1、数控基本编程指令,数控车床的程序编制,数控镗铣床（加工中心）的程序编制,数控编程基础,数控机床夹具,数控机床刀具,数控加工的工艺特点,第二章 数控机床的机械结构与传动,第三章 数控机床加工与编程,数控程序编制的内容一般包括：分析零件图样、制定数控加工工艺、数学处理、编制程序清单、程序输入数控系统、程序调试及首件试切，如图3-1所示。,第一节 数控加工的工艺特点,1.1 数控加工过程,图3-1 数控程序编制的过程,数学处理,第三章 数控机床加工与编程,第一节 数控加工的工艺特点,1.2 零件图纸的数控工艺分析,1.3 数控加工工序划分,工序集中原则是指在工件的一次装夹中可以安排完成 多个表面的多
2、种加工，甚至可在工作台上装夹几个相同 或相似的工件进行加工，从而缩短了加工工艺路线和生 产周期、减少加工设备、工装和工件的运输工作量。,第一节 数控加工的工艺特点,第三章 数控机床加工与编程,第二节 数控机床刀具,2.1 数控刀具特点,第三章 数控机床加工与编程,第二节 数控机床刀具,2.2 数控车床常用刀具,第三章 数控机床加工与编程,数控车床最常用的刀具是车刀。按加工表面特征可分为外圆车刀、端面车刀、切断车刀、螺纹车刀和内孔车刀等。图3-2所示为数控车床常用车刀的类型和用途。,图3-2 数控车床常用车刀的类型和用途,第二节 数控机床刀具,2.3 数控铣床、加工中心常用刀具,第三章 数控机床
3、加工与编程,第三节 数控机床夹具,3.1 数控机床夹具要求及选用方法,第三章 数控机床加工与编程,数控机床常用的夹具有三类：通用夹具、组合夹具和专用夹具。通用夹具一般作为机床自带的附件被提供，使用时经过简单操作就能适应多种工件的装夹。组合夹具是由一套预先制造好的标准组件组装而成的专用夹具。专用夹具是为某一特定工件的特定工序专门设计制造的，其结构紧凑、操作方便、快速、省力，生产效率高，特别是在成批大量生产中优势明显。,图3-6 孔用组合夹具图,第三节 数控机床夹具,3.2 数控车床常用夹具,第三章 数控机床加工与编程,可自动定心，装夹 方便，应用较广， 但夹紧力小，不便 于加持外形不规则 的工件
4、,三爪自定心卡盘,数控车床常用夹具,四爪单动卡盘,花盘,主要用于装夹不对 称和形状复杂的工 件，装夹工件时需 反复校正和平衡,四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大工件,第三节 数控机床夹具,3.3 数控铣床、加工中心常用夹具,第三章 数控机床加工与编程,数控铣床常用夹具是平口钳、液压平口钳、卡盘等，平口钳固定在工作台上，使用时先找正钳口，再把工件装夹在台虎钳上，这种方式装夹方便，应用广泛，适于装夹形状规则的小型工件。,第四节 数控编程基础,4.1 程序与编程,第三章 数控机床加工与编程,数控程序是由一系列机床数控装置能辨识的指令有序
5、结合而构成的，可分为程序名、程序段和程序结束三部分。,4.2 程序组成与结构,程序段是由地址字、符号等组成。,4.3 程序主要功能字,进给功能,准备功能,尺寸字,刀具功能,主轴转速功能,辅助功能,第五节 数控基本编程指令,5.1 坐标系建立与选择,第三章 数控机床加工与编程,图3-13 坐标轴确定,离开工件为正,5.1 坐标系建立与选择,第三章 数控机床加工与编程,可分为：机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系机床坐标系数控机床出厂时，由生产厂家按照国家标准设定的坐标系。机床坐标系一经设定，就不再改变。每次开机时由数控装置自动设置一次机床坐标系。编程坐标系（工件坐标系）为了编程方便而设定的坐标系，
