数控加工程序编制.ppt

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1、第二章 数控加工程序编制,第一节 数控加工程序编制基础知识 第二节 数控车床的程序编制 第三节 加工中心的程序编制 第四节 数控加工自动编程简介,第一节 数控加工程序编制基础知识,一、数控编程的含义和作用 二、零件加工程序编制的内容和方法 三、数控机床的坐标系 四、零件加工程序结构与格式 五、程序编制代码,第一节 数控加工程序编制基础知识 一、数控编程的含义和作用,数控加工的特点： 内容具体： 通用机床中由操作工人处理的工艺问题，由数控编程人员实现设计和安排。 工艺严密： 钻孔是否因切屑而需要退刀？X520和X520.区别可能很大。 工序集中 编程的含义 根据零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数

2、、确定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数控机床能够识别的语言编写数控加工程序并能试切合格的全过程叫做加工程序编制。 设计、工艺 数控加工程序 编程的作用 保证数控机床的有效应用，做好编程工作关键在编程员,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,内容： 零件加工程序编制是从零件图纸到制备出合格的零件加工程序控制介质的全过程。 方法： 程序编制方法可以分为手工编程和自动编程两大类。 手工编程是指编制零件加工程序的过程主要由人工完成。 自动编程是指编程过程主要由计算机辅助完成，故自动编程又称计算机辅助编程。,手工编程的适用范围,任何一种编程方法都有它

3、的局限性和一定的适用范围。根据多年的实际经验，工程技术人员总结出手工编程的适用范围如下： 加工程序简单 几何形状不太复杂零件； 加工程序不长零件； 编程过程中所需计算比较简单的零件；,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,自动编程的适用范围,形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线表面的零件，如叶片； 零件几何元素虽不复杂，但加工程序太长的零件； 在不具备刀具半径自动补偿功能的机床上要进行轮廓铣削时，编程要按刀具中心轨迹进行，如果用手工编程，计算相当繁琐，程序量大、浪费时间、出错率高，有时甚至不能编出加工程序，此时必须用自动编程的方法来编制零件的加工程序; 联动轴数超过

4、两轴以上的加工程序的编制。,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,手工编程的内容和步骤：,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,是否适合数控加工？,分析零件图纸，确定零件的数控加工适应性和工艺性 确定工艺过程 计算加工轨迹尺寸 编写加工程序清单 制作控制介质 程序的校验和试切 数控加工工艺技术文件的定型与归档,手工编程的内容和步骤：,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按适应程度将零件分为下列三类： 最适应类 形状复杂：加工精度要求高，用通用机床无法加工或

5、虽然能加工但很难保证产品质量的零件； 用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件； 具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件； 必须在一次装夹中合并完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（一）确定零件的数控加工适应性,较适应类 这类零件在分析其可加工性以后，还要在提高生产率及经济效益方面作全面衡量，一般可把它们作为数控加工的主要选择对象。 1.在通用机床上加工时极易受人为因素（如：情绪波动、体力强弱、技术水平高低等）干扰，零件价值又高，一旦质量失控便造成重大经济损失的零件； 2.在通用机床上加工时必须制造

6、复杂专用工装的零件； 3.需要多次更改设计后才能定型的零件； 4.在通用机床上加工需要作长时间调整的零件； 5.用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（一）确定零件的数控加工适应性,不适应类 下述一类零件采用数控加工后，在生产效率与经济性方面一般无明显改善，还可能弄巧成拙或得不偿失，故此类零件一般不应作为数控加工的选择对象。 装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件； 加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的； 生产批量大的零件（当然不排除其中个别工序用数控机床加工）； 必须用

7、特定的工艺装备协调加工的零件。,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（一）确定零件的数控加工适应性,（一）分析数控加工工艺性,1.审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适合数控加工的特点。对数控加工来说,最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。可以改动零件图上局部的分散标注法，采用集中引注或坐标式尺寸。 2.审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分。在审查与分析图纸时，一定要仔细认真，看是否有构成零件轮廓的几何元素不充分或模糊不清的问题。 3.审查与分析定位基准的可靠性 。数控加工工艺特别强调定位基准，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，以同一

