数控编程技术课件

数控技术概论引言数控技术的发展

数控机床的工作原理及基本组成

数控机床的分类

数控机床的特点和应用范围

典型数控系统简介

21世纪机械制造业的竟争，其实质是数控技术的竟争。引言覆盖领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术

1.1数控技术的发展1.1.1数控机床的出现

1.1.2数控技术发展的几个主要阶段1.1.3我国数控技术发展概况

1.1.4数控技术发展趋势

1.2数控机床的工作原理及基本组成1.2.1数控机床的工作原理

1.2.2数控机床的组成加工程序输入装置数控系统机床伺服系统辅助控制装置反馈系统图1.1数控机床的基本组成

1.3数控机床的分类1.3.1按加工方式分类

1.切削机床类。如数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。2.成型机床类。如数控冲压机、弯管机、折弯机等。3.特种加工机床类。如数控电火花、线切割、激光加工机床等。

4.其它机床类。如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、三坐标测量机等。

1.3数控机床的分类1.3.2按控制系统功能分类

1.

点位控制数控机床图1.2点位控制钻孔加工示意图工件刀具图1.3点位直线控制切削加工2.

点位直线控制数控机床

1.3数控机床的分类1.3.2按控制系统功能分类

3.

轮廓控制数控机床工件刀具图1.4轮廓控制数控机床的加工示意图

1.3数控机床的分类1.3.3按伺服控制方式分类

1.开环控制数控机床减速器数控装置控制电路步进电机工作台输入图1.5开环控制系统框图

1.3数控机床的分类1.3.3按伺服控制方式分类

2.闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台输入图1.6闭环控制系统框图位置检测元件速度检测元件速度反馈位置反馈

1.3数控机床的分类1.3.3按伺服控制方式分类

3.半闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台输入图1.7半闭环控制系统框图速度检测元件速度反馈位置反馈转角检测元件

1.3数控机床的分类1.3.4按数控系统的功能水平分类

功能低档中档高档分辨率（μm）1010.1进给速度（m/min）8～1515～2415～100驱动进给类型开环半闭环或闭环的直流或交流伺服系统联动轴数（轴）2～32～43～5以上通信功能一般无RS-232或DNC接口可有MAP通信接口①，有联网能力显示功能LED或简单的CRT较齐全的CRT显示②还有三维图形显示内装PLC无有有强功能的PLC主CPU8位、16位32位以上或32位以上的多CPU注:①MAP—ManufacturingAutomationProtocol制造自动化协议②较齐全的CRT显示是指具有字符、图形、人机对话、自诊断等功能的显示。

1.4数控机床的特点和应用范围1.4.1数控机床的加工特点

1.可以加工有复杂型面的工件2.加工精度高，产品质量稳定3.自动化程度高，劳动强度低4.生产效率高5.良好的经济效益6.有利于生产管理的现代化

1.4数控机床的特点和应用范围1.4.2数控机床的使用特点1.对操作维修人员的技术水平要求较高2.对夹具和刀具的要求较高1.最适合于数控加工的零件

2.比较适合数控加工的零件3.不适合于数控加工的零件

1.4.3数控机床的应用范围

1.5典型数控系统简介1.5.1FANUC公司的主要数控系统1．高可靠性的powerMate0系列2．普及型CNC0-D系列4．高性/价比的0i系列5．具有网络功能CNC16i/18i/21i系列6.个性化CNC16/18/160/180系列3．全功能型的0-C系列

1.5典型数控系统简介1.5.2．SIEMENS公司的主要数控系统1．SINUMERIK802S/C2．SINUMERIK802D4．SINUMERIK840D

3．SINUMERIK810D

1.5典型数控系统简介1.5.3FAGOR公司的数控系统1．CNC80702．8055系列数控系统4．8040/8055-i/8055TCO/MCO系列5．8040/8055-i/8055TC/MC系列6．8025/8035系列3．8040/8055-i标准系列

1.5典型数控系统简介1.5.4华中数控系统1.5.5北京航天数控本章小结

数控加工编程基础

2.1.1

插补的基本概念

2.1插补的基本知识

2.1.2

常用的插补方法图2.1直线插补和圆弧插补b

圆弧插补a

直线插补(b)(a)

2.2数控机床坐标系

2.2.1机床坐标系及运动方向图2.2右手笛卡尔坐标系2.2数控机床坐标系

2.2.2绝对坐标与增量坐标

所有坐标值均以机床或工件原点计量的坐标系称为绝对坐标系。在这个坐标系中移动的尺寸称为绝对坐标，也叫绝对尺寸，所用的编程指令称为绝对坐标指令。运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系称为增量坐标系，也叫相对坐标系。在这个坐标系中移动的尺寸称为增量坐标，也叫增量尺寸，所用的编程指令称为增量坐标指令

2.2数控机床坐标系

2.2.3机床原点与机床参考点机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。

机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点

2.2数控机床坐标系

2.2.4工件坐标系工件坐标系的原点就是工件原点，也叫做工件零点。与机床坐标系不同，工件坐标系是人为设定的，选择工件坐标系的原点的一般原则是：1．尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以利于编程。2．尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。3．要便于测量和检验。4．对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。5．对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。6．Z轴方向的原点，一般设在工件表面。

