1、数控机床编程基础数控机床编程基础n 概述概述n 数控编程的几何基础数控编程的几何基础n 数控编程的工艺基础数控编程的工艺基础n 数控编程的指令代码和手工编程数控编程的指令代码和手工编程n 数控机床手工编程的综合应用数控机床手工编程的综合应用n 数控编程自动编程简介数控编程自动编程简介 3.1 概述概述n 数控编程方法简介数控编程方法简介n 数控编程的内容与手工编程的步骤数控编程的内容与手工编程的步骤 一、数控编程方法简介一、数控编程方法简介 1.1.手工编程手工编程所谓手工编程是指编制零件程序的全过程都是由人工完成（有时手工编程也可借助计算机进行计算）。对于形状简单的零件，计算比较简单，程序段
2、不多，采用手工编程较容易完成。对于几何形状复杂，尤其是由空间曲面组成的零件，编程时数值计算繁琐，所需时间长，且易出错，程序校验困难，用手工编程难以实现。数控编程方法简介 2.2.计算机自动编程计算机自动编程该方法是指编制零件程序的大部分或全部过程由计算机来完成。如完成坐标值计算、编写零件加工程序单等，有时甚至能够进行计算机辅助工艺处理。自动编程的类型主要有：数控语言编程（APT数控语言编程系统）图形交互式编程（CAD/CAM软件）语音式自动编程实物模型式自动编程二、数控编程的内容与手工编程的步骤二、数控编程的内容与手工编程的步骤 1.分析零件图和工艺处理 首先根据图样对零件的几何形状尺寸、技术
3、要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点、切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。2.数学处理 编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图样的要求，制定加工路线，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。但对于形状比较复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），数控系统的插补功能不能满足零件的几何形
4、状时，就需要计算出曲面或曲线上很多离散点，在点与点之间用直线段和圆弧段逼近，根据要求的精度计算出节点间的距离，这种情况一般要用计算机来完成数值计算的工作。3.编写零件程序清单 加工路线和工艺参数确定以后，根据数控机床编程说明书规定的指令代码及程序段格式，逐段编写零件程序清单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具明细表、工件安装和工件零点设定卡片、数控加工程序单等。4.程序输入 以前，在数控机床上使用的输入介质一般为穿孔纸带，穿孔纸带是按照国际标准化组织（ISO）或美国电子工业协会（EIA）标准代码制成的。穿孔纸带上的程序代码，通过纸带阅读装置送入数控系统。现代数控机床，多
5、用键盘、光盘、磁盘和磁带把程序直接输入到计算机中。在通信控制的数控机床中，程序可以由计算机接口传送。如果需要保留程序，可拷贝到磁盘或录制到磁带上。5.程序校验与首件试切 程序清单必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是将程序内容输入到数控装置中，让机床空刀运转，若是平面工件，还可以用笔代刀，以坐标纸代替工件，画出加工路线，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有图形显示功能的数控机床上，用模拟刀具切削过程的方法进行检验。还可以在个人计算机上利用基于PC平台的数控仿真软件进行检验。但这些方法只能检验运动是否正确，不能查出被加工零件的加工精度。因此必须进行零件的首件试切。首件试切时，应该以单程序段的
6、运行方式进行加工，随时监视加工状况，调整切削参数和状态，当发现由加工误差时，应分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正。3.2 数控编程的几何基础数控编程的几何基础n数控编程标准数控编程标准n数控编程的坐标系数控编程的坐标系一、数控编程标准（国际标准和国家标准）EIA RS244 美国电子工业协会ISORS840 国际标准化协会我国制定的数控标准与国际上使用的ISO数控标准基本一致。我国原机械工业部根据ISO标准制定了JB3050-1999数控机床用七单位编码字符集、JB3051-1999数控机床坐标 运动方向的命名等国家标准。数控编程标准常用数控标准：常用数控标准：数控的名词术语；数控机床
