数控技术-----第3章

1、第3章 数控机床的程序编制,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,目标,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,建 议,数控编程是实践性和理论性都很强的一门 技术，既要掌握零件制造工艺方面的知识， 又要有扎实的数学知识，同时还必须充分 熟悉数控机床的功能和编程规则。建议在 学习中同时学习和掌握上述相关知识，并 多动手编制数控程序。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.1 概 述,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数控加工程序的编制是数控加工中的重要一环，在数控加工与数控机床之间起着纽带作用。,O10 G92 X0Y

2、0Z40 M03 S500 G01 X-50 Y0 F2000 G01 Z-5 F100 G01 G42 X-10 Y0 D01 G01 X60 Y0 G03 X80 Y20 R20 G03 X40 Y60 R40 G01 X0 Y40 G01 X0 Y-10 G01 G40 X0 Y-40 G01 Z40 F2000 M05 M02,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,分析零件图样,工艺处理,数学处理,编写程序单,制作控制介质,CRT/MDI,RS232、网卡,程序检验、试切,3.1.1 程序编制的内容和步骤,定义：从零件图纸到获得数控机床所需控制介质的全部过程,2020

3、/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,工艺分析是核心，数学处理是关键,合理的工艺分析,正确的数学处理,可行的数控程序,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,分析零件图纸,分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状、 热处理要求等确定是否适用在数控机床上加工或哪类数控机床。,制定工艺,根据零件图纸对零件形状、尺寸、技术要求、工艺 方案等进行细致分析，从而确定加工方法和加工工艺 路线，刀具形状和尺寸及布置，切削用量，定位关系 等，对毛坯的基准面及余量也应提出一定要求。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作

4、，合理的工艺设计方案是数控编程的依据。编程人员必须首先搞好工艺设计，然后再考虑编程。,数控加工工艺与普通加工工艺在原则上基本相同，但又有其特点：,数控加工的工序内容复杂 数控加工程序的编制复杂,工艺内容明确而具体,对刀点、换刀点,通用机床无法加工的内容应作为优选内容； 通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； 通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,结合数控加工特点灵活运用普通加工工艺的一般原则，将数控加工工序穿插于零件加工的整个工艺过程中，使之与普通工序良好衔接。,

5、首先找出所有加工的零件表面并逐一确定各表面的加工方法,划分加工阶段,划分工序，安排顺序,常规工序、热处理工序,零件加工工艺路线,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数控工艺方面的问题,A. 加工对象的选择,要求：选择的数控机床的加工范围和加工能力能加工出这个零件来，并能达到精度要求,用数控机床加工比用普通机床加工容易达到技术要求的零件 生产批量小于100件或新产品试制中的零件 生产平衡中的关键零件,零件技术要求 生产率 经济价值,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数控工艺方面的问题,B. 工序划分和顺序安排,在数控机床上只完成某一道工序的时候，可以不考

6、虑工序划分的问题。如果零件形状复杂，要在一台或几台数控机床上才能将其加工成形，这时就要考虑工序划分和顺序安排问题。,根据装夹定位划分工序,按所用刀具划分工序,按加工部位划分工序,根据加工变形的因素划分,普通工序划分,先粗后精； 先面后孔； 按刀具集中 先精度低，后精度高,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数控加工顺序的安排,上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑； 先内后外； 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数； 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性

7、破坏较小的工序。,数控加工工序与普通工序的衔接,建立工序间的相互状态要求。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数控加工工艺十分严密，工序设计中必须注意加工过程中的每一个细节； 对图形进行数学处理、计算和编程时，力求准确无误。,数控工序设计的主要任务： 本工序加工内容（走刀路线、工步顺序）的确定； 定位夹紧方式及夹具选择； 数控刀具的选择； 切削用量的选择； 对刀点、换刀点的确定。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,确定走刀路线,走刀路线：在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向。 走刀路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之

