第二章 数控机床的程序编制

,单击此处编辑母版标题样式,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备；其技术范围所覆盖的领域有：机械制造技术；微电子技术；信息处理、加工、传输技术；自动控制技术；伺服驱动技术；检测监控技术、传感器技术；软件技术等。（幼圆,28,）,*,*,*,2.1,概述,2.2,数控编程的标准,2.3,数控系统的指令代码,2.4,手工编程,2.5,数控编程的数学,处理,2.6,自动编程简介,2.7 CAD/CAM软件及数控加工程序的自动生成,第,2,章,数控机床的程序编程,1,本章的学习要求、重点、难点,了解数控编程的基本概念、内容与步骤,理解数控编程的几何基础、工艺基础和数学处理,掌握常用,G,指令和,M,指令的编程方法,掌握车削、铣削及加工中心的编程特点,学习要求,重点难点,编程的基础知识，常用,G,指令、,M,指令的应用，,工件坐标系的设定，刀具补偿的编程格式，,循环指令的使用,2,2.1.1,数控编程的基本概念,2.1.2,数控编程的内容与步骤,2.1.3,数控编程方法简介,2.1.4,数控编程的几何基础,2.1.5,数控编程的工艺基础,2.1,概述,2.2,数控编程的标准,3,所谓,程序编制,，就是将零件的工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向以及其它辅助动作（换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中的全部内容记录在控制介质上（如磁带等）然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。,这种从零件图纸到制成控制介质的过程称为数控加工的程序编制,。,2.1,概述,2.1.1,数控编程的基本概念,4,1.,分析零件图纸阶段,主要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或适宜在哪台数控机床上加工。有时还要确定合适的数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,程序编制,制备控制介质,程序校验和首件试切,错误,修改,机床加工,2.1.,2,编程的内容与步骤,5,2.,确定工艺过程阶段,这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺路线、工步顺序及切削用量等工艺参数等。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,程序编制,制备控制介质,程序校验和首件试切,错误,修改,机床加工,2.1.,2,编程的内容与步骤,6,3.,数值计算（数学处理）,根据零件的几何尺寸和,加工路线设定坐标系，计算,出走刀轨迹和每个程序段所,需数据。一般数控系统都具有直线插补、圆弧插补和刀具补偿功能。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,程序编制,制备控制介质,程序校验和首件试切,错误,修改,机床加工,2.1.,2,编程的内容与步骤,7,4.,程序编制,根据制定的加工路线、切削用量、刀号、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤是否正确。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,程序编制,制备控制介质,程序校验和首件试切,错误,修改,机床加工,2.1.,2,编程的内容与步骤,8,5.,制备控制介质,将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，如果程序较简单，也可直接通过键盘输入。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,程序编制,制备控制介质,程序校验和首件试切,错误,修改,机床加工,2.1.,2,编程的内容与步骤,9,6.,程序校验和首件试切,所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误的，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，并进行相应的修改。,分析零件图纸,数值计算,确定工艺过程,程序编制,制备控制介质,程序校验和首件试切,错误,修改,机床加工,2.1.,2,编程的内容与步骤,10,程序编制的方法主要有,手工编程和自动编程。,图,2-1,数控程序编制过程,2.1.,3,数控编程方法简介,手工编程：,指在图,2-1,所示程序编制的全过程中，,所有工作都是人工完成的。,自动编程,：利用计算机编制数控加工程序。,11,1,）,机床相对运动的规定,2,）标准坐标系的确定,3,）坐标轴的确定方法,4),坐标计算单位,2.1.,4,数控编程的几何基础,为了规范数控系统，统一数控机床坐标和运动方向的描述，并使程序对同一类型机床具有互换性。标准对数控机床的坐标和运动方向做了明文规定。,1.,数控机床坐标系和运动方向,12,1,）机床相对运动的规定,（,1,）在实际加工时不论是工件运动还是刀具运动，为了根据图样确定机床的加工过程，在机床上，我们,始终认为工件静止，而刀具是运动的,。