6、零件加工程序中的坐标值均为编程坐标系中的坐标。编写零件加工程序前必须确定所在的坐标系。编程坐标系可以同时设定6个（G54-G59）。局部坐标系在编程坐标系中建立的坐标系G52,在所在的编程坐标系里有效。,机床坐标系、编程坐标系和局部坐标系的关系,车床的坐标系： CK3263 (b) CK0630 (c) CK6140 XOZ 机床坐标系 Xp Op Zp 工件坐标系,1.工件 2.工作台 图2 铣床的坐标系,第五节 数控基本编程指令,5.1 坐标系建立与选择,第三章 数控机床加工与编程,对刀点（起刀点）的确定在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的起刀点在工件坐标系中的位置。即常说的对刀
7、问题。对刀点也称起刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。数控机床上，目前，常用的对刀方法为手动试切对刀。,a）对称零件的对刀点选择 b）钻孔加工时的对刀点选择,参考内容：数控车床与铣床的对刀 (一)数控车床的回参考点和对刀操作 数控车床对刀方法，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下： 1）回参考点操作 采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系的坐标值。 2）试切对刀 先用已选好的刀具 将工件外圆表面车一刀，保持X向 尺寸不变，Z向退刀，按设置编程 零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标 值
8、都清成零（即X0，Z0）；然后， 停止主轴，测量工件外圆直径D。 如图所示。再将工件端面车一刀， 当CRT上显示的X坐标值为-（D/2） 时，按设置编程零点键，CRT屏幕 上显示X、Z坐标值都清成零（即X0， Z0），系统内部完成了编程零点的 设置功能。,(二)数控铣床的回参考点和对刀操作 假设零件为对称零件，并且毛坯已测量好长为L1、宽为L2，平底立铣刀的直径也已测量好。如图所示，将工件在铣床工作台上装夹好后，在手动方式操纵机床，具体步骤如下： 1）回参考点操作 采用ZERO（回参 考点）方式进行回参 考点的操作，建立机 床坐标系。此时CRT 上将显示铣刀中心 （对刀参考点）在机 床坐标系中
9、的当前位 置的坐标值。,2）手工对刀 先使刀具靠拢工件的左侧面（采用点动操作，以开始有微量切削为准），刀具如图A位置，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，则完成X方向的编程零点设置。再使刀具靠拢工件的前侧面，刀具如图B位置，保持刀具Y方向不动，使刀具X向退回，当CRT上X坐标值0时，按编程零点设置键，就完成X、Y两个方向的编程零点设置。最后抬高Z轴，移动刀具，考虑到存在铣刀半径，当CRT上显示X坐标值为（L1/2+铣刀半径），Y的坐标值为（L2/2+铣刀半径）时，使铣刀底部靠拢工件上表面，按编程零点设置键，CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零（即X0，Y0，Z0），系统内部完成
10、了编程零点的设置功能。就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上，即工件坐标系的工件原点上。 3）建立工件坐标系 此时，刀具（铣刀的刀位点）当前位置就在编程零点（即工件原点）上。由于手动试切对刀方法，调整简单、可靠，且经济，所以得到广泛的应用。,编程中的误差控制（1） 逼近误差（2） 插补误差（3） 圆整化误差程f(逼， 插， 圆)数控零件加工中，还有其它不可避免的误差，如进给误差、定位误差等，一般编程误差占整个加工误差的10。缩小编程误差的方式：增加插补段，这样加大了计算工作量。,第三章 数控机床加工与编程,程序段格式的相关概念1 程序由若干个“程序段（block）”组成，每个程序段由一定的顺序和
