《数控技术与编程》-数控第6章 数控编程基础

6.1数控编程概述6.1.1数控加工与传统加工的比较2025/12/23第7章数控编程基础第6章数控编程基础6.1.2数控编程概念

从零件图纸到数控加工指令的有序排列的全过程。即将加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(f、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。2025/12/23第6章数控编程基础6.1.3数控编程的步骤零件工艺分析数学处理编写程序清单制备控制介质输入控制系统程序检验和试切数控编程过程2025/12/23第6章数控编程基础6.1.4数控编程方法①手工编程含义：根据数控系统规定的功能指令代码和程序格式编写出数控加工程序单。整个编程的过程（分析零件图→确定加工工艺→数值计算→编写零件加工程序单→制备控制介质→程序校验）都是由人工完成。特点：这种方式比较简单，容易掌握，适应性较大。应用范围：适用于加工形状不太复杂的（如点位加工、由直线和圆弧组成的轮廓加工）、计算量不大的零件。2025/12/23第6章数控编程基础②自动编程含义：是经过计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）处理，由计算机自动生成加工程序。特点：这种方式适应面广、效率高、程序质量好，但投资大，掌握起来需要一定时间。适用范围：适用于加工形状复杂的（如具有非圆曲线、列表曲线和曲面组成的）零件编程，以及各类柔性制造系统（FMS）和集成制造系统（CIMS），应用广泛。2025/12/23第6章数控编程基础6.2数控机床的坐标系6.2.1机床坐标系的命名与方向①机床坐标系

为了确定机床的运动方向和移动的距离，要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就是标准坐标系，也叫机床坐标系，机床坐标系采用右手笛卡尔坐标系。②规定不论是刀具移动，还是工件移动，一律假定刀具相对于静止的工件移动。刀具与工件之间距离增大的方向为坐标轴的正方向。2025/12/23第6章数控编程基础右手笛卡尔坐标系2025/12/23第6章数控编程基础机床坐标系的建立2025/12/23第6章数控编程基础6.2.2机床坐标轴方向和方位的确定①Z轴的规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴，所谓主轴是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。对于没有主轴的机床，如牛头刨床取垂直于装夹工件的工作台的方向为Z轴方向；如果机床有几个主轴，则选择其中一个与装夹工件的工作台垂直的主轴为主要主轴，并以它的方向作为Z轴方向。取刀具远离工件的方向为其正方向，如钻孔时钻入工件的方向为负方向，而退出方向为正方向；2025/12/23第7章数控编程基础6.2.2机床坐标轴方向和方位的确定②X轴的规定X轴位于与工件定位平面相平行的水平面内，且垂直于Z轴。对于工件旋转的机床，X轴在水平面内且垂直于工件旋转轴线，刀具离开工件的方向为正方向；对于刀具旋转的机床，若主轴是垂直的，从主轴向立柱看时，X轴的正方向指向右方。若主轴是水平的，当从主轴向工件看时，X轴的正方向指向右方。对于无主轴的机床(如刨床)，则选定主要切削方向为X轴正方向。2025/12/23第6章数控编程基础6.2.2机床坐标轴方向和方位的确定③Y轴的确定Y轴方向可根据已确定的Z轴、X轴方向，用右手直角笛卡儿坐标系来确定。④回转轴绕X轴回转的坐标轴为A，绕Y轴回转的坐标轴为B，绕Z轴回转的坐标轴为C，方向采用右手螺旋定则。⑤附加坐标轴如果机床除有X、Y、Z主要的直线运动坐标外，还有平行于它们的坐标运动，则应分别命名为U、V、W。2025/12/23第6章数控编程基础卧式数控车床坐标系+X+Z2025/12/23第6章数控编程基础+Z+X+Y卧式数控铣床坐标系第6章数控编程基础立式数控铣床坐标系+Z+X+Y2025/12/23第6章数控编程基础+Z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。+X+Y第6章数控编程基础+Z+X+Y+Z+X+Y+C+A+C回转坐标A、B、C第6章数控编程基础机床原点、机床参考点与机床坐标系机床原点（零点）机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。数控车床的机床原点多定在主轴前端面的中心，数控铣床的机床原点多定在进给行程范围的正极限点处，但也有的设置在机床工作台中心。6.2.3机床坐标系与工件坐标系第6章数控编程基础

机床参考点参考点是用于对机床工作台(或滑板)与刀具相对运动的测量系统进行定标与控制的点，一般都是设定在各轴正向(或负向)行程极限点的位置上。该位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先调整好的，它相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值。每次开机启动后，或当机床因意外断电、紧急制动等原因停机而重新启动时，都应该先让各轴返回参考点，进行一次位置校准，以消除上次运动所带来的位置误差。第6章数控编程基础机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。第6章数控编程基础工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算，也称编程坐标系。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。现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行换。第6章数控编程基础机床原点、参考点与工件原点第6章数控编程基础