7、的坐标轴和运动方向；数控机床的字符编码（ISO代码、EIA代码）；数控编程的程序段格式；准备功能（G代码）和辅助机能（M代码）；进给功能、主轴功能和刀具功能。关于数控机床的机械、数控系统等方面的标准。二、数控编程的坐标系 数控机床的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系，X、Y、Z三者关系及其正方向由右手定则确定，A、B、C正方向由右手螺旋定则确定。数控编程的坐标系采用假设工件固定不动，刀具相对工件移动的原则。正方向的确定原则。统一规定标准坐标系X、Y、Z 作为刀具(相对于工件)运动的坐标系并增大刀具与工件之间距离的方向为各坐标轴的正方向，反之则为负方向。与机床的具体类型相关。数控编程的坐标系数控编程
8、的坐标系坐标轴的确定顺序：ZXY先确定Z轴规定以传递切削动力的主轴方向定为Z轴方向，当机床有两个以上的主轴时，则取其中一个垂直于工件装夹面的主要轴为Z轴方向。Z轴的正方向取为远离工件的方向，即从工件到刀具夹持的方向。坐标轴的确定顺序再确定X轴X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件装夹面。对于工件旋转运动的机床，取平行于横向滑座的方向为刀具运动的X坐标，取刀具远离工件的方向为正方向。对于刀具旋转运动的机床，当Z轴为水平时，由刀具主轴的后端向工件看，X轴正方向指向右方；当Z轴为立式时，由主轴向立柱看，X轴正方向指向右方。对于无主轴的机床，X轴正方向平行于切削方向。坐标轴的确定顺序Y轴及其它Y轴由右
9、手定则确定。附加坐标轴X/Y/Z U/V/W P/Q/R立式升降台铣床卧式车床卧式升降台铣床牛头刨床曲面和轮廓铣床卧式镗床具有可编程尾架座的双刀架车床立式车床、立式镗铣床龙门式轮廓铣床六轴加工中心数控铣床坐标系数控编程的坐标系机床坐标系和机床零点、参考点机床坐标系是为了确定工件在机床上的位置、机床运动部件的特殊位置(如换刀点、参考点)以及运动范围(如行程范围、保护区)等而建立的几何坐标系，是机床上固有的坐标系。是最基本的坐标系，是在机床返回参考点后建立起来的，一旦建立，除了受断电影响外，不受程序控制和新设定坐标系影响。通过给参考点赋值可以给出机床坐标系的原点位置，有些机床把参考点和机床坐标系原
10、点重合。机床坐标系和机床零点、参考点机床原点机床原点现代数控机床一般都有一个基准位置，称为机床原点（machine origin）或机床绝对原点(machine absolute origin)。用“M”表示，或用 表示。是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。机床坐标系和机床零点、参考点机床参考点机床参考点用于机床工作台（或滑板）与刀具相对运动的增量测量系统进行定标和控制的点。参考点的位置是由每个运动轴上的挡铁和限位开关精确地预先确定好的。参考点对机床零点的坐标是一个固定的已知数，至参考点时所显示的数值则表示参考点与机床零点间的工作
11、范围，XR、YR 与ZR 数值即被记忆在CNC系统中并在系统中建立了机床零点，作为系统内运算的基准点。机床参考点 有的机床在返回参考点时，显示为零(X0，Y0，Z0)，则表示该机床零点被建立在参考点上。实际上，机床参考点是机床上最具体的一个机械固定点。机床一经设计和制造出来，机械原点就已经被确定下来，该点在机床出厂时已调定，用户一般不作变动。在增量（相对）测量系统中，数控机床加工零件的过程为：首先接通机床总开关和控制系统开关，然后机床从任一位置返回参考点，挡铁打开参考点开关，测量系统置零，即标定了测量系统。之后，刀具在移动过程中，屏幕随时显示刀具的实际位置。机床参考点绝大多数数控机床采用增量式
12、测量系统，需要返回参考点。参考点用“R”（reference point）表示，或用 表示。参考点取多可设置四个。其中第一个参考点（机床参考点）与机床零点一致，而第二、第三、第四参考点是事先通过参数设置与第一个参考点的距离来确定。数控编程的坐标系数控编程的坐标系工件坐标系与工件零点工件坐标系与工件零点为了编程方便由编程人员以工件图样上某一点作为原点而建立起来的坐标系。工件坐标系坐标轴及方向与机床坐标系一致。零件编程尺寸按工件坐标系中的尺寸确定，所以又称编程坐标系。不同的工件建立的坐标系也可有所不同，有的数控系统允许一个工件建立多个工件坐标系，或者在一个工件坐标系下再建立一个坐标系称之为局部坐标
13、系。局部坐标系原点的坐标值应是相对工件坐标系，而不是相对于机床坐标系。工件坐标系与工件零点工件零点工件零点工件零点即工件坐标系的原点，也叫编程零点。工件零点的选择原则：工件图样的尺寸基准上；能使工件方便地进行装夹、测量和检验；工件零点尽量选在尺寸精度比较高、粗糙度比较低的工件表面上；对于有对称几何形状的零件，工件零点最好选在对称中心点上。工件零点工件零点用“W”表示，或用 表示。对于工件零点，FANUC-0系统中的0-TJA系列用G50来设定，其它系列用G92来设定；华中数控HNC-21T系统也是用G92指定工件坐标系；SIMENS 802S/C系统直接采用零点偏置指令（G54-G57)建立工