8、一。,确定走刀路线的原则 1)应保证被加工工件的精度和表面粗糙度； 2)应使加工路线最短，以减少空行程时间，提高加工效率； 3)在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况下， 尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作。,代表刀具位置的点 车镗刀：刀尖 钻头：刀尖 端铣刀：刀具轴与刀具底面交点 球头铣刀：球头球心,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,铣削加工：为保证零件表面质量，应减少接刀、停刀刀痕,应尽量减少在轮廓切削中停刀；,避免沿法向切入工件；,最终轮廓应在一次走刀中连续加工出来；,尽量采用顺铣，提高零件表面质量和刀具耐用度。,2020/10/5,南京理工

9、大学 机械工程学院 黄新燕,a）行切加工刀具轨迹,d) 带岛型腔环切加工刀具轨迹,b）环切加工刀具轨迹,c) 带岛型腔行切加工刀具轨迹,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,使数值计算简单，减少编程工作量,每次直线进给，刀位点计算简单，程序段短、而且加工过程符合直纹面的形成规律，利于准确保证母线的直线度。,符合这类工件表面数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,尽量选择刀具未处于切削状态的时候改变进给方

10、向。例如下面两个例子：,刀具完全导出的时候改变切削方向,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,在加工型腔等特殊的形状时，由于刀具没有办法导出，编程时，转角部分尽量采用圆弧等过渡，以便使转向尽量平稳，如果能够在转角的时候适当降低进给速度，那么效果会更好。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,高速加工：摆线刀轨，全方位加工，力均匀。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,D型拐角过渡,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,光滑进退刀的方法：采用螺旋线、圆弧和斜线方式进退刀，保证光滑进退刀。,2020/10/5,南京理工大学

11、机械工程学院 黄新燕,点位加工：寻求最短走刀路线，减少空刀时间以提高加工效率；但不能忽略必要的辅助尺寸（刀具引入量和超出量）以及对位置精度的影响。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,点位直线加工,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,定位基准与夹紧方案的确定,1) 力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一； 2) 尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面； 3) 避免采用占机人工调整装调方案，以充分发挥数控机床的效能。,夹具的选择,1) 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具，以缩短准备时间

12、、节省生产费用； 2) 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单； 3) 夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给(如产生碰撞等)； 4) 装卸零件要快速、方便、可靠，以缩短辅助时间，批量较大时应考虑采用气动或液压夹具、多工位夹具。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,对刀点与换刀点的确定,对刀点：是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。 通过G54G59设定加工坐标系，对刀点往往是零件的加工原点。 通过G92或G50设定加工坐标系，对刀点被认为是程序开始运行的起点，又称“起刀点”。,“刀位点”：刀具的定位基点,“换刀点”是指多刀机床

13、在加工过程中换刀时的位置,选择对刀点的原则是： 1) 便于数学处理和简化程序编制； 2) 在机床上容易找正； 3) 在加工中便于检查； 4) 有利于提高加工精度。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,刀具的选择,刀具刚性要好,刀具耐用度要高,刀具精度要高,采用先进的刀具材料 优选刀具参数 尽可能采用机夹可转位刀片,刀具参数选择：,铣刀：,铣内凹轮廓： r=(0.80.9)Rmin 铣外凸轮廓时，r尽量大,零件加工高度：H(1/41/6)r,为保证平底两次走刀路线搭接，编程半径取： 0.95(r-r),钻孔：,L/D5,镗孔：,尽量采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头,精镗宜采用

14、微调镗刀。,选择镗刀主偏角接近90，大于75。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,刀具与刀柄：,有德国HSK刀柄、美国KM刀柄等。 HSK刀柄及KM刀柄均为1:10的锥度，采用主轴锥孔和刀柄端面过定位的方式，实现刀具的定位夹紧。,常用的刀具材料有硬质合金、涂层硬质合金、金属陶瓷、立方氮化硼（PCBN）和聚晶金刚石（PCD）等。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,切削用量的确定,切削深度或宽度、主轴转速、进给速度等,切削深度(吃刀量ap) 一般与刀具直径d成正比，与切削宽度L、切削速度V反比。,主

