数控加工原理及其程序编制

7 数控加工原理与程序编制7.1 概述概述 7.1.1 数控加工的基本概念 7.1.2 数控机床的组成、分类及发展 7.1.3 数控加工程序编制的内容和步骤 7.1.4 程序编制方法7.2 数控加工程序的数控加工程序的编编制制 （重点、（重点、难难点）点）7.2.1 零件编程的通用标准 7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制 7.2.3 轮廓控制系统的程序编制 7.1 概述7.1.1 数控加工的基本概念数控加工的基本概念7.1.2 数控机床的数控机床的组组成、分成、分类类及及发发展展7.1.3 数控加工程序数控加工程序编编制的内容和步制的内容和步骤骤7.1.4 程序程序编编制方法制方法7.1.1 数控加工的基本概念一、数控加工一、数控加工n 概概念念：指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。与一般加工方法比较仅在控制方式有所不同。n普通机床普通机床：开车、停车、进给、主轴变速由人工控制。n自自动动机机床床和和仿仿形形机机床床：上述操作通过凸轮、靠模、挡块等装置以模拟量的形式设定。优优点点：能加工较复杂的零件，有一定的灵活性和通用性；缺缺点点：加工精度受凸轮、靠模等制造精度影响，工序准备时间长。7.1.1 数控加工的基本概念一、数控加工一、数控加工n 数数控控机机床床：通过数字指令（程序）来操纵机床的各种动作。工件的加工内容、尺寸和操作步骤等用数字代码表示，通过载体输入到机床的数控装置或系统中，由数控装置或系统加以运算处理后，转换成各种信号，控制机床动作，自动加工出工件来。n数数控控加加工工的的实实质质：由数控装置或系统代替人操纵机床进行机械零件加工的一种自动化加工方法。优优点点：广泛的适应性，加工对象改变时只需改变输入的程序指令；加工精度高，能加工复杂型面。缺点缺点：价格昂贵，控制系统复杂。7.1.1 数控加工的基本概念二、工件二、工件轮轮廓的生成方法（廓的生成方法（7-1）7.1.1 数控加工的基本概念二、工件二、工件轮轮廓的生成方法廓的生成方法n 工工作作原原理理：数控机床的执行部件，如工作台或刀架通常只能沿相互垂直的坐标方向作直线进给，因此当被加工工件上的轮廓为曲线轮廓或为执行部件移动方向不一致的直线轮廓时，此工件轮廓就只能沿工作台或刀架运动的细分线段来逼近代替。n插插补补运运算算：根据零件轮廓上已知的起、终点坐标，求出各细分点的坐标值，作为控制机床执行部件运动的依据。由数控系统的插补器或插补软件实现。n具具体体加加工工时，数控系统根据插补运算的结果，分别沿细分线段发出脉冲指令，指挥驱动系统控制工作台或刀架作步进式进给移动。7.1.1 数控加工的基本概念二、工件二、工件轮轮廓的生成方法廓的生成方法n 脉脉冲冲当当量量：每一单位细分线段的长度。脉冲当量越小，工件轮廓精度越高。一般脉冲当量定为0.010.005mm。n直直线线插插补补：具有沿直线分配脉冲功能的插补方式。n圆圆弧插弧插补补：具有沿圆弧分配脉冲功能的插补方式。数控机床的数控系统大多具有直线和圆弧插补功能，有的还具有抛物线和其他高次曲线的插补功能。n加工直加工直线线：知道直线的起、起、终终点坐点坐标标信息。n加工加工圆圆弧弧：知道圆圆弧的起、弧的起、终终点坐点坐标标及及圆圆心坐心坐标标或半径。或半径。7.1.1 数控加工的基本概念三、数控加工作三、数控加工作业过业过程（程（7-2）7.1.1 数控加工的基本概念三、数控加工作三、数控加工作业过业过程程通常由下述几个方面几个方面内容组成：1、根根据据被被加加工工零零件件的的工工序序图图纸纸编编写写该该零零件件的的加加工工程程序序，包括包括：1）根据加工要求把加工）根据加工要求把加工过过程分成若干个程序段；程分成若干个程序段；2）确定各程序段的加工控制指令；）确定各程序段的加工控制指令；3）计计算刀具运算刀具运动轨动轨迹的坐迹的坐标标数据；数据；4）按加工）按加工过过程程编编排各指令以及按排各指令以及按规规定的自定的自动动控制控制语语言和格式言和格式编编写程序写程序单单。2、将程序、将程序单单全部加工程序的信息全部加工程序的信息记录记录在信息在信息载载体上体上3、通、通过输过输入装置将程序入装置将程序输输入数控系入数控系统统7.1.1 数控加工的基本概念三、数控加工作三、数控加工作业过业过程程4、数数控控系系统统对对输输入入的的信信息息进进行行计计算算处处理理，根根据据处处理理结结果果向向机机床床各各坐坐标标的的驱驱动动伺伺服服系系统统分分配配进进给给脉脉冲冲，并并发发出出必要的动作信号必要的动作信号5、伺伺服服系系统统将将进进给给脉脉冲冲转转换换放放大大，驱驱动动机机床床执执行行件件按按要要求的轨迹运动，并配以其它机床动作实现零件的加工。求的轨迹运动，并配以其它机床动作实现零件的加工。