8、基准定位就十分必要。,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,工艺处理的主要任务就是: 确定走刀路线和安排工步顺序（如加工球面）; 确定定位基准与夹紧方案; 选择夹具; 选择刀具; 确定对刀点和换刀点; 确定测量方法; 确定加工用量。,（二）确定工艺过程,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（三）计算加工轨迹尺寸-对零件图形进行数学处理,根据零件图和确定的走刀路线来进行一些必要的数学处理，主要包括： 计算出走刀轨迹和每个程序段所需数据； 基点坐标的计算； 基点就是指相邻几何元素的交点和切点。 节点坐标的计算； 对非圆曲线需要用小直线段

9、或圆弧段逼近，根据精度等级计算逼近零件轮廓时相邻几何元素的的交点或切点叫做节点。,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（四）编写加工程序清单,根据走刀路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控机床的加工指令和程序格式，逐段编写加工程序单。,（五）按程序单制作控制介质,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（六）程序的校验与试切,手工编程采用的程序校验手段有： 人工对数控程序进行检查 把数控程序输入，然后利用机床锁住坐标轴运动的功能对数控进行检查（数控装置具有轨迹显示功能时） 利用数控加工模拟软件对数控程序进行检查 利用机床空运行功

10、能对数控程序进行检查 利用塑料或木材进行试切加工,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,（七）数控加工工艺技术文件的定型与归档,数控加工工艺文件还没有统一标准，一般形式： 1. 数控加工工序卡 数控加工工序卡与普通加工工序卡不同之处是草图中应标明编程原点与对刀点,要进行编程简要说明及切削参数的选定。 2. 数控加工程序说明卡 (1) 所用数控设备型号及控制机(数控系统)型号; (2) 对刀点及允许的对刀误差; (3) 工件相对于机床的坐标方向及位置; (4) 镜像加工使用的对称轴; (5) 使用刀具的规格型号以及刀具号补偿量等; (6) 加工程序、加工内容的顺序;

11、 (7) 子程序说明; (8) 特殊说明; 3.数控加工走刀路线图,第一节 数控加工程序编制基础知识 二、零件加工程序编制的内容和方法,数控加工与数控编程基于数控机床的坐标系 （一） 数控机床的标准坐标系 （二） 各坐标轴和其正方向的确定方法 （三） 数控机床的机床坐标系与工件坐标系,第一节 数控加工程序编制基础知识 三、数控机床的坐标系,（一） 数控机床的标准坐标系,右手坐标系，笛卡尔坐标系 直线坐标：X、Y、Z，右手的拇指、食指和中指分别指向X、Y、Z的正方向； 旋转坐标：A、B、C，拇指指向相应直线坐标正方向，其他四个手指握住的方向为旋转坐标的正方向。 数控机床某一坐标轴的正方向，是增大

12、工件与刀具之间距离的方向。 标准坐标系是假定刀具相对工件移动确定的。若机床实际是工件相对刀具移动进行加工，坐标符号前加“ ”（撇号），加与不加所表示的运动方向相反。机床的设计者要考虑的是带撇的运动，编程人员在编程时只考虑不带撇的运动。,（二） 各坐标轴和其正方向的确定方法,Z轴的确定 有主轴的机床（车、铣、钻等） Z轴方向：一般平行于机床的主轴 （主轴是传递切削动力的轴，有的主轴 带动刀具旋转，有的带动工件旋转） 没有主轴的机床（龙门刨床） Z轴方向：装卡工件的工作台面相垂直的直线 Z轴正方向：刀具远离工件的方向,X、Y、Z？,（二）各坐标轴和其正方向的确定方法,X轴的确定 方向：水平面内，平

13、行于工件装夹面 工件旋转的机床：水平面内垂直于工件旋转轴线的方向，离开旋转轴线的方向为正。 刀具旋转的机床： 主轴水平： 主轴后端向工件看，右侧为正方向； 主轴垂直： 面对主轴向立柱看，右侧为正方向。 没有旋转刀具或旋转工件的机床： 平行于主要切削方向，以该方向为正。,（二）各坐标轴和其正方向的确定方法,Y轴的确定 根据已选定的Z、X轴按右手法则确定。,旋转坐标A、B、C的确定 在正X、Y、Z方向上按右手螺旋方向。,（三） 数控机床的机床坐标系与工件坐标系,标准坐标系的原点和ABC运动的原点可任意选择 机床坐标系 机床坐标系：机床坐标系是机床上固有的坐标系，它是制造、调整机床的基础，机床坐标系

