数控加工编程基础

1、Mechanical and Electrical Engineeering College数控加工编程基础数控加工编程基础o 概述概述o 编程的基础知识编程的基础知识o 常用准备功能指令的编程方法常用准备功能指令的编程方法o 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理o 程序编制中的数值计算程序编制中的数值计算Mechanical and Electrical Engineeering College1、数控编程的基本概念、数控编程的基本概念数控加工程序的编制：从零件图样到制成控制介质的数控加工程序的编制：从零件图样到制成控制介质的全过程。全过程。2、内容和步骤、内容和步骤一、概述一、概述确定加工

2、方案工艺处理数学处理编写程序清单制备控制介质程序检验数控编程过程Mechanical and Electrical Engineeering College（1）确定工艺过程）确定工艺过程 分析零件图样工艺分析零件图样工艺选择加工方案、加工顺序、加工路线、装夹方式选择加工方案、加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具、工装及切削用量等工艺参数、刀具、工装及切削用量等工艺参数认识普通机床工艺规程和数控机床工艺规程的区别特别是数控指令。认识普通机床工艺规程和数控机床工艺规程的区别特别是数控指令。（2 2）数值计算）数值计算 按确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需输入数控装按确定的加工路线和允许

3、的零件加工误差，计算出所需输入数控装置的数据，陈数值计算。置的数据，陈数值计算。 主要内容：在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐主要内容：在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值，零件的复杂程度和数控装置功能的强弱标值，零件的复杂程度和数控装置功能的强弱数值计算的复杂程度数值计算的复杂程度。 包括坐标换算、基点、节点计算、刀心运动轨迹坐标计算等包括坐标换算、基点、节点计算、刀心运动轨迹坐标计算等（3 3）编写零件的加工程序清单）编写零件的加工程序清单 用功能指令代码及程序段格式编写程序，依据加工路线、工艺参用功能指令代码及程序段格式编写程序，依据加工路线、工艺参数及刀具

4、运动轨迹坐标。数及刀具运动轨迹坐标。 工艺文件：工序卡、数控刀具卡、刀具明细表等工艺文件：工序卡、数控刀具卡、刀具明细表等Mechanical and Electrical Engineeering College（4）制备控制介质）制备控制介质 纸带、磁带、光盘等。纸带、磁带、光盘等。（5 5）程序校验和试切）程序校验和试切 空刀试切；空刀试切； 空运转画轨迹图校验；空运转画轨迹图校验； 用图形模拟校验；用图形模拟校验； 首件试切。首件试切。Mechanical and Electrical Engineeering CollegeMechanical and Electrical Engi

5、neeering College3 编程方法 编程方法有手工编程、数控语言编程和图形编程三种1. 手工编程 用人工完成程序编制的全部工作（含数值计算）称手工编程 几何形状简单、点位加工或由直线和圆弧构成的零件轮廓加工2 自动编程（1） 数控语言自动编程（APT）（2） 图形交互自动编程Mechanical and Electrical Engineeering College1、零件程序的结构、零件程序的结构 （1）程序的构成）程序的构成 程序号、程序段和程序结束程序号、程序段和程序结束 程序号（程序名）：程序号（程序名）：O0600，O为地址码，为地址码，0600为编号。不同系统地址码符为编

6、号。不同系统地址码符号不同，如号不同，如FANUC用用O，AB8400用用P. 程序段：程序段：N*(开始段号开始段号)，结束用，结束用Lf、CR、EOB等。字符数等。字符数180度的弧 R后跟正数，表示的是 180度的弧三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mechanical and Electrical Engineeering College2、运动控制指令、运动控制指令（3 3）圆弧插补指令）圆弧插补指令G02G02、G03G03三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法XYABR+R+R-R-XYAB30-30OMechanical and

7、Electrical Engineeering College2022-3-744 9 9圆弧插补指令圆弧插补指令G02G02G03G03 G02G03指令的程序段格式为： X（U）_ Z（W）_ 用绝对尺寸编程时，X、Z为圆弧终点坐标；用增量尺寸编程时，U、W为圆弧终点相对起点的增量值。 R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角小于等于180时，R取正值，当所对应的圆心角大于180时，R取负值。 不论是用绝对尺寸编程还是用增量尺寸编程，I、K都为圆心在X、Z轴方向上相对起始点的坐标增量（等于圆心坐标减去圆弧起点的坐标），在直径、半径编程时I都是半径值，如图4-6所示。 若程序段中同时出现I、K和R

