数控加工程序编制上课用.ppt

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1、2011.09,安徽工程大学机械与汽车工程学院,数 控 技 术,第二章 数控加工程序编制,2-1 概述 2-2 数控机床的坐标系 2-3 程序编制的代码及格式2-4 镗铣数控加工及其手工编程2-5 车削数控加工及其手工编程 2-6 自动编程概述,第一节 概 述,程序编制的基本概念 数控加工程序编制概念 从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。根据零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上，再按规定把程序单制备成控制介质，变成数控系统能读取的信息，并通过输入设备送入数控装置。,第一节 概述,即将加工的工

2、艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(f、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。,编程方法：手工编程和自动编程 手动编程 定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）适用：几何形状不太复杂的零件；三坐标联动以下加工程序,第一节 概述,自动编程：定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序

3、。适用：形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数 千个孔的零件）虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲 线轮廓的计算）,第一节 概述,比较用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30：1。数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的。编程自动化是当今的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！,第一节 概述,二、数控机床程序编制的内容和步骤,第一节 概述,图纸工艺分析 在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：确定加工机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。,第一节 概述,计

4、算运动轨迹 根据图纸尺寸及工艺线路的要求：选定工件坐标系计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。,错误,第一节 概述,编制程序及初步校验 根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,第一节 概述,制备控制介质 将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。,第一节 概述,计算运动

5、轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。,第一节 概述,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,三、数控加工工艺简介和数控加工方法 数控加工的工艺分析 数控机床加工零件除按一般方式对零件进行工艺分析外，还 必须注意以下几点：选择合适的对刀点和换刀点加工线路的确定程序编制中的误差,第一节 概述,第一节 概述,（1）选择合

6、适的对刀点和换刀点对刀点（起刀点）：确定刀具与工件相对位置的点,刀具相对于工件运动的起点，又称起刀点，也就是程序运行的起点。对刀点的选择原则：对刀点应便于数学处理和程序编制；对刀点在机床上容易校准；在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。,第一节 概述,（1）选择合适的对刀点和换刀点 对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。,第一节 概述,（1）选择合适的对刀点和换刀点 换刀点：一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，刀具要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫换刀点。换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤

7、工件，换刀点往往设在零件的外面。,刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。,第一节 概述,第一节 概述,对刀：使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。,选择对刀点的原则：选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方,（2）加工线路的确定 加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程：,第一节 概述,车削或铣削：原则：尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。,第一节 概述,空间曲面的加工,第一节 概述

8、,加工线路的选择应遵从的原则：尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。保证零件的工艺要求。利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。,第一节 概述,（3）工件的装夹方式,尽可能选用标准夹具（组合夹具），在成批生产时才考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞的现象。夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度，以减小其变形对加工精度的影响。应尽可能采用气、液压夹具。,第一节 概述,第一节 概述,

9、（4）切削用量的选择 影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。,第一节 概述,（4）切削用量的选择 决定切削速度的因素：刀具材质 工件材料 刀具寿命 切削深度与进刀量 刀具的形状 冷却液使用 机床性能,第一节 概述,（5）程序编制中的误差 数控机床上加工零件的误差分类：加工过程的误差：它是加工误差的主体，主要包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床刀具夹具毛坯）内部

10、的各种因素对加工精度的影响。编程误差：,：采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的误差：采用直线段或圆弧段插补逼近零件轮廓曲线时产生的误差：数据处理中为满足分辨率（最小设定单位）的要求，进行数据圆整（四舍五入）产生的误差,第一节 概述,数控加工方法（1）平面孔系零件的加工方法 对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，采用数控钻床与镗床加工。,第一节 概述,（2）旋转体类零件的加工方法 采用数控车床或数控磨床加工，车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，在编程中，粗车加工线路要重点考虑。,第一节 概述,（3）平面轮廓零件的加工方法 采用数控铣床加工。为保证加工平滑，应增加

