第五章 数控编程N

4、子程序标号和调用指令
用于指定子程序名和在主程序中调用子程序指令。
O后带四位数字O_ _ _ _，如O0100,O0021 子程序结束用M99
子程序调用M98 P_ _ _ _ L_ _。L后两位数字为调用次数。 5、程序段标号
6、程序段结束字符
N_ _ _ _
LF CR ISO EIA ; *
第五章 计算机辅助数控加工编程
5.1 数控编程基础
坐标系 安全平面
铣削手工编程实例
车削手工编程实例
5.2 计算机辅助数控编程
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第五章 CAM
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5.1 数控编程的基本知识及G代码
一、基本概念 1. 数控程序（或零件程序）：控制数控机床，执行一个确 定的任务的一系列指令。 2. 数控加工：根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零 件的数控加工程序，输入到数控系统，控制机床中刀具 与工件的相对运动，从而完成零件的加工。 3、数控编程：生成用数控机床进行零件加工的数控 程序的过程。
明确加工的内容及要求、确定加工方案、选择合适 的数控机床、夹具、刀具，确定合理的走刀路线及合理 的切削用量等。需注意： (1) 应考虑数控机床使用的合理性及经济性
(2)工夹具的设计和选择 应特别注意要迅速完成工 件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。此外，所用夹 具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系。
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第五章 CAM
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2. M01——程序暂停 该指令的作用与M00相似。必须在 操做面板上预先按下“任选停止”按钮 3. M02——程序结束 该指令用于程序全部结束，命令 主轴停转、进给停止、冷却液关闭。
4. M03、M04、M05 分别为主轴顺时针旋转、主轴逆时 针旋转及主轴停止。
5. M06——换刀 用于具有刀库的数控机床（如加工中 心）的换刀功能。 6. M08——冷却液开 7. M09——冷却液关 。
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第五章 CAM
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例1 简单外形零件轮廓铣削精加工
1、已知零件图如图5-21所示，要求精铣外形轮廓。 2、刀具选择 Ф 10mm的立铣刀，已安装好。 3、安全高度 30mm。 4、进/退刀方式 直线/圆弧引入切向进刀，直线退刀。 5、工艺路线 刀具位于点（400，200，300）处 ， 走刀路线见图5-21。
(3)正确地选择编程原点及编程坐标系
编程坐标系是指在 数控编程时，在工件上确定的坐标 系，其原点也是数控加工的对刀点。选择原则如下：
(a)所选的编程原点及编程坐标系应使程序编制简单。
(b)编程原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检 查的位置。 (c)引起的加工误差小。
(4)合理地选择走刀路线
(a)尽量缩短走刀路线，减少空行程。
1、坐标系 坐标轴的运动（刀具相对于静止的工件坐标系）
2、绝对坐标系与增量坐标系
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第五章 CAM
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图5-5 右手直角迪卡尔坐标系
数控车床
卧式数控镗铣床
立式数控镗铣床
注意：X轴正方向的规定
平行于机床主轴 刀具远离工作台方向“+”
平行于工件的装夹面
图5-6 数控机床的坐标轴及其运动方向 a）数控车床 b）立式数控镗铣床 c）卧式数控镗铣床
8. M30——程序结束并返回 在完成程序段的所有指令 后，使主轴停转、进给停止和冷却液关闭，将程序指 针返回到第一个程序段中并停下来，包括将纸带倒回 到“程序开始”字符。
(三) 其他常用功能指令
1. T功能——刀具功能 Tnn代码用于选择刀库中的刀具， 但并不执行换刀操作，M06用于启动换刀动作。
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二、数控编程方法 手工编程（manual programming）
计算机数控编程（computer aided programming） 以批处理命令方式为主的各种类型的APT语言； 以CAD软件为基础的交互式CAD/CAM集成系统。
数控编程内容和步骤
数控编程的具体步骤与要求如下： 1. 分析零件图样和工艺处理

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编程格式：G 00 G 43 H ___
G 01 G 44