15、要根据机床、夹具、工件、刀具的刚性决定。 在允许情况下，最好一次切除余量，提高加工效率。 有时为了改善表面粗糙度和加工精度，留一点余量(0.20.5mm)最后光加工一次。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕, 主轴转速n(转/分),其中 D工件或刀具直径(mm) v允许的切削速度(m/分) 粗加工：ap、v/n、F 粗加工：ap、v/n、F,据工厂经验，由于受机床、刀具的限制，v常选为 100200米/分，现代CNC机床多是将n直接编入程序单。,根据,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,切削用量的确定,轮廓加工中注意进给速度的“超程”、“欠程”现象。,加

16、工圆弧段时，切削点的实际进给速度刀具中心进给速度。,选择变化的进给速度； 自动编程系统自身的“超程”保护功能； 利用机床“进给倍率”旋纽手工控制。,由于惯性和伺服系统的随动误差而引起,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数值计算,根据图纸尺寸按规定的坐标系计算零件轮廓和刀具 运动轨迹的各坐标值。,基点：简单平面轮廓 节点：方程曲线 列表曲线,辅助计算,增量计算 脉冲数计算 辅助程序段的数值计算,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,编写数控加工工艺文件及数控程序,数控加工工序卡,数控加工走刀路线图,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,将

17、有关几何元素以及相应的坐标值，按走刀路线的 顺序进行分段和排序，同时将所要求的诸如主轴转速、 进给速度、刀号、刀具位置补偿、冷却等辅助机能指 令按规定格式填到相应的程序段中，从而构成一份完 整的程序单。,程序编写,制备控制介质,控制介质可以是穿孔纸带、磁带、磁盘等,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,程序校核,方式有：空运行、图形仿真、首件试切,常用的校验和试切方法： 对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运行绘图。 对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的正确性。 在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机

18、床不动）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。,当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.1.2 程序编制的方法,手工编程： 全部或主要由人工完成程序的编制工作。广泛采用于简单的点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。但对复杂零件编程计算繁琐、程序量大、 费时且易出错。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程

19、学院 黄新燕,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,（2) 计算机辅助编程：,用数控语言编写零件源程序输入计算机。计算机对源程序进行计算处理和后置处理，最后自动产生具体机床的加工程序单。,CAD,CAM,语言数控自动编程图形数控自动编程语音数控自动编程,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.2 数控机床的有关功能规定,3.2.1 数控标准,EIA代码（美国电子工业协会） ISO代码（国际标准化组织）ISO 6983 standard maker

20、-specific function,ISO代码与EIA代码相比较有如下优点： （1）：ISO代码为七位二进制代码，EIA代码为六位二进制代码（不包括奇偶校验位），因而ISO代码比EIA代码大一倍。 （2）：ISO代码EIA代码的编码规律性强，容易识别。 （3）：ISO代码为偶数码，第8位为补偶位。而EIA代码为奇数码，第5位为补奇位。,数控机床用七单位编码字符标准（JB3050-82）,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.2.2 程序编制的有关标准规定,1. 程序段格式,一个程序是由若干个程序段组成。,每个程序段完成某一动作，它由若干功能字组合而成。,N15 G00

21、X12.5 F1200 TI S1000 N16 M05,一个功能字包括一个地址符和若干数字。,常规加工程序中的字： 一个英文字母若干位10进制数字组成。,地址符,程序段格式就是指一个程序段中各功能字的排列顺序 及其表达形式。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,A part program contains the commands, called blocks. A part program consists of a sequence of NC blocks,each block consists of several words, and a word is co

22、mposed of an address and number.,O , #,The word is the minimum unit for internal processing and commanding the machine tools to perform a particular behavior.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,固定顺序格式,分隔符程序段格式,字地址可变程序段格式,013 01 +04500 -12300 15 40 02 LF N G X Y F S N, O10 N10 G92 G90 G00 Z40 N20 M03 S500 N

23、30 X-50 Y0 N40 G01 Z-5 F100 N50 G01 G42 X-10 Y0 D01 N60 X60 Y0 N70 G03 X80 Y20 R20 N80 G03 X40 Y60 R40 N90 G01 X0 Y40 N100 X0 Y-10 N110 G01 G40 X0 Y-40 N120 G00 Z40 N130 M05 N140 M02 ,B x B y BJG Z,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,先确定Z轴，再确定X轴和Y轴,2. 数控机床的坐标系,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,机床原点：在机床上由机床生产厂家设置的