11、切入和切出程 序段，若平面轮廓为数控系 统不具备插补功能的 线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。,第一节 概述,（4）空间轮廓表面的加工方法 空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法：三轴两联动加工三轴联动加工 四轴联动加工方法五轴联动加工,第一节 概述,三轴两联动加工-“行切法”。以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性进给。这时一般采用球头或指状铣刀，在可能的条件下，球半径应尽可能选择大一些，以提高零件表面光洁度。,第一节 概述,三轴联动加工下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去

12、逼近，因此，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用自动编程。,第一节 概述,四轴联动加工方法如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面，若采用三坐标联动加工，则只能用球头刀。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联动机床上进行加工。由于计算较复杂，故一般采用自动编程。,五轴联动加工：螺旋桨是典型零件一般采用端铣刀加工，为了保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合，铣刀除了需要三个移动轴（X、Y、Z）外，还应作与螺旋角、后倾角摆动运动。因此，叶面的加工需要五轴（X、Y、Z、A、B）联动，这种编程只能采用自动编程

13、系统。,第一节 概述,第一节 概述,五轴联动加工：螺旋桨是典型零件,第一节 概述,3.数控程序编制中的数学处理 根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的资料，称为数控加工的数值计算。数值计算的内容包括计算零件轮廓的基点和节点的坐标以及刀具中心运动轨迹的坐标。基点：各几何元素间的连接点，如直线与直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点等。节点：逼近直线小段和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点,节点,基点,第一节 概述,常见数学处理方法 直线和圆弧轮廓基点计算方法联立方程组法求解基点坐标三角函数法求解基点坐标,第一节 概述,常见数学处理方法 非圆曲线的节

14、点计算方法直线逼近零件轮廓曲线时的节点 等间距直线逼近的节点计算 等步长法直线逼近的节点计算 等误差法（变步长法）,第一节 概述,非圆曲线的节点计算方法圆弧逼近零件轮廓曲线时的节点 圆弧分割法 三点作图法,第二节数控机床的坐标系,坐标轴的运动方向及其命名,统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给 维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。,第二节 数控机床的坐标系,第二节 数控机床的坐标系,进给运动坐标系 ISO和中国标准规定：坐标轴：数控装备的每个进给轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。数控装备坐标系统标准

15、：右手笛卡儿坐标系统,第二节 数控机床的坐标系,基本坐标系：直线进给运动的坐标系（）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标：绕轴转动的圆进给坐标轴分别用表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。,第二节 数控机床的坐标系,坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。,轴及方向的规定,Z轴 与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，远离工件的方向为Z轴的正向,立式铣床,卧式铣镗床,数控车床,Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。,第二节 数控机

16、床的坐标系,第二节 数控机床的坐标系,X轴 X轴一般是最长的运动轴：对铣镗类机床而言操作者面前的轴就是X轴，车床的X轴是大拖把的运动方向。,+Z,+X,第二节 数控机床的坐标系,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板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,+Z,第二节 数控机床的坐标系,Y坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。,第二节 数控机床的坐标系,回转轴 绕X轴旋转的刀具（工

17、件）称为A轴，其+方向由右手定则确定。绕Y轴旋转的刀具（工件）称为B轴，其+方向由右手定则确定。绕Z轴旋转的刀具（工件）称为C轴。,第二节 数控机床的坐标系,二、机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，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。,第二节 数控机床的坐标系,机床原点与机床坐标系 机床原点（零点）机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。,第二节 数控机床的坐标系,机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是

18、数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。,第二节 数控机床的坐标系,工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。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。现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行换。,第二节 数控机床的坐标系,第二节 数控机床的坐标系,三、绝对坐标编程和相对坐标编程定义 绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系

19、（机床或工件）零点计量的编程方式。相对坐标编程：编程中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）。,第二节 数控机床的坐标系,绝对坐标,增量坐标,第二节 数控机床的坐标系,表达方式：G90(绝对)/G91(增量)；绝对，相对 选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。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，上述两个坐标系是无意义的。,第二节 数控机床的坐标系,四、坐标数和多坐标加工,坐标数：可以用数字单独控制的坐标轴的数目。有的坐标不能参与联动，但可以作周期进给，称为半个坐

