1、 第二章第二章 数控加工编程数控加工编程一、概述一、概述（一）数控编程的定义（一）数控编程的定义 把零件的工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向即以其他辅助功能（换刀把零件的工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向即以其他辅助功能（换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单加工程序单，制作控制介质，校对程序及首件试切的全过程叫程序编制。，制作控制介质，校对程序及首件试切的全过程叫程序编制。（二）数控编程的方法（二）数控编程的方法 手工编程：上述整个过程都是由人工完成的，这种编程方法叫手工编
2、程。手工编程：上述整个过程都是由人工完成的，这种编程方法叫手工编程。自动编程：根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，自动编程：根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，编写一个零件源程序，由计算机编出编写一个零件源程序，由计算机编出NC加工程序和制备控制介质的过程叫加工程序和制备控制介质的过程叫自动编程。自动编程。APT和和CAD/CAM2.1 数控编程基础数控编程基础 阅读零件图纸：阅读零件图纸：充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；件的材料、硬度、加工性
3、能以及工件数量等；工艺分析：工艺分析：根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；数学处理和制定工艺：数学处理和制定工艺：根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息如：加工工艺路如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开给量、吃刀深度）以及辅
4、助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；数控编程：数控编程：根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；及程序格式进行数控编程；程序传输：程序传输：将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。手工编程的内容和步骤手工编程的内容和步骤 二、数
5、控编程的基础知识二、数控编程的基础知识（一）数控机床及编程的坐标系（一）数控机床及编程的坐标系 进给运动坐标系进给运动坐标系 ISOISO和中国标准规定：和中国标准规定：数控机床的每个进给轴数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给直线进给、圆进给)定义为定义为坐标系中的一个坐标轴。坐标系中的一个坐标轴。数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；基本坐标系：直线进给运动的坐标系（基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转座标：绕回转座标：绕X.Y.Z 轴转动的圆进给坐标轴转动的圆
6、进给坐标 轴分别用轴分别用A.B.C表示，表示，坐标轴相互关系由右坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。手螺旋法则而定。立式立式5 5轴数控铣床的坐标系轴数控铣床的坐标系 Z坐标坐标（首先确定的坐标）（首先确定的坐标）标准规定：标准规定：Z坐标坐标主轴轴线的进给轴。主轴轴线的进给轴。若没有主轴若没有主轴(牛头刨床牛头刨床)或者有多个主轴，则选或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。坐标。若主轴能摆动：若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；坐标；若在摆
7、动的范围内与多个坐标平行，则若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。坐标。Z坐标正方向的规定：坐标正方向的规定：刀具远离工件的方向。刀具远离工件的方向。立式5轴数控铣床的坐标系Z坐标正方向的规定：坐标正方向的规定：刀具远离工件的方向。刀具远离工件的方向。X坐标坐标（其次确定的（其次确定的坐标）坐标）标准规定：标准规定：在刀具旋转的机床上在刀具旋转的机床上 （铣床、钻床、镗床（铣床、钻床、镗床等）。等）。n Z轴水平（卧式），轴水平（卧式），则从刀具则从刀具(主轴主轴)向工向工件看时，件看时，X坐标的正坐标的正方向指向右边。方向指向右边。+X
8、 X坐标坐标（其次确定的（其次确定的坐标）坐标）标准规定：标准规定：在刀具旋转的机床在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、上（铣床、钻床、镗床等）。镗床等）。n Z轴垂直（立轴垂直（立式）：式）：单立柱机床，从主轴单立柱机床，从主轴向立柱看时，向立柱看时，X的正的正方向指向右边；方向指向右边；+X X坐标坐标（其次确定的（其次确定的坐标）坐标）标准规定：标准规定：在刀具旋转的机床上在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床（铣床、钻床、镗床等）。等）。n Z轴垂直（立式）：轴垂直（立式）：双立柱机床双立柱机床(龙门机龙门机床床)，从主轴向左立，从主轴向左立柱看时，柱看时，X轴的正方向指向右轴的正方向指向右
9、边。边。+X X坐标坐标（其次确定的坐标）（其次确定的坐标）标准规定：标准规定：在工件旋转的机床上（车床、磨床等），在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴轴的正方向。的正方向。Y坐标坐标（最后确定的坐标）（最后确定的坐标）利用已确定的利用已确定的X.Z坐标的正方向，用右手定则坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。坐标的正方向。右手定则：大姆指指向右手定则：大姆指指向+X，中指指向，中指指向+Z，则，则+Y方