24、一个固定不变的基准点，在机床说明书上有说明。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,编程原点：由编程人员在工件上根据编程方便性自行设定的编制加工程序的原点。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,直角坐标系：X、Y、Z、 U、V、W、 P、Q、R 旋转坐标系： A、B、C,假定刀具相对工件移动 （刀具运动、工件不动） 刀具远离工件的方向为正,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,1）Z轴 产生切削力的轴线方向作为Z轴方向。 * 对于有主轴的机床，如卧车、立铣， 以主轴轴线方向作Z轴。 * 对无主轴机床，如牛头刨， 与装卡工件的工作台面相垂直

25、的直线作为Z轴方向。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2）X轴 X轴是水平的，平行于工件的装卡面。 在工件旋转的机床上（车、磨），X方向在工件的径向上， 且平行于横滑座。 在刀具旋转的机床上（铣、钻、镗） 若Z水平：从刀具主轴向工件看时，+X指向右方。 若Z垂直： 对单元柱机床 从刀具主轴向立柱看时，+X指向右方； 对桥式龙门机床从主轴向左侧立柱看时，+X指向右方。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3）Y轴 根据X、Z运动方向，按右手直角笛卡系坐标系确定。,4）A、B、C轴,在X、Y、Z正方向上按右手螺旋方向。,2020/10/5,南京理工大学

26、机械工程学院 黄新燕,3. 常用功能字, 准备功能字,以地址符G为首，后跟数字（00-99） 如：G00，G01，G02，G03，G04，G40，G41，G42, 坐标功能字（尺寸字） 用来设定机床各坐标的位移方向和数据。 以 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E 等为首， 其后跟+、-及一串数字 单位：脉冲数，mm、英寸等。,G addresses denote commands for tool movement by moving the translational axes or the rotary axes along the specified path.,20

27、20/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕, 进给功能字 用来指定刀具相对工件运动的速度。 单位：mm/min 当进给速度与主轴转速有关时，如车螺纹、攻丝等，使用的单位为mm/r。, 主轴转速功能字 用来指定主轴速度。 单位：r/min,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,进给速度和主轴回转速度的表示方法,直接指定法,等比级数法或二位代码法,三、四和五位代码法或“幻3”代码法,符号法或一位代码法,进给速率数法,按预定的单位在F后直接写上要求的进给速度,用实际进给速度V(mm/min)除以位移量L(mm)作为F指定值,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄

28、新燕, 刀具功能字 刀具功能字用于更换刀具时指定刀具或显示待换刀号，有时也能指定刀具位置补偿。, 辅助功能字 指定除G功能之外的种种“通断控制”功能。,根据加工时操作机床的需要 规定的开关性的工艺指令,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.2.3 准备功能(G)和辅助功能(M),准备功能是一种工艺指令，用来为数控系统完成一种特定的加工方式做好准备（G00-G99）。,模态（续效）指令：一经指定，直到出现同组其它G指令才失效 非模态指令,A modal type code is effective throughout the following blocks until

29、the modal cancel command is used. Modal-type codes are classified into several groups, called modal groups, with respect to the similarity of function. A non-modal type code is effective within the commanded block and automatically canceled by next block.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(1) G00: 快速点定位,格

30、式：,刀具分别按各轴的快速进给速度，从刀具当前的位置移动到坐标系给定的点。,速度由数控系统定义 无切削,采用绝对编程，刀具分别以各轴快速进给速度移动到工件坐标系中坐标值为X、Y、Z的点上； 采用增量编程时，则刀具移动到距始点（当前点）距离为U、V、W的值的点上。,The rapid movement function (G00) is used for commanding the specific axes to move rapidly to the programmed position. Each axis moves with the specific feedrate define

31、d in the CNC system. Therefore, it is not necessary to set an additional feedrate in G00.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(2) G01: 直线插补,格式：,使机床运动，能在各个坐标平面内切削任意斜率的直线轮廓和用直线段逼近的曲线轮廓以及切削任一空间曲面上的直线。,The linear interpolation function (G01) is used for commanding the axes to move the tool along a line with the

