《数控加工与编程技术》课件-编程基础

第3章

数控机床编程基础

《数控加工与编程技术》3.1数控编程的基本概念

3.2数控编程中的常用指令

3.3数控车床编程举例

3.4数控铣床编程举例

3.5数控钻床编程举例第3章

数控机床编程基础3.1数控编程的基本概念1.数控编程从分析零件图纸开始，经过工艺分析、数学处理到获得数控机床所需的数控加工程序的全过程叫做数控编程。2.编程方法：自动编程手工编程各适用在什么条件下？一、数控编程基本方法3.1数控编程的基本概念3.数控编程步骤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数控系统据国外统计：用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1；数控机床不能开动的原因中，有20-30%是由于加工程序不能及时编制出造成的。编程自动化是当今的趋势！一、数控编程基本方法3.1数控编程的基本概念二、坐标轴的命名及方向

ISO标准规定，在加工过程中无论是刀具移动，工件静止，还是工件移动，刀具静止，一般都假定工件相对静止不动，而刀具在移动，并同时规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。1.坐标轴的正方向3.1数控编程的基本概念XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A二、坐标轴的命名及方向X、Y、ZU、V、WP、Q、RA、B、CD、E2.右手笛卡尔坐标系3.1数控编程的基本概念3.Z坐标的确定方位标准规定：Z坐标∥主轴轴线的进给轴。

若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。Z坐标正方向的规定：刀具远离工件的方向。二、坐标轴的命名及方向3.1数控编程的基本概念主要内容

4.X坐标的确定

(水平，且平行于工件装夹面)在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）Z轴水平（卧式）从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。Z轴垂直（立式）

单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。在工件旋转的机床上（车床、磨床等）

X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。二、坐标轴的命名及方向3.1数控编程的基本概念二、坐标轴的命名及方向3.1数控编程的基本概念坐标数：采用数字控制的运动方向的个数联动数：数控系统能同时控制的坐标数 （2坐标联动加工－－6坐标联动加工）5.Y轴的确定

X、Z轴的正方向确定后，Y轴可按右手直角笛卡尔直角坐标系来判定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A6.坐标轴数与联动轴数思考题：数控车床的y轴是向上的还是向下的？3.1数控编程的基本概念三、机床坐标系与工件坐标系

机床原点是机床坐标系的零点,是机床上固定的点，一般不允许用户改变。数控车一般在卡盘前后端面的中心，数控铣各厂家不一样，有的工作台中心，有的行程终点等。

机床坐标系是机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等。1.机床坐标系2.机床原点3.1数控编程的基本概念机床参考点是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点，一般设在机床各轴正向极限的位置。采用增量式测量系统的数控机床开机后，都必须做回零操作，使刀具或工作台回到参考点，将会显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值。4、工件坐标系1)由编程人员确定,用于编程;2)工件坐标系的原点称为工件原点或工件零点，可用程序指令来设置和改变;3)根据编程需要，在一个加工程序中可一次或多次设定或改变工件原点(编程坐标系、编程原点)。

3、机床参考点工件进行数控编程时的坐标系原点3.1数控编程的基本概念主要内容工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。三、机床坐标系与工件坐标系3.1数控编程的基本概念四、对刀点与换刀点何谓对刀点？选在零件的设计基准或工艺基准上便于对刀、观察和检测；简化坐标值的计算；精度高、粗糙度低的表面。选择准则？起刀点：刀具相对于工件的起点（起刀点、程序起点）对刀点：通过刀具与工件的相互位置关系来确定机床坐标系与工件坐标系之间关系的点。思考问题：为什么要对刀？3.1数控编程的基本概念对刀点位置四、对刀点与换刀点3.1数控编程的基本概念如何对刀？所谓“刀位点”就是表征刀具特征的点。“刀位点”与“对刀点”重合。

