机床数控基础编程与应用.ppt

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1、数控技术及应用,数控加工工艺分析及程序编制,补充内容：数控加工工艺分析,一、数控加工工艺分析的重要性 1. 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。 2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。 3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、刀具加工的轨迹路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一向十分重要的工作。,补充内容：数控加工工艺分析,根据国内外数控机床技术应用实践，数控机床加工的适用 范围可用图s-1和s-2定性分析。,图s-1表明

2、了随零件的复杂程度和生产批量的不同，三种机床适用范围的变化。当零件不太复杂，生产批量不太大时，宜采用通用机床；当生产批量较大、零件较为复杂时，数控机床就显得更为适用了。,图s-1 零件复杂程度与零件批量的关系,补充内容：数控加工工艺分析,图s-2表明了随生产批量的不同，采用三种机床加工时，综合费用的比较。由图可知，在多品种、小批量（100件以下）的生产情况下，使用数控机床可获得较好的经济效益。零件批量的增大，对选用数控机床是不利的。,图s-2 零件批量与总加工费用的关系,数控机床比较适合于加工具有如下特点的零件： （1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。 （2）轮廓形状复杂，对加工

3、精度要求较高的零件。 （3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备 （工具、夹具和模具）的零件。 （4）需要多次改型的零件。 （5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。 （6）需要最短生产周期的急需零件。,补充内容：数控加工工艺分析,补充内容：数控加工工艺分析,二、数控加工工艺性分析 从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。 1、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则 （1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点,如图s-3。 （2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。 2、零件的结构工艺性应符合数控加工的特点 （1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。 （2）内槽圆角的大小

4、决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。如图s-4,图s-3 尺寸集中与尺寸分散,补充内容：数控加工工艺分析,图s-4 数控加工工艺性对比,图b与图a相比，转接圆弧半径大，可以采用较大直径的铣刀来加工。加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，所以工艺性较好。,补充内容：数控加工工艺分析,（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大， 如图s-5所示。 （4）应采用统一的基准定位。,图s-5 零件底面圆弧对加工工艺的影响,补充内容：数控加工工艺分析,三、加工方案的确定 根据主要表面的精度和表面的粗糙度的要求，初步确定 为达到这些要求所需要的加工方法。 例如，对于孔径不大

5、的IT7级精度的孔，最终加工方法取 精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加 工。 1、外圆表面加工方法的选择 外圆表面的主要加工方法是车削和磨削。当表面粗糙度 要求较高时，还要经光整加工。外圆表面的加工方案如图 S6所示,补充内容：数控加工工艺分析,图s-6 外圆表面的加工方案,补充内容：数控加工工艺分析,2、内孔表面加工方法的选择 内孔表面加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、 磨孔和光整加工。图s7所示为常用的孔加工方案，在选 择孔加工方案时，应根据被加工孔的加工要求、尺寸、具 体生产条件、批量的大小及毛坯上有无预制孔等情况合理 选用,补充内容：数控加工工艺分析,图s-7 内

6、孔表面的加工方案,补充内容：数控加工工艺分析,3、平面加工方法的选择 平面的主要加工方法有车削、刨削、铣削、磨削和拉削 等，精度要求高的平面最终还需要研磨或刮削加工。常见 平面加工方式如同s8所示，其中尺寸公差等级是指两平 行面采用某种加工方案加工时，两平行面之间的距离尺寸 所能达到的公差等级,补充内容：数控加工工艺分析,图s-8 平面的加工方案,补充内容：数控加工工艺分析,4、平面类零件斜面轮廓加工方法的选择 （1）有固定斜角的外形轮廓面 如图s-9所示 （2）有变斜角的外形轮廓面 如图s-10所示,图s-9 固定斜角斜面加工 图s-10 变斜角斜面加工,补充内容：数控加工工艺分析,5、平面

7、轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 （1）平面轮廓类零件如图s11所示，其常用的加工方法有数 控铣、线切割和磨削等。 （2）立体曲面主要用数控铣削的方法进行加工，在铣削时， 通常用球头铣刀，以“行切法”进行加工，如图s12所示。,图s-11 平面轮廓类零件 图s-12 立体曲面的行切法示意图,补充内容：数控加工工艺分析,四、工序与工步的划分 数控加工工艺路线设计与普通机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常

