数控机床加工程序编制的基础

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1、课题五 数控机床加工程序编制的基础 教学目的:1、了解手工编程的一般步骤及数控程序的结构2、掌握数控机床坐标轴的确定方法3、熟悉常用F、S、T、M指令的应用 重 点:常用F、S、T、M指令的应用; 数控机床坐标系的确定方法难 点:常用F、S、T、M指令的应用; 数控机床坐标系的确定方法一、旧课复习 1、如何选择切削用量? 2、怎样工件的确定装夹方法? 3、加工中心的主要加工对象有哪些？ 4、数控加工的工件定位安装时应遵循哪些基本原则？二、新课的教学内容(一) 数控程序编制的概念 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能

2、获得满足要求的数控程序。O0001；N100 S300 M03N105 T0202N110 G00 X23.0 Z3.0N115 G32 Z-23.0 F1.5N120 G00 X30.0.M301.数控程序编制的定义 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。（1） 数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括：l 分析零件图样和制定工艺方案 l 数学处理l 编写零件加工程序 l 程序检

3、验 分析零件图样和制定工艺方案 数 学 处 理 编 写 程 序 程 序 校 验修 改（2） 数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。 手工编程 手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修 改编程手册 计算机自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可

4、及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。2. 程序格式（1）加工程序的组成结构 一个完整的数控加工程序由程序号、若干个程序段、程序结束部分组成。 （主程序） （子程序） O1000；程序号 O1200； N10 G00 N10G01 . . M98 （程序内容） M98 . . M30 （结束程序） M99（2） 程序段格式 一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。

5、 N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08;N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效） 语句号:查找、跳转 注意，程序段标号与程序的执行顺序无关，不管有无括号，程序都是按排列的先后次序执行。 结束符:；、LF、* 程序字3）字的功能含义 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以GSK980T数控系统的规范为主来介绍的。 准备功能字G 准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。 尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位

6、置。 其中，第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点 的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。 进给功能字F 进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。 主轴转速功能字S 主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速，单位为r/min。 刀具功能字T 刀

7、具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。 辅助功能字M 辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为13位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。 地址符 功能地址符 如G M F S T D H L Q 尺寸地址符 如X Y Z I J K R 数字符 有整数型和实数型两种。 整数型用于功能地址，如G01 直线插补， 实数型用于坐标字，是否必须些小数点，取决于机床参数的设定。如X20.，Z5.0等。(二) 数控机床的坐标系1. 数控机床坐标轴的确定（1）机床相对运动的规定 在

8、机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。（2）机床坐标系的规定 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。 在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述图5-1 数控铣的相互运动标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决

9、定： l 伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 l 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。l 围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。图5-2 右手笛卡尔坐标系（3） 运动方向的规定 规定使刀具与工件距离增大的方向为运动的正方向。 下图为数控车床上两个运动的正方向。图5-3 立式数控铣床坐标系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

10、远离工件的方向为正向，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。当机床无主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z轴。图5-5 卧式数控铣床坐标系图5-6 后置刀架数控车床机床坐标系（2）X轴 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：l 如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 l 如果刀具做旋转运动，则分为两种情况： Z坐标水平时，观察者沿刀 具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。 下图所示为数控车床的X坐标。（3）Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据

11、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。（4）A、B、C轴 此三轴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。图5-7 立式数控铣床坐标系(三) 数控机床的两种坐标系 数控机床的坐标系包括机床坐标系和编程坐标系两种。 1机床坐标系 又称机械坐标系，其坐标和运动方向视机床的种类和结构而定。 机床坐标系的原点也称机床原点或机械原点，如图5-6、图5-8所示的O点，机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。通常叫机械原点。（1）数控车床的原点 一般在数控车床上，厂家通过设置参数

12、的方法，将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。当数控车床配置后置式刀架时，其机床坐标系如图5-8所示，Z轴与车床导轨平行（取卡盘中心线），正方向是离开卡盘的方向；X轴与Z轴垂直，正方向为刀架远离主轴轴线的方向。图5-8 前置刀架数控车床机床原点（2）数控铣床的原点 数控铣床的坐标系（XYZ）的原点O和机床零点是重合的，如图5-9所示图5-9 立式数控铣床坐标系和机床原点、工件原点2编程坐标系 编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。（1）又称工件坐标系，是编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。（2）为保证编程与机床加工的一致性，工件坐标系也应是右手笛卡尔坐

13、标系。（3）工件装夹到机床上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。（4） 编程坐标系的原点，也称编程原点或工件原点，其位置由编程者确定，如图5-10所示的o2点，l 编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。l 编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如下图所示为车削零件的编程原点。图5-10 车削零件的编程原点(四) 常用编程指令 在数控机床加工中，常用G、M、T、和S指令来控制各种加操作G00G99,M00M991、常用准备功能G指令 G功能由G代码及后接两位数表示，规定其所在的程

