第3章控编程基础知识

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1、http:/ 数控编程基础知识数控编程基础知识 （时间：2次课，4学时）http:/ 数控编程基础知识数控编程基础知识n教学目标：n数控机床要按照预先编制好的程序自动加工零件，编程人员数控机床要按照预先编制好的程序自动加工零件，编程人员必须按照机床规定的指令代码及程序格式，把零件的加工过必须按照机床规定的指令代码及程序格式，把零件的加工过程编成加工程序才能实施数控加工。本章学习数控编程的基程编成加工程序才能实施数控加工。本章学习数控编程的基本概念、数控指令、数控程序的结构以及坐标系知识，为学本概念、数控指令、数控程序的结构以及坐标系知识，为学习各种数控设备的手工编程、自动编程建立基础。习各种数

2、控设备的手工编程、自动编程建立基础。 http:/ 数控编程基础知识数控编程基础知识n教学重点和难点：l数控指令及其功能。数控指令及其功能。l各种坐标系及其坐标原点。各种坐标系及其坐标原点。l数控加工程序格式与组成。数控加工程序格式与组成。http:/ 数控编程基础知识数控编程基础知识n3.1 数控编程概述数控编程概述 n3.2 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 n3.3 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 n3.4 实训实训 n3.5 习习 题题 http:/ 数控编程概述数控编程概述u3.1.1 数控编程的基本概念数控编程的基本概念 u3.1.2 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和

3、步骤 u3.1.3 数控编程的方法数控编程的方法 http:/ 数控编程概述数控编程概述n数控编程是实施数控加工前的必须工作，数控机床数控编程是实施数控加工前的必须工作，数控机床没有加工程序将无法实现加工。编程的质量对加工没有加工程序将无法实现加工。编程的质量对加工质量和加工效率有着直接的影响。因为，程序是一质量和加工效率有着直接的影响。因为，程序是一切加工信息的载体，操作者对机床的一切控制都是切加工信息的载体，操作者对机床的一切控制都是通过程序实现的。只有高质量的加工程序才能最大通过程序实现的。只有高质量的加工程序才能最大限度地发挥数控机床的潜能，达到数控加工应有的限度地发挥数控机床的潜能，

4、达到数控加工应有的技术效果与经济效益。技术效果与经济效益。 http:/ 数控编程的基本概念数控编程的基本概念 n零件程序的编制过程，称为数控编程。具体地说，数控编程是指根据被零件程序的编制过程，称为数控编程。具体地说，数控编程是指根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序加工零件的图纸和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向(零件轮廓轨迹尺寸零件轮廓轨迹尺寸)、工艺参数工艺参数(主轴转速、进给量、切削深度主轴转速、进给量、切削深度)及辅助动作及辅助动作(变速，换刀，冷却变

5、速，换刀，冷却液开、停，工件夹紧、松开等液开、停，工件夹紧、松开等)等，用数控系统所规定的规则、代码和等，用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件格式编制成文件(零件程序单零件程序单)，并将程序单的信息制作成控制介质的整，并将程序单的信息制作成控制介质的整个过程。从广义上讲，数控加工程序的编制包含了数控加工工艺的设计个过程。从广义上讲，数控加工程序的编制包含了数控加工工艺的设计过程。过程。n数控编程方式有手工编程和自动编程。数控编程方式有手工编程和自动编程。 http:/ 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 n数控编程的主要内容包括零件几何尺寸及加工要求分析、数学处理、编数控编程的主

6、要内容包括零件几何尺寸及加工要求分析、数学处理、编制程序、程序输入与试切。制程序、程序输入与试切。n数控编程可按以下步骤进行。数控编程可按以下步骤进行。n1. 图纸工艺分析图纸工艺分析n根据零件图纸和工艺分析，主要完成下述任务。根据零件图纸和工艺分析，主要完成下述任务。n(1) 确定加工机床、刀具与夹具。确定加工机床、刀具与夹具。n(2) 确定零件加工的工艺路线、工步顺序。确定零件加工的工艺路线、工步顺序。n(3) 确定切削用量确定切削用量(主轴转速、进给速度、进给量、切削深度主轴转速、进给速度、进给量、切削深度)。n(4) 确定辅助功能确定辅助功能(换刀，主轴正转、反转，冷却液开、关等换刀，

7、主轴正转、反转，冷却液开、关等)。http:/ 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 n2. 数学处理数学处理n根据图纸尺寸，确定合适的工件坐标系，并依此工件坐标系为基准，完根据图纸尺寸，确定合适的工件坐标系，并依此工件坐标系为基准，完成下述任务。成下述任务。n(1) 计算直线和圆弧轮廓的终点计算直线和圆弧轮廓的终点(实际上转化为求直线与圆弧间的交点、实际上转化为求直线与圆弧间的交点、切点切点)坐标值，以及圆弧轮廓的圆心、半径等。坐标值，以及圆弧轮廓的圆心、半径等。n(2) 计算非圆曲线轮廓的离散逼近点坐标值计算非圆曲线轮廓的离散逼近点坐标值(当数控系统没有相应曲线当数控系统没有相应曲线的