8、，以R为优先，I、K无效。Mechanical and Electrical Engineeering College2022-3-745G02/G03参数说明参数说明a）上手刀，刀架在操作者的外侧）上手刀，刀架在操作者的外侧 b）下手刀，刀架在操作者的内侧）下手刀，刀架在操作者的内侧Mechanical and Electrical Engineeering College2022-3-746 圆弧插补的顺逆是从垂直于圆弧所在平面（如圆弧插补的顺逆是从垂直于圆弧所在平面（如XZ平面）平面）的坐标轴的正方向看到的回转方向的坐标轴的正方向看到的回转方向 （见图（见图a上手刀），上手刀），即观察者

9、站在即观察者站在Y轴的正向（正向指向自己）沿轴的正向（正向指向自己）沿Y轴的负方轴的负方向看去，顺时针方向为向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为，逆时针方向为G03。反之，。反之，如果观察者站在如果观察者站在Y轴的负向，沿轴的负向，沿Y轴的正向看去（见图轴的正向看去（见图b下手刀），顺时针方向为下手刀），顺时针方向为G03，逆时针方向为，逆时针方向为G02。该法。该法则同样适合数控铣床。则同样适合数控铣床。Mechanical and Electrical Engineeering College2022-3-747图图 G02/G03插补方向插补方向a）上手刀，刀架在操作者的外侧）上手刀

10、，刀架在操作者的外侧 b）下手刀，刀架在操作者的内侧）下手刀，刀架在操作者的内侧Mechanical and Electrical Engineeering College2022-3-748例例 用圆弧插补指令编制图用圆弧插补指令编制图4-8所示工件的精加工程序所示工件的精加工程序图图4-8 圆弧插补编程实例圆弧插补编程实例Mechanical and Electrical Engineeering College2022-3-749o0004 ； 程序名oN10 G92 X40 Z5 ；建立工件坐标系，定义起刀点的位置oN20 M03 S1000 ； 主轴正转，转速1000r/minoN3

11、0 G96 S80 ； 恒线速度有效，线速度为80m/minoN40 G00 X0 ；刀到中心，转速升高，直到主轴最大限速oN50 G95 G01 Z0 F0.1 ； 工进接触工件，每转进给Mechanical and Electrical Engineeering College2022-3-750 N60 G03 U24 W-24 R15 ； 加工R15圆弧段 N70 G02 X26 Z-31 R5 ； 加工R5圆弧段 N80 G01 Z-40 ； 加工26外圆 N9 G00 X40 Z5 ； 快退回起刀点 N10 G97 S300 ； 取消恒线速度功能，设定主轴按300r/min旋转 N

12、11 M30 ； 主轴停转、主程序结束并复位Mechanical and Electrical Engineeering College2、运动控制指令、运动控制指令（4 4）暂停指令）暂停指令G04G04格式：格式：G04 P （也有用（也有用K、U、X,要根据系统定）要根据系统定）其中其中P后面为暂停时间，单位是毫秒。常出现在孔加工孔底、槽后面为暂停时间，单位是毫秒。常出现在孔加工孔底、槽底停留时间底停留时间注：注：1）有时表示工件的转数）有时表示工件的转数 2）深孔底部的无进给切削）深孔底部的无进给切削 3）镗孔退刀时停主轴，暂停）镗孔退刀时停主轴，暂停退刀退刀 4 4）车槽：进刀）车槽

13、：进刀暂停暂停退刀退刀 5 5）车倒角、顶尖孔：进刀）车倒角、顶尖孔：进刀暂停（光整）暂停（光整）退刀退刀例：例：G91 G01 Z-7G91 G01 Z-7；G04 X5G04 X5；G00 Z7G00 Z7； M02M02三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mechanical and Electrical Engineeering College3、刀补指令、刀补指令（1 1）半径补偿）半径补偿G41G41、G42G42、G40G401）概念：）概念：A、可按照零件轮廓编程、可按照零件轮廓编程 B、刀具磨损、重磨或者换新刀时方便编程刀具半径补、刀具磨损、重磨或者换

14、新刀时方便编程刀具半径补偿功能的作用：要求数控系统能根据工件轮廓和刀具半径自偿功能的作用：要求数控系统能根据工件轮廓和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，编程时可按照零件轮廓的坐标数据编动计算刀具中心轨迹，编程时可按照零件轮廓的坐标数据编制加工程序，加工时控制刀具加工出工件轮廓。制加工程序，加工时控制刀具加工出工件轮廓。2）指令）指令 G41左补偿，左补偿，G42右补偿，右补偿，G40取消刀具补偿取消刀具补偿 G40与与G41、G42配合使用。配合使用。 G00/G01 G41/G42 X- Y- D-G00/G01 G41/G42 X- Y- D- 三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指

