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1、 内容提要内容提要 本章将简要介绍数控加工工艺和典型数控加工方法、手工加工程序编制的方法及编程实例；最后简要介绍自动编程的相关概念。第二章第二章 数控加工程序的编制数控加工程序的编制1一.程序编制的基本概念1.数控加工程序编制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。将零件加工的工艺分析、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一个完整的过程。第一节 概述 22.2.编程方法：手工编程和自动编程编程方
2、法：手工编程和自动编程 n手动编程手动编程 定义定义：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）适用适用：几何形状不太复杂的零件；三坐标联动以下加工程序 3n 自动编程自动编程：定义定义：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，编程系统根据数控系统的类型输出数控加工程序。适用适用：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q 比较比较用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，
3、平均约为 30：1。数字控制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！5图纸工艺分析图纸工艺分析图纸工艺分析图纸工艺分析 在对图纸工艺分析（与普通加工在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：的图纸分析相似）的基础上：qq确定加工机床、刀具与夹具；确定加工机床、刀具与夹具；qq确定零件加工的工艺线路、确定零件加工的工艺线路、工步顺序；工步顺序；qq切削用量（切削用量（f f、s s、t t）等工艺参）等工艺参数。数。二、手工编程的内容和步骤计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备
4、控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改62.计算运动轨迹计算运动轨迹 根据图纸尺寸及工艺线路的要求：q选定工件坐标系q计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；q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。错误错误错误错误计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸修修修修改改改改73.编制程序及初步校验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
5、步骤的错误。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改84.制备控制介质制备控制介质 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。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改95.程序的校验和试切程序的校验和试切 所制备的控制介质，一定要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
6、有错误，应分析错误产生的原因，进行一定的修改。计算运动轨迹计算运动轨迹图纸工艺分析图纸工艺分析程序编制程序编制制备控制介质制备控制介质校验和试切校验和试切零件图纸零件图纸错误错误错误错误修修修修改改改改10常用的校验和试切方法：q阅读法阅读法q模拟法模拟法:检查程序的正确性平面轮廓：用笔代刀具坐标纸代工件 空运转绘图。空间曲面：用蜡块、塑料、木料或价格低的材料作工件试切。用静态（机床不动）或动态显示（空运行）的方法.11q试切法：试切法：检查运动轨迹正确性和加工精度 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别加工误差。首件首件试切试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还
7、可知道加工精度是不是满足要求。当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。12三、数控加工工艺简介和数控加工方法 1.数控加工的工艺分析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 一定要注意以下几点：n 选择正真适合的对刀点选择合适的对刀点n对刀点对刀点（起刀点）：确定刀具与工件相对位置的点。n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。n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。13CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XYZ3535对刀点选择示例对刀点选择示例14q 刀位
8、点刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。镗刀镗刀镗刀镗刀钻头钻头钻头钻头立铣刀、端铣刀立铣刀、端铣刀立铣刀、端铣刀立铣刀、端铣刀面铣刀面铣刀面铣刀面铣刀指状铣刀指状铣刀指状铣刀指状铣刀球头铣刀球头铣刀球头铣刀球头铣刀车刀车刀车刀车刀15n 对刀：对刀：就就是是使使“对对刀刀点点”与与“刀刀位位点点”重重合合的操作的操作。YZ3530工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件螺帽16 选择对刀点的原则：n选选在在零零件件的的设设计计基基准准或或工工艺艺基基准准上上，或或与与之之相相关关的的位位置上。置上。n选在对刀方便，便于测量的地方。选在对刀方便，便于测量的地方。n选在便于坐标计算的
