1、數控程序編制和數控機床坐標系7/11/2022第1章 數控機床加工程序編制根底1.1數控程序編制的概念 1.2數控機床的坐標系 1.3常用編程指令 1.4程序編制中的數學處理 7/11/2022第1章 數控機床加工程序編制根底1.1 數控程序編制的概念 在編制數控加工程序前，應首先了解：數控程序編制的主要工作內容，程序編制的工作步驟，每一步應遵循的工作原那么等，最終才能獲得滿足要求的數控程序。程序樣本如7/11/20221.1.1 數控程序編制的定義 編制數控加工程序是使用數控機床的一項重要技術工作，理想的數控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應該使數控機床的功能得到合理的應

2、用與充分的發揮，使數控機床能平安、可靠、高效的工作。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20221、數控程序編制的內容及步驟數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程。編程工作主要包括：1分析零件圖樣和制定工藝方案 2數學處理3編寫零件加工程序 4程序檢驗 分析零件圖樣和制定工藝方案 數 學 處 理 編 寫 程 序 程 序 校 驗修 改第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20222、數控程序編制的方法 數控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。1手工編程 手工編程指主要由人工來完成數控編程中各個階段的工作。 零件圖樣工藝人員夾具表機床表刀具表工藝規程

3、編程人員加工程序初稿加工程序修 改編程手冊第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20222計算機自動編程 自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。 采用計算機自動編程時，數學處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復雜形狀零件

4、的編程難題。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 1.1.2 字與字的功能1、字符與代碼 字符是用來組織、控制或表示數據的一些符號，如數字、字母、標點符號、數學運算符等。國際上廣泛采用兩種標準代碼： 1ISO國際標準化組織標準代碼 2EIA美國電子工業協會標準代碼2、字 在數控加工程序中，字是指一系列按規定排列的字符，作為一個信息單元存儲、傳遞和操作。字是由一個英文字母與隨后的假設干位十進制數字組成，這個英文字母稱為地址符。如：“X2500是一個字，X為地址符，數字“2500為地址中的內容。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 3、字的功能 組成程序段的每一個字

5、都有其特定的功能含義，以下是以FANUC-0M數控系統的標準為主來介紹的。1順序號字N順序號又稱程序段號或程序段序號。順序號位于程序段之首，由順序號字N和后續數字組成。其作用為校對、條件跳轉、固定循環等。使用時應間隔使用，如N10 N20 N302準備功能字G 準備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機床或控制系統工作方式的一種指令。G00G99第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 3尺寸字 尺寸字用于確定機床上刀具運動終點的坐標位置。 其中，第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點的直線坐標尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點的角度坐標

6、尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標尺寸。在一些數控系統中，還可以用P指令暫停時間、用R指令圓弧的半徑等。4進給功能字F進給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進給速度。對于車床，F可分為每分鐘進給和主軸每轉進給兩種，對于其它數控機床，一般只用每分鐘進給。F指令在螺紋切削程序段中常用來指令螺紋的導程。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20225主軸轉速功能字S主軸轉速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉速。單位為r/min。6刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時所用刀具的編號,如T01。對于數控

7、車床，其后的數字還兼作指定刀具長度補償和刀尖半徑補償用，如T0101。7輔助功能字M 輔助功能字的地址符是M，后續數字一般為13位正整數，又稱為M功能或M指令，用于指定數控機床輔助裝置的開關動作，如M00M99。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 1.1.3 程序格式 1、程序段格式 一個數控加工程序是假設干個程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數據的安排形式。程序段格式舉例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08；N40 X90；本程序段省略了續效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08，但它們的功能仍然有效 第1章 數

8、控機床加工程序編制根底7/11/2022在程序段中，必須明確組成程序段的各要素：移動目標：終點坐標值X、Y、Z；沿怎樣的軌跡移動：準備功能字G；進給速度：進給功能字F； 切削速度：主軸轉速功能字S；使用刀具：刀具功能字T； 機床輔助動作：輔助功能字M。第1章 數控機床加工程序編制根底2. 程序格式1程序開始符、結束符 程序開始符、結束符是同一個字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書寫時要單列段。2程序名 程序名有兩種形式：一種是英文字母O%或P和14位正整數組成；另一種是由英文字母開頭，字母數字多字符混合組成的程序名(如TEST1 等)。一般要求單列一段。3程序主體 程序主體是由假設干