20、标，0.5轴。例下图中的2.5坐标机床。,第二节 数控机床的坐标系,(a)2坐标加工（b）2.5坐标加工（c）3坐标加工,第二节 数控机床的坐标系,五、直线插补及圆弧插补,第二节 数控机床的坐标系,六、刀具补偿：半径补偿及长度补偿,在铣工件轮廓面时，由于任何刀具均有半径，必须使刀具沿轮廓的法线方向移动一个刀具的半径距离才能加工出规定的形状。这就是刀具半径补偿（简称刀补）的道理所在。用G41/G42记之,刀具,工件轮廓,第二节 数控机床的坐标系,a）左刀补G41 b）右刀补G42图2-17 刀补功能的定义,a）左刀补G41 b）右刀补G42,y,G41,G42,G40,G40,刀具长度补偿,钻头

21、、镗刀、铣刀刀具的实际长度与编程设定长度可能不一致，刀具的轴向位置需要进行数据上的调整，即进行长度补偿。用G43/G44记之,第二节 数控机床的坐标系,长度短e为负正偏置G43,长度长e为正负偏置G44,标准长度,G43,G44,七、数控编程误差及其控制,1.近似计算误差2.插补误差（编程误差）（走弦，图a）3.尺寸圆整误差（脉冲当量图b）,图 编程误差及其控制方法,第二节 数控机床的坐标系,八、数控机床注意要点,1.）车螺纹引入距离1：25mm超越距离2=1/4,1,2,2.）铣削平面,切入切出：周边外延（P21）铣内轮廓：法向切入切出（下图）走刀路线：下图c最好 行切法、环切法,第三节程序

22、编制的代码及格式,第三节 程序编制的代码及格式,一、代码及其分类 1.定义 系统操作命令的总称，又称代码或编程指令。它由文 字、数字、符号以及它们的组合组成，它是程序的最 小功能单元。,2.代码（指令）分类 G指令 准备功能 功能：规定机床做某种操作的指令，包括运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成：G后带23位数字组成，有1001000种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。模态代码一旦执行就保持有效,直到同组另一代码出现 非模态代码只有在其所在的程序段内有效示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等,第三节 程序编制的代码及格式,M指令 辅助功

23、能功能：控制机床及其辅助装置的动作或状态。如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等 组成：M后带23位数字组成，共有1001000种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。示例：M02，M03，M08等 M00:程序停止 M01:可选择stop M02:全段程序停止.M30:程序停止.指针指向程序头 M03/M04:主轴顺/逆时针方向 M05:主轴停止 M06:换刀指令,第三节 程序编制的代码及格式,F、S、T、D指令 F 指令 指定（合成）进给速度指令 1.直接指定法 组成：F 后带若干位数字，如F150、F3500等。其中数 字表示实际的合成速度值。它是模态指令。单位：mm/m

24、in（公制）或 inch/min（英制）。视 用户选定的编程单位而定，若为公制单位，则 上述两个指令分别表示：150mm/min；3500mm/min。,第三节 程序编制的代码及格式,F 指令 指定（合成）进给速度指令 2.时间倒数法(进给速率数-FRN)表示:直线插补:FRN=1/T OR FRN=V/L 圆弧插补:FRN=/T OR FRN=V/R 单位：1/min,用G93指令指定,第三节 程序编制的代码及格式,F 指令 指定（合成）进给速度指令 3.几何级数法 单位：与主轴转速无关:mm/min 与主轴转速有关:mm/r 切螺纹/攻丝/套扣:mm/r 进给仅用于回转运动:rad/min

25、,第三节 程序编制的代码及格式,S 指令（切削速度）指定主轴转速指令 组成：S 后带若干位数字，如S500、S3500等。其中数 字表示实际的主轴转速值。它是模态指令。单位：r/min或 mm/min。对于具有恒线速度控制机床，用G96或G97配合S指令实用。G96 恒线速度指令，G96S200 200mm/min G97 注销恒线速度指令，G97S20002000r/min,第三节 程序编制的代码及格式,T、D 指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。组成 车床:p72,p76 1.T后跟两位数字，如 T11，其中数字表示存放的在库中的刀具号.2.T后跟四位数字,前两位表示刀具号,

