数控编程基础知识培训课件

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3.1.1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。3．1．2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

3．2．1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

①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、Y、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Y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，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)龙门式轮廓铣床e)五坐标工作台移动式曲面和轮廓铣床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。

3．．2．．2工工件件坐坐标标系系的的确确定定工件件坐坐标标系系是是用来来确确定定工工件件几几何何形形体体上上各各要要素素的的位位置置而而设设置置的的坐坐标标系系，，工工件件坐坐标标系系的的原原点点即即为为工件件原原点点（也也称称程序序原原点点）。。工件件坐坐标标系系的的原原点点可可由由编编程程人人员员根根据据具具体体情情况况确确定定，，但但坐坐标标轴轴的的方方向向应应与与机机床床相相应应的的坐坐标标轴轴一一致致，，并并且且与与之之有有确确定定的的尺尺寸寸关关系系。。工件件坐坐标标系系原点点机床床坐坐标标系系原点点3．．2．．2工工件件坐坐标标系系的的确确定定工件件坐坐标标系系的的原原点点可可由由编编程程人人员员根根据据具具体体情情况况确确定定，，但但坐坐标标轴轴的的方方向向应应与与机机床床相相应应的的坐坐标标轴轴一一致致，，并并且且与与之之有有确确定定的的尺尺寸寸关关系系。。3.3编编程程尺尺寸寸的的取取值值方方法法编程程尺尺寸寸取取值值方方法法有有以以下下两两大大类类：：1、、绝绝对对坐坐标标取取值值——以以工工件件坐坐标标系系原原点点为为基基准准给给出出的的零零件件的的坐坐标标值值。。2、、增增量量坐坐标标取取值值——零零件件上上后后一一点点的的坐坐标标相相对对于于前前一一点点的的增增量量值值。。3.4程程序序编编制制中中的的数数值值计计算算根据据零零件件图图，，按按已已确确定定的的走走刀刀路路线线和和允允许许的的编编程程误误差差，，计计算算数数控控系系统统所所需需输输入入的的数数据据，，称称为为数数控控加加工工的的数值值计计算算。包包括括：：1、、基基点点坐坐标标计计算算基点点：：构构成成零零件件轮轮廓廓的的不不同同几几何何素素线线（（如直直线线、、圆圆弧弧等等））的交交点点或或切切点点称称为为基点点。基点点坐坐标标的的计计算算：：计计算算每每条条运运动动轨轨迹迹（（线线段段））的的起起点点或或终终点点、、在在选选定定坐坐标标系系中中的的坐坐标标值值、、圆圆弧弧运运动动轨轨迹迹的的坐坐标标值值等等。。3.4程程序序编编制制中中的的数数值值计计算算2、、节节点点坐坐标标计计算算节点点:对于于平平面面轮轮廓廓是是直直线线和和圆圆以以外外的的非非圆圆曲曲线线（（如如渐渐开开线线、、阿阿基基米米德德螺螺线线等等）），，采采用用直直线线或或圆圆弧弧逼逼近近它它们们。。即即将将这这些些非非圆圆曲曲线线按按等等间间距距或或等等弧弧长长分分割割成成许许多多小小段段，，用用直直线线或或圆圆弧弧逼逼近近这这些些小小段段，，从从而而取取代代非非圆圆曲曲线线。。逼逼近近直直线线或或圆圆弧弧小小段段与与曲曲线线的的交交点点或或切切点点称称为为节点点。编编程程时时要要根根据据所所允允许许的的误误差差计计算算出出各各线线段段的的长长度度和和节节点点的的坐坐标标值值。。节点点坐坐标标的的计计算算:通通常常借借助助于于计计算算机机来来完完成成。。列表表曲曲线线:由由一一系系列列实实验验或或经经验验数数据据点点表表示示的的、、没没有有表表达达平平面面轮轮廓廓形形状状的的曲曲线线方方程程的的曲曲线线，，称称为为列表表曲曲线线。列列表表曲曲线线的的已已知知点点就就是是节节点点。。已已知知点点不不够够多多时时，，需需进进行行相相应应的的数数学学处处理理。。3.5数数控控加加工工程程序序的的一一般般格格式式编程程时时既既要要尽尽量量采采用用国国际际或或国国家家标标准准代代码码，，又又要要结结合合具具体机机床床的的实实际际情情况况，，这这样样的的编编程程才才能能为为数数控控机机床床接接受受。。目前前，，国国际际上上数数控控机机床床编编程程和和使使用用标标准准有有两两种种主主要要的的通通用用标标准准，，即即国国际际标标准准化化组组织织标标准准ISO和美美国国电电子子工工业业协协会会标标准准EIA。我我国国以以等等效效采采用用和和参参照照采采用用ISO标标准准的的方方式式制制定定了了我我国国的的数数控控标标准准。。国家家标标准准GB8870-88对零零件件数数控控加加工工程程序序的的结结构构和和格格式式作作出出了了规规定定。。