数控机床加工程序编制基础

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1、第第2 2章章 数控机床加工程序编制基础数控机床加工程序编制基础 数控加工程序：数控加工程序：从数控系统外部输入的直接用于加工的程序从数控系统外部输入的直接用于加工的程序（简称为数控程序（简称为数控程序 ）2.1 2.1 数控程序编制的概念数控程序编制的概念 2.1.1 数控程序编制的定义数控程序编制的定义 1、数控程序编制的内容及步骤、数控程序编制的内容及步骤 分 析分 析零 件零 件图 样图 样和 制和 制定 工定 工艺 方艺 方案案数数学学处处理理编编写写程程序序程程序序校校验验修 改（1）分析零件图样和制定工艺方案）分析零件图样和制定工艺方案 明确加工的内容和要求明确加工的内容和要求确

2、定加工方案确定加工方案选择适合的数控机床选择适合的数控机床选择或设计刀具和夹具选择或设计刀具和夹具确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量（2）数学处理）数学处理 直线插补与圆弧插补直线插补与圆弧插补（3）编写零件加工程序）编写零件加工程序（4）程序检验）程序检验 机床空运转，检查机床动作和运动轨迹的正确性机床空运转，检查机床动作和运动轨迹的正确性试切检验程序试切检验程序 2、数控程序编制的方法、数控程序编制的方法 计算机自动编程计算机自动编程 手工编程手工编程（1）手工编程）手工编程 编程手册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

3、工程序修改特点：特点：耗费时间较长耗费时间较长容易出现错误容易出现错误 无法胜任复杂形状零件的编程无法胜任复杂形状零件的编程（2）计算机自动编程）计算机自动编程 特点：特点：工作效率高工作效率高 可解决复杂形状零件的编程可解决复杂形状零件的编程 自动编程自动编程 图形数控自动编程图形数控自动编程 语言数控自动编程语言数控自动编程 语音数控自动编程语音数控自动编程 2.1.2 字与字的功能字与字的功能 1、字符、字符用来组织、控制或表示数据的一些符号用来组织、控制或表示数据的一些符号 如如 数字、数字、字母、字母、标点符号、标点符号、数学运算符数学运算符2、字、字 一系列按规定排列的字符，作为一

4、个信息单元一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作存储、传递和操作 字由字由地址符地址符一个英文字母一个英文字母若干位十进制数字若干位十进制数字 组成组成与与“X2500”如：如：是一个字，是一个字，X为地址符，为地址符，数字数字“2500”为地址中的内容为地址中的内容3、字的功能、字的功能（1）顺序号字）顺序号字N 又称程序段号或程序段序号又称程序段号或程序段序号 顺序号字顺序号字N和和14位后续数字位后续数字作用：作用：组成：组成：对程序的校对和检索修改对程序的校对和检索修改（2）准备功能字）准备功能字G 又称又称G功能或功能或G指令指令 建立机床或控制系统工作方式建立机床

5、或控制系统工作方式 作用：作用：常见常见G G指令见表指令见表（3）尺寸字）尺寸字 作用：作用：确定机床上刀具运动终点的坐标位置确定机床上刀具运动终点的坐标位置 确定终点的直线坐标尺寸确定终点的直线坐标尺寸：X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 确定终点的角度坐标尺寸确定终点的角度坐标尺寸：A，B，C，D，E 确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸：I，J，K（4）进给功能字）进给功能字F 又称又称F功能或功能或F指令指令 作用：作用：指定切削的进给速度指定切削的进给速度（5）主轴转速功能字）主轴转速功能字S 又称又称S功能或功能或S指令指令 指定主轴转速指定主轴转速 作用：作用：

6、（6）刀具功能字）刀具功能字T 又称又称T功能或功能或T指令指令 作用：作用：指定加工时所用刀具的编号指定加工时所用刀具的编号（7）辅助功能字）辅助功能字M 又称又称M功能或功能或M指令指令 作用：作用：指定数控机床辅助装置的开关动作指定数控机床辅助装置的开关动作 常见常见M M指令见表指令见表2.1.32.1.3程序格式程序格式 1、程序段格式、程序段格式 程序段中的字、字符和数据的安排形式程序段中的字、字符和数据的安排形式 举例：举例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M082、加工程序的一般格式、加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符）程序开始符、