26、后两位表示刀具补偿号.3.刀具补偿号00 表示撤销刀补.加工中心 T后跟数字(14位),均表示刀具号 D存储器存储刀具补偿值,D00表示撤销刀补,第三节 程序编制的代码及格式,刀具补偿的实现过程是：假如某个程序段中的T指令为T0102，则数控系统自动按02号存储器中的刀具补偿值修正01号刀具的位置偏移和进行刀尖圆弧半径的补偿，并根据程序段中的G41/G42指令来决定刀尖圆弧半径补偿的方向是左偏置还是右偏置。,尺寸指令 指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令 X、Y、Z、U、V、W指令 指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令 组成：后带符号的数字组成。如X100、Y-340等，其中 数字表示

27、沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。单位：mm、m（公制）或 inch（英制）。视用户 选定的编程单位而定.,第三节 程序编制的代码及格式,A、B、C 指令 指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令 组成：后带符号的数字组成。如A100、C-340等，其中 数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。单位：度、弧度。视用户选定的编程单位而定.,第三节 程序编制的代码及格式,I、J、K、R 指令 圆弧插补圆心位置和半径指定指令 组成：后带符号的数字组成。如I10、J-34、R30等，其 中带符号数字表示圆心位置和半径值。单位：mm、m（公制）或 inch

28、（英制）。视用户 选定的编程单位而定.,第三节 程序编制的代码及格式,其它指令 子程序名和子程序调用指令 用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该 指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。组成：子程序名指令地址符（字母或符号，如O、%等）后带若干数字组成；子程序调用指令 地址符+调用子程序名部分+调用次数部分。示例：M98P08L12（FANUC、华中数控系统）,第三节 程序编制的代码及格式,程序段标号，程序段结束字符以及变量组成：程序段标号指令地址符 N 后带若干数字组成；程序段号:查找、跳转 注意，程序段标号与程序的执行顺序无关，不管有无括号，程序都是按排列的先后次序执行。程序段结

29、束指令 每一个程序段都应有结束符，它是数控系统编译程序的标志。常用的有：“*”、“；”、“LF”、“NL”、“CR”等 视具体数控系统而定。变量 为简化编程有些系统还允许采用变量编程，从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如#、R等）后带若干数字组成；,第三节 程序编制的代码及格式,二、数控加工程序的结构 1.程序的组成 一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成%0001；程序名N01 G92 X50.0 Y20.0；N02；N03；程序体N04；N05;M30；程序结束,第三节 程序编制的代码及格式,程序名 程序名是一个程序必需的标识符。组成：由地址符后带若干位数字组成。

30、地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。示例：国产华中I型系统“%”，日本FANUC 系统“O”。后面所带的数字一般为48位。如：%2000 程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。程序结束 它是以程序结束指令M02 或M30，结束整个程序的运行。,第三节 程序编制的代码及格式,2、程序段的格式定义：程序段中指令的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式。目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08；

31、,第三节 程序编制的代码及格式,地址符可变程序段格式的特点：程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。上段相同的模态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。,第三节 程序编制的代码及格式,3、主程序、子程序 主程序、子程序在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。,主程序：N01；N02；N11 调用子程序1；N28 调用子程序8；NM02；子程序1：N01；NM99；子程序8：N01LF NM99；,第三节 程

32、序编制的代码及格式,M98 调用子程序、M99子程序结束指令 M98 P L；其中，P为程序号，L为调用次数。,带子程序的程序执行过程,三、与坐标系有关的指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19 G90/G91指令：G90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。G91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增量，故G91又称增量坐标指令。注意：这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。,第三节 程序编制的代码及格式,G92指