14、件坐标系。一般的数控系统可以设定几个工件坐标系，例如美国A-B的9系列数控系统就可设定9个工件坐标系，它们是G54、G55、G56、G57、G58、G59、G59.1、G59.2、G59.3，它们是同一组模态指令，同时只能一个有效。工件零点在实际加工中，操作者在机床上装好工件之后要测量该工件坐标系的原点和基本机床坐标系原点的距离，并把测得的距离在数控系统中预先设定，这个设定值叫工件零点偏置。数控编程的坐标系数控编程的坐标系坐标系关系举例坐标系关系举例例1.举例说明工件坐标系与机床坐标系的关系设刀具在基准点（-6，0），要使刀具从基准点移到A、再到B、C、D、再经O1点返回基准点。!程序如下：N
15、1G00 G90 G54 X10 Y10；N2G01 X30 F100；N3X10 Y20；N4G00 G53 X10 Y20；N5X0 Y0；N6G28 X0 Y0；坐标系关系举例坐标系关系举例例2.说明工件坐标系与工件坐标系的关系!程序如下：G54；激活G54工件坐标系 G00X20Y20；刀具移到G54工件坐标系中的X20、Y20点 G55X10Y10；刀具移到G55工件坐标系中的X10、Y10点 X3Y2；刀具运动到G55工件坐标系中的X3、Y2点数控编程的坐标系数控编程的坐标系数控机床上的有关点起刀点起刀点：是指刀具起始运动的刀位点，亦即程序开始执行时的刀位点。刀位点刀位点：刀具上表
16、示刀具特征的基准点，如立铣刀、端面铣刀刀头底面的中心、球头铣刀的球头中心、车刀与镗刀的理论刀尖、钻头的钻尖。对刀点对刀点：可指刀具相对于工件运动的起点，因此，有时对刀点也是程序起点或起刀点。对刀点选择的原则：便于数学处理和程序编制简单；在机床上容易找正；加工过程中便于测量检查；引起的加工误差小。数控机床上的有关点 换刀点换刀点：具有自动换刀装置的数控机床，如加工中心等，在加工中要自动换刀，还要设置换刀点。换刀点的位置根据换刀时刀具不碰撞工件、夹具、机床的原则确定。换刀点可设置在第一或第二参考点上。当加工小零件时，由于第一参考点较远，返回参考点换刀需要较长时间，为节省时间，可设置一个距离工件较近
17、的第二参考点为换刀点。工件坐标系设定方法 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点加工原点也称为程序原点程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的进行加工的。编程人员编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加加工人员工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系
18、统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的寸的坐标值都是相对于加工原点而言的,这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。2、加工坐标系的设定方法一：方法一：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X
19、3、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数控铣床对刀数控铣床对刀 加工坐标系设置 机床加工坐标系设定的实例（FANUC 0M）零件图样 X、Y向对刀方法 加工坐标系设定方法加工坐标系设定方法1 1、准备工作、准备工作 机床回参考点，确认机床坐标系；2 2、装夹工件毛坯
20、、装夹工件毛坯 通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致；3 3、对刀测量、对刀测量 用简易对刀法测量,方法如下:用直径为10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值为X=-437.726,Y=-298.160,如图1.18所示。Z=-31.833，如图1.19所示。4 4、计算设定值、计算设定值 按图1.18所示,将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。X坐标设定值：X=-437.726+5+0.1+40=-392.626mm注：-437.726mm为X坐标显示值；+5mm为测量棒半径值；+0.1mm为塞尺厚度；+40.0为编程原点到工件定位基准面在X坐标方向的距离。Y Y坐标设定