2.3刀具补偿的概念2.3.1刀位点刀位点是在编制加工程序时用以表示刀具位置的特征点。2.3.2位置补偿刀具位置补偿包括刀具半径和刀具长度补偿。图2.8加工内外轮廓表面的刀具半径补偿

2.4数控加工工艺分析2.4.1加工方法的选择1、数控车床的加工内容2、立式数控铣镗床或立式加工中心的加工内容3、卧式数控铣镗床或卧式加工中心的加工内容2.4.2加工工序的编排原则1、按工序集中划分工序的原则2、按粗、精加工划分工序的原则3、按刀具划分工序的原则4、按加工部位划分工序的原则

2.4数控加工工艺分析2.4.3工件的装夹在决定零件的装夹方式时，应力求使设计基准、工艺基准和编程计算基准统一，同时还应力求装夹次数最少。2.4.4对刀点和换刀点位置的确定选择对刀点的原则是：1、便于数学处理（基点和节点的计算）和使程序编制简单。2、在机床上容易找正。3、加工过程中便于测量检查。4、引起的加工误差小。

2.4数控加工工艺分析2.4.5加工路线的确定确定加工路线的原则：1、应尽量缩短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。2、能够使数值计算简单，程序段数量少，简化程序，减少编程工作量。3、使被加工工件具有良好的加工精度和表面质量（如表面粗糙度）。4、确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。

2.4数控加工工艺分析2.4.5加工路线的确定图2.11最短加工路线的选择

2.4数控加工工艺分析2.4.5加工路线的确定图2.12钻孔循环加工路线

2.4数控加工工艺分析2.4.5加工路线的确定图2.13刀具切入和切出方式

2.4数控加工工艺分析2.4.5加工路线的确定(a)(b)图2.14圆柱铣的顺铣和逆铣a逆铣b顺铣

2.4数控加工工艺分析2.4.6刀具及切削用量的选择2.5数控加工程序的格式及编程方法2.5.1程序的结构加工程序可分为主程序和子程序，无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。程序的内容则由若干程序段组成，程序段是由若干程序字组成，每个程序字又由地址符和带符号或不带符号的数值组成，程序字是程序指令中的最小有效单位。

2.5数控加工程序的格式及编程方法2.5.2程序的格式O2001N10G54X85Y120N20G90G00X30Y45N30G01X54Y58F150S250M03…N110M98P1001L2…N200M02O1001N10G41G00X10Y15N20G01X35Y45…N100M99起始行（程序号）程序内容（程序段）结束行（程序结束）起始行（程序号）程序内容（程序段）结束行（程序结束）主程序子程序

2.5数控加工程序的格式及编程方法2.5.3主程序和子程序图2.20主程序与子程序的关系%01(MAIX-PRO)…………

…………N20M98L10；调用N21………………………………N80M98L10；调用……………………N100M02%10(SUB-PRO)N1000…………

…………

…………N1100………………………………N1200……………………

…………N1500M99主程序子程序

2.5数控加工程序的格式及编程方法2.5.4常用地址符及其含义机能地址符说明程序号O或P或%程序编号地址程序段号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中心坐标准备功能G指令动作方式辅助功能M，B；开关功能，工作台分度等补偿值H或D补偿值地址暂停P或X或F暂停时间重复次数L或H子程序或循环程序的循环次切削用量S或VF主轴转数或切削速度进给量或进给速度刀具号T刀库中刀具编号

2.5数控加工程序的格式及编程方法2.5.5数控程序的编制方法及步骤工件图样工艺设计数学处理编制程序制作介质校验修改图2.21手工编程过程

1、手工编程2、自动编程

2.5数控加工程序的格式及编程方法2.5.5数控程序的编制方法及步骤分析加工图样编程开始制作控制介质运行调试程序编写程序单数值计算确定工艺过程满足要求编程结束NY图2.22编程的内容和步骤

数控机床的操作数控车床操作数控铣床操作

加工中心操作

3.1.1

FANUCO-TD-II型数控车床控制面板及操作面板

3.1数控车床的操作

1

方式译码开关EDIT程序编程方式AUTO自动运行方式MDI手动输入方式INC增量进给方式HANDLE手摇脉冲方式JOG手动进给方式ZRN回零方式

3.1.1

FANUCO-TD-II型数控车床控制面板及操作面板

3.1数控车床的操作

2

CRT/MDI控制面板POS显示坐标位置PRGRM显示程序内容MENU/OFSET

显示或输入刀具偏置量和磨耗值

DGNOS/PQRAM显示诊断数据或进行参数设置

OPRALARM显示报警和用户提示信息

显示器的翻页AUXGRAPH显示或输入设定图形模拟方式

INPUT数据的输入键START程序启动键

3.1.1

FANUCO-TD-II型数控车床控制面板及操作面板

3.1数控车床的操作

3

机床操作面板ST启动开关

SP停止开关KEY写保护开关TRST手动换刀开关ON水泵启动开关OFF水泵停止开关BDT程序跳转开关DRN空运行开关SBK程序单段开关

3.1.1

FANUCO-TD-II型数控车床控制面板及操作面板

3.1数控车床的操作

3

机床操作面板NOR手动主轴正转开关REV手动主轴反转开关STOP手动主轴停止开关

3.1.2

回参考点及手动操作3.1数控车床的操作

1、回参考点操作（1）将机床操作模式开关设置在ZRN手动方式位置上。（2）操作机床面板上的“X”方向按钮，进行X轴回零操作。（3）X轴回零后，操作机床面板上的“Z”方向按钮，进行Z轴回零操作。（4）当坐标轴返回参考点时，刀架返回参考点，确认灯亮后，操作完成。