,（,2,）机床某一运动的,正方向，是指增大工件和刀具之间距离的方向,。即：刀具离开工件的方向。,2.1.,4,数控编程的几何基础,13,2,）标准机床坐标系,中,X,、,Y,、,Z,坐标轴的相互关系用,右手笛卡尔直角坐标系,决定：,1),伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为,90,。大拇指代表,X,坐标，食指代表,Y,坐标，中指代表,Z,坐标。,2),大拇指、食指和中指的指向分别为,X,、,Y,和,Z,坐标的正方向。,2.1.,4,数控编程的几何基础,图,2-2,右手直角笛卡尔坐标系,14,3,）坐标轴方向的确定：,先确定,Z,轴，然后确定,X,和,Y,。,主轴的方向为,Z,坐标，工作台两个运动方向为,X,、,Y,坐标。,（,1,）,Z,坐标,轴,a) Z,轴的方向由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为,Z,轴。当机床有几个主轴时，则选一个垂直于工件装夹面的主轴为主要的主轴，与该轴重合或平行的刀具运动坐标轴为,Z,轴。,b),如果机床没有主轴，例如数控悬臂刨床，则,Z,轴垂直于工件在机床工作台上的定位表面。,统一规定与机床主轴重合或平行的运动坐标为,Z,轴，远离工件的刀具运动方向为,Z,轴正方向（,+Z,）。,2.1.,4,数控编程的几何基础,15,（,2,）,X,坐标轴,：,水平的，平行于工件装夹面，垂直于,Z,轴。,a),对于工件旋转的机床，,x,的方向在工件的半径方向上，且平行于横向滑座或其导轨，例如数控车床、数控磨床等，刀架上刀具或砂轮离开工件旋转中心的方向为坐标轴正方向,(+X),。,b),对于刀具旋转的机床（如铣、钻等）要视,z,轴方向而定,:,Z,轴水平，,沿,刀具主轴向工件方向看，,+X,方向,向右。,Z,轴垂直，,面对刀具主轴向立柱看时，,+X,方向向右。,2.1.,4,数控编程的几何基础,16,（,3,）,Y,坐标,在确定,X,、,Z,坐标的正方向后，可以用根据,X,和,Z,坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定,Y,坐标的方向。,2.1.,4,数控编程的几何基础,17,2,绝对坐标和增量（相对）坐标系,在编写零件加工程序时，可选择绝对坐标，也可选择相对坐标。所有坐标点均以某一固定原点计量的坐标系称为绝对坐标系，用第一坐标系,x,、,y,、,z,表示。,增量,(,相对,),坐标系：运动轨迹的终点坐标以其起点计量的坐标系，常用代码中的第二坐标系,U,、,V,、,W,表示，终点,B,的增量,(,相对,),坐标为：,UB,18,，,WB,20,。,图中：,xA,=30,，,zA,=35,；,xB,=12,，,zB,=15,。,2.1.,4,数控编程的几何基础,18,3,工件坐标系：,是用于确定工件几何图形上各几何要素,(,点、直线和圆弧,),的位置而建立的坐标系。,2.1.,4,数控编程的几何基础,工件坐标系的原点即是工件零点,其一般选用原则：,1),选在工件图样的尺寸基准上。,2),能使工件方便的装卡、测量和检验。,3),尽量选在尺寸精度、光洁度比较高的工件表面上。,4),对于有对称形状的几何零件，工件零点最好选在对称中心上。,19,4.,数控编程的特征点,1,）机床原点与参考点,图,2-4 CK0630,数控车床坐标系,2.1.,4,数控编程的几何基础,20,2,）编程原点：,编制程序时，为了编程方便，在图纸上选择的一个适当位置，即程序原点或程序零点。,数控机床上的机床坐标系、机床参考点、工件坐标系、编程坐标系及相关点的位置关系如图,2-5,：,M-,机床原点,R-,机床参考点,W-,工件原点,P-,编程原点,图,2-5,机床上坐标系及相关点的关系,2.1.,4,数控编程的几何基础,21,3,）对刀点：,是在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点，程序就是从这一点开始的，见图,2-6,。,图,2-6,对刀点的设定,2.1.,4,数控编程的几何基础,22,1.,数控加工的工艺设计特点,数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。, 数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。, 数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,23,2.,数控加工工艺的主要内容,选择并决定零件适合在数控机床上加工的内容；,对零件图纸进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求；,具体设计加工工序，选择刀具、夹具及切削用量；,处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点确定，加工路线确定，刀具补偿，分配加工误差等； 处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,24,3,零件的加工工艺性分析,（,1,）选择并决定进行数控加工的内容,（,2,）零件图样上尺寸数据的标注原则,（,3,）加工部位的结构工艺性应符合数控加工特点,4,零件毛坯的工艺性分析,（,1,）零件的材料及其力学性能。