数控编程基础知识课件

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1、第二章数控编程基础知识,第一节 数控编程概述,数控编程是根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制加工程序文件的过程。,数控机床所使用的程序是按照一定的格式并以代码的形式编制的。,一、数控编程的方法,（一）手工编程,手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验等内容都是由手工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算能力。,（二）自动编程,自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动

2、地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，然后将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。,二、数控编程的内容与步骤,（一）分析零件图,（二）工艺处理,（三）数值计算,（四）编写加工程序清单,（五）制作控制介质,（六）程序校验与首件试切,第二节 数控机床坐标系的建立,一、坐标系确定原则,（1）刀具相对于静止工件而运动的原则。,（2）标准的机床坐标系是一个右手直角笛卡儿坐标系，三个移动坐标轴的方向与机床的主要导轨相平行，规定各坐标轴正向为增大工件与刀具之间距离的方向。,（3）根据右手螺旋定则确定出三个旋转坐标

3、的方向，如图所示。,右手直角笛卡尔坐标系,二、数控机床的坐标系统建立,机床的坐标系统主要包括：坐标系、坐标原点、坐标轴方向；所有实际存在的机床轴（移动轴、回转轴）；参考点、工件坐标系原点和换刀点等。,ISO标准对数控机床的坐标系统的规定如下：采用右手直角笛卡尔坐标系（右手螺旋定则）。具体按相关国家标准：JB/T30511999数控机床坐标和运动方向的命名。,（一）坐标轴及其运动方向命名方法,（1）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，数控机床的坐标运动指的均是刀具相对于工件的运动。,（2）规定以工件为基准，假定工件不动，刀具运动的原则。,（3）以刀具的运动轨迹来编程。

4、,（4）机床运动部件运动方向的规定：机床坐标系位置与机床类型有关，JB305182规定，增大工件与刀具之间距离的方向是机床运动的正方向，如图所示。,数控机床的坐标轴及其运行方向,（5）工件坐标系。可以在工件坐标系中描述工件的几何形状，即NC程序中的数据要参照工件坐标系。不同布局机床坐标系如图所示。,不同布局机床坐标系,三、数控机床各相关点,（1）机床原点(M)(Machine Origin或Home Position)。指建立测量机床运动坐标的起始点，如图所示的O点。,数控机床参考点,（2）机床参考点(R)(Reference Point)，指用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置

5、是固定的，机床出厂之前由机床制造商精密测量确定。一般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置，如图所示的O点。,数控机床参考点,（3）程序原点(W)，又称工件原点(Part Origin)。以工件原点为坐标原点建立起来的直角坐标系，是编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点，如图所示的M、W点。,数控机床程序零点,（4）装夹原点，又称卡盘零点(Fixture Origin)，可以与工件原点重合，也可以不重合。如图所示的C点。,数控机床程序零点,四、坐标输入方式,（1）绝对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。如图所示。大多数

6、的数控系统都以G90指令表示使用绝对坐标编程。其程序如下：,G00 X0 Z0； G01 X20F120； Z-25； X30； Z-45； X44；,（2）相对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，即为目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值，这种坐标的表示法称之为相对坐标表示法，如图所示。大多数的数控系统都以G91指令表示使用相对坐标编程，有的数控系统用X、Y、Z表示绝对坐标代码，用U、V、W表示相对坐标代码。其程序如下：,G00 X0 Z0； G01 X20F120； Z-25； X30； Z-45； X44；,第三节 数控机床的主要功能,一、准备功能G代码,

7、准备功能也称为G功能，它是用来指令机床工作方式或控制系统工作方式的一种命令，G功能由地址符G和其后的两位数字组成（0099），从G00到G99共100种功能，用以指令机床不同的动作，如用G01来指令运动坐标的直线进给。,二、辅助功能M代码,辅助功能也称M功能，用以指令数控机床中的辅助装置的开关动作或状态，辅助功能是用地址M及其后续数字来表示。,三、刀具功能T代码,刀具功能也称为T功能，用于指令加工中所用刀具号及自动补偿编组号的地址字，其自动补偿内容主要指刀具的刀位偏差及刀具半径补偿。,在数控机床中，其地址符T的后续数字主要有以下两种规定。 （1）两位数规定：首位数字一般表示刀具号，常用08共9

8、个数字，其中0表示不转刀，末位数表示刀具补偿的编组号，常用08共9个数字，其中0表示补偿量为零。例如，T23表示将2号刀转到切削位置，并执行第3组刀具补偿值。 （2）四位数规定：对刀具较多的数控车床或加工中心，其数控系统一般规定，其后续数字为四位数，前2位为刀具号，后两位为刀具补偿的编组号，或同时为刀尖圆弧半径补偿的编组号。,四、主轴功能S代码,主轴转速指令功能，它是由地址S及其后面的数字来表示的，目前有S2（两位数），S4（四位数）的表示法，即S和S，一般的经济型数控机床用一位或两位约定的代码来控制主轴某一档位的高速和低速，对具有无级调速功能的数控机床，则可由后续数字直接表示其主轴的给定转速

9、（r/min），另外，对具有恒线速度切削功能的数控机床，其加工程序中的S指令可指令恒定转速r/min，也可指令切削时的恒定线速度（m/min）即在切削时，其主轴转速随着切削尺寸的变化而自动变化，始终保持线速度为给定的恒定值。,五、进给功能F代码,在切削零件时，用指定的速度来控制刀具运动和切削的速度，这种为进给决定速度的功能称为进给功能，也称F功能，对于数控机床，其进给的方式可以分为每分钟进给和每转进给两种。,六、插补功能,不同档次的数控机床的功能有较大的差别，但都应具备以下主要功能：（1）直线插补。（2）圆弧插补。,七、固定循环,固定循环是指系统所做的固化的子程序，并通过控制改变各种参数来适应

