数控加工工艺及程序编制

第1章 数控机床加工程序编制基础
一、 选择编程原点 从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可 以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算 误差，应选择一个合理的编程原点。
第1章 数控机床加工程序编制基础
2）编程坐标系
编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的 坐标系。 编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考 虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如下图所示，其中O2 即为编程坐标系原点。
第1章 数控机床加工程序编制基础
编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选 定的编程坐标系的原点。
其中： X、Y、Z的值是指圆弧 插补的终点坐标值； I、J、K是指圆弧起点 到圆心的增量坐标， 与G90,G91无关； R为指定圆弧半径，当 圆弧的圆心角≤180o 时，R值为正，
G18 G02 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～
G18 G03 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～ YZ平面：
六、
圆弧插补指令-G02、G03
G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03为按指定进 给速度的逆时针圆弧插补。 圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由 正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如下图 所示。
第1章 数控机床加工程序编制基础
程序格式： XY平面： G17 G02 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ G17 G03 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ ZX平面：
。
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、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔 直角坐标系决定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指 代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方 向，中指的指向为Z坐标的正方向。 3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据 右手螺旋定则，大拇指的指向为 X、Y、Z坐标中任意轴的正向， 则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。
数控加工工艺 及程序编制
重庆理工大学汽车学院
回顾 工艺（过程） 在生产过程中，直接改变生产对象的尺寸、 形状、物理化学性能以及相对位置的过程。
机械加工工艺规程的内容
1、分析零件图和产品装配图 2、工艺审查
3、确定零件生产类型
4、确定毛坯 5、拟定工艺路线 6、确定设备 7、确定各工序切削参数
8、确定各工序的技术要求及检验方法
设定加工坐标系指令 G54～G59
G54对应一号工件坐标系，其余以此类推。可在MDI 方式的 参数设置页面中，设定加工坐标系。如对已选定的加工原点O3，
（2）在机床坐标系间接设置加工原点
根据刀具刀刀尖相对于编程原点的距离来设置加工 原点，来建立加工坐标系。 设置加工坐标系指令
G92(G50) X-Y-Z-;
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4、机床参考点
机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。 机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确 调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是 一个已知数。
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床 上机床参考点是离机床原点最远的极限点。下图为数控车床的参考点与 机床原点。
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加工坐标系的设定
1）
在机床坐标系中直接设定加工原点，来建立加工 坐标系
加工坐标系的选择 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。
设工作台工作面尺寸为800mm×320mm，若工件装夹在接近工 作台中间处，则确定了加工坐标系的位置，其加工原点03就在 距 机 床 原 点 O1 为 X3、Y3、Z3 处 。 并 且 X3=-345.700mm, Y3=196.220mm, Z3=-53.165mm。
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五、直线插补指令-G01 直线插补指令用于产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。
程序格式：G01 X～ Y～ Z～ F～
其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。 例：实现下图中从A点到B点的直线插补运动,其程序段为： 绝对方式编程：G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程：G91 G01 X-10 Y-20 F100
五、数控加工专用技术文件的编写 1、数控加工工艺卡 2、数控加工进给路线图
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第二章 常用编程指令及数学处理 一、绝对尺寸指令和增量尺寸指令-G90/G91 在加工程序中，绝对尺寸指令和增量尺寸指令有 两种表达方法。 绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐 标原点给出。 增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前 一位置给出。
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（3）运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下 图为数控车床上两个运动的正方向。
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２、坐标轴方向的确定 （1）Z坐标 Z 坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的， 即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具 离开工件的方向。
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八、 刀具长度补偿指令G43、G44、G49
使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀 具不同的长度尺寸。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸 变化时，只要修正刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。 G43 为正补偿，即将Z坐标尺寸字与H代码中长度补偿的量相加，按其结 果进行Z轴运动。
9、编制工艺文件
数控加工工艺 在普通机床加工工艺的基础上，具有下 述特点 机床的运动过程 刀具型号 切削参数 走刀路线等 编入程序
第一章 数控机加工程序编制基础
第一节 数控加工程序编制的概念 1、机床运动的表示 坐标字母X\Y\Z(U\V\W) A\B\C 和功能字母 G
机床坐标系的确定 （1）机床相对运动的规定 在机床上，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。
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1、编程格式 G41为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动 方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，见下图。
G42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动 方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿。G40 为补偿撤 程序格式: 消指令。
G00/G01 G41/G42 X～ Y～ H～ …… G00/G01 G40 X～ Y～ //建立补偿程序段 //轮廓切削程序段 //补偿撤消程序段
G19 G02 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～
G19 G03 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～
当圆弧的圆心角＞ 1800时，R值为负。
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七、 刀具半径补偿指令-G40、G41、G42 在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的 中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹， 直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径 补偿功能，见下图。
2,切削参数 切削速度 F 切削厚度（背吃刀量） X,Y,Z的坐标量 决定 主轴转速 S 3，切削用刀 T 4，其它功能 M
5，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。表示一次要完成的任务。
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）
G44 为负补偿，即将Z坐标尺寸字与H中长度补偿的量相减，按其结果进 行Z轴运动。
G49为撤消补偿。 编程格式为： G01 G43/G44 Z H // 建立补偿程序段 …… G49 // 切削加工程序段 // 补偿撤消程序段
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第二节 程序编制中的数学处理
根据被加工零件图样，按照已经确定的加工工艺路线和允 许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处 理。数学处理一般包括两个内容：根据零件图样给出的形状， 尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法 等），计算出编程时所需要的有关各点的坐标值。
X\Y\Z分别为刀尖到编程原点的X\Y Z轴的距离 如图，加工坐标系设置如下：
G92 X90 Y100 Z100;
x
参考点
夹头
机床原点
主轴
o z
825
主轴端面
MJ-50数控机床坐标系
G92 X200.0 Z200.0;
刀具
夹头 x
200
工件
Φ60 Φ30 o Φ100
z
110 125 车床原点
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四、 快速点定位指令-G00 快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动到目 标位置，其移动速度由参数来设定。指令执行开始后，刀具沿 着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动，最后减速到达终 点，如下图所示。 程序格式：G00 X～ Y～ Z～ 式中X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值
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（3）Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据 X和Z坐标的方 向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。
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3、机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标 系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机 床进行加工运动的基准参考点。 （1）数控车床的原点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的 交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定 在X、Z坐标的正方向极限位置上。
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第二节 数控加工的工艺设计 一、数控加工工艺内容的选择 选择适合数控加工的内容 二、数控加工工艺性分析 尺寸标注 尺寸完备 一次定位 三、数控加工工艺路线的设计
四、数控加工工序的设计 1、走刀路线 2、零件定位夹紧及夹具 3、刀具选择 4、确定刀具与工件的相对位置 对刀点 刀位点 对刀 5、确定加工用量
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（2）X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。 确定X轴的方向时，要考虑两种情况： 1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为 X坐标的正方向。 2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况： Z坐标 水平时，观察者沿刀 具主轴向工件看时， +X 运动 方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴 向立柱看时，+X运动方向指向右方。
编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编 程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标 轴方向一致，如下图所示为车削零件的编程原点。
第1章 数控机床加工程序编制基础 3）加工坐标系
1、加工坐标系的确定 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立 的坐标系。
加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后， 相应的编程原点在机床坐标系中的位置。
工件刀具xz200100o夹头车床原点1501251103060第二节数控加工的工艺设计一数控加工工艺内容的选择选择适合数控加工的内容二数控加工工艺性分析尺寸标注尺寸完备尺寸完备一次定位三数控加工工艺路线的设计四数控加工工序的设计1走刀路线2零件定位夹紧及夹具3刀具选择4确定刀具与工件的相对位置对刀点刀位点对刀5确定加工用量五数控加工专用技术文件的编写1数控加工工艺卡2数控加工进给路线图2数控加工进给路线图第二章常用编程指令及数学处理一绝对尺寸指令和增量尺寸指令g90g91在加工程序中绝对尺寸指令和增量尺寸指令有两种表达方法
二、预置寄存指令G92
G90指定尺寸值为绝对尺寸。 G91指定尺寸值为增量尺寸。 2、 用尺寸字的地址符指定 绝对尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z 增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W
第1章 数控机床加工程序编制基础
三、坐标平面选择指令-G17/G18/G19 坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和 刀具补偿平面的。 G17表示选择 XY平面，G18表示选择 ZX平面，G19 表示选择 YZ平面。 各坐标平面如图 1.22 所示。一般，数控车床默 认在 ZX 平面内加工，数控铣床默认在 XY 平面内加 工。
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Байду номын сангаас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。