8、见工艺流程如右图所示。,补充内容：数控加工工艺分析,1、工序的划分 （1）按零件装卡定位方式划分工序 如图s-13所示的片状凸轮，按定位方式可分为三道工序，第一道工序可在数控机床上也可普通机床上进行。第一道工序以外圆表面和B平面进行联合定位加工端面A和直径22H7的内孔，第二道工序加工端面B和4H7工艺孔；第三道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在另一台数控铣床或加工中心上铣削凸轮外表面轮廓。,图s-13 片状凸轮,补充内容：数控加工工艺分析,（2）按粗、精加工划分工序（即先粗加工再精加工 ） 如图s-14所示批量生产的零件，第一道工序在数控车床上进行粗车削时，应切除整个零件的大部分余量；

9、第二道工序在另一台数控车床上进行半、精车削，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。 换到另一台机床上进行精加工的本质原因是什么？,图s-14 车削加工的零件,补充内容：数控加工工艺分析,（3）按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。 2、工步的划分 先粗后精的原则 先面后孔的原则 刀具集中的原则,补充内容：数控加工工艺分析,五、零件的定位与安装 1、定位安装的基本原则 （1）力求设计、工艺与编程计算的基

10、准统一。 （2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中加工出全部待 加工面。 （3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案 （4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 如图下图a薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧图b所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如图c所示。,补充内容：数控加工工艺分析,a) b) c) 夹紧力作用点与夹紧变形的关系,补充内容：数控加工工艺分析,2、选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是

11、要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。此外，还要考虑以下四点： （1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。在成批生产时才考虑专用夹具，并力求结构简单。 （2）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 （ 3）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。,补充内容：数控加工工艺分析,（4）在成批生产中还可以采用多位、多件夹具，或直接采用柔性夹具。例如在数控铣床或立式加工中心的工作台上，可安装一块与工作台大小一样的平板

12、，如下图。它即可作为大工件的基础板，也可作为多个中小工件的公共基础板，依次加工并排装夹的多个中小工件。,新型数控夹具元件,补充内容：数控加工工艺分析,柔性夹具,（图片中红色的为工件）,补充内容：数控加工工艺分析,六、数控加工刀具与工具系统,1、数控加工刀具材料,补充内容：数控加工工艺分析,涂层硬质合金刀具,补充内容：数控加工工艺分析,陶瓷刀片,PCBN刀片,补充内容：数控加工工艺分析,PCD焊接式车刀,PCD转位式刀片,PCD刀片,补充内容：数控加工工艺分析,2、数控加工刀具 1）车削加工刀具 ：常用机夹式可转位刀具 ，结构如图s-15所示。 图s-16为常见的几种车刀刀片形状 。,图s-15

13、 机夹式可转位车刀 图s-16 常见可转位车刀刀片,外圆车刀,内孔车刀,螺纹车刀,常用车刀,补充内容：数控加工工艺分析,补充内容：数控加工工艺分析,2）铣削加工刀具 铣刀的选择：平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣平面时，应选硬质合金刀片面铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀 ；对一些立体型面和变斜角轮廓外型的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀等，如图s-17 。,图s-17 常用铣刀 a) 球头铣刀 b) 环形铣刀 c) 鼓形铣刀 d) 锥形铣刀 e)盘形铣刀,面铣刀,方肩 铣刀,仿形 铣刀,三面刃和 螺纹铣

14、刀,整体硬质 合金铣刀,常用铣刀,补充内容：数控加工工艺分析,补充内容：数控加工工艺分析,3）孔加工刀具常用的有钻头、镗刀、铰刀和丝锥等。 （1）钻头：直径880mm的麻花钻多为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内；直径为0.120mm的麻花钻多圆柱形，可装在钻夹头刀柄上，中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。钻削直径在2060mm、孔的深径比小于等于3的中等浅孔时，可选用图s-18所示的可转位浅孔钻 。,图s-18 可转位浅孔钻,（2）镗刀：镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。镗削通孔、阶梯孔和盲孔可分别选用图s-19a、b、c所示的单刃镗刀。 课堂讨论：图a与图b可以用于加工盲孔吗？,

