《数控加工工艺》课件-第1章数控编程基础

第1章数控编程基础【章前导读】要想学好数控编程，首先我们必须了解数控机床、数控机床坐标系、数控机床的工作原理、数控编程的内容与方法、数控程序的基本结构以及数控编程的注意事项。本章将就这几个方面逐一进行阐述。根据大家所见到的普通车、铣床请大家猜想一下：1.数控车、铣床各是什么样子？2.数控机床可能具备什么样的特点？

【课前互动】1.1.1数控机床与数控系统数控机床主要由三个基本部分组成，即数控系统、伺服驱动装置和机床本体，如图l-1所示。1.1数控机床入门图1-1数控机床的组成数控机床的智能指挥系统称为数控系统，数控系统是数控机床专用的计算机系统。伺服驱动系统是机床的动力装置，它把数控装置发来的各种动作指令，转化成机床移动部件的运动，伺服系统由伺服放大单元和伺服电机组成。机床本体也称数控机床光机，是数控机床的机械部分。有些数控机床还配备了特殊的部件，如回转工作台、刀库、自动换刀装置和托盘自动交换装置等。

1.1.2数控机床加工过程图1-2数控机床加工过程1.2数控机床的坐标系1.2.1数控机床的坐标系统1．规定原则(1)右手直角笛卡尔坐标系图1-3右手笛卡尔坐标系(2)刀具运动坐标与工件运动坐标统一规定：不论机床的具体结构是工件静止，刀具运动，还是工件运动，刀具静止，在确定坐标系时，一律看作是刀具相对静止的工件运动。

(3)运动的正方向

规定使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向。

2．坐标轴确定的方法及步骤(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，如图1-4~图1-6所示。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。当机床有多个主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z轴。图1-4数控车床坐标系图1-5立式数控铣床图1-6卧数控铣床(2)X轴X轴一般位于平行工件装夹面的水平面内。对于工件做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1-4所示。

图1-4数控车床坐标系(3)Y轴根据已确定的X、Z轴，按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴。(4)A、B、C轴此三轴坐标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A、B、C三轴坐标。3.附加坐标运动

在X、Y、Z这一主要坐标系之外，还有平行于它们坐标轴的第二组、第三组运动，可分别指定为U、V、W和P、Q、R。(1)机床坐标系

机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系，并建立在机床原点上。

1.2.2机床坐标系与工件坐标系(2)机床原点是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，通常不允许用户改变。其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。数控车床的机床原点一般设在行程的极限位置或者卡盘端面的中心，如图1-7所示。图1-7数控车床图1-8立式数控机床的坐标系特别提示：机床原点即机床零点是数控机床工作的基准，可通过回机床参考点来确定，它是固定的，由机床制造商来设置。

(3)机床参考点与机床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是机床上的一个固定点，经常与机床原点重合。一般来说，加工中心的参考点设在工作台位于正极限位置时的一基准点上。要通过参数来指定参考点到机床原点的距离，此参数通过精确测量来确定。2．工件坐标系工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系，工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点，工件原点在工件上的位置虽可任意选择，但一般应遵循以下原则：工件原点建立原则(1)工件原点选在工件图样的基准上，以利于编程。(2)工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。(3)工件原点最好选在工件的对称中心上。(4)要便于测量和检验。1．机床选择与工件坐标系的确定2．工艺准备3．选择编程方式4.尺寸单位的确定5.主轴速度控制指令选择6.进给速度的确定

1.3数控编程前的准备1.4数控编程的内容和方法1．分析零件图样和工艺要求2．数值计算3．编写加工程序单4．输入程序信息5．程序检验1.4.1数控编程的内容1.4.2数控编程的方法1．手工编程2．自动编程1.5数控编程注意事项（1）养成良好的编程习惯；（2）熟悉所使用性能；（3）合理选择工件坐标系；（4）使用优化结构编制高效程序；（5）对零件加工工艺等方面知识了解充分。1.6程序结构与组成

1.程序结构格式图1-10数控程序结构图一个零件程序有程序名和结束符。华中系统中程序名用“%”开头，FANUC系统的程序名采用英文字母“O”开头，再加四位数字组成，它们无属性，如%3721、00003、03452等。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顺序执行的，但书写程序时建议按升序书写程序段号。2.程序段格式采用字地址格式：如N020G90G00X50Z60；地址N为程序段号，地址G和数字90、00构成字地址为准备功能。程序是由多条指令组成，每一条指令都称为程序段(占一行)。程序顺序号由N说明，范围为1～9999，顺序号是任意给定的，可以不连续，可以在所有的程序段中都指定顺序号，也可在必要的程序段指明顺序号。3．指令字程序段由指令字组成，而指令字由地址和地址后带符号或不带符号的数字构成。如下所示：X100｛地址+数字｝=指令字地址是大写字母A到Z中的一个，它规定了其后数字的意义。

(1)准备功能指令（G指令）G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹(即插补功能)、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工操作的指令。(2)辅助功能字（M指令）M辅助功能字是数控系统中描述机床主轴动作、切削液开关、夹具动作等其他辅助动作的功能字，是数控系统中又一种复杂的功能字。表1—4为常用辅助功能的M代码、含义及用途。

表1-4JB3208-83标准的M指令表M代码功能M代码功能M00程序停止M07l号切削液开M01计划停止M082号切削液开M02程序结束M09切削液关M03主轴顺时针旋转M30程序结束，并返回初始状态M04主轴逆时针旋转M98调用子程序M05主轴停止M99子程序结束，并返回主程序M06换刀

特别提示：M00为程序暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新按启动按钮后，可继续执行后面的程序段。主要用于在加工中使机床暂停(检验工件、调整、排屑等)。M01为程序选择性暂停指令。程序执行时控制面板上“选择停止”键处于“ON”状态时此功能才能有效，否则该指令无效。执行后的效果与M00相同，常用于关键尺寸的检验或临时暂停。M02为主程序结束指令。执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。但程序执行光标停在程序末尾。M30为主程序结束指令。功能同M02，不同之处是程序执行光标返回到程序起始位置。（3）进给功能指令（F指令）F指令表示刀具插补运动时刀位点的速度。它由字母F+若干位数组成。这个数的单位取决于进给速度的指定方式。进给方式主要有每分钟进多少毫米(mm／min)和每转进多少毫米(mm/r)两种方式，它由G功能字来区分。螺纹加工时F后面的数字为螺纹导程。如：G98…F100表示进给速度为100mm/min；G99…F0．8，表示进给速度为0.8mm/r。使用F指令时的注意事项如下：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。②F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％调整。

(5)刀具功能字（T指令）表示机床当前刀具的刀位号，或者表示当前刀具刀位号和刀补号，如果只表示刀位号，则用T+两位数表示，如T03，表示当前调用刀具是03号刀；如果表示刀位号和刀补号，则用四位数表示。如T0202，前面的两位数0