15、令的编程方法Mechanical and Electrical Engineeering Collegey A B A 编程轮廓 B G41 编程轮廓 G40 G42 G40 o x o xa）左刀补G41 b）右刀补G42 图2-7 刀补功能的定义a）左刀补G41 b）右刀补G42yMechanical and Electrical Engineeering College3、刀补指令、刀补指令（1 1）半径补偿）半径补偿G41G41、G42G42、G40G40 数控程序一般是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺数控程序一般是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺寸编制的。车刀的刀位点

16、一般为理想状态下的假想刀尖点或刀尖圆寸编制的。车刀的刀位点一般为理想状态下的假想刀尖点或刀尖圆弧圆心点。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往弧圆心点。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想点，而是一段圆弧。切削加工时，刀具切削点在刀尖圆不是一理想点，而是一段圆弧。切削加工时，刀具切削点在刀尖圆弧上变动，在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸弧上变动，在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，会造成过切或少切现象（见图）。和形状，但在切削锥面和圆弧时，会造成过切或少切现象（见图）。此时，可以用刀尖半径补偿功能来消除误差

17、。此时，可以用刀尖半径补偿功能来消除误差。刀尖圆弧半径补偿是通过刀尖圆弧半径补偿是通过G41/G42/G40G41/G42/G40代码及代码及T T代码指定的刀尖圆弧半径代码指定的刀尖圆弧半径补偿号来加入或取消半径补偿的补偿号来加入或取消半径补偿的三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mechanical and Electrical Engineeering College3、刀补指令、刀补指令（1 1）半径补偿）半径补偿G41G41、G42G42、G40G40 三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mechanical and Electrica

18、l Engineeering College3、刀补指令、刀补指令（1 1）半径补偿）半径补偿G41G41、G42G42、G40G40 例：铣轮廓例：铣轮廓 N0040 G90 G41 XA YA D01 F400N0040 G90 G41 XA YA D01 F400 N0050 XB YB N0050 XB YB N0060 XC YC N0060 XC YC N0070 G42 XD YD N0070 G42 XD YD N0080 G41 XA YA N0080 G41 XA YA N0090 G40 XP YP M02 N0090 G40 XP YP M02 其它作用：其它作用：1

19、1）刀具磨损半径变小）刀具磨损半径变小 2 2）粗、精余量分配）粗、精余量分配 3 3）加工误差补偿）加工误差补偿 4 4）凸凹模加工：）凸凹模加工：G41G41凸模、凸模、G42G42凹模凹模三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mechanical and Electrical Engineeering College3、刀补指令、刀补指令（1 1）刀具长度补偿）刀具长度补偿G43G43、G44G44、G40G40 用于刀具轴向（用于刀具轴向（Z Z）补偿，使刀具在）补偿，使刀具在Z Z方向的实际位移大于或小于程序给方向的实际位移大于或小于程序给定值。定值。 实际位移

20、量实际位移量= =程序给定值程序给定值补偿值补偿值 相加为正偏置相加为正偏置G43G43， 相减为负偏置相减为负偏置G44G44注：程序坐标值和输入补偿值本身均可正负注：程序坐标值和输入补偿值本身均可正负 格式：格式：G43/G44 Z- H- G43/G44 Z- H- 其中：其中： Z Z为坐标，为坐标， H H为刀具长度补偿的地址号为刀具长度补偿的地址号 G43 ZG43 Z实际实际=Z=Z指令指令+ +（H H值）；值）； G44 ZG44 Z实际实际=Z=Z指令指令- -（H H值）值） G40G40取消刀补取消刀补 三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mec

21、hanical and Electrical Engineeering College2） 刀具长度补偿指令G40、G43、G44长度短e为负正偏置G43长度长e为正负偏置G44标准长度3、刀补指令、刀补指令（1）刀具长度补偿）刀具长度补偿G43、G44、G40Mechanical and Electrical Engineeering College4、固定循环指令、固定循环指令一个动作编写一个加工程序。一个动作编写一个加工程序。 钻孔：快进钻孔：快进慢钻慢钻快退快退 车螺纹：切入车螺纹：切入车螺纹车螺纹刀具径向刀具径向/ /斜向退出斜向退出返回返回 镗深孔：快进镗深孔：快进镗孔镗孔孔底刀具