33、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时才有意义。编程格式：G92 X a_ Y_b Z_c_ a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值,第三节 程序编制的代码及格式,使用该指令，便建立了工件坐标系，数控系统在加工之前送入系统的某个单元，其后的加工程序中的编程尺寸都是在这个工件坐标系的尺寸。该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能，即当首件零件加工完成后，测量工件尺寸精度。如果发现是由于工件安装不准引起的误差，则不必重新安装工件，只需修改所设的坐标值，即可消除这一加工误差。,第三节 程序编制的代码及格式,G53,G54G59：坐标系选择指令G53选择机床坐标系；G54

34、G59选择工件坐标系1工件坐标系6。在使用该指令后，其后的编程尺寸都 是相对于相应坐标系的。这类指令是续效指令，缺省值是G53。注意：这类指令只在绝对坐标下有意义（G90），在G91下无效。,第三节 程序编制的代码及格式,G17,G18,G19指令坐标平面指定指令。G17，G18，G19分别表示规定的操作在XY,ZX,YZ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。若数控系统只有一个平面的加工能力可不必书写。这类指令为续效指令，缺省值为G17。一般,数控车床默认在ZX平面内加工；数控铣床默认在XY平面内加工。,第三节 程序编制的代码及格式,四、与控制方式有关的指令 G00指令快速定

35、位指令编程格式：G00 X_ Y_ Z_；功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。进给速度不能由程序改变，但可用倍率开关改变。不同的系统有不同的速度，一般都在1030m/min之间.注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。,第三节 程序编制的代码及格式,A,A,A,B,B,B,X,X,X,Y,Y,Y,图 G00指令的运动轨迹,三种可能的路径：,a）方案1 b）方案2 c）方案3,G01指令直线插补指令编程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_；功能：指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速

36、度f，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置（a、b、c）。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。,第三节 程序编制的代码及格式,例：实现图1.24中从A点到B点的直线插补运动,其程序段为：绝对方式编程：G90 G01 X10 Y10 F100增量方式编程：G91 G01 X-10 Y-20 F100,G02,G03指令圆弧插补指令 G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平 面的坐标轴的负方向 观察，来判别圆弧的 顺、逆时针方向。,第三节 程序编制的代码及格式,编程格式：XY平面：G17 X_a

37、_ Y_b_()F_f_；ZX平面：G18 X_a_ Z_c_()F_f_；YZ平面：G19 Y_b_ Z_c_()F_f_；,第三节 程序编制的代码及格式,注:有些系统不能用R编程，如果圆弧的起点和终点相同，由于数控系统无法用确定圆弧的中心位置，只能用I、J、K确定圆心的方式来编程.(I,J,K为圆弧圆心相对起点的坐标。),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。圆弧的终点坐标，由a、b、c后的数值指定。圆心的位置通常有以下几种方法：由圆心指向起点的向量在 X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示,由起点指向圆心的向量在 X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示,第三节

38、程序编制的代码及格式,R表示法：用半径R带有符号的数值来表示：AB180：R 0 R100；BA180：R 0 R-100,说明：a、具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定。b、G00,G01,G02,G03是同组续效指令。c、本段终点若与上一段终点位置相同，即起点与终点最终没有相对位移，则可省略不写。,AB,AB,A,B,R100,第三节 程序编制的代码及格式,圆弧插补指令的应用举例：在右图中，当圆弧A的起点为P1，终点为P2，圆弧插补程序段为 G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或：G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50 当圆弧A的起点为P2，终点

39、为P1时，圆弧插补程序段为 G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50 或：G03 X160 Y60 R-145.6 F50,五、与刀具补偿有关的指令 G40 G41 G42指令刀具半补偿指令,第三节 程序编制的代码及格式,其中：G41：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 G40：取消刀补 D：偏置值寄存器选用指令（刀具号）。,刀补指令的程序段格式：1）G00（或G01）G41（或G42）D_X_Y_F_ 2）G00（或G01）G40 X_Y_,G40 G41 G42指令刀具半补偿指令,第三节 程序编制的代码及格式,刀具右补偿G42,刀