3.1.2

回参考点及手动操作3.1数控车床的操作

2、手动操作（1）手动连续进给。（2）快速进给。（3）步进进给（STEP）可实现步进移动。

3.1.3

对刀及刀具补偿设置3.1数控车床的操作

1、对刀①回参考点操作。②试切测量。③计算坐标增量。④对刀。⑤建立工件坐标系。

2、刀具补偿①直接输入刀具偏置值。②偏置量的计数器输入。

3.2.1

数控铣床控制面板及操作面板3.2数控铣床的操作

1、软件操作界面

3.2.1

数控铣床控制面板及操作面板3.2数控铣床的操作

2、NC键盘

3.2.1

数控铣床控制面板及操作面板3.2数控铣床的操作

3、操作面板

3.2.2

手动操作3.2数控铣床的操作

手动移动机床坐标轴，手动控制主轴，机床锁住、Z轴锁住，刀具松紧、冷却液启停。

3.2.3

MDI操作3.2数控铣床的操作

按F4键进入MDI功能子菜单1、输入MDI指令段2、运行MDI指令段3、修改某一字段的值4、清除当前输入的所有尺寸字数据5、停止当前正在运行的MDI指令

3.2.4

坐标系数据设置3.2数控铣床的操作

3.2.5

刀具库及刀具参数的设置3.2数控铣床的操作

3.2.5

刀具库及刀具参数的设置3.2数控铣床的操作

3.3.1

控制面板及操作面板3.3加工中心的操作

操作面板删除键退格键返回键软菜单键区域转换上档键空格键回车键光标移动键上档翻页键报警应答键选择/转换键垂直菜单键

3.3.1

控制面板及操作面板3.3加工中心的操作

控制面板急停按钮坐标轴移动增量选择点动参考点单段手动数据复位数控停止数控启动主轴正转主轴停止主轴反转进给修调

3.3.1

控制面板及操作面板3.3加工中心的操作

屏幕显示操作区域程序名程序状态运行方式状态显示操作信息报警显示工作窗口返回键扩展键软件区垂直菜单

3.3.2

参数设定3.1数控车床的操作

1、刀具参数及刀具补偿参数2、零点偏置

1、开机后首先必须执行手动返回参考点。2、操作时首先选择工作方式。3、在调试加工程序进行试切时，一般选择比较小的进给倍率。如5%，10%等。4、在进行加工之前，必须在NC上通过参数的输入和修改对机床、刀具进行调整。

3.3.3

操作要点

数控编程常用指令

一、数控编程常用指令代码分类

4.1概述

1、准备功能Ｇ、辅助功能Ｍ、主轴功能Ｓ、进给功能Ｆ、刀具功能Ｔ代码2、模态Ｇ代码和非模态Ｇ代码3、模态Ｍ功能和非模态Ｍ功能4、前作用Ｍ功能和后作用Ｍ功能

二、我国JB3208-1983Ｇ、M代码见表4.1、4.2

4.2.1

工作坐标系设定指令

4.2与坐标和坐标系有关的指令

Ｇ92模态指令程序段格式为：G92XYZX、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。G92X25.0Z350.0设定工件坐标系为X1O1Z1G92X25.0Z10.0设定工件坐标系为X2O2Z2图4.1工件坐标系设定35010O2Z1、Z2O1X1X225

4.2.2

工件坐标系选择指令工件坐标系选择指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均为模态指令。加工之前，通过MDI(手动键盘输入)方式设定这6个坐标系原点在机床坐标系中的位置，系统则将它们分别存储在6个寄存器中。程序中出现G54～G59中某一指令时，就相应地选择了这6个坐标系中的一个。程序段格式为：G54

4.2与坐标和坐标系有关的指令

G52，属于非模态指令，仅在本程序段中有效。程序段格式为：G52XYZABC

4.2.3

局部坐标设定指令4.2与坐标和坐标系有关的指令

4.2.4

直接机床坐标系编程指令直接机床坐标系编程指令G53，属于非模态指令，只在本程序段中有效。在含有G53指令的程序段中，利用绝对值编程的移动指令的坐标位置是相对于机床坐标系的。

