重庆科创学院——数控机床编程基本知识

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1、项目二 数控机床编程基本知识 重庆科创职业学院重庆科创职业学院学习目标 1掌握数控编程的内容 2了解数控编程的方法 3掌握程序的格式 4. 掌握数控机床坐标系的确定 学习重点 1程序的格式 2数控机床坐标系的确定 学习难点 数控机床坐标系的确定数控编程是实现零件数控加工的关键环节，它包括从零件分析到获得数控加工程序的全过程。（一）数控编程的内容一般来说，数控编程包括以下工作：1分析零件图，制定加工工艺方案。根据零件图样，对零件的形状、尺寸、材料、精度和热处理要求等进行工艺分析，合理选择加工方案，确定工件的加工工艺路线、工序及切削用量等工艺参数，确定所用机床、刀具和夹具。一、基本知识学习（一）数

2、控编程的内容一般来说，数控编程包括以下工作：1分析零件图，制定加工工艺方案。根据零件图样，对零件的形状、尺寸、材料、精度和热处理要求等进行工艺分析，合理选择加工方案，确定工件的加工工艺路线、工序及切削用量等工艺参数，确定所用机床、刀具和夹具。2数学处理根据零件的几何尺寸、工艺要求及编程的方便，设定坐标系，计算工件粗、精加工的轮廓轨迹，获得刀位数据。对于直线和圆弧组成的形状简单的零件轮廓加工，只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的的交点或切点坐标值即可，有些要计算刀具中心的运动轨迹；3编写零件加工程序 根据制定的加工工艺路线、切削用量、刀具补 偿量、辅助动作及刀具运动轨迹等条件

3、，按照机床 数控系统规定的功能指令代码及程序格式，逐段编 写加工程序。 4记录程序并输入到数控机床 记录编制好的程序，并传输到数控机床中，这 个工作可通过手工在操作面板直接输入，或利用通 信方式输入，由传输软件把计算机上的加工程序传 输到数控机床。5程序校验和试切可采用机床空运行的方法，检查机床动作和运动轨迹是否正确；在有图形功能的数控机床上，可以利用模拟加工的图形显示来检查运行轨迹的正确性。需注意的是这些方法只能检验运动轨迹是否正确，不能检验被加工零件的精度。首件零件需要进行试切。（二）数控编程方法1手工编程手工编程就是指数控编程内容的工作全部由人工完成。一般说来，由直线和圆弧组成的工件轮廓

4、采用手工编程，非圆曲线、列表曲线组成的轮廓采用自动编程。2自动编程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进行数值计算和工艺参数处理，自动生成加工程序，再通过通信方式传入数控机床。（三）程序格式1字符与代码常规加工程序应用四种字符：英文字母、数字和小数点、正负号、功能字符。2程序字（简称字或指令字）常规加工程序中的字都是由英文字及随后的数字组成，这个英文字称为地址符，地址符与后续数字之 间可有正负号。如X30 Z-25。常用地址符功能如下表1-2-1：表1-2-1 常用字地址功能功能地址符意义义 程序号O，P程序号，子程序号的指令顺顺序号码码N程序段号准备备功能G指令动动作方式坐标

5、标字X，Y，Z坐标轴标轴 的移动动指令A，B，C，U，V，W附加坐标轴标轴 的移动动指令I，J，K圆圆弧中心坐标标R圆圆弧半径 进给进给 速度F进给进给 速度指令主轴轴功能S主轴转轴转 速指令刀具功能T刀具编编号辅辅助功能M，B主轴轴、冷却液的开/关，工作台分度等3字的几种功能1）语句号N（也称为程序段号程序段号字用以识别每一程序段，由地址符N和若干位数字组成。例如，N40表示该程序段的语句号为40。2）准备功能字G（又称G功能、G指令、G代码）。准备功能用来建立机床或数控系统工作方式的一种命令，使数控机床做好某种操作准备，用地 址码G和两位或三位数字表示。需要指出：不同生产厂家数控系统的G指

6、令的功能相差大，编程时必须遵照机床使用说明书进行。3）G指令分模态指令（续效指令）和非模态指令（非续效指令）。非模态指令只在本程序段中有效，模态指令可在连续几个程序段中有效，直到被相同组别的指令取代。指令表中标有相同数字或字母的为一组。如 G00、G01、G02、G03、G04，其中G04为非模态指令，其余为模态指令。4）尺寸字。由地址符、符号（+、）、绝对（或相对）数值组成。尺寸字的地址符有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等。例如，X15 Y-20。其中“+”可省略。5）进给功能字F。表示加工时的进给速度，由地址码F和后面的若干位数字组成。6）主轴转速功能字

7、S。表示数控机床主轴转速，由地 址码S和后面的若干位数字组成。7）刀具功能字T。由地址码T和后面的若干位数字组成。数字表示刀号，数字位数由数控系统决定。8）辅助功能字M（又称M功能、M指令、M代码）。用来控制机床辅助动作或系统的开关功能，由地址 码和后面的两位数字组成。4程序段格式1-2-1 程序段格式字地址程序段号字、数据字和程序段结束符组成。各字后有地址，字的排列顺序要求不严格，数据的位数可多可少，不需要的字以及与上一程序段相同的续效字可以不写。 例：N30 G01 X50 Z-20 F100 S400 T01 M03需要说明：数控加工程序内容、指令和程序段格式虽然上并不是完全统一，在编制

