《数控车削编程与加工技术》图文课件-第三章

第3章数控车床编程基础第3章数控车床编程基础教学要求:

1.了解数控车床编程的过程、方法以及数控程序的结构和标准指令。

2.掌握数控车床编程的坐标系建立以及坐标系之间的关系。教学重点:

1.数控编程内容与方法

2.数控程序结构和格式

3.标准指令的应用

4.数控车床坐标系教学难点:

标准指令的应用以及各种坐标系第3章数控车床编程基础在普通车床上加工零件时，所有动作都是由操作人员按工艺员制定的零件加工工艺规程手动操作，而在数控车床上加工零件时，数控车床的动作是由数控程序来控制的。本章主要介绍数控编程的基础知识。3.1数控编程内容与方法3.1.1数控编程的内容

1.分析零件图样

2.制定工艺方案

3.数值计算

4.编写零件加工程序单

5.程序检验和首件试切3.1.2数控编程的方法1.手工编程手工编程是指各个步骤均由手工编制，即从零件图分析、工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序检验等各步骤主要由人工完成的编程过程。对形状简单的工件，计算比较简单，程序不多，采用手工编程较容易完成，而且经济、及时。因此，在点定位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。手工编程框图2.自动编程

自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。自动编程包括数控语言式自动编程和图形交互式自动编程。

1）数控语言式自动编程

2）图形交互式自动编程图形交互式自动编程是以加工零件的CAD模型为基础的集加工工艺规则及数控编程为一体的自动编程方法，具有计算机辅助设计、绘图、工艺分析和数控编程集成功能，可实现三维设计、分析和数控编程一体化。3.2数控程序的结构和格式

3.2.1程序的结构

零件加工程序是由主程序和可被主程序调用的子程序组成，子程序有多级嵌套。不论是主程序还是子程序，每一个程序都是由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。

1.程序号

2.程序内容

3.程序结束一个完整的程序，一般由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。例如：O2000程序号N01G91G18G00X85.Z5.；N02S400M03M08；N03G01Z-10.F0.3；N04X90.；程序内容N05Z-35.；N06X100.；N07Z-80.M05M09；N08G00X120.Z50.；N09M30；程序结束3.2.1程序的结构

程序段中包含：程序刀具指令、机床状态指令、机床坐标轴运动方向（即刀具运动轨迹）指令等各种信息代码。字地址可变程序段格式如下：N□□□□G□□X□□…Y□□…Z□□…□□…□程序段号准备功能运动坐标其他坐标F□□□□S□□□□T□□□□M□□

工艺性指令辅助功能

3.2.2程序的格式

3.2.2程序的格式可见每个程序段的开头是程序段的序号，以字母N和4位（有的数控系统不用4位）数字表示，接着是准备功能指令，由G和两位数字组成。再接着是运动坐标；如有圆弧半径R等尺寸，放在其他坐标位置；在工艺指令中，F指令为进给速度，S指令为主轴转速，T指令为刀具号，M为辅助功能指令；还可以有其他的附加指令。3.2.2程序的格式

一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。

N＿G＿X＿Y＿Z＿I＿J＿K＿P＿Q＿R＿A＿B＿C＿F＿S＿T＿M＿LF

注意：上述程序段中包括的各种指令并非在加工程序的每个程序段中都必须有，而是根据各程序段的具体功能来编入相应的指令。

Ｎ10

Ｇ01

Ｘ40.0

Ｚ－25.4

Ｆ200

；

程序段结束进给速度指令坐标移动距离指令

运动方式指令（直线）程序段号机能地址意义程序段顺序号N顺序地址符字母准备功能G由G后面两位数字决定该程序段意义进给功能F刀具进给功能主轴转速功能S指定主轴转速刀具功能T指定刀具号辅助功能M指定机床上的辅助功能机能地址意义

尺寸字地址字母X、Y、Z坐标轴地址指令U、V、W附加轴地址指令A、B、C附加回转轴地址指令I、J、K圆弧起点相对于圆弧中心的坐标指令表3-1（a）

非尺寸字地址字母

表3-1（b）尺寸字地址字母表3.2.2程序的格式3.2.2程序的格式准备功能字G

又称G功能、G指令、G代码，G功能是使数控机床做好某种操作准备的指令，用地址G和两位数字表示，从G00～G99共100种。目前，有的数控系统也用到00～99之外的数字。需要指出的是不同生产厂家数控系统的G指令的功能相差大，编程时必须遵照车床使用说明书进行。3.2.2程序的格式

F、S、T指令（1）进给功能F指令

F指令表刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法。（2）主轴转速功能S指令

S指令表示机床主轴的转速。其表示方法有以下三种：

①转速。S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴转速为1000r/min。

②恒线速。在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为m/min。如S60表示切削点的线速度恒定为60m/min。

③代码。用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速或线速的数值，而只是主轴速度的代号。

3.2.2程序的格式

（3）刀具功能T指令①采用T指令编程

由T和数字组成。有T××和T××××两种格式，数字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。②采用T、D指令编程

利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。

3.3数控车床坐标系3.3.1坐标系的确定原则1.刀具相对于静止的工件而运动的原则2.标准机床坐标系的规定右手笛卡尔坐标系标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔坐标系，用右手螺旋法则判定，如图所示。右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分别代表+X、+Y、+Z轴。围绕+X、+Y、+Z轴的回转运动分别用+A、+B、+C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向用带“′”的+X′、+Y′、+Z′、+A′、+B′、+C′表示。右手笛卡尔坐标系3.3.2运动方向的确定（1）Z轴

一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件的方向为正向，当机床有几个主轴时，选一个与工件装夹面垂直的主轴为Z轴。当机床无主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z轴。

数控车床坐标系（2）X轴

位于平行工件装夹面的水平平面内。对于工件作回转切削运动的机床（如车床、磨床等），在水平面内取垂直工件回转轴线（Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正向，如图所示。

对于无主轴的机床（如刨床），以切削方向为正X方向。数控车床的机床坐标系

3.3.2运动方向的确定3.3.2运动方向的确定

（3）Y轴根据已确定的X、Z轴，按右手笛卡尔坐标系确定。（4）A、B、C轴此三轴为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋定则确定。

3.3.3机床坐标系、机床参考点

和工件坐标系1.机床坐标系机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是机床上固定的点。由生产厂家事先确定，不能随意改变。数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。2.机床参考点

为了正确地建立机床坐标系，许多数控机床都设有机床参考点，它是机床上的一个基准点，是具有增量位置测量系统的数控机床所必须具有的。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。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就建立起了机床坐标系。3.工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时使用的坐标系，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件坐标系的原点是人为设定的，选择时要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上。3.3.4绝对坐标和相对（增量）坐标刀具或机床的位置坐标都是以固定的坐标原点（工件坐标系原点）为基准计算的，就称之为绝对坐标，按这种方式进行编程即为绝对坐标编程。刀具或机床的位置坐标值都是相对于前一位置计算的，称之为相对坐标或增量坐标。若按这种方式进行编程，则称之为相对坐标编程。举例

如图所示A、B两点的绝对坐标分别为

XA=30，YA