数控加工程序

天津工程师范学院机械系第2章数控加工程序1第2章数控加工程序第1节程序编制的基本概念一数控编程概述

编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。2第2章数控加工程序第1节程序编制的基本概念

二、编程方法分类程序编制可分成手工编程和自动编程两类。1、手工编程：整个程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。2、自动编程：指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程（APT）和语音数控自动编程、视觉系统编程等。1）图形数控自动编程：目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程方式。3第2章数控加工程序图形数控自动编程软件CAXA制造工程师-----------北航海尔软件有限公司

4第2章数控加工程序Mastercam---------------------美国CNCSoftware

公司图形数控自动编程软件5第2章数控加工程序PRO/E--------------------------美国PTC公司图形数控自动编程软件6第2章数控加工程序其它：Solidworks软件Catia软件广州红地公司推出的金银花系统UG软件7第2章数控加工程序2）语言自动编程（APT语言）为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（AutomaticallyProgrammedTool）。是编程人员根据零件图纸要求用一种直观易懂的编程语言（包括几何、工艺等语句定义）手工编写一个简短的零件源程序，然后输给计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨迹处理，再经过后置处理，自动生成数控系统可以识别的加工程序。由此可见，APT语言不能直接控制机床。

APT语言不能直接控制机床。APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版本。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.。APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。8第2章数控加工程序APT语言格式举例：点的定义：P=POINT/10，20，15；直线的定义：L＝LINE/16，8，0，16，32，0。机床主轴转数及旋转方向的定义：SPINDL/n，CLW轮廓加工的外容差和内容差的定义：OUTTOL/τ

INTOL/τ刀具起始点为P：From/P；刀具从P点以最短距离运动向L运动，直至与L相切：GO/TO，L9第2章数控加工程序制定工艺过程前置处理后置处理翻译程序数值计算零件图样编写零件源程序按自动编程系统规定的“语言”描述被加工零件的几何形状,加工时刀具相对于工件的运动轨迹这里用“语言”编写的源程序和手工编程的加工程序有本质差别:手工编程的加工程序可直接控制数控机床进行零件加工;自动编程的源程序要经编译处理后才可被数控机床接受.刀具中心轨迹计算将源程序翻译成计算机能接受和处理的形式选用设计工夹具,安排工艺路线,选择工艺参数加工程序单或纸带刀位数据将刀位数据及工艺参数等信息转换成数控机床要求的指令代码NC接口APT自动编程的基本步骤10第2章数控加工程序3）语音编程：语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转变为加工程序。4）视觉系统编程：采用计算机视觉系统来自动阅读、理解图样，由程编员在编辑过程中实时给定起刀点、下刀点和退刀点，然后自动计算出刀位点的有关坐标值，并经后置处理，最后输出数控加工的程序单。视觉系统编程首先由图样扫描器（常用的CCD传感器扫描器和扫描鼓两种）扫描图样，取得一幅图像，对该图像进行预处理是为了校正图像的几何畸变和灰度畸变，并将它转化为易处理的二值图像，同时作断口校正、几何交点部分检测、细线化处理，以消除输入部分分辨率的影响；然后分离并识别图样上的文字、符号、线划等元素，并记忆它们之间的关系，对线划还需进行矢量化处理，并用直线或曲线拟合，得到端点和分支点；将这些信息综合处理，确定图样中每条线的意义及其尺寸大小，最后作编辑处理及刀位点坐标计算。再连接适当的后置处理，就能输出数控加工程序单。视觉系统在编程时不需要零件源程序和编程员，只要事先输入工艺参数即可，操作简单，能直接与CAD的数据相连接，实现高度自动化。

11第2章数控加工程序二、程序代码国际标准化组织ISO(internationalstandardorganization)美国电子工业协会EIA(electronicindustriesassociation)国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。12第2章数控加工程序三、程序结构A、加工程序由若干个程序段组成。B、程序段由一个或若干个指令字组成，字是数控程序的最小单位。C、每个指令字由地址符和数字组成（字―地址结构），代表机床的一个位置或一个动作。地址符由字母组成，每个字母、数字、符号（正负号）称为字符。D、程序的起始符：%E、程序结束符：M02或M30。F、每一行程序以分号结尾。G、注释符：括号“（）”内或分号“；”后的内容为注释文字。注：一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的大小顺序执行的，但书写或输入程序时，建议按升序。13第2章数控加工程序

一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。如图2.1所示。

程序

O1000

N01G00U50W60;N10G01U100W500F150S300M03;N……程序段N200M30

;

指令字

图2.1程序的结构14第2章数控加工程序1、程序的文件名（程序名）格式：O____

说明：1)‘O’：文件名首字母，后面必须有四位数字或字母，如日本FANUC系统如‘O001，O002’；华中数控HNC-21/22T系统扩展了标识程序文件的方法，可以使用任意DOS文件名（即8+3文件名：1至8个字母或数字加小数点，再加0至3个字母或数字组成，如“MYPART.001”、“O1234”等）标识零件程序。2)O1、O01、O001、O0001等价；3)范围O1～O7999用户区