11、规定排列的“字”（word）组成程序段2 字：表示地址的英文字母、特殊文字和数字集合，表示某一功能的一组代码符号，是控制带或程序的信息单位3 格式：指一个程序段中各个字的排列顺序及其表达形式；常用的有三种：固定顺序程序段格式；分隔符固定顺序程序段格式；字地址程序段格式。广为应用的是：字地址程序段格式程序段格式（word address format）如:N100 G01 X3200 Y2500 Z-150 F180 S240 T12 M05;可见每个程序段由：顺序号字；准备功能字；尺寸字；进给功能字；主轴功能字；刀具功能字；辅助功能字和程序结束符组成。,1、各字的意义 1）程序段序号（sequ
12、ence muber）N加数字 2) 准备功能G代码（preparatory function or G-function）, 数控系统准备进行某种操作G00-G99 3）尺寸字（dimension word）, 给定机床各坐标轴位移的方向和数据，进给尺寸地址字有 X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R,A,B,C,I,J,K 4)进给速度字（feed function or F-function）F后加若干位数字，数字取决于每个数控系统所采取的进给速度指定方式 5）主轴速度字（spindle speed function or S-function） S后加若干位数字，数字取决于每个数控系统所采
13、取的主轴速度指定方式 6）刀具功能字（tool function or T-function） 7)辅助功能字（miscellaneous function or M-function）指定通断控制功能 M00-M99, 8)程序段结束符； * CR LF 空格 回车,第五节 数控基本编程指令,5.2 绝对、增量编程方式,第三章 数控机床加工与编程,5.3 基本移动指令,G90绝对尺寸指令,G91增量尺寸指令,G00快速点定位指令,G01直线插补指令,G02顺时针圆弧插补,G03逆时针圆弧插补,5.4 刀具补偿功能指令,G41刀具半径左补偿 G42刀具半径右补偿,常用G代码 下面是一段简单的零
14、件加工程序，通过这段程序体会一下零件加工程序的编制方法。,N01 G92 X-10 Y-10; N02 G90 G17 G00 X10 Y10; N03 G01 X30 F100; N04 G03 X40 Y20 I0 J10; N05 G02 X30 Y30 I0 J10; N06 G01 X10 Y20; N07 Y10; N08 G00 X-10 Y-10 M02;,假设刀具的当前位置在A点，以下两段代码的功能是一样的：G00 G90 X60.0 Y40.0；G00 G91 X40.0 Y30.0； 2）G92 设定当前位置坐标值(局部坐标系设定) G92 X_ Y_ Z_ 设局部坐标系
15、原点在机床原点的坐标系中为O（x1,y1）则尺寸字为-X1,-Y1，G92并不使机床产生运动，只是设定坐标值。,3）平面指令 G17 G18 G19 圆弧插补平面选择指令G17、G18、G19, 进行圆弧插补和刀具补偿时必须使用,4）设定当前编程坐标系指令G54G59,A,A,A,B,B,B,X,X,X,Y,Y,Y,G00指令的运动轨迹,2进给运动指令1）快速点定位指令G00 格式为： G00 X Y；三种可能的路径：,a）方案1 b）方案2 c）方案3,a）逆圆指令G03 b）顺圆指令G02 图2-6 圆弧插补指令,2）直线插补指令G01格式： G01 X Y F；3）圆弧插补指令G02、G
16、03格式：G02（G03）X Y I J K F；G02（G03）X Y R F；,关于圆弧插补指令的说明：顺逆判定:沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，来确定顺逆方向。如车床。I,J,K为圆弧圆心相对起点的坐标。,4） 暂停指令G04 格式：G04 P； 其中P后面为暂停时间，单位是毫秒。常出现在孔加工孔底停留时。,对于运用R地址表达的圆弧插补,如图左， R为圆弧半径，R后跟负数，表示的是 180度的弧 R后跟正数，表示的是 180度的弧,X,Y,A,B,R+,R+,R-,R-,X,Y,A,B,30,-30,O,作业：分别用 G90,G91,I J K,R 给下图编程（一行）,3 刀具