32、 programmed feedrate.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(3) G02，G03: 圆弧插补,XY平面 格式：,使机床运动，能在各个坐标平面内切削任意半径的圆弧轮廓和用圆弧段逼近的曲线轮廓。,R为圆弧半径 当圆弧所对的圆心角为0180 时，R取正值 当所对的圆心角为180 360 时，R 取负值 I、J为圆心在X、Y轴方向上相对圆弧始点的坐标增量 （I、J和R同时给予指令的程序段，以R为优先，I、J无效）,The circular interpolation function is used to command tool movement along

33、 a circle.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,Circular interpolation information summary,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,G02/G03,1）采用绝对值编程时, X、Y、（Z）为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值；当采用增量值编程时，X、Y、 （Z）为圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量值。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,2）无论是绝对坐标编程还是增量坐标编程，I、J、（K） 都为圆心坐标相对圆弧起点坐标的坐标增量值,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,G02

34、/G03,圆弧所对的圆心角 180时，用“+R”表示；当 180时，用“R”表示。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,实例,G00，G01，G02，G03属于同一组的G代码，有续效性,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(4) G04: 暂停指令,格式：,锪孔时 镗孔完毕后退刀 横向车槽时 车床上倒角或打顶针孔 棱角加工时,使用场合：,根据暂停计时器预先给定的暂停时间停止进给。,G04无续效性,刀具在短时间内作无进给光整加工,The dwell function (G04) is used for delaying the next execution

35、 block for the specified time interval. It is valid only during the block where the function is commanded.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(5) G17、G18、G19: 坐标平面选择,用作直线与圆弧插补以及刀具半径补偿时的平面选择。 一般要出现在这些指令前。,例：,有续效性,螺旋线插补指令 F代码规定为刀具沿圆弧的进给速度 例： G91G17G03X-50.Y50.R50.Z30F100.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,Cylindri

36、cal interpolation,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,样条插补Spline interpolation G06.1,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(6) G40、G41、G42: 刀具半径补偿,The tool radius compensation functions are used for generating a path that is offset from the programmed path by the radius of tool.,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(6) G40、G4

37、1、G42: 刀具半径补偿,刀具半径补偿功能可以保证按零件轮廓尺寸编程时，刀具在已偏移的轨迹上运动。,不需计算刀具中心轨迹 刀具磨损或更换刀具，不需重新编程 粗、精加工可以用同一程序完成,G40: 刀补取消 G41: 刀具左偏 G42: 刀具右偏,优点,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(6) G40、G41、G42: 刀具半径补偿,B刀补-尖角用圆弧过渡 C刀补-尖角用折线过渡,格式：,G40只能与G00、G01一起使用,有续效性,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(7) G32(G33G36): 螺纹加工,格式：,(8) G90、G91: 绝对坐

38、标，增量坐标设定,有续效性,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,(9) G92: 坐标系设定,通过把程编中起刀点的位置在机床坐标系上设定，将两个坐标系联系起来。,格式：,当用绝对坐标编程时，首先需要建立工件坐标系，以确定刀具起始点在工件坐标系中的坐标值。G92指令仅用于设定工件坐标系，并不使刀具或工件产生运动，只是显示屏上的坐标值发生变化。 在运行后面的程序时，凡是绝对值方式下的坐标值均指该工件坐标系中的坐标值。G92为模态代码，只有重新设定时，先前的设定才无效。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,G53G59：浮动原点（临时原点）工件加工坐标系设定。

39、 事先用手动（MDI）输入或者程序设定各工件坐标系与机床原点之间的距离，存入G54G59对应的存储单元中，在执行程序时，遇到G54G59指令后，便将对应的原点设置值取出参加计算。 当一个原点设置指令使用完毕，可以用G53将其注销，此时的坐标尺寸立即回到以机床原点为原点的坐标系中。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,G20；英制输入 G21；公制输入,(10) 公制，英制转换指令,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,固定循环指令 Fixed-cycle function,数控加工中,某些加工动作循环已经典型化。 钻孔、镗孔的动作：孔初始平面定位、快速引进