G17、G18、G19指令功能为指定坐标平面，都是模态指令，相互之间可以注销。G17、G18、G19分别指定空间坐标系中的XY平面、ZX平面和YZ平面

4.2.5

坐标平面选择指令4.2与坐标和坐标系有关的指令

4.2.6

绝对值编程指令与增量值编程指令绝对值编程指令是G90，增量值编程指令是G91，它们是一对模态指令。G90出现后，其后的所有坐标值都是绝对坐标，当G91出现以后，G91以后的坐标值则为相对坐标

1、尺寸单位设定指令4.3.1

单位设定指令4.3运动路径控制指令尺寸单位设定指令有G20、G21。其中G20表示英制尺寸，G21表示公制尺寸。G21为缺省值。SIMENS和FAGOR系统采用G71/G70代码。

2、进给速度单位的设定指令G94、G95，均为模态指令，G94为缺省值。程序段格式为：G94F；或G95FG94设定每分钟进给量，G20－－in/min、G21－－mm/min。G95设定每转进给量，G20－－in/r、G21－－mm/r。

3、半径和直径编程4.3.1

单位设定指令4.3运动路径控制指令半径和直径编程指令分别为G22和G23。注意，华中数控世纪星HNC-21/22T系统的直径/半径编程采用G36/G37代码。如图，刀尖从A到B时，以绝对值编程为例，程序段为：直径编程G90G01X36Z8半径编程G90G01X18Z8

4.3.2

快速定位指令4.3运动路径控制指令

G00为快速定位指令，刀具以点位控制方式从刀具所在位置以各轴设定的最高允许速度移动到指定位置，属于模态指令。程序段格式为：G00XYZ，XYZ为目标点坐标。指令F对G00程序段无效G60与G00的功能相似，它们都是快速地进行定位。只不过G60定位的方式不同，它先快速到达一个中间点，然后再以一固定速度移到定位点。为非模态指令，仅在本程序段中有效。程序段格式为：G60XYZ，其中X、Y、Z为定位终点。4.3.3

方向定位指令

4.3.4线性进给指令4.3运动路径控制指令

G01指令即直线插补指令，按程序段中规定的进给速度F，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工出任意斜率的直线。机床在执行G01指令时，在该程序段中必须具有或在该程序段前已经有F指令，如无F指令则认为进给速度为零。G01和F均为模态代码。程序段格式为：G01XYZFXYZ为目标点坐标。

4.3.4线性进给指令4.3运动路径控制指令例如图4.6所示路径，要求用G01，坐标系原点O是程序起始点，要求刀具由O点快速移动到A点，然后沿AB、BC、CD、DA实现直线切削，再由A点快速返回程序起始点O，其程序如下：OXYADCB12281042图4.6G01编程图例%0001N01G92X0Y0N10G90G00X10Y12S600T01M03N20G01Y28F100N30X42N40Y12N50X10N60G00X0Y0N70MO5N80M02

4.3.5圆弧进给及螺旋线进给指令4.3运动路径控制指令

G02、G03为圆弧插补指令，该指令的功能是使机床在给定的坐标平面内进行圆弧插补运动。圆弧插补指令首先要指定圆弧插补的平面，插补平面由G17、G18、G19选定。圆弧插补有两种方式，一是顺时针圆弧插补Ｇ02，一是逆时针插补Ｇ03。编程格式有两种，一是I、J、K格式，另一种是R格式。1、圆弧插补指令

4.3.5圆弧进给及螺旋线进给指令4.3运动路径控制指令1、圆弧插补指令G02G02G02G03G03G03ZXYO图4.7圆弧插补方向判别程序段格式：G02XYIJF或G02XYRFG03XYIJF或G03XYRF

4.3.5圆弧进给及螺旋线进给指令4.3运动路径控制指令1、圆弧插补指令如图4.9所示图例，设刀具由坐标原点O相对工件快速进给到A点，从A点开始沿着A、B、C、D、E、F、A的线路切削，最终回到原点O。

OXY153878R2048R23301025图4.9G02、G03编程图例ABCDE58F%0001N10G92X0Y0N20G90G17M03N30GOOX15Y10N40G01X43F180S400N50G02X20Y20I20F80

N60G01X0Y18F180N70X-40N80G03X-23Y-23J-23F80N90G01Y-15F180N100G00X-15Y-10N110M02

使用R格式编程N50G02X78Y30R20F80N80G03X15Y25R23F80R表示圆心角小于180º的圆弧用R-表示圆心角大于180º的圆弧

＊整圆只能用圆心坐标编程

4.3.5圆弧进给及螺旋线进给指令4.3运动路径控制指令2、螺旋线进给指令以XY平面为例，程序段格式为：G17G02/G03XYIJZF或G17G02/G03XYRZF螺旋线进给指令的执行方式如图4.12所示。

图4-12螺旋线插补

4.3.6暂停指令4.3运动路径控制指令G04为暂停指令，该指令的功能是使刀具作短暂的无进给加工(主轴仍然在转动)，经过指令的暂停时间后再继续执行下一程序段，以获得平整而光滑的表面。G04指令为非模态指令。其程序段格式为：G04X（或P或F或S）

N05G90G1F120Z-50S300M03N10G04X2.5；暂停2.5秒N15Z70N20G04S30；主轴暂停30转N30G00XOY0；进给率和主轴转速继续有效N40……