14、序段的意义。G代码有以下两种类型。种类意义非模态代码只在被指令的程序段有效模态G代码在同组其他G代码指令前一直有效例：G01和G00是同组的模态G代码G01X20.0Z-40.5; (G01有效）G00Z-30.0； (G00有效） GSK980T系统G功能字 组别功能G00 01定位( 快速移动)*G01 直线插补(切削进给）G02 逆时针圆弧插补G03 顺时针圆弧插补G功能字功能G04暂停，准停G28返回参考点（机械原点）G32螺纹切削G50坐标系设定G65宏程序命令G70精加工循环G71外圆粗切循环G72端面粗切循环G73封闭切削循环G74端面深孔加工循环G75外圆，内圆切槽循环G76复

15、合型螺丝切削循环G功能字功能G90外圆，内圆车削循环G92螺纹切削循环G94端面切削循环G96恒线速开G97恒线速关*G98每分进给G99每转进给注意：l 带有*记号的G代码，当电源接通时，系统处于这个G代码状态。l 00组的G代码是非模态代码。l 如果使用G代码一览表中未列出的G代码，则出现报警。l 在同一个程序段中可以指令几个不同组的G代码，若在同一个程序段中可以指令了两个以上的同组G代码时，后一个G代码有效。l 在恒线速控制下，可设定主轴最大转速（G50）。l G代码分别用各组号表示。l G02、G03的顺逆方向由坐标系方向决定。FANUC 0i系统的编程指令G功能字组别功能G0001点

16、定位G01直线插补G02顺圆弧插补/螺旋插补CWG03逆圆弧插补/螺旋插补CCWG0400暂停、准确停止G05.1预读控制(超前读程序)G07.1圆柱插补G08预读控制G09准确停止G10可编程数据输入G11可编程数据输入方式取消G15极坐标指令消除G16极坐标指令G17选择XY平面G18选择XZ平面G19选择YZ平面G20英寸输入G22存储行程检测功能接通G23存储行程检测功能断开G27返回参考点检测G28返回参考点G29从参考点返回 G30返回第2、3、4参考点G31跳转功能G33螺纹切削G37自动刀具长度检测G39拐角偏置圆弧插补G40刀具半径补偿取消G41刀具半径补偿,左侧G42刀具半

17、径补偿,右侧G40.1法线方向控制取消方式G41.1法线方向控制左侧接通G42.1法线方向控制右侧接通G43正向刀具长度补偿G44负向刀具长度补偿G45刀具位置偏置加G46刀具位置偏置减G47刀具位置偏置加2倍G48刀具位置偏置减2倍G49刀具长度补偿取消G50比例缩放取消G51比例缩放有效G56选择工件坐标系3G50.1可编程镜像取消G51.1可编程镜像有效G52局部坐标系设定G53选择机床坐标系G54选择工件坐标系1G54.1选择附加工件坐标系G55选择工件坐标系2G57选择工件坐标系4G58选择工件坐标系5G59选择工件坐标系6G60单方向定位G61准确停止方式G62自动拐角方式G63攻

18、丝方式G64切削方式G65宏程序调用G66宏程序模态调用G67宏程序模态调用取消G68坐标旋转有效G69坐标旋转取消G73深孔钻循环G74左旋攻丝循环G76精镗循环G80固循环取消/外操作功能取消G81钻、锪镗或外操作功能G82钻孔循环或反镗G82钻孔循环或反镗G83深孔钻循环G84攻丝循环G85镗孔循环G86镗孔循环G87背镗循环G88镗孔循环G89镗孔循环G90绝对值编程G91增量值编程G92设坐标系最大主轴速度控制G92.1工件坐标系预置G94每分钟进给G95主轴每转进给G96恒周速控制(切削速度)G97恒周速控制取消G98固定循环返回到初始点G99固定循环返回到R点 图5-11 G98

19、 进给量：mm/min 图5-12 G99 进给量：mm/r2、F、S、T指令（1）进给功能F指令 F指令表刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法。F进给功能的设定有两种（G98、G99） 每分钟进给量（G98）如图5-11所示。 格式：G98 在G98码状态下，表示每分钟进给量。例如：G98 F200 表示进给量200mm/min。 每转进给量（G99）如图5-12所示。 格式：G99 在G99码状态下,F后面的数值表示的是主轴每转的切削进给量或切螺纹的螺距，在数控车床上这种进给量指令使用的较多。例如：G99 F0.5 表示进给

20、量0.5mm/r G99 F1.0 表示进给量1.0mm/r F的指定范围:1-8000mm/min F的指定范围: 0.01-500.00mm/r 机床默认G98说明：G98为数控车床的初始状态。（2）主轴转速功能S指令 S指令表示机床主轴的转速。其表示方法有以下三种： 转速 S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴转速为1000r/min。 恒线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为m/min。如S60表示切削点的线速度恒定为60 m/min。 代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速或线速的数值，而只是主轴速度的代号。 （3）主轴转速功能设定（G50

