数控编程基础共50页文档
(完整版)1数控编程基础
第1章数控编程基础1.1概述数控编程是针对数控机床编制的加工程序。
数控机床是近几十年来发展起来的一种新型自动化机床。
它集机械制造、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种技术为一体，使传统的机械加工工艺发生了质的变化，使其整个加工过程实现自动化。
近年来，各种数控机床的精确性、可靠性、集成性、柔性和宜人性等各方面功能越来越完善，它在机械行业的自动化加工领域中占有越来越高的地位。
1.1.1 数控编程的概念数控编程即数控加工程序的编制。
数控加工程序是数控机床加工中不可缺少的一部分，数控机床之所以能加工出各种各样形状、不同尺寸和精度的零件，就是因为编程人员为它编制了不同的加工程序。
如图1-1所示，数控机床与普通机床最大的区别在于：普通机床是通过人工手动操纵机床手柄，为进给机构提供所需进给动力；数控机床则是由数控加工程序控制机床进给运动，即把数控加工程序送入数控机床的“指挥系统”—数控系统，再通过一个使数控机床执行运动的驱动系统—“伺服系统”从而带动进给机构使机床按数控加工程序的顺序，自动加工。
图1-1 数控机床与普通机床的区别数控程序就是把零件加工的工艺过程、工艺参数（进给速度和主轴转速等）、位移数据（几何形状和几何尺寸等）及开关命令（换刀、冷却液开/关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，并记录在信息载体上，即制作成控制介质。
控制介质可以是：穿孔纸带、键盘、磁盘等各种可以记载二进制信息的媒体。
通过数控机床的输入装置，将信息载体上的数控加工程序输入机床数控系统，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。
例：如图1-2在数控铣床上加工一台阶零件时编写加工程序的过程。
假如有下列加工任务：铣刀必须以1200转/分的速度顺时针转动，快速运动到起点P1，铣刀垂直向下运行深至5毫米，然后按一定的进给速度向右纵向铣削台阶面到P2点。
下表为已知信息对应功能代码：数控加工程序可写为：N1 M03 S1200 （主轴正转，转速1200 r/min ） N2 T1 M06 (换1号刀具)N3 G00 X50 Y50 Z5 （刀具中心快速移动到P1点）N4 G01 Z-5 F60 M07 （刀具以每分钟60毫米的速度向下切深5mm,并打开冷却液） N5 G01 X20 Y20 F80 （刀具以每分钟80毫米的速度铣削到P2点） N6 G00 Z5 （快速抬刀到工件表面5mm 处） N7 M30 （程序结束）数控加工程序是有标准可循，有一定的格式要求的。
数控编程基础
指令代码及程序格式，编写零件加 修
改
工程序，并进行校核、检查上述两 个步骤的错误。
程序编制 制备控制介质
校验和试切
错误
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数控技术
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第二章 数控编程基础
第一节 数控编程概述
零件图纸
制备控制介质
图纸工艺分析
将程序单上的内容，经 转换记录在控制介质上，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。
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第二章 数控编程基础
第二节 数控机床的坐标系
五、绝对坐标编程和相对坐标编程.
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。 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）。 表达方式：G90/G91； X.Y.Z绝对，U.V.W相对 选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方
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第二章 数控编程基础
工艺处理
工艺处理
手 工 编 数学处理 程
磁盘
直接传输
自
动
编
计算机 程
加工程序单 程序校验
穿孔
磁盘
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第二章 数控编程基础
第一节 数控编程概述
手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。 自动编程适用于：
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（如轮廓加工时，非圆曲线的
数控技术
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第二章 数控编程基础
第二节 数控机床的坐标系
数控编程基础
第1章 数控机床加工程序编制基础
1.1.8加工中心的种类
（1）立式加工中心：立式加工中心装夹工件方便，便于操作，找正容易，宜于 观察切削情况，调试程序容易，占地面积小，应用广泛。但它受立柱高度及ATC 的限制，不能加工太高的零件，也不适于加工箱体。
（2）卧式加工中心：一般情况下卧式加工中心比立式加工中心复杂、占地面积大，
第1章 数控机床加工程序编制基础
附表：准备M功能字含义表
第1章 数控机床加工程序编制基础
1.2.3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：
N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90（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
有能精确分度的数控回转工作台，可实现对零件的一次装夹多工位加工，适合于加 工箱体类零件及小型模具型腔。但调试程序及试切时不宜观察，生产时不宜监视， 装夹不便，测量不便，加工深孔时切削液不易到位（若没有用内冷却钻孔装置）。 由于许多不便使卧式加工中心准备时间比立式更长，但加工件数越多，其多工位加 工、主轴转速高、机床精度高的优势就表现得越明显，所以卧式加工中心适合于批 量加工。
第3章数控编程基础
卧式-由刀具主轴的后 端向工件看，X轴正方 向指向右方：
d)龙门式轮廓铣床
e)五第3坐章数标控工编程作基础台移动式曲面和轮廓铣床
3）机床坐标系的原点 机床坐标系的原点也称机床原点或机床零点，这
个原点是机床上一个固定的点。机床一经设计和制造 出来，机械原点就已经被确定下来。机床启动时，通 常要进行机动或手动回零，就是回到机床原点。数控 车床的机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交 点处，数控铣床的机械原点一般在直线坐标或旋转坐 标回到正向的极限位置。
数控车床的机床原点 第3章数控编程基数础 控铣床的机床原点
4）机床参考点： 数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建
立机床坐标系。参考点与机床原点不重合时，需通过 参数来指定机床参考点到机床原点的距离。机床回到 了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到 所有坐标轴的参考点，CNC装置就建立起了机床坐标系。
3.4 程序编制中的数值计算
2、节点坐标计算
节点:对于平面轮廓是直线和圆以外的非圆曲线（如 渐开线、阿基米德螺线等），采用直线或圆弧逼近它 们。即将这些非圆曲线按等间距或等弧长分割成许多 小段，用直线或圆弧逼近这些小段，从而取代非圆曲 线。逼近直线或圆弧小段与曲线的交点或切点称为节 点。编程时要根据所允许的误差计算出各线段的长度 和节点的坐标值。
程序主体：表示加工程序的全部内容。
程序结束：可用指令M02或M30作为整个程序结束的符号来结
束程序，程序结束应位于最后一个程序段。
如：O1000
程序名
N10 G54 G40 G49 G80 G90； N20 G091 G28 X0 Y0 Z0；
程序主体
……
N150 M30；
第3章数控编程基础
第3章数控编程基础
例G50 X200.0Z100.0 指定了该工件的坐标系 原点在图中“O”点处
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4）与平面有关的指令
G17/G18/G19在3坐标 联动机床里（大部分 机床）有时其插补平 面仅需一个平面，我 们用G17/G18/G19来指 定在哪一个平面内进 行插补。
3.1 概述
3.1.1 数控编程的基本概念
数控机床是按事先编好的程序进行工作 的。应把待加工零件的工艺参数、刀具轨迹、 切削参数等等，按照规定的代码及格式编写程 序单，并输入到的数控装置里用于控制数控机 床。
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3.1.2 编程的内容及步骤
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1.确定加工方案
零件的： 材料
C G91 G01 X30 Y-20 F100;
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3）与坐标有关的指令 机床坐标系选择：G53（非模态） 格式为 G90 G53 X_ Y_Z_;
执行该命令，可使刀具快速定位到机床 坐标系中该位置上。
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工件坐标系选取G54~G59
加工前工件坐标系原点以MDI方式输入机床中，当 选用该坐标系作为编程基准时，用G54～G59选定即 可。如在程序中调用G54即可确定该工件坐标系的 原点。模态指令。
路，这里不作介绍
2.APT 语言编程：
有的软件能在三维造型的
基础上通过交互式对话自
3.交互式图形编程： 动生成数控程序。常用的
软件有CAXA、ProE 、
UG、 Mastercam等
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3.2 数控编程基础
3.2.1 编程的几何基础
1.机床坐标系
机床使用笛卡尔直角坐标系。实行右手定则。 ABC为 旋转坐
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(完整word版)数控编程
课时授课计划《数控加工工艺编程与操课程教师宋浩杰课次 1作》【复习提问】：【,我【§1-1 认识数控机床及其操作面板一、教学目标✧了解数控车床的分类；✧了解数控车床的组成;✧了解数控车床常用系统;✧掌握数控车床操作面板上各功能按钮的含义与用途；✧标注图1－1中各功能按钮的含义及功能。
二、任务分析任务要求掌握如图1－1所示FANUC 0i系统数控车床操作面板上各按钮的功能，并对每一功能进行标注.任务分析要学会数控机床的面板操作，首先须掌握数控机床上各按钮的功能.此外，在完成全任务前，还须了解数控机床、数控系统、数控面板按钮功能等方面的知识。
三、相关理论1、数控车床的分类数控机床的概念：数控机床(CNC）是计算机数字控制机床(Computer number control）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床.1952年,麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。
这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床.（1）按车床主轴位置分类立式数控车床一般采用圆形工作台来装夹工件。
这类车床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
（2）按功能分类经济型数控车床通常配备经济型数控系统，由普通车床进行数控改造而成。
这类车床常采(3）按机床运动的控制轨迹分类1）点位控制系统（Positioning Control）只控制刀具从一点到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削加工。
如：数控钻床。
2）直线控制系统（Straight-line Control）是控制刀具或机床工作台以给定的速度,沿平行于某一坐标轴方向,由一个位置到另一个位置的精确移动，并且在移动过程中进行直线切削加工。
如：数控车床.3）轮廓控制系统（Contour Control)是对两个或两个以上的坐标轴同时进行连续控制,并能对机床移动部件的位移和速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的轮廓。
数控机床编程基础
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第二节 手工编程与自动编程
2．用CAM（计算机辅助制造）软件编程 将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值
计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹并及时修改，再通 过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工 。 自动编程可以大大减轻编程人员的劳动强度，将编程效率提 高几十倍甚至上百倍，同时解决了手工编程无法解决的复杂 零件的编程难题。
段。 2）准备功能字 准备功能字的地址符是G，所以又称为G功能、
G指令或G代码。它是数控机床准备好某种运动方式的指令。 3）坐标尺寸字 坐标尺寸字是用来指令机床在各坐标轴上的
移动方向和位移量，由尺寸地址符和带正、负号的数字组成。
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第三节 程序的结构与格式
4）进给功能字 进给功能字又称F功能或F指令，由地址符F和 若干位数字组成。
绝对值编程，U、V、W表示增量值编程。
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第五节 常用编程指令
2．设定工件坐标系指令——G50 G50指令（有些数控系统采用G92指令）是将工件坐标系设定
在相对于刀具起始点的某一空间位置上，并把这个设定值寄 存在数控系统的存储器中，作为后续各程序段绝对尺寸的基 点。 ３．选择机床坐标系指令——G53 在建立机床坐标系后，如果某程序段需要使用机床坐标系作 为坐标值的基准，可用G53指令选定。
3．编写程序单 根据所计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的切削用量以
及辅助动作，按数控系统规定使用的指令代码及程序段格式， 编写零件加工程序单。 4．制作控制介质 程序单编写好之后，需要制作成控制介质，以便将加工信息 输入给数控系统。 5．程序检验和试切 编制好的程序必须经过检验和试切才能正式使用。
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2.1 程序编制的基本内容
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2、 自动编程
自动编程可分为机内编程和机外编程。
利用CAM系统进行自动编程的框图如下：
零 件 几
生成 刀具
生成
加
工
零件
程 序
何 造 型
路径
模
加工
拟
文件
程序
传 输
图2-2 自动编程过程的框图
2.1 程序编制的基本内容
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利用CAM系统进行自动编程的基本步骤 1）确定加工工艺 2）加工模型建立 3）刀具轨迹生成 4）后置代码生成 5）加工代码输出
（一）准备功能代码（G代码） 准备功能代码用于指定一些动作或选择一 种操作方式，它使用G字编程。
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2.3 常用数控指令和编程方法
模态代码是指某些G代码在一个程序段被 指定后，直到以后程序段出现同组的另一个代 码时才失效的G代码。
非模态代码是指只有书写了该代码时才有 效的代码。
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2.3 常用数控指令和编程方法
2.1 程序编制的基本内容
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程序编制的基本概念
从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介 质的全部过程，称为程序编制。
程序编制分为手工和自动编程两种。
2.1 程序编制的基本内容
1、手工编程的步骤
确定 加工 方案
编写
制备
工
数
艺
学
程序
控制
处
处
理
理
清单
介质
淮海工学院 程 序 检 验
图2-1 数控编程过程
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图2－6 车床Z轴方向的确定
2.2 机床坐标系
（2）X轴的确定
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X轴一般是水平的，平行于工件的装 夹平面。它平行于主要的切削方向，且以 此方向为主方向。
1）对于工件旋转的机床（如车床、磨 床等），X坐标是工件的径向且平行于横向 拖板，刀具远离回转中心是正向。
2.2 机床坐标系
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1．与坐标设定有关的指令
表2-1与坐标设定有关的指令
代码
功能
代码
功能
G53 ～ G59
G17
机床坐标系选择 选择XY平面
G18 选择XY平面 G19 选择XY平面
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2.3 常用数控指令和编程方法
2．与坐标轴移动有关的指令
表2-2与坐标轴移动有关的指令
代码 G00 G01 G02 G03
功能 定位（快速直线插补） 直线插补 顺圆插补 逆圆插补
代码
功能
G90 绝对值编程
G91 增量值编程
G94 进给速度（每分钟）
代码
功能
G95 进给量（每转）
பைடு நூலகம்G20 输入值为英制
G21 输入值为米制
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2.3 常用数控指令和编程方法
5．可简化编程的指令
表2-5 可简化编程的指令
代码
功能
G50 缩放关
G51 缩放开
G68 旋转变换
G69 旋转取消
代码 G71 ～76 G81 ～89
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+X´、+Y ´ 、+Z ´表示工件的正移 动方向。
图2-4右手笛卡尔直角坐标系
2.2 机床坐标系
2. 各坐标轴的确定 （1）Z轴的确定
Z轴是传递切削力 的主轴所规定的主轴 轴向。对于铣床、镗 床、钻床等是带动刀 具旋转的轴；
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图2－5 铣床z轴+
2.2 机床坐标系
车床、磨床等是 带动工件旋转的轴,其 方向是平行于主轴轴 线，远离工件方向为 正方向。
G80
功能 循环加工指令 孔循环加工指令 取消孔循环加工指令
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2.3 常用数控指令和编程方法
6．其他功能G代码
表2-6 其他功能G代码
代码 G04
功能 暂停
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2.3 常用数控指令和编程方法
（二）辅助功能代码（M代码）
辅助功能代码（M代码）用于指令控制功能 和机床功能，多与程序执行和机械控制有关。
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2.3 常用数控指令和编程方法
3．刀具补偿指令
表2-3与刀具补偿有关的指令
代码
功能
G40
刀具半径补偿取消
G41
刀具半径左补偿
G42
刀具半径右补偿
G43
刀具长度正补偿
G44
刀具长度负补偿
G49
刀具长度补偿取消
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2.3 常用数控指令和编程方法
4．与指令确定的数值有关的指令
表2-4与指令确定的数值有关的指令
2.2 机床坐标系
1. 定义
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机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和 移动距离的坐标系。
标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直 角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标， 相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。
2.2 机床坐标系
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图2－3 数控铣床坐标系
2.2 机床坐标系
2.2 机床坐标系
b．对于双立柱机床 （如龙门机床），当站 在操作台一侧从主轴向 左侧立柱看时，X轴的 正方向指向右边。
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图2-10 龙门式轮廓铣床
2.2 机床坐标系
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（3）Y轴的确定
Y轴的运动方向则根 据X轴和Z轴按右手法 则确定。
图2-11 立式铣床+y
2.2 机床坐标系
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2.2 机床坐标系
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以绝对坐标计算：
Y
Y
XA=12, YA=15, XB=30, YB=35
20
A
15
以相对坐标计算：XA=0, YA=0, XB=18, YB=20
O 12
18
B X X
图2-13 绝对与相对坐标系
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2.3 常用数控指令和编程方法
2.3.1 编制数控程序常用的指令代码
1．M00 程序停止。执行M00后程序停止，可 按机床上的起动按钮使机床重新起动，继续执行 以后的程序。
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2.2 常用数控指令和编程方法
图2-7 卧式数控车床
2.2 机床坐标系
2）对于刀具旋转的机床 （如铣、钻、镗床）
① 当Z轴水平时，沿 刀具主轴向工件看，X 轴的正方向指向右边。
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图2-8 卧式镗床
2.2 机床坐标系
② Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴）
a．对于单立柱机 床，X 轴的正方向 指向右边。
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图2－9 立式数控机床+x
2.2 机床坐标系
工件
机床 原点
原点
编程 原点
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机床 参考点
图2-12 数控车床坐标系及相关点的关系
2.2 机床坐标系
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5.绝对坐标系与相对坐标系
1) 绝对坐标系
所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐 标系。
2) 相对坐标系
运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的 坐标系（或增量坐标系）。
（4）转动方向的确定
围绕X、Y、Z轴的转动分别用A、B、C表 示，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。
3．机床原点
机床原点是指机床坐标系的原点，即X=0, Y=0, Z=0的点。
2.2 机床坐标系
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4.工件坐标系和工件原点
工件坐标系是由编程人员以工件图纸上的 某一固定点位原点（也称工件原点）所建立的 坐标系。