对车削中心、加工中心等多刀加工数控机床，因加工过程中要进行换刀，故编程时应考虑不同工步间的换刀问题。

换刀问题四、对刀点与换刀点3.1数控编程的基本概念N_G_X_Y_Z_…F_S_T_M_；

字地址程序段的一般格式为：准备功能字程序段号字坐标功能字进给功能字主轴转速功能字刀具功能字辅助功能O0001；程序名N10G92X0Y0Z200.0；N20G90G00X50.0Y60.0S300M03T01；N30G01X10.0Y50.0F150；……N110M30；程序结束指令

五、加工程序结构与格式程序段3.1数控编程的基本概念

常用地址码及其含义机能地址码说明程序段号N程序段顺序编号地址坐标字X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R；A，B，C，D，E；R；I，J，K；直线坐标轴旋转坐标轴圆弧半径圆弧圆心相对起点坐标准备功能G准备功能辅助功能M辅助功能补偿值H或D补偿值地址切削用量SF主轴转速进给量或进给速度刀具号T刀库中的刀具编号3.1数控编程的基本概念六、主程序和子程序O1000；……M98P0020;M30;O0020；……M98P0010M99;O0010；……M99;子程序主程序子程序宏指令与宏程序

把具有某种功能的一组指令，像子程序一样存储在存储器中，并将该组指令用一个指令代表。最大特点：除了使用正常的CNC指令外，可以进行变量运算，用宏指令给变量设定实际值。3.1数控编程的基本概念

3.2数控编程中的常用指令

3.3数控车床编程举例

3.4数控铣床编程举例

3.5数控钻床编程举例第3章

数控机床编程基础3.2数控编程中的常用指令

数控加工过程中的各种动作都是事先由程编人员在程序中用指令的方式予以规定的，主要包括准备功能G代码、辅助功能M代码、进给功能F代码、主轴转速功能S代码、刀具功能T代码等。准备功能G代码和辅助功能M代码统称为工艺指令，是程序段的主要组成部分。

3.2数控编程中的常用指令

G指令和M指令均有模态和非模态指令之分。

模态指令：也称续效指令，按功能分为若干组，表2-3第2列中标有相同字母的为同组。模态指令一经程序段中指定，便一直有效，直到出现同组另一指令或被其他指令取消时才失效，与上一段相同的模态指令可省略不写。非模态指令：非续效指令，仅在出现的程序段中有效，下一段程序需要时必须重写（如G04）。例如：N001G91G01X10Y10Z-2F150M03S1500；N002X15；N003G02X20Y20I20J0；N004G90G00X0Y0Z100M02；

一、准备功能G代码1.模态代码和非模态代码3.2数控编程中的常用指令

3.直线插补指令G014.圆弧插补指令G02/G03一、准备功能G代码G指令：用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、插补坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作的指令。G00～G99共100种代码2.快速点定位G00例如：G00X100Y100例如：G01X100Y100F100例如：G02/G03X100Z100R50F100G02顺时针圆弧插补、G03逆时针圆弧插补3.2数控编程中的常用指令

5.绝对坐标与增量坐标编程指令G90、G91一、准备功能G代码格式：G90G00/01/02/03；G91G00/01/02/03；

A-->B：G90G01X

Y

；G91G01X

Y

；

B-->A：G90G01X

Y

；G91G01X

Y

；

6、刀具半径补偿建立与取消指令G41:刀具左偏置G42:刀具右偏置G40:刀具半径偏置取消注意左右偏置的判断：沿着刀具前进的方向！注意刀补值的存放！G00/G01G41/G42X～Y～H～建立补偿程序段

……轮廓切削程序段

……G00/G01G40X～Y～补偿撤消程序段其中：

G41/G42程序段中的X、Y值是建立补偿直线段的终点坐标值G40程序段中的X、Y值是撤消补偿直线段的终点坐标；H为刀具半径补偿代号地址字，后面一般用两位数字表示代号，代号与刀具半径值一一对应。刀具半径值可用CRT/MDI方式输入，即在设置时，H～=R。3.2数控编程中的常用指令3.2数控编程中的常用指令1）简化程编工作2）实现粗、精加工3）实现内外型面的加工6.刀具补偿指令的作用

