1、内容提要内容提要 本章将讲述数控加工的编程基础本章将讲述数控加工的编程基础；数控数控编程中的数值计算编程中的数值计算;加工程序的手工编制方加工程序的手工编制方法和过程；简要介绍自动编程的方法。法和过程；简要介绍自动编程的方法。第二章数控机第一节第一节 数控编程基础数控编程基础一、数控编程的概念一、数控编程的概念 从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控编程。二、手工编程的内容和步骤二、手工编程的内容和步骤 (一一)、手工编程的内容、手工编程的内容：分析零件图样，确定加工工艺过程；确定走刀轨迹，计算刀位数据；编写零件加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试加工。（二）（二）手工编程的步骤手工
2、编程的步骤分 析零 件图样工艺处理数学处理编 写程 序清单制 备控 制介质程序检验图2-1 数控编程过程1 1）工艺方案及工艺路线：）工艺方案及工艺路线：a.a.应考虑数控机床使用的合理性及经济性，充分应考虑数控机床使用的合理性及经济性，充分发挥数控机床的功能；发挥数控机床的功能；b.b.尽量缩短加工路线，减少空行程时间和换刀次尽量缩短加工路线，减少空行程时间和换刀次数，以提高生产率；数，以提高生产率；c.c.尽量使数值计算方便，程序段少，以减少编程尽量使数值计算方便，程序段少，以减少编程工作量；工作量；刀具的切入切出路线 e.e.合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入合理选取起刀点、切入
3、点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击；过程平稳，没有冲击；f.f.在连续铣削平面内外轮廓时，应安排好刀具的切在连续铣削平面内外轮廓时，应安排好刀具的切入、切出路线。尽量沿轮廓曲线的延长线切入、切出，入、切出路线。尽量沿轮廓曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。以免交接处出现刀痕。2 2）零件安装与夹具选择）零件安装与夹具选择 尽量选择通用、组合夹具；尽量选择通用、组合夹具；一次安装中把零件的所有加工面都加工出来；一次安装中把零件的所有加工面都加工出来；零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差；零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差；要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助
4、时间，要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，必要时可以考虑采用专用夹具。必要时可以考虑采用专用夹具。3 3）编程原点和编程坐标系）编程原点和编程坐标系 编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所选择的编程原点及编程坐标系应使程序编制简单；编选择的编程原点及编程坐标系应使程序编制简单；编程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，并在加工过程中便于检查的位置；引起的加工误差要并在加工过程中便于检查的位置；引
5、起的加工误差要小。小。4 4）刀具和切削用量）刀具和切削用量 应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工工序的类型，切削用量以及其他与加工有关的因素工序的类型，切削用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具。对刀具总的要求是：安装调整方便，来选择刀具。对刀具总的要求是：安装调整方便，刚性好，精度高，使用寿命长等。刚性好，精度高，使用寿命长等。切削用量：主轴转速、进给速度、切削深度切削用量：主轴转速、进给速度、切削深度 基点计算 节点计算1 1）基点坐标换算）基点坐标换算2 2）刀心轨迹计算）刀心轨迹计算3 3）坐标换算）坐标换算 4 4）节点坐标计算）节点
6、坐标计算1 1）试运行：）试运行：检验程序语法是否有错，加工轨迹是否正确检验程序语法是否有错，加工轨迹是否正确 试运行方法：模拟仿真、空运转试运行方法：模拟仿真、空运转 2 2）试加工：）试加工：工艺及切削参数的合理性，加工精度及加工效率工艺及切削参数的合理性，加工精度及加工效率 试加工方法试加工方法:逐段运行、蜡模逐段运行、蜡模1手工编程手工编程(Manual Programming)2、自动编程（、自动编程（Automatic Programming）自动编程是利用计算机专用软件编制数控自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。加工程序的过程。1 1）数控语言编程：）数控语言编程
7、：最早的是美国APT语言，是面向机床的“汇编语言”到面向几何要素和加工方式的高级语言。2）图形交互式自动编程）图形交互式自动编程：是利用计算机辅助设计（CAD）软件的图形编程功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，或者直接调用由CAD系统完成的产品设计文件中的零件图形文件，然后再直接调用计算机内相应的数控编程模块，进行刀具轨迹处理，由计算机自动对零件加工轨迹的每一个节点进行运算和数学处理，从而生成刀位文件。之后，再经相应的后置处理(postprocessing)，自动生成数控加工程序，并同时在计算机上动态地显示其刀具的加工轨迹图形。四、程序的结构与格式四、程序的结构与格式 1
