数控加工编程的基础知识课件

1、2022/8/7第二章 数控编程2-1 数控加工编程的概述2-2 数控机床的坐标系2-3 数控系统的指令代码2022/8/72-1 数控加工编程概述一.数控程序的定义 数控加工程序编制(与传统加工的区别） ： 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、零件轮廓轨迹 尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）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，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。 2022/8/7 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（不仅要熟悉数

2、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） 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， 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，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。2-1 数控加工编程概述2022/8/7二、手工编程的步骤和方法 图纸工艺分析 这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。 计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2-1 数控加工编程概述2022/8/7计算运

3、动轨迹 根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸修改2-1 数控加工编程概述2022/8/7 编制程序及初步校验 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。 计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2-1 数控加工编程概述2022/8/7 制备控制介质

4、 将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2-1 数控加工编程概述2022/8/7 程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进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。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2-1 数控加工编程概述2022/8/72-2 数控机床的坐标系一.数控机床的坐标系及运动方向 1. 定义 机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系。

5、标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。2022/8/7图2-1 右手笛卡尔直角坐标系+X、+Y 、+Z 表示工件的正移动方向。2022/8/72. 各坐标轴的确定（1）Z轴的确定 Z轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。对于铣床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线，远离工件方向为正方向。 (2)x轴的确定 X轴一般是水平的，平行于工件的装夹平面。它平行于主要的切削方向，且以此方向为主方向。2-2 数控机床的坐标系2022/8/71）对于工件旋转的机床（

6、如车床、磨床等），X坐标是工件的径向且平行于横向拖板，刀具远离回转中心是正向； 图2-2 卧式数控车床2022/8/72）对于刀具旋转的机床（如铣、钻、镗床） 当Z轴水平时，沿刀具主轴向工件看，X轴的正方向指向右边。 图2-3 卧式升降台铣床2-2 数控机床的坐标系2022/8/7 图2-4 卧式镗床2-2 数控机床的坐标系2022/8/7当Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴）时 a对于单立柱机床，X 轴的正方向指向右边。 图2-5 数控铣床2-2 数控机床的坐标系2022/8/7b对于双立柱机床（如龙门机床），当站在操作台一侧从主轴向左侧立柱看时，X轴的正方向指向右边。图2-6龙门式轮廓铣床2-2

7、 数控机床的坐标系2022/8/7（3）Y轴的确定Y轴的运动方向则根据X轴和Z轴按右手法则确定。 （4）转动方向的确定 围绕X、Y、Z轴的转动分别用A、B、C表示，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。 3机床原点 机床原点是指机床坐标系的原点，即X=0, Y=0, Z=0的点，一般在机床上是固定的。2-2 数控机床的坐标系2022/8/7二.数控机床的两种坐标系机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，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。 1.机床原点与机床坐标系 机床原点机床坐标系的零点。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。 机床原

8、点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程2-2 数控机床的坐标系2022/8/7 机床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。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。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系。2-2 数控机床的坐标系2022/8/72.工件原点与工件坐标系工件原点：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。该点也可以是对刀点重合。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坐标系计算。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

9、原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行换。2-2 数控机床的坐标系2022/8/72-2 数控机床的坐标系2022/8/7三.绝对坐标和相对坐标1绝对坐标系 所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。2相对坐标系 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系（或增量坐标系）。2-2 数控机床的坐标系2022/8/7ABXXYYO18121520 图2-7 绝对与相对坐标系 以绝对坐标计算：XA=12, YA=15, XB=30, YB=35 以相对坐标计算：XA=0, YA=0, XB=18, YB=202022/8/72-3 数控系统的指令代码一.数控加工程

10、序简介1程序的组成 一个完整的零件加工程序由程序段组成；一个程序段 由若干个代码字组成；每个代码字由字符（字母、数字、符号）组成。N01 G91 G00 X50 Y60 LFN02 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03 LFN10 G00 X-50 Y-60 M02 LF2022/8/7 每个程序段以序号“N”开头，以LF(Line Finish)结束，M02=END作为整个程序的结束。2程序段格式 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，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