14、在出厂前已经确定。 机床零点：机床坐标系的原点(M),是建立其它坐标系的基准。 机床参考点：在设计机床时设定的一个与机床零点有固定位置关系的点R（相对行程测量的控制系统中需要）。由于机床零点一般不能直接测量，通过让机床返回参考点来建立起数控机床的坐标系。,为什么需要设立参考点？,开机回参考点的目的就是为了建立机床坐标系， 即通过参考点当前的位置和系统参数中设定的 参考点与机床原点的距离值来反推出机床原点 位置。 机床坐标系一经建立后，只要机床不断电，将 永远保持不变，且不能通过编程来对它进行改变。,（三）数控机床的机床坐标系与工件坐标系,工件坐标系 为编程方便，选择工件上的某一点作为原点（W）

15、建立的坐标系。 测量出工件坐标系零点（一般用W来表示）在机床坐标系里的坐标值，并把这个值输入到数控系统中，这样就可以建立起工件坐标系与机床坐标系之间的关系。,工件坐标系零点W选择的原则： 尽量与工件的尺寸基准重合。 让工件图中的尺寸容易换算成坐标值。 零点应选在容易找正，在加工过程中便于测量的位置。 工件坐标系设定方法： 零点偏置设置：G54-G57。 可编程零点偏置设置：G58（G59）XYZ。 外部零点偏置设置。,（三）数控机床的机床坐标系与工件坐标系,2.工件坐标系,在国际上有两种数字控制代码标准 ISO(International Standard Organization) 国际标准

16、化组织标准 EIA(Electronic Industries Association) 美国电子工业协会标准 我国根据ISO代码制定了数控机床用七单位编码字符集部颁标准JB30501982 ，它与ISO一840代码标准等效。,第一节 数控加工程序编制基础 四、零件加工程序结构与格式,四、零件加工程序结构与格式,开始符 程序头：程序名 程序体: 程序段 程序尾：结束指令 程序结束符,% 程序开始符 O1000 ; 程序名 N10 G80G49G40M05; 程序主体 N20G91G28Z0; （程序主体由若干程序段组成） N100 M02; 程序结束指令 % 程序结束符,四、零件加工程序结构与

17、格式,加工程序： 由若干程序段组成，允许子程序调用 程序段： 由程序字组成，指令机床完成某一动作，独占一行，程序段结束代码（EOB,LF,;）来分隔。 程序字： 英文字符（地址符）+数字,程序段 程序段是可以作为一个单位来处理的连续的字组，它实际是数控加工程序中的一句。多数数控程序段是用来指令机床完成（执行）某一动作。程序的主体是由若干个程序段组成的。在书写时，每一个程序段单独占用一行。每个程序段中所使用的字的个数原则上没有限制。每一个程序段的结尾处必须用程序段结束代码来分隔。在ISO标准中用EOB（ End Of Block ）符号；在EIA标准中用LF符号。在Fanuc系统中使用“；”来作

18、为程序段结束符号。下面的五行程序就是五个程序段。 N10 G40G49G80M05； N20 G91G28Z0； N30 T1； N40 M06； N50 G90G54G00X0Y0S1000M03；,第一节 数控加工程序编制基础 四、零件加工程序结构与格式,程序段格式,程序段格式是指程序段中字、字符和数据的安排规则。程序段格式主要有： 固定顺序格式； 分隔符程序段格式（HT或TAB） ； 字地址可变程序段格式，它又称为字地址格式。 固定顺序格式和分隔符程序段格式现在已不使用。在字地址可变程序段格式中，程序字长是不固定的，程序字的个数也是可变的，程序字的顺序是任意排列的。例如程序段“G80G4

19、0G49”与“G49G40G80”的作用是完全相同的。,第一节 数控加工程序编制基础 四、零件加工程序结构与格式,第一节 数控加工程序编制基础 五、程序编制代码,程序字 一套有规定次序的字符，可以作为一个信息单元存储、传递和操作 。 一个英文字符（地址符）和随后的若干位10进制数字组成 共7种： 程序顺序号字(NXX) 准备功能字(GXX) 尺寸字(ZXX) 进给功能字(FXX) 主轴转速功能字(SXX) 刀具功能字(DXX) 辅助功能字(MXX),地址字符含义,1 顺序号字N,顺序号字，也叫程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，它的地址符是N，后续数字一般为15位。 O1234（MAI

