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1、数控加工编程及操作电子教案长江师范学院应用技术学院主讲教师：何仁琪第1章 数控机床加工程序编制基础1.1数控程序编制的概念 1.2数控机床的坐标系 1.3常用编程指令 1.4程序编制中的数学处理 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制 的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。1.1 数控程序编制的概念第1章 数控机床加工程序编制基础1.1.1 数控程序编编制的定义义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该仅应该 保证证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的
2、发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。第1章 数控机床加工程序编制基础1、数控程序编制的内容及步骤数控编编程是指从零件图纸图纸 到获获得数控加工程序的全部 工作过过程。编程工作主要包括：（1）分析零件图样和制定工艺方案 （2）数学处理（3）编写零件加工程序 （4）程序检验 第1章 数控机床加工程序编制基础分析 零件 图样 和制 定工 艺方 案数学处理编写程序程序校验修 改2、数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编编制程序和 自动编动编 制程序。（1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工 作。 零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加 工
3、 程 序 初 稿加工程序修 改编程手册第1章 数控机床加工程序编制基础（2）计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制 定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程 序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出 刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确， 需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动 编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程 效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许 多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程 工作效率高，可解决复杂形状零件的编程
4、难题。 第1章 数控机床加工程序编制基础1.1.2 字与字的功能1、字符与代码字符是用来组织组织 、控制或表示数据的一些符号，如数字 、字母、标点符号、数学运算符等。2、字在数控加工程序中，字是指一系列按规规定排列的字符， 作为为一个信息单单元存储储、传递传递 和操作。字是由一个英文字 母与随后的若干位十进进制数字组组成，这这个英文字母称为为地 址符。如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址 中的内容。 第1章 数控机床加工程序编制基础3、字的功能组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是 以FANUC-0M数控系统的规范为主来介绍的。（1）顺序号字N顺序号又称程序
5、段号或程序段序号。顺序号位于程序段 之首，由顺序号字N和后续数字组成。便于程序检查少用（2）准备功能字G准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用 于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。附表：见表1.1 G功能字含义表第1章 数控机床加工程序编制基础第1章 数控机床加工程序编制基础表1.1 G功能字含义表第1章 数控机床加工程序编制基础表1.1 G功能字含义表华中数控（3）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终动终 点的坐标标位置。其中，第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定 终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点 的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K
6、 用于确定圆弧轮廓的圆心坐 标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R 指令圆弧的半径等。（4）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指 定切削的进给进给 速度。对于车床，F可分为每分钟进给 和主轴 每转进给 两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给 。 F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。第1章 数控机床加工程序编制基础（5）主轴转 速功能字S主轴转 速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定 主轴转 速。单位为r/min。（6）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工 时所用刀具的编号。对于数控车床，其
7、后的数字还兼作指定刀具长 度补偿 和刀尖半径补偿 用。（7）辅助功能字M辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为13位正整数，又称为 M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。附表：见表1.2M功能字含义表第1章 数控机床加工程序编制基础第1章 数控机床加工程序编制基础表1.2 M功能字含义表M功能字 含 义 M00 程序停止 M01 计划停止 M02 程序停止 M03 主轴顺时针 旋转 M04 主轴逆时针 旋转 M05 主轴旋转停止 M06 换刀 M07 2号冷却液开 M08 1号冷却液开 M09 冷却液关 M30 程序停止并返回开始处 M98 调用子程序 M99 返回子程序 1.1
8、.3 程序格式1、程序段格式一个数控加工程序是若干个程序段组组成的。程序段格式是指程 序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段格式举例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02 ，M08”，但它们的功能仍然有效）在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：移动目标：终点坐标值 X、Y、Z 沿怎样的轨迹移动：准备功能字G ；进给 速度：进给 功能字F； 切削速度：主轴转 速功能字S；使用刀具：刀具功能字T； 机床辅助动作：辅助功能字M。第1章 数控机床加工程序编制基础1.2 数