17、补偿指令(切入/切出实例) 1）半径补偿指令G40、G41、G42,a）左刀补G41 b）右刀补G42,2） 刀具长度补偿指令G40、G43、G44,长度短e为负 正偏置G43,长度长e为正 负偏置G44,标准长度,e,e,动作,动作,R点,动作,动作,动作,动作,4钻镗类固定循环指令 固定循环的一般格式如下：GGXYZRQPFL；,Z,a）G90,R点,Z=0,R1,Z点,R,Z1,R点,Z点,b）G91,固定循环动作,固定循环的数据形式,（1）高速深孔加工循环指令G73 （2）反攻丝循环指令G74,初始点,q,q,q,d,d,G98,G99,高速深孔加工循环G73,初始点,G98,R点,G
18、99,主轴反转 主轴正转,Z点,反攻螺纹循环G74（左旋螺纹）,（3） 精镗循环指令G76 （4） 钻孔和镗孔循环G81初始点 q G98 G98 R点 R点 G99 G99 q Z点,精镗循环G76 钻、镗孔循环G81,（5）深孔加工循环G83 （6）攻丝循环G84 初始点 G98 初始点 G98R点q d G99 R点 G99 q dq 主轴正转 主轴反转 Z点 Z点,深孔加工循环G83 攻丝循环G84（右旋螺纹）,反镗循环 镗孔循环G88,（7）反镗循环G87 （8）镗孔循环G88 （点划线表示主轴停止后手动返回）G98 主轴正转 主轴定向停 R点 G99 Z点 主轴起动 R点 Z点 暂
19、停、主轴停止,（9）取消固定循环指令G80 固定循环指令是模态指令，需要用G80指令来取消。,使用固定循环指令编写一段程序，加工如下零件的各个孔。H01刀具补偿为-4mm，主轴转速600r/min，进给速度F=1.6mm/r，孔底停留时间为2秒钟。编程坐标系原点选在工件外，距工件上表面35mm处，并以此作为起刀点。,四、车削程序 1 车削加工程序的特点 （1）关于坐标 坐标的取法及坐标指令。数控车床径向为X轴、纵向为Z轴； X和Z坐标指令，在按绝对坐标编程时使用代码X和Z，按增量编程时使用代码U和W； 切削圆弧时，使用I和K表示圆心相对圆弧起点的坐标增量值或者使用半径R值代替I和K值； 在一个
20、零件的程序中或一个程序段中，可以按绝对坐标编程，或增量坐标编程，也可以用绝对坐标与增量坐标值混合编程； X或U坐标值，在数控车床的程序编制中是“直径值”，即按绝对坐标编程时，X为直径值，按增量坐标编程时，U为径向实际位移值的两倍，并附上方向符号。,（2）关于刀具补偿 由于在实际加工中，刀具会产生磨损，精加工时车刀刀尖需要磨出半径不大的圆弧，需要刀尖圆弧半径补偿； 换刀时，由于安装所引起的刀尖位置差异需要利用刀具长度补偿功能加以调整。 （3）关于车削固定循环功能 数控车床系统中具备各种不同形式的固定切削循环功能。如内、外圆柱面固定循环，内、外锥面固定循环，端面固定循环，内、外螺纹固定循环等，使用
21、固定循环指令可以简化编程。 车削加工一般为大余量多次切除过程，常常需要多次重复几种固定的动作，因此，还具有粗切循环功能。,U、W地址表示增量编程。在增量编程中，地址U、W值的符号取决于轨迹1、2的方向。下图中的W符号为负，U的符号也为负。X为直径值，U为直径方向的增量。图中的循环动作中，虚线表示快速进给，实线表示工作进给。I值为零或不写时，为加工直线的情况。加工锥度时，锥度切削符号与刀具轨迹的关系如图所示。,5 车削固定循环指令 （1）直线和锥度切削固定循环G77 该循环的动作顺序见下图，指令格式为：G77 X（U）Z（W）IF；,a） G77指令用于加工柱面 b） G77指令用于加工锥面,直
22、线和锥度切削切削固定循环G77,锥度切削G77符号与刀具轨迹的关系,(2) 螺纹切削固定循环G78 该指令用于在柱面或锥面上切削螺纹。下图为螺纹切削时的动作图，使用G78指令的格式为：G78 X（U）Z（W） I F；式中F表示螺纹导程。图中虚线表示快速进给、实线表示工作进给。r是结束螺纹切削的退刀参数，其值与螺距有关，要大于或等于螺距值。用增量编程时，根据轨迹1和2的方向设定U和W后面数值的符号。,螺纹切削G78时的动作图,a）车直螺纹 b）车锥螺纹,（3）端面切削固定循环G79 G79指令的动作见下图，其指令格式为：G79 X（U）Z（W)KF； 其中符号的意义同直线切削固定循环。用增量编