其中： δ一般为Z， δ后跟的数字表示Z的坐标值。 根据储存在偏置寄存器H01~H99中的设定值 （与终点坐标值进行加法（G43）或减法（G44）运算后） 使刀具的实际移动距离增加或减少一个偏置值。
5-13
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第五章 CAM
G43 G44 G92
刀具长度正补偿 刀具长度负补偿 坐标设定 镗、铣、钻加工
（一）、准备功能G指令
1. 坐标快速定位（G00）与插补（G01、G02和G03）指令 这是一组模态指令，即同时只能一个有效，缺省为 G00。 (1)G00或G0——坐标快速定位 它使刀具以点位控制方 式从刀具当前所在点快速移到指令给出的目标位置。
；—程序段结束符 （*
（五）自动编程基础——手工编程
简单外轮廓铣削加工 车削加工
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一、简单外轮廓铣削加工
基本工艺问题
1、工件坐标系的确定
工件坐标系采用与机床运动坐标系一致的坐标方向，其原点 选择要便于测量或对刀及计算。
2、安全高度
起刀点退刀点必须离开加工零件上表面一个安全高度，保证 刀具在停止状态时不与加工零件和夹具发生碰撞。
2. S功能——主轴转速功能 S代码之后的数值为主轴转 速，要求为整数。在零件加工之前一定要先启动主轴 运转（M03或M04）。
3、F功能——进给速度/进给率功能
在程序启动第一个G01或G02或G03功能时，必须同 时启动 F功能。当前F值在下一个F值修改前保持不变。
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7. G92——设定工作坐标系
G92 X a_ Y_b Z_c_
a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值
该指令只改变刀具当前位置的用户坐标，而不产生 任何机床运动。 8. G54~G59——设定工作坐标系1~6
通过测量工件坐标系原点与机械原点的偏移量来确定。
这类指令是续效指令，缺省值是G53（取消） 。
计算机数控编程
它的一般过程包括刀具的定义或选择，刀具相对 于零件表面的运动方式的定义，切削加工参数的确定， 走刀轨迹的生成，加工过程的动态图形仿真显示、程 序验证直到后置处理等。 一般是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下 完成的，具有形象、直观和高效等优点。
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三 、数控机床的坐标系统
G40：取消刀具半径补偿
这是一组模态指令，
缺省为G40。
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4. G43、G44、G49——刀具长度补偿
G43为刀具长度正向补偿，G44为刀具长度负向补偿
G49为取消刀具长度补偿。 这是一组模态指令，缺省为G49。
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第五章 CAM
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在安全高度位置的刀具底面中心（或刀尖）所在的平面
图5-16 安全高度
3、进刀/退刀方式
刀具切入工件的方式不仅影响加工质量，同时直接影响到加工安全。 对于二维轮廓加工，一般要求从侧向或沿切线方向进/退刀.
刀具从安全面高度下降到切削高度时，应离开毛坯边缘一段 距离，不能直接贴着加工零件理论轮廓直接下刀，以免发生危险。
(b)合理选取切入/切入方式，保证切入过程平稳无冲击。
(c)保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 (d)保证加工过程的安全性。
(e)有利于简化数值计算，减少程序段数目和编程工作量。
(5)选择合理的刀具
(6)确定合理的切削用量
5-2
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2.数学处理 根据零件的几何尺寸、加工路线和刀 具半径补偿方式计算刀具运动轨迹，以获得刀位数据。 3.编写零件加工程序单、输入数控机床及程序检验 编程员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序 格式，逐段编写零件加工程序单。
(26.8,45)
(57.3,40)
(74.6,30) 25
图5-21外形零件轮廓图 （厚度10mm，平面Z=0与工件底面重合）