15、图s-19 单刃镗刀 a) 通孔镗刀 b）阶梯孔镗刀 c) 盲孔镗刀 1调节螺钉 2紧固螺钉,补充内容：数控加工工艺分析,在孔的精镗中，目前较多地选用精镗微调镗刀 ，其结构如图s-20所示。,图s-20 微调镗刀 1刀体 2刀片 3调整螺母 4刀杆 5螺母 6拉紧螺钉 7导向键,补充内容：数控加工工艺分析,（3）铰刀：数控机床上使用的铰刀多是通用标准铰刀。此外，还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和浮动铰刀等。 加工精度IT8IT9级、表面粗糙度Ra为0.81.6的孔时，多选用通用标准铰刀。加工精度IT5IT7级、表面粗糙度Ra为0.7m的孔时，可采用机夹硬质合金刀片的单刃铰刀。这种铰刀的结构如图s-

16、21所示 。,图s-21 硬质合金单刃铰刀,补充内容：数控加工工艺分析,铰削精度为IT6IT7级，表面粗糙度Ra为0.81.6m的大直径通孔时，可选用专为加工中心设计的浮动铰刀。图s-22所示的即为加工中心上使用的浮动铰刀。,图s-22 加工中心上使用的浮动铰刀 1刀杆体 2可调式浮动铰刀体 3 圆锥端螺钉 4 螺母 5定位滑块 6螺钉,补充内容：数控加工工艺分析,铰刀,钻头,丝锥,钻削刀具,补充内容：数控加工工艺分析,粗镗刀,精镗刀,镗削刀具,补充内容：数控加工工艺分析,3、数控机床的工具系统,把通用性较强的几种装夹工具（例如装夹铣刀、镗刀、扩铰刀、钻头和丝锥等）系列化、标准化就成为通常所说

17、的工具系统。,我国除了已制定的标准刀具系列外，还建立了TSG82数控工具系统。该系统是镗铣类数控工具系统，是一个联系数控机床（含加工中心）的主轴与刀具之间的辅助系统。TSG82工具系统各种辅具和刀具具有结构简单、紧凑、装卸灵活、使用方便、更换迅速等特点 。,补充内容：数控加工工艺分析,常用刀柄,面铣刀刀柄,整体钻夹头刀柄,补充内容：数控加工工艺分析,常用刀柄,镗刀柄,补充内容：数控加工工艺分析,常用刀柄,莫式锥度刀柄,快换式丝锥刀柄,钻夹头刀柄,补充内容：数控加工工艺分析,常用刀柄,ER弹簧夹头刀柄,ER弹簧夹头,侧压式立铣刀柄,补充内容：数控加工工艺分析,ISO 7388及DIN 69871

18、 的A型拉钉,ISO 7388及DIN 69871 的B型拉钉,MAS BT的拉钉,拉钉是带螺纹的零件，常固定在各 种工具柄的尾端。机床主轴内的拉 紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准，机床 刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有 多种型号和规格,拉钉的选择： 根据数控机床说明书选择； 对机床自带的拉钉进行测量后来确定,注意： 如果拉钉选择不当，装在刀 柄上使用可能会造成事故。,拉钉的种类及选择,补充内容：数控加工工艺分析,4、对刀仪,对刀仪是用来调整或测量刀具尺寸的。对刀仪结构有许多种，其对刀精度0.10.001mm。从结构上来讲，有直接接触式测量和光屏投影放大测量两种。读数方

19、法也各不相同，有的用圆盘刻度或游标读数，有的则用光学读数头或数字显示器等。,图s-23是数控铣床和加工中心常用的两种对刀仪的示意图,补充内容：数控加工工艺分析,补充内容：数控加工工艺分析,（b）,图s-23 对刀仪,图s-23(a)中的是将刀具装在刀座中之后用千分表或高度尺测量；而图s-23(b)是将刀具安装在刀座上之后，调整屏幕可以使米字刻线与刃口重合，同时在数字显示器上读出相应的直径和轴向尺寸值。,补充内容：数控加工工艺分析,七、切削用量的确定 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。 合理选择切削用量的原则： 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加