数控加工工艺处理的主要内容有：

(1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。

(2)分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排与传统加工工序的衔接等。第6章数控编程基础6.3数控加工的工艺处理

(3)设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具、刀具的选择和切削用量的确定等。

(4)调整数控加工工序的程序。如对刀点和换刀点的选择，加工路线的确定和刀具的补偿。

(5)分配数控加工中的容差。

(6)处理数控机床上部分工艺指令。第6章数控编程基础6.3.1数控机床的合理选用零件复杂程度与零件批量的关系零件批量与加工费用的关系2025/12/23第6章数控编程基础第6章数控编程基础①数控机床的应用范围：中小生产批量的零件；需要进行多次改型设计的零件；加工精度要求高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、曲面类零件；需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件；价值昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工中因出现差错而报废，将产生巨大的经济损失。2025/12/23第6章数控编程基础②数控车床的加工对象精度要求高的零件；轮廓形状复杂的轴类零件零件；复杂曲面形成的模具型腔；带一些特殊类型螺纹的零件；2025/12/23第6章数控编程基础③数控铣床的加工对象平面类零件变斜角类零件曲面类（立体类）零件（a）曲线轮廓表面（b）正圆台面（c）倾斜平面数控铣床平面类零件加工2025/12/23第6章数控编程基础④加工中心的主要加工对象箱体类零件复杂曲面(1)凸轮、凸轮机构(2)整体叶轮类(3)模具类(4)球面异形件盘、套、板类零件特殊加工2025/12/23第6章数控编程基础6.3.2工序与工步的划分①工序划分的原则先粗后精；先主后次；先面后孔；基面先行；②工序划分的方法按所用刀具划分工序；按粗、精加工划分工序；按零件的装夹定位方式划分工序；2025/12/23第6章数控编程基础

1．按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件。即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其他部位。在专用数控机床和加工中心上常采用此法。第6章数控编程基础

2．按粗、精加工方式划分

根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。如图示车削零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。第6章数控编程基础

3．按零件装夹定位方式与加工部位划分

如图所示的片状凸轮，按定位方式可分为两道工序。第一道工序可在普通机床上进行，以外圆表面和B平面定位，加工端面A和

22H7的内孔；然后，再加工端面B和

4H7的工艺孔。第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣上铣削凸轮外表面曲线。第6章数控编程基础6.3.3对刀点与换刀点的确定

在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩视为一个点，那就是“刀位点”。它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。一般来说，立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点为球心；镗刀、车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。第6章数控编程基础

对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点(即对刀点，也称起刀点)相对于机床原点以及工件原点的坐标位置。如图所示，对刀点相对于机床原点为(X0，Y0)，相对于工件原点为(X1，Y1)，据此便可明确地表示出机床坐标系、工件坐标系和对刀点之间的位置关系。第6章数控编程基础

对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点既作为程序的起点，也作为程序的终点。换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件和其他部件为准。如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换刀点；在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些点，都是便于计算的相对固定点。第6章数控编程基础6.3.4加工路线的确定加工路线确定的原则(1)加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度。(2)减少进、退刀时间和其他辅助时间，使加工路线最短。(3)进、退刀位置应选在不大重要的位置，并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀，避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。

(4)便于编程计算。(5)加工余量较大时，应分次切削。2025/12/23第6章数控编程基础(1)孔系加工①孔加工路线的确定

2025/12/23第6章数控编程基础②孔加工时引伸距离的确定已加工面钻、镗、铰孔：△Z=1～3mm毛面上钻、镗、铰孔：△Z=5～8mm铣削前攻螺纹△Z=5～10mm2025/12/23第6章数控编程基础(2)车削加工①车削加工余量

在安排粗车路线时，应让每次切削所留的余量相等。2025/12/23第6章数控编程基础②螺纹加工的引伸距离的确定一般情况下，导入距离δ1=2～5mm，对于大螺距和高精度的螺纹取大值；导出距离δ2一般取δ1的1/4-1/2左右。2025/12/23第6章数控编程基础(3)铣削加工①切入点和切出点的选择

在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削,由于主轴系统和刀具的刚度变化，当沿法向切入工件时会在切入处产生刀痕，所以应尽量避免沿法向切入工件。