21、值：坐标设定值：Y=-Y=-298.160+5+0.1+46.5=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mm246.46mm注：如图注：如图1.181.18所示，所示，-298.160mm-298.160mm为坐标显示值；为坐标显示值；+5mm+5mm为测量棒半为测量棒半径值；径值；+0.1mm+0.1mm为塞尺厚度；为塞尺厚度；+46.5+46.5为编程原点到工件定位基为编程原点到工件定位基准面在准面在Y Y坐标方向的距离。坐标方向的距离。Z Z坐标设定值：坐标设定值：Z=-31.833-Z=-31.833-0.2=-32.033mm0.2=-32.033mm。注：注：-31
22、.833-31.833为坐标显示值；为坐标显示值；-0.20.2为塞尺厚度为塞尺厚度,如图如图1.191.19所示。所示。通过计算结果为：通过计算结果为：X-392.626X-392.626；Y-246.460Y-246.460；Z-32.033Z-32.033。Z向对刀方法向对刀方法 5 5、设定加工坐标系、设定加工坐标系将开关放在 MDI 方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据为:X=-392.626 Y=-246.460 Z=-32.033表示加工原点设置在机床坐标系的X=-392.626;Y=-246.460;Z=-32.033 的位置上。6 6、校对设定值、校对设定值对于初学者，在
23、进行了加工原点的设定后，应进一步校对设定值，以保证参数的正确性。校对工作的具体过程如下：在设定了G54加工坐标系后，再进行回机床参考点操作，其显示值为：X+392.626，Y+246.460，Z+32.033。这说明在设定了G54加工坐标系后，机床原点在加工坐标系中的位置为：X+392.626，Y+246.460，Z+32.033这反过来也说明G54的设定值是正确的。3.3 数控编程的工艺基础数控编程的工艺基础数控加工的工艺特点和数控加工工艺内容数控加工的工艺分析方法数控加工的工艺路线设计数控加工的工序设计数控加工的工艺文件一、数控加工的工艺特点与内容 1.数控加工的工艺特点数控加工工艺的内容
24、十分具体传统机械工艺中由操作工人较大程度地根据自身经验和习惯灵活掌握和适时调整的许多工艺问题在数控加工中必须由编程人员在编程过程中就事先具体设计和安排，这是数控加工与普通机床加工工艺的一个重要区别。数控加工的工艺特点数控加工的工艺处理相当严密相对普通机床加工，数控加工具有加工过程自适应性差的缺点，即加工过程中如果出现问题，不能像普通机床那样进行适时调整，即自适应调整的自由度不大。数控加工要求编程人员（即工艺人员）必须具备扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验，具有严谨的工作作风，在编程设计工艺的过程中，必须注意到加工中的每一个细节，考虑严密，一个小数点的差错酿成重大机床事故和质量事故的例子屡
25、见不鲜。数控加工的工艺特点在攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续进行，这些情况必须事先由工艺员精心考虑，否则可能会导致严重的后果。在普通机床加工零件时，通常是经过多次“试切”过程来满足零件的精度要求，而数控加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因此要准确无误。数控加工的工艺特点数控加工工艺要注重加工的适应性 加工适应性：根据数控加工的特点，正确选择加工方法和加工对象。通常情况下，在一般数控机床上加工，数控加工所承担的工作量最好占被加工零件总工作量的80%以上，在加工中心上加工的产品应占90%以上。这样才能充分地体现数控加工的综合技术经济效益。数控加工工艺的
26、特点与内容2.数控加工工艺处理的主要内容实践证明，数控加工的工艺处理主要包括以下几方面的内容：选择并确定进行数控加工的零件及内容；对被加工零件的图样进行工艺分析，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，划分和安排加工工序；设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位、夹具与刀具的选择、切削用量的确定等；数控加工工艺处理的主要内容选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，考虑刀具的补偿；分配数控加工中的容差；数控加工工艺技术文件的定型与归档。数控加工工艺的特点与内容3.数控加工的对象最适应类较适应类不适应类数控加工的对象最适应类 形状复杂，加工精度要求高，用通用机床无法加工或虽然能加工