20、工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。,背吃刀量ap （mm）：主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产效率。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取（0.20.5）mm。,主轴转速n（r/min） ：主要根据切削速度v (m/min)选取。 n =1000v/D v切削速度，由刀具的耐用度决定，可查有关手册 或刀具说明书。 D工件或刀具直径（mm）,补充内容：数控加工工艺分析,进给量（进给速度）f（mm/min或

21、mm/r）： 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应小些，一般在2050mm/min范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。,在选择进给速度时，还要注意零件加工中的某些特殊因素。如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角时，刀具容易产生“超程”现象 。如图所示 。,超程误差与控制,补充内容：数控加工工艺分析,第二章 数控机床的程序编制,程序编制方法一般分为两大类： （1）手工编程；（2）自动编程。 第一节 程序编制的基础知识 一、数控编程的概念 在数控机床上加工零件时，程序员根据加工零件的图样和

22、加工工艺，将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等，按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编成加工程序单。再将程序单中的全部内容输入到机床数控装置中，自动控制数控机床完成工件的全部加工。根据零件图样和加工工艺编制成加工指令并输入到数控装置的过程称为数控程序编制。 程序编制的一般内容和过程如图2-1所示。,第一节 程序编制的基础知识,1.分析零件图样，确定加工工艺 根据零件图样，对零件的形状、尺寸、精度、表面质量、材料、毛坯种类、热处理和工艺方案等进行详细分析，制定加工工艺。 2.刀具运动轨迹计算 在编制程序前要进行运动轨迹的基点、圆弧线段的圆心

23、等坐标值计算，这些坐标值是编制程序时需要输入的数据。所谓基点就是运动轨迹相邻几何要素间的交点。 3.编写加工程序单 根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、加工路线、切削参数以及辅助动作等，按照数控机床规定使用的功能代码及程序格式，逐段编写加工程序单。 4.制备控制介质 简单程序可以直接使用键盘输入数控装置。比较复杂的程序一般通过通信方式输入数控装置。,第一节 程序编制的基础知识,5.程序校验和首件试切 校验的一般方法是： （1）在不装夹工件情况下起动数控机床，进行空运行，观察运动轨迹是否正确。 （2）在具有CRT屏幕图形显示功能的数控机床上，进行工件图形的模拟加工，检查工件图形的正确性

24、。然后进行首件试切，进一步考察程序单或控制介质的正确性，并检查是否满足加工精度要求。,第一节 程序编制的基础知识,二、数控编程的字符与代码 字符（Character）是一个关于信息交换的术语，它的定义是：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。字符是机器能进行存储或传送的记号。字符也是我们所要研究的加工程序的最小组成单位。常规加工程序用的字符分四类。一类是字母，它由大写26个英文字母组成；第二类是数字和小数点，它由09共10个阿拉伯数字及一个小数点组成；第三类是符号，由正（+）号和负（-）号组成；第四类是功能字符，它由程序开始（结束）符（如“%”）、程序段结束

25、符（如“；”）、跳过任选程序段符（如“/”）等组成。 代码由字符组成，数控机床功能代码的标准有EIA（美国电子工业协会）制定的EIA RS244和ISO（国际标准化协会）制定的ISO RS840两种标准。国际上大都采用ISO代码，现在我国规定新产品一律采用ISO代码。,第一节 程序编制的基础知识,三、准备功能G代码和辅助功能M代码 用G、M指令来描述工艺过程的各种操作和运动特征。 1.准备功能G指令 准备功能G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。 G指令由地址符G 及其后面的二位数字组成，共有100种G指令 （G00G9

26、9），如表22示。 G代码有模态与非模态两种。 表2-2第2栏中，标有字母的表示对应的G代码为模态代码（又称续效代码），模态代码按功能分为若干组，标有相同字母的为同组。标有“*”的表示对应的G代码为非模态代码（又称非续效代码），其意义见表2-2。,第一节 程序编制的基础知识,表2-2 模态与非模态的意义,第一节 程序编制的基础知识,2.辅助功能M指令 辅助功能M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。M指令由地址符M 及其后面的二位数字组成，共有100种M指令（M00M99），如表2-3所示。,第一节 程序编制的基础知识,表2-3 M功能码表,第一节 程序编制