O0060; (26.8,45) N0010 G90 G92 X400.0 Y200.0 Z300.0； 设定工件坐标系 (57.3,40) N0020 G00 Z40.0； 刀具快速运动到安全高度 (74.6,30) N0030 X5.0 Y-20.0； 刀具快速移到工件外 N0040 G01 Z-5.0 F150 S800 M03 ；刀具伸出工件底面5mm N0050 G41 D01 X5.0 Y-10.0； 建立刀具半径补偿 25 N0060 Y35.0； 加工至A点 N0070 X15.0 Y45.0； 加工至B点 N0080 X26.8; 加工至C点 N0090 G02 X57.3 Y40.0 R20.0; 加工至D点 N0100 G03 X74.6 Y30.0 R20.0; 加工至E点 N0110 G01 X85.0; 加工至F点 N0120 Y5.0; 加工至G点 N0130 X-10.0; 加工至O'点 N0140 G00 G40 X5.0 Y-20.0 M05; 取消刀补,回到加工起点 N0150 Z40.0; 刀具快速返回至安全高度 N0160 X400.0 Y200.0; 在XOY面内快速返回至参考点 N0170 Z300.0; 在Z方向上快速返回至参考点 N0180 M30; 程序结束
29
(b) 5-14
若 H01 中 存放的刀具长度值为11，则 G90 G01 G43 H01 Z-15 G90 G01 G44 H01 Z-15
5. G90、G91——绝对坐标及增量坐标编程 G90程序段的 坐标字按绝对坐标编程，G91表示程序段的坐标字按
相对坐标编程。这些一组模态指令，缺省为G90。
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四、数控编程常用指令及其格式
常用指令
（一）、常用的准备功能G指令——指定机床的运动方式 由字符G和其后的2位数字组成，G00~G99 （二）、辅助功能M指令 ——控制机床及其辅助装置的通断
由字符M和其后的2位数字组成，M00~M99
（三）、其他常用功能指令
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（四）程序段的一般格式
——字地址程序段格式
N0030 G01 X26.0 Y32.0 Z15.0 F150 S240 T01 M03;
N30为程序段标号
G01直线插补
X，Y，Z为刀具运动的终点坐标（小数点） F—进给速度mm/min T—刀具代码 S—主轴转速r/min LF CR ） M—辅助功能
注意：坐标设定指令只在绝对坐标下有意义（G90），在G91下无效。
(二) 辅助功能M指令
由字母M和其后两位数组成，从M00~M99共100种。 主要用于机床加工时的工艺性指令。 常用的辅助功能有： 1. M00——程序暂停 在执行完M00指令程序段之后，主 轴停转、进给停止、冷却液关闭、程序停止。当重新 按下机床面板上的循环启动按钮（cycle start）之 后，继续执行下一段程序段。
ZX、YZ平面上的加工 这些指令在进行圆弧插补、二维刀具半径补偿必须使 用。这是一组模态指令，缺省为G17。
图5-7
顺逆圆弧的插补的区分和坐标平面的选择
G02
X20. Y20. I10. J0.
X、Y为圆弧的终点坐标，I，J为圆心相对于圆弧起点
G03X20. Y20. I10. J0.
图5-8 圆弧插补指令格式 a）顺时针圆弧插补
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第五章 CAM
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(2)G02、G03——圆弧插补 G02为顺时针圆弧插补指令 G03为逆时针圆弧插补指令 使用圆弧插补指令之前必须应用平面选择指令，指定 圆弧插补的平面。 2. G17、G18、G19——坐标平面选择
圆弧的顺、逆方向可按图5-7给出的方向进行判断。
G17指定零件在XY平面上的加工，G18、G19分别为
下刀运动过程不要用快速（G00）运动，而要用直线插补(G01) 运动。
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第五章 CAM
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图5-17 切向进刀/退刀方式
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第五章 CAM
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5-18
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第五章 CAM
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安全平面
5-19
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4、建立/取消刀具半径补偿
图5-20 建立/取消刀具半径补偿
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b）逆时针圆弧插补
第五章 CAM 22
G02 X20. Y20. I0. J10. G02 X20. Y20. R-10
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G02 X20. Y20. I10. J0. G02 X20. Y20. R10
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3. G40、G41、G42——刀具半径补偿
G41 ：左刀补，即沿加工方向看，刀具在工件左边 G42 ：右刀补，即沿加工方向看刀具在工件右边