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语1、数控机床的坐、数控机床的坐标轴标轴与运与运动动方向方向 为了正确地控制数控机床的运动和进行程序编制，有关标准（如JB3051-82）对机床坐标轴及运动方向作出了如下规定：1）一个直）一个直线进给线进给运运动动或一个或一个圆圆周周进给进给运运动动定定义义一个坐一个坐标轴标轴 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，一一律律假假设设工工件件不不动动，用刀具相对于工件作进给运动的方向确定坐标轴方向。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语1、数控机床的坐、数控机床的坐标轴标轴与运与运动动方向方向 2）机机床床的的直直线线进进给给运运动动的的直直角角坐坐标标系系用用X、Y、Z表表示示，成成为为基基本本坐坐标标系。关系用右手定系。关系用右手定则则（图图7-3）。）。通常取Z轴轴平平行行于于机机床床的的主主轴轴，Z轴的正方向是使刀具远离工件的方向。X轴轴取取为为水平且平行于工件的装水平且平行于工件的装夹夹面。面。3）围围绕绕X、Y、Z轴轴旋旋转转的的圆圆周周进进给给坐坐标标轴轴分分别别用用A、B、C表表示示，其其正向按右手螺旋定正向按右手螺旋定则则确定（确定（图图7-3b）4）如如果果在在X、Y、Z主主要要直直线线运运动动之之外外，另另有有轴轴线线平平行行于于它它们们的的坐坐标标系，可命名系，可命名为为U、V、W，称，称为为第二坐第二坐标标系。系。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语1、数控机床的坐、数控机床的坐标轴标轴与运与运动动方向（方向（图图7-3）7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语2、数控机床的坐、数控机床的坐标标数与数与联动轴联动轴数数n坐坐标标数数：指有几个进给运动采用了数字控制。图7-5a，X、Z方向控制，是一台两坐标数控车床；图7-5b，其X、Y、Z三个方向的进给运动都能进行控制，故是一台三坐标的数控铣床。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语2、数控机床的坐、数控机床的坐标标数与数与联动轴联动轴数数 有些数控机床的运动部件较多，在同一坐标轴方向上会有两个或更多的进给运动是数控的，所以还有四坐标、五坐标、甚至更多坐标的数控机床。n注注意意：数控机床的坐标数不要与“两坐标加工”、“三坐标加工”相混淆。图7-5b是一台三坐标数控铣床，若机床数控装置只能控制任意两坐标联动，则只能实现两坐标加工；若数控装置能控制三个坐标联动，则能实现三坐标加工。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语3、机床坐、机床坐标标系与工件坐系与工件坐标标系系n机机床床坐坐标标系系：机床上固有的坐标系。其固定的坐标原点（也称机床原点），可用机床的坐标轴返回各自的原点（又称零点）以后，各坐标轴部件上的基准线和基准面之间的距离来确定。如立式数控铣床的机床原点为X、Y轴返回零点后主轴中心线与工作台面的交点，可由主轴中心线至工作台的两个侧面的给定距离来测定。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语3、机床坐、机床坐标标系与工件坐系与工件坐标标系系n工工件件坐坐标标系系：是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图样上的某一固定点为原点（也称工件原点）所建立的坐标系。编编程程尺尺寸寸都都按按工工件件坐坐标标系系中中的的尺尺寸寸确确定定。在加工时，工件随夹具在机床上安装后，需测量工件原点与机床原点间的距离，此距离称为工件原点偏置。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语4、绝对绝对坐坐标标与相与相对对坐坐标标 数控编程时，工件上各加工点的坐标可用以下两种方式描述：n相相对对方方式式（增增量量方方式式）：其特点是处于坐标系中的各个点的位置，都是以该点的坐标与相邻点坐标之差来表示。优优点点：表示工件上的尺寸或距离比较直观，便于手工编程中的尺寸检查；缺缺点点：当改变工件上某一点的坐标值时，将影响相邻点的增量坐标值。7.1.1 数控加工的基本概念四、数控加工中的几个重要四、数控加工中的几个重要术语术语4、绝对绝对坐坐标标与相与相对对坐坐标标（图图7-6）n绝绝对对方方式式：其特点是处于坐标系中的每一点位置，都是以该点对坐标原点的坐标来表示。优优点点：当改变工件上某一尺寸的坐标时，不会影响其它尺寸的坐标值。绝对坐标绝对坐标：、两点 X1=30，Y1=35，X=12，Y=15 相对坐标相对坐标：以点为原点 X=-18，Y=-207.1.2 数控机床的组成、分类及发展一、数控机床的一、数控机床的组组成（成（图图7-7）7.1.2 数控机床的组成、分类及发展一、数控机床的一、数控机床的组组成成1、输输入介入介质质 采用数控机床加工零件时，应首先将加工一个零件所必需的全部信息（零件的装夹位置、加工的工艺路线、机床的进给方向、速度和位移大小、主运动的控制及刀具的选择、交换等）用标准的数控代码，按规定的方法和格式，编制成零件的数控程序并存放到一种便于输入给数控装置的信息载体上。