27、但很难保证产品质量的零件；用数学模型描述复杂曲线或曲面轮廓的零件；具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件；必须在一次装夹中合并完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的零件。数控加工的对象较适应类 在通用机床上加工时极易受人为因素（如技术水平高低、体力强弱、情绪波动等）干扰，零件价值又高，一旦质量失控便会造成重大经济损失的零件；在通用机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件；需要多次更改设计后才能定型的零件；在通用机床上加工需要做长时间调整的零件；用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。数控加工的对象不适应类 生产批量大的零件（当然不排除其中个别工序用数控机床加
28、工）；装夹困难或完全靠找正定位才能保证加工精度的零件；加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的；必须用特定的工艺装备协调加工的零件。不要把数控机床降格为通用机床使用！二、数控加工的工艺分析方法1.数控加工零件图样分析尺寸标注方法分析 数控加工零件图样分析零件图样的完整性与正确性分析在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题应及时与设计人员协商解决。零件技术要求分析过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提高。零件材料分析材料选择应立足国内，不要轻易选用贵重或紧缺的材料。数控加工的工艺分析方法2.数控加工零件结构工艺性分析结构工
29、艺性：所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济。数控加工零件结构工艺性要求：零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸；内槽圆角半径不应太小；数控加工零件结构工艺性要求零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大；数控加工零件结构工艺性要求应采用统一的基准定位；为提高工艺效率，采用数控加工必须注意零件设计的合理性。工序集中尽量集中；有利于采用标准刀具、减少刀具规格与种类；简化程序，减少编程工作量；减少机床调整，缩短辅助时间；保证定位刚度与刀具刚度，以提高加工精度。改进零件结构提高数控加工工艺性实例改进零件结构提高数控加工工艺性实例改进零件结构提高数控加工工艺性实例改进零件结构提高数控
30、加工工艺性实例改进零件结构提高数控加工工艺性实例改进零件结构提高数控加工工艺性实例三、数控加工的工艺路线设计三、数控加工的工艺路线设计1.选择加工方法外圆表面加工方法的选择选择加工方法选择加工方法内孔表面加工方法的选择选择加工方法选择加工方法平面加工方法选择选择加工方法选择加工方法平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择立体曲面加工方法主要是数控铣削，多用球头铣刀，以“行切法”加工。“行切法”加工：所谓行切法是指刀具与工件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间距是按零件加工精度的要求来确定。选择加工方法加工方法的经济精度：指在
31、正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准等级的工人，不延长加工时间)所能达到的加工精度，相应的表面粗糙度称为经济粗糙度。数控加工的工艺路线设计数控加工的工艺路线设计2.划分加工阶段为保证加工质量和合理地使用设备、人力，零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。划分加工阶段的目的：保证加工质量合理使用设备便于及时发现毛坯缺陷便于安排热处理工序四、数控加工的工序设计四、数控加工的工序设计1.工序划分与加工余量的选择工序划分工序划分的原则工序集中原则工序分散原则在数控加工中，更多的数控工艺的安排趋于工序集中。数控加工工序划分的方法：按刀具划分；