22、准停孔底刀具准停让刀让刀返回退刀返回退刀 深孔钻：快进深孔钻：快进钻孔钻孔退刀退刀进刀进刀钻孔钻孔退刀退刀多次往复多次往复等等等等 数控系统用一条指令加上适当参数解决！数控系统用一条指令加上适当参数解决！三、常用准备功能指令的编程方法三、常用准备功能指令的编程方法Mechanical and Electrical Engineeering College 在编程前：正确选择加工工艺过程、工艺路线、切削用量等在编程前：正确选择加工工艺过程、工艺路线、切削用量等 数控加工工艺的特点：复杂、事先选定和安排好数控加工工艺的特点：复杂、事先选定和安排好 内容：数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺

23、过程和工艺路线内容：数控加工的合理性分析、零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择、切削用量的确定。的确定、零件安装方法的确定、刀具的选择、切削用量的确定。 1、加工路线、加工路线 零件的加工路线：数控机床加工过程中，刀具刀位点相对于被加工零件的运零件的加工路线：数控机床加工过程中，刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。动轨迹和运动方向。 确定原则：确定原则：1 1）保证加工精度和表面粗糙度；）保证加工精度和表面粗糙度； 2 2）最短加工路线、减少空行程；）最短加工路线、减少空行程； 3 3）简化数值计算、简化编程及编程工作量。）简化数值计算、简化编

24、程及编程工作量。 切入切出：遵循切向方向切入切出的原则切入切出：遵循切向方向切入切出的原则 多次逐渐切削发：留少量余量多次逐渐切削发：留少量余量0.2-0.5mm0.2-0.5mm，连续切削，连续切削 缩短走到路线：走到路径最短缩短走到路线：走到路径最短 四、数控编程的工艺处理四、数控编程的工艺处理Mechanical and Electrical Engineeering College2、合理选择对刀点和换刀点、合理选择对刀点和换刀点 对刀点：数控机床加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。又称程序起点、对刀点：数控机床加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。又称程序起点、起刀点。是程序执行的

25、起点。起刀点。是程序执行的起点。 选择原则：选择原则：1 1）便于数学处理和简化程序编制；）便于数学处理和简化程序编制； 2 2）容易找正、检查方便；）容易找正、检查方便； 3 3）引起的加工误差小。）引起的加工误差小。 说明：对刀点可在工件上、工件外（机床、夹具上），要求与工件的定位基说明：对刀点可在工件上、工件外（机床、夹具上），要求与工件的定位基准有一定的尺寸关系。尽量选择在设计基准、工艺基准。如孔定位时选孔准有一定的尺寸关系。尽量选择在设计基准、工艺基准。如孔定位时选孔中心。中心。刀位点：刀具在机床上的位置。刀位点：刀具在机床上的位置。换刀点：刀架转位换刀时的位置，加工中心机械手的位置

26、等。在程序中可以改换刀点：刀架转位换刀时的位置，加工中心机械手的位置等。在程序中可以改变，一般应在工件或夹具的外部，以不碰撞工件为准。变，一般应在工件或夹具的外部，以不碰撞工件为准。 四、数控编程的工艺处理四、数控编程的工艺处理Mechanical and Electrical Engineeering College3、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量、合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量 装夹：选通用、装夹次数少、尽量开放、定位与设计基准重合。装夹：选通用、装夹次数少、尽量开放、定位与设计基准重合。 选择原则：选择原则：1 1）选组合夹具、可调夹具（标准、通用夹具，避免专用）；）选

27、组合夹具、可调夹具（标准、通用夹具，避免专用）； 2 2）装卸快速、方便、可靠（通常用气动和液压）；）装卸快速、方便、可靠（通常用气动和液压）； 3 3）开放。）开放。 选刀：影响机床加工效率，影响加工质量。选刀：影响机床加工效率，影响加工质量。 考虑因素：工件材料、加工面的类型、加工能力、工序内容等考虑因素：工件材料、加工面的类型、加工能力、工序内容等要求：精度高、刚度好、耐用度高、尺寸稳定、安装调整方便。要求：精度高、刚度好、耐用度高、尺寸稳定、安装调整方便。编程前：规定刀具结构尺寸和调整尺寸编程前：规定刀具结构尺寸和调整尺寸调整刀具到尺寸。调整刀具到尺寸。 加工中心及数控铣使用的刀具接杆、刀柄形式和结构尺寸均已经标准化。加工中心及数控铣使用的刀具接杆、刀柄形式和结构尺寸均已经标准化。如如TSG-JTTSG-JT工具系统工具系统切削用量：主轴转速、背吃刀量、进给速度（进给量）、切削宽度。切削用量：主轴转速、背吃刀量、进给速度（进给量）、切削宽度。 原则：粗加工，生产率、经济性、成本原则：粗加