现代数控系统都具有刀具半径补偿功能，在编制加工程序时就不需要按照刀具中心轨迹编程。输入补偿值后，数控系统会自动计算刀具中心轨迹。3.2数控编程中的常用指令

1）工件坐标系设定指令G92G92X160.0Y-20.0；（X200，Y

20）工件刀具起始点工件坐标系机床坐标系200160120804012010080604020OO′X′Y′YX7.工件坐标系设定指令3.2数控编程中的常用指令

用G54-G59指令设定工件坐标系操作者在实际加工前，测量工件原点与机床原点之间的偏置值，并在数控系统中预先设定。这个值叫做“工件零点偏置”。7.工件坐标系设定指令3.2数控编程中的常用指令

8.暂停（延迟）指令G04G04指令是根据暂停计时器预先给定的暂停时间停止进给。它的功能是使刀具作短时间（几秒钟）的无进给光整加工，用于车槽、镗孔、锪孔等场合。

G04P/X（U）；9.极坐标指令G16（建立）、G15（取消）G17/G18/G19G90/G91G16;G—X(半径）Y（角度）F—;……G15;8.坐标平面选择指令G17、G18、G19（XYZXYZ）3.2数控编程中的常用指令

1）程序停止指令（M00）M00实际上是一个暂停指令。当执行有M00指令的程序段后，主轴停转、进给停止、切削液关、程序停止。程序运行停止后，模态（续效）信息全部被保存，利用机床的“启动”键，便可继续执行后续的程序。该指令经常用于加工过程中测量工件的尺寸、工件调头、手动变速等操作。

辅助功能M指令是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷却液的开关、工件或刀具的夹紧或松开等功能。辅助功能指令由地址符M和其后的两位数字组成。M指令常因生产厂家及机床的结构和规格不同而各异。二、辅助功能M代码2）计划（选择）停止指令（M01）该指令的作用与M00相似，但它必须是在预先按下操作面板上的“选择停止”按钮并执行到M01指令的情况下，才会停止执行程序。3.2数控编程中的常用指令

（4）与主轴有关的指令（M03、M04、M05）M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；而主轴反转时，观察到的转向则相反。M05为主轴停止，它是在该程序段其他指令执行完以后才执行的。

（3）程序结束指令（M02、M30）该指令用在程序的最后一个程序段中。当全部程序结束后，用此指令可使主轴、进给及切削液全部停止，并使机床复位。M30与M02基本相同，但M30能自动返回程序起始位置，为二、辅助功能M代码（5）换刀指令（M06）M06是手动或自动换刀指令，它不包括刀具选择功能，但兼有主轴停转和关闭切削液的功能，常用于加工中心换刀前的准备工作。3.2数控编程中的常用指令

（7）与主轴、切削液有关的复合指令（M13、M14）M13为主轴正转，切削液开；M14为主轴反转，切削液开。（8）运动部件的夹紧及松开指令（M10、M11）M10为运动部件的夹紧；M11为运动部件的松开。（9）主轴定向停止指令（M19）M19使主轴准确地停止在预定的角度位置上。这个指令主要用于点位控制的数控机床和自动换刀的数控机床，如数控坐标镗床、加工中心等。（10）与子程序有关的指令（M98、M99）M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。（6）与切削液有关的指令（M07、M08、M09）M07为2号切削液（雾状）开或切屑收集器开，M08为1号切削液（液状）开或切屑收集器开，M09为切削液关。二、辅助功能M代码3.2数控编程中的常用指令

S-主轴转速指令S1000,S1500G96S160表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在160m/min；G97S1000表示注销G96，即主轴不是恒线速度，其转速为1000r/min。F-进给量指令F100,F120,F0.8,F2.0G94表示进给速度与主轴速度无关的每分钟进给量（mm/min）；G95表示与主轴转速有关的主轴每转进给量（mm/r），如车螺纹、攻丝等。三、F、S、T代码T-刀具功能指令T01T0101T0202T12表示12号刀具；T0101，前两位01表示刀具号，后两位01表示刀具补偿号。3.1数控编程的基本概念

