第3章数控编程基础

1、第 3 章 数控编程基础3.1数控编程概述3.2坐标系的确定3.3编程尺寸的取值方法3.4程序编制中的数值计算3.5数控加工程序的一般格式3.6G 功能3.7刀具功能T、进给功能F、主轴功能S3.8M 功能3.9程序实例3.1数控编程概述数控编程的内容及步骤在数控机床上加工零件时， 要把加工零件的全部工艺过程、 工艺参数、 刀具运动轨迹、 位移量、切削参数（如主轴转速、刀具进给量、切削深度等）以及辅助功能（如换刀、主轴 正反转、切削液开关等） ，按照数控机床规定的指令代码和程序格式编写程序，再把程序输 入到数控装置，从而控制机床加工零件。数控机床程序编制的内容包括：分析工件图样、确定加工工艺过

2、程、 数值计算、 编写 零件加工程序单、程序输入数控系统、校对加工程序和首件试加工。31 2 数控编程种类（ 1）手工编程：整个编程过程由人工完成（包括程序单和制作控制介质）。（ 2）自动编程：编程人员只需分析零件图纸和制定工艺方案，借助计算机自动完成程序 编制的全过程。常用自动编程软件有： UG, Pro/E, Mastercam, CAXA 等。3.2 数控机床坐标系的确定32 1 机床坐标系的确定为了保证数控机床的运动、 操作及程序编制的一致性， 数控机床的坐标系和运动方向 均已标准化。编程时对机床相对运动的规定：采用假设工件固定不动， 刀具相对工件移动的原则。 由于机床的结构不同， 有

3、的是刀 具运动， 工件固定不动； 有的是工件运动， 刀具固定不动。 为编程方便， 一律规定工件固定， 刀具运动。1）坐标系建立的基本原则机床坐标系中 X、Y、Z 坐标轴的相互关系采用右手笛卡儿直角坐标系决定。基本坐标轴为X、丫、Z直角坐标；相对于各坐标轴的旋转坐标分别记为A、B、C,正方向按右手螺旋法则确定。2）各坐标轴的确定确定机床坐标轴时，一般先确定 Z 轴，然后确定 X 轴和 丫 轴。Z 轴： 一般以传递切削力的主轴轴线方向定为Z 坐标轴。如果机床有多个主轴，则选尽可能垂直于工件装夹平面的主轴方向为 Z 轴。刀具远离工件的方向为 Z 轴正方向。X 轴：为水平的、平行于工件装夹平面的轴。如

4、果工件做旋转运动（车床） ，则刀具 离开工件的方向为 X 轴正方向；对于刀具旋转的机床，若 Z 轴为水平时（卧铣） ，由刀具主 轴的后端向工件看， X 轴正方向指向右方；若 Z 轴为垂直时（立铣） ， 面对刀具主轴向立 柱看， X 轴正方向指向右方。对无主轴的机床（如刨床）， X 轴正方向平行于切削方向。Y 轴：垂直于 X 及 Z 轴，按右手定则确定其正方向。a） 卧式车床 b） 立式升降台铣床 c） 卧式镗床 刀具离开工件的方向为 X 轴正方向：卧式 -由刀具主轴的后端向工件看， X 轴正方向指向右方： 立式 -面对刀具主轴向立柱看， X 轴正方向指向右方： 卧式 -由刀具主轴的后端向工件看

5、， X 轴正方向指向右方： 立式 -面对刀具主轴向立柱看， X 轴正方向指向右方：d）龙门式轮廓铳床e）五坐标工作台移动式曲面和轮廓铳床3）机床坐标系的原点机床坐标系的原点也称机床原点或机床零点， 这个原点是机床上一个固定的点。 机床一 经设计和制造出来， 机械原点就已经被确定下来。 机床启动时， 通常要进行机动或手动回零， 就是回到机床原点。 数控车床的机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处， 数控铣 床的机械原点一般在直线坐标或旋转坐标回到正向的极限位置。数控车床的机床原点 数控铣床的机床原点4）机床参考点：数控装置通电后通常要进行回参考点操作， 以建立机床坐标系。 参考点与机床原点

6、不重 合时，需通过参数来指定机床参考点到机床原点的距离。 机床回到了参考点位置也就知道了 该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点， CNC 装置就建立起了机床坐标系。 32 2 工件坐标系的确定 工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件坐标系的原点即为工件原点（也称程序原点） 。工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定，但坐标 轴的方向应与机床相应的坐标轴一致，并且与之有确定的尺寸关系。工件坐标系原点机床坐标系原点32 2 工件坐标系的确定 工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定， 但坐标轴的方向应与机床相应的坐标轴 一致，并且与之有确定的尺寸关系。3.

7、3 编程尺寸的取值方法 编程尺寸取值方法有以下两大类：1、 绝对坐标取值以工件坐标系原点为基准给出的零件的坐标值。2、增量坐标取值零件上后一点的坐标相对于前一点的增量值。3.4 程序编制中的数值计算根据零件图， 按已确定的走刀路线和允许的编程误差， 计算数控系统所需输入的数据， 称为 数控加工的数值计算。包括：1、基点坐标计算 基点：构成零件轮廓的不同几何素线（如直线、圆弧等）的交点或切点称为基点。基点坐标的计算：计算每条运动轨迹（线段）的起点或终点、在选定坐标系中的坐标值、圆 弧运动轨迹的坐标值等。3.4 程序编制中的数值计算2、节点坐标计算节点 :对于平面轮廓是直线和圆以外的非圆曲线（如渐

8、开线、阿基米德螺线等） ，采用直线或 圆弧逼近它们。 即将这些非圆曲线按等间距或等弧长分割成许多小段， 用直线或圆弧逼近这 些小段， 从而取代非圆曲线。 逼近直线或圆弧小段与曲线的交点或切点称为节点。 编程时要 根据所允许的误差计算出各线段的长度和节点的坐标值。节点坐标的计算 :通常借助于计算机来完成。列表曲线 :由一系列实验或经验数据点表示的、没有表达平面轮廓形状的曲线方程的曲线， 称为列表曲线。列表曲线的已知点就是节点。已知点不够多时，需进行相应的数学处理。3.5 数控加工程序的一般格式编程时既要尽量采用国际或国家标准代码，又要结合具体机床的实际情况，这样的编程才能为数控机床接受。目前，

9、国际上数控机床编程和使用标准有两种主要的通用标准，即国际标准化组织标准 ISO和美国电子工业协会标准 EIA 。我国以等效采用和参照采用 ISO 标准的方式制定了我国的数 控标准。国家标准 GB8870-88 对零件数控加工程序的结构和格式作出了规定。3.5 数控加工程序的一般格式1、程序的组成加工程序由程序名、程序主体和程序结束符号等组成。程序名： 就是给零件数控加工程序一个编号， 并说明该零件加工程序开始， 以便进行程序检 索。程序主体：表示加工程序的全部内容。程序结束： 可用指令 M02 或 M30 作为整个程序结束的符号来结束程序， 程序结束应位于最 后一个程序段。如： O1000N10 G54 G40 G49 G80 G90 ；N20 G091 G28 X0 Y0 Z0 ；N150 M30 ；程序名程序主体