27、的基础知识,（1）程序暂停指令：M00 功能：M00使程序停在本段状态，不执行下段。 当按下循环启动键后，可继续执行下一程序段。 应用：该指令可应用于自动加工过程中，停车进行某些固定的手动操作，如手动变速、换刀等。 （2）程序计划暂停指令：M01 功能：与M00相似。预先按下“任选停止”开关，当执行到M01时，程序即停止。若不按下“任选停止”开关，则M01不起作用，程序继续执行。 应用：该指令常用于关键尺寸的抽样或临时停车。,第一节 程序编制的基础知识,（3）程序结束指令：M02 功能：该指令表示加工程序全部结束。它使主轴、进给、切削液都停止，机床复位。它比M00功能多了一项“复位”功能。 应

28、用：该指令必须编在最后一个程序段中。 （4）主轴正转、反转、停指令：M03、M04、M05 功能：M03（正转）、M04（反转）、M05（停转）。 （5）换刀指令：M06 功能：自动换刀。 应用：用于具有自动换刀装置的机床，加工中心、数控车床等。 （6）程序结束：M30 功能 ：与M02相似，但M30可使程序返回到加工程序的起始位置。在开始新零件加工时，只需按下循环启动按钮即可，不需“复位”程序。,第一节 程序编制的基础知识,四、数控程序结构与程序段格式 1.程序的结构 一个完整的数控加工程序由程序号、程序段和程序结束符三部分组成。 2.程序段格式 NGXYZFSTMLF； N为程序地址字；

29、G为准备功能字； XYZ(及UVW)IJK等为坐标轴地址,后面的数字表示刀具在相应坐标轴上的移动距离或坐标值；,第一节 程序编制的基础知识,F为进给功能字； S为主轴转速功能字； T为刀具功能字； M为辅助功能; LF为程序段结束符。 3.主程序和子程序 在一个零件的加工程序中，若有一定数量的连续的程序段在几处完全重复出现，可将这些重复的程序段按一定的格式做成子程序，并存入到子程序存储器中。如图2-2,第一节 程序编制的基础知识,图2-2 主程序与子程序关系图,第二节 数控机床的坐标系统,一、数控机床的坐标系与运动方向 1.刀具相对于静止工件而运动的原则 假定刀具(动)相对于静止的工件(静)运

30、动。 2.标准（机床）坐标系的规定 （1）机床坐标系的规定 标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔坐 标系，如图23所示，规定了X、Y、 Z三个直角坐标轴的方向，这个坐标系 的各个坐标轴与机床的主要导轨平行。 根据右手螺旋法则，我们可以很方便 地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。 如图2-3,图2-3 右手笛卡儿坐标系,第二节 数控机床的坐标系统,3.运动方向的确定 （1）Z坐标的确定 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标。 正方向是刀具远离工件的方向。 （2）X坐标的确定 X坐标运动一般是水平的，它平行于工件的装夹平面，是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。

31、 （3）Y坐标的确定 Y X Z X轴逆时针旋转900 得到Y轴 （4）旋转运动坐标系 X（A）、Y （B） 、 Z （C）,第二节 数控机床的坐标系统,图2-4 数控车床坐标系,第二节 数控机床的坐标系统,图2-5 数控铣床坐标系,图2-6 数控镗铣床坐标系,第二节 数控机床的坐标系统,二、机床坐标系与工件坐标系 机床原点是机床固有的点，以该点为原点与机床的主要坐标建立的直角坐标系，称为机床坐标系。机床坐标系是制造机床时用以确定各零部件相对位置而建立起来的。 工件坐标系是指编程人员 以零件图纸上的某一点 （工件原点或编程原点） 为坐标原点建立的坐标 系，编程时用来确定编程 尺寸。 如图2-7