3.2数控编程中的常用指令

3.3数控车床编程举例

3.4数控铣床编程举例

3.5数控钻床编程举例第3章

数控机床编程基础3.3数控车床编程举例零件图纸数控工艺分析确定加工内容、路线数学处理程序编制试切、验证编程手册确定刀、夹、量具确定切削用量一、手工编程流程

数控车床(主轴位置分):立式数控车床(回转直径较大的盘类零件)卧式数控车床(轴向尺寸较长或小型盘类零件)

一、数控车床特点高精度的机床主轴高速电机主轴高精度回转零件数控车削主要适合对象:1.高精度回转零件2.零件廓形复杂或难于控制尺寸的回转体零件3.表面形状复杂的回转体零件4.带特殊螺纹的回转零件(导程不一样)一、数控车床特点二、数控车床坐标系统机床原点定义为主轴旋转中心线与车床端面的交点；为方便编程和简化数值计算，工件坐标系原点一般选在工件的回转中心与工件右端面或左端面的交点。（1）在一个零件的加工程序段中，根据图纸上标注的尺寸，可以按绝对坐标编程、增量坐标编程或两者混合编程。当按绝对坐标编程时常用代码X

和Z表示；按增量坐标编程时则用代码U和W

表示，一般不用G90、G91指令。（2）由于车削常用的毛坯为棒料或锻件，加工余量较大，可充分利用各种固定循环功能，达到多次循环切削的目的。（3）直径方向按绝对坐标编程时以直径值表示，按增量坐标编程时，以径向实际位移量的2倍值表示。三、数控车床的编程特点按绝对坐标编程时程序段为G01X30.0Z50.0F50；G02X50.0Z30.0R25.0；

按增量坐标编程时程序段为G01U0.0W-20.0F50；G02U20.0W-20.0R25.0；四、数控车床的编程举例3.1数控编程的基本概念

3.2数控编程中的常用指令

3.3数控车床编程举例

3.4数控铣床编程举例

3.5数控钻床编程举例第3章

数控机床编程基础3.4数控铣床编程举例1、数控铣床加工特点

数控铣削加工是实际生产中最常用和最主要的数控加工方法之一，它的特点是能同时控制多个坐标轴运动，并使多个坐标方向的运动之间保持预先确定的关系，从而把工件加工成某一特定形状的零件。数控铣床除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外、槽腔，还能铣削普通铣床不能铣削的，需2～5坐标联动的各种平面轮廓、立体轮廓和曲面零件。一、数控铣床编程特点3.4数控铣床编程举例

非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；已给出数学模型的空间曲面；形状复杂、尺寸繁多，划线与检测困难的部位；用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；需尺寸协调的高精度表面；在一次安装中能顺带铣出来的简单表面；采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。2、加工零件或加工内容的确定3.4数控铣床编程举例

二、铣削编程实例R6045659020R152030XYO3.4数控铣床编程举例

O0003G92X30Y20S800M03T02G00G42X0Y0G01X90F100G03X105Y15R15F80G01Y80F100X60G02X0Y20R60F80G01X0Y0F100G00G40X-30Y-20M02零件图纸数控工艺分析确定加工内容、路线数学处理程序编制试切、验证编程手册确定刀、夹、量具确定切削用量手工编程流程图第5节数控钻床编程实例3.1数控编程的基本概念

3.2数控编程中的常用指令

3.3数控车床编程举例

3.4数控铣床编程举例

3.5数控钻床编程举例第3章

数控机床编程基础XYXZ[例2-1]

使用刀具长度补偿和一般指令加工图2-25所示的零件中A、B、C三个孔。3.5数控钻床编程举例3.5数控钻床编程举例程序清单：O0001N01G92X0Y0Z0；设定坐标系N02G91G00X120.0Y80.0；定位到A点N03G43Z-32.0T1H01；刀具快速到工进起点，刀具长度补偿N04S600M03；主轴启动N