21、、G96、G97） 主轴转速功能有恒线速度和恒转速两种控制指令方式，并可限制主轴最高转速。 主轴最高转速限制 格式：G50 S 功能：该指令可防止因主轴转速过高，离心力太大，产生危险及影响机床寿命。 例如： G50 S1800 表示最高转速为1800r/min 主轴速度以恒线速度设定，单位：m/min。 格式：G96 S （恒线速开） 功能： 该指令用于车削端面或工件直径变化较大的场合。采用此功能，可保证当工件直径变化时，主轴的线速度不变，从而保证切削速度不变，提高了加工质量。 例如：G96 S150 表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在150m/min。 由线速度可求得主轴转速如下：

22、n=1000/（d） 图5-13 所示的切削零件，为保持A、B、C各点的线速度一致,则在每点的主轴转速分别为：nA = 1000150/（40）= 1193 r/minnB = 1000150/（60）= 795 r/minnC = 1000150/（70）= 682 r/min上述主轴转速的变化是由数控系统自动控制的。图5-13 恒线速车削方式 主轴速度以转速设定，单位：r/min。 格式：G97 S （恒线速关） 功能：该指令用于车削螺纹或工件直径变化较小的场合。设定主轴转速并取消恒线速度。 当由G96转为G97时，应对S码赋值，未指令时将保G96指令的最终值。当由G97转为G96时，若没

23、有S指令，则按前一G96所赋S值进行恒线速度控制。例1：设定主轴速度G96 S150； 线速度恒定，切削速度150m/min。G50 S2500； 设定主轴最高转速为2500 r/min。G97 S300； 取消线速度恒定功能，主轴转速300r/min（4）刀具功能T指令 功能：该指令可指定刀具及刀具补偿。 格式：T 说明：a前两位表示刀具序号（099），后两位表示刀具补偿号（0164）；b刀具的序号可以与刀盘上的刀位号相对应；c刀具补偿包括形状补偿和磨损补偿；d刀具序号和刀具补偿号不必相同，但为了方便通常使它们一致；e取消刀具补偿的T指令格式为：T00 或T00。 采用T指令编程 由T和数字

24、组成。有T和T两种格式，数字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。 采用T、D指令编程 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。3M指令（1）程序停止 指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。（2）程序计划停止 指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床操作面板上的任选停机的开关置1时，这个代码才有效。（3）主轴正转、反转、停止 指令：M03、M04、M05 功能：M03、M04指令可使主轴正、反转。与同段程序其他指令一起开始

25、执行。M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停转。（4）换刀 指令：M06 功能：自动换刀。用于具有自动换刀装置的机床，如加工中心、数控车床。（5）程序结束 指令：M02或M30 功能：该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行， M30还可使控制返回到程序的开头。（6）冷却液开关M08、M09（7）尾座进退M10、M11（8）卡盘夹紧、松开M12、M13（9）润滑开关（不输出信号）M32、M33三、实训内容观察数控加工实训基地的数控机床，判断每种数控机床的坐标系。根据数控机床中存储的程序，进一步了解数控加工程序的构成。四、课堂小结通过本次课的教学，要求掌握工件坐标系的确定方法，明确标

26、准坐标系与运动方向的关系，能理解常用的指令的功能。As of Microsoft Internet Explorer 4.0, you can applmultimedia-style effects to your Web pages using visual filters and transitions. You can apply visual filters and transitions to standard HTML controls, such as text containers, images, and other windowless objects. Transiti

27、ons are time-varying filters that create a transition from one visual state to another. By combining filters and transitions with basic scripting, you can create visually engaging and interactive documents.Internet Explorer 5.5 and later supports a rich variety of optimized filters. Click the follow

28、ing button to see a demonstration of many of these filters and how to usetheProcedural surfaces are colored surfaces that display between the content of an object and the objects background. Procedural surfaces define each pixels RGB color and alpha values dynamically. Only the procedure used to com

29、pute the surface is stored in memory. The content of an object with a procedural surface applied is not affected by the procedural surface.警告：此类已序列化的对象将不再与以后的 Swing 版本兼容。当前的序列化支持适合在运行相同 Swing 版本的应用程序之间短期存储或 RMI。从 1.4 版开始，已在 java.beans 包中加入对所有 JavaBeansTM 的长期存储支持。请参见 XMLEncoder。引用类型和原始类型的行为完全不同，并且它们具

30、有不同的语义。引用类型和原始类型具有不同的特征和用法，它们包括：大小和速度问题，这种类型以哪种类型的数据结构存储，当引用类型和原始类型用作某个类的实例数据时所指定的缺省值。对象引用实例变量的缺省值为 null，而原始类型实例变量的缺省值与它们的类型有关。当JAVA程序违反了JAVA的语义规则时，JAVA虚拟机就会将发生的错误表示为一个异常。违反语义规则包括2种情况。一种是JAVA类库内置的语义检查。例如数组下标越界,会引发IndexOutOfBoundsException;访问null的对象时会引发NullPointerException。另一种情况就是JAVA允许程序员扩展这种语义检查，程序员可以创建自己的异常，并自由选择在何时用throw关推动了Web的迅速发展，常用的浏览器现在均支持15