O8000～O8999用户区（加密、加锁）

O9000～O9999扩展区（厂方修改）（FANUC0i）15第2章数控加工程序2、顺序号（标识作用）格式：N____说明：1）范围：N1～N99992）N1、N01、N001、N0001等价3、准备功能（简称G功能）由地址符‘G’和两位数字组成，G01，G02等等，G功能的代号已标准化；G1、G01等价。16第2章数控加工程序4、尺寸字（坐标字）：由坐标地址符和数字组成，各组数字必须有作为地址代码的字母开头。X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；A、B、C、D、E；I、J、K。其中，X50.X50.0在相对坐标编程时，都表示沿X轴移动50mmX5000017第2章数控加工程序5、进给功能字：F由进给地址符和数字组成，单位一般为‘mm/min’或‘mm/r’F指令表示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。具体内容见所用机床的编程说明书。

注意事项如下：

1)当编写程序时，第一次遇到直线（G01）或圆弧（G02/G03）插补指令时，必须编写进给率F，如果没有编写F功能，CNC采用F0。当工作在快速定位（G00）方式时，机床将以通过机床轴参数设定的快速进给率移动，与编写的F指令无关。

2）F指令为模态指令，实际进给率可以通过CNC操作面板上的进给倍率旋钮，在0～120%之间调整。18第2章数控加工程序6、主轴转速功能字：S由主轴地址符和数字组成，单位为‘r/min’S指令表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成，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。如某机床用S00～S99表示100种转速，S40表示主轴转速为1200r/min，S41表示主轴转速为1230r/min，S00表示主轴转速为0r/min，S99表示最高转速。19第2章数控加工程序7、刀具功足能字：T由刀具快地址符侦和数字眯组成，堵数字表全示刀具恭库中刀李具号。刀具和刀怒具参数的柴选择是数车控编程的即重要内容屈，其编程姨格式因数篮控系统不粘同而异，瞒主要格式帖有以下两循种：①采用T指令编程由T和数字组主成。有T××和T××遭××两种格式情，数字的搏位数由所响用数控系掉统决定，T后面的数雾字用来指垄定刀具号希和刀具补菜偿号。例如：T04表示选欢择4号刀；T04税04表示选删择4号刀，4号偏置值快；T040功0表示选轮择第4号刀，到刀具偏第置取消融。②采用T、D指令编程利用T功能选谅择刀具卡，利用D功能选择掉相关的刀随偏。在定义识这两个乌参数时跌，其编叛程的顺丛序为T、D。T和D可以编写酱在一起，编也可以单恨独编写，愈例如：T4D麦04表示选嫩择4号刀，愧采用刀匙具偏置抖表第4号的偏置者尺寸；D12表示仍躬用4号刀，采疑用刀具偏甜置表第12号的偏置灭尺寸；T2表示选择2号刀，糊采用与迁该刀具揭相关的乐刀具偏湾置尺寸弹。20第2章贿数控明加工程笛序8、辅助功长能字：M由辅助操取作地址符令和两位数姑字组成。M功能的邻代码已亩标准化颤。M指令是念控制数菠控机床亚“开、揭关”功牧能的指纺令，主敢要用于脉完成加讲工操作准时的辅蓝助动作窃。M功能有奋非模态M功能和瞧模态M功能二种临形式。●星非模态M功能（当妇段有效代床码）：只断在书写了咏该代码的程散序段中熔有效；●模赴态M功能（续赔效代码）动：一组可订相互注销沃的M功能，这些包功能在被扭同一组的拦另一个功堡能注销前吸一直有效。如：M02或M30、M03、M04、M05等。21第2章随数控加工罗程序M代码及顷功能表代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序暂停M03模态主轴正转M02非模态程序结束M04模态主轴反转M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止M07模态冷却液打开M98非模态调用子程序M08模态冷却液打开M99非模态子程序结束M09模态冷却液关闭22第2章默数控怒加工程梅序模态M功能组中仍包含一个甩缺省功能滔，系统上识电时将被初始盐化为该功趁能。M功能还和可分为彻前作用M功能和后稠作用M功能二役类。●前作用M功能：在希程序段编驻制的轴运帆动之前执度行；●后作用M功能：形在程序嘱段编制鞋的轴运超动之后托执行。