7、结束符（2）程序名）程序名（3）程序主体）程序主体（4）程序结束指令）程序结束指令 格式举例：格式举例：%/开始符O1000 /程序名N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 /程序主体N300 M30 /结束符%2.2 2.2 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 2.2.12.2.1机床坐标系机床坐标系 、机床坐标系的确定、机床坐标系的确定 （1 1）机床相对运动的规定）机床相对运动的规定 工件静止，刀具运动工件静止，刀具运动（2 2）机床坐标系的规定）机床坐标系的规定 用右手笛卡尔直角坐标系决

8、定用右手笛卡尔直角坐标系决定 标准机床坐标系中标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：手笛卡尔直角坐标系决定：（3）运动方向的规定）运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向、坐标轴方向的确定、坐标轴方向的确定（1）Z坐标坐标 平行于主轴轴线平行于主轴轴线 刀具离开工件的方向为正向刀具离开工件的方向为正向（2）X坐标坐标 确定确定X轴的方向时，要考虑两种情况：轴的方向时，要考虑两种情况：1）工件做旋转运动，刀具离开工件的方向为）工件做旋转运动，刀具离开工件的方向为X坐标坐标的正方向的

9、正方向2）刀具做旋转运动，分为两种情况：）刀具做旋转运动，分为两种情况：Z Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，工件看时，+X X运动方向指向右方运动方向指向右方Z Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，向立柱看时，+X X运动方向指向右方运动方向指向右方（3）Y坐标坐标 根据根据X和和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向坐标的方向 例：根据图中所示的数例：根据图中所示的数控立式铣床结构图，试控立式铣床结构图，试确定确定X X、Y Y、Z Z直线坐标直线坐标 （1）Z坐标：

10、平行于主轴，刀具离开工件的方向为正坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正（2）X坐标：坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正具主轴向立柱方向看，向右为正（3）Y坐标：在坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系坐标确定后，用右手直角坐标系来确定来确定、附加坐标系、附加坐标系、机床原点的设置、机床原点的设置 在机床上设置的一个固定点在机床上设置的一个固定点 是数控机床进行加工运动的基准参考点是数控机床进行加工运动的基准参考点（1）数控车床的原点）数控车床的原点 一般取在卡盘一般取在卡盘端面与主轴中端面与主轴中心线的交点处心线的交点处

11、（2）数控铣床的原点）数控铣床的原点 一般取在一般取在X、Y、Z坐标的正方向坐标的正方向极限位置上极限位置上、机床参考点、机床参考点 对机床运动进行检测和控制的固定对机床运动进行检测和控制的固定位置点位置点 2.2.22.2.2编程坐标系编程坐标系 编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系 如图所示，其中如图所示，其中O2即为编程坐标即为编程坐标系原点系原点 编程原点：根据加工编程原点：根据加工零件图样及加工工艺零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标要求选定的编程坐标系的原点系的原点 2.2.32.2.3加工坐标系加工坐标系 1、加工坐标系的确定、

12、加工坐标系的确定 加工坐标系：以确定的加工原点为基准建立的坐标系加工坐标系：以确定的加工原点为基准建立的坐标系 加工原点（程序原点）：零件被装夹好后，相应的编加工原点（程序原点）：零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置程原点在机床坐标系中的位置 2、加工坐标系的设定、加工坐标系的设定 方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系 2.2.42.2.4机床加工坐标系设定的实例机床加工坐标系设定的实例 以数控铣床（以数控铣床（FANUC 0M）加工坐标系的设定为例加工坐标系的设

13、定为例 零件图样：零件图样：1、准备工作：、准备工作：机床回参考点，确认机床坐标系机床回参考点，确认机床坐标系 通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致运动方向一致 2、装夹工件毛坯、装夹工件毛坯：用直径为用直径为10的标准测量棒、塞尺对刀，的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值：得到测量值：X=-437.726,Y=-298.160,如图如图1所示所示Z=-31.833，如图如图2所示所示3、对刀测量、对刀测量用简易对刀法测量用简易对刀法测量,方法如下方法如下:图图1：X、Y向对刀方法向对刀方法图图2 2：Z Z向对刀方法向对刀方法 4

14、、计算设定值、计算设定值 X坐标设定值：坐标设定值：X=-437.726+5+0.1+40=-392.626mm Y坐标设定值：坐标设定值：Y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mm Z坐标设定值：坐标设定值：Z=-31.833-0.2=-32.033mm 5、设定加工坐标系、设定加工坐标系 6、校对设定值、校对设定值 将开关放在将开关放在 MDI 方式下，进入加工坐标系设定页面。方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据为输入数据为:X=-392.626 Y=-246.460 Z=-32.033 2.3 2.3 常用编程指令常用编程指令 2.3.1绝对尺寸指令和增量尺寸指令