4.4.1辅助功能指令4.4辅助功能及其它功能指令

M00指令实际上是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。按下控制面板上的启动指令后，机床重新启动，继续执行后面的程序。1、M00——程序停止指令2、M01——计划停止指令

M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。3、M02——程序结束指令

M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。该指令写在程序的最后一段。

4.4.1辅助功能指令4.4辅助功能及其它功能指令

M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。4、M03、M04、M05——主轴正转、反转、停止指令5、M06——自动换刀指令

M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。6、M07、M08、M09——冷却液开关指令

M07表示2号冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或液状冷却液开。M09表示关闭冷却液开关。

4.4.1辅助功能指令4.4辅助功能及其它功能指令

M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。7、M30——程序结束指令8、M98、M99——子程序调用与返回指令

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。

4.4.2刀具功能指令4.4辅助功能及其它功能指令刀具功能用地址符T加4位数字表示，前两位是刀具号，后两位是刀补号。如果后两位数为00，则表示刀具补偿取消。

1、Ｔ指令编程2、Ｔ、Ｄ指令编程

T后接两位数字，表示刀号，选择刀具；D后面也是接两位数，表示刀补号。如果选用了D0，则表示取消刀具补偿。

4.4.3进给功能指令4.4辅助功能及其它功能指令也称F功能，表示进给速度，属于模态代码。在G01、G02、G03和循环指令程序段中，必须要有F指令，或者在这些程序段之前已经写入了F指令。进给功能用地址符F和其后1至5位数字表示，通常（F×××）表示。单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关时（如车削螺纹），单位为mm/r。

1、切向进给速度的恒定控制2、进给量设定Ｇ94Ｇ95、Ｇ98Ｇ993、进给速度的调整进给修调开关4、快速移动速度进给修调开关

4.4.4主轴转速功能指令4.4辅助功能及其它功能指令也称S功能，主要表示主轴转速或速度，属于模态代码。主轴转速功能用地址符S加二到四位数字表示。用G97和G96分别指令单位为r/min或m/min，通常使用G97(r/min)。G96S300；主轴转速为300m/minG97S1500；主轴转速为1500r/min在车床系统里，G97表示主轴恒转速，G96表示恒切削速度。

4.5不同数控系统功能的比较

数控车床编程概述数控车床的刀具补偿固定循环数控车床加工编程实例

5.1.1数控车削加工的对象

5.1概述

主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、精度要求高的零件、特殊的螺旋零件、淬硬工件的加工等等。5.1.2数控车削编程要点

1、绝对、增量灵活运用5、进、退刀采用快速2、直径编程更方便3、常用固定循环4、按工作轮廓编程，采用刀具半径补偿

5.2.1

刀具位置补偿

5.2数控车床的刀具补偿

图5.1基准刀图5.2刀具位置补偿刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿

5.2.2

刀具半径补偿5.2数控车床的刀具补偿

图5.3刀尖圆弧半径和理想刀尖点

图5.4刀尖圆弧半径对加工精度的影响

图5.5理想刀尖位置号

5.2.3

刀具圆弧半径补偿的实现5.2数控车床的刀具补偿

G40(G41/G42)G01(G00)XZFG40：取削刀尖圆弧半径补偿，也可用T××00取消刀补；G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图（a）。G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图（b）。（a）

（b）

5.2.3

刀具圆弧半径补偿的实现5.2数控车床的刀具补偿

1、G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。2、G40、G41、G42指令不能与G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出现在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能时也不能进行刀具补偿。3、当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序。4、可以用同一把刀尖半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行粗、精加工。设精加工余量为△，则粗加工的刀具半径补偿量为R＋△，精加工的补偿量为R。

例：车削如图所示工件。毛坯为锻件，用一把90°偏刀分粗、精车两次进给，已知刀尖圆弧半径R＝0.2mm，精车余量△＝0.3mm。

5.2.3

刀具圆弧半径补偿的实现5.2数控车床的刀具补偿

O0100主程序N10G90

G92

X60

Z80N20

M03N30M06T0101N40M98P0111N50T0100N60M06T0102N70M98P0111L1N80T0100N90M05N100M02O0111子程序N120G01Z40N130X40Z15N140Z0N150G40G00X60Z80N160

M99

1、内(外)径切削循环G805.3.1

简单固定循环5.3固定循环(1)圆柱面内(外)径切削循环程序段格式为：G80XZF(2)圆锥面内(外)径切削循环程序段格式为：G80XZIF

I值为切削起点B与切削终点C的X坐标值之差（半径值）。

1、内(外)径切削循环G805.3.1

简单固定循环5.3固定循环例：如图所示，用G80指令编程，毛坯直径ф34，工件直径ф24，分三次车削。用绝对值编程。

O080N05M03S400N10G90G92X60Z80N15G00X40Z60N20G80X30Z20N30G80X27Z20N40G80X24Z20N50G00X60Z80N60M02

2、端面切削循环G815.3.1

简单固定循环5.3固定循环(1)端平面切削循环程序段格式为：G81XZF(2)端锥面切削循环程序段格式为：G81XZKF

K值为切削起点B与切削终点C的X坐标值之差（半径值）。G81与G80的区别只是切削方向的不同，G81的切削方向是X轴方向，主要适用于X向进给量大于Z向进给量的情况