11、格式（或者称字地址程序段格式），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）开始，其后再跟数字或无符号的数字。2-3 数控系统的指令代码2022/8/7 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 。 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。 因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。 2-3 数控系统的指令代码2022/8/7主程序和子程序 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

12、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。 2-3 数控系统的指令代码2022/8/7（一）准备功能代码（G代码）准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操作方式，它使用G字编程。G字可接3位整数，也可以带一位小数。模态代码是指某些G代码在一个程序段被指定后，直到以后程序段出现同组的另一个代码时才失效的G代码。非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码。1与坐标设定有关的指令二.数控系统功能指令代码2-3 数控系统的指令代码2022/8/7坐标系有关指令（G90、

13、G91、G92）G92: 工件坐标系设定指令，以刀位点为参考点进行设定。G90: 绝对坐标指令，编程尺寸按工件坐标系 中的坐标给定。G91: 相对坐标指令，编程尺寸相对加工起点给定。2-3 数控系统的指令代码2022/8/7例：N001 G92 X400.000 Z250注意:数控车床X坐标采用二倍值编程，即采用直径值编程 31主要内容对刀点与换刀点的确定 何谓对刀点？刀位点对刀点换刀点（与换刀位置的区别）相关概念 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。2022/8/7刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中

14、位置的刀具上的特定点。镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀车刀33对刀点:确定刀具与工件相对位置的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量的点。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定了2.1 概述2022/8/7选择合适的对刀点CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XZ2022/8/7 对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。 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 2022/8/7坐标平面选择指令（G17、G18、G19） G17：指定零件进行xy平面

15、加工 G18：指定零件进行zx平面加工 G19：指定零件进行yz平面加工 注：默认值为G17 两维平面不必设定（如数控车床）2-3 数控系统的指令代码2022/8/72-3 数控系统的指令代码2022/8/7直线插补指令（G01）刀具以进给速度F指令给定的速度进行直线插补加工快速点定位指令（G00）刀具以点位控制方式快速移动，进给速度F指令对其无效2-3 数控系统的指令代码2022/8/7G01代码编程（相对坐标）N001 G92 X28 Y20 LF N004 X8 Y8 LFN002 G91 G00 X12 Y0 N005 X16 Y20 LF S200 M03 T01 LF N006 G

16、00 X12 Y0 M02 LFN003 G01 X24 Y12 F100G01代码编程（绝对坐标）N001 G92 X28 Y20 LFN002 G90 G00 X16 Y20 S200 M03 T01 LFN003 G01 X8 Y8 F100 LFN004 X0 Y0 LFN005 X16 Y20 LFN006 G00 X28 Y20 M02 LF2-3 数控系统的指令代码2022/8/75.圆弧插补指令（G02、G03） G02：顺时针插补指令 G03：逆时针插补指令 注：圆弧顺逆是从坐标轴正方向向原点投影确定。圆心坐标（i、j、k）编程： i、j、k为圆心相对圆弧起点的坐标值，且总为

17、增量值（该定义以机床使用说明书为准）半径R编程：小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。注意：不能用于整圆编程G17G18G19G90G91G02G03X_Y_X_Z_Y_Z_I_J_I_K_J_K_R_F_*2-3 数控系统的指令代码2022/8/7用绝对坐标编程N001 G92 X0 Y0 LFN002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LFN003 G03 X0 Y20 I-20 J0 F100 LFN004 X-20 Y0 I0 J-20 LFN005 X0 Y-20 I20 J0LFN006 X20 Y0 I0 J20LFN007 G00 X0

18、 Y0 M02 LF用增量坐标编程N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01LF N004 X20 Y-20 I20 J0LFN002 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F100LF N005 X20 Y20 I0 J20 LF N003 X-20 Y-20 I0 J-20LF N006 G00 X-20 Y0 M02LF按象限编程2-3 数控系统的指令代码2022/8/7用绝对坐标编程N001 G92 X0 Y0 LFN002 G90 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LFN003 G03 X20 Y0 I-10 J0 F100 LFN004 G0