23、程时，若轨迹1的方向在Z坐标是负方向，则W是负值，同理可确定U值的正负。,a) 端面切削 b）端面锥度切削,端面切削G79时的动作图,K是与端面锥度有关的地址，F为进给速度。U、W和K后面数值的符号与刀具轨迹间的关系见下图。,端面锥度切削符号与刀具轨迹关系图,车削固定循环中，X（U）、Z（W）、I和K是模态的，如果这些值不变，在下一个程序段中可不指定。当某一个值需要改变时，才在下一个程序段中指定。若指定非模态G代码（除G04以外）或G00G03代码，则数值被取消。以上是常用的G指令，其余G指令代码见表32。,6宏指令简介（用户自定义循环）某些高档数控系统为用户配备了类似于高级语言的复合指令（宏
24、程序）功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和混合运算，此外复合指令功能还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句。对于经常用到的加工过程，如铣键槽、加工圆周分布的孔等，利用复合指令，可以大大简化编程过程。,复合指令的应用过程如下图所示，分为编辑、登录和调用三个阶段。编辑阶段是将复合指令所要实现的功能编成一段NC程序，程序中可以使用系统提供的基本指令系统中的任何代码，以系统指定的形式将这段代码保存起来。第二个阶段把刚才编辑的登录为一个复合指令，例如G71。数控系统应提供登录用的服务程序。经过登录的复合指令就可以和普通指令一样使用了。下图中的加工圆周分布的六个孔的加工过程可以用下面一条指令
25、实现：G71 XYZIDR；其中X、Y地址中存放六个孔中心所在圆的圆心，Z地址存放钻孔深度，I地址存放均布孔的个数，D地址存放钻孔的直径，R地址存放六个孔中心所在圆的半径。用一条指令，实现了同类型加工过程，大大减少了程序量。,二、M代码 1 程序停止指令M00、M01、M02和M30 2 主轴转动控制指令M03、M04和M05 3 换刀指令M06 4 冷却液控制指令M07、M08和M09 5 主轴夹紧和松开指令M10和M11 6 主轴定向停止指令M19 7 改变进给范围指令M36和M37 8 改变主轴转速范围指令M38和M39 9 子程序调用指令M98和M99,三、其他代码 1 主轴功能(S功
26、能) 2 刀具功能(T功能) 3 进给功能(F功能) 4 主轴速度和进给速度的其它表示方法 （1）等比级数法或两位代码法这是用两位十进制数字来表示速度的方法，它所表示的速度值构成公比为1.122的等比级数。如F60表示速度为1000 mm/min，F61代码则表示速度为1120 mm/min。 （2）幻3代码法 （3）符号法或一位代码法 （4）进给速率数法,2 车削加工程序实例例手工编写下图所示零件的车削加工程序。该零件需要精加工，图中85表面不加工。选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工该零件。,R70M48x1.5 8578 45 o z 80 62 5041.81x45o 200 3x
27、4565 10 60 20 60 60 2 290 350 Ax 车削零件图,N01 G92 X200.0 Z350.0； 起点坐标设定 N02 G00 X41.8 Z292.0 S31 M03 T11 M08； 移到刀路起点 N03 G01 X47.8 Z289.0 F15； 倒角 N04 U0 W-59.0； 切47.8圆 N05 X50.0 W0； 切圆锥小头 N06 X62.0 W-60.0； 切锥度 N07 U0 Z155.0； 切62.0圆 N08 X78.0 W0； N09 X80.0 W-1.0； 倒角 N10 U0 W-19.0； 切80.0圆 N11 G02 U0 W-60