2、端面切削循环G815.3.1

简单固定循环5.3固定循环例：如图所示，每次吃刀2mm，每次切削起点位距工件外圆面5mm。

O0081N10G54G90G00X60Z45M03N20G81X25Z31.5K-3.5F100N30X25Z29.5K-3.5N40X25Z27.5K-3.5N50X25Z25.5K-3.5N60M05N70M02

1、内(外)径粗车复合循环G715.3.2

复合固定循环5.3固定循环程序段格式如下：G71U(△d)R(e)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FST

其中：△d—切削深度(背吃刀量、每次切削量)，半径值，无正负号，方向由矢量AA′决定；e—每次退刀量，半径值，无正负；ns—精加工路线中第一个程序段(即图中AA′段)的顺序号；nf--精加工路线中最后一个程序段(即图中BB′段)的顺序号；△u—X方向精加工余量，直径编程时为△u，半径编程为△u/2；△w—Z方向精加工余量；1、内(外)径粗车复合循环G715.3.2

复合固定循环5.3固定循环使用G71编程时的说明：(1)G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns～nf给定的精加工编程轨迹A→A′→B→B′，沿平行于Z轴方向进行。(2)G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循环时有效，精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。(3)循环中的第一个程序段(即ns段)必须包含G00或G01指令，即A→A′的动作必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动。(4)ns到nf程序段中，不能包含有子程序。(5)G71循环时可以进行刀具位置补偿，但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿。在ns到nf程序段中可以含有G41或G42指令，对精车轨迹进行刀尖半径补偿。

1、内(外)径粗车复合循环G715.3.2

复合固定循环5.3固定循环

例：用G71指令编程。如图5.13所示，粗车背吃刀量△d=3mm，退刀量e=1mm，X、Z轴方向精加工余量均为0.3mm。O0071N10G98G92X70Z90N20M06T0101N30M03S700N40G00X58Z62N50G71U3R1P60Q140X0.3Z0.3F200N60G41G00X13Z62F500N70G01X20Z58.5N80X20Z43N90G03X26Z40R3N100G01X31N110X34Z38.5N120Z25N130X50Z15N140Z-2N150G00X70Y90G40N160M05N170M02

2、端面粗车复合循环G725.3.2

复合固定循环5.3固定循环程序段格式如下：G72U(△d)R(e)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FSTN(ns)…………N(nf)

……

G72指令与G71指令的区别仅在于切削方向平行于X轴，在ns程序段中不能有X方向的移动指令，其它相同。

3、封闭轮廓复合循环G735.3.2

复合固定循环5.3固定循环程序段格式如下：G73U(△i)W(△k)R(d)P(ns)Q(nf)X(△u)Z(△w)FST

△i—X轴方向粗车的总退刀量，半径值；△k—Z轴方向粗车的总退刀量；d—粗车循环次数；其余同G71。在ns程序段可以有X、Z方向的移动。G73适用于已初成形毛坯的粗加工。

3、封闭轮廓复合循环G735.3.2

复合固定循环5.3固定循环例：如图5.16所示工件。粗车分三次循环进给，每次背吃刀量为3mm，X、Z轴方向的精加工余量为0.3mm。

O0073N10G98G92X70Z90N20M03N30G73U9W9R3P40Q120X0.3Z0.3F200N40G00X13Z62F500N50G01X20Z58.5N60Z43N70G03X26Z40R3N80G01X31N90X34Z38.5N100Z25N110X50Z15N120Z0N130G00X70Z90N140M05N150M02

1、螺纹切削G325.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环程序段格式：G32X(U)Z(W)REPF使用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。程序段中地址X省略为圆柱螺纹车削，地址Z省略为端面螺纹车削，地址X、Z都不省略为圆锥螺纹车削。F为螺纹导程。

注意：螺纹车削加工为成型车削，且切削进给量大，刀具强度较差，一般要求分数次进给加工。在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滞后造成的螺距误差。

1、螺纹切削G325.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环例：车削图5.18所示工件，车削M16×1的螺纹部分，螺纹大径为ф16mm，总背吃刀量为0.65

mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取1=2mm、2＝1mm，进刀方法为直进法。

O032N10G90G92X30Z2N20M06T0302N30M03S100N40G00X15.4N50G32Z­26F1N60G00X30N70Z2N80X15N90G32Z-26F1N100G00X30N110Z2N120X14.7N130G32Z26F1N140G00X30N150Z2N160T0300N170M05N180M02

2、螺纹切削循环G825.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环程序段格式：G82X(U)Z(W)RECPF