20、N）; O1200（SUB）； N10 G80G40G49M05; N10 G80G40G49M05； N20 G91G28Z0; N20 G91G28Z0； N30 T1; N30 G00X0Y0； N40 M06; N40 M99,顺序号的作用,便于人们对程序作校对和检索修改。无论是何种校对，如有顺序号，可正确、迅速地进行； 便于在图上标注。在加工轨迹图的几何接点处标上相应程序段的顺序号，就可直观地检查程序； 用于加工过程中的显示； 用于程序段复归操作。这是指回到程序的中断处，或加工从程序的中途开始的操作。这种操作必须有顺序号才能进行； 主程序或子程序中用于转向的目标； 用户宏程序中用于转

21、向的目标；,顺序号的使用规则, 建议不使用N0作为顺序号。对于能够自动地将输入时没有程序名的程序的第一个程序段的顺序号作为该程序名的数控系统，规定不能使用N0作为第一程序段的顺序号，因为0是不允许作为程序名的； 地址符N后面的数字应为正整数，所以最小顺序号是N1； 地址符N与数字间、数字与数字间一般不允许有空格； 顺序号的数字可以不连续使用，如第一行用N10、第二行用N20、第三行用N30是允许的； 顺序号的数字不一定要从小到大使用，如第一行用N10、第二行用N2也是允许的； 顺序号不是程序段的必用字，即可以使用顺序号也可以不使用顺序号； 对于整个程序，可以每个程序段都设顺序号，也可以只在部分

22、程序段中设顺序号，还可以在整个程序中全不设顺序号；,2 准备功能字G,指令机床或控制系统的工作方式，为数控系统的插补运算作好准备,G功能字一般位于尺寸字的前面。 地址符G和后续两位正整数表示，从G00G99共100个。 G功能字标准： IS01056-1975(E) JB32081983 G功能字分为两种 模态G代码是指一经指定一直有效，直到出现同组的其它G代码为止。 非模态G代码是指仅在指定的程序段内有效，每次使用时，都必须指定,FANUC系统中部分常用G代码表,表中“组”栏中“00”组所对应的G代码为非模态代码，其他为模态代码，模态代码表示若某一代码在一个程序段中指定（如01组的G01），

23、就一直有效，直到出现同组（01）组的另一个G代码（如G02）时才失效。非模态代码只有在写有该代码的程序段中有效。,3尺寸字 指令机床刀具运动到达的坐标位置。 规定的地址符及后续的带正、负号或带正、负号又有小数点的多位十进制数组成。 第一组是X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R，指令到达点坐标值或距离 第二组是A、B、C、D、E，指令到达点的角度坐标； 第三组是I、J、K，指令零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸。 尺寸字可使用国际单位制，也可使用英制，可以用准备功能字加以选择 日本法那科诸系统用G22G21、美国A-B公司诸系统用G71G70切换；,4进给功能字F 指令切削的进给速度 直接指定方式(也称

24、直接指定码)，F后的数字直接指定进给速度， 进给速度的进给量单位用G94和G95指定。 G94表示进给速度与主轴速度无关的每分钟进给量，单位为mmmin或inmin，进给仅用在回转运动时的单位为radmin。 G95表示与主轴速度有关的主轴每转进给量，单位为mmr或inr，如用在切螺纹、攻丝或套扣的进给速度单位，用G95指定。,5主轴转速功能字S 指定主轴转速或速度 直接指定方式 单位为rmin或mmmin。 G96或G97指令指定恒线速切削和恒转速切削 G96为恒线速控制指令，如G96S200表示切削速度为200 mmin； G97S2000表示注销G96主轴转速为2000 rmin。,6刀

25、具功能字T 选择刀具 组成：T后跟两(四)位数字，如T0101,T28等。 T0101表示选择01号刀具，01号刀补。 T28表示选择2号刀具，8号刀补。 。,7辅助功能字M 指令数控机床的辅助动作及其状态。例如，主轴的启、停、冷却液通、断，更换刀具等。 M指令标准： IS010561975(E) JB32081983,上次课内容回顾： 第一节 数控加工程序编制基础知识 三、数控机床的坐标系 标准坐标系；机床坐标系；工件坐标系 四、零件加工程序结构与格式 开始符 程序头：程序名 程序体: 程序段（字地址可变格式） 程序尾：结束指令 程序结束符 本次课内容： 第二节 手工编程 一、数控加工工艺处

26、理 二、手工编程的数学处理 三、常用G指令 四、常用M指令,第二节 手工编程,一、数控加工工艺处理 二、手工编程的数学处理 三、常用G指令 四、常用M指令,一、数控加工工艺处理,（一）数控加工工艺路线设计 工序的划分 (1)以一次安装、加工作为一道工序。 (2)以同一把刀具加工的内容划分工序。 (3)以加工部位划分工序。 (4)以粗、精加工划分工序。 2顺序安排 （二）数控加工工序的设计,与通用机床加工工艺路线的主要区别：它仅是数控加工工序的概括，不是指毛坯到成品的整个工艺过程,一、数控加工工艺处理,（一）数控加工工艺路线设计 1. 工序的划分 2顺序安排 上道工序的加工不能影响下道工序的定位

27、与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑； 先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序； 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数； 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。 （二）数控加工工序的设计,重点是以零件的刚性不被破坏来考虑顺序的安排,一、数控加工工艺处理,（一）数控加工工艺路线设计 （二）数控加工工序的设计 1确定走刀路线和安排工步顺序 2确定零件的安装方法和选择夹具 3确定对刀点和换刀点 4选择刀具和确定加工用量 5测量方法的确定,主要任务是确定本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹

28、紧方式级刀具运动轨迹等，为编制加工程序做准备,1确定走刀路线和安排工步顺序,走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步的顺序。 确定走刀路线的原则主要有： 寻求最短加工路线，减少空走刀时间以提高加工效率；,（二）数控加工工序的设计,图 钻孔的走刀路线,确定走刀路线的原则主要有： 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工出来； 刀具的进退刀（切入与切出）路线要认真考虑，以减少在轮廓处停刀而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件；,要选择工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到

29、最后尺寸或对称去余量法安排走刀路线。,2确定零件的安装方法和选择夹具,安装方法 力求设计、工艺与编程计算的基准统一； 尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面； 装卸零件要迅速，避免采用占机人工调整式方案。 选择夹具 尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具。 装卸零件要迅速、方便、可靠，以缩短准备时间。 夹具要开敞,其定位夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。,（二）数控加工工序的设计,3确定对刀点和换刀点,对刀点就是刀具刀位点相对工件运动的起点(程序原点)。 可以设在被加工零件上，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸联系的夹具上的某一位置。 刀位点:用于确定刀具在机

30、床坐标系中位置的刀具上的特定点。,（二）数控加工工序的设计,镗刀,钻头,立铣刀、端铣刀,面铣刀,指状铣刀,球头铣刀,车刀,对刀点其选择原则如下： 与定位基准有一定的坐标尺寸关系； 找正容易; 编程方便; 对刀误差小; 加工时检查方便可靠。 换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的加工过程中间自动换刀的位置。 为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的外面，并要有一定的安全量。,3确定对刀点和换刀点,（二）数控加工工序的设计,4选择刀具和确定加工用量,数控加工的特点是对刀具的刚性及耐用度要求较普通加工严格。 影响生产效率，经常换刀、对刀而要增加准备时间； 在数控自动

31、加工中极易产生打断刀具的事故； 加工精度会大大下降； 容易在工件轮廓上留下接刀阶差，影响工件表面质量。 加工用量主要指切削速度、切削深度、进给量。 加工内容、零件材质、形状、加工用量、刀具、夹具互相影响,（二）数控加工工序的设计,二、手工编程的数学处理,根据零件图纸要求，按照加工路线和编程允许误差，计算出数控系统所需的输入数据，称为数学处理或数值计算。 (一) 数值计算的主要内容 (二) 用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算,(一)数值计算的主要内容,1编程的允许误差 数控加工误差的组成 数加 = f(编程+机床+定位+刀具) 数控编程误差的组成 编程 = f(逼近+插补+圆整) =（