输输入介入介质质是将人的操作意是将人的操作意图转图转达达给给数控机床的中数控机床的中间间媒介。媒介。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展一、数控机床的一、数控机床的组组成成2、输输入装置入装置 作作用用是将输入介质上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。输输入装置可以是光入装置可以是光电读带电读带机、机、录录音机或音机或软盘驱动软盘驱动器。器。有些数控机床，不用任何程序存储载体，而是将数控程序单的内容通过数控装置上的键盘，用手工式输入，或者将数控程序由由编编程程计计算机用通算机用通讯讯方式方式传传送到数控装置。送到数控装置。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展一、数控机床的一、数控机床的组组成成3、数控装置、数控装置 数控机床的中枢，它接受输入装置送来的脉冲信号，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编辑、运算及逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分进行规定的、有序的动作。4、机床的机械部件、机床的机械部件 包括：主运动部件、进给运动执行部件、床身、立柱等支承部件。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展一、数控机床的一、数控机床的组组成成5、伺服系、伺服系统统 伺服系统由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。作用：接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服电路作一定的转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。伺服系统的性性能能在很大程度上决定数控机床的加加工工精精度度、加工表面加工表面质质量和生量和生产产效率。效率。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展一、数控机床的一、数控机床的组组成成6、反、反馈馈系系统统 包括位置、速度反馈回路和适应控制反馈回路两个部分。位位置置、速速度度反反馈馈回回路路的的作作用用：将机床的实际位置、速度参数检测出来，转变成电信号，输送给数控装置，使数控装置能够校核机床的实际位置及实际速度是否与指令一致，如果一致则由数控系统发出指令进行纠正。适适应应控控制制回回路路作作用用：在切削过程中随时检测某些状态参数，并能够根据预定的评价指标或约束条件及时修正机床的输入参数（切削力、速度、功率等），从而使切削工程达到最佳状态，以获得最优的切削效益。（较贵，目前采用较少）7.1.2 数控机床的组成、分类及发展二、数控机床的分二、数控机床的分类类1、按数控机床的加工功能不同分、按数控机床的加工功能不同分类类（1）点点位位控控制制数数控控机机床床：点位控制数控机床只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。这类机床主要有数控钻床、冲床和镗床。（2）直直线线控控制制数数控控机机床床：它除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要保证被控制的两点间的位移轨迹是平行于某一坐标轴的直线，并且在直线位移过程中按需要的进给速度进行切削。直线控制的数控车床和数控磨床，只有两个坐标轴，可用于阶梯轴的车削和磨削加工；直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面铣削加工。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展二、数控机床的分二、数控机床的分类类1、按数控机床的加工功能不同分、按数控机床的加工功能不同分类类（1）轮轮廓廓控控制制数数控控机机床床：又称连续轨迹控制或多坐标联动数控机床。机床上有几个坐标轴，数控装置能同时连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。数控装置具有插补运算的功能，能协调各坐标轴间的运动速度，能够进行多坐标联动控制，能进行点位和直线控制。现代的数数控控机机床床（数控铣床、磨床、加工中心、点火花线切割）都都具具有有轮轮廓廓控控制制功功能能（除少数专用数控机床：数控钻床、冲床）7.1.2 数控机床的组成、分类及发展二、数控机床的分二、数控机床的分类类2、按所用、按所用进给进给伺服系伺服系统统的不同分的不同分类类（1）开）开环环数控机床数控机床：没有位置检测器和反馈线路等环节。