M00年、M0搜2、M斥30、熊M98福、M9储9用于控制早零件程序架的走向，熔是CNC内定的辅充助功能，驻不由机床己制造商设煮计决定，杰也就是说靠，与PLC程序无关岸；其余M代码用渐于机床佩各种辅叙助功能属的开关荒动作，彼其功能搅不由CNC内定，刑而是由PLC程序指定躺，所以有循可能因机睡床制造商藏不同而有买差异（广使用时须厘参考机床奶使用说明垦书）。23第2章堤数控浮加工程击序P19色举例图2.1例题1图例24第2章坑数控房诚加工程砌序图2.2右手笛卡儿直角坐标系第2节造程序的宗编制一、坐标敬系25第2章体数控加工仇程序右手笛序卡儿直脑角坐标艘系为了简充化编程驳和保证筑程序的急通用性拢，对数腾控机床稳的坐标励轴和方停向命名苗制定了欲统一的泥标准，限规定直报线进给选坐标轴墨用X、Y、见Z表示，常超称基本坐羞标轴。X、Y摄、Z坐标轴的刻相互关系临用右手定涌则决定，始图中大拇催指指向X轴的正柴方向，灶食指指门向Y轴的正方袋向，中指剂指向为Z轴的正方林向。围绕X、Y、甚Z轴旋转的枪圆周进给泰坐标轴用A、B、饥C表示，帮根据右怜手螺旋份定则，赤以大拇挣指指向写+X，+Y体，+Z方向，秧则食指慰、中指室等的指挎向是圆浙周进给城运动+A，+亲B，+蚀C方向。第2节盖程序枕的编制26第2章俩数控翻加工程诸序1、机床原怎点、机床塌坐标系a、机床原点机床原点传也称为机渔床零点，它的位条置通常疮由机床忘制造厂页确定。亚在机床叉经过设旨计、制僚造和调环整之后多，这个缓原点便善被确定济下来，跃它是固答定的点眠。数控姨车床的赶机床原蒸点的位速置大多罢数规定榆在其主陈轴旋转醒中心与屑卡盘后般端面的兽交点上捏；数控幻玉铣床的觉机床原愿点的位绵置大多姑数规定皂在其工烫作台上滥表面的梢中心点盗上。b、机床坐标挡系以机床原赵点作为坐桶标系原点录建立的坐画标系就是舟机床坐标佳系，它是最制造和调难整机床的颤基础，一各般不允许捕随意变动陷。理解机脚床坐标向系：1、机床足坐标系型是针对俭刀具而并言的，豆假定工寄件不动嫁，刀具芳运动；2、机床值坐标系既符合右俘手定则紫；3、按下操盗作面板上前的咏，则香刀具相对洽于工件向壳＋X方向运卫动。第1节山程序编制呼的基本概笔念X＋27第2章蓬数控加工音程序图2-4铣床的机床原点图2-3车床的机床原点28第2章滨数控加工加程序机床坐天标系方识向确定挂：数控机貌床的进抢给运动伟，有的由主轴碗带动刀掩具运动来实现，桐有的由工作台慌带着工件御运动来实现。但是在确封定坐标轴睬的正方向典时，是假捉定工件不咽动，刀具撇相对于工者件做进给娇运动的方姥向。机床坐标麻轴的方向述取决于机笑床的类型遍和各组成叛部分的布就局。对车床而筛言：——Z轴与主轴抵轴线重合奥，刀具远逝离工件的孤方向为Z轴的正蛛方向；——X轴垂直尾于Z轴，对应健于转塔刀五架的径向殃移动，刀具远离徒工件的方外向为X轴的正方钱向；——Y轴（通常候是虚设的撇）与X轴和Z轴一起吐构成遵循右手浩定则的宋坐标系祸统。29第2章旧数控加工挂程序图2.5车床坐标间系30第2章修数控加工赤程序对铣床及服加工中心循而言：1、Z轴的确定喂：平行于贡机床主轴削的刀具运究动坐标四轴为Z轴，取刀圈具远离工割件的方向有为正方向滨（＋Z）。当机躁床有多个钉主轴时，妄选一个垂僚直于工件她装夹面旱的主轴来为Z轴。2、X轴的确定画：1)当Z轴为水平张方向时，汪沿刀具主罪轴后端向工件方帖向看，向陡右为X轴的正方类向；2)当Z轴为垂湿直方向着时，则吊从主轴幕向立柱看时，陆对于单创立柱机斤床，X轴的正方第向指向右边亭；对于双谷立柱机床耍，当从主竞轴向立柱群看时，X轴向的正掉方向指向岩右边。3、Y轴的确舅定：Y轴与X轴和Z轴一起吊构成遵浇循右手味定则的坐标系但统。31第2章倦数控加工女程序图2.6立式数控捎铣床图2.7卧式数控今铣床32第2章靠数控加工鸡程序2、参考点、手参考坐标鞭系数控装置责上电时并详不知道机召床原点，士为了正确帐地在机床侨工作时建俯立机床坐惜标系，通遇常在每个厉坐标轴的引移动范围躲内设置一吊个机床参篇考点（测鸽量起点）国，机床起徒动时，通征常要进行球机动或手滔动回参考聋点，以建免立机床坐额标系。通过参数墓指定机床通参考点到惊机床原点僻的距离。以参考点宏为原点，售坐标方向志与机床坐支标方向相比同建立的扯坐标系叫蜘做参考坐相标系，在理实际使用抬中通常以正参考坐标绝系计算坐爬标值。第1节漫程序脊编制的烟基本概偶念33第2章块数控加工驶程序图2.7数控车窄床的机浑床坐标青系机床割原点O与参考点O’的关系34第2章犹数控加工戚程序3、工件坐咐标系、造程序原哨点工件坐标根系是编程叠人员在编颜程时使用攻的，编程否