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1、数控铣工 加工中心操作工(高级),沈建峰 虞 俊 主编,第三章 数控编程基础,第三章 数控编程系统,了解数控编程的定义、分类及步骤；掌握 数控铣床/加工中心坐标系的确定方法；掌握数 控编程的基本功能指令；掌握数控机床的编程规 则；掌握数控编程过程中基点及节点的计算方法； 掌握一般工件数控加工的编程方法；掌握数控铣 床/加工中心上应用刀具半径补偿进行编程的方法。,目 录,第一节 数控编程概述 一、数控编程的定义 二、数控编程的分类 三、手工编程的步骤 四、数控铣床加工中心的编程特点与要求 第二节 数控机床的坐标系 一、机床坐标系 二、工件坐标系 第三节 数控机床的有关功能指令 一、准备功能 二、
2、辅助功能 三、其他功能 四、常用功能指令的属性 五、数控程序的格式,第三章 数控编程系统,目 录,第四节 数控机床的编程规则 一、绝对坐标与增量坐标 二、米制与英制编程 三、小数点编程 第五节 手工编程中的数学处理 一、数值计算的内容 二、基点计算方法 三、非圆曲线节点的拟合计算 第六节 一般工件的编程方法 一、编程实例 二、与插补相关的功能指令 三、与坐标系相关的功能指令,第三章 数控编程系统,目 录,四、常用M功能指令规则 五、本实例数控铣削加工参考程序 第七节 刀具补偿公嫩的编程方法 一、编程实例 二、刀具补偿功能 三、刀具长度补偿 四、刀具半径补偿（G40、G41、G42） 五、本实例
3、数控铣削加工参考程序的编制 复习参考题,第三章 数控编程系统,第一节 数控编程概述,一、数控编程的定义,为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程序，制作程序的过程称为数控编程。 数控编程的过程不仅仅单一指编写数控加工指令的过程，它还包括从零件分析到编写加工指令再到制成控制介质以及程序校核的全过程。,第一节 数控编程概述,二、数控编程的分类,数控编程可分为手工编程和自动编程两种。,1.手工编程,手工编程是指所有编制加工程序的全过程（图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序校验）由手工
4、来完成。,手工编程比较适合批量较大、形状简单、计算方便、轮廓由直线或圆弧组成的零件的加工。,2.自动编程,自动编程是指用计算机（或编程器）编制数控加工程序的过程。,自动编程较适合于形状复杂零件的加工程序编制，如：模具加工、多轴联动加工等场合。,第一节 数控编程概述,三、手工编程的步骤,编程步骤如图3-1所示，主要有以下几个方面的内容：,图3-1 数控编程的步骤,第一节 数控编程概述,三、手工编程的步骤,（1）分析零件图样指零件轮廓分析和零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技术要求、零件材料、热处理等要求的分析。 （2）确定加工工艺选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各
5、项切削参数，选择对刀点、换刀点。 （3）数值计算选择编程原点，对零件图样各基点进行正确的数学计算，为编写程序单作好准备。 （4）编写程序单根据数控机床规定的指令及程序格式编写加工程序单。 （5）制作控制介质简单的数控程序直接采用手工输入机床数控系统，当程序自动输入时，必须制作控制介质。 （6）校验程序程序必须经过校验正确后才能使用。,计算机数控仿真模拟也是一种比较理想的程序校验方法。,第一节 数控编程概述,四、数控铣床/加工中心的编程特点与要求,1.数控铣床/加工中心的编程特点,1）为了方便编程中的数值计算，在数控铣床/加工中心上的编程中广泛采用刀具半径补偿来进行编程。 2）为适应数控铣床的加
6、工需要，对于常见的镗孔、钻孔切削加工动作，可以通过采用数控系统本身具备的固定循环功能来实现，以简化编程。 3）大多数的数控铣床都具备镜像加工、比例缩放等特殊编程指令以及极坐标编程指令，以提高编程效率，简化程序。,第一节 数控编程概述,四、数控铣床/加工中心的编程特点与要求,2.数控铣床/加工中心的编程要求,1）在加工中心上加工的零件工序较多，使用的刀具种类复杂，在一次装夹下可以完成粗加工、半精加工、精加工的所有工序，所以在加工中心编程前要进行合理的工艺分析，周密安排各工序的加工顺序，以提高加工效率与加工精度。 2）根据加工批量的大小，决定采用自动换刀还是手动换刀。3）程序中要注意自动换刀点位置
