第一章 数控机床加工程序编制基础

《数控加工编程及操作》电子教案长江师范学院应用技术学院主讲教师：何仁琪第1章数控机床加工程序编制基础1.1数控程序编制的概念1.2数控机床的坐标系1.3常用编程指令1.4程序编制中的数学处理在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。1.1数控程序编制的概念第1章数控机床加工程序编制基础1.1.1数控程序编制的定义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。第1章数控机床加工程序编制基础1、数控程序编制的内容及步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括：（1）分析零件图样和制定工艺方案（2）数学处理（3）编写零件加工程序（4）程序检验第1章数控机床加工程序编制基础分析零件图样和制定工艺方案数学处理编写程序程序校验修改2、数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修改编程手册第1章数控机床加工程序编制基础（2）计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。第1章数控机床加工程序编制基础1.1.2字与字的功能1、字符与代码字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。2、字在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符。如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。第1章数控机床加工程序编制基础3、字的功能组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以FANUC-0M数控系统的规范为主来介绍的。（1）顺序号字N顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。便于程序检查少用（2）准备功能字G准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。附表：见表1.1G功能字含义表第1章数控机床加工程序编制基础第1章数控机床加工程序编制基础---返回R平面G99---返回起始平面G98注销G96恒线速取消G97恒线速度恒线速控制G96旋转进给率每转进给量G95直线进给率每分钟进给量G94主轴转速极限螺纹切削循环G92增量尺寸增量值编程G91绝对尺寸绝对值编程G90固定循环定点钻孔循环G81撤销固定循环撤销固定循环G80---复合螺纹切削循环G76---外径切槽循环G75---深孔钻循环G74---封闭切削循环G73---端面粗切循环G72米制外圆粗切循环G71英制精加工循环G70---用户宏指令G65零点偏置加工坐标系设定G54～G59---主轴最高转速限制G50---刀具长度补偿注销G49---刀具长度补偿——负G44---刀具长度补偿——正G43刀具补偿——右刀具补偿——右G42刀具补偿——左刀具补偿——左G41刀具补偿注销刀具补偿注销G40恒螺距螺纹切削---G33---螺纹切削G32YZ平面选择YZ平面选择G19ZX平面选择ZX平面选择G18XY平面选择XY平面选择G17通过中间点圆弧插补---G05暂停暂停G04逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G03顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G02直线插补直线插补G01快速移动点定位快速移动点定位G00SIEMENS系统FANUC系统G功能字---返回R平面G99---返回起始平面G98注销G96恒线速取消G97恒线速度恒线速控制G96旋转进给率每转进给量G95直线进给率每分钟进给量G94主轴转速极限螺纹切削循环G92增量尺寸增量值编程G91绝对尺寸绝对值编程G90固定循环定点钻孔循环G81撤销固定循环撤销固定循环G80---复合螺纹切削循环G76---外径切槽循环G75---深孔钻循环G74---封闭切削循环G73---端面粗切循环G72米制外圆粗切循环G71英制精加工循环G70---用户宏指令G65零点偏置加工坐标系设定G54～G59---主轴最高转速限制G50---刀具长度补偿注销G49---刀具长度补偿——负G44---刀具长度补偿——正G43刀具补偿——右刀具补偿——右G42刀具补偿——左刀具补偿——左G41刀具补偿注销刀具补偿注销G40恒螺距螺纹切削---G33---螺纹切削G32YZ平面选择YZ平面选择G19ZX平面选择ZX平面选择G18XY平面选择XY平面选择G17通过中间点圆弧插补---G05暂停暂停G04逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G03顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G02直线插补直线插补G01快速移动点定位快速移动点定位G00SIEMENS系统FANUC系统G功能字---返回R平面G99---返回起始平面G98注销G96恒线速取消G97恒线速度恒线速控制G96旋转进给率每转进给量G95直线进给率每分钟进给量G94主轴转速极限螺纹切削循环G92增量尺寸增量值编程G91绝对尺寸绝对值编程G90固定循环定点钻孔循环G81撤销固定循环撤销固定循环G80---复合螺纹切削循环G76---外径切槽循环G75---深孔钻循环G74---封闭切削循环G73---端面粗切循环G72米制外圆粗切循环G71英制精加工循环G70---用户宏指令G65零点偏置加