32、0.10.2）零件公差 减小逼近误差，增加计算工作量； 减小插补误差，增加插补段，数控装置计算速度要求提高； 减小圆整误差，数控机床运动控制精度要求提高。,(一) 数值计算的主要内容,1编程的允许误差 2基点坐标的计算 3节点坐标的计算 4刀具中心轨迹的计算 5辅助计算,各个几何元素间的交点或切点,逼近线段的交点或切点 逼近逼近允许,刀具补偿 零件廓形 刀具中心轨迹,(1)增量计算 (2)脉冲数计算 (3)辅助程序段的数值计算,(二)数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算,一、直线段逼近非圆曲线轮廓的节点计算 二、圆弧段逼近非圆曲线轮廓的节点计算,一、直线段逼近非圆曲线轮廓的节点计算,等间

33、距法:计算简单 等弦长法：适用于曲线曲率变化不大 等误差法:适用于轮廓曲线曲率变化较大且复杂的零件,等误差法,(1)以起点为圆心，作允差圆,(2) 求公切线MN的斜率K,(3)求节点坐标,四个方程，四个未知数XM，YM，XN，YN,逼,二、圆弧段逼近非圆曲线轮廓的节点计算,（1）求圆心坐标,基本原理：在没有拐点的曲线上任取四点A、B、C、D，并用两个相切圆弧M、N逼近，两圆弧相切于G点。,计算方法：,圆弧M的圆心坐标：,同理，圆弧N的圆心坐标：,kA=f(XA)已知,kB=f(XB), kC=f(XC),kD=f(XD),XM,YM,XN,YN均可用XB,XC,XD三个参数表示,二、圆弧段逼近

34、非圆曲线轮廓的节点计算,（2）求B、C、D点坐标,三个方程三个未知数,三、常用G指令,（一）绝对尺寸与增量尺寸编程指令G90、G91 （二）快速定位指令G00 （三）直线插补指令G01 （四）圆弧插补指令G02和G03 （五）暂停指令G04 （六）平面选择指令G17、G18、G19 （七）刀具半径补偿指令G40、G41、G42 （八）刀具长度补偿指令G43、G44、G49 （九）工件坐标系设定指令G92（G50），选择指令G54G59,（一）绝对尺寸与增量尺寸编程指令G90、G91,绝对值编程 在程序段中指令的坐标值为工件坐标系中的坐标值。 G90 增量值编程 程序段中指令的坐标值是相对于前一

35、个程序段坐标值的增量 G91,（二）快速定位指令G00,刀具以点位控制方式从刀具当前所在位置以最快速度移动到下一个目标位置。 G00指令的格式为： G00 X_Y_Z_; 可用地址符：X、Y、Z A、B、C U、V、W； 各个轴以各自最快速度移动到目标位置； 一般情况下，数控机床的三个坐标轴的快速移动速度是不同的，所以当数控系统执行G00指令时，刀具的运动轨迹不一定是直线； 建议不在G00指令后面同时指定三个坐标轴，先移动Z轴，然后再移动X、Y轴，如： G00 Z100.； G00 X0 Y0； 系统在执行G00指令时，刀具不能与工件产生切削运动。,（三）直线插补指令G01,使机床进行两坐标（

36、或2坐标以上）联动的运动，在各个坐标平面内切削出任意斜率的直线。 G01的指令格式为： G01 X_Y_Z_F_; 绝对值或增量值编程：由系统当时状态是G90状态还是G91状态决定 进给速度用F代码指定。 F代码是模态指令 可以用G00取消 G01直线插补时，必须使用F指令指定进给速度 G01直线插补时，必须用S指令和M指令指定主轴的旋转方向和转速，,G00和G01指令使用举例,在下面的图形中，箭头的方向表示刀具运动方向，刀具的进给速度为100mm/min。刀具首先从原点出发，最后回到原点，虚线部分表示用G00指令移动。,O,20 50,20,50,1,2,3,4,X,Y,使用绝对值（G90）