9、地方选在便于坐标计算的地方 17q加工线路的确定 加工线路加工线路工艺流程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。孔类加工（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：n 个)(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段18车削或铣削：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。切向切入切向切入切向切入切向切入径向切入径向切入径向切入径向切入19n 空间曲面的加工空间曲面的加工(c)(b)(a)20加工线路的选择应遵从的原则加工线路的选择应遵从的原则：n尽量缩短走刀路线、少空走刀行程以提高生产率。n保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。n保证零件的工艺技术要求。n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。21q 程序编制中的误差 数字控制机床上加工零件的误差分类：工艺流程的误差：工艺流程的误差：它是加工误差的主体，最重要的包含数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床刀具夹具毛坯）内部的各种各样的因素对加工精度的影响。编程误差编程误差：即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线 a 算法误差算法误差：为用近似算法逼近零件轮廓时产生的误差（一次逼近误差、拟合误差）如用直线或圆弧去逼 近某曲线时或用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。b计算误差计算误差
11、插补算出的线段与理论线段之间的误差，它与在计算时所取的字节长度有关。c圆整误差圆整误差：它是插补输出时，由于分辨率的限制，将其圆整而产生的误差。它与数控系统的分辨率有关。原则：编程误差应小于零件精度的原则：编程误差应小于零件精度的原则：编程误差应小于零件精度的原则：编程误差应小于零件精度的10%10%编程误差：编程误差：编程误差：编程误差：232.2.数控加工方法数控加工方法数控加工方法数控加工方法 qq平面孔系零件的加工方法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比较高的零件，采用数控对这类孔的形位精度或尺寸精度要求比较高的零件，采用数控钻床与镗床加工。钻床与镗床加工。24q
12、旋转体类零件的加工方法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，粗车加工线先用直线程序进行粗加工，再先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工按零件轮廓进行精加工 可先按图中的办法来进行可先按图中的办法来进行1414次次粗加工，再精加工成形。粗加工，再精加工成形。25 难加工部位的工艺问题难加工部位的工艺问题难加工部位的工艺问题难加工部位的工艺问题：图图(c)(c)圆圈所示的加工部位较难加工。圆圈所示的加工部位较难加工。图图(c)(c)方法：当处在轴向进刀时，切削力会陡增而且排方法：当处在轴向进刀时，
13、切削力会陡增而且排 屑不畅，极易引起崩刃。屑不畅，极易引起崩刃。图图(c)(c)方法：由于没单独的轴向进刀，切削条件大为方法：由于没单独的轴向进刀，切削条件大为 改善，切程序段数可减少一半。改善，切程序段数可减少一半。CCC 26qq 平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法平面轮廓零件的加工方法 采用数控铣床加工。采用数控铣床加工。为保证加工平滑，应增加切入和切出程为保证加工平滑，应增加切入和切出程 序段，序段，若平面轮廓为数控系若平面轮廓为数控系 统不具备插补功能的统不具备插补功能的 线型时，应先采用直线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。线qq 空间轮廓表面的加工方法空间轮廓表面的加工方法空间轮廓表面的加工方法空间轮廓表面的加工方法 空间轮廓表面空间轮廓表面空间轮廓表面空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀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。具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法。28三轴两联动加工三轴两联动加工-“行切法行切法”。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。这时一般都会采用球 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。方法加工的表面光洁度较差。*空间曲面可以用三轴控制、两轴联动方法加工，
15、而不一定要用三轴联动。29 三轴联动加工三轴联动加工三轴联动加工三轴联动加工 下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SSSS为空为空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直线插补间曲线，可用空间直线去逼近，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来加工，但由于编程计算复杂，功能的三轴联动的数控机床上来加工，但由于编程计算复杂，宜采用宜采用自动编程。自动编程。30 四轴联动加工方法四轴联动加工方法四轴联动加工方法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，若采用三坐标如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹
16、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来加工。由动机床上来加工。由于计算较复杂，故一般于计算较复杂，故一般都会采用自动编程。采用自动编程。31 五轴联动加工：五轴联动加工：五轴联动加工：五轴联动加工：螺旋桨是典型零件螺旋桨是典型零件一般都会采用端铣刀加工，为了能够更好的保证端铣刀的端面加工处的曲一般都会采用端铣刀加工，为了能够更好的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面的切平面重合，铣刀除了
17、需要三个移动轴（X X、Y Y、Z Z）外，外，还应作与还应作与螺旋角、后螺旋角、后倾角倾角摆动运动。并且还要作相应的附摆动运动。并且还要作相应的附加补偿运动（摆动中民与铣刀的加补偿运动（摆动中民与铣刀的刀位点不重合）。刀位点不重合）。综上所述，叶面的加工需要综上所述，叶面的加工需要五轴（五轴（X X、Y Y、Z Z、A A、B B）联动，）联动，这种编程只能采用自动编程系统。这种编程只能采用自动编程系统。32第二节第二节第二节第二节 程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式程序编制的代码及格式 经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有经过多年的发展，程序用代码已标准化，
19、序的最 小功能单元。小功能单元。332 2.代码或指令分类代码或指令分类代码或指令分类代码或指令分类qq GG指令指令指令指令 准备功能准备功能准备功能准备功能 功能功能功能功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具 补偿、暂停等操作。补偿、暂停等操作。组成组成组成组成：G G后带二位数字组成，共有后带二位数字组成，共有100100种（种（G00G00G99G99）。）。有模态（续效）指令与非模态指令之分有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：示例：示例：示例：G01G01，G03G03，G41G41，G91G91，G04G04，G18G18等等3
20、4qq MM指令指令指令指令 辅助功能辅助功能辅助功能辅助功能功能功能功能功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停如开、停 冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等 组成组成组成组成：MM后带二位数字组成，共有后带二位数字组成，共有100100种（种（M00M00M99M99）。）。有模态（续效）指令与非模态指令之分有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：示例：示例：示例：M02M02，M03M03，M08M08等等35qq F F F F、S S S S、T T T T、D D D D指令指令指令指令 F F 指令
21、指令指令指令 指定（合成）进给速度指令指定（合成）进给速度指令指定（合成）进给速度指令指定（合成）进给速度指令 组成组成组成组成：F F 后带若干位数字，如后带若干位数字，如F150F150、F3500F3500等。其中数等。其中数 字表示实际的合成速度值。它是模态指令。字表示实际的合成速度值。它是模态指令。单位单位单位单位：mm/minmm/min（公制）或公制）或 inch/min inch/min（英制）英制）。视。视 用户选定的编程单位而定，若为公制单位，则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：上述两个指令分别表示：F=150mm/minF=150mm/min
22、F=3500mm/minF=3500mm/min。36 S S 指令（切削速度）指令（切削速度）指令（切削速度）指令（切削速度）指定主轴转速指令指定主轴转速指令指定主轴转速指令指定主轴转速指令 组成组成组成组成：S S 后带若干位数字，如后带若干位数字，如S500S500、S3500S3500等。其中数等。其中数 字表示实际的主轴转速值。它字表示实际的主轴转速值。它是模态是模态指令。指令。单位单位单位单位：r/minr/min。上述两个指令分别表示主轴转速：。上述两个指令分别表示主轴转速：500r/min500r/min；3500r/min3500r/min。37 T T、D D 指令指令指
23、令指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。组成组成组成组成：T T、D D 后跟两位数字，如后跟两位数字，如 T11T11、D02D02等。其中数等。其中数 字分别表示存放的在库中的刀具号和刀具长度、字分别表示存放的在库中的刀具号和刀具长度、半径补偿寄存器号。半径补偿寄存器号。上述两个指上述两个指 令分别表示后续加工将选择刀库令分别表示后续加工将选择刀库 中中1111号刀具和采用号刀具和采用D02D02寄存器中的数值进行补偿。寄存器中的数值进行补偿。38qq
24、尺寸指令尺寸指令尺寸指令尺寸指令 指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令 X X、Y Y、Z Z 、U U、V V、WW指令指令指令指令 指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令 组成组成组成组成：后带符号的数字组成。如：后带符号的数字组成。如X100X100、Y-340Y-340等等 ，其中其中 数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值数字表示沿由字