8、差补功能时，一般要将此曲线在满足精度的前提下，用直线段或圆弧的差补功能时，一般要将此曲线在满足精度的前提下，用直线段或圆弧段逼近段逼近)。n(3) 将计算的坐标值按数控系统规定的编程单位换算为相应的编程值。将计算的坐标值按数控系统规定的编程单位换算为相应的编程值。http:/ 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 n3. 编写程序单及初步校验编写程序单及初步校验n根据制订的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作和根据制订的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作和计算的坐标值，按照数控系统规定的指令代码及程序格式，计算的坐标值，按照数控系统规定的指令代码及程序格式，编写零件程序，并进行初

9、步校验编写零件程序，并进行初步校验(一般采用阅读法，即对照一般采用阅读法，即对照欲加工零件的要求，对编制的加工程序进行仔细的阅读和分欲加工零件的要求，对编制的加工程序进行仔细的阅读和分析，以检查程序的正确性析，以检查程序的正确性)，检查上述两个步骤的错误。，检查上述两个步骤的错误。 http:/ 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 n4. 制备控制介质制备控制介质n将程序单上的内容，经转换记录在控制介质将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上上(如存储在磁盘上如存储在磁盘上)，作为数控系统的输入，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过信息，若程序较简单，也可直接通过MDI键键

10、盘输入。盘输入。 http:/ 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 n5. 输入数控系统输入数控系统n制备的控制介质必须正确无误，才能用于正制备的控制介质必须正确无误，才能用于正式加工。因此要将记录在控制介质上式加工。因此要将记录在控制介质上(如存储如存储在磁盘上在磁盘上)的零件程序，经输入装置输入到数的零件程序，经输入装置输入到数控系统中，并进行校验。控系统中，并进行校验。 http:/ 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 n6. 程序的校验和试切程序的校验和试切n(1) 程序的校验程序的校验n程序的校验用于检查程序的正确性和合理性，但不能检查加工精度。利程序的校验用于检查程序的

11、正确性和合理性，但不能检查加工精度。利用数控系统的相关功能，在数控机床上运行程序，通过刀具运动轨迹检用数控系统的相关功能，在数控机床上运行程序，通过刀具运动轨迹检查程序。这种检查方法较为直观简单，现被广泛采用。查程序。这种检查方法较为直观简单，现被广泛采用。n(2) 程序的试切程序的试切n通过程序的试切，在数控机床上加工实际零件以检查程序的正确性和合通过程序的试切，在数控机床上加工实际零件以检查程序的正确性和合理性。试切法不仅可检验程序的正确性，还可检查加工精度是否符合要理性。试切法不仅可检验程序的正确性，还可检查加工精度是否符合要求。通常只有试切零件经检验合格后，加工程序才算编制完毕。求。通

12、常只有试切零件经检验合格后，加工程序才算编制完毕。n在校验和试切过程中，如发现有错误，应分析错误产生的原因，进行相在校验和试切过程中，如发现有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到加工出符合图纸应的修改，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到加工出符合图纸规定精度的试切件为止。规定精度的试切件为止。http:/ 数控编程的方法数控编程的方法 n数控编程方法是数控技术的重要组成部分，数控自动编程代表编程方法数控编程方法是数控技术的重要组成部分，数控自动编程代表编程方法的先进水平，而手工编程是学习自动编程的基础。目前，手工编程还有的先进水平，而手工编程是

13、学习自动编程的基础。目前，手工编程还有广泛的应用。手工编程与自动编程的过程如图广泛的应用。手工编程与自动编程的过程如图3.1所示。所示。n1. 手工编程手工编程n手工编程就是从分析零件图样、确定工艺过程、数值计算、编写零件加手工编程就是从分析零件图样、确定工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、程序输入到程序检验等各步骤均由人工完成。工程序单、程序输入到程序检验等各步骤均由人工完成。n对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不多，采用手工编程较对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不多，采用手工编程较容易完成，因此在点定位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工容易完成，因此在点定位加工

14、及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程较为常用。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲编程较为常用。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的线及曲面的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的甚至无法编出程序，必须采用自动编程的方法编制程序。甚至无法编出程序，必须采用自动编程的方法编制程序。 http:/ 数控编程的方法数控编程的方法 图3.1 手工编程和自动编程流程图http:/ 数控编程的方法数控编程的方法 n2. 自动编程自动编程n自动编程是利用计算机及其专用编程软件进行数控加工程序编程。编程自动

15、编程是利用计算机及其专用编程软件进行数控加工程序编程。编程人员根据加工零件图纸的要求或零件人员根据加工零件图纸的要求或零件CAD模型，进行参数选择和设置，模型，进行参数选择和设置，由计算机自动地进行刀具轨迹计算、后置处理，生成加工程序单，直至由计算机自动地进行刀具轨迹计算、后置处理，生成加工程序单，直至将加工程序通过直接通信的方式输入数控机床，控制机床进行加工。将加工程序通过直接通信的方式输入数控机床，控制机床进行加工。n自动编程既可减轻劳动强度，缩短编程时间，又可减少差错，使编程工自动编程既可减轻劳动强度，缩短编程时间，又可减少差错，使编程工作简便。作简便。 http:/ 数控机床的坐标系数