32、按粗、精加工划分；按加工部位划分。工序划分与加工余量的选择工序划分与加工余量的选择加工余量的选择加工余量确定原则：适中！余量过小，会使前一道工序的缺陷得不到修正，造成废品，从而影响加工质量和成本。余量过大，不仅浪费材料，而且要增加切削工时，增大刀具的磨损与机床的负荷，从而使加工成本增加。数控加工的工序设计数控加工的工序设计2.加工路线的确定走刀路线：刀具在整个加工工序中相对于零件的运动轨迹。工步顺序：指同一道工序中，各个表面加工的先后次序。走刀路线是编写程序的依据；走刀路线反映了工步的内容和顺序。加工路线的确定加工路线的确定走刀路线确定的原则：保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。合理地安排内外
33、轮廓刀具的切入和切出路线；切入和切出路线的安排切入和切出路线的安排图 无交点内轮廓加工刀具的切入和切出 切入和切出路线的安排切入和切出路线的安排保证零件的加工精度和表面粗糙度要求保证零件的加工精度和表面粗糙度要求合理安排走刀路线，保证相互位置精度要求；保证零件的加工精度和表面粗糙度要求保证零件的加工精度和表面粗糙度要求车削螺纹时，避免在进给机构加速或减速过程中切削；保证零件的加工精度和表面粗糙度要求保证零件的加工精度和表面粗糙度要求铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求保证零件的加工精度和表面粗糙度要求采用“行切法”和“环切法”相结合的方法加工凹槽。走
34、刀路线确定的原则走刀路线确定的原则应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。走刀路线确定的原则走刀路线确定的原则应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。数控加工的工序设计数控加工的工序设计3.数控加工刀具的选择选用刀具时应注意以下几点：在数控机床上铣削平面时，应采用镶装不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀。高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，加工余量较小，并且要求表面粗糙度较低时，应采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀。数控加工刀具的选择数控加工刀具的选择镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力
35、切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。精度要求较高的凹槽加工时，可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边直到达到精度要求为止。在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，加工钻孔深度为直径的5倍左右的深孔时容易拆坏钻头，钻孔时应注意冷却和排屑。数控加工的工序设计数控加工的工序设计4.切削用量的确定确定切削用量时应注意以下几点：要充分保证刀具能加工完一个工件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班，最少也不低于半个班的工作时间。在机床刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于工件的加工余量。对于表面粗糙度和精度要求高的零件，要留有足够的精加工余量。主轴的转速S(r/mi
36、n)要根据切削速度(m/min)来选择。进给速度f(mm/min)，根据工件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料的性质选取。切削用量的确定粗加工大切削深度aP，大进给量F，合理切削速度V；精加工小切削深度aP和进给量F，较高的切削速度V。硬质合金车刀粗车时的进给量参考数值硬质合金车刀精车时的进给量参考数值硬质合金外圆车刀切削速度参数值数控加工的工序设计数控加工的工序设计5.工件装夹方式与夹具的选择数控机床上应尽量采用组合夹具，必要时可以设计专用夹具。无论是采用组合夹具还是设计专用夹具，一定要考虑数控机床的运动特点，注意协调零件和机床坐标系的关系。在数控机床上加工零件，由于工序集中，往
37、往是在一次装夹中就要完成全部工序，因此，对夹紧工件时的变形要给以足够的重视。工件装夹方式与夹具的选择工件装夹方式与夹具的选择设计专用夹具，应注意以下几点：选择合适的定位方式确定合适的夹紧方法夹具结构要有足够的刚度和强度 五、数控加工的工艺文件五、数控加工的工艺文件1.数控加工工序卡2.数控加工程序说明卡所用数控设备型号；对刀点(程序原点)及允许的对刀误差；零件相对于机床的坐标方向及位置(用简图表述)；镜像加工使用的对称轴；所用刀具的规格、图号及其在程序中对应的刀具号，必须按实际刀具半径或长度补偿的要求，更换该刀具的程序段号等；整个程序加工内容的顺序安排；子程序的说明；其他需要作特殊说明的问题。