8、程序结构一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。例如：O0001 程序号N10 G92 X40 Y30；N20 G90 G00 X28 T01 S800 M03；程序内容N30 G01 X-8 Y8 F200；N40 X0 Y0；N50 X28 Y30；N60 G00 X40；N70 M02；程序结束表2-1 程序段书写顺序格式2程序段格式程序段格式 程序段格式：程序段格式：是指一个程序段中字、字符和数据的书写规则。是指一个程序段中字、字符和数据的书写规则。采用采用字字-地址地址可变程序段格式。可变程序段格式。组成：组成：程序段号程序段号+若干个数据字若干个数据字+程序段结束字
9、符程序段结束字符l 地地 址址 码码 意意 义义l X-Y-Z-基本直线坐标轴尺寸基本直线坐标轴尺寸l U-V-W-第一组附加直线坐标轴尺寸第一组附加直线坐标轴尺寸l P-Q-R-第二组附加直线坐标轴尺寸第二组附加直线坐标轴尺寸l A-B-C-绕绕X、Y、Z旋转坐标轴尺寸旋转坐标轴尺寸l I-J-K-圆弧圆心的坐标尺寸圆弧圆心的坐标尺寸l D-E-附加旋转坐标轴尺寸附加旋转坐标轴尺寸 l R-圆弧半径值圆弧半径值 用来指定各运动坐标轴及其任意组合的进给用来指定各运动坐标轴及其任意组合的进给量或螺纹导程。该指令是续效代码，有两种表量或螺纹导程。该指令是续效代码，有两种表示方法：示方法：l1）代码
10、法：）代码法：F后跟两位数字。后跟两位数字。l2）直接指定法：）直接指定法：即即F后面跟的数字就是进给速后面跟的数字就是进给速度的大小。单位为度的大小。单位为“mm/min”或或“mm/r”。直。直接指定方法较为直观，因此现在大多数机床均接指定方法较为直观，因此现在大多数机床均采用直接指定方法。采用直接指定方法。用来指定主轴的转速，由地址码用来指定主轴的转速，由地址码S和在其后的和在其后的若干位数字组成。若干位数字组成。1）恒转速（单位）恒转速（单位r/min）2）表面恒线速（单位）表面恒线速（单位m/min），要用），要用G96或或G97指令配合指令配合S代码代码 主要用来选择刀具，也可用来
11、选择刀具主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置和补偿，偏置和补偿，由地址码由地址码T和若干位数字组成。和若干位数字组成。若用四位数码指令时，则前两位数字表若用四位数码指令时，则前两位数字表示刀号，后两位数字表示刀补号，例如示刀号，后两位数字表示刀补号，例如T0102。表示一些机床辅助动作及状态的指令，表示一些机床辅助动作及状态的指令，有地址码有地址码M和后面的两位数字表示，从和后面的两位数字表示，从M00M99共共100种。种。五、数控机床坐标轴和运动方向五、数控机床坐标轴和运动方向 JB305182数字控制机床坐标和运动方向的命名的标准，对数控机床的坐标和运动方向作了明文规定。1坐标和运动方
12、向命名的原则坐标和运动方向命名的原则 永远假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。2标准坐标系标准坐标系（机床坐标（机床坐标系）系）的规定的规定 右手直角迪卡儿坐标系右手直角迪卡儿坐标系如图所示。大拇指的方向为如图所示。大拇指的方向为X X轴的正方向，食指为轴的正方向，食指为Y Y轴的轴的正方向。正方向。3运动方向的确定运动方向的确定（1）正方向：）正方向：是增大工件和刀具之间的距离的方向。是增大工件和刀具之间的距离的方向。（2）移动坐标方向的确定：）移动坐标方向的确定：1）Z坐标坐标：由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的线平行的坐标轴即为坐标轴即为Z坐标
13、坐标。2）X坐标坐标：规定规定X坐标坐标为水平方向，且垂直于为水平方向，且垂直于Z Z轴并轴并平行于工件的装夹面。平行于工件的装夹面。3）Y坐标：坐标：Y坐标轴垂直于坐标轴垂直于X、Z坐标轴，其运动的坐标轴，其运动的正方向根据正方向根据X和和Z坐标的正方向，按照右手直角迪坐标的正方向，按照右手直角迪卡儿坐标系来判断。卡儿坐标系来判断。卧式车床 立式升降台铣床 卧式升降台铣床 牛头刨床（3）旋转坐标方向的确定：）旋转坐标方向的确定：1 1）.旋转运动旋转运动A A、B B、C C：右手螺旋右手螺旋 2 2）.主轴旋转运动方向：主轴旋转运动方向：主轴的顺主轴的顺（逆）（逆）时针旋转运时针旋转运动方
14、向（正转动方向（正转（反转）（反转），是按照右），是按照右（左）（左）旋螺纹旋旋螺纹旋入工件的方向。入工件的方向。4绝对坐标系与增量（相对）坐标系绝对坐标系与增量（相对）坐标系（1）绝对坐标系 刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是以相对于固定的坐标原点O给出的，即称为绝对坐标。该坐标系为绝对坐标系。如图2-8a所示，A、B两点的坐标均以固定的坐标原点O计算的，其值为：XA=10，YA=20，XB=30，YB=50。图2-8 绝对坐标与增量坐标a）绝对坐标 b）增量坐标（2）增量（相对）坐标系 刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置（起点）来计算的，即称为增量（或相对）坐标，该坐标系称为增量
15、坐标系。增量坐标系常用U、V、W来表示。如图2-8b，B点相对于A点的坐标（即增量坐标）为U=20，V=30。六数控系统的准备功能和辅助功能六数控系统的准备功能和辅助功能JB320883数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码。1准备功能（见（见P29表表2-3）准备功能也叫G功能或G代码。它是使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。G代码由地址G和后面的两位数字组成，从G00G99共100种。G代码分为模态代码（又称续效代码）和非模态代码。2辅助功能 辅助功能也叫M功能或M代码。它是控制机床开-关功能的一种命令。如开、停冷却泵；主轴正、反转；程序结束等。作作 业业 P652-22-42-5