40、、工作进给、快速退回等。 攻丝、车床上加工直线等等都有一系列典型化的动作。这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化了编程工作。 这种包含了典型动作循环的G代码称为固定循环指令。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,孔加工固定循环,孔加工固定循环程序段的一般格式为 G98/G99 G81G89 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ L_； G98/G99返回点平面指令，G98为返回到初始平面，G99为返回到R平面 G81G89孔加工指令 X、Y孔位置坐标； Z孔底坐标，按G90编程时，编入绝对坐标值，按G91编程时，

41、编入增量坐标值； R按G90编程时，编入绝对坐标值，按G91编程时，编入相对于初 始点的增量坐标值； Q深孔钻时每一次的加工深度； P孔底暂停的时间； F进给速度； L循环次数。 固定循环的撤消由指令G80完成 ，也可以通过G01G03指令取消,（11）固定循环指令 （）钻镗类固定循环指令 1）高速深孔钻削循环（G73） G98G73X_Y_Z_R_Q_F_L_； (X、Y)为孔位置数据， Z ：增量编程时指从R点到孔底的增量值。 绝对编程时指孔底的坐标值。 R ：增量编程时指从初始平面到R点的增量值。 绝对编程时指R点的坐标值。 Q_：每次切削进给的深度 L：加工相同距离的多个孔时， 指定循

42、环次数L,G98为返回初始平面；G99为返回R点平面,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,例：加工4个直径为30mm通孔 G00 X0.Y0. Z100. G98 G73 X120. Y-75. Z-46. R2. Q8. F60 Y75. X-120. Y-75. G80 G00 X0 Y0 Z100.,取消循环,2）左旋螺纹攻丝循环（G74） G74X_Y_Z_R_P_F_L_； 其中P为暂停时间,3）精密镗孔循环（G76） 指令格式： G76X_Y_Z_R_ Q_P_F_L_； Q：让刀位移量 P: 孔底停留时间,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕

43、,4）钻削循环（G81） G81X_Y_Z_R_F_L_；,5）钻、扩、镗阶梯孔循环（G82） G82X_Y_Z_R_P_F_L_；,6）深孔加工循环（G83） G83X_Y_Z_R_Q_F_L_；,7）攻螺纹循环（G84） G84X_Y_Z_R_P_F_L_； 进给倍率不起作用,8）镗孔循环（G85） G85X_Y_Z_R_F_L_；,孔底主轴不反转,9）镗孔循环（G86） G86X_Y_Z_R_F_L_；,10）背镗循环（G87） G87X_Y_Z_R_Q_ P_F_L_；,主轴定向停,11）镗孔循环（G88） G88X_Y_Z_R_P_F_L_；,手动,12）镗孔循环（G89） G89X

44、_Y_Z_R_P_F_L_； 13）取消固定循环指令（G80） G80； R点和Z点也取消,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,示例：如图对A、B、C、D四孔进行深孔钻攻螺纹（左旋），编制加工程序,Z,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,N10 G92 X0 Y0 Z250.0; N15 T01 M06; 在250处换刀 N20 G00 Z150.0; 快进到初始平面 N25 G99G73X15.0Y10.0Z-53.0Q5.0R3.0F50; 钻通孔A循环,R平面为工件上表面3mm,刀具伸出下平面4mm,返回到R平面 N30 G98 Y35.0; 钻B

45、孔,返回到初始平面 N35 G99 X50.0; 钻C孔,返回到R平面 N40 G98 X10.0; 钻D孔,返回到初始平面 N45 G00 X0 Y0 Z250.0 T02 M06; N50 Z150.0 S150 M03; N55 G98G74X15.0Y10.0Z-53.0R3.0F150; 攻A孔螺纹循环,返回到初始平面 N60 G98 Y35.0; 攻B孔螺纹 N65 G99 X50.0; 攻C孔螺纹 N70 G98 Y10.0; 攻D孔螺纹 N75 G80 G00 X0 Y0 Z250.0 M30;,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,（12）关于参考点的G代码