19、0 X0 Y0 M02 LF用增量坐标编程N001 G91 G00 X20 Y0 S200 M03 T01 LFN002 G03 X0 Y0 I-20 J0 F200N003 G00 X-20 Y0 M02 LF跨象限编程2-3 数控系统的指令代码2022/8/7用绝对坐标编程N001 G92 X0 Y18 LFN002 G90 G02 X18 Y0 R18 F100 S300 M03 LFN003 G03 X68 Y0 R25 LFN004 G02 X88 Y20 R-20 M02 LF用增量坐标编程N001G91 G02 X18 Y-18 R18 F100 S300 M03 LFN002

20、G03 X50 Y0 R25 LFN003 G02 X20 Y20 R-20 M02 LF2-3 数控系统的指令代码2022/8/76.刀具半径补偿指令（G40、G41、G42） G40：刀具偏置注销指令 G41：左偏置刀具半径补偿指令 G42：右偏置刀具半径补偿指令2-3 数控系统的指令代码y 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刀补功能的定义a）左刀补G41 b）右刀补G42y2022/8/72022/8/7刀具半径补偿功能1）可在不知刀具半径的情况下编程2）当刀具半径发生变化时，不必重新修改程序，只需手工输入

21、更改后的刀具半径值即可。3）可用同一程序、同一刀具进行粗加工和精加工2-3 数控系统的指令代码2022/8/77.刀具长度补偿指令（G43、G44 、 G49） G43: 刀具长度正补偿指令 G44：刀具长度负补偿指令 G49 ：刀具长度补偿注销指令 实际位移量=程序给定值补偿值2-3 数控系统的指令代码正偏置: -A2= -A1+(-D1)= -(A1+D1)负偏置: -A2= -A1-(-D2)= -A1+D2G43（G44） Z-A1 H01H内存刀补表地址(刀补号)2022/8/7A=-150+(-30)=-180G91 G00 G43 Z-150H01A=-150-(-30)=-12

22、0G91 G00 G44 Z-150 H01刀具长度补偿示例2-3 数控系统的指令代码2022/8/78.暂停（延时）指令（G04）使刀具作短时间无进给光整加工，用于车槽、镗平面、锪孔程序格式为：G04_ 后一般用x或P，其后数字表示延时时间或主轴转数N001 G91 G01 Z-7 F60 S300 M03 LFN002 G04 X5 LFN003 G00 Z7 M02 LF 2-3 数控系统的指令代码2022/8/7二）辅助功能指令（M代码）M代码主要用于开关量控制，分为模态代码和非模态代码。常用M代码简介 1）M00:程序停止指令。 程序执行到该指令时无条件停止主轴、刀具、冷却液等。 2

23、）M01:计划停止指令。 程序执行到该指令时有条件停止主轴、刀具、冷却液等。 3）M02:程序结束指令。 除停止主轴、刀具、冷却液以外，还用于机床复位和回卷纸带等。 4）M03、M04、M05:用于主轴的正传、反转、停止。 5）M06:换刀指令 6）M30:纸带结束。2-3 数控系统的指令代码2022/8/7三）进给速度F、主轴转速S、及刀具功能T 代码进给速度F代码（续效代码） 1）代码法：F_ （F后面的数字为进给速度代码） 2）直接指定法： F_（F后面的数字为实际进给速度）主轴转速S代码（续效代码） S_ （S后面的数字含义与F代码相同）刀具功能F代码（续效代码） T_ （例T0101

24、为选用1号刀并对1号刀进行补偿）2-3 数控系统的指令代码2022/8/7实例用30的立铣刀铣削工件轮廓，已知工件原点0(90，60)，机床原点M(0，0)，坐标原点为程序的起点和终点，加工路线为O-A-B-C-D-E-F-G-O，试按绝对坐标完成数控铣削手工编程，I、J、K为圆心相对其圆弧起点(圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。(主轴转速为300rpm，进给速度为150mm/min) 2022/8/7N10 G90 G00 X0.000 Y0.000 Z0.000 S300M03N12 G01 X90.000 Y60.000 F150N14 Y132.000N16 X118.000 Y160.000N18 X158.000 N20 G03 X238.000 I40.