25、母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。符号表示运动的方向。单位单位单位单位：mmmm、m m（公制）或公制）或 inchinch（英制）英制）。视用户。视用户 选定的编程单位而定选定的编程单位而定.39 A A、B B、C C 指令指令指令指令 指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令 组成组成组成组成：后带符号的数字组成。如：后带符号的数字组成。如A100A100、C-340C-340等等 ，其中其中 数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值数字表示沿由字母指定的
26、坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。符号表示运动的方向。单位单位单位单位：度度 、弧度。视用户选定的编程单位而定弧度。视用户选定的编程单位而定.40I I、J J、KK、R R 指令指令指令指令 圆弧插补圆心位置和半径指定指令圆弧插补圆心位置和半径指定指令圆弧插补圆心位置和半径指定指令圆弧插补圆心位置和半径指定指令 组成组成组成组成：后带符号的数字组成。如：后带符号的数字组成。如I10I10、J-34J-34、R30R30等等 ，其其 中带符号数字表示圆心位置和半径值。中带符号数字表示圆心位置和半径值。单位单位单位单位：mmmm、m m（公制）或公制）或 inchinch（英制）英制）
27、视用户。视用户 选定的编程单位而定选定的编程单位而定.41n其它指令其它指令 n子程序名和子程序调用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。示例示例：M98P08L12（FANUC、华中数控系统）42 程序段标号，程序段结束字符以及变量程序段标号，程序段结束字符以及变量程序段标号，程序段结束字符以及变量程序段标号，程序段结束字符以及变量组成组成组成组成：程序段标号指令地址符程序段标号指令
28、地址符 N N 后带若干数字组成；后带若干数字组成；程序段结束指令程序段结束指令 每一个程序段都应有结束符，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：它是数控系统编译程序的标志。常用的有：“*”“*”、“；”、“LF”“LF”、“NL”“NL”、“CR”“CR”等等 视具体数控系统而定。视具体数控系统而定。变量变量 为简化编程有些系统还允许采取变量编程，为简化编程有些系统还允许采取变量编程，从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如#、R R等）后带若干数字组成；等）后带若干数字组成；43二、数控加工程序的结构二、数控加工程序的结
29、构 1.1.1.1.程序的组成程序的组成程序的组成程序的组成 一一个个完完整整的的数数控控加加工工程程序序由由程程序序名名、程程序序体体和和程程序序结结束束三三部分所组成部分所组成%0001%0001；程序名程序名N01 G92 X50.0 Y20.0 N01 G92 X50.0 Y20.0；N02 N02 ；N03 N03 ；程序体程序体N04 N04 ；N05;N05;M02 M02；程序结束程序结束44n 程序名程序名 程序名是一个程序必需的标识符。组成组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。示例示例：国产华中I型系统“%”，日本FAN
30、UC 系统 “O”。后面所带的数字一般为48位。如：%200045qq 程序体程序体程序体程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。组成组成组成组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个 指令构成。指令构成。qq 程序结束程序结束程序结束程序结束 它是以程序结束指令它是以程序结束指令M02 M02 或或M30M30，结束整个程序的运行。，结束整个程序的运行。462 2.程序段的格式程序段的格式程序段的格式程序段的格式qq定定定定义义义义：程程序序段段中中指指令令的的排排列列顺顺序
31、序和和书书写写规规则则，不不同同的的数控系统往往有不同的程序段格式。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）目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）N03N03 G91 G01G91 G01 X50 Y60X50 Y60 F200F200 S400S400 M03 M08M03 M08 ；程程序序段段号号G G指指令令尺尺寸寸指指令令进进给给速速度度指指令令主主轴轴转转速速指指令令M M指指令令程程序序段段结结束束符符47qq 地址符可变程序段格式的特点：地址符可变程序段格式的特点：地址符可变程序段格式的特点：地址符可变程序段格式的特点：
32、程程序序段段中中的的每每个个指指令令均均以以字字母母（地地址址符符）开开始始，其其后后再再跟数字或无符号的数字。跟数字或无符号的数字。指指令令字字在在程程序序段段中中的的顺顺序序没没有有严严格格的的规规定定，即即可可以以任任意意顺序的书写顺序的书写 。上上段段相相同同的的摸摸态态指指令令（包包括括G G、MM、F F、S S及及尺尺寸寸指指令令等等）可可以以省省略不写。略不写。483 3、主程序、子程序、主程序、子程序、主程序、子程序、主程序、子程序qq 主程序、子程序主程序、子程序主程序、子程序主程序、子程序在在一一个个零零件件的的加加工工程程序序中中，若若有有一一定定量量的的连连续续的的程
33、程序序段段在在几几处处完完全全重重复复出出现现，则则可可将将这这些些重重复复的的程程序序串串单单独独抽抽出出来来，按按一定的格式做成一定的格式做成子程序子程序子程序子程序。主程序：主程序：N01 N01；N02 N02；N11 N11 调用子程序调用子程序1 1；N28 N28 调用子程序调用子程序8 8；NM02 NM02；子程序子程序1 1：N01 N01；NM99 NM99；子程序子程序8 8：N01LF N01LF NM99 NM99；49第三节第三节 数字控制机床的坐标系数字控制机床的坐标系 一一.坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命名坐标轴的运动方向及其命