,（,2,）零件的形状和尺寸。,（,3,）生产类型。,（,4,）具体生产条件。,（,5,）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,25,5,加工方法选择及加工方案确定,1,）机床的选用要满足以下要求：,保证加工零件的技术要求，能够加工出合格产品；,有利于提高生产率；,可以降低生产成本。,2,）加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,26,6,工艺路线设计,1,） 工序的划分：,(1),按零件装夹定位方式划分工序,(2),按粗、精加工划分工序,(3),按所用刀具划分工序,2.1.,5,数控编程的工艺基础,27,2,） 工步的划分原则,(,以加工中心为例来说明,), 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，整个加工表面按先粗后精加工分开进行；, 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。, 某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,28,3,） 顺序的安排一般应按下列原则进行：, 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；, 先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序；, 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连接进行，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破坏较小的工序。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,29,7,加工路线的确定,在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。,加工路线的确定原则主要有以下几点：, 加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要较高；, 使数值计算简单，以减少编程运算量；, 应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,30,对点位控制机床，,只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要。因此，这类机床应按空程最短来安排加工路线。,加工下图所示零件上的孔系,:,中图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用右图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,31,但,对孔位精度要求较高的孔系加工,，还应注意在安排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,32,铣削外表面轮廓,，铣刀的切入、切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零件表面，,引入点选在尖点处较妥。,铣削内轮廓表面，,切入和切出无法外延，铣刀可沿法线方向切入和切出或加引入引出弧改向，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,33,(a),通槽，,可采用行切法来回铣切，走刀换向在工件,外部进行，如图,(a),所示。,封闭凹槽，,如图,(b),为行切法，如图,(c),为环切法，,图,(d),最佳。,(b),(c),(d),2.1.,5,数控编程的工艺基础,34,曲面类（立体类）零件：,加工面与铣刀始终为点接触，一般采用三轴联动数控铣床加工，常用方法有下列两种：,A,、,采用两轴半联动行切法加工。,B,、,采用三轴联动方法加工。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,35,8,确定零件的安装方法和选择夹具,在确定零件装夹方法时，应注意减少装夹次数，尽可能做到在一次装夹后能加工出全部待加工表面，以充分发挥数控机床的效能。,数控加工用的夹具大都是通用性的，编程人员在大多数情况下不进行实际设计，而是选用。对专用的工夹具，编程人员可以参与设计方案的讨论和提出要求，由夹具设计人员进行设计。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,36,9,刀具选择,刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,37,10,切削用量的确定,切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入相应的程序单内。,合理选择切削用量的原则是：,粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。