20、标；R圆弧半径；圆弧半径；F圆弧插补的速度圆弧插补的速度YXR20C(40,10)D(86,38)M(56,60)示例：N0010 G92 x0 y0；N0020 G00 y18；N0030 G02 x18 y0 I0 J-18 F100；N0040 G03 x68 y0 I25 J0；N0050 G02 x88 y20 I0 J20；N0060 M02；YX4368R18R25R20ABCDN0010 G92 x0 y0；N0020 G00 y18；N0030 G02 x18 y0 R18 F100；N0040 G03 x68 y0 R25；N0050 G02 x88 y20 R-20；N0

21、060 M02；Y68DYX4368R18R25R20ABCD注：注：1）整圆编程时不能用R； 2）当圆弧所对的圆心角180时，R取正值；当圆弧所对的圆心角180时，R取负值G92 X0 Y0；G90 G00 X20 ；G02 X20 I-20 J0 F100；G00 X0；M02；或：G92 X0 Y0；G91 G00 X20 Y0；G02 X0 Y0 I-20 J0 F100；G00 X-20；M02；XYR20习题1：轮廓ABCD，如图所示。设起点为A，试用圆 心和半径两种方法编写加工程序。60200140906040R60R50CBAyxD习题2：零件如图所示。试用绝对坐标尺寸和增量尺

22、寸两种方 法编写加工程序。设刀具起始点在坐标原点。3.7 G043.7 G04暂停（延迟）指令暂停（延迟）指令u意义：命令刀具作短时间的无进给运动，进行光整加工。uG04为非续效指令非续效指令，只在本程序段有效。uG04指令的适用场合如下：1) 盲孔加工，保证孔底平整2) 镗孔完毕后，主轴停止转动后再退刀退刀3) 横向车槽时，主轴转过几转后再退刀4) 在车床上倒角或车顶尖孔时，工件转过几转后再退刀G04G04常用格式：常用格式： G04 X_ ；表示暂停时间为秒，可以用小数点；G04 P_ ；表示暂停时间为毫秒，不能用小数点；G04 U_ ；单位为转，其值为U/F。如：U40，若此 时F10，

23、则表示工件空转40/10=4转注：编程时，应该视具体机床而定暂停指令示例N0010N0050 G91 G01 z-7 F80;N0060 G04 x0.5;N0070 G00 z7; 43z 如图所示为锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。要求刀具以工进如图所示为锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。要求刀具以工进速度切削到孔底，然后暂停，最后快速退出，试编写该程序。速度切削到孔底，然后暂停，最后快速退出，试编写该程序。3.8 刀具半径自动补偿指令 根据工件轮廓和刀具半径计算出刀具中心的轨迹。编程时只需根据工件轮廓尺寸，即可使刀具自动沿刀具中心移动，加工出所需的工件轮廓。刀补方向的规定：刀补方向的规定： 当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边时称当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向的左边时称左刀补，用左刀补，用G41表示；反之，称右刀补，用表示；反之，称右刀补，用G42表示。表