15、绝对尺寸指令和增量尺寸指令 机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出 绝对尺寸：绝对尺寸：机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出 增量尺寸：增量尺寸：1、G功能字指定功能字指定 G90指定尺寸值为绝对尺寸指定尺寸值为绝对尺寸 G91指定尺寸值为增量尺寸指定尺寸值为增量尺寸 2、用尺寸字的地址符指定、用尺寸字的地址符指定 绝对尺寸的尺寸字的地址符用绝对尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z 增量尺寸的尺寸字的地址符用增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W 2.3.22.3.2预置寄存指令预置寄存指令G92 G9

16、2 编程格式：编程格式：G92 XY Z X、Y、Z的值是当前刀具位置相对于加工原点位置的值的值是当前刀具位置相对于加工原点位置的值 按照程序规定的尺寸字值，通过当前刀具所在位置来按照程序规定的尺寸字值，通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的原点设定加工坐标系的原点这一指令不产生机床运动这一指令不产生机床运动 注意：这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置注意：这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的（起始位置）的变化而变化的 2.3.32.3.3坐标平面选择指令坐标平面选择指令 选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面 G19表示选择表示选择 Y

17、Z平面平面 G17表示选择表示选择 XY平面平面G18表示选择表示选择 ZX平面平面2.3.42.3.4快速点定位指令快速点定位指令 编程格式：编程格式：G00 X Y Z X、Y、Z的值：的值：快速点定位的终点坐标值快速点定位的终点坐标值 例：从例：从A点到点到B点快速移动的程序段为：点快速移动的程序段为：G90 G00 X20 Y3 同时到达终点 单向移动至终点 2.3.52.3.5直线插补指令直线插补指令 产生按指定进给速度产生按指定进给速度F实现的空间直线运动实现的空间直线运动 程序格式：程序格式：G01 X Y Z F 其中：其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值的值是直线插补的

18、终点坐标值 其程序段为：其程序段为：绝对方式编程：绝对方式编程：G90 G01 X10 Y10 F100增量方式编程：增量方式编程：G91 G01 X-10 Y-20 F100 例：实现图中从例：实现图中从A点到点到B点的直线插补运动。点的直线插补运动。2.3.62.3.6圆弧插补指令圆弧插补指令 G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补为按指定进给速度的顺时针圆弧插补G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补为按指定进给速度的逆时针圆弧插补 程序格式：程序格式：XY平面：平面：G17 G02 X Y I J(R)FG17 G03 X Y I J(R)FZX平面：平面：G18 G02 X Z I K

19、(R)FG18 G03 X Z I K(R)FYZ平面：平面：G19 G02 Z Y J K(R)FG19 G03 Z Y J K(R)F 2.3.72.3.7刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令 G41为左偏刀具半径补偿为左偏刀具半径补偿 G42为右偏刀具半径补偿为右偏刀具半径补偿 刀具半径补偿刀具半径补偿 G40 为补偿撤消指令为补偿撤消指令 程序格式：程序格式：G00/G01 G41/G42 X Y H/建立补偿程序段建立补偿程序段 G00/G01 G40 X Y /补偿撤消程序段补偿撤消程序段/轮廓切削程序段轮廓切削程序段2.3.82.3.8刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令 G43 为正补

20、偿，即将为正补偿，即将Z坐标尺寸字与坐标尺寸字与H代码中长度代码中长度补偿的量相加，按其结果进行补偿的量相加，按其结果进行Z轴运动。轴运动。G49为撤消补偿为撤消补偿G44 为负补偿，即将为负补偿，即将Z坐标尺寸字与坐标尺寸字与H中长度补偿中长度补偿的量相减，按其结果进行的量相减，按其结果进行Z轴运动。轴运动。编程格式为：编程格式为：G01 G43/G44 Z H /建立补偿程序段建立补偿程序段 /切削加工程序段切削加工程序段G49 /补偿撤消程序段补偿撤消程序段 2.4.12.4.1选择编程原点选择编程原点 车削零件的编程车削零件的编程原点选择见图原点选择见图 铣削零件的铣削零件的编程原点编程原点