32、所示。,图2-7 机床坐标系与工件坐标系,第二节 数控机床的坐标系统,三、绝对坐标系统与增量（相对）坐标系统 绝对坐标是表示刀具（或机床）运动位置的坐标值，是相对于固定的坐标原点给出的。如图2-8a 增量坐标所表示的刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于前一位置的，而不是相对于固定的坐标原点的。如图2-8b,图2-8 绝对坐标系与增量（相对）坐标值,第三节 数控加工程序编制,一、常用准备功能G 1坐标指令G90、G91、G92 （1）G90绝对尺寸指令 程序段中的尺寸字为绝对坐标值。即从编程零点开始的坐标值。 （2）G91增量尺寸指令 程序段中的尺寸字为增量坐标值。即刀具运动的终点相对于起点坐

33、标值的增量。 用G91编程时程序为：G90 G01 X30 Y60 F100； 用G91编程时程序为:G91 G01 X-40 Y30 F100； 在实际编程中，是选用G90还是选用G91，要根据具体的 零件确定。图2-10a的尺寸都是根据零件上某一设计基准给 定的，这时我们可以选用G90编程。图2-10b的尺寸我们就 应该选用G91编程，这样就避免了在编程时各点坐标的计 算。,图2-9 G90、G91编程举例,第三节 数控加工程序编制,图2-10 G90、G91的选择,第三节 数控加工程序编制,（3）G92坐标系设定指令 格式：G92 X Y Z； G92的作用是以工件坐标系 的原点为基准点

34、，设定刀具起始 点的坐标值，数控机床执行命令 时，从该点开始动作，所以刀具起始点就是程序的起始 点，有时也作为对刀点或换刀点。执行G92指令时，机 床不动作，即X、Y、Z轴均不移动，坐标值X、Y、Z均 不得省略。如图2-11所示。 G92 X-10.0 Y-10.0 Z0.0,图2-11 G92建立工件坐标系,第三节 数控加工程序编制,2快速点定位指令G00 格式：G00 X Y Z； G00指令要求刀具以点位控制方式从刀具所在位置 用最快的速度移动到指定位置。如图212所示，用G00 编写一个程序，程序的起 始点是坐标原点O，先从O点 快速移动到参考点A，紧接着快速移至参考点B，移动轨 迹如

35、图2-12所示。其程序如下： 绝对值编程方式 GOO X20 Y20 G90 G01 X90.0 Y70.0 F100; 增量值编程方式 GOO X20 Y20 G91 G01 X70.0 Y50.0 F100; G00是模态指令，快速点定位速度不能用程序指定，它 的速度由数控系统预先设定 。,图2-12 快速点定位,第三节 数控加工程序编制,3直线插补指令G01 和F都是模态指令。如图2-13所示。 G01 X96 Y70 F100 以100mm/min进给速度直线插补也称直线切削，刀具以直线插补运算联动方式由某坐标点移动到另一坐标点，移动速度由进给功能指令F设定。机床执行G01指令时，在该

36、程序段中必须含有F指令。G01加工直线AB；如图2-13 X168 Y50 以100mm/min进给速度加工直线BC； X24 Y30 以100mm/min进给速度加工直线CA；,图2-13 G01 直线插补,第三节 数控加工程序编制,4圆弧插补指令G02、G03 圆弧插补指令G02、G03分别用于顺时针和逆时针方向圆弧插补。指令刀具相对于工件在指定的平面（G17、G18、G19）内，以给定的进给速度从圆弧起点向圆弧终点进行圆弧插补。各坐标平面的圆弧插补方向如图2-14所示，即沿垂直于圆弧所在的平面的坐标轴的负向观察，来判断圆弧的顺、逆方向。,在XY坐标平面上程序段格式： G17 G02（G0

37、3）X Y I J F ； 或 G17 G02（G03）X Y R F ； 在XZ坐标平面上程序段格式： G18 G02（G03）X Z I K F ； 或 G18 G02（G03）X Z R F ； 在YZ坐标平面上程序段格式： G19 G02（G03）Y Z J K F ； 或 G19 G02（G03）Y Z R F ；,图2-14 不同坐标平面G02、G03的判断,第三节 数控加工程序编制,机床只有一个平面时平面指令可省略；当机床有三个坐标平面时，通常在XY平面内加工平面轮廓曲线，开机后自动进入G17指令状态，在编写程序时，也可以省略。采用圆弧R编程时规定：当圆弧小于或等于180时，R取