34、名 统统一一规规定定数数控控机机床床坐坐标标轴轴及及其其运运动动的的方方向向，可可使使编编程程方方便便，并并使使编编出出的的程程序序对对同同类类型型机机床床有有通通用用性性。同同时时也也给给 维维修修和和使使用用带带来来极极大大的的方方便便。ISOISO和和我我国国都都拟拟定定了了命命名名的的标准。标准。50n 进给运动坐标系 ISOISO和中国标准规定：和中国标准规定：n数字控制机床的每个进进给给轴轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。n数字控制机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；51n基基本本坐坐标标系系：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。n回转坐标
35、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。X XY YZ ZX X、Y Y、Z Z+A+A、+B+B、+C+CX XZ ZY Y+C+C+B+B+A+A52q坐标轴方向：坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。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。q附加坐标轴：附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用表示。53nZ坐标（轴）n方位方位 nZ坐标平行主轴轴线的进给轴。n没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。n主轴能摆动：n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Z坐标；n若在摆动的范围内与多
36、个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。54立式5轴数控铣床的坐标系nZ坐标坐标正方向正方向规定：刀具远离工件的方规定：刀具远离工件的方向。向。+Z+Z+Z+Z55+Z+Z56nX坐标 n在刀具旋转刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。nZ轴水平（卧式）（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐 标的正方向指向右边。+Z+Z+X57Z轴铅直（立式）（立式）：单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；+Z+Z立式5轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X58+Z+Z Z Z轴铅直轴铅直（立式）（立式）（立式）（立式）：双立柱机床双立柱机床(龙门机床龙门机床)，从刀具向左立柱看时，从刀
37、具向左立柱看时，X X轴的正方向指向右边。轴的正方向指向右边。+X59n在工件旋转工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向溜板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。+Z+Z+X+X60nY坐标 n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。n右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。n右手螺旋法则：在X Z平面，姆指之外四指从Z抓向X，姆指所指的方向为+y。61立、卧式数控铣床立、卧式数控铣床+Z+Z+X+X+Z+Z+X+X+Y+Y+Y+Y62+Z+Z+X+X+Y+Y立式立式立式立式5 5 5 5轴联
38、动数控铣床轴联动数控铣床轴联动数控铣床轴联动数控铣床+Z+Z+X+X+Y+Y龙门数控铣床龙门数控铣床63+Z+Z+Y+Y+Z+Z+Y+Y/+C+C+A+A+C+C5.回转坐标 A、B、C+X+X+X+X64立式5轴数控铣床的坐标系+Z+Z+X+X+Y+Y+A+A+C+C+W+W6.辅助坐标 U、V、W 65二、机床坐标系与工件坐标系二、机床坐标系与工件坐标系二、机床坐标系与工件坐标系二、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，弄清楚数字控制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。66n机床原点与机床坐标系 n机床原点n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
39、是机床上固有的点。n机床原点的建立：用回零方式建立。n机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程67n机床坐标系n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。n机床坐标系是数字控制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。68n工件原点与工件坐标系n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。n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。n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。n现代数字控制机床均可设