16、控机床的坐标系 u3.2.1 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名 u3.2.2 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 u3.2.3 绝对坐标与增量绝对坐标与增量(相对相对)坐标坐标 u3.2.4 数控机床的最小设定单位数控机床的最小设定单位 http:/ 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 n规定数控机床坐标轴及运动方向，是为了使规定数控机床坐标轴及运动方向，是为了使数控系统和机床的设计、程序编制和使用维数控系统和机床的设计、程序编制和使用维修更为便利。国际标准化组织修更为便利。国际标准化组织ISO和我国机和我国机械工业部都颁布了相应的标准。械工业部都颁布了相应的标准。 h

17、ttp:/ 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名 n1. 坐标和运动方向命名的原则坐标和运动方向命名的原则n数控机床的进给运动是相对的，有的是刀具相对于工件运动数控机床的进给运动是相对的，有的是刀具相对于工件运动(如车床如车床)，有的是工件相对于刀具运动，有的是工件相对于刀具运动(如铣床如铣床)。为了使编。为了使编程人员能在不知道是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情程人员能在不知道是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情况下，可以根据图样确定机床的加工过程，特规定：永远假况下，可以根据图样确定机床的加工过程，特规定：永远假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。定刀具相对于静止的工件坐标系

18、而运动。 http:/ 坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名 n2. 标准坐标系的规定标准坐标系的规定n在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统发出的指在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要令来控制的。为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系。也在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系。也叫机床坐标系。在编制程序时，就可以以该坐标系来规定运叫机床坐标系。在编制程序时，就可以以该坐标系来规定运动方向和距离。动方向和距离。http:/ 坐标轴的运动方向及其命名坐

19、标轴的运动方向及其命名 n3. 运动方向的确定运动方向的确定nJB 30511999 中规定：机床某一部件运中规定：机床某一部件运动的正方向是增大工件和刀具之间距离的动的正方向是增大工件和刀具之间距离的 方向。方向。 http:/ 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 n1. 机床坐标系机床坐标系n机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也被称为机床原点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也被称为机床原点或机床零点。这个原点在机床一经设计和制造调整后，便被确定下来，或机床零点。这个原点在机床一经设计和制造调整后，便被确定下来，它是固定的点。机床原点是工件坐标系、机床参考

20、点的基准点。数控车它是固定的点。机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或卡盘后端面的中心，如图床的机床原点一般设在卡盘前端面或卡盘后端面的中心，如图3.4(a)所所示。数控铣床的机床原点，各个生产厂家不一致，有的设在机床工作台示。数控铣床的机床原点，各个生产厂家不一致，有的设在机床工作台的中心，有的设在进给行程的终点，如图的中心，有的设在进给行程的终点，如图3.4(b)所示。所示。http:/ 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 图3.4 数控机床的机床原点和机床参考点 http:/ 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 n数控系统的处

21、理器能计算所有坐标轴相对于机床零点的位移量，但系统上电时并不知道测量起点，每数控系统的处理器能计算所有坐标轴相对于机床零点的位移量，但系统上电时并不知道测量起点，每个坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。个坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。n为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点(测量测量起点起点)，机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。机床参考点可以与机床零，机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。

22、机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过机床参数指定参考点到机床零点的距离。机床参考点通常设置在机床各点重合，也可以不重合，通过机床参数指定参考点到机床零点的距离。机床参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置上，通过减速行程开关粗定位，由零位点脉冲精确定位。机床参考点对机床原轴靠近正向极限的位置上，通过减速行程开关粗定位，由零位点脉冲精确定位。机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。在机床接通电源后，通常都要作回零操作，即

23、利用点的位置。在机床接通电源后，通常都要作回零操作，即利用CRT/MDI控制面板上的功能键和机床操控制面板上的功能键和机床操作面板上的有关按钮，使工作台运行到机床参考点。回零操作又称为返回参考点操作。当返回参考点作面板上的有关按钮，使工作台运行到机床参考点。回零操作又称为返回参考点操作。当返回参考点的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已经建立。因的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已经建立。因此，回零操作是对基准的重新校定，可以消除由于种种原因产生的基准偏差。此，回零操作是对基准的重新校定，可以消除由于种种原因产生

24、的基准偏差。n在数控加工程序中，可以用相关的指令使刀具经过一个中间点后自动返回参考点。机床参考点已由机在数控加工程序中，可以用相关的指令使刀具经过一个中间点后自动返回参考点。机床参考点已由机床制造厂测定后输入数控系统，并且记录在机床说明书中，用户不得更改。床制造厂测定后输入数控系统，并且记录在机床说明书中，用户不得更改。n机床轴回参考点机床轴回参考点(一般采用常开微动开关配反馈元件的标记脉冲的方法确定一般采用常开微动开关配反馈元件的标记脉冲的方法确定)的过程是这样完成的：的过程是这样完成的：l在由机床或数控系统制造商定义的回参考点方向上，使机床坐标轴向常开微动开关靠近，直到压下开在由机床或数控