28、.0 I63.25 K-30.0 切圆弧 N12 G01 U0 Z65.0； 切80.0圆 N13 X90.0 W0； 退刀,N14 G00 X200.0 Z350.0 M05 T10 M09； 退回换刀点，主轴停 N15 X51.0 Z230.0 S23 M03 T22 M08；换刀， 开主轴 N16 G01 X45.0 W0 F10； 切退刀槽 N17 G04 U0.5； 延迟 N18 G01 X51.0 W0； 退刀 N19 G00 X200.0 Z350.0 M05 T20 M09； 到换刀位置，关主轴， 换刀 N20 X52.0 Z296.0 S22 M03 T33 M08； 换刀，
29、开主轴 N21 G78 X47.2 Z231.5 F330.0； 切螺纹，粗切 N22 X46.6 W-64.5； 切螺纹，半精切1 N23 X46.1 W-64.5； 切螺纹，半精切2 N24 X45.8 W-64.5； 切螺纹，精切 N25 G00 X200.0 Z350.0 T30 M02； 退至起刀点,G73是闭环切削指令。其功能是按照一定的切削形状，逐渐去除余量，达到最终尺寸。巧妙地使用G73指令可以简化车削程序。这是车削加工中的一个特殊指令，格式如下： G73 P(ns) Q(nf) I(i) K(k) U(u) W(w) D(d) F(f) S(s)； N(ns)；N(nf)；
30、其中 P 表示最终形状的程序段首段程序号(ns)；Q 表示最终形状的程序段末段程序号(nf)；I X轴方向的退刀距离及方向(i，直径指定)；K Z轴方向的退刀距离及方向(k)；U X方向精加工余量及方向(u，直径指定)；W Z方向的精加工余量(w)；D 切削次数(d)；F 进给量；S 主轴功能。,上面这段程序是精车程序，没有考虑到全部余量的去除过程。本例中毛坯直径为100mm，单边最大余量约为15mm。这么大的余量是不可能一次切除的。下面是一个考虑了余量切除过程的车削加工程序。,例 下图所示零件的车削程序。,N01 G97 G40 S200 M08； 定主轴转速表示方法，开冷却 N03 G00
31、 G41 X150.0 Z110.0 T0101 M03；取1号刀具1号刀补，开主轴 N04 G96 S120； 恒切削速度控制 N06 G73 P7 Q13 U0.2 W0.2 I9.0 K3.0 D3 F0.3；闭环切削循环，精切 N07 G00 X20.0 Z110； 移动到起刀点 N08 G01 X20.0Z80.0 F0.15 S150；切20圆 N09 X40.0 Z70.0； 切小锥面 N10 Z50.0； 切40圆 N11 G02 X80.0 Z30.0 R40.0； 切圆弧 N12 G01 X120.0 Z10.0； 切大锥面 N13 G00 X150.0Z110.0； 退刀
32、 N14 M09 M05； N15 M02；,3.1 数控程序编制包括哪些内容？ 3.2 分析零件图样时具体要关注哪些内容？ 3.3 常用的数控程序清单输入方法有哪些？ 3.4 成批零件在进行加工前进行首件试切的目的是什么？ 3.5 分析数控加工工艺时要考虑哪些影响因素？ 3.6 一般采用哪种原则划分数控加工工序？ 3.7 数控刀具具有哪些特点？ 3.8 请归纳总结数控车床和数控铣床、加工中心常用的刀具类型。 3.9 数控加工中常用的夹具有哪几类？分别归纳其适用的场合。 3.10 数控程序的基本结构包含哪几部分？ 3.11 程序段一般包含哪些内容？ 3.12 数控程序中常用的功能字有哪些？各代表什么功能？ 3.13 机床坐标系的判定方法是什么？请分别分析各典型机床的坐标系位置。 3.14 如何在加工零件前建立机床坐标系？ 3.15 绝对编程和增量编程有哪些不同之处？ 3.16 请归纳基本移动指令使用时的注意事项有哪些。 3.17 什么是刀具补偿指令？ 3.18 总结归纳数控车床、铣床、加工中心各典型编程指令的用法。,复习思考题,第三章 数控机床加工与编程,