10、向为食指指向方向为食指指向。右手螺旋法则：在右手螺旋法则：在X Z平面，从平面，从Z至至X，姆指，姆指所指的方向为所指的方向为+y。2 坐标系坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，为了编程编程总是基于某一坐标系统的，为了编程方便，一律假定工件不动，刀具运动，即编方便，一律假定工件不动，刀具运动，即编程坐标系。因此，弄清楚数控机床坐标系和程坐标系。因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。机床原点与机床坐标系机床原点与机床坐标系 机床原点机床原点机床坐标系的零点。这个原点是在机床调机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了
11、，是机床上固有的点。试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程立过程机床坐标系机床坐标系 以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。作为工件坐标系的参考坐标系
12、。工件原点与工件坐标系工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。刀点重合。工件坐标系：以工件原点为零点且平行于机床工件坐标系：以工件原点为零点且平行于机床坐标轴建立的一个坐标系，编程时，所有的尺坐标轴建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。寸都基于此坐标系计算。工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。工件原点与机床原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在
13、加现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过工时通过G指令进行换。指令进行换。工件坐标系工件坐标系原点原点机床坐标系机床坐标系原点原点3 绝对坐标编程和相对坐标编程绝对坐标编程和相对坐标编程 定义定义 绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标 系（机床或工件）系（机床或工件）零点计量的编程方式。零点计量的编程方式。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起 点计量的编程方式（增量坐标编程）。点计量的编程方式（增量坐标编程）。表达方式：表达方式：G90/G91；注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可
14、用绝注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝 对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述 两个坐标系是无意义的两个坐标系是无意义的。最小设定单位最小设定单位 数控系统能实现的最小数控系统能实现的最小位移量，又称（分辨位移量，又称（分辨率）、率）、最小指令增量或最小指令增量或脉冲当量，一般定为脉冲当量，一般定为0.00010.01mm（二）（二）程序结构与格式程序结构与格式”。可变顺序格式（地址符可变程序段格式）可变顺序格式（地址符可变程序段格式）程序段中每个字都以地址符开始，其后再跟有符号和程序段中每个字都以地址符开始，其后再跟有符号和数字，代码字的排列顺
15、序没有严格的要求，不需要的数字，代码字的排列顺序没有严格的要求，不需要的代码以及与上段相同的续效代码可以不写。代码以及与上段相同的续效代码可以不写。固定顺序格式（分隔符固定顺序程序段格式）固定顺序格式（分隔符固定顺序程序段格式）用分隔符用分隔符“HT”代替地址符，而且预先规定了所有可能代替地址符，而且预先规定了所有可能出现的代码字的固定排列顺序。根据分隔符出现的顺出现的代码字的固定排列顺序。根据分隔符出现的顺序，就可以判断其功能，不需要的字或与上一程序段序，就可以判断其功能，不需要的字或与上一程序段相同的功能字可以不写，但其分隔符必须保留（否则相同的功能字可以不写，但其分隔符必须保留（否则错位
16、）。错位）。例：例：01 HT91 HT00 HT50 HT60 HTHTHTHT LF（3 3）主程序与子程序）主程序与子程序 若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，如在一块较大的材料上加工多个相同形状和尺寸的部件的程序，可将重复的程序编成子程序（可“多层嵌套”）层数有限制。子程序的格式除有子程序名外，还要有M99作为子程序结束并返回主程序的指令。M00程序停止指令：主轴、进给、冷却液自动停止，用于尺寸自（手）程序停止指令：主轴、进给、冷却液自动停止，用于尺寸自（手）动测量，工件调头手动变速。动测量，工件调头手动变速。M01计划（任选）停止指令，工件关键尺寸的停机抽样检查。计划（任选）
17、停止指令，工件关键尺寸的停机抽样检查。M02程序结束指令，主轴、进给、冷却全部停止，并使机床复位。程序结束指令，主轴、进给、冷却全部停止，并使机床复位。M30程序结束指令，兼有光标返回的功能。程序结束指令，兼有光标返回的功能。M06换刀指令。换刀指令。M07、08切削液开启指令。切削液开启指令。M09切削液关闭指令。切削液关闭指令。M03、04、05主轴正转、反转、停止指令主轴正转、反转、停止指令第二章第二章 NC加工程序的编制加工程序的编制一、与坐标系有关的指令一、与坐标系有关的指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19模态代码（续效代码）：一经在一个程序段中指定，便模态代码