40、置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行转换。69Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴70三、绝对坐标编程和相对坐标编程 n定义 n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）零点计量的编程方式。n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）。71绝对坐标绝对坐标增量坐标增量坐标X25 Y50X15 Y2572n表达方式：绝对，相对 n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
41、用坐标的类型。73四、分辨率（Resolution）n分辨率(对控制管理系统)，能控制的最小位移量。n数字控制机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机）是指数字控制机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.00010.01mm，视具体机床而定。）n脉冲当量对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。74第四节第四节 G指令编程方法与举例指令编程方法与举例 前面已介绍有关程序编制的预备知识，这节将通过一些编程实例，对编程方法和某些常用指令的用法作进一步介绍，尽管数控代码是国际通用的，但不同的生产厂商一般都有自定的一些编程规则，因此，在
42、编程前必须认真阅读随机技术文件中有关编程说明，这样才可以编制出正确的程序。75图中O X Y:机床坐标系，OXYZ:工件坐标系，图中的相对位置表示工件在机床上安装后，工件坐标系与机床坐标系的相对位置。X XY Y 35 100R100R100R100R0100OOY YOOX XZ Z 35 Z Z76编程方式：1)绝对坐标方式：工件坐标系2)相对坐标方式。编程参数编程参数 编程单位：mm，刀具半径(D01)：8 mm，主轴转速：400r/min 进给速度：250mm/minX XY Y 35 3530030010
46、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。80nG92指令 n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。G92指令不产生机床的运动，但但是是必必须须有有该指令该指令。n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81n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。n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。
47、假如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。82nG53,G54G59：坐标系选择指令nG53选择机床坐标系；nG54G59选择工件坐标系1工件坐标系6。n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。n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。83nG17,G18,G19指令 n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。n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。n这类指
48、令为续效指令，缺省值为G17。84二、与控制方式有关的指令 n G00指令快速定位指令n编程格式编程格式：G00 X_ Y_ Z_；n功功能能：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。注意：G00的运动轨迹并不全是直线，若不注意 则容易干涉。85nG01指令直线插补指令n编程格式编程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ ；n功能功能：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
49、即为终点坐标。86nG02,G03指令圆弧插补指令 nG02：顺时针圆弧插补。nG03：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。87n编程格式编程格式：nXY平面：G17 X_a_ Y_b_()F_f_；nZX平面：G18 X_a_ Z_c_()F_f_；nYZ平面：G19 Y_b_ Z_c_()F_f_；G02G02G03G03G02G02G03G03G02G02G03G0388n圆弧的终点坐标，由a、b、c后的数值指定。n圆心的位置通常有以下几种方法：n由圆心指向起点的向量在由圆心指向起点的向量在 X,Y,Z轴上的分量
50、用轴上的分量用I,J,K表示表示 由起点指向圆心的向量在由起点指向圆心的向量在由起点指向圆心的向量在由起点指向圆心的向量在 X,Y,Z X,Y,Z轴上的分量用轴上的分量用轴上的分量用轴上的分量用I,J,KI,J,K表示表示表示表示 X XY YI IJ J起点起点起点起点X XX XY YI IJ J起点起点起点起点89nR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：说明：说明：说明：1 1 1 1、具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定具体采用哪种方法，视具
51、体的数控系统而定。2 2、G00,G01,G02,G03G00,G01,G02,G03G00,G01,G02,G03G00,G01,G02,G03是同组续效指令，缺省值是同组续效指令，缺省值是同组续效指令，缺省值是同组续效指令，缺省值G01G01G01G01。3 3 3 3、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、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、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、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，则可省略不写位移，则可省略不写位移，则可省略不写位移，则可省略不写。ABAB ABABA
52、 AB BR100R10090三、与刀具补偿有关的指令 nG40 G41 G42指令刀具半补偿指令 n编程格式：91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。xx：刀具补偿偏置值寄存器号G42G41刀具92nG40、G44、G43指令刀具长度补偿指令 n该指令能够准确的通过储存在偏置寄存器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。n编程格式：Dxx ；其中：为X、Y、Z中任何一个。93四、其它指令nG04暂停指令n功能功能：可使
53、刀具作短时的无进给运动 n编程格式：G04 X_ 或 G04 F_ n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。n用途：n用车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工 n用作时间匹配，对那些动作较长的外部，或者 n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。94nG80、G81G89固定循环指令 n在用NC机床上加工零件，一些典型加工工序，如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等，所完成的动作循环十分典型，将这些动作预先编好程序并存储在存储器中，并用相应的G代码来指令。固定循环中的G代码所指令的动作程序，要比一般G代码所指令的动作要多得多，因
54、此使用固定循环功能，可以大幅度简化程序编制。95nG80取消固定循环 nG81钻孔、中心孔nG82扩孔 G83 G83深孔深孔 G84 G84攻丝攻丝 G85G89 G85G89镗孔镗孔 编程格式：G8 X Y Z R Q P F L孔位坐标切入点坐标每次进给深度在孔底停滞时间重复次数进给速度96n自动编程是使用计算机辅助编制数控机床零件加工程序的过程或方法。n编程人员根据零件设计的基本要求和现有工艺，使用自动编程软件生成刀位数据文件CLF，再进行后置处理，生成加工程序，然后通过磁盘、（纸带）或通讯接口输入数字控制机床。第五节第五节 自动编程概述自动编程概述 97原有零件图形图形转换CAD造型CAM 刀具
55、路径后置处理数控加工程序数字控制机床零件图纸一、自动编程流程一、自动编程流程98二、自动编程方式的分类1.语言自动编程 APT（Automatically Programmed Tool）语言是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时所用的一种接近英语的符号语言。例如：CUTTER/10 LN1=LINE/20，20，20，70 CIR=CIRCLE/10，0，50，50，100 FROM/SETPT FEDRAT/F01 GOTO/SETPT 992.图形自动编程 以图形要素为输入方式。从编程数据的来源，零件及刀具几何形状的输入、显示和修改，刀具运动的定义，刀具轨迹的生成，加工
56、过程的动态仿真显示，直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的。不需要用数控语言（APT源程序）；具有形象、直观、高效等优点100三、三、CAD/CAMCAD/CAM系统的概念系统的概念n具有计算机辅助设计(Computer Aided Design)和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing)，功能的系统简称 CAD/CAM系统，它是指以计算机作为主要技术方法来生成和运用各种数字信息与图形信息，以进行产品设计和制造的系统。101n CAD/CAM系统应具备的基本功能n交互图形输入和输出功能n几何造型功能（曲线和曲面造型；实体造型；物体几 何特性计算功能
57、n有限元分析功能n优化设计功能n处理数控加工信息功能n统一的数据管理功能n二维绘图功能102nCAD/CAM软件系统nUGII（美国）nPRO/ENGINEERINGnIDEASnCATIAnCIMATRON（英国）nMASTERCAM（美国）nCAXA（中国）103习题与思考题2-12-1NCNC机床零件加工程序的编制方法有几种？试简述它们的特点。机床零件加工程序的编制方法有几种？试简述它们的特点。2-22-2名词解释：对刀点名词解释：对刀点 、刀位点、刀位点 、坐标轴、坐标系、机床原点、坐标轴、坐标系、机床原点、工件原点、模态工件原点、模态/非模态指令、联动、行切法非模态指令、联动、行切
58、法2-32-3试解释下列指令的意义：试解释下列指令的意义：G00 G01 G02 G03 G00 G01 G02 G03；G40G40 G41 G42 G41 G42；G04G04；G90 G91G90 G91；G92G92；G54 G55 G54 G55；G17G17 G18G18 G19G19；M02M02；M03 M04 M05M03 M04 M05；M07 M08M07 M08；2-42-4试试说说明明要要坐坐标标系系与与工工件件坐坐标标系系各各自自的的功功用用，以以及及它它们们的的相相互互关关系系和和如如何何确确定定它它们的相互关系。们的相互关系。2-52-5请请按按ISOISO标标准准，判判别别数数控控机机床床的的坐坐标标系系，并并说说明明各各坐坐标标轴轴运运动动方方向向的的确定原则确定原则(即说明所确定的方向是刀具还是工件的运动方向即说明所确定的方向是刀具还是工件的运动方向)2-62-6加工程序编制中首件试切的作用是什么？加工程序编制中首件试切的作用是什么？2-72-7编程：自选零件形状编制零件加工程序。编程：自选零件形状编制零件加工程序。104