37、指令编程,% O0001（G00G01）； N10 G90G54G00X20.Y20.S1000M03； 01 N20 G01 Y50. F100 ; 12 N30 X50. ; 23 N40 Y20. ; 34 N50 X20. ; 41 N60 G00Z100. N70 X0Y0； 10 N80 G91G28Z0M05； N90 M30； %,O,20 50,20,50,1,2,3,4,X,Y,% O0002（G00G01） N10 G91G54G00 ； 01 N20 G01 ; 12 N30 X30. ; 23 N40 Y-30. ; 34 N50 X-30. ; 41 N60 G00

38、Z100. N70 X-20.0Y-20.0； 10 N80 G91G28Z0M05； N90 M30； ,使用增量值（G91）指令编程,O,20 50,20,50,1,2,3,4,X,Y,X20.Y20.,S1000M03,Y30. F100,G00、G01指令练习,如下图所示，要求刀具从工件坐标系的原点出发，加工完成之后再回到原点。顺时针方向走刀，进给速度为F100，主轴转速为1000rpm。用G90模式和G91模式各编一个程序（不计刀补）。,（四）圆弧插补指令G02和G03,控制数控机床在各坐标平面内执行圆弧运动，将工件切削出圆弧轮廓。 顺圆弧插补：顺时针方向切削，G02 逆圆弧插补：逆

39、时针方向切削，G03,1. 圆弧插补指令G02及G03的格式,(1）平面选择是指在那个坐标平面内进行圆弧插补，各G代码功能为： G17 XY平面 G18 ZX平面 G19 YZ平面 旋转方向是指刀具前进的方向。 各G代码功能为（从与平面垂直的轴正方向看）： G02顺时针方向 G03逆时针方向,G17,G18,G19,R,I_J_,I_K_,J_K_,平面,选择,+,G02,G03,旋转,方向,+,+,半径,圆弧中心,+,进给,速度,F_,终点,位置,X_Y_,Z_X_,Y_Z_,上次课内容回顾： 第二节 手工编程 一、数控加工工艺处理 二、手工编程的数学处理 三、常用G指令 （一）绝对尺寸与增

40、量尺寸编程指令G90、G91 （二）快速定位指令G00 （三）直线插补指令G01,本次课主要内容： 三、常用G指令 （四）圆弧插补指令G02和G03 （五）暂停指令G04 （六）平面选择指令G17、G18、G19 （七）刀具半径补偿指令G40、G41、G42 （八）刀具长度补偿指令G43、G44、G49 （九）工件坐标系设定指令G92（G50），选择指令G54G59 四、常用M指令 第三章 CNC装置及其接口 第一节 概述 第二节 CNC装置的硬件结构,1. 圆弧插补指令G02及G03的格式,G17 XY平面 G18 ZX平面 G19 YZ平面 G02 顺时针方向 G03 逆时针方向 X、Y、

41、Z 终点坐标值 I、J、K 圆心相对于起点的坐标值 R 圆弧半径,圆弧角度大于180度时R值为负 F 进给速度,G17 G17 G03,G90,X20.Y40.,I-30. J-10.,F100;,G91,X-20.Y20.,I-30. J-10.,F100;,G03,圆弧插补，I、J、k始终为增量值,整圆插补，只能使用I、J、k方式 G90G17G02X0Y40I0J-40F100;,圆弧角度大于180度时R值为负,小于等于180度时R值为正。 G90 G17 G02 X70.Y20.R-50. F100 ； G90 G17 G02 X70.Y20.R50. F100 ；,5. 圆弧插补指令

42、使用注意事项,在圆弧插补时，必须有平面选择指令； 平面选择指令中除了G17可以省略外，G18、G19都不能省略； 在使用圆弧插补指令时必须指定进给速度F； I、J、K的数值永远是增量值； 如果用指令R来指定圆弧半径时，当圆弧角度小于或等于180度时，R值为正；当圆弧角度大于180度小于360度时，R值为负。 整圆切削时，不能用R来指定圆弧半径，只能用I，J，K来指定； 如果在同一个程序段中同时指定了I，J，K和R，只有R有效，I，J，K 指令被忽略； 在进行圆弧插补编程时，I0，J0，K0均可省略；,例题： 刀具起始点为坐标原点，其终点也是原点，走刀方向为顺时针，进给速度为F100。 O123