3.5数数控控加加工工程程序序的的一一般般格格式式1、、程程序序的的组组成成加工工程程序序由由程序序名名、程序序主主体体和程序序结结束束符符号号等组组成成。。程序序名名：：就就是是给给零零件件数数控控加加工工程程序序一一个个编编号号，，并并说说明明该该零零件件加加工工程程序序开开始始，，以以便便进进行行程程序序检检索索。。程序主体：表表示加工程序序的全部内容容。程序结束：可可用指令M02或M30作为整个程程序结束的符符号来结束程程序，程序结结束应位于最最后一个程序序段。如：O1000N10G54G40G49G80G90；N20G091G28X0Y0Z0；.N150M30；程序名程序主体程序结束3.5数数控加工程序序的一般格式式2、程序段格格式程序由若干个个程序段组成成，程序中的的每一行均为为一个程序段段。每个程序序段包含若干干个程序字，，每个程序字字由若干个字字符组成。程序段的基本本格式如下：N####G##X##.##Y##.##Z##.##……##.##F##S##T##M##程序段号准备功能运动坐标其它坐标切削参数辅助功能程序字：能表表示某一功能能的、按一定定顺序和规定定排列的字符符集合称为程程序字。如G01、X30.1等等等。3.5数数控加工程序序的一般格式式程序段格式是是指一个程序序段中各自的的特定排列顺顺序及表达形形式。不同的数控系系统，程序段段格式不一定定相同。格式不合规规定，数控装装置会发出出出错报警。目前国内外应应用最广泛的的是程序字地地址可变程序序段格式：N10G01X80.5Z-35F60S300T01M03程序段序号字字直线插补坐标字进给功能字主轴功能字刀具功能字辅助功能字坐标字般可编程功能能分为两类：：一类用来实实现刀具轨迹迹控制即各进进给轴的运动动，如直线/圆弧插补、、进给控制、、坐标系原点点偏置及变换换、尺寸单位位设定、刀具具偏置及补偿偿等，这一类类功能被称为为准备功能，，以字母G以以及两位数字字组成，也也被称为G代代码。另一类类功能被称为为辅助功能，，用来完成程程序的执行控控制、主轴控控制、刀具控控制、辅助设设备控制等功功能。3.6准准备功能G指指令（JB3208-83）G指令（准备备功能）：用来规定刀具具和工件的相相对运动插补补方式、机床床坐标系、坐坐标平面、刀刀具补偿、坐坐标偏置等多多种设置，它它由G字母和和后跟两位数数字组成；G00，G01，……，，G99共100个，其其中有些功能能待开发。见见P84表3.1。模态代码（续续效代码）：：非模代码（非非续效代码））：只有在书写了了该代码的程程序段中才有有效。G代码模态G代码，，是指这些G代码不只在在当前的程序序段段中起作用用，而且在以以后的程序段段中一直起作作用，直到程程序中出现另另一个同组的的G代码为止止，同组的模模态G代码控控制同一个目目标但起不同同的作用，它它们之间是不不相容的。表3.1准备功能能非模态常用准备功能能G指令：（1）G90、G91:绝对坐坐标编程与增增量坐标编程程指令G90：绝对对坐标编程指指令。刀具运运动过程中所所有的位置坐坐标均以固定定的坐标原点点为基准来给给出。如下图图中，A点坐坐标为XA=20，YA=32。B点点坐标为XB=60，YB=77。AB绝绝对坐标编程程：G90G00X60Y77；；常用准备功能能G指令：（1）G90、G91:绝对坐坐标编程与增增量坐标编程程指令G91：增量量（或相对））坐标编程指指令。刀具运运动的位置坐坐标是以刀具具前一点的位位置坐标与当当前位置坐标标之间的增量量给出的，终终点相对于起起点的方向与与坐标轴相同同取正、相反反取负。AB相相对坐标编程程：G91G00X40Y45；；G17、G18、G19：指定机床床在某一平面面内进行加工工（圆弧插补补、刀补），，G17、G18、G19分别代表表XY，XZ，YZ三个个平面。G17G18G19XYZ（2）平面面插补指令令G17、、G18与与G19（3）快速速点定位指指令G00编程格式：：G00X_Y_Z_；；（增量值值或绝对值值编程）（4）直线线插补指令令G01编程格式：：G01X_Y_Z_F_；；（增量值值或绝对值值编程）●X_Y_Z_：终点坐标；；●快速移动的的速度由机机床参数指指定(对各各轴分别设设定)；●G00快速速直线运动动过程中不不进行切削削；●刀具移动的的轨迹不一一定是一条条直线。●X_Y_Z_:终点坐标；；●F:直线插补进进给速度；；●G01直线线插补运动动过程中一一般进行切切削；●刀具移动的的轨迹是一一条直线。。编程练习：：分别用绝绝对值和增增量编程指指令完成下下图刀具中中心运动轨轨迹，起刀刀点为A点点、终点为为C点。ABCD4040XY（5）圆弧弧插补指令令G02、、G03使机床在各各坐标平面面内执行圆圆弧运动，，加工出圆圆弧轮廓。。G02-顺圆插补；G03-逆圆插补。方向判别：：沿垂直于圆圆弧所在平平面（如XY平面））的坐标轴轴向负方向向（-Z））看，刀具相对对于工件的的转动方向向是顺时针针方向为G02，逆逆时针方向向为G03。（5）圆弧弧插补指令令G02、、G03圆弧插补指指令格式：：（XY平平面为例））①用圆圆弧终点坐坐标和圆心心坐标表示示。G02指令格式：：X▁Y▁I▁J▁F▁；G03式中：X、、Y是圆弧弧终点坐标标，可以用用绝对值，，也可以用用终点相对对于起点的的增量值，，取决于程程序段中的