,2.1.,5,数控编程的工艺基础,38,2.2.1,数控编程的国际标准与国家标准,2.2.2,程序结构与程序段格式,2.2,数控编程的标准,39,常用的数控标准有以下几方面：,（,1,）数控的名词术语；,（,2,）数控机床的坐标轴和运动方向；,（,3,）数控机床的字符编码（,ISO,代码、,EIA,代码）；,（,4,）数控编程的程序段格式；,（,5,）准备功能（,G,代码）和辅助功能（,M,代码）；,（,6,）进给功能、主轴功能和辅助功能。,2.2,数控编程的标准,2.2.1,数控编程的国际标准与国家标准,数控代码（编码）标准有,EIA,和,ISO,两种标准。,40,1.,程序的结构,2.2.2,程序结构与程序段格式,文章,语句,单词,字,程序,程序段,字,字母,+,数字,每,种数控,系统都有其特定的编程格式，对于不同的机床，程序格式是不同的。,41,通常一个基本的数控程序由以下几个部分组成：,（,1,）程序号。,（,2,）程序内容。,每一个程序段表示一种操作。,（,3,）程序结束。,2.2.2,程序结构与程序段格式,如在,FANUC 6M,系统中编写的一个加工程序。,42,2.,程序段格式,:,指程序段中的,字、字符和数据,的书写规则。,(1),固定顺序程序段格式,(2),使用分隔符的程序段格式,(3),字地址程序段格式,:,由语句号字、数据字和程序段结束字组成，每个字之前都标有,地址码,用以识别地址。一个程序段内由一组开头是英文字母，后面是数字组成的信息单元“字”，每个“字”根据字母来确定其意义。,2.2.2,程序结构与程序段格式,43,字地址程序段的一般格式,程序段结束符,准备功能字,主轴转速字,尺寸字,进给功能字,刀具功能字,辅助功能字,顺序号字,2.2.2,程序结构与程序段格式,如：,N003 G01 X50 Y60 LF,程序段中,:X,、,Y,为地址，,50,为数字，,X50,为,“,字,”,。,44,一个数控加工程序是若干个程序段组成的。,2.2.2,程序结构与程序段格式,在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：,沿怎样的轨迹移动：,G,移动目标：,X,、,Y,、,Z,进给速度：,F,切削速度：,S,使用刀具：,T,机床辅助动作：,M,程序段格式举例：,N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08,N40 X90,（本程序段省略了,续效字,，但其功能仍有效）,45,工艺指令大体上可分为两类：,准备性工艺指令,G,指令,。这类指令是在数控系统插补运算之前需要预先规定，为插补运算作好准备的工艺指令。如刀具沿哪个坐标平面运动，是直线插补还是圆弧插补等；,辅助性工艺指令,M,指令,。这类指令与数控系统插补运算无关，而是根据操作机床的需要予以规定的工艺指令。如主轴启停、切削液开关等。,2.3,数控系统的指令代码,46,指令由地址及其后的两位数字组成，从,G00G99,共,100,种。,指令分为模态指令和非模态指令。,模态指令,在程序中一经被应用（如,A,组中的,01,），直到出现同组（,A,组）其它任一指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指令取代为止。模态指令可以在其后的语句中省略不写。,非模态指令,只在本程序句中有效。,2.3.1准备功能指令,指令,47,1.,与坐标系有关的指令,1,）绝对尺寸指令,90,与增量尺寸指令,91,90,：程序中的尺寸为绝对坐标值，即从编程零点开始的坐标值。,91,：程序中的尺寸为增量坐标值，即刀具运动的终点（目标点）相对于起始点的坐标增量值。,2.3.1准备功能指令,指令,40.0,100.0,终点,起点,X,Y,70.0,30.0,绝对值编程,G90 G01 X40. Y70.,；,增量值编程,G91 G01 X,60. Y40.,；,48,1.,与坐标系有关的指令,2,）工件坐标系设定及注销指令：,G53G59,格式：,G53,（或,G54G59,）,说明：,G53,是选择机床坐标系指令，或注销工件坐标系；,G54G59,是选择工件坐标系,1-,局部坐标系,6,的指令。,使用该指令后，其后的编程尺寸都是相对于相应坐标系的。这类指令是续效指令。只在绝对坐标下有意义（,G90,），在,G91,下无效。,2.3.1准备功能指令,指令,49,工件装夹到数控机床上，开机,“回零”建立机床坐标系，,通过,对刀,找到工件原点相对于机床原点的偏移量，（假如把工件左上角作为工件原点，从控制面板上显示出,X=-505,，,Y=-328,，,Z=-275,）。,在,MDI,方式,下，进入工件坐标系设定页面，,在,G54,中输入,X,、,Y,、,Z,值，,这样就设定了,G54,的工件坐标系。表示工件原点设置在机床坐标系,X=-505,，,Y=-328,，,Z=-275,的位置。,2.3.1准备功能指令,指令,1.,与坐标系有关的指令,50,数控铣床加工坐标系的设定,2.3.1准备功能指令,指令,1.,与坐标系有关的指令,同时加工多个相同零件或较复杂的零件时，可设定不同的工件原点，简化编程。,编程时用,G54-G59,选择相应坐标系，数控系统会将对应的工件零点设置值取出参加计算，刀具将以该坐标系的工件原点为基准运动。,51,数控车床默认在,ZX,平面内加工，,数控铣床默认在,XY,平面内加工。,2.3.1准备功能指令,指令,1.,与坐标系有关的指令,3,）坐标平面选择指令：,G17,、,G18,、,G19,用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面。