18、（续效代码）：一经在一个程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出现同组成的另一代码时才保持有效到以后的程序段中出现同组成的另一代码时才失效。失效。例：例：G01 “不指定不指定”“永不指定永不指定”不指定：用作将来修订标准时指定新的功能。永不指定：不指定：用作将来修订标准时指定新的功能。永不指定：即使将来修订标准，也不指定新的功能。这两类代码，即使将来修订标准，也不指定新的功能。这两类代码，数控机床的设计者可自行定义表中所列功能以外的新功数控机床的设计者可自行定义表中所列功能以外的新功能。能。同组代码在一个程序段中只允许出现一个同组代码在一个程序段中只允许出现一个 2.2 常用常用G指令编程
19、方法指令编程方法G90/G91指令：指令：G90指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。标系下按其绝对坐标给定的。G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本段指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故增量，故G91又称增量坐标指令。又称增量坐标指令。G92指令指令 坐标系设定的预置寄存指令，坐标系设定的预置寄存指令，它只有在采用绝对坐标编程它只有在采用绝对坐标编程时才有意义。时才有意义。编程格式：编程格式：G92 X-a_ Y_-b Z_-c_ a、b、c为当前刀位点在
20、所为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值设定工件坐标系中的坐标值XYZ 对刀点(刀 位 点）工件坐标系零 点30.030.025.0G53,G54G59：坐标系选择指令：坐标系选择指令G53选择机床坐标系；选择机床坐标系；G54G59选择工件坐标系选择工件坐标系1工件坐标系工件坐标系6。在使用该指令后，其后的编程尺寸都在使用该指令后，其后的编程尺寸都 是相对于是相对于相应坐标系的。相应坐标系的。这类指令是续效指令，缺省值是这类指令是续效指令，缺省值是G53。G17,G18,G19指令指令 坐标平面指定指令。坐标平面指定指令。G17，G18，G19分别表示规分别表示规定的操作在定的操作在XY,
21、ZX,YZ坐标平面内。坐标平面内。程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有若数控系统只有 一个平面的加工能力，一个平面的加工能力，可不必书写。可不必书写。这类指令为续效指令，这类指令为续效指令，缺省值为缺省值为G17。Z/XZ/X平面平面Y/ZY/Z平面平面X/YX/Y平面平面Y YX XZ Z二、与控制方式有关的指令二、与控制方式有关的指令 G00指令指令快速定位指令快速定位指令编程格式：编程格式：G00 X_ Y_ Z_*功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程
22、序段所指令的下一个的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。定位点。注意：注意：G00G00的运动轨迹的运动轨迹 不一定是直线，不一定是直线，若不注意则容若不注意则容 易干涉。易干涉。G01指令指令直线插补指令直线插补指令编程格式：编程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ 功能：指令多坐标（功能：指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度程序段中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件，使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位置（置（a、b、c）。当前位置是直线的
23、起点，为已知）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。G02,G03指令指令圆弧插补指令圆弧插补指令 G02：顺时针圆弧插补。：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。：逆时针圆弧插补。顺、逆方向判别规则：顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平沿垂直于圆弧所在平 面的坐标轴的负方向面的坐标轴的负方向 观察，来判别圆弧的观察，来判别圆弧的 顺、逆时针方向。顺、逆时针方向。G03G02G03G02G02G03G19G18G17XYZ 编程格式：编程格式：XY平面：平面：G17 X_a_ Y_b_()F_f_*XZ平面：平面：G1
24、8 X_a_ Z_c_()F_f_*YZ平面：平面：G19 Y_b_ Z_c_()F_f_*_RJI_RJI_RJI R表示法：用半径表示法：用半径R带有符号的数值来表示：带有符号的数值来表示：AB180：R 0 R100；BA180：R 0 R-100 三、与刀具补偿有关的指令三、与刀具补偿有关的指令 G40 G41 G42指令指令刀具半补偿指令刀具半补偿指令 编程格式：编程格式：_)(174142414200010203DYXGGGHxxDGGGGGG或其中：其中：G41：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边 G42：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边：右刀补，
25、即沿加工方向看刀具在右边 G40：取消刀补：取消刀补 D：偏置值寄存器选用指令。偏置值寄存器选用指令。xx：刀具补偿偏置值寄存器号：刀具补偿偏置值寄存器号G40、G44、G43指令指令刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令 该指令可以根据储存在偏置寄存器该指令可以根据储存在偏置寄存器H01H99中的设中的设定值定值（与终点坐标值进行加法（与终点坐标值进行加法（G43）或减法）或减法（G44）运算后）使刀具的实际移动距离增加或减）运算后）使刀具的实际移动距离增加或减少一个偏置值。少一个偏置值。编程格式：编程格式：G43（G44）Hxx Z_ 钻削循环指令（G81）本指令属于一般孔钻削加工固定循环指令。格式：G98/G99 G81XYZRF；注意：如果Z的移动位置为0，该指令不执行。四、固定循环指令四、固定循环指令五、暂停指令五、暂停指令 G04 X_