46、 （a）返回参考点校验指令（G27 IP_） （b）自动返回参考点指令（G28 IP_） （c）返回到第二、第三和第四参考点指令（G30 pi IP_ ） （d）自动从参考点返回指令（G29 IP_）,G28和G29指令应用的例子； G28 G90 X1000.0 Y700.0；返回参考点（ABR） M06 T1111； 在参考点换刀 G29 X1500.0 Y200.0； 从参考点返回（RBC）,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,一般辅助功能 M代码,M代码指令主要用于数控机床开、关量的控制。,程序结束 主轴的正、反转 冷却液的开、停 换刀,2020/10/5,南京理工

47、大学 机械工程学院 黄新燕,(1) M00: 程序停止,(2) M01: 计划停止,(3) M02: 程序结束,(4) M03、M04、M05: 控制主轴,(5) M06: 换刀指令,(6) M07、M08、M09: 控制冷却液,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,四开系统数控程序的书写格式,主程序： O N1- - N97M98PL - - N100 M02,子程序： ：O N- - - - N-M99,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.3 程序编制中的数学处理,3.3.1 数学处理的概念,(一) 基点计算,零件轮廓上相邻几何元素 的交点和切点。

48、,(二) 节点计算,为了满足插补功能的要求， 对零件轮廓进行分割， 所得到的分割点， 称为节点。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,方法：根据被加工曲线方程特性、逼近线段形状（直线或圆弧）和允许的插补误差，利用数学关系求解。,节点：,零件轮廓系统插补功能，如：椭圆、双曲线、抛物线等。,被加工曲线,逼近线段,交点节点,零件轮廓系统插补功能,节点基点,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,数控加工中把除直线与圆弧以外的平面轮廓曲线称为非圆曲线。,可用方程表达的曲线,列表曲线,数值计算过程：,选择逼近方法,确定允许的插补误差， 允=(1/51/10)零件公差,

49、确定计算方法,根据算法计算节点坐标,直线逼近法数学处理较简单，但计算的坐标数据较多，且各直线段间连接处存在尖角，不利于加工表面质量的提高。 圆弧逼近法可大大减少程序段数目，相邻圆弧彼此相切，工件表面光滑，有利于加工表面质量的提高，但其数学处理过程比直线逼近法复杂。,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,对曲率半径大的曲线用直线逼近较为有利 若曲线某段接近圆弧，自然用圆弧逼近有利,用直线或圆弧逼近方程曲线y=f(x)， 节点的数目及坐标值取决于曲线的特性、逼近线段 的形状、允许的逼近误差。,逼近线段的选择原则： 保证逼近精度 节点数目少，也就是程序段数目少 计算简单,2020/

50、10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.3.2 已知平面轮廓方程式的数学处理,等间距直线逼近法,X坐标按等间隔分段，将x1 x8的值代入方程 y=f(x)， 可求出坐标值y1y8，从而求出节点A1A8的坐标值。,间距的大小一般凭经验根据零件加工精度取 求出各节点后，验算由分段造成的逼近误差是否小于允许值 只需验算： y坐标值增量最大的线段(A8A9) 曲率半径较小的线段(A6A7) 有拐点线段(A7A8),2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,验算方法：若A1A2是要验算的线段 1) 列出方程 2) 列出距A1A2为允的等距线的方程 3) 等距线方程与y=f(x)曲

51、线方程联立求解,若无解，即无交点，表示逼近误差 允 此时应缩小等间距值，重新计算节点并核算， 直至最大的逼近误差小于允。,特点：简单，但程序段数目较多,允,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,等弦长直线逼近法,每段逼近线长度相等, 求最小曲率半径min,求逼近线长度：, 求逼近的弦长 l,特点：此法较等间距法复杂，但程序段数目较少,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,等误差直线逼近法,使每个直线段的逼近误差相等，并小于或等于允,特点：较以上两种方法都合理，程序段数更少， 大型、复杂的零件轮廓采用此法较合理。, 以曲线起点为圆心，允为半径，作允差圆, 作允差圆与轮廓曲线的公切线T, 过a作T的平行线与轮廓曲线的交点b， b即是所求节点, 以b为圆心，重复以上步骤， 即可求各节点坐标,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,刀具要求,2020/10/5,南京理工大学 机械工程学院 黄新燕,3.4