10、不同的加工要求，主要用于实现一些具有典型性的需要多次重复的加工动作，如各种孔、内外螺纹、沟槽等的加工。使用固定循环可以有效地简化程序的编制。,八、刀具补偿,包括刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具空间位置补偿功能等。,九、处动加减速控制,该功能使机床在刀具起、停及改变运动方向时自动调整进给速度，保持正常而良好的加工状态，避免造成刀具变形、工件表面受损、加工过程速度不稳等情形。,十、数据输入输出及DNC功能,数控机床一般通过RS232C接口进行数据的输入及输出，包括加工程序和机床参数等。当执行的加工程序超过存储空间时，就应当采用DNC加工，即外部计算机直接控制数控机床进行加工。,十一、子程序功能,对

11、于需要多次重复的加工动作或加工区域，可以将其编写成子程序，在主程序需要的时候调用它，并且可以实现子程序的多级嵌套，以简化程序的编写。,十二、自诊断、报警功能,自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。,第四节 数控加工程序的组成与格式,程序段是由程序段编号、程序顺序号、若干个指令（功能字）和程序段结束符号等组成。,一、标准数控代码,国际标准化组织代码为ISO代码。美国电子工业协会标准代码为EIA代码。两者表示的符号相同，但编码孔的数目和排列位置不同。其特点为： （1）EIA码为补奇代码，第5列为补奇列；ISO代码为补偶码，第8列为补偶列。

12、（2）ISO代码有特征可寻，数字码在第5、6列都有孔，字母码在第7列都有孔；EIA代码无特征。 （3）ISO比EIA代码信息量大。,二、常用数控机床编程指令,（一）ISO标准G代码,准备功能代码（简称G功能）：指定机床的运动方式，为数控系统的插补运算作准备，由准备功能地址符“G”和两位数字组成，G功能的代号已标准化，见表2-1 （教材第43页）；一些多功能机床，已有数字大于100的指令。常用G指令包括坐标定位与插补、平面选择、固定循环加工、刀具补偿、绝对坐标及增量坐标等。,（二）ISO标准M代码,辅助功能（M代码）：用于控制机床加工操作时的工艺性指令，以地址符M为首，其后跟两位数字，常用的M指

13、令见表2-2（教材第45页）；一般含主轴的转向与启停；冷却液的开与停；程序停止等。,三、数控程序的构成,（一）程序编号,程序编号：采用程序编号地址码区分存储器中的程序，不同数控系统程序编号的地址码不同，如O、P、%等。,（二）程序顺序号,顺序号：由N指明，范围为19999，顺序号是任意给定的，可以不连续，可以在所有的程序段中都指定顺序号，也可只在必要的程序段指明顺序号。,（三）坐标字,用来设定机床各坐标的位移量，由坐标地址符及数字组成，一般以X、Y、Z、U、V、W等字母开头，后面紧跟“-”或“+”及一串数字。,（四）进给功能字,指定刀具相对工件的运动速度，进给功能字以地址符“F”为首，后跟一串

14、数字代码，单位为mm/min（数控车床还可为mm/r）。三位数代码法，指F后跟三位数字，第一位为进给速度的整数位数加“3”，后二位是进给速度的前两位有效数字。如1728mm/min指定为F717。二位数代码法，指F后跟两位数字，规定了与0099相对应的速度表，除00与99外，数字代码由01向98递增时，速度按等比关系上升，公比为12。,（五）主轴速度功能字,指定主轴旋转速度以地址符S为首，后跟一串数字。单位：r/min,m/min。它与进给功能字的指定方法一样。,（六）刀具功能字,用以选择替换的刀具，以地址符T为首，其后一般跟两位数字，该数代表刀具的编号。需要说明的是，数控机床的指令格式在国际

15、上有很多标准，并不完全一致。,（七）程序结束段,以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号。,四、数控程序段格式,（一）固定顺序式,早期数控装置简单，规定了一种称之为固定顺序的程序段格式，例如： 以这种格式编制的程序，各字均无地址码，字的顺序即为地址的顺序，各字的顺序及字符数是固定的(不管某一字的需要与否)，即使与上一段相比某些字没有改变，也要重写而不能略去。,（二）带分隔符TAB的固定顺序式,后来又产生了一种具有分隔符号TAB的固定顺序段格式。其基本形式与上述格式相同，只是各字间用分隔符号隔开，以表示地址的顺序。如上例可写成： 由于有分隔符号，不需要的字或与程序段相同的字可以省略，但

16、必须保留相应的分隔符号(即各程序段的分隔符号数目相等)。我国数控线切割机床采用的“3B”或“4B”格式指令就是典型的带分隔符号的固定顺序格式。其3B格式表示： B X B Y B J G Z 具体意义如下（表）：,（三）字地址格式,目前使用最多的则是字地址程序段格式(也称为使用地址符的可变程序段格式)。以这种格式表示的程序段，每一个字之前都标有地址码用以识别地址。一个程序段内的各字也可以不按顺序(但为了编程方便，常按一定的顺序)排列。采用这种格式虽然增加了地址读入电路，但编程直观灵活，便于检查，可缩短穿孔带，广泛用于车、铣等数控机床。 对于字地址格式的程序段常常可以用一般形式来表示。例如： N007 G01 X25 Y -134 F15 S40 T0404 M06。,第五节 刀具补偿功能,一、刀具半径补偿,（一）刀具半径补偿指令,以零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置量为依据，自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。,左补偿为G41，右补偿为G42，G40为取消刀具半径补偿。,（二）格式,建立和取消刀补有固定的格式： 在XY平面 建立刀