9、控机床的坐标系1.2.1 机床坐标标系、机床坐标系的确定（1）机床相对运动的规定(运动动定则则)在机床上，我们始终认为 工件静止，而刀具是运动动的。这样编 程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。第1章 数控机床加工程序编制基础（2）机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛 卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为 了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床 上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现 ，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以
10、及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。 第1章 数控机床加工程序编制基础标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角 坐标系决定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标， 食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的 指向为Z坐标的正方向。 3)围绕 X、Y、Z坐标旋转 的旋转坐标分别用A、B、 C表示，根据右手螺旋定 则，大拇指的指向为X、 Y、Z坐标中任意轴的正 向，则其余四指的旋转 方向即为旋转坐标A、B、 C的正向。第1章 数控机床加工程序编制基础（3）运动方向的规定增大刀具
11、与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下 图为数控车床上两个运动的正方向。 第1章 数控机床加工程序编制基础、坐标轴方向的确定 （1）Z坐标 Z坐标的运动方向是由传递 切削动力的主轴所决定的，即平行于主 轴轴线轴轴线 的坐标轴标轴 即为为Z坐标标，Z坐标标的正向为为刀具离开工件的方向。第1章 数控机床加工程序编制基础（2）X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时 ，要考虑两种情况： 1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 2）如果刀具做旋转运动， 则分为两种情况： Z坐标水平时，观察者沿刀 具主轴向工件看时，+X运 动方向指向右方；Z坐标垂 直
12、时，观察者面对刀具主 轴向立柱看时，+X运动方 向指向右方。 右图所示为 数控车床的X坐标。第1章 数控机床加工程序编制基础（3）Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。第1章 数控机床加工程序编制基础3、机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它 在机床装配、调试调试 时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考 点。 （1）数控车床的原点 (2)数控铣床的原点(如右下图) 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘盘端面与主轴轴中心线线的交点处处。同时 ，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、
13、Z坐标的正方向极限位 置上。 第1章 数控机床加工程序编制基础4、机床参考点 机床参考点是用于对对机床运动进动进 行检测检测 和控制的固定位置点。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；而在数控车车床 上机床参考点是离机床原点最远远的极限点。下图为数控车床的参考点与 机床原点。 第1章 数控机床加工程序编制基础1.2.2 编编程坐标标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建 立的坐标系。编程坐标系一般供编程 使用，确定编程坐标系时不 必考
14、虑工件毛坯在机床上的 实际 装夹位置。如下图所示， 其中O2即为编 程坐标系原点。第1章 数控机床加工程序编制基础编编程原点是根据加工零件图样图样 及加工工艺艺要求选选定的 编编程坐标标系的原点。编程原点应尽量选择 在零件的设计 基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该 与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如下图所示为车 削零件的编程原点。第1章 数控机床加工程序编制基础1.2.3 加工坐标标系 1、加工坐标系的确定 加工坐标系是指以确定的加工原点为为基准所建立的坐标标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹夹好后，相应应的编编程原点在机床坐标标系中的位置。第1章 数控机床加工程序编
15、制基础2、加工坐标系的设定 在机床坐标系中直接设定加工原点。例：以下图为例，在配置FANUC-OM系统的立式数控铣床上设置加工原点03。（1）加工坐标系 的选择 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。设工作台工作面尺寸为 800mm320mm，若工件装夹在接近工作台中间处 ，则确定了加工坐标系的位置，其加工原点 03就在距机床原点O1为X3、Y3、Z3处。并且X3=-345.700mm, Y3=-196.220mm, Z3=-53.165mm。（2）设定加工坐标系指令1）G54G59为设定加工坐标系指令。G54对应一号工件坐标系，其余以此类推。可在MDI 方式的参数设置页面中，设定加工
16、坐标系。如对已选定的加工原点O3，将其坐标值X3=-345.700mm,Y3=-196.220mm,Z3=-53.165mm第1章 数控机床加工程序编制基础1.3 常用编程指令数控加工程序是由各种功能字按照规定的格式组成的。1.3.1 绝对绝对 尺寸指令和增量尺寸指令在加工程序中，绝对尺寸指令和增量尺寸指令有两种表达方法。 绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出。增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。 第1章 数控机床加工程序编制基础1、G功能字指定G90指定尺寸值为绝对值为绝对 尺寸。G91指定尺寸值为值为 增量尺寸。2、用尺寸字的地址符指定（本课程中车床部分使用）绝对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用绝对坐标编程为：X12.0 Y15.0；若用相对坐标编程则为：X?18.0 Y?20.0。第1章 数控机床加工程序编制基础1.3.3 坐标标平面选择选择 指令坐标平面选择指令是用来选择