优优缺缺点点：比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制（图7-8）。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展二、数控机床的分二、数控机床的分类类2、按所用、按所用进给进给伺服系伺服系统统的不同分的不同分类类（2）半半闭闭环环数数控控机机床床：速度检测器和伺服马达同轴刚性连接，随时实测伺服马达的转速。机床数控装置是根据来自位置检测器的位置反馈信息和来自速度检测器的速度反馈信息与指令信息相比较的结果来控制位置和速度的。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展二、数控机床的分二、数控机床的分类类2、按所用、按所用进给进给伺服系伺服系统统的不同分的不同分类类（3）闭闭环环数数控控机机床床：同（2），但位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制。缺点：缺点：系统复杂，调试维修困难，成本高（图7-10）。7.1.2 数控机床的组成、分类及发展三、数控机床的三、数控机床的发发展展n1952年年：麻省理工学院试制成功世界上第一台数控铣床，数控装置采用电子管，体积庞大，价格昂贵；n1959年年：数控装置采用晶体管和印制电路板，第二代；n1965年年：采用集成电路数控装置，第三代，体积小，功耗少，可靠性提高；n60年年代代末末：由一台计算机直接控制多台机床的直接控制系统以及由小型计算机控制的计算机数控系统（CNC），D第四代；n1974年年：研制成功使用微处理器和半导体存储的微型计算机数控装置（MNC），第五代；功能增加了1倍，体积缩小为1/20，价格降低了3/4，可靠性极大提高；7.1.2 数控机床的组成、分类及发展三、数控机床的三、数控机床的发发展展n80年年代代初初：随着软件技术的发展，出现了利用键盘和显示屏手动输入数据的人机对话式自动编程的数控装置；n目目前前：控制系统日趋小型化和多功能化，并向着具备完善的自诊断功能发展。数控机床的自动化程度更加提高，更多的数控机床将具备刀具和工件的自动交换装置和储存装置，并具有多种监控功能，形成高度自动化的柔性制造系统（FMS）7.1.3 数控加工程序编制的内容和步骤程程序序编编制制：从分析零件图样和加工要求开始，到获得机床数字控制系统所需的程序指令或信息载体的整个工作过程。一般来说，用数控机床加工任何一种零件的程序编制，都要包含如下七个方面七个方面的工作：1、分析零件、分析零件样图样图 首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度以及毛坯形状和热处理要求等，通过分析可以确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或者该零件的哪些工序或哪几个表面应在数控机床上加工。7.1.3 数控加工程序编制的内容和步骤2、确定数控加工工、确定数控加工工艺过艺过程程 在分析零件图纸的基础上，确定零件的加工方法（如机床、刀具与夹具的选定，工件的定位与夹紧方法的选择）和加工路线（如对刀点、进给路线）并确定切削用量等工艺参数（如进给速度、切削深度或宽度、主轴转速等）。3、数、数值计值计算算 根据零件图样和确定的加工路线，计算出数控机床所需的刀位点的坐标数据。n点位控制数控机床：往往无需数值计算；n对于直线、圆弧轮廓零件，有直线及圆弧插补功能和刀具半径补偿功能，数值计算也较简单；n当零件形状比较复杂，并与数控系统的插补功能不一致时，需进行较复杂的数值计算。7.1.3 数控加工程序编制的内容和步骤4、编编写零件加工程序写零件加工程序单单 根据加工路线计算出来的刀位点的坐标数据和已确定的切削用量，结合数控系统对输入信息的要求，编写零件加工程序单。5、制、制备备信息信息载载体体 将程序单上的内容记录在信息载体上，作为数控装置的输入信息，若程序简单，也可直接将其通过键盘输入。6、校、校对检查对检查信息信息载载体体 最通常而又比较有效的方法是将信息载体上的内容输入到机床数控装置进行机床的空运转检查。7、首件、首件试试加工加工 此方法不仅可查出程序单和信息载体是否有错，还可知道零件加工精度是否符合要求。7.1.4 程序编制方法程序程序编编制制可分为手工手工编编程程和自自动编动编程程两种。手手工工编编程程：要求编程人员熟悉数控代码及编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力。繁琐、费时、易出错。自自动动编编程程：编程人员根据零件图样的要求，用专门的、人们容易理解的编程语言，编出零件数控加工的语言程序（源程序），通过计算机编程系统对零件源程序的处理，可直接输出零件的数控加工程序或数控纸带，所有的数值计算，程序单编写由计算机自动完成，也称计算机辅助编程。