其中：C—螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；程序段格式：

G82X(U)Z(W)IRECPF

其中：I—螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。其符号为差的符号

2、螺纹切削循环G825.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环例：车削图5.18所示工件，车削M16×1的螺纹部分，螺纹大径为ф16mm，总背吃刀量为0.65

mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取1=2mm、2＝1mm，进刀方法为直进法。

O0082N10G90G92X30Z2N20M03N30M06T0302N40G82X15.4Z-26F1N50G82X15Z-26F1N60G82X14.7Z-26F1N70T0300N80M05N90M02

2、螺纹切削循环G825.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环例：车削如图所示圆锥螺纹。螺距为3.5mm，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为3mm，三次进给背吃刀量（半径值）均为1mm，进退刀段取1=3mm、2＝1.5mm，进刀方法为直进法。用G82指令编程。O0082N10M06T0303N20M03N30G82G91X-9Z-44.5I-12.5F3.5N40X-11Z-44.5I-12.5F3.5N50X-13Z-44.5I-12.5F3.5N60T0300N70M05N80M02

3、螺纹车削复合循环G765.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环程序段格式为：G76C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(△dmin)Q(ap1)P(p)F(l)c—螺纹精加工次数r—螺纹Z向退尾长度，e—螺纹X向退尾长度a—螺纹牙型角i—螺纹两端的半径差k—螺纹牙型高度（半径值）；d—精加工余量；△dmin—最小背吃刀量(半径值)ap1—第一次背吃刀量（半径值）；p—主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角；l—螺纹导程。

5.3.3

螺纹切削循环5.3固定循环例：车削如图所示工件的M30×3.5螺纹。取精加工次数2次，螺纹退尾长度为7mm，螺纹车刀刀尖角度60°，最小背吃刀量取0.1mm，精加工余量取0.3mm，螺纹牙型高度为2.3mm，第一次背吃刀量取0.6mm，螺纹小径为25.4mm。前端倒角2×45°。

O0076N10G92X80Z50N20M03N30M06T0101N40G90G00X22Z2N50G01X30Z-2F100N60Z-40N70X34N80Z-55N90G00X80Z50N100T0100N110M06T0202N120G00X45Z10N130G76C2R7A60X-24.6Z-35I0K2.3U0.3V0.1Q0.6F3.5N140G00X80Z50N150T0200N160M05N170

M023、螺纹车削复合循环G76

5.4数控车床加工编程实例例1：用G71和G82指令编写车削如图所示工件的加工程序。毛坯直径为ф28mm。工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm（直径值），在Z轴方向为0.1mm。粗车时背吃刀量1mm，退刀量0.7mm。根据普通螺纹标准和加工工艺，M16粗牙普通螺纹的大径尺寸为15.8mm，螺距为2mm，总背吃刀量1.3mm（半径值），用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.4mm、ap2=ap3=ap4=0.2mm，ap5=ap6=ap7=0.1mm，进退刀段取1=2mm、2=1mm。1号刀为90°外圆车刀，基准刀；2号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；3号刀为60°螺纹车刀；4号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。

O0001N10G92X70Z30N20M06T0100N30M03S500N40G90G00X40Z2N50G01X28F200N60G71U1R0.7P70Q130X0.4Z0.1F150N70G01X6.8Z2N80X15.8Z-2.5F100N90X15.8Z-28N100X24Z-38N110Z-48N120G02X24Z-66R15N130G01Z-80N140G00X70Z30N150M06T0202N160S200N170G00X30Z-28N180G01X20F300N190X12F50N200G04X1N210G01X12.8N220X18.8Z-25N230G00X70Z30N240T0200N250M06T0303N260S150N270G00X24Z2N280G82X15Z-26F2N290X14.6Z-26F2N300X14.2Z-26F2N310X13.8Z-26F2N320X13.6Z-26F2N330X13.4Z-26F2N340X13.2Z-26F2N350G00X70Z30N360T0300N370M06T0404N380S200N390G00X30Z83N400G01X-1F50N410G00X30N420G00X70Z30N430T0400N440M05N450

M02

5.4数控车床加工编程实例例2：完成如图5.26所示零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。

1．图纸分析（1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）*装夹ф50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。*调头装夹ф48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）（3）换刀点：（120，200）（4）公差处理：尺寸公差取中值。

2．工艺处理

（1）工步和走刀路线的确定：·装夹ф50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：2×45°倒角，ф48外圆，R20，R16，R10圆弧。*精加工上述轮廓。*手工钻孔，孔深至尺寸要求。*粗加工孔内轮廓。*精加工孔内轮廓。*调头装夹ф48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：2×45°倒角，螺纹外圆，ф36端面，锥面，ф48外圆到圆弧面。*精加工上述轮廓。*切槽。*螺纹加工。（2）刀具的选择和切削用量的确定

2．刀具确定

T0101——外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转速800r/min,进给速度150mm/min。T0202——外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转速1500r/min,进给速度80mm/min。T0303——切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。T0404——加工螺纹：刀尖角60°，主轴转速400r/min,进给速度2mm/r（螺距）。T0505——钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。T0606——内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转速500r/min,进给速度100mm/min。T0707——内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转速800r/min,进给速度60mm/min。2．数值计算

未知点坐标计算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺纹尺寸计算：螺纹外圆＝32-0.2=31.84．编程设经对刀后刀尖点位于（120，200），加工前各把刀已经完成对刀。装夹ф50外圆，探出65mm，手动平端面。