38、正值；当圆弧大于180 时，R取负值。采用圆心相对圆弧起点坐标位置编程时，I、J、K分别为圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z轴方向的坐标增量。若圆弧是一个封闭整圆，则只能使用I、J、K编程圆弧线的终点坐标可采用绝对值表示。也可以采用终点相对起点的增量值表示。如图2-15所示，圆弧的起点为A点，终点为B点。 G90 G03 X70 Y75 I19 J30 F100 G91 G03 X35 Y55 I19 J30 F100,图2-15 圆弧编程,第三节 数控加工程序编制,5刀具半径自动补偿指令G41、G42、G40 刀具在移动加工过程中，刀具的中心与被加工工件的轮廓之间始终保持刀具的半径值，通常称为刀

39、具半径补偿。即刀具中心轨迹相对于零件轮廓让开一个刀具半径的距离，编程时，只需按照工件图标定的轮廓尺寸编写程序，而将刀具的半径作为工件轮廓的补偿量，由操作者预先存入数控装置的指定存储单元，在执行加工程序时，半径自动补偿指令将存储单元中存放的补偿量调出，并计算刀具中心轨迹，加工出符合零件图样轮廓的工件。 G41是刀具半径左补偿指令，G42是刀具半径右补偿指令，G40是取消半径补偿指令，G41是指顺着刀具前进方向观察，刀具偏移在工件轮廓线的左侧，G42是指刀具偏移在工件轮廓线的右侧，G41和G42为模态指令。如图2-16所示，使用G41或G42完成轮廓加工之后，,第三节 数控加工程序编制,图2-16

40、 G41、G42的判断,图2-17 G41、G42、G40的应用,第三节 数控加工程序编制,必须用G40指令消去补偿量，使刀具中心轨迹和编程轨迹重合，如图2-16所示，图中细实线是编程轨迹，点划线是刀具中心轨迹，图a为G41刀具半径左补偿过程，图b为G42刀具半径左补偿过程。程序段格式： G00/G01 G41/G42 X Y D F G00/G01 G40 X Y 其中，D 为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径的补偿量。 刀具半径补偿的过程分三步，即刀补的建立、刀补执行和刀补取消。OB为建立刀补段（G41 G01 X50. Y40. F100 D01；），OC段为取消刀补段（G40 G

41、01 X0. Y0. F100；或G40 G00 X0. Y0.；），BC段为刀补的进行。G40必须和G41或G42成对使用。,第三节 数控加工程序编制,6刀具长度补偿指令G43、G44 刀具长度偏置指令用来补偿刀具长度方向尺寸的变化。数控机床规定传递切削动力的主轴为数控机床的Z轴，所以通常是在Z轴方向进行刀具长度补偿。在编写工件加工程序时，无需考虑实际刀具的长度，而是按照标准刀具长度或确定一个编程参考点进行编程，如果实际刀具长度和标准刀具长度不一致，可以通过刀具长度偏置功能实现刀具长度差值的补偿。 G43指令实现正向补偿，G44指令实现负向补偿，它们也是模态指令，可由G40指令取消补偿，有时

42、也用G49指令取消补偿。编程格式为：,第三节 数控加工程序编制,G91 G00 G43（G44） Z H ； G90 G00 G43（G44） Z H ； H是存放长度补偿偏置量的地址，用于存放实际刀具长度和标准编程长度的差值，即补偿值或偏置量。下图是刀具长度补偿实例，在编程时以主轴端部为编程参考点，可以认为是标准刀具长度为零。刀具安装在主轴上后，测得刀尖到主轴端部（编程参考点）的距离为100mm， 将100mm作为长度偏置量存入H01地址单元中，加工程序为： G92 X0 Y0 Z0； G90 G43 G00 Z0 H01； Z250 S500； G01 Z270 F300； G00 G40

43、 Z0,图2-18 刀具长度补偿,第三节 数控加工程序编制,7 暂停指令G04 暂停指令G04可使刀具在短时内实现无进给光整加工，用于锪孔、车槽、车台阶轴清根等加工，暂停结束后，继续执行下一段程序。其程序格式为： G04 ； 符号是地址，常用X、P等表示，停留时间单位是s或ms，也可用工件旋转的转数表示暂停时间的长短，不同的数控系统有不同的规定。G04是非模态指令，只在本程序段有效。例如：图2-19为锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。 程序如下： N40 G91 G01 Z-7. F60； N50 G04 X5. N60 G00 Z7.；,图2-19锪孔加工,第三节 数控加工程序编制,二、数控车