7.1.4 程序编制方法自自动编动编程系程系统发统发展展趋势趋势和特点和特点1、朝着小型、朝着小型语语言系言系统发统发展展 这类系统容易掌握，便于使用，成本低；2、朝着加工技、朝着加工技术处术处理理语语言系言系统发统发展展 早期自动编程系统如APT系统，只能完成计算机辅助几何参数的计算；后期如德国的EXAPT，在APT基础上，扩充了工艺处理的能力。只要给出零件的最终加工尺寸、精度及材料，计算机就能够自动确定加工顺序、刀具、进给速度、主轴转速等工艺参数，而且能部分解决工艺过程最优化问题。7.1.4 程序编制方法自自动编动编程系程系统发统发展展趋势趋势和特点和特点3、朝着新的自、朝着新的自动编动编程技程技术发术发展展 70年代后期：会话型自动编程、图形交互编程和数字化技术编程；80年代：用语音实现人机联系的语言编程方法。4、数控、数控编编程与程与CAD的的连连接和集成接和集成 集成化的CAD/CAM就是使设计和制造中的各项功能计算机化，并且通过一个公用的中心数据库把这些功能联结在一起；重要的优点是所有的信息都储存在计算机上，数据从一个部门传送到另一个部门更加迅速、可靠，生产效率高，差错少；CAD来自绘制工程图，生产人员用CAD提供的零件描述作为CAM的起点，为零件的生产编制工艺规程（CAPP）产生NC机床的程序，进行数控加工；7.2 数控加工程序的编制7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准7.2.2 点位、直点位、直线线控制系控制系统统的程序的程序编编制制7.2.3 轮轮廓控制系廓控制系统统的程序的程序编编制制 7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准一、穿孔一、穿孔带带 也称控制带，它是数控加工中最常见的信息载体。有孔表示“1”，无孔表示“0”，第三列和第四列之间的连续小孔称同步机，作为每行信号孔的定位基准，并产生同步信号。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准二、代二、代码码 代码是数控系统传递信息的语言，一般用一个8位二进制数来表示。目前常用的代码有ISO、EIA（Electronic Industries Association美国电子工业协会）两种。我国制订的JB3050-82数控机床用七单位编码字符与ISO编码基本相同。见表表7-2，P105。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准三、程序格式三、程序格式 1、程序的、程序的组组成成 一个完整的零件加工程序由若干个程序段组成；一个程序段由若干个代码字组成；每个代码字则由文字（地址符）和数字组成。字母、数字、符号统称字符。例如：N001 G90 G00 X2700 Y3000 Z15000 M03 LF N002 Z-14800 LF N017 X-5000 Y-4000 Z14800 M02 LF G91相对坐标编程；G00点位控制；M03主轴顺转；LF结束符；M02整个程序结束标志。由17个程序段组成，每个程序段以顺序号字“N”开头，以符号符号LF结结束束。每个程序段中有若干个代码字，如第1程序段有8个代码字。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准三、程序格式三、程序格式2、地址程序段格式的、地址程序段格式的组组成成 程程序序段段格格式式：指一个程序段中的字的排列书写方式和顺序，以及每个字和整个程序段的长度限制和规定。常用的程序段格式：地址格式地址格式（常用）和分隔符分隔符顺顺序格式序格式。（1）程序段内字的）程序段内字的顺顺序序 各字的先后顺序并不严格，但一般习惯的排列顺序如下 7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准三、程序格式三、程序格式2、地址程序段格式的、地址程序段格式的组组成成（1）程序段内字的）程序段内字的顺顺序（序（续续）在同一程序段中，X、Y、F、S、T等字不能重复，但不同组的G功能或M功能可以多于一个；不需要的字略去；与上一程序段相同的模态字可以省略。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准三、程序格式三、程序格式2、地址程序段格式的、地址程序段格式的组组成成（2）程序段内各字的）程序段内各字的说说明明 顺顺序序号号字字：由地址码N和后面的若干位数字构成，用来识别程序段的编码。例如：N001，N010分别表示是第一程序段和第10程序段。准准备备功功能能字字（G功功能能字字）：由地址码G和两位数字构成，用来描述机床的动作类型，如G01表示直线插补功能，G02表示顺时针圆弧插补功能。常用的G功能见表表7-3。