8、加工程序前，必须详细了解机床数控系统的编程说明书中的具体指令格式和编程方法。（四）数控机床坐标系1坐标和运动方向命名的原则1）数控机床中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标 轴命名，如图1-2-2所示。图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。图1-2-2 右手笛卡尔坐标系 2）坐标系中的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。 3）机床在加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，都一律假定工件相对静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的运动方向为坐标轴正方向。 4）旋转运动。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示，其正方向用右手螺旋法则确定，以大拇

9、指指向+X、+Y、+Z方向，则食指和中指等的指向是圆周进给运动的+A、+B、+C。 2坐标运动的规定1）Z坐标运动由传递切削动力的主轴所决定。与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。如数控车床、数控立式镗铣床等； 若机床没有主轴（如数控刨床等），则Z坐标垂直于工件主要装夹面； 若机床有几个主轴，可选择一垂直于工件装夹面的主轴作为主要主轴，并以它确定Z坐标，如数控龙门铣床；Z坐标的正方向是增加刀具和工件之间距离的方向，如在钻、镗加工中，钻入或镗入工件的方向是Z坐标的负方向。2）X坐标的运动。X坐标运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。 在没有回转刀具和没有回转工件

10、的机床上（如牛头刨床）X坐标平行于主要切削方向，并且以该方向为正方向； 在有回转工件的机床上，如车床、磨床等，X坐标方向是在工件径向，而且平行于横向滑座，对于安装在横向滑座的主要刀架上的刀具，离开工件回转中 心的方向是X坐标的正方向；3）Y坐标的运动。正向Y坐标的运动，根据X和Z的运动，按照右手笛卡儿坐标系来确定。 4）机床坐标系的原点。机床坐标系的原点位置是任意选择的，由生产厂家调定。A、B、C的运动原点（0的位置）也是任意的,但A、B、C原点的位置最好选择与Y、Z、X坐标平行。 5）附加坐标。如果在X、Y、Z主要直线运动之外另有第二组平行于他们的坐标运动，就称为附加坐标。它们分 别被规定为

11、U、V和W。如果在第一组回转运动A、B、C之外，还有平行或不平行于A、B、C的第二组回转运动，可指定为P、Q、或R。3机床坐标系、机床原点和机床参考点1）机床坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点， 又称机械原点，即X=0、Y=0、Z=0的点。对某一具体机床来说，在经过设计、制造和调整后，这个原点便被固定下来，它是机床上固定的点。2）机床参考点。为了正确地建立机床坐标系，通常 在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点， 又称机械原点，即X=0、Y=0、Z=0的点，其固定位 置由各轴向的机械档块来确定。一般机床开机后， 通常要进行机动或手动回参考点以建立机床

12、坐标系 。 机床参考点可以与机床零点重合也可以不重合，通 过参数指定机床参考点到机床零点的距离。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，机床坐标系 就建立起来了。 机床参考点在数控机床出厂时，就已经调好并 记录在说明书中供用户编程使用。一般情况下不允 许随意变动。 3）工件坐标系与原点。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 工件原点、程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐 标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐 标系所取代。工件坐标系的原点是人为设定的，设定的依据是要尽量满足编程简单、尺寸换算少、

13、引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上。对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选在对称中心 线或圆心上；Z轴的程序原点通常选在工件的表面。4数控车床坐标系数控车床坐标系。数控车床坐标系如图1-2-3所示，Z轴与车床导轨平行（取卡盘中心），正方向是远离车床卡盘的方向， X轴与Z轴垂直，平行于横向滑座，正方向是远离主轴轴线的方向，坐标原点O定在卡盘后端面与中心线交点处。图1-2-3 数控车床的坐标系数控车床的机床原点为主轴轴线与卡盘后端面的交点。机床参考点为刀具退离到一个固定不变的极限点，其位置由机械挡铁或行程开关确定。2）工件坐标系和工件原点工件坐标系原点

14、可选在工件轴线与工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交点上。为方便编程，数控车床的工件原点一般建立 在工件设计基准上，工件直径方向为X方向，工件轴线方向为Z方向。 3）起刀点和换刀点的确定起刀点是指在数控车床上加1工工件时，刀具相对与工件运动的起始点。起刀点应选择在不妨碍工件装夹、不会与夹具相碰及编程简单的地方。 数控车床加工时常需换刀，故编程时还要设置一个换刀点。换刀点应设在工件的外部，避免换刀时碰伤工件。一般换刀点选择在第一个程序的起刀点或机床参考点。（五）数控车床编程特点1尺寸字选用灵活在一个程序中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从方便编程的角度出发，可采用绝对尺寸编程、增量尺寸编程，也可

15、以采用绝对和增量尺寸混合编程。 2重复循环切削功能由于车削加工常用圆棒料或锻料作毛坯，加工余量较大，要加工到图样标注尺寸，需要一层一层切削，如果每层加工都编写程序，编程工作量将大大增加。为简化编程，数控系统有不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削。3直接按工件轮廓编程对于刀具位置的变化，刀具几何形状的变化及刀尖圆弧半径的变化，编程人员可以按照工件的实际轮廓尺寸进行编程。通过相应的刀具补偿功能来实现加工尺 寸的准确。4采用直径编程由于加工零件的图样尺寸及测量都是直径值，所以通常采用直径尺寸编程。在用直径尺寸编程时，如采 用绝对尺寸编程，X表示直径；如采用增量尺寸编程，X表示径向位移量。1实践内容：现场认知数控编程 2具体要求：(1）观察并验证加工现场数控车床的坐标轴及运动方向；(2）观察记录加工现场编程的方法及编程过程；(3）观察现场数控车削程序，分析程序段格式特点及各程序字的类别。二、实践训练