40、具左补偿G41,G43、G44、G49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D01D99中的设定值（与终点坐标值进行加法（G43）或减法（G43）运算后）使刀具的实际移动距离增加或减少一个偏置值。编程格式：G00 G43 Za H02 G00 G44 Za H02详见教材p78,第三节 程序编制的代码及格式,长度短e为负正偏置G43,长度长e为正负偏置G44,标准长度,六、其它指令G04暂停指令功能：可使刀具作短时的无进给运动 编程格式：G04 X_ 或 G04 F_ 其中：X,F其后的数值表示暂停的时间，单位为ms;或者是刀具、工件的转数，视具体数控系统而定。用途：用车削环槽、

41、锪平面、钻孔等光整加工 用作时间匹配，对于那些动作较长的外部，或者为了使某一操作有足够的时间可靠的完成，可在程序中插入该指令。,第三节 程序编制的代码及格式,例3-4 在数控铣床上加工如图3-17所示零件，请用增量值尺寸方式编制数控加工程序（不考虑刀具补偿）。教材p72。解：采用8的立式铣刀，以工件原点为起刀点，编程如表3-4所示。,表3-4 简单编程综合实例程序,数控车床（CNC Lathe）主要用于加工轴类、套类和盘类等回转体零件，可通过程序控制自动完成端面、内外圆柱面、锥面、圆弧面、螺纹等内容的切削加工，并可进行切槽、切断、钻、扩、铰孔等加工。数控车削的编程特点 p731）被加工零件的径

42、向尺寸图样标注和测量值大多以直径值表示，故一般径向用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，U以径向实际位移量的两倍值表示，并附上方向符号（正号省略）。2）由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工量较大，为简化编程，数控系统常备有不同形式的固定循环，如内外圆柱面循环、内外圆锥面循环、切槽循环、端面切削循环、内外螺纹加工循环等，可进行多次重复循环切削。,3.4 数控车削程序编制,3）要保证车削加工精度，特别是锥面和成形表面的精度，需要准确测量车刀刀尖刀刃圆弧半径，并采用刀尖半径补偿（TNR）方法进行加工。,需要注意的问题：（1）在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。（

43、2）用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。（3）为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。（4）由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。(5)编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。,简化编程功能指令 为简化数控车床编程，数控系统针对数控加工常见动作过程，按规定的动作顺序，以子程序形式设计了指令集，用NC代码直接调用，分别对应不同的加工循环动作。1单一固定循环（1）外径/内径车削固定循环（G90）外径/内径车削循环用G90指令，是模态指

44、令。该循环指令包括圆锥面车削循环和圆柱面车削循环功能，用于零件的内、外圆锥面和内、外圆柱面的车削加工。程序格式：N G90 X（U）Z（W）I F；（内、外圆锥面）N G90 X（U）Z（W）F；（内、外圆柱面）,外圆锥面车削循环路径如图3-24 a）所示，为梯形循环，刀具从循环起点先沿X轴快速进刀，再沿圆锥面进给切削，后沿X轴工进退刀，最后沿Z轴快速返回循环起点。,图3-24 外径车削固定循环路径,a),b),X、Z为圆柱面切削终点（图中E点）坐标值，U、W为圆柱面切削终点相对于循环起点的增量值；I为圆锥面车削始点与车削终点的半径差，起点X轴坐标大于终点X轴坐标时，I为正，反之为负。,例 编

45、写车削如图零件程序,N0050 G90 X40 Z20 I-5 F30；N0060 X30；N0060 X20；,执行结果：刀具从A点快进到B点，再从B点切削到C点，然后从C点退刀至D点，最后刀具又快速返回到A点；如此又走刀：,，每次循环都退回到A点。,（2）端面车削固定循环（G94）端面车削固定循环用G94指令，也是模态指令。该循环指令包括锥形端面车削固定循环和垂直端面车削固定循环功能。程序格式：N G94 X（U）Z（W）K F；（锥形端面）N G94 X（U）Z（W）F；（垂直端面）循环路径如图3-25所示，与G90类似，为梯形或矩形循环，刀具从循环起点先沿Z轴快速进刀，再沿X轴（或锥端

46、面）进给切削，后沿Z轴工进退刀，最后沿X轴快速返回循环起点。程序格式中X（U）、Z（W）、F的含义同G90指令；K为端面车削始点与端面车削终点在Z方向的坐标增量，起点Z轴坐标大于终点坐标时，K为正，反之为负。垂直端面车削固定循环是锥形端面车削固定循环的特例（K=0）。,图3-25 端面车削固定循环路径,a),b),2复合固定循环车削加工阶梯相差较大的轴时，由于加工余量较大，往往需要多次切削，且每次加工的轨迹相差不大。利用复合固定循环功能，只要编出精加工路线（最终走刀路线），依程序格式设定粗车时每次的被吃刀量、精车余量、进给量等参数，系统就会自动计算出粗加工走刀路线，控制机床自动重复切削直到完成

47、工件全部加工为止。可大为简化编程。（1）外径/内径粗车复合循环（G71）G71指令适用于用圆柱毛坯料粗车外径和用圆筒毛坯料粗车内径，特别是在切除余量较大的情况下。,程序格式：,G71粗车外径加工路径如图3-26所示，C是粗加工循环的起点，A是毛坯外径与端面轮廓的交点。加工路线为：CDEFGHIA，按图中箭头所示方向进刀和退刀；p78,图3-26 外径粗车复合循环G71,注意：1、循环中的第一个程序段即顺序号为“ns”的程序段必须沿着X向进刀，且不能出现Z轴的运动指令，否则会出现程序报警。如“G00 X10.0；”正确而“G00 X10.0 Zl.0；”则错误。2、“ns”至“nf”程序段中不能

48、调用子程序。3、G71循环时可以进行刀具位置补偿但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40指令取消原有的刀尖半径补偿。在“ns”至“nf”程序段中可以含有G41、G42指令，对工件精车轨迹进行刀尖半径补偿。,（2）端面粗车复合循环（G72）G72指令适用于棒料毛坯端面方向上粗车，特别是在切除余量较大的情况下。程序格式：,其中地址码含义见表3-5。G72与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向车削循环的。如图3-27所示，加工路线为：CDEFGHIA；粗加工之后的精加工（G70）路线为：AAB。,图3-27 端面粗车复合循环,（3）固定形状粗车复合循环（G73）G73指令适

49、用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车。程序格式：,如图3-28所示，加工路线为：CDEFGHA；粗加工之后的精加工（G70）路线为：AAB。,图3-28 固定形状粗车循环G73,（4）精车循环（G70）G70精车循环用于在粗车复合循环指令G71、G72或G73后进行精车。程序格式：N G70 P(ns)Q(nf)；其中地址码含义见表3-5。必须先使用G71、G72或G73指令后，才可使用G70指令。在G70车削循环期间，刀尖圆弧半径补偿功能有效。特别注意：在粗车循环G71、G72、G73状态下，优先执行G71、G72、G73指令中的F、S、T，若G71、G72、G73中不指定F、S、

50、T，则在G71程序段前编程的F、S、T有效；在精车循环G70状态下，优先执行nsnf程序段中的F、S、T，若nsnf程序段中不指定F、S、T，则默认为粗加工时的F、S、T。,3螺纹加工指令（1）单行程螺纹切削（G32/G33）G32/G33指令可切削加工等螺距圆柱螺纹、等螺距圆锥螺纹和等螺距端面螺纹。为模态指令。G32用于车削英制螺纹，G33用于车削公制螺纹。程序格式：,X（U）Z（W）F;,其中，X（U）、Z（W）为螺纹终点坐标，F为以螺纹导程给出的每转进给率，如果是单线螺纹，则为螺纹的螺距，单位为mm/r。如车削圆锥螺纹，如图3-29所示，斜角在45以下时，螺纹导程以Z轴方向指定；斜角在4