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准表7-3 7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准三、程序格式三、程序格式2、地址程序段格式的、地址程序段格式的组组成成（2）程序段内各字的）程序段内各字的说说明明 尺尺寸寸字字：尺寸字由地址码、符号和绝对值（或增量）的数字构成，用来描述各坐标的运动尺寸。尺寸字码有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、I、J、K、A、B、C等。坐标尺寸字的正号“”可省略。例如：X100，Y120，Z50分别表示X、Y、Z坐标方向的移动量。进进给给速速度度功功能能字字：由地址码F和在其后面的若干数字构成，这个数字的单位可以是mm/r或mm/min，也有用进给率数1/min表示，取决于每个数控系统所采用的进给速度指定方法。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准三、程序格式三、程序格式2、地址程序段格式的、地址程序段格式的组组成成（2）程序段内各字的）程序段内各字的说说明明 主主轴轴转转速速功功能能字字：由地址码S和其后面的若干个数字构成，其单位可以是转速r/min或切削速度m/min.刀刀具具功功能能字字：由地址码T和若干数字构成，在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择所需的刀具。刀具功能字中的数字代表刀具的编号。辅辅助助功功能能字字（M功功能能字字）：由地址码M和两位数字表示，常用的M指令见表表7-4。各种数控系统的M功能并不完全相同，因此，在编程时必须了解所使用的数控系统的M功能。7.2.1 零件零件编编程的通用程的通用标标准准表7-4程序段结束程序段结束：在每一程序段结束以后，均应加上程序段结束码。在ISO代码中用LF；在EIA代码中用CR，而在JB3050-82中，除了LF外，还可用NL。7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制 数数控控加加工工程程序序的的类类型型：点点位位、直直线线切切削削程程序序编编制制和连连续续轨轨迹程序迹程序编编制。制。n 不不同同点点：点位程序只用于在一个点（孔）上定位，然后完成一种操作（如钻孔），刀具在各点（孔）之间的移动轨迹无关紧要。轮廓加工程序的刀具轨迹是由编程人员规定的，应用于连续切削加工。7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制在在编编制点位控制系制点位控制系统统加工程序加工程序时时，应应注意下面几方面注意下面几方面问题问题：1、进给进给路路线线要短要短 虽然点位控制加工时对刀具移动轨迹没有什么要求，但是在程序编制时必须保证刀具或工作台从一个位置移至下一个位置时，不致于工件、夹具和机床碰撞，而且进给路线要尽可能短。2、定位要准确、定位要准确 必须提高对刀精度，零件装夹时，应尽量使定位基准与设计基准重合；编程选择坐标指令时，应尽量与图样的尺寸标注方法一致，避免尺寸换算。如：若图样尺寸为链式标注，编程时宜用增量坐标指令；若图样尺寸为坐标式标注，编程时宜用绝对坐标指令。7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制在在编编制点位控制系制点位控制系统统加工程序加工程序时时，应应注意下面几方面注意下面几方面问题问题：3、刀具、刀具预调预调 在钻床、镗床、加工中心等机床上加工零件时，切削尺寸是由程序规定的。为了计算刀具的行程长度（程序指令值），编程时必须知道每把刀具的长度尺寸Zr、刀具顶端至工件表面的距离ZS、被加工零件钻削深度Zd以及刀具引入量Za和刀具超出量Zb。刀具轴向各尺寸关系如图如图7-25。7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制图图7-25其中Z0对于每一种机床是已知的一定值，刀具行程长度为（Za+Zd+Zb），而刀具长度尺寸Zr需通过刀具预调确定。对于点位加工对于点位加工，被加工的孔径尺寸是由刀具保证孔径尺寸是由刀具保证的，与控制系统无关，而孔距尺寸精度孔距尺寸精度则取决于机床的控制系统与机械系统的精度以及与编程有关的误差。7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制实例：图实例：图7-27 工件要求在a、b、c、d点处钻孔，NC机床 的 脉脉 冲冲 当当 量量 为为0.01mm，程序采用增量坐标指令增量坐标指令。7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制N001 G91 G00 X2700 Y3000 Z15000 M03 LF（G91相对坐标编程；G00点位控制，快速定位；M03主轴顺时针方向旋转；LF结束码。