1、 掌握数控编程的基本知识、数控机床的有关功能、数控机床坐标系的确定；掌握基点的计算方法、刀具补偿的应用、数控机床的有关点；了解数控机床的编程规则与程序段格式。目目 录录目目 录录目目 录录 把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转和反转、切削液开和关等）按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成的加工程序就是数控程序。1.手工编程2.自动编程 自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。自动编制程序可分为语言数控自动编程、图形交互自动编程、语音提示自动编程、会话自动编程
2、和实物（探针）自动编程等。图3-1 手工编程框图零件图样工艺员编程员夹具表机床表刀具表工艺规程编程手册程序表程序检验打印纸控制介绍打字员加工程序修改图3-2 数控编程的步骤确定加工工艺过程分析图样数值计算编写程序单制备控制介质首件试切程序校验零件图样数控机床 1.刀具相对于静止工件而运动的原则 2.标准坐标（机床坐标）系的规定 图3-3 右手笛卡儿直角坐标系1.Z坐标的运动图3-4 卧式车床 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。若机床没有主轴，则Z坐标垂直于工件装夹面，。若机床有几个主轴，可选择一个垂直于工件装夹面的主要轴作为主轴，并以它确定Z坐标。Z坐
3、标的正方向是增加刀具和工件之间距离的方向。图3-5 具有可编程尾座的双刀架车床图3-6 立式转塔车床或立式镗铣床图3-7 牛头刨床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，如图3-8所示。图3-8 铣床与车床的X坐标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.旋转运动A、B、C相应的表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动。5.机床坐标系的原点及附加坐标 如果在X、Y、Z主要直线运动之外另有第二组平行于它们的坐标运动，就称为附加坐标。它们应分别被指定为U、V和W，如还有第三组运动，则分别指定为P、Q和R
4、。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D、E或F。6.工件的运动 准备功能字的地址符是G，所以又称为G功能、G指令或G代码。它的作用是建立数控机床工作方式，为数控系统插补运算、刀补运算、固定循环等作好准备。G指令中的数字一般是两位正整数（包括00）。有些数控系统的G功能字中的后续数字已采用3位数。G功能有模态G功能和非模态G功能之分。表3-1 准备功能G代码及含义（符合JB/T32081999标准）表3-1 准备功能G代码及含义（符合JB/T32081999标准）（续）表3-1 准备功能G代码及含义（符合JB/T32081999标准）（续）
5、表3-1 准备功能G代码及含义（符合JB/T32081999标准）（续）表3-2 准备功能G（固定循环）代码及含义（符合JB/T 32081999标准）1.辅助功能 辅助功能字也称M功能，M指令或M代码。M指令是控制机床在加工时做一些辅助动作的指令,如主轴的正反转、切削液的开关等。表3-3 辅助功能M代码及含义（符合JB/T 32081999标准）（续）表3-3 辅助功能M代码及含义（符合JB/T 32081999标准）（续）表3-3 辅助功能M代码及含义（符合JB/T 32081999标准）（续）表3-3 辅助功能M代码及含义（符合JB/T 32081999标准）2.第二辅助功能 第二辅助功
6、能也称B功能，它是用来指令工作台进行分度的功能。1.F功能的分类（1）每分进给 在车床上常用G98指令表示，在加工中心与数控铣床上常用G94表示。（2）每转进给 在车床上通常以G99指令表示，在加工中心与数控铣床上一般用G95表示。2.关于进给速度倍率图3-11 进给模式设置a）每转进给模式 b）每分钟进给模式 主轴转速功能用来指定主轴的转速，单位为rmin，地址符使用S，所以又称为S功能或S指令。1.刀具功能字 这是用于指令加工中所用刀具号及自动补偿编组号的地址字，地址符规定为T。其自动补偿内容主要指刀具的刀位偏差或刀具长度补偿及刀具半径补偿。2.加工中心的换刀功能 自动刀具交换的指令为M0
7、6，在M06后用T功能来选择所需的刀具。编程时可以使用两种方法：（1）N G28 Z_ T N M06 （2）N G28 Z_ T M06 3.刀具管理功能1.程序开始部分 常用程序号表示程序开始，地址符字母O（或P）加表示程序号的数值（最多4位，数值没有具体含义）组成，其后可加括号注出程序名或作注释，但不得超过16个字符。程序号必须放在程序之首。例如SIEMENS 8M系统，程序号地址符用“%”；FANUC 6M系统，程序号地址符用“O”。2.程序内容部分 程序内容部分是整个程序的核心部分，由若干程序段组成，表示数控机床要完成的全部动作。3.程序结束部分 以程序结束指令构成一个最后的程序段。
8、程序结束指令常用M02或M30。表3-4 地址字母表表3-5 程序中所用符号及含义 固定程序段格式；具有分隔符号TAB的固定顺序的程序段格式；字地址程序段格式。目前，使用最多的就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）。机床原点是指在机床上设置的一个固定的点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来了，是数控机床进行加工运动的基准参考点。图3-12 数控铣床机床原点 机床原点实际上是通过返回（或称寻找）机床参考点来完成确定的。图3-13 加工中心的机床参考点1.返回参考点1）手动参考点返回2）自动参考点返回图3-14 中间点设置 G30 P2 X_ Y_ Z_；第二参
9、考点返回，P2可省略 G30 P3 X_ Y_ Z_；第三参考点返回 G30 P4 X_ Y_ Z_；第四参考点返回自动参考点返回时需要用到如下指令：G28 X _；X向回参考点。G28 Z _；Z向回参考点。G28 X _Y _ Z _；主轴回参考点。其中X、Y、Z坐标设定值为指定的某一中间点。2.参考点返回校验G27 G27 X_；X向参考点校验 G27 Z_；Z向参考点校验 G27 X_ Y_ Z_；参考点校验3.从参考点返回G29G29 X_ Y_ Z_；图3-15 G28、G29与G00（G01）的关系G28的轨迹为ABR G29的轨迹为RBCG00（G01）的轨迹为RC 从机械上说
10、，所谓寻找机床参考点，就是使刀架相关点与机床参考点重合，从而使数控系统得知刀架相关点在机床坐标系中的坐标位置。在工件坐标系上，确定工件轮廓的编程和计算原点，称为工件坐标系原点，简称为工件原点，亦称编程零点。1.用G92确定工件坐标系 G92 X_ Y_ Z_；图3-17所示给出了用G92确定工件坐标系的例子。N1 G90；N2 G92 X6.0 Y6.0 Z0；图3-16 立式加工中心工件坐标系的建立图3-17 工件坐标系原点的确定N8 G00 X0 Y0；N9 G92 X4.0 Y3.0；N13 G00 X0 Y0；N14 G92 X4.5 Y-1.2；2.用G54G59确定工件坐标系 图3
11、-18所示给出了用G54G59确定工件坐标系的方法。图3-18 工件坐标系及设定G54时 G59时X-X1 X-X2Y-Y1 Y-Y2Z-Z1 Z-Z2 执行程序段：G92 X100.0 Y100.0就由向量A偏移产生了一个新的工件坐标系XOY坐标平面。图3-20 重新设定XOY坐标平面 刀具尺寸补偿通常有三种：刀具位置补偿、刀具长度尺寸补偿、刀具半径尺寸补偿。1.刀具长度补偿的建立G43G44Z_ H_G43或G44H_图3-21 刀具长度补偿2.补偿方向G43G44Z0H_3.指定补偿量 程序中Z轴的指令值减去或加上与指定补偿号相对应（设定在补偿量存储器中）的补偿量。4.取消刀具长度补偿
12、指令G49或者H00取消补偿。一旦设定了G49 或者H00，立刻取消补偿。1.刀具半径补偿C（G40G42）（1）刀具半径补偿的目的 当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工件轮廓进行。图3-22 刀具半径补偿a）外轮廓加工 b）内轮廓加工（2）刀具半径补偿功能的应用 1）刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后刀具直径。2）用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗精加工。图3-23 刀具直径变化，加工程序不变1未磨损刀具 2磨损后刀具图3-24 利用刀具半径补偿进行粗精加工Pl l粗加工刀心位置 P2 2精加工刀心位置
13、（3）刀具半径补偿的方法表3-6 补偿量符号图3-25 刀具半径补偿指令a）刀具半径左补偿 b）刀具半径右补偿图3-26 建立刀具半径补偿在图3-26中，建立刀具半径左补偿的有关指令如下：N10 G90 G92 X-10.定义程序原点，起刀点坐标为Y-10.0 Z0；（-10，-10）N20 S900 M03；起动主轴N30 G17 G01 G41 X0 建立刀具半径左补偿，刀具半径Y0 D01；补偿寄存器号为D01N40 Y50.0；定义首段零件轮廓1）刀具半径补偿建立。2）刀具半径补偿取消。N100 G01 X0 Y0；加工到工件原点N110 G01 G40 X-10.0 取消刀具半径补偿
14、，退回到Y-10.0；起刀点2.刀具半径补偿B（G39G42）（1）刀具半径补偿功能表3-7 关于B功能的刀具半径补偿（2）拐角补偿圆弧插补（G39）G39 X_ Y_；或G39 I _ J_；图3-27 拐角补偿圆弧插补（3）G39的应用G90 G00 G41 X100.0 Y50.0 H01；OA，偏移R1G01 X200.0 Y100.0 F150；AB，偏移R2G39 X300.0 Y50.0；拐角偏移R3G01 X300.0 Y50.0：BC图3-28 G39指令的应用3.补偿量（D代码）补偿量由CRTMDI操作面板设定，与程序中指定的D代码后面的数字（补偿号）相对应。4.补偿的一般
15、注意事项 1）用H或D代码指定补偿量的号码，如果是从开始取消补偿方式移到刀具半径补偿方式以前，H或D代码在任何地方指令都可以。若进行一次指令后，只要在中途不变更补偿量，则不需要重新指定。2）从取消补偿方式移向刀具半径补偿方式时的移动指令，必须是点位（G00）或者是直线（G01）插补，不能用圆弧（G02，G03）插补。3）从刀具半径补偿方式移向取消补偿方式时的移动指令，必须是点位（G00）或者是直线（G01）插补，不能用圆弧（G02，G03）插补。4）从左向右或者从右向左切换补偿方向时，通常要经过取消补偿方式。5）补偿量的变更通常是在取消补偿方式换刀时进行的。6）若在刀具半径补偿中进行刀具长度补
16、偿，刀具半径的补偿量也被变更了。绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法，即采用绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置。书写格式：G90 1）G90编入程序时，其后所有编入的坐标值全部以编程零点为基准。2）系统通电时，机床处在G90状态。图3-29所示刻线程序如下:N0010 G00 Z5.0 T01 M03 S1000；N0020 G00 X0 Y0；N0030 G90 G01 Z-1.0 F100；N0050 G01 X20.0 Y40.0；N0060 X30.0 Y60.0；N0070 G00 Z5.0；N0080 X0 Y0；N0090 M02；增量值编
17、程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法，即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。N0010 G00 Z5.0 T01 M03 S1000；N0020 G00 X0 Y0；N0030 G01 Z-1.0 F100；N0040 G91 X10.0 Y20.0；N0050 X20.0 Y20.0；N0060 X10.0 Y20.0；N0070 X10.0 Y-40.0；N0080 X20.0 Y-20.0；N0090 G90 G00 Z5.0；N0100 G00 X0 Y0；N0110 M02；有的系统可以使用极坐标系。编程时以R表示极半径，以A表示极角，极坐标编程只能描述平面上
18、的坐标点。图3-31 G90、G91实例（极坐标）表3-8 G90时极坐标值表3-9 G91时极坐标值 1）对于距离，小数点的位置单位是mm或in；对于时间，小数点的位置单位是s。如：X35.0即X（坐标）为35mm或35in；2）程序中有无小数点的含义根本不同。无小数点时，与参数设定的最小输入增量有关。例如：G21X1.0即为X1mm；G21X1即为X0.001mm或0.01mm（因参数设定而异）；3）在程序中，小数点的有无可混合使用。4）在暂停指令中，小数点输入只允许用于地址X和U，不允许用于地址P。5）最小命令增量以下的值因无效将被舍去。1.数值换算（1）标注尺寸换算 尺寸基准与编程所需
19、要的尺寸基准不一致时，应将图样上的尺寸基准、尺寸换算为编程坐标系中的尺寸，再进行下一步数学处理工作。（2）尺寸链解算2.坐标值计算（1）基点的直接计算 1）基点的含义 构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点，它可以直接作为其运动轨迹的起点或终点。2）基点直接计算的内容每条运动轨迹（线段）的起点或终点在选定坐标系中的各坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标值。（2）节点的拟合计算 1）节点的含义当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制工作中，常常需要用直线或圆弧去近似代替非圆曲线，称为拟合处理。拟合线段的交点或切点就称为节点。2）节点拟合计算的内容节点拟合
20、计算的难度及工作量都较大，故宜通过计算机完成。1）直线与直线相交：图3-32 直线与直线相交求出交点xK,yK即可。1122yk xbyk xb 2）圆弧与直线的交点C坐标：图3-33 直线与圆弧相交3）两相交圆的交点坐标：图3-34 圆弧与圆弧相交联立两圆方程22200()()xxyyRykxb222111222222()()()()xxyyRxxyyR1.什么是数控编程?数控编程有哪几个步骤?2.有哪几种数控编程的方法?它们各自的定义是什么?3.请画出下列机床的机床坐标系：（1）卧式车床（2）立式铣床（3）牛头刨床（4）卧式铣床4.在数控机床上，X、Y、Z坐标是怎样定义的?5.什么是模态?6.进给速度有哪几种表示方法?7.在加工中心上的换刀方法有哪几种?请用指令表示出来。8.数控程序由哪几部分组成?9.简述数控机床上各种点的含义。10.数控镗铣类机床上工件零点是怎样确定的?11.什么是长度补偿?请写出指令。12.刀具半径补偿的目的是什么?怎样应用?请写出刀具半径补偿的指令。