7、的合理选择，在退刀与自动换刀过程中要避免刀具、工件、夹具的碰撞事故。 4）在对刀过程中尽可能采用机外对刀，并将测量尺寸填写到刀具卡片上，以便操作者在运行程序前及时修改刀具补偿参数，从而提高机床效率。 5）尽量将不同工序内容的程序分别安排到不同的子程序中，以便于对每一独立的工序进行单独的调试，也便于因加工顺序不合理重新调整加工程序。在主程序中主要完成换刀及子程序的调用。,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系,在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系，也叫标准坐标系。,1.机床坐标系的
8、定义,2.机床坐标系中的规定,数控铣床的加工动作主要分刀具的动作和工件的动作两部分，因此，在确定机床坐标系的方向时规定：永远假定刀具相对于静止的工件而运动。 对于机床坐标系的方向，均将增大工件和刀具间距离的方向确定为正方向。,编程也要按照刀具相对于工件的运动来进行。,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系,2.机床坐标系中的规定,数控机床的坐标系采用遵守右手定则的笛卡儿坐标系。如图3-2a所示，图中大拇指的方向为X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向。而图3-2b则规定了转动轴A、B、C轴的转动正方向。,图3-2 右手笛卡儿坐标系统,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系
9、,3.机床坐标系的方向,确定坐标系各坐标轴时，总是先根据主轴来确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。,（1）Z坐标方向 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，在有主轴的机床中与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴。 （2）X坐标方向 X坐标一般为水平方向，它垂直于Z轴且平行于工件的装夹。 （3）Y坐标方向 Y坐标垂直于X、Z坐标轴，根据右手笛卡儿坐标系来进行判别。 （4）旋转轴方向旋转运动A、B、C相对应表示其轴线平行于X、Y、Z坐标轴的旋转运动。A、B、C正方向，相应地表示在X、Y、Z坐标正方向上按照右旋旋进的方向。,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系,4.机床原点与机床参考点,（1）机床原点
10、机床原点（亦称为机床零点）是机床上设置的一个固定的点，即机床坐标系的原点。,（2）机床参考点 机床参考点，是数控机床上一个特殊位置的点，如图3-5所示。,图3-5 机床原点和参考点,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系,5.返加参考点指令,常见的与返回参考点相关的编程指令主要有G27、G28、G29三种，这三种指令均为非模态指令。,（1）返回参考点校验指令（G27）,1）指令格式 G27 X _Y_ Z_； X _Y_ Z_参考点在工件坐标系中的坐标值。,2）指令说明 返回参考点校验指令G27用于检查刀具是否正确返回到程序中指定的参考点位置。,（2）自动返回参考点G28,1）指令格式 G2
11、8 X_Y_Z_； X_Y_Z_返回过程中经过的中间点，其坐标值可以用增量值也可以用绝对值，但须用G91或G90来指定。,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系,5.返加参考点指令,2）指令说明 执行返回参考点指令时，刀具以快速点定位方式经中间点返回到参考点，中间点的位置由该指令后的X_Y _Z_值决定。,(3) 自动从参考点返回指令G29,1）指令格式 G29 X_Y_Z_；,X _Y_ Z_为从参考点返回后刀具所到达的终点坐标。,2）指令说明 由于在编写G29指令时有种种限制，而且在选择G28指令后，这条指令并不是必需的。因此，建议用G00指令来代替G29指令。,第二节 数控机床的坐标系