快进到a点之上150mm的点）N002 Z-14800 LF（快进到a点之上的2mm的位置）N003 G01 Z-1700 F-200 LF（G01直线插补；以200mm/min切削a点的孔）N004 G00 Z1700 LF（快进，工具向上）N005 X1300 Y2000 LF 7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制（b点之上2mm快进定位）N006 G01 Z-1700 LF（以N003的F-200在b点上钻孔）N007 G00 Z1700 LF（快进，工具向上）N008 X2000 LF（c点定位）N009 G01 Z-1700 LF （c点钻孔）N010 G00 Z1700 LF（快速退刀）7.2.2 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制 N011 X1000 Y-1500 LF（d点定位）N012 G01 Z-1700 LF（d点钻孔）N013 G00 Z1700 LF（快速退刀）N014 X-7000 Y-3500 Z14800 M02 LF（M02结束程序；至原点上150mm，主轴停止。）7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制 轮廓控制系统：轮廓控制系统：又称连续控制系统。能同时控制机床的几个坐标动作，并能使几个坐标方向的运动之间保持预先确定的关系（直线、圆弧、平面或空间曲线），因而能把工件加工成某一形状的轮廓。刀具中心轨迹：刀具中心轨迹：零件加工程序是用刀位点的运动轨迹来描述的。对于圆形刀具，刀位点就是刀具的中心，在零件加工过程中，刀具和零件产生相对位移的刀具中心的路程。显然，刀具中心轨迹是零件轮廓的等距刀具中心轨迹是零件轮廓的等距线。线。轮廓控制系统的加工程序编制工作最大的困难就是数数学处理。学处理。7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制数学处理的主要任务：数学处理的主要任务：根据零件形状，按照已经确定的进给路线和允许的编程误差，计算出数控系统的输入数据，亦即零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些点的坐标数据。具体包括：具体包括：1、基点和节点的计算、基点和节点的计算n基点基点：构成零件轮廓各相邻几何元素的交点或切点。n节点节点：逼近线段的交点。由于一般数控装置只具备直线插补和圆弧插补功能，当加工非圆曲线时，在满足允许编程误差条件下常用直线和圆弧去逼近。编程就是要计算出各直线段长度和节点坐标值、编程就是要计算出各直线段长度和节点坐标值、各圆弧的起点、终点及圆心坐标值。各圆弧的起点、终点及圆心坐标值。7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制数学处理的主要任务：数学处理的主要任务：2、刀具中心轨迹的计算、刀具中心轨迹的计算 数控铣床的控制系统要求编程给出刀具中心轨迹上的基点或节点的坐标数据，以控制刀心运动轨迹，由铣刀切削刃加工出零件轮廓。3、辅助程序计算、辅助程序计算 对刀点到切入点的程序以及由切削终点返回到对刀点的程序都是辅助程序。4、增量计算（重点）、增量计算（重点）增量坐标系统的数控装置输入的数据是增量坐标指令。n直线段：直线段：需算出直线终点相对于起点的坐标增量值终点相对于起点的坐标增量值。7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制数学处理的主要任务：数学处理的主要任务：4、增量计算、增量计算n圆弧段：圆弧段：圆弧终点相对于起点的坐标增量值及圆弧的圆心相对于圆弧终点相对于起点的坐标增量值及圆弧的圆心相对于圆弧起点的坐标增量值。圆弧起点的坐标增量值。n或或计算圆弧起点相对于圆心的坐标增量值及圆弧终点相对于圆心计算圆弧起点相对于圆心的坐标增量值及圆弧终点相对于圆心的坐标增量值。的坐标增量值。n 对于一段轮廓直线对于一段轮廓直线，若已算出它在零件坐标系里的起点坐标（xi，Yi，Zi）和终点坐标（Xi+1，Yi+1，Zi+1）n按绝对坐标编程：按绝对坐标编程：N001 G01 G90 XXi+1 YYi+1 ZZi+1 n按增量坐标指令编程按增量坐标指令编程：N001 G01 G91 XXi+1-Xi YYi+1-Yi ZZi+1-Zi 7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制数学处理的主要任务：数学处理的主要任务：4、增量计算、增量计算n对于圆弧轮廓：对于圆弧轮廓：用用X、Y、Z表示圆弧段的终点坐标表示圆弧段的终点坐标（G90）或圆弧终点到起点距离（）或圆弧终点到起点距离（G91），用），用I、J、K分别分别表示圆弧中心相对于圆弧起点在表示圆弧中心相对于圆弧起点在X、Y、Z方向的坐标分量。方向的坐标分量。