43、4（G00-G01-G02-G03）； N05 G90G54G17G00X0Y0S1000M03; N10 X-60.Y-40.; N20 G01X-60.Y0F100; N30 G02X0Y60.I60.; N40 G01X40.Y0; N50 G02X0Y-40.I-40.; N60 G01X-60.Y-40.; N65 G00Z100.M05; N70 G00X0Y0; N75 M30; ,-40,40,-60,60,N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7,R40,R60,X,Y,G00、G01、G02、G03指令使用练习,从原点出发顺时针方向走刀，最后回到原点。切削进给速度为F100

44、，圆弧中心使用I，J编程。,（五）暂停指令G04,暂停指令G04 格式：G04 P ； X ； 其中P后面为暂停时间，不能用十进制小数点，单位是毫秒。X后面的指定时间，可用十进制小数点，单位是秒。 常出现在孔加工孔底停留时。,（六）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,（七）刀具半径补偿指令G40、G41、G42,在轮廓加工中，由于刀具具有一定的半径，为了加工出与图纸上一致的零件轮廓，加工时刀具中心轨迹需要与被加工轮廓偏置一个刀具半径值R的距离，这种偏置功能称为刀具半径补偿。,1. G40、G41、G42指令,G40、

45、G41和G42指令均为模态G代码。其中： G41：左偏刀具补偿 假定工件不动，沿着刀具运动方向看，刀具在工件的左侧。 G42：右偏刀具补偿 假定工件不动，沿着刀具运动方向看，刀具在工件的右侧。 G40：刀具补偿注销。,2. G41、G42、 G40指令格式,G41、G42指令格式 D_：偏置寄存器地址 刀具半径补偿值预先存入内存的偏置寄存器的地址。 D00的偏置量总是零。故可用D00撤销刀补。 G40指令格式,D,G40,3. 刀具半径补偿工作过程,刀具半径补偿工作过程分三个阶段 刀补建立 刀补进行 刀补撤消,绿色实线为编程轨迹，黄色点划线为刀具中心轨迹,注意刀补建立和取消都是在本程序段结束后

46、完成的，而不是一开始就完成,4. 刀具半径补偿编程举例,O0002（G41）； N10 G90 G54 G17 G00 X0 Y0 ； N20 S1000 M03 ； N30 G41 X20. Y10. D01；刀补建立 N40 G01 Y40. F100 ； N50 X50.； 刀补进行 N60 Y20. ； N70 X10. ； N80 G40 G00 X0 Y0 M05 ；刀补取消 N90 M30 ；,G41,O0003（G42）； N10 G90 G54 G17 G00 X0 Y0 ； N20 S1000 M03 ； N30 G42 X10. Y20. D01；刀补建立 N40 G01

47、 X50. F100 ； N50 Y40.； 刀补进行 N60 X20. ； N70 Y10. ； N80 G40 G00 X0 Y0 M05 ；刀补取消 N90 M30 ；,5. 刀补建立阶段须满足的条件： 在程序中必须包含有G41或G42指令； 在补偿平面内有不为零的轴运动指令，如：X20.、Y30.等； 在程序中包含有不是D00的补偿代号； 必须指定补偿平面（G17、G18、G19）； 在刀补建立或撤销时（即在含有G41、G42 、G40刀具补偿程序段内），必须是G00或G01（而不是G02或G03指令）刀具半径补偿才能有效。在刀补进行时（在G41和G40之间的程序段内），G00、G01

48、、G02、G03都可以使用,N10 G54,G17,G00,X0 Y0 S1000 M03 ；,N20,G41,X20.,Y10.,D01,；,N30 G01 Y50. F100 ；,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（八）刀具长度补偿指令G43、G44、G49,刀具长度补偿一般用于刀具轴向（Z方向）补偿。 使刀具在Z方向上实际位移量大于或小于程序给定值。 实际位移量 = 程序给定值 + 补偿值（偏置值） 通常设定一个基准刀具为零刀具，其他刀具长度与零刀具之差为偏置值，并存储在刀具数据存储器中供调用。 刀具长度补偿指令的使用格式为:,1. 偏置量的指定 H_ 指定偏置寄存器。 H00偏置量固定为零。 2. 取消刀具长度补偿 G49 取消刀具长度补偿指令 H00 偏置量为零,3. 偏置方向 G43 正向偏置 G44 负