,G17,选择,XY,平面，,G18,选择,ZX,平面，,G19,选择,YZ,平面。,52,1,）快速点定位指令,G00,(rapid traverse),命令刀具以点位控制方式，由刀具所在位置以最快速度移动到目标点,此过程中不加工。,格式,：,G90,（或,G91,）,G00 X_Y_Z_,说明：,X,、,Y,、,Z,的值是快速点定位的终点坐标值。移动速度由机床参数指定。,2.3.1准备功能指令,指令,2.,与刀具运动方式有关的,G,代码,A,B,10,10,70,30,X,Y,建议不在,G00,指令后面同时指定三个坐标轴，应先移动,Z,轴，然后再移动,X,、,Y,轴。,53,2,）直线插补指令,G01,(linear interpolation),命令刀具以进给速度,F,实现直线插补运动。,格式：,G01 X_Y_Z_,F_,2.3.1准备功能指令,指令,例：实现图从,A,到,B,的,快速定位,，程序段：,绝对方式：,G90 G00 X10. Y10.,增量方式：,G91 G00 X-10. Y-20.,实现图从,A,到,B,的,直线插补运动,，程序段：,绝对方式：,G90 G01 X10. Y10. F100,增量方式：,G91 G01 X-10. Y-20. F100,2.,与刀具运动方式有关的,G,代码,54,2.3.1准备功能指令,指令,2,与刀具运动方式有关的指令,3,）圆弧插补指令,(circular interpolation)G02,、,G03,G02,：按指定进给速度的顺时针圆弧插补。,G03,：按指定进给速度的逆时针圆弧插补。,圆弧顺逆方向的判别：,沿着不在圆弧平面内的坐标轴，,由,正方向向负方向,看，,顺时针方向,G02,，,逆时针方向,G03,。,55,格式：由指定圆弧中心的方式不同分为两种：,用圆弧半径,R,指定圆心位置,用,I,，,J,，,K,指定圆心位置,2.3.1准备功能指令,指令,56,1,）,X,、,Y,、,Z,的值是指,圆弧插补终点,坐标值；,F,为进给速度；,2,）,I,、,J,、,K,是指圆弧起点到圆心的增量坐标，,即,圆心减起点,坐标的值，,与,G90/G91,无关；,3,）,R,指定圆弧半径，当圆弧的,圆心角,180,度时，,R,为正,，当圆弧的,圆心角,180,度时，,R,为负,。,4,）,用半径,R,指定圆心位置时，不能描述整圆,。进行整圆插补时，圆弧起点就是终点，编程时必须使用,I,、,J,、,K,指令来指定圆弧中心。如果使用半径,R,指令进行整圆插补，则系统认为是,0,度圆弧，刀具将不做任何运动。,2.3.1准备功能指令,指令,57,例,1,：圆弧插补，如图所示加工,a,、,b,两段圆弧。,圆弧,a,：,G90 G17 G02 X0.Y30.I30.J0.F30,；,G90 G17 G02 X0.Y30.,R30.,F30,；,圆弧,b,：,G17 G02 X0.Y30.I0.J30.F30,；,G17 G02 X0.Y30.,R-30.,F30,；,2.3.1准备功能指令,指令,58,例,2,：,如图所示：,从,A,点开始顺时针整圆切削：,G17 G02 X30. Y0. I-30. J0. F100,；,从,B,点开始逆时针整圆切削：,G17 G03 X0. Y-30. I0. J30. F100,；,若将上程序段中,I,、,J,改为,R30.,时，,那么刀具将不做任何切削运动,。,2.3.1准备功能指令,指令,59,通常在车削槽或锪底平面时，使刀具在进给到达目标点后停留一段时间，这样可以,使槽底圆整或底面平整,。,也可用在程序执行到某一段结束后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整或检查。,2,与刀具运动方式有关的指令,4,）,暂停指令,G04:,2.3.1准备功能指令,指令,60,在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。,为避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能。,3.,与刀具补偿有关的,G,指令,1,）刀具半径补偿指令,G40,、,G41,、,G42,2.3.1准备功能指令,指令,61,程序格式,:,G00/G01 G41/G42 X,_,Y_,D_,/,建立补偿程序段,/,轮廓切削程序,G00/G01 G40 X_,Y_,/,补偿撤消,G41,：左刀补,，沿刀具运动方向看，刀具始终在工件左侧,G42,：右刀补,。沿刀具运动方向看，刀具始终在工件右侧,D,：,偏置值寄存器选用指令,G40,：,撤销刀具半径补偿指令,1,）刀具半径补偿指令,G40,、,G41,、,G42,2.3.1准备功能指令,指令,62,注意：,G40,、,G41,和,G42,均为模态代码，缺省值是,G40,；,G40,必须与,G41,或,G42,成对使用。,程序结束时，必须清除刀补。,建立或取消刀具补偿程序段中，必须有,G00,或,G01,指令，即,在移动过程中建立或取消刀补,。,1,）刀具半径补偿指令,G40,、,G41,、,G42,2.3.1准备功能指令,指令,63,刀具半径补偿功能的作用,1,）当用圆头刀具（如圆头铣刀、圆头车刀）加工时，只需按照零件轮廓编程，不必按刀具中心轨迹编程，简化编程。,2,）当刀具磨损或重磨后，刀具半径变小，只需手工输入改变后的刀具半径，而不必修改已编好的程序。,3,）可通过刀具半径补偿功能很方便地留出加工余量，先进行粗加工，再进行精加工。,+,R,思考：设粗加工后留给精加工的切屑量为,精加工时设置的补偿量为,R,，那么粗加工时设置的补偿量应为（ ） ？,64,2,）,刀具长度补偿指令,G43,、,G44,、,G49,编程时不必考虑刀具的实际长度及各把刀具不同的长度尺寸。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时，只要修正刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。,3.,与刀具补偿有关的,G,指令,2.3.1准备功能指令,指令,编程格式：,G01 G43/G44 Z,H,/,建立补偿程序段,/,切削加工程序段,G49,/,补偿撤消程序段,65,G43,为正补偿，,即将,Z,坐标尺寸字与,H,中长度补偿的量相加，,按其结果进行,Z,轴运动。,G44,为负补偿，,即将,Z,坐标尺寸字与,H,中长度补偿的量相减，,按其结果进行,Z,轴运动。,G49,为撤消补偿。,2.3.1准备功能指令,指令,2,）刀具长度补偿指令,G43,、,G44,、,G49,66,工件坐标系,Z,0,设置在零件的上表面，,X,0,，,Y,0,设在零件的几何对称中心上。,例,3,：利用刀具半径补偿功能，编写如图所示轮廓的加工程序。,67,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,N110 G01 X-60.0 Y30.0,N120 G40 G00 X-60.0 Y60.0 M09,N130 Z20.0,N140 X0. Y0.,N150 M30,68,程序,O0051,N010 G54,69,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,下刀点,70,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,71,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,72,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,73,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,74,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,75,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,76,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,77,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,78,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,N110 G01 X-60.0 Y30.0,79,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,N110 G01 X-60.0 Y30.0,N120 G40 G00 X-60.0 Y60.0 M09,80,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,N110 G01 X-60.0 Y30.0,N120 G40 G00 X-60.0 Y60.0 M09,N130 Z20.0,81,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,N110 G01 X-60.0 Y30.0,N120 G40 G00 X-60.0 Y60.0 M09,N130 Z20.0,N140 X0. Y0.,82,程序,O0051,N010 G54,N020 G90 G00 X-60.0 Y-60.0 S500 M03,N030 Z-24.0 M08,N040 G41 G01 X-60.0 Y-30.0 D01 F120,N050 Y0.,N060 G02 X-30.0 Y30.0 R30.0,N070 G01 X30.0 Y30.0,N080 G02 X30.0 Y-30.0 R30.0,N090 G01 X-30.0 Y-30.0,N100 G02 X-60.0 Y0 R30.0,N110 G01 X-60.0 Y30.0,N120 G40 G00 X-60.0 Y60.0 M09,N130 Z20.0,N140 X0.Y0.,N150 M30,83,4.,与固定循环有关的,G,指令,加工中心（数控铣床）配备的固定循环功能，主要用于孔加工，如钻孔、镗孔的动作是：,孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回,等一系列典型动作，我们可以预先编好程序，存储在内存中，,用一个,G,代码程序段调用,，即可完成一个,孔加工的全部动作,。,注意：,6,个动作，,3,个点，,3,个面,2.3.1准备功能指令,指令,84,AB,，刀具快速定位到孔加工循环起点,B(X,，,Y),；,BR,，刀具沿,Z,方向快速运动到,参考平面,R,；,RE,，孔加工过程,(,如钻孔、镗孔、攻螺纹等,),；,E,点，,孔底,动作,(,如进给暂停、主轴停止、主轴准停、刀具偏移,),；,ER,，刀具快速退回参考平面,R,；,RB,，刀具快速退回初始平面,B,。,孔加工循环一般由以下,6,个动作组成,:,85,固定循环指令组的格式,G98 / G99,返回点选择,:G98,（返回,B,点）、,G99,（返回,R,点）,G ,是指孔加工方式，均为模态代码；,X,、,Y,为孔位数据，指定孔在,X-Y,平面的坐标位置；, 孔加工数据,Z,：,指定孔底的位置；,R,：,指定,R,点的位置；,Q,：,在,G73,、,G83,方式中，指定每次加工的深度，,在,G76,、,G87,方式中，指定刀具的位移量；,P,：,规定在孔底的暂停时间，用整数表示，单位为,ms,；,F,：,进给速度，单位为,mm/min,；,L,：,规定固定循环的重复次数,.,86,G,代码,加工行程,（,-Z,方向）,孔底动作,返回行程,（,+Z,方向）,用途,G73,间歇进给,快速进给,高速深孔钻,G74,切削进给,主轴正转,切削进给,攻左螺纹,G76,切削进给,主轴准确停止,快速进给,精镗,G80,-,-,-,取消操作,G81,切削进给,-,快速进给,钻孔、锪孔,G82,切削进给,暂停,快速进给,钻孔、阶梯镗孔,G83,间歇进给,-,快速进给,深孔排屑钻,G84,切削进给,主轴反转,切削进给,攻右螺纹,G85,切削进给,-,切削进给,镗削,G86,切削进给,主轴停止,快速进给,镗削,G87,切削进给,主轴正传,快速进给,背镗,G88,切削进给,暂停、主轴停止,手动,镗削,G89,切削进给,暂停,切削进给,镗削,87,M,指令用于,CNC,机床开、关量的控制。常用的有：,2.3.2辅助功能指令,M指令,M00,：,程序暂停,M01,：,计划停止,M03,、,M04,、,M05,：,分别命令主轴正转、反转和停止。,M06,：,换刀指令,M07,、,M08,：,雾状、液状冷却液开。,M09,：,冷却液关,M10,、,M11,：,分别用于机床滑座、工件、夹具的夹紧和松开,M19:,主轴定向停止。使主轴停止在预定的位置上。,M02,：,程序结束。,M30:,程序结束并返回到程序的第一条语句，准备下一个,零件的加工。,88,1,孔加工程序编制的特点：,孔加工包括钻、扩、铰、镗和攻螺纹等。一般在数控钻床、镗床上进行，也可在铣床、车床和加工中心上完成。,为提高孔加工的精度和效率，编程中要注意：, 工件坐标系、增量,/,绝对值输入的选择应与工件图纸尺寸标注方法一致，不但减少尺寸换算工作，而且容易保证加工的精度。, 孔加工量很大时，使用固定循环、子程序和镜像功能，可以简化编程。,2.4,手工编程,2.4.1,数控孔加工程序编制,89,2,孔加工程序编制举例：要求先钻孔，然后攻螺纹。,图,孔加工程序实例,2.4.1,数控孔加工程序编制,工件坐标系：,换刀点：,X0,，,Y=0,，,Z=250,初始平面：在,Z=150mm,的位置,参考平面：在被加工孔表面,Z=3mm,处,刀具：,T01,钻头（,8.5mm,）,T02,丝锥（,M10,）,刀具伸出孔外距离：,4mm,孔加工顺序：,ABCD,90,O0002,程序号,N10,G92 X0 Y0 Z350.0,设定工件坐标系,N15 T01 M06,在换刀点换刀,(,8.5mm,钻头,),N20 G90 G00 Z150.0,S600 M03,进给到初始平面、主轴正转,N25 G99,G81,X15.0,Y10.0 Z-19.0 R3.0 F50,钻,A,孔，加工后返回参考平面,N30 G98 Y35.0,钻,B,孔，加工后返回初始平面,N35 G99 X50.0,钻,C,孔，加工后返回参考平面,N40 G98 Y10.0,钻,D,孔，加工后返回初始平面,N45 G00 X0 Y0 T02 M06,返回换刀点换刀,91,N45 G00 X0 Y0 T02 M06,快速返回到换刀点换刀（,M10,丝锥）,N50 Z150.0 S150 M03,进给到初始平面、主轴正转,N55 G99,G84,X15.0 Y10.0,Z-19.0 R3.0 F150,攻螺纹,A,孔，加工后返回到参考平面,N60 G98 Y35.0,攻螺纹,B,孔，加工后返回初始平面,N65 G99 X50.0,攻螺纹,C,孔，加工后返回参考平面,N70 G98 Y10.0,攻螺纹,D,孔，加工后返回初始平面,N75,G80,G00 X0 Y0,M30,取消固定循环，,返回换刀点，,程序结束,2.5,数控编程的数学处理,92,1,车削编程特点：, 在一个程序段中，根据图纸标注尺寸，可以是绝对值或增量值编程，也可以是二者的混合编程。, 由于图纸尺寸的测量都是直径值，因比，为了提高径向尺寸精度和便于编程与测量，故直径方向用绝对值编程时，以直径值表示。用增量编程时，以径向实际位移量的,2,倍编程，并附上方向符号。, 由于毛坯常用棒料或铸锻件，加工余量较大，所以数控车床常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。,2.4.2,数控车削加工程序编制,93, 为了提高刀具的使用寿命和降低表面粗糙度，车刀刀尖常磨成半径较小的圆弧，为此当编制圆头车刀程序时需要对刀具半径进行补偿。,X,、,Z,和,U,、,W,分别为绝对坐标指令和增量坐标指令，其后的数值为刀尖在程序段中终点的坐标位置，,X,（,W,）方向的脉冲当量为,Z,（,W,）方向的一半。, 第三坐标指令,I,、,K,在不同的程序中作用不相同。,2.4.2,数控车削加工程序编制,94,2,车削编程举例,1,） 轴类零件加工编程,图示工件，需要进行精加工，其中,85mm,外圆不加工。毛坯为,85mm340mm,棒材，材料为,45,钢。,图,2-32,带中心孔轴,2.4.2,数控车削加工程序编制,95,(1),确定工艺过程,:,以,85mm,外圆及右中心孔为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持,85mm,外圆，用机床尾座顶尖顶住右中心孔。工步顺序：, 自右向左进行外轮廓面加工：倒角,切削螺纹外圆,切削锥螺纹,车,62mm,外圆,倒角,车,80m m,外圆,车,R70mm,圆弧,车,80m m,外圆；, 切槽；, 车螺纹。,(2),根据加工要求，选用三把刀具，,一号刀车外圆，二号刀切槽，三号,刀车螺纹。,(3),确定切削用量,图,2-33,刀具布置图,2.4.2,数控车削加工程序编制,96,(4),编制程序：确定以三爪自定心卡爪前端面中心,O,点为工件原点，并将点,A,作为换刀点。,程序,说明,U003,N001 G05 X200.0 Z350.0,T0101,N002 S630 M03,N003 G00 X41.8 Z292.0 M08,N004 G01 X48.34 Z289.0,F0.15,N005 Z230.0,N006 X50.0,N007 X62.0 W-60.0,程序代号,建立工件坐标系，调第一号刀，并进行刀补,主轴转速为,630r/min,，主轴正转,快速接近工件，切削液开,进给至,X=48.34mm,、,Z=289mm,，进给量为,0.15mm/r,（倒角）,精车,8.34mm,螺纹外径,X,向退刀至,X=50mm,车锥面,2.4.2,数控车削加工程序编制,97,N008 Z155.0,N009 X78.0,N009 X78.0,N010 X80.0 W-10.0,N011 W-19.0,N012 G02 W-60.0 I3.25 K-30.0,N013 G01 Z65.0,N014 X90.0,N015 G00 X200.0 Z350.0 T0100 M09,N016 T0202,N017 S315 M03,N018 G00 X51.0 Z227 M08,N019 G01 X45.0 F0.16,N020 G04 O5.0,车,62mm,外圆,X,向退刀,X,向退刀,倒角,车,80mm,外圆,顺时针圆弧插补，车,R70mm,圆弧,车,80mm,外圆,X,向退刀，车小台阶端面,返回换刀点，取消刀补，切削液关,调二号刀，并进行刀补,主轴正转，转速为,315r/min,快速移动至切槽处，切削液开,切空刀槽,暂停进给,5s,2.4.2,数控车削加工程序编制,98,N021 G00 X51.0,N022 X200.0 Z350.0 T0200 M09,N023 T0303,N024 S200 M03,N025 G00 X62.0 Z296.0 M08,N026 G92 X47.54 Z228.5 F1.5,N027 X46.94,N028 X46.54,N029 X46.38,N030 G00 X200.0 Z350.0 T0300 M09,N031 M05,N032 M30,退刀,快速返回换刀点，取消刀补，切削液停,调三号刀，并进行刀补,主轴正转，转速为,200r/min,快速接车螺纹进给刀起点，切削液开,螺纹切削循环，螺矩为,1.5mm,螺纹切削循环，螺矩为,1.5mm,螺纹切削循环，螺矩为,1.5mm,螺纹切削循环，螺矩为,1.5mm,快速返回换刀点，取消刀具补偿，切削液关,主轴停止,程序结束,2.4.2,数控车削加工程序编制,99,1.,铣削加工程序编制要点,:,（,1,）了解数控系统功能及机床规格。,（,2,）熟悉加工顺序。,（,3,）合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。,（,4,）编程尽量使用子程序及宏指令。,（,5,）注意小数点的使用。,（,6,）程序零点要选择在易计算的确定位置。,（,7,）换刀点选择在无换刀干涉的位置。,2.4.3,数控铣削加工程序编制,100,2,编程举例,如图所示，立铣刀直径,20mm,，程序见表,2-10,。,2.4.3,数控铣削加工程序编制,101,程 序,注 释,O0001,程序代号,N01 G00 G90 X120 Y60 Z50,绝对值输入，快速进给到,X120 Y60 Z50,N02 X100 Y40 M13 S500,快速进给到,X100 Y40,切削液开，主轴正转，转速,500r/min,N03 Z-11,快速向下进给到,Z-11,N04 G01 G41 X70 Y10 H012 F100,直线插补到,X70 Y10,，刀具半径左补偿,H012=10mm,进给速度,100mm/s,N05 Y-10,直线插补到,X70 Y-10,N06 G02 X40 Y-40 R30,顺圆插补到,X40 Y-40,，半径为,30mm,N07 G01 X-70,直线插补到,X-70 Y-40,N08 Y40,直线插补到,X-70 Y40,N09 X40,直线插补