n程序格式程序格式（X0，Y0）表示圆心坐标）表示圆心坐标：N001 G02（顺圆插补）（顺圆插补）G17（XY平面）平面）G90 XXi+1 YYi+1 IX0-Xi JY0-Yi 或或 N001 G02 G17 G91 XXi+1-Xi YYi+1-Yi IX0-Xi JY0-Yi 7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例说明圆弧插补指令的应用举例说明圆弧插补指令的应用 加工图7-28一整圆，设起刀点在机床的原点，且编程原点与机床原点重合，加工时刀具从O点快速移到A点，由A点顺时针方向加工整圆又回到A点，再快速返回原点。绝对坐标编程：N001 G00 G17 G90 X30 Y0 LF N002 G02 X30 Y0 I-30 F100 LF N003 G00 X0 Y0 M02 LF 7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例说明圆弧插补指令的应用举例说明圆弧插补指令的应用 加工图7-28一整圆，设起刀点在机床的原点，且编程原点与机床原点重合，加工时刀具从O点快速移到A点，由A点顺时针方向加工整圆又回到A点，再快速返回原点。相对坐标编程：N001 G00 G17 G91 X30 Y0 LF N002 G02 X0 Y0 I-30 F100 LF N003 G00 X-30 Y0 M02 LF 7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例：图举例：图7-29铣削工件铣削工件 使用的NC机床具有刀具直径补偿和刀具偏置功能，加工程序编制如下：7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例：图举例：图7-29铣削工件铣削工件n首先对零件图进行工艺分析，并确定进给路线和工艺参数；首先对零件图进行工艺分析，并确定进给路线和工艺参数；如选用16mm立铣刀，主轴转速n=900r/min，切削进给速度F=100mm/min，使工件原点与机床原点重合。对刀点选在机床原点上。切削分粗、精加工两次进给。粗加工时，刀具中心在工件轮廓的法向偏离一个距离D，D=R+，其中R为铣刀半径，为精铣时的加工余量，精加工时的刀具偏离距离应为刀具半径R。7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例：图举例：图7-29铣削工件铣削工件n其次进行数值计算，计算步骤为：其次进行数值计算，计算步骤为：1、根据零件轮廓特点与所确定的进给路线，将加工分成、根据零件轮廓特点与所确定的进给路线，将加工分成5个工个工序段，即序段，即AB、BC、CD、DE、EA2、在工件坐标系里计算出基点、在工件坐标系里计算出基点A、B、C、D、E和圆心和圆心O1、O2的绝对坐标值的绝对坐标值 由于零件比较简单，这些点的坐标值可直接从图上得到。3、增量计算、增量计算 根据零件尺寸标注方式，选用绝对坐标编制加工程序较为方便，对于直线段可直接给出它的终点坐标值，对于圆弧段，则给出圆弧终点坐标值，而圆弧起点用其相对于圆心的坐标增量给出。7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例：图举例：图7-29铣削工件铣削工件n其次进行数值计算，计算步骤为：其次进行数值计算，计算步骤为：4、辅助程序数据计算、辅助程序数据计算 切入程序是点O机到点A的直线段，切出程序是点A至点O机的直线段，需求出这两直线段的终点坐标值。5、编写加工程序、编写加工程序 G92 X0 Y0 （完成工件坐标系到机床坐标系的变换）（完成工件坐标系到机床坐标系的变换）N001 G90 G17 G00 G42（刀具右偏）（刀具右偏）D01 X10 Y10 LF N002 G01 X30 F100 LF N003 G03（逆时针圆弧插补）（逆时针圆弧插补）X40 Y20 I0 J10 LF 7.2.3 轮廓控制系统的程序编制轮廓控制系统的程序编制举例：图举例：图7-29铣削工件铣削工件5、编写加工程序（续）、编写加工程序（续）N004 G02 X30 Y30 I0 J10 LF N005 G01 X10 Y20 LF N006 Y10 LF N007 G00 G40（取消刀具偏移）（取消刀具偏移）X0 Y0 M02 LFn刀具右偏刀具右偏：指当沿刀具前进方向观察时，刀具偏在工件轮廓的右边。：指当沿刀具前进方向观察时，刀具偏在工件轮廓的右边。nD01：数控系统的内存地址，在运行程序进行加工之前，要用数控系：数控系统的内存地址，在运行程序进行加工之前，要用数控系统的手动键盘，将刀具中心的偏移量统的手动键盘，将刀具中心的偏移量D送入到内存地址送入到内存地址D01中去，加工中去，加工时，机床根据按工件轮廓尺寸编制的加工程序和预先存放在数控系统时，机床根据按工件轮廓尺寸编制的加工程序和预先存放在数控系统内存中的刀具中心偏移量，自动计算刀具中心轨迹，并控制刀具沿轨内存中的刀具中心偏移量，自动计算刀具中心轨迹，并控制刀具沿轨迹进行加工迹进行加工 谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH