数机编程基础_

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1、数控编程基础知识数控编程基础知识 一、基本概念 二、机床坐标系 三、程序结构 四、字及字功能 五、与参考点相关的指令 六、绝对与增量坐标系 七、数学处理 八、基本的编程指令 目目 录：录： 一、基本概念 1 1、数字控制数字控制 n用数字化信息实现机床控制的一种方法。是近代 发展起来的一种自动控制技术，简称NC。 2 2、数控机床数控机床 n采用数字控制技术的新型自动化机床。 （1）数控机床的发展史 n1952年美国帕森斯公司和麻省理工学院研制世界上第一 台三坐标数控立式铣床。 n 两个阶段六个时代 其他国家我国 NC阶段 电子管时代 晶体管时代 集成电路时代 1952 1959 1965 1

2、958 1964 1972 CNC阶段 小型计算机时代 微处理器时代 通用型CNC时代 1970 1974 1990 1978 1981 1992 自动化程度高，劳动强度低 n 加工精度高，加工质量稳定 n 对加工对象的适应性强 n 生产效率高，经济效益好 n 便于现代管理 n 易于建立计算机通信网络 （2）、数控机床的特点： （3）、数控机床的适用范围： 数控机床适用于复杂零件、精度高、单一产品的加工。 n批量小而又多次生产的零件 n几何形状复杂的零件 n在加工过程中必须进行多种加工的零件 n切削余量大的零件 n公差带范围小的零件 n工艺设计变化快的零件 n加工过程中的错误造成严重浪费的贵重

3、的零件 n需要全部检测的零件 高精度化 n 高可靠性 n 高柔性化 n 复合化 n 高速度化 n 制造系统自动化 （4）、数控机床的发展趋势： （5）数控机床的组成 （6）数控机床的分类 1）按控制方式分 n点位控制系统 n直线切削控制系统 n连续（轮廓）控制系统 2）按伺服控制方式分 n开环控制系统 特点： 无位置反馈装置，因此控制精度低 。 工作比较稳定。 适用于中、小型数控机床。 n全闭环伺服系统 特点： 有位置反馈装置，并安装在工作台上,反馈 工作台的直线位移,定位精度高。 调试、维修麻烦，稳定性差。 大型和精密机床。 n、半闭环伺服系统： 特点： 有位置反馈装置，并安装在丝杆或电机输

4、出 轴上，将其角位移反馈回来，因有一部分传动 误差没有进行补偿，所以加工精度低于闭环的 。 系统调试、维修容易，稳定性较好。 注意注意：开环、全闭环、半闭环伺服系统的区别：开环、全闭环、半闭环伺服系统的区别 不同处位置检 测装置 检测元件 安装位置 反馈 信号 控制 精度 稳定 性 维修难 易程度 开环无低好易 全闭环有工作台直线 位移 高差难 半闭环有丝杠或电 动机输出 轴 角位 移或 速度 一般一般一般 3.3.数控加工程序数控加工程序 n 将加工所需信息用特定的代码编制，用来 控制数控机床的加工，这样的程序。 （1）程序编制的内容 （2）程序编制的方法 n 手工编程形状简单零件 n 自动

5、编程形状复杂零件 （3）数控程序编制的国际标准 EIA代码(美国电子工业协会) n ISO代码(国际标准化协会) 异同点异同点奇偶校验奇偶校验容量特征性 EIAEIA补奇码（第8列）26特征不明显 ISO补偶码（第5列）27特征明显 4.4.专业术语专业术语 NC 数字控制 CNC计算机数字控制 CAD计算机辅助设计 CAM计算机辅助制造 CAE计算机辅助工程分析 CAPP计算机辅助工艺规程设计 CIMS计算机集成制造系统 FMS柔性制造系统 MC加工中心 QC质量控制 DNC直接数控 AC自适应控制 MNC微机数控 ENC经济型数控 二、坐标系： 1 1、机床坐标系：机床坐标系： （1）标准

6、坐标系：直角坐标系 X、Y、Z 旋转坐标系： A、B、C nX、Y、Z右手直角笛卡尔坐标系 nA、B、C右手螺旋定则 右手直角笛卡尔定则 右手螺旋定则 （2）、运动方向： 假设工件不动，刀具相对移动。 正方向为增大工件与刀具之间的距离的方向。 先Z轴后X轴，最后Y轴。 1）Z轴：平行于机床主轴轴线的方向； 2）X轴：水平平面内，垂直于Z轴； 工件旋转（如车床）：工件的径向。 刀具旋转（如铣床、加工中心） 卧式机床：人站在立柱旁，面向工件看，右手 为X轴正方向； 立式机床：人站在工作位，面向立柱看，右手 为X轴正方向。 3）Y轴：由上述两轴确定。 （3）、坐标轴的确定 ： 卧式数控车床立式数控铣

7、床 （4）机床原点： n机床上一个固定点，由机床生产商确定， 机床使用用户无法修改。 1 1）数控车床）数控车床卡盘卡盘 端面与主轴轴线的交点端面与主轴轴线的交点 。 2）数控铣床X、Y、Z三个直线坐标轴正方 向的极限位置。 2.2.编程坐标系编程坐标系 编程坐标系为了编程方便，编程人员根据 零件图样及加工工艺等建立的坐标系。 编程原点是根据加工零件图样及加工工艺 要求选定的坐标系原点。 注：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或 工艺基准上。 3.3.加工坐标系（工件坐标系）加工坐标系（工件坐标系） n 工件原点（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。 n 加工坐标系

8、以确定的加工原点为基准所建 立的坐标系。 注意：机床坐标系机床坐标系与编程坐标系编程坐标系、加工坐标系加工坐标系 的相互关系。 n 机床坐标系是所有坐标系的基准。 n 编程坐标系中各轴方向与数控机床相应的坐 标轴方向一致。 n 编程坐标系、加工坐标系重合重合。 4.4.机床参考点机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制 的固定位置点。 u 机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进 给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入 数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一 个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合 的； 数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限 点。 数控

9、机床开机时，通过手动回零操作确定机床原 点，只有机床原点被确认后，刀具（或工作台） 移动才有基准。 注意注意： 注意：注意：机床原点、机床参考点、编程原点、加工 原点的相互关系。 机床原点机床原点是所有坐标系原点所有坐标系原点的基准基准，加工原 点 必须通过机床原点确定确定； 机床参考点在车床车床上是离开机床原点最远的点 ， 在铣床上这两点重合； 编程原点和加工原点重合重合。 三、程序结构 1 1、程序名程序名 %(或O） + + 四位数字 2 2、程序主体程序主体 程序段格式： （1）固定地址程序段格式 （2）带分隔符固定地址程序段格式 （3）字地址程序段格式 3 3、程序结束程序结束 M0

10、2(或M30) 四、字及字功能： N_G_X_Y_Z_F_M_S_T_ 1 1、N N顺序号：顺序号： N + + 多个正整数字 注：顺序号只是程序段的名称，与程序执行的 先后顺序无关。 功用：校对和检索修改程序； 条件转向的目标。 2 2、G G准备功能字：准备功能字： G + 12正整数字 模态指令： 该指令一旦在某程序段中指定，其 功能一直保持到被取消或被同组其 它代码所代替。 非模态指令：其功能仅在所出现的程序段内有效。 （如：G04、G27、G28、G29、G30、G53、G92） G功 能G功 能G功 能 G00 快速定位G40 取消刀具半径补偿G90 绝对值编程 G01 直线插补

11、G41 左刀补G91 增量值编程 G02 顺圆插补G42 右刀补 G03 逆圆插补G94 每分钟进给 G54 选择坐标系1G95 每转进给 G04 暂停G55 选择坐标系2 G56 选择坐标系3G96 恒线速控制 G17 XY平面选择G57 选择坐标系4G97 恒线速取消 G18 ZX平面选择G58 选择坐标系5 G19 YZ平面选择G59 选择坐标系6 23句G功能代码： 注意： 同组的代码不能出现在一个程序段中； 不同组的代码，根据需要可以在一个程序段 中出现。 其中：G01、G17、G21、G40、G90、G94为缺省 状态。 3 3、尺寸字尺寸字 第一组：X、Y、Z U、V、W P、Q

12、、R 第二组：A、B、C、D、E 第三组：I、J、K、P、R 4、F进给功能字 G94：每分钟进给量（mm/min ） G95：每转进给量（mm/r ） 注：当接入电源时，机床进给默认G94。 例如：fm=frS 其中：fm每分钟进给量（mm/min ） fr每转进给量（mm/r ） S每分钟主轴转速（r/min） 5 5、S S主轴转速功能字主轴转速功能字 n 主轴线速度恒定 G96 S_；设定主轴线速度恒定（m/min) n 主轴转速度恒定 G97 S_；设定主轴转数恒定（r/min） T2位 T （刀具号） T4位 T 刀具号 补偿号 为使用方便，尽量使刀具序号和刀具补偿号 保持一致；

13、注：T代码与刀具移动指令在同一程序段时，先执 行T代码。 6 6、T T刀具功能字（刀具功能字（1 1句句T T代码）代码） M代码功 能M代码功 能 M00程序暂停M03主轴正转 M01选择停止M04主轴反转 M02程序结束M05主轴停止 M30程序结束，并返 回程序首 M08冷却液开 M98调用子程序M09关闭冷却液 M99子程序结束，并 返回主程序 7 7、M M辅助功能字（辅助功能字（1111句句M M代码）代码）： M指令分模态（白色）和非模态（红色）两种形式 。 M指令还可分为前置和后置指令两种。 前置指令：在轴运动之前执行，如M03、M04、M08 。 后置指令：在轴运动之后执行

14、，如M00、M01、M02 、 M30、M05、M09、M98、M99。 注：注：华中系统同一程序段，只能有一个M指令。 FANUCFANUC、SIMERIKESIMERIKE同一程序段最多可用五个 五个M M指令 。 M00 程序暂停，按“循环启动” 按钮程序继续往下执行。 停机检查、工件调头、 尺寸测量，手工换刀或 者变速等。 M01 计划（任选）停止 ，将操 作面板上的“任选停止”按 钮按下，处于计划停止状态 来确认这个指令。 关键尺寸的抽样检查， 或需要临时停车。 M02 程序结束，主轴、进给、冷 却都停止，并使数控系统处 于复位状态。 程序结束 M30 功能与M02相同，程序结束 ，并返回程序头。 程序结束 五、与参考点相关的指令 1 1、自动返回参考点：自动返回参考点： G28 X Y Z （中间点坐标） 一般用于自动换刀或消除机械误差。 注意：注意： 执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移，到 程序指定的中间点位置，然后自动返回参考点； 在使用上，经常将X、Y轴和Z轴分开来用； X、Y、Z值在G90时，为指定点在工件坐标系中 的坐标。在G91时，为指定点相对于起点的位移量 ； G28指令前，要求机床在通电后必须 (手动) 返回过一次参考点； 使用G28指令时，必须预先取消刀具补偿必须预先取消刀具补偿； 因为G28为非模态指令。 例：G28 G90 X1000 Y