铣削外圆的切入切出路径铣削外轮廓的切入切出路径2025/12/23第6章数控编程基础

当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量遵循从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线，并将切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。2025/12/23第6章数控编程基础②内行腔加工路线a）b）C）2025/12/23第6章数控编程基础③曲面加工路线的确定2025/12/23第6章数控编程基础6.3.5数控加工刀具的选择⑴对数控加工刀具的要求精度高；强度大；刚度好；耐用度高;要求尺寸稳定,安装调整方便;2025/12/23第7章数控编程基础⑵数控车刀的类型与刀片选择2025/12/23第6章数控编程基础C形：有两种刀尖角。100°刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成75°车刀用来粗车外圆、端面，80°刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。D形：两个刃口且较长，刀尖角55°刀尖强度较低，主要用于仿形加工，在加工内孔时可用于台阶孔及较浅的清根。2025/12/23第6章数控编程基础R形：圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀片利用率高，但径向力大。S形：四个刃口，刃口较短（指同等内切圆直径），刀尖强度较高，主要用于75°、45°车刀，在内孔刀中用于加工通孔。T形：三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。主要用于90°车刀。在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。2025/12/23第6章数控编程基础V形：两个刃口并且长，刀尖角35°刀尖强度低，用于仿形加工。W形：三个刃口且较短，刀尖角80°刀尖强度较高，主要用在普通车床上加工圆柱面和台阶面。2025/12/23第6章数控编程基础外圆车刀片的应用2025/12/23第6章数控编程基础⑶数控铣刀的选择①对刀具的基本要求：刚性要好；耐用度要高；②铣削刀具的选择平面零件周边轮廓的加工，采用立铣刀；加工平面时，采用硬质合金面铣刀；加工凸台、凹槽时，采用高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，采用镶硬质合金的铣刀；2025/12/23第6章数控编程基础立铣刀尺寸的选择：刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取R=0.8～0.9ρ；零件的加工高度H≤1/4～1/6R，以保证刀具有足够的刚度；对于不通孔或深槽，L=H+5～10mm（L为刀具切削部分长度，H为零件高度）；加工外形及通槽时，L=H+r+5～10mm（r为尖半径）削部分长度，H为零件高度）；加工肋板时，刀具直径D=5～10b（b为肋板的厚度）2025/12/23第6章数控编程基础6.3.6切削用量的确定⑴切削用量的选择原则粗加工时,首先选择尽可能大的背吃刀量,其次根据机床动力和刚性的限制条件等选取尽可能大的进给量,最好根据刀具耐用度确定最佳的切削速度；精加工时,首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量,其次根据已加工表面的粗糙度要求选取较小的进给量,最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选取较高的切削速度；2025/12/23第6章数控编程基础⑵切削用量的选择方法背吃刀量的选择粗加工（Ra=10～80μm）：ap=8～10mm半精加工（Ra=1.25～10μm）：ap=0.5～2mm精加工（Ra=0.32～1.25μm）：

ap=0.2～0.4mm2025/12/23第6章数控编程基础进给量的选择粗加工根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量选择进给量半精加工和精加工时，按表面粗糙度要求根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度选择进给量。切削速度的选择根据已经确定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。2025/12/23第6章数控编程基础数控车削用量推荐表2025/12/23第6章数控编程基础数控程序的结构..............程序（完整）主程序子程序程序段若干程序段若干指令字.......................数值指令字符.........576.5数控加工程序的组成与结构第6章数控编程基础①程序段格式1234567891011N-G-X-U-Q-Y-V-P-Z-W-R-I-J-K-R-F-S-T-M-H-D-顺序号准备功能坐标字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能偏置功能通常用4位数字前面加N来表示,如N0001由G和两位数字组成,如G01由坐标地址符和数字组成,且按一定的顺序进行排列,各坐标地址符排列顺序如下:X、Y、Z、U、V、W、QR、A、B、C、D、E数字的格式和含义如下：X50.表示沿X轴移动50mm由F和4位数字组成，数字表示进给速度，单位为mm/min或mm/r由S和若干位数字组成，数字表示主轴转速，单位为r/min由T和数字组成，用来指定刀号由M和两位数字组成刀具补偿数据读取2025/12/23第7章数控编程基础第6章数控编程基础例:解释下列程序段中地址的含义N100G01G42X5.0Y10.0F10.0S500M03D01程序段序号准备功能坐标字进给功能主轴功能辅助功能补偿号指定2025/12/23第6章数控编程基础

地址符可变程序段格式的特点：程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。上段相同的模态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。

60第6章数控编程基础N—程序段号：用于识别不同的程序段

注意：数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。一般使用方法：1、一般不用N02、不是程序段的必用字，对于整个程序，可以每个段都用，也可部分用，也可不用。建议以N10开始,以间隔10递增，以便在调试程序时插入新的程序段。61第6章数控编程基础②程序结构

O1234程序号N1G90G54G00X0Y0S1000M03；N2Z100.0;N3G41X20.0Y10.0D01;N4Z2.0;N5G01Z-I0.0F100;