44、床加工程序编制 数控车床是当今使用最为广泛的数控设备之一。主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工。通过程序控制，可以自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧面、螺纹等工序的车削加工，也可以进行钻、镗、铰孔等孔类加工。 1数控车床编程特点 （1）使用G50设定工件坐标系。 （2）使用坐标地址X、Z时为绝对值编程方式，使用坐标地址U、W时为增量值编程方式。坐标值可以用绝对值，也可以用增量值，或二者混用。 （3）采用绝对值编程时，X的编程值用直径大小表示。采用增量编程时，U的编程值应是X轴方向增量值的二倍。 （4）为提高径向尺寸精度，X轴方向的脉冲当量常取Z轴的一半。 2固定循环指令 由于车削毛坯常用棒料或锻件

45、，加工余量比较大，因而数控车床常有不同形式的固定循环，利用固定循环指令，只要编出最终走刀路线，给出每次切除的余量深度或循环的次数，,第三节 数控加工程序编制,机床即可自动地重复切削，直到工件完成为止。如FANUC OMC系统的固定循环如表2-4所示。 (1)横向粗车削循环指令G71 如图2-20所示。 程序段格式：,第三节 数控加工程序编制,图2-20 横向粗车削循环轨迹,例：按图示尺寸编写外圆粗切循环加工程序。,已知粗车深度2mm，X轴方向的精加工余量（直径值）2mm ， z轴方向的精加工余量2mm，粗车时进给量为0.25mm/r。刀具起始点坐标X=200.0mm，Z=140.0mm。,第三

46、节 数控加工程序编制,第三节 数控加工程序编制,O2000 N10G54T0101 N15G0X200.Z50. N20G00X120.Z3.M08 N30G96S120M3 N35G71U5.R2. N040G71P50Q110U2.W2.F0.25 N50G00X40.Z3. N60G01Z-30.F0.15 N70X60.Z-60. N80Z-80. N90X100.Z-90. N100Z-110. N110X120.Z-130. N120G00X125. N130X200.Z50. N140M30,说明： G72指令适用于圆柱毛坯料端面方向的加工，刀具的循环路径如图2-21所示。G72

47、指令与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向循环的。,（2）端面粗加工循环指令G72,图2-21 端面粗加工循环,第三节 数控加工程序编制,第三节 数控加工程序编制,（3）G73成形车削固定循环 如图2-22所示。,程序段中，i为X轴上的总进刀量； k为Z轴上的总进刀量；d为重复次数；ns为指定精加工路线的第一个程序段的程序段序号；nf为指定精加工路线的最后一个程序段的程序段序号； u为X方向上的精加工余量（直径值）； w为Z方向上的精加工余量，其它地址的含义和指令G71相同。,（4）精加工循环指令G70,第三节 数控加工程序编制,例 用G71、G70指令加工图所示零件，粗车深度为2

48、mm，退刀量2mm，精车余量在x方向为0.5mm（直径值），z方向为0.3mm。粗加工时使用1号粗车刀，精加工时使用3号精车刀，,O0004 N5 G54 G99 G21； N10 G50 S1800； N15 T0101； N20 G00 G96 S55 M3； N25 M8； N30 G00 X100.0 Z50.0； N35 G00 X47.0 Z2.0； N40 G71 U2.0 R2.0； N45 G71 P50 Q85 U0.5 W0.3 F0.2； N50 G00 X0； N55 G01 Z0 F0.1； N60 G03 X18.0 Z-9.0 R9.0； N65 G02 X28.0 Z-14.0 R5.0； N70 G01 X32.0 Z-34.0； N75 X36.0 Z-36.0； N80 Z-67.0；,N85 X46.0； N90 G00 X100.0 ； N95 Z200.0； N100 M5； N105 T0303； N110 G00 G96 S90 M3； N115 G00 X47.0 Z2.0； N120 G70 P50 Q85； N125 G00 X100.0； N130 Z200.0； N135 M9； N1