%0001N10T0101M03S800G00X60Z30G01X51Z5F150G71U2R2P20Q30X0.5Z0.1F150G00X120Z200T0202M03S1500N20G00X40Z2

G01X47.985Z-2F80Z-22G03X40.7Z-33.52R20F60G02X42.95Z-53.36R16N30G03X48Z-60R10G00X120Z200M05M02

%0002N10T0606M03S500G00X15Z10G71U1R1P20Q30X-0.4Z0.1F100

G00Z200X120T0707M03S800N20G00X36.015Z2G01Z-10F60X20.015Z-28Z-45N30X15G00Z200X120M05M02

%0003N10T0101M03S800G00X60Z30G01X51Z5F150G71U2R2P20Q30X0.5Z0.1F150

G00X120Z200T0202M03S1500N20G00X23.8Z2G01X31.8Z-2F80Z-30X47.985Z-42N30Z-53G00X120Z200T0303M03S450N40G00X38Z-30

G01X28F20G04X4G01X38G00X120Z200T0404M03S400N50G00X38Z5G82X31.2Z-27F2G82X30.6Z-27F2G82X30.2Z-27F2G82X29.9Z-27F2G82X29.835Z-27F2G00X120Z200M05M02

数控铣床编程

6.1.1数控铣床加工的对象6.1数控铣床加工的特点

数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。

6.1.2数控铣床加工的特点

1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具、壳体类零件等。

2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。

3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工零件。4、加工精度高、加工质量稳定可靠。5、生产自动化程序高。6、生产效率高。7、属于断续切削方式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削下，要有红硬性。

6.1.3数控铣床编程时应注意的问题6.1数控铣床加工的特点

＊了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。＊熟悉零件的加工工艺。＊合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。＊编程尽量使用子程序。＊程序零点的选择要使数据计算的简单。

6.2.1刀具半径补偿G40，G41，G426.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令刀具半径补偿指令格式如下：G17G41(或G42)G00(或G01)XYD或G18G41(或G42)G00(或G01)XZD或G19G41(或G42)G00(或G01)YZD；Ｄ为刀补号地址G40为取消刀具半径补偿Ｇ41刀具左补偿（顺铣）Ｇ42刀具右补偿（逆铣）

6.2.1刀具半径补偿G40，G41，G426.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令按增量方式编程：O0001N10G54G91G17G00M03G17指定刀补平面（XOY平面）N20G41X20.0Y10.0D01建立刀补（刀补号为01）N30G01Y40.0F200N40X30.0N50Y-30.0N60X-40.0N70G00G40X-10.0Y-20.0M05解除刀补N80M02

6.2.2刀具长度补偿G43，G44，G496.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令格式：G43(G44)ZH其中：

Z为补偿轴的终点值。根据补偿的实际需要，还可以为X、Y等，但在程序中只能选一个。H为刀具长度偏移量的存储器地址。和刀具半径补偿一样，长度补偿的偏置存储器号有H00~H99共100个，偏移量用MDI方式输入，偏移量与偏置号一一对应。偏置号H00一般不用，或对应的偏移值设置为0。使用G43指令时，实现正向偏置；用G44指令时，实现负向偏置。取消长度补偿指令格式：G49Z(或X或Y)实际上，它和指令G44/G43ZH00的功能是一样的。G43、G44、G49为模态指令，它们可以相互注销。

6.2.2刀具长度补偿G43，G44，G496.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令H01=-4.0（偏移值）N10G91G00X120.0Y80.0M03S500；N20G43Z-32.0H01；N30G01Z-21.0F1000；N40G04P2000；N50G00Z21.0；N60X30.0Y-50.0；N70G01Z-41.0；N80G00Z41.0；N90X50.0Y30.0；N100G01Z-25.0；N110G04P2000；N120G00Z57.0H00；N130X-200.0Y-60.0M05M03；

1、段间过渡方式指令G09，G61，G646.2.3其他功能指令6.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(1)准停检验指令G09，G61，G64。格式：G09；一个包括G09的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点。该功能用于加工尖锐的棱角。G09仅在其被规定的程序段中有效。(2)精确停止检验G61。格式：G61。在G61后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点，然后再继续执行下个程序段。此时，编辑轮廓与实际轮廓相符。G61与G09的区别在于G61为模态指令。G61可由G64注销。(3)连续切削方式G64。格式：G64：在G64之后的各程序段间轴的运动刚开始减速时就开始执行下一程序段，直到遇到G61为止。

1、段间过渡方式指令G09，G61，G646.2.3其他功能指令6.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令N10G91G01G61Y70F200；N20X100；

N10G91G01G64Y70F200N20X100

2、简化编程的指令6.2.3其他功能指令6.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(1）镜像功能指令G24，G25。格式：G24XYZM98PG25XYZG24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互取消，G25为缺省值。％0003主程序N10G91G17M03；N20M98P100；加工①N30G24X0；Y轴镜像，位置为X=0N40M98P100；式加工②N50G24X0Y0；X、Y轴镜像，位置为（0，0）N60M98P100；加工③N70G25X0；