12、,一、机床坐标系,例1 如图3-6所示，刀具回参考点前已定位至A点，取B点为中间点，R点为参考点，C点为执行G29指令到达的终点。其指令如下： G91 G28 X200.0 Y100.0 Z0.0；（增量坐标方式经过中间 点回参考点） M06 T01； （换刀） G29 X100.0 Y100.0 Z0.0； （从参考点经中间点返回） 或： G90 G28 X200.0 Y200.0 Z0.0；（绝对坐标方式经中间点返回 参考点） M06 T01； G29 X300.0 Y100.0 Z0.0；,第二节 数控机床的坐标系,一、机床坐标系,以上程序的执行过程为：首先执行G28指令，刀具从A点出发
13、，以快速点定位方式经中间点B返回参考点R；返回参考点后执行换刀动作；再执行G29指令，从参考点R点出发，以快速点定位方式经中间点B定位到C点。,图3-6 G28与G29指令动作,第二节 数控机床的坐标系,二、工件坐标系,1.工件坐标系的定义,工件坐标系原点亦称编程坐标系原点，该点是指工件装夹完成后，选择工件上的某一点作为编程或工件加工的原点。工件坐标系原点在图中以符号“ ”表示。,2.工件坐标系原点,机床坐标系的建立保证了刀具在机床上的正确运动。但是，由于加工程序的编制通常是针对某一工件，并根据其零件图样进行的，为了便于尺寸计算、检查，加工程序的坐标原点一般都与零件图样的尺寸基准相一致。这种针
14、对某一工件，根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系（亦称编程坐标系）。,3.工件坐标系原点的选择,第二节 数控机床的坐标系,二、工件坐标系,1）工件坐标系原点应选在零件图的基准尺寸上，以便于坐标值的计算，减少错误。 2）工件坐标系原点应尽量选在精度较高的工件表面上，以提高被加工零件的加工精度。 3）Z轴方向上的工件坐标系原点，一般取在工件的上表面。 4）当工件对称时，一般以工件的对称中心作为XY平面的原点，如图3-7a所示。 5）当工件不对称时，一般取工件其中的一个垂直交角处作为工件原点，如图3-7b所示。,图3-7 工件坐标系原点的选择,第三节 数控机床的有关功能指令,数控系统常用的系统功能
15、有准备功能、辅助功能、其他功能三种，这些功能是编制数控程序的基础。,一、准备功能,准备功能也叫G功能或G指令，是用于数控机床做好某些准备动作的指令。它由地址G和后面的两位数字组成，从G00G99共100种，如G01、G41等。 虽然从G00到G99共有100种G指令，但并不是每种指令都有实际意义，实际上有些指令在国际标准（ISO）或我国标准中并没有指定其功能，这些指令主要用于将来修改标准时指定新功能。,第三节 数控机床的有关功能指令,二、辅助功能,辅助功能也叫M功能或M指令。它由地址M和后面的两位数字组成，从M00M99共100种。 辅助功能主要控制机床或系统的开、关等辅助动作的功能指令，如开
16、、停冷却泵，主轴正反转，程序的结束等。,同样，这100种M指令并非每种都有实际意义。,在同一程序段中，既有M指令又有其他指令时，M指令与其他指令执行的先后次序由机床系统参数设定。因此，为保证程序以正确的次序执行，有很多M指令如M30、M02、M98等最好以单独的程序段进行编程。,第三节 数控机床的有关功能指令,三、其他功能,1.坐标功能,坐标功能字（又称尺寸功能字）用来设定机床各坐标的位移量。它一般使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R（用于指定直线坐标尺寸）和A、B、C、D、E（用于指定角度坐标）及I、J、K（用于指定圆心坐标点位置尺寸）等地址为首，在地址符后紧跟“+”或“”号及一串数字。如X100.0、A+30.0、I-10.0等。,2.刀具功能,刀具功能是指系统进行选刀或换刀的功能指令，亦称为T功能。在数控铣床与加工中心中一般用T和其后两位数值来指定刀具号，刀具存储器号则由其他代码（如D或H代码）进行选择。同样，刀具号与刀具补偿存储器号不一定要相同。 例2 T15 D01；表示选用15号刀具及选用1号刀具补