工坐标系设定G54～G59---主轴最高转速限制G50---刀具长度补偿注销G49---刀具长度补偿——负G44---刀具长度补偿——正G43刀具补偿——右刀具补偿——右G42刀具补偿——左刀具补偿——左G41刀具补偿注销刀具补偿注销G40恒螺距螺纹切削---G33---螺纹切削G32YZ平面选择YZ平面选择G19ZX平面选择ZX平面选择G18XY平面选择XY平面选择G17通过中间点圆弧插补---G05暂停暂停G04逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G03顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G02直线插补直线插补G01快速移动点定位快速移动点定位G00SIEMENS系统FANUC系统G功能字---返回R平面G99---返回起始平面G98注销G96恒线速取消G97恒线速度恒线速控制G96旋转进给率每转进给量G95直线进给率每分钟进给量G94主轴转速极限螺纹切削循环G92增量尺寸增量值编程G91绝对尺寸绝对值编程G90固定循环定点钻孔循环G81撤销固定循环撤销固定循环G80---复合螺纹切削循环G76---外径切槽循环G75---深孔钻循环G74---封闭切削循环G73---端面粗切循环G72米制外圆粗切循环G71英制精加工循环G70---用户宏指令G65零点偏置加工坐标系设定G54～G59---主轴最高转速限制G50---刀具长度补偿注销G49---刀具长度补偿——负G44---刀具长度补偿——正G43刀具补偿——右刀具补偿——右G42刀具补偿——左刀具补偿——左G41刀具补偿注销刀具补偿注销G40恒螺距螺纹切削---G33---螺纹切削G32YZ平面选择YZ平面选择G19ZX平面选择ZX平面选择G18XY平面选择XY平面选择G17通过中间点圆弧插补---G05暂停暂停G04逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G03顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G02直线插补直线插补G01快速移动点定位快速移动点定位G00SIEMENS系统FANUC系统G功能字表1.1G功能字含义表第1章数控机床加工程序编制基础表1.1G功能字含义表华中数控代码组意义代码组意义代码组意义*G00快速点定位*G40刀补取消G73车闭环复合循环G01直线插补G41左刀补G7600车螺纹复合循环G02顺圆插补G4207右刀补G80车外圆固定循环G03逆圆插补G5200局部坐标系设置G81车端面固定循环G3201螺纹切削零点G8201车螺纹固定循环G0400暂停延时G54～G5911偏置*G90绝对坐标编程G20英制单位G6500简单宏调用G9103增量坐标编程*G2102公制单位G66宏指令调用G9200工件坐标系指定G27回参考点检查G6712宏调用取消*G98每分钟进给方式G28回参考点G71车外圆复合循环G9905每转进给方式G2906参考点返回G7200车端面复合循环（3）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。其中，第一组X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组A，B，C，D，E用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组I，J，K用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。（4）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。第1章数控机床加工程序编制基础（5）主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。（6）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。（7）辅助功能字M辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。附表：见表1.2——M功能字含义表第1章数控机床加工程序编制基础第1章数控机床加工程序编制基础表1.2M功能字含义表M功能字含义M00程序停止M01计划停止M02程序停止M03主轴顺时针旋转M04主轴逆时针旋转M05主轴旋转停止M06换刀M072号冷却液开M081号冷却液开M09冷却液关M30程序停止并返回开始处M98调用子程序M99返回子程序1.1.3程序格式1、程序段格式一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段格式举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：移动目标：终点坐标值X、Y、Z沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；进给速度：进给功能字F；切削速度：主轴转速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；机床辅助动作：辅助功能字M。第1章数控机床加工程序编制基础1.2数控机床的坐标系1.2.1机床坐标系１、机床坐标系的确定（1）机床相对运动的规定(运动定则)在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。第1章数控机床加工程序编制基础（2）机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。第1章数控机床加工程序编制基础标准机床坐标系中X、Y