38、3.数控加工走刀路线图3.4 数控编程的指令代码和手工编程数控编程的指令代码和手工编程n数控编程的程序段结构与程序段格式n常用功能字简介nFANUC 0i系统常用准备功能G代码介绍n常用辅助功能M代码及用法n其他常用编程指令一、数控编程的程序段结构与程序段格式程序结构数控编程的程序段结构与程序段格式程序段格式程序标识号（N功能字）程序段结束符号程序段主体部分程序段主体部分程序段主体部分数控编程程序段格式主要有三种：字地址可变程序段格式；带分隔符的程序段格式；BXBYBJGZ 如：B3000B5000B005000GYL2固定顺序程序段格式。程序段主体部分字地址可变程序段格式的特点：在程序段中，
39、每个字都是由英文字母开头，后面紧跟数字。字母代表字的地址符，故称为字地址格式；在一个程序段中各字的排列顺序并不严格，但习惯上仍按一定顺序排列，以便于阅读和检查；尺寸数字可只写有效数字，不必写满规定位数；不需要的字及与上一程序段相同的模态字可以不写。二、常用功能字简介1.准备功能字（准备功能字（G代码）代码）G功能字是使机床做某种操作的指令，用地址G和两位数字来表示，从G00-G99共100种，附录1为ISO标准及我国JB3208-1999标准中规定的G代码功能定义，其中一部分代码未规定具体含义，等待将来修订标准时在指定。另一部分为“永不指定”代码，由机床设计者自行规定其含义。G代码有两种：一种
40、是模态代码，它一经被运用，就一直有效，直到出现同组的其它G代码才被取代；另一种是非模态代码，它只在出现的程序段中有效。常用功能字简介2.坐标字坐标字坐标字由坐标名、带“”、“”符号的绝对坐标值（或增量坐标值）构成。坐标名有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K等。3.进给功能字（进给功能字（F代码）代码）它由地址符F和后面的表示进给速度值的若干位数字构成。用它规定直线插补G01和圆弧插补G02/G03方式下刀具中心的进给运动速度。进给速度是指沿各坐标轴方向速度的矢量和。进给速度的单位取决于数控系统的工作方式和用户的规定，它可以是mm/min、in/min、/min、r/mi
41、n、mm/r、in/r。例如在公制编程的零件程序中，F220.0就表示进给速度为220mm/min。常用功能字简介4.主轴转速功能字（主轴转速功能字（S代码）代码）S功能字用来规定主轴转速，它由S字母和后面的若干位数字组成，这个数值就是主轴的转速值，单位是r/min。例如：S300表示主轴的转速为300r/min。有的表示转速挡位代号，如S10表示主轴第10挡转速。5.刀具功能字（刀具功能字（T代码）代码）T地址后面有若干位数值，数值是刀具编号。例如T01表示1号刀；如T0102，01表示选择1号刀具，02表示刀具补偿值组号，即从02号刀补寄存器中取出事先存入的补偿数据进行刀具补偿，刀具补偿用
42、于对换刀、刀具磨损、编程等产生的误差进行补偿，一般，编程时常取刀号与补偿号的数字相同（如T0101），显得直观一些。SIEMENS系统采用T01 D01的形式表示01号刀具、01号刀具补偿值。常用功能字简介6.辅助功能字（辅助功能字（M代码）代码）M功能字的格式为M地址后面由两位数值，共有M00-M99共100种，它们是控制机床各种开-关功能的指令。附录2中为ISO标准及我国JB3208-1999标准中规定的M代码功能定义。三、FANUC 0i系统常用准备功能G代码介绍n与坐标系有关的G代码n与坐标值尺寸有关的G代码n与参考点有关的G代码n与坐标轴运动有关的G代码n与进给功能有关的G代码n主运
43、动速度G代码n补偿功能G代码n固定循环指令1.与坐标系有关的G代码（1 1）工件坐标系设定指令（）工件坐标系设定指令（G92G92，0-TJA0-TJA中为中为G50G50）G92指令的功能是通过确定对刀点距离工件坐标系的原点的距离，即刀具在工件坐标系中的坐标值（绝对坐标），而设定工件坐标系的。从而建立了工件坐标系与机床坐标系的关系。编程格式：（G90）G92 IP_ 工件坐标系设定指令G92（G50）G92 X25.2 Z23.0；刀尖是程序的起点。与坐标系有关的G代码（2）选择工件坐标系指令（G54-G59）选择工件坐标系指令（G54-G59）N10 G54；N20 G00 Z0.2；相关