9、個程序段組成的。每個程序段一般占一行。4程序結束 程序結束可以用M02或M30指令。一般要求單列一段。加工程序的一般格式舉例： % / 開始符 O2000 / 程序名N10 G54 G00 X10.0 Y20.0 M03 S1000 / 程序主體N20 G01 X60.0 Y30.0 F100 T02 M08 N30 X80.0 N200 M30 / 程序結束% / 結束符第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 1.2 數控機床的坐標系機床坐標系、機床坐標系確實定1機床相對運動的規定 在機床上，我們始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況

10、下，就可以依據零件圖樣，確定機床的加工過程。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20222機床坐標系的規定 標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角坐標系決定。 在數控機床上，機床的動作是由數控裝置來控制的，為了確定數控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現，這個坐標系被稱之為機床坐標系。 例如銑床上，有機床的縱向運動、橫向運動以及垂向運動。在數控加工中就應該用機床坐標系來描述。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角 坐標系決定： 1伸出右手的

11、大拇指、食指和中指，并互為90。那么大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標，中指代表Z坐標。 2)大拇指的指向為X坐標的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。3)圍繞X、Y、Z坐標旋轉的旋轉坐標分別用A、B、C表示，根據右手螺旋定那么，大拇指的指向為X、Y、Z坐標中任意軸的正向，那么其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標A、B、C的正向。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20223運動方向的規定 增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向，以下圖為數控車床上兩個運動的正方向。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022、坐標軸方向確實定 1Z坐標 Z坐標的運動方

12、向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20222X坐標 X坐標平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況：1如果工件做旋轉運動，那么刀具離開工件的方向為X坐標的正方向。 2如果刀具做旋轉運動，那么分為兩種情況： Z坐標水平時，觀察者沿刀 具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。 以下圖所示為數控車床的X坐標。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20223Y坐標 在確定X、Z坐標的正方向后，

13、可以用根據X和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標的方向。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 3、機床原點的設置 機床原點是指在機床上設置的一個固定點，即機床坐標系的原點。它在機床裝配、調試時就已確定下來，是數控機床進行加工運動的基準參考點。1數控車床的原點 在數控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。同時，通過設置參數的方法，也可將機床原點設定在X、Z坐標的正方向極限位置上。 2數控銑床的原點 主軸下端面中心，三軸正向極限位置。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20224、機床參考點 機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。 機床

14、參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關精確調整好的，坐標值已輸入數控系統中。因此參考點對機床原點的坐標是一個數。 通常在數控銑床上機床原點和機床參考點是重合的；而在數控車床上機床參考點是離機床原點最遠的極限點。以下圖為數控車床的參考點與機床原點。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022編程坐標系是編程人員根據零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。編程坐標系一般供編程使用，確定編程坐標系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。如右圖所示，其中O2即為編程坐標系原點。編程坐標系第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022編程原點是根據加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程

15、坐標系的原點。 編程原點應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準上，編程坐標系中各軸的方向應該與所使用的數控機床相應的坐標軸方向一致，如以下圖所示為車削零件的編程原點。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 加工坐標系 1、加工坐標系確實定 加工坐標系是指以確定的加工原點為基準所建立的坐標系。 加工原點也稱為程序原點，是指零件被裝夾好后，相應的編程原點在機床坐標系中的位置。實際加工坐標系同編程坐標系。第1章 數控機床加工程序編制根底 2、加工坐標系的設定在機床坐標系中直接設定加工原點。后續課中將講解。7/11/2022 1.3 常用編程指令數控加工程序是由各種功能字按照規定的格式組成的

16、。絕對尺寸指令和增量尺寸指令 在加工程序中，絕對尺寸指令和增量尺寸指令有兩種表達方法。絕對尺寸指機床運動部件的坐標尺寸值相對于坐標原點給出。 增量尺寸指機床運動部件的坐標尺寸值相對于前一位置給出。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20221、 G功能字指定G90指定尺寸值為絕對尺寸。G91指定尺寸值為增量尺寸。2、用尺寸字的地址符指定本課程中車床局部使用絕對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 U、V、W第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20221.3.3 坐標平面選擇指令坐標平面選擇指令是用來選擇圓弧插補的平面和刀具補償平面的。 G17表示選擇 XY

17、平面，G18表示選擇 ZX平面，G19表示選擇 YZ平面。各坐標平面如圖1.22所示。一般，數控車床默認在ZX平面內加工，數控銑床默認在XY平面內加工。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20221.3.4 快速點定位指令 快速點定位指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標位置，其移動速度由參數來設定。指令執行開始后，刀具沿著各個坐標方向同時按參數設定的速度移動，最后減速到達終點同時到達、不同時到達，如以下圖所示。程序格式：G00 X Y Z式中X、Y、Z的值是快速點定位的終點坐標值第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 直線插補指令 直線插補指令用于產生按指定進給速度F

18、實現的空間直線運動。程序格式：G01 X Y Z F 其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值。例：實現右圖中從A點到B點的直線插補運動,其程序段為：絕對方式編程：G90 G01 X30 Y37 F100增量方式編程：G91 G01 X20 Y25 F100第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/20221.3.6 圓弧插補指令G02為按指定進給速度的順時針圓弧插補。G03為按指定進給速度的逆時針圓弧插補。 圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內的坐標軸，由正方向向負方向看，順時針方向G02，逆時針方向G03，如右圖所示。第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 XY平面圓弧插補

19、指令程序格式 ：G17 G02 X Y I J (R) F G17 G03 X Y I J (R) F分別為半徑、終點和圓心、終點格式其中： X、Y的值是指圓弧插補的終點坐標值； I、J是指圓弧起點到圓心的增量坐標，與 G90,G91無關； R為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角180o時，R值為正；當圓弧的圓心角1800時，R值為負。 程序格式：第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022ZX平面圓弧插補指令程序格式 ：G18 G02 X Z I K (R) FG18 G03 X Z I K (R) F其中：X、Z的值是指圓弧插補的終點坐標值；I、K是指圓弧起點到圓心的增量坐標，與G90,G

20、91無關；R 同上，為圓弧半徑，當圓弧的圓心角180o時，R值為正；當圓弧的圓心角1800時，R值為負。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022YZ平面圓弧插補指令程序格式 ：G19 G02 Z Y J K (R) FG19 G03 Z Y J K (R) F其中：Y、Z的值是指圓弧插補的終點坐標值；J、K是指圓弧起點到圓心的增量坐標，與G90,G91無關；R 同上，為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角180o時，R值為正；當圓弧的圓心角1800時，R值為負。 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022圓弧插補指令的應用 1、半徑、終點格是不能插補封閉圓，而圓心、終點格式能。2、

21、兩種格式的編程方法。例： 在右圖中，當圓弧A的起點為P1，終點為P2，圓弧插補程序段為 G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或： G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50 當圓弧A的起點為P2，終點為P1時，圓弧插補程序段為 G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50 或： G03 X160 Y60 R-145.6 F50 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 1.3.7 刀具半徑補償指令 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了防止計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編

22、程，數控系統提供了刀具半徑補償功能，見以下圖。第1章 數控機床加工程序編制根底1、編程格式 G41為左偏刀具半徑補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側的刀具半徑補償，見以下圖。7/11/2022第1章 數控機床加工程序編制根底 G42為右偏刀具半徑補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側的刀具半徑補償。G40 為補償撤消指令。 7/11/2022第1章 數控機床加工程序編制根底程序格式: G17 G00/G01 G41/G42 X Y H /建立補償程序段 /輪廓切削程序段 G00/G01 G40 X Y /補償撤消程序段 說明：1G41 、G42

23、、G40是同組模態碼。2刀補建立與取消必須與運動指令相結合，在運動中建立。3 H 存放刀補值的存放器號。可取H00H99，其中H00也為取消半徑補償偏置 。4刀補半徑補償須指定補償平面。7/11/2022建立刀具半徑補償第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022刀具半徑補償的運動第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022撤消刀具半徑補償的過程第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022過切 通常過切有以下兩種情況：1刀具半徑大于所加工工件內輪廓轉角時產生的過切，如左圖所示。2刀具直徑大于所加工溝槽時產生的過切，如右圖所示。 第1章 數控機床加工程序編制根底應用1按零件輪廓

24、編程。2虛擬刀補。3粗精加工。4刀具磨損。7/11/2022 1.3.8 刀具長度補償指令 使用刀具長度補償指令，在編程時就不必考慮刀具的實際長度及各把刀具不同的長度尺寸。當由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長度尺寸變化時，只要修正刀具長度補償量，而不必調整程序或刀具。 G43 為正補償，即將Z坐標尺寸字與H代碼中長度補償的量相加，按其結果進行Z軸運動。 G44 為負補償，即將Z坐標尺寸字與H中長度補償的量相減，按其結果進行Z軸運動。G49為撤消補償。 編程格式為：G01 G43/G44 Z H / 建立補償程序段 / 切削加工程序段G49 / 補償撤消程序段 第1章 數控機床加工程序編制根底7/11/2022 1.4 程序編制中的數學處理根據被加工零件圖樣，按照已經確定的加工工藝路線和允許的編程誤差，計