25、系统制造商定义的回参考点方向上，使机床坐标轴向常开微动开关靠近，直到压下开关。关。l压下开关后，以慢速反方向运动，直到退出开关后，机床再次反方向慢速运动，直到压下开关。压下开关后，以慢速反方向运动，直到退出开关后，机床再次反方向慢速运动，直到压下开关。l压下开关后，以慢速运动直到接收到第一基准脉冲，这时的机床位置就是机床参考点的准确位置。压下开关后，以慢速运动直到接收到第一基准脉冲，这时的机床位置就是机床参考点的准确位置。l机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置；找到所有坐标轴的参考点，数控机床就建机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置；找到所有坐标轴的参考点，数控机床

26、就建立起了机床坐标系。立起了机床坐标系。 http:/ 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系 n2. 工件坐标系工件坐标系n工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点(也称程序原点也称程序原点)，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形状和刀具相对工建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形状和刀具相对工件位置的坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件装夹到机床件位置的坐标系。工件坐标系一旦

27、建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。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。工件坐标系的建立，包括坐标原点的选上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。工件坐标系的建立，包括坐标原点的选择和坐标轴的确定。择和坐标轴的确定。n(1)工件坐标系的原点工件坐标系的原点n工件坐标系的原点也称为工件原点或编程原点。工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换工件坐标系的原点也称为工件原点或编程原点。工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，以坐标系尺寸标注的零件，程序原点应选在尺寸标注算少，引起的加工误差小等

28、条件。一般情况下，以坐标系尺寸标注的零件，程序原点应选在尺寸标注的基准点。对称零件或以同心圆为主的零件，程序原点应选在对称中心线或圆心上。的基准点。对称零件或以同心圆为主的零件，程序原点应选在对称中心线或圆心上。Z轴的程序原点通轴的程序原点通常选在工件的上表面。常选在工件的上表面。n零件加工前需进行对刀，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。零件加工前需进行对刀，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。n在加工程序中首先要设置工件坐标系，用在加工程序中首先要设置工件坐标系，用G92指令可建立工件坐标系，用指令可建立工件坐标系，用G54G59指令可选择工件指令可选择工件坐标系。坐标

29、系。n(2)工件坐标轴的确定工件坐标轴的确定n坐标原点确定以后，接着就是坐标轴的确定。工件坐标系坐标轴的确定原则是：根据工件在机床上的坐标原点确定以后，接着就是坐标轴的确定。工件坐标系坐标轴的确定原则是：根据工件在机床上的安装方向和位置决定安装方向和位置决定Z轴方向，即工件安放在数控机床上时，工件坐标系的轴方向，即工件安放在数控机床上时，工件坐标系的Z轴与机床坐标系的轴与机床坐标系的Z轴平轴平行，正方向一致，在工件上通常与工件主要定位支撑面垂直；然后，选择零件尺寸较长方向行，正方向一致，在工件上通常与工件主要定位支撑面垂直；然后，选择零件尺寸较长方向(或切削时或切削时的主要进给方向的主要进给方

30、向)为为X轴方向；在机床上安放后，其方位与机床坐标系的轴方向；在机床上安放后，其方位与机床坐标系的X轴平行，正方向一致；过原轴平行，正方向一致；过原点与点与X轴、轴、Z轴垂直的轴为轴垂直的轴为Y轴，并根据右手定则确定轴，并根据右手定则确定Y轴的正方向。轴的正方向。http:/ 绝对坐标与增量绝对坐标与增量(相对相对)坐标坐标 n1. 绝对坐标系绝对坐标系n刀具刀具(或机床或机床)运动轨迹的坐标值是以相对于运动轨迹的坐标值是以相对于固定的坐标原点固定的坐标原点O给出的，即称为绝对坐标。给出的，即称为绝对坐标。该坐标系为绝对坐标系。如图该坐标系为绝对坐标系。如图3.5(a)所示，所示，A、B两点的

31、坐标均以固定的坐标原点两点的坐标均以固定的坐标原点O计算计算的，其值为：的，其值为：A(Xa=10，Ya=20)，B(Xb=30，Yb=50)。http:/ 绝对坐标与增量绝对坐标与增量(相对相对)坐标坐标 n2. 增量坐标系增量坐标系n刀具刀具(或机床或机床)运动轨迹的坐标值是相对于前运动轨迹的坐标值是相对于前一位置一位置(起点起点)来计算的，即称为增量坐标，来计算的，即称为增量坐标，该坐标系称为增量坐标系。该坐标系称为增量坐标系。http:/ 数控机床的最小设定单位数控机床的最小设定单位 n数控机床的最小设定单位即数控系统能实现数控机床的最小设定单位即数控系统能实现的最小位移量。它是数控机

32、床的一个重要技的最小位移量。它是数控机床的一个重要技术指标，标志数控机床精度的分辨率。其值术指标，标志数控机床精度的分辨率。其值一般在一般在0.00010.01mm内。在编程时，所内。在编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相应的数据。应的数据。 http:/ 数控机床的最小设定单位数控机床的最小设定单位 n1. 尺寸字的输入制式尺寸字的输入制式n尺寸字的输入制式尺寸字的输入制式(即单位即单位)有两种，英制输有两种，英制输入制式和公制输入制式，两种制式下的线性入制式和公制输入制式，两种制式下的线性轴、旋转轴的尺寸单位见表轴、旋转轴的尺寸单位见表3.

33、1。http:/ 数控机床的最小设定单位数控机床的最小设定单位 http:/ 数控机床的最小设定单位数控机床的最小设定单位 n2. 进给速度单位的设定进给速度单位的设定n数控车床速度的表示有两种，一是以每分钟数控车床速度的表示有两种，一是以每分钟进给距离的形式指定刀具切削进给速度，单进给距离的形式指定刀具切削进给速度，单位位mm/min。二是以主轴每转进给量规定的。二是以主轴每转进给量规定的速度，单位为速度，单位为mm/r。实际速度的单位取决。实际速度的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方法。于数控系统所采用的进给速度的指定方法。 http:/ 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式

34、u3.3.1 数控加工程序的结构及格式数控加工程序的结构及格式 u3.3.2 G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令 u3.3.3 常用基本指令常用基本指令 http:/ 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 n代码是表示信息的符号体系，与数控程序有关的代码，已逐代码是表示信息的符号体系，与数控程序有关的代码，已逐步趋于统一，或基本一致。为此，国际标准化组织已在这方步趋于统一，或基本一致。为此，国际标准化组织已在这方面制定了一系列面制定了一系列ISO标准供成员国采用或参照，这对数控机标准供成员国采用或参照，这对数控机床的设计、使用、发展都会带来方便和效益。国际上数控机床的设计

35、、使用、发展都会带来方便和效益。国际上数控机床常用的代码有床常用的代码有ISO(国际标准化组织国际标准化组织)和和EIA(美国电子工业美国电子工业协会协会)两种代码。我国根据两种代码。我国根据ISO标准制定了相应的国家标准。标准制定了相应的国家标准。 http:/ 数控加工程序的结构及格式数控加工程序的结构及格式 http:/ 数控加工程序的结构及格式数控加工程序的结构及格式 n2. 程序段格式程序段格式n程序段格式是指一个程序段中字、字符和数程序段格式是指一个程序段中字、字符和数据的书写规则。现行数控系统中最常采用字据的书写规则。现行数控系统中最常采用字-地址程序段格式。地址程序段格式。ht

36、tp:/ G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令 n在数控编程中，使用在数控编程中，使用G指令、指令、M指令及指令及F、S、T指指令代码来描述数控机床的运行方式、加工类别，主令代码来描述数控机床的运行方式、加工类别，主轴的启、停，冷却液的开、闭等辅助功能以及规定轴的启、停，冷却液的开、闭等辅助功能以及规定进给速度，主轴转速，选择刀具等。目前国际上广进给速度，主轴转速，选择刀具等。目前国际上广泛采用的是泛采用的是ISO标准，我国机械工业部根据标准，我国机械工业部根据ISO标标准制定了准制定了JB 32081999数控机床穿孔带程序数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能段格式中的准备功

37、能G和辅助功能和辅助功能M的代码的代码。 http:/ G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令 n1. 准备功能准备功能n准备功能也叫准备功能也叫G功能或功能或G代码，它是使数控机代码，它是使数控机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。床或数控系统建立起某种加工方式的指令。G代码由地址符代码由地址符G和其后面的两位数字组成，和其后面的两位数字组成，从从G00G99共共100种。种。G功能的代号已标功能的代号已标准化，表准化，表3.4为我国为我国JB 32081999标准中标准中规定的规定的G功能的含义。功能的含义。http:/ G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令

38、 n2. 辅助功能辅助功能n辅助功能也叫辅助功能也叫M功能或功能或M代码。辅助功能表示一些机床辅助代码。辅助功能表示一些机床辅助动作及状态的指令，由地址码动作及状态的指令，由地址码M和后面的两位数字表示，从和后面的两位数字表示，从M00M99共共100种。种。M代码指令也有续效指令与非续效指代码指令也有续效指令与非续效指令，一个程序段中一般有一个令，一个程序段中一般有一个M代码指令，如同时有多个代码指令，如同时有多个M代码指令，则最后一个有效。此类指令是控制数控机床或数代码指令，则最后一个有效。此类指令是控制数控机床或数控系统的开、关功能的命令。如主轴的转向与启停，冷却液控系统的开、关功能的命

39、令。如主轴的转向与启停，冷却液系统开、关，工作台的夹紧与松开，程序结束等。系统开、关，工作台的夹紧与松开，程序结束等。http:/ G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令 n3. 进给功能进给功能(F)n进给功能也称进给功能也称F功能，用于指定机床进给速度的大小，它由功能，用于指定机床进给速度的大小，它由地址码地址码F和后面若干位数字组成。该指令是续效代码，一般和后面若干位数字组成。该指令是续效代码，一般有两种表示方法。有两种表示方法。n(1) 代码法。代码法。F后面跟两位数字，表示机床进给速度数列的后面跟两位数字，表示机床进给速度数列的序号，它不直接表示进给速度的大小。序号，它

40、不直接表示进给速度的大小。n(2) 直接代码法。直接代码法。F后面的数字就是进给速度的大小。目前后面的数字就是进给速度的大小。目前大多数数控机床采用这种方法。大多数数控机床采用这种方法。http:/ G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令 n4. 主轴转速功能主轴转速功能(S)n主轴转速功能用来指定主轴的转速，用字母主轴转速功能用来指定主轴的转速，用字母S和其和其后的后的14位数字表示。有恒转速和恒线转速两种指位数字表示。有恒转速和恒线转速两种指令。令。S代码只是设定主轴转速的大小，并不会使主代码只是设定主轴转速的大小，并不会使主轴转动，必须用轴转动，必须用M03(主轴正转主轴正

41、转)指令或指令或M04(主轴主轴反转反转)指令时，主轴才开始转动。该指令也为续效指令时，主轴才开始转动。该指令也为续效代码。代码。 http:/ G指令、指令、M指令和其他常用指令指令和其他常用指令 n5. 刀具功能刀具功能(T)n刀具功能也称刀具功能也称T功能，主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置和补功能，主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置和补偿，由地址码和若干位数字组成。在自动换刀的数控机床中，该指令用偿，由地址码和若干位数字组成。在自动换刀的数控机床中，该指令用于选择所需的刀具，同时还用来指定刀具补偿值。一般加工中心程序中于选择所需的刀具，同时还用来指定刀具补偿值。一般加工中心程序

42、中T代码的数值直接表示选择的刀具号码。例如代码的数值直接表示选择的刀具号码。例如T15表示表示15号刀。在数控号刀。在数控车床中的车床中的T代码后面的数字即包含所选刀具号，也包含刀具补偿号，例代码后面的数字即包含所选刀具号，也包含刀具补偿号，例如如T0402表示选择表示选择04号刀，调用号刀，调用02号刀补偿参数进行刀具长度和半径号刀补偿参数进行刀具长度和半径的补偿。不同的数控系统有不同的指定方法和含义，具体应用时应参照的补偿。不同的数控系统有不同的指定方法和含义，具体应用时应参照所用数控机床说明书中的有关规定进行。所用数控机床说明书中的有关规定进行。 http:/ 常用基本指令常用基本指令

43、n1. 坐标指令坐标指令n(1) 绝对值编程绝对值编程G90和相对值编程和相对值编程G91nG90表示程序段中的编程尺寸按绝对坐标给定，所有的坐标表示程序段中的编程尺寸按绝对坐标给定，所有的坐标尺寸数字都是相对于固定的编程原点尺寸数字都是相对于固定的编程原点(工件原点工件原点)的，即绝对的，即绝对尺寸。尺寸。G91表示程序段中的编程尺寸按相对坐标给定，程序表示程序段中的编程尺寸按相对坐标给定，程序段的终点坐标都是相对于起点给出的，即增量尺寸。一般数段的终点坐标都是相对于起点给出的，即增量尺寸。一般数控系统在初始状态控系统在初始状态(开机时状态开机时状态)时自动设置为时自动设置为G90绝对值编绝

44、对值编程状态。程状态。http:/ 常用基本指令常用基本指令 n2. 快速点定位指令快速点定位指令G00n格式：格式：G00 X_Y_Z_nG00指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点。在编程中常用来作快速接近工件切动到程序段所指定的下一个定位点。在编程中常用来作快速接近工件切削起点或快速返回换刀点等。削起点或快速返回换刀点等。G00指令中的快进速度由机床参数对各轴指令中的快进速度由机床参数对各轴设定，不能用程序规定。因此，程序中使用了设定，不能用程序规定。因此，程序中使用了G00后，进

45、给速度指令后，进给速度指令F无效，刀具从所在点以数控系统预先规定的最大进给速度，快速移至坐无效，刀具从所在点以数控系统预先规定的最大进给速度，快速移至坐标系的另一点。标系的另一点。nG00只是快速定位，而无运动轨迹要求，一般用于加工前快速定位或加只是快速定位，而无运动轨迹要求，一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。工后快速退刀。http:/ 常用基本指令常用基本指令 n3. 直线插补指令直线插补指令G01n格式：格式：G01 X_Y_Z_F_n刀具作两点间的直线运动加工时用该指令，刀具作两点间的直线运动加工时用该指令，G01指令表示刀指令表示刀具从当前位置开始以给定的速度具从当前位置开始以给

46、定的速度(切削速度切削速度)，沿直线移动到，沿直线移动到规定的位置。规定的位置。n刀具的当前位置是起点，为已知点，因此程序段中只要指定刀具的当前位置是起点，为已知点，因此程序段中只要指定终点，就给定线性进给的必要条件。终点，就给定线性进给的必要条件。G01和和F都是模态代码，都是模态代码，若后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，则不再书写若后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，则不再书写这些代码。这些代码。http:/ 常用基本指令常用基本指令 n4. 3圆弧插补指令圆弧插补指令G02、G03http:/ 常用基本指令常用基本指令 n说明：说明：G02/G03指定刀具以联动的方式，按指定刀

47、具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，在规定的合成进给速度，在G17/G18/G19规定的平面内，从当前位置按顺规定的平面内，从当前位置按顺/逆时针圆弧路线逆时针圆弧路线(联动联动轴的合成轨迹为圆弧轴的合成轨迹为圆弧)移动到程序段指令的终点。移动到程序段指令的终点。nG02为顺时针圆弧插补；为顺时针圆弧插补；nG03为逆时针圆弧插补；为逆时针圆弧插补；nG17为为XY平面的圆弧；平面的圆弧；nG18为为ZX平面的圆弧；平面的圆弧；nG19为为YZ平面的圆弧。如图平面的圆弧。如图3.12所示。所示。nF为被编程的两个轴的合成进给速度。为被编程的两个轴的合成进给速度。http:/ 常用基本指令常

48、用基本指令 图3.12 圆弧插补指令与坐标平面的选择http:/ 常用基本指令常用基本指令 图3.13 I、J、K的选择 http:/ 常用基本指令常用基本指令 http:/ 常用基本指令常用基本指令 n编程实例编程实例3-5：刀具轨迹为如图：刀具轨迹为如图3.14所示圆弧的程序段。所示圆弧的程序段。n(1) 圆弧圆弧a(180以下以下)nG91时：时：G91 G02 X30.0 Y30.0 R30.0 F100nG90时：时：G90 G02 X0 Y30.0 R30.0 F100n(2) 圆弧圆弧b(180以上以上)nG91时：时：G91 G02 X30.0 Y30.0 R-30.0 F10

49、0nG90时：时：G54 G90 G02 X0 Y30.0 R-30.0 F100http:/ 常用基本指令常用基本指令 图3.14 圆弧插补编程图3.14 圆弧插补编程http:/ 实训实训 n1. 实训目的：n通过如图通过如图3.15所示的凸轮轮廓的实际编程，掌握基本的所示的凸轮轮廓的实际编程，掌握基本的G代代码与码与M代码的使用，学习手工编程求取各节点的数学处理方代码的使用，学习手工编程求取各节点的数学处理方法，熟悉法，熟悉G01、G02、G03等基本指令。等基本指令。http:/ 实训实训 (a) 凸轮零件图 (b) 凸轮加工工艺路线图3.15 凸轮轮廓图 http:/ 实训实训 n2

50、. 实训内容：n典型零件铣削加工编程实验。典型零件铣削加工编程实验。http:/ 实训实训 n3. 实训要求：n1)根据图纸要求确定加工工艺根据图纸要求确定加工工艺n加工方式：立铣。加工方式：立铣。n加工刀具：直径加工刀具：直径12的立铣刀。的立铣刀。n切削用量：参照切削用量：参照工艺手册工艺手册有关资料选择主轴转速有关资料选择主轴转速600r/min，进给速度，进给速度200mm/min。n工艺路线：工艺路线如图工艺路线：工艺路线如图3.15的箭头所示。的箭头所示。n2)加工程序的编制加工程序的编制n确定工件坐标系：选择凸轮大圆的圆心为工件坐标系确定工件坐标系：选择凸轮大圆的圆心为工件坐标系

51、X、Y轴零点，工件表面为轴零点，工件表面为Z轴轴零点，建立工件坐标系。零点，建立工件坐标系。n数学处理：在编制程序之前要计算每一圆弧的起点坐标和终点坐标值，有了坐标值数学处理：在编制程序之前要计算每一圆弧的起点坐标和终点坐标值，有了坐标值方能正式编程。计算得到的基点坐标值分别为方能正式编程。计算得到的基点坐标值分别为F(18.856，36.667)，E(28.284，10.000)，D(28.284，-10.000)，C(18.856，-36.667)。n零件程序编制：根据算得的基点和设定的工件坐标系，编制零件程序。零件程序编制：根据算得的基点和设定的工件坐标系，编制零件程序。n检验程序，若有

52、错误，则修改程序使之完善。检验程序，若有错误，则修改程序使之完善。n将检验后的程序单填写实训报告。将检验后的程序单填写实训报告。http:/ 实训实训 n4. 实训总结：n通过本单元的实训，使学生把刀具的运动与通过本单元的实训，使学生把刀具的运动与数控指令联系起来，成为知识连接的转折点，数控指令联系起来，成为知识连接的转折点，这是本单元的核心任务。本单元的内容是进这是本单元的核心任务。本单元的内容是进一步学习数控编程和数控加工的基础。一步学习数控编程和数控加工的基础。http:/ 习习 题题 n填空题填空题n(1)尺寸字的输入制式尺寸字的输入制式(即单位即单位)有两种，有两种，_输入制式和输入

53、制式和_输输入制式。入制式。n(2)数控机床的坐标系采用数控机床的坐标系采用_判定判定X、Y、Z的正方向，根据的正方向，根据ISO标准，标准，在编程时采用工件在编程时采用工件_而刀具而刀具_的规则。的规则。n(3)用于主轴旋转速度控制的代码是用于主轴旋转速度控制的代码是_；用于刀具功能的指令是；用于刀具功能的指令是_。n(4)G92指令中如果将指令中如果将X、Y、Z各轴数值设置为各轴数值设置为_时，则工件坐标系时，则工件坐标系原点与刀具起始点重合。原点与刀具起始点重合。n(5)在圆弧插补时，在圆弧插补时，I、J、K分别为圆心对于圆弧起点的偏移值，在分别为圆心对于圆弧起点的偏移值，在G90/G9

54、1都是以都是以_方式来指定。方式来指定。http:/ 习习 题题 n选择题选择题n(1)通常平行于机床主轴的坐标轴是通常平行于机床主轴的坐标轴是( )。nA. X轴轴 B. Z轴轴 C. Y轴轴 D. 不确定不确定n(2)数控系统常用的两种插补功能是数控系统常用的两种插补功能是( )。nA. 直线插补和圆弧插补直线插补和圆弧插补 B. 直线插补和抛物线插补直线插补和抛物线插补nC. 圆弧插补和抛物线插补圆弧插补和抛物线插补 D. 螺旋线插补和抛物线插补螺旋线插补和抛物线插补n(3)只在本程序段有效，下一程序段需要时必须重写的代码称为只在本程序段有效，下一程序段需要时必须重写的代码称为( )。n

55、A. 模态代码模态代码 B. 续效代码续效代码 nC. 非模态代码非模态代码 D. 辅助功能代码辅助功能代码n(4)G54中设置的数值是中设置的数值是( )。nA. 工件坐标原点相对机床坐标原点的偏移量工件坐标原点相对机床坐标原点的偏移量 nB. 刀具长度偏差值刀具长度偏差值nC. 工件坐标系的原点工件坐标系的原点 nD. 工件坐标原点相对对刀点的偏移量工件坐标原点相对对刀点的偏移量n(5)S100表示表示( )。nA. 主轴转速为主轴转速为100r/min B. 主轴转速为主轴转速为100mm/minnC. 进给速度为进给速度为100r/min D. 进给速度为进给速度为 100mm/min

56、 n(6)当在当在XZ面进行圆弧插补铣削时，应先用面进行圆弧插补铣削时，应先用( )指令指定加工平面。指令指定加工平面。nA. G17 B. G18 C. G19 D. G92 http:/ 习习 题题 n判断题判断题n(1)G01是模态代码：是模态代码：G04是非模态代码。是非模态代码。( )n(2)G00格式是格式是G00 X_Y_F_。( )n(3)G90表示所有的标尺寸数字都是相对于固定的编程原点表示所有的标尺寸数字都是相对于固定的编程原点(工件原点工件原点)的。的。G91表示程序段的终点坐标都是相对于起点给出的。表示程序段的终点坐标都是相对于起点给出的。( )n(4)在程序的开头要有

57、程序号，说明该零件加工程序开始。通常采用在程序的开头要有程序号，说明该零件加工程序开始。通常采用“%”、“P”或或“0”作为程序号的地址码。作为程序号的地址码。 ( )n(5)顺时针整圆编程的格式是顺时针整圆编程的格式是G02 X_Y_R_。( )http:/ 习习 题题 n简答题简答题n(1) 什么是数控编程？数控编程的内容及步骤如何？什么是数控编程？数控编程的内容及步骤如何？n(2) 数控机床的坐标轴与运动方向是怎样规定的？数控车床的数控机床的坐标轴与运动方向是怎样规定的？数控车床的Z轴怎样轴怎样定义？定义？n(3) 绝对坐标及相对坐标有何区别？绝对坐标及相对坐标有何区别？ n(4) 什么

58、是机床原点和机床参考点？指出数控车床、数控铣床的机床原什么是机床原点和机床参考点？指出数控车床、数控铣床的机床原点的位置。点的位置。n(5) 为何要进行回机床参考点的操作为何要进行回机床参考点的操作?n(6) 机床坐标系和工件坐标系的区别是什么？机床坐标系和工件坐标系的区别是什么？http:/ 习习 题题 n实作题实作题n(1) 通过实际操作，掌握通过实际操作，掌握G92和和G54G59指令建立工件坐指令建立工件坐标系的方法。标系的方法。n(2) 试编制如图试编制如图3.16所示的零件车削加工刀具运动轨迹程序。所示的零件车削加工刀具运动轨迹程序。n(3) 试编制如图试编制如图3.17所示的铣削零件外轮廓的刀具运动轨迹所示的铣削零件外轮廓的刀具运动轨迹程序程序(设立铣刀直径设立铣刀直径10mm)。http:/ 习习 题题 图3.16 车削加工刀具运动轨迹 图3.16 车削加工刀具运动轨迹 http:/ 习习 题题 图3.17 零件外轮廓刀具运动轨迹 http:/