44、指令：G53:取消工件零点偏置，返回机床坐标系，程序段方式有效；与坐标系有关的G代码G92G92与与G54-G59G54-G59两种方法建立工件坐标系的区别：两种方法建立工件坐标系的区别：G92指令是通过程序来设定工件坐标系的，G92所设定的加工坐标原点是与当前刀具所在位置有关的，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。G54-G59指令是通过CRT/MDI在设置参数方式下设定工件坐标系的，一经设定，加工坐标原点在机床坐标系中的位置是不变的，与刀具的当前位置无关，除非再通过CRT/MDI方式更改。G92指令程序段只是设定工件坐标系，而不产生任何动作；使用G54-G59建
45、立工件坐标系时，该指令可单独指定（见下面程序N02句），也可与其他程序指令同段指定（见下面程序N01句），如果该程序段中有位置指令就会产生运动。例如：N01 G54 G00 G90 X30.0 Y20.0；N02 G55；N03 G00 X40.0 Y30.0；与坐标系有关的G代码（3）坐标平面设定指令（G17、G18、G19）举例：N10 G00 X50 Y50 G17 D01 F1000；G17：XY平面G18：ZX平面G19：YZ平面2.与坐标值尺寸有关的G代码（1）绝对值和增量值编程指令（G90、G91）绝对值编程：N20 G90 G01 X10.0 Y20.0；增量值编程：N20 G
46、91 G0l X20.0 Y-10.0；与坐标值尺寸有关的G代码（2）极坐标尺寸指令（G15、G16）极坐标尺寸指令（G15、G16）极坐标尺寸指令（G15、G16）O0001；N10 G54 G90 G17 G16 G00 Z100.0；打开极坐标编程方式和选择XY平面，设定工件坐标系的零点作为极坐标系的原点 N20 Z10.0 S800 M03；N30 G98 G81 X100.0 Y30.0 Z-10.0 R2.0 F100.0；指定100mm的距离和30度的角度 N40 Y150.0；指定100mm的距离和150度的角度 N50 Y270.0；指定100mm的距离和270度的角度 N6
47、0 G15 G80；关闭极坐标编程方式和取消固定循环N70 G00 Z100.0 M30；退刀，程序结束 与坐标值尺寸有关的G代码（3）英制）英制/公制单位转换指令（公制单位转换指令（G20，G21）其编程格式为：G20英制输入；G21公制输入。英制/公制转换指令设定之后，在增量系统，以最小增量单位输入数据。一般系统的长度最小单位为0.001mm（公制），0.000 1in（英制）；公制/英制的角度都用度测量，最小单位为0.001。高精度系统分别用0.000 1mm（公制）、0.000 01in（英制）、0.0001。在英制/公制转换之后，进给速度、位置、工件零点偏移量、刀具补偿值、脉冲发生器
48、的分辨率、增量进给的运动距离和若干参数的测量单位都要改变。开机时，英制/公制代码与关机时一样。与坐标值尺寸有关的G代码（4）小数点编程）小数点编程数控编程时，可以输入带小数点的数字。在输入距离、时间和速度时，使用小数点。但小数点要由地址X、Y、Z、U、V、W、A、B、C、I、J、K、Q、R和F设定。小数点的标识方法有两种：计算器型小数点和标准型小数点记数法。使用计算器型小数点记数法时，编程的数值被当作由毫米、英寸和度设定的没有小数点的数；使用标准型小数点记数法时，编程的数值被当作由最小增量输入单位设定的数。与坐标值尺寸有关的G代码（5 5）直径值和半径值指定）直径值和半径值指定车削类数控机床编
49、程时，因为工件横断面一般为圆形，故其尺寸可按直径值或半径值指定，分别称为直径指定和半径指定。两种指定方法用参数选择。3.与参考点有关的G代码（1）返回参考检验指令（）返回参考检验指令（G27）指令编程格式为：G27 IP_;该指令可以检验刀具是否定位到参考点上，指令中的IP_代表参考点在工件坐标系的坐标值。执行该指令后，如果刀具可以定位到参考点上，则相应轴的参考点指示灯亮。与参考点有关的G代码（2）自动返回参考点指令（）自动返回参考点指令（G28）指令编程格式为：G28 IP_G28 IP_；该指令使刀具经由一个中间点（格式中的IP_指定）回到参考点，一般用于刀具的自动更换，原则上在执行该指令
50、时要取消刀具的半径补偿和长度补偿，使各个轴经过中间点到达参考点。G28为非模态指令。举例：如图，若刀具在A点，需通过B点返回参考点。与参考点有关的G代码（3）从参考点返回指令（G29）指令编程格式为：G29 IP_G29 IP_；该指令使刀具从参考点经由一个中间点（格式中IP_指定）而定位于指定点，它经常在G28后面，用G29指令使所有被指定的轴以快速进给经由G28指定的中间点，然后到达指定点，G29为非模态指令。举例：与参考点有关的G代码（4）返回到第二、第三或第四参考点指令（G30）该指令的功能与G28指令类似，只是返回到第二、第三或第四参考点。其指令编程格式如下：G30 P2 IP_；G
