数控加工程序的编制(1)
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。
第二章数控加工程序编制1(新)
第二章 数控加工程序编制
2.1.3 数控程序编制的内容及步骤
数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工 作主要包括：
（1）分析零件图样和制定工艺方案 （2）数学处理 （3）编写零件加工程序 （4）制备控制介质 （5）程序检验
第二章 数控加工程序编制
2.1.2 数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。
（1）手工编程 指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。对编程人员的要求
高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力） 适用：① 几何形状不太复杂的零件； ② 三坐标联动以下加工程序。
编程手册
夹具表
零
工
工
编
件
艺
图
人
机床表
艺 规
程 人
样
员
程
员
刀具表
加
工
加
程
工
序
程
初
序
稿
修改
第二章 数控加工程序编制
（2）自动编程
自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工 进行外，其余工作均由计算机辅助完成。
采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计 算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员 可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于 计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率 几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难 题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的 编程难题。
零件数控车床加工程序的编制
现 以上 图酒 杯 的数 控 车削 为 例 ，分 析怎 样 制 定 加工 工艺 及如 何编 制其 加工 程序 的方 法 。
一
、
分 析 零 件 图
／ ■， ／ ， ｊ ０ ，
零 件 图是 加 工零 件 要严 格遵 守 的技术 文 件 ，分
析零 件 图是 我 们 工 艺 准 备 中首 当其 冲 的重 要 工 作 。
图纸 识读 的准 确 与否 ，将 直 接影 响零 件程 序 编 制及
加工 的结 果 。 件 图上 的尺 寸公 差要 求 ，以确 定 控 制其
尺寸 精度 的加 工工 艺 ， 比如 刀具 的选 择及 切 削 用量
图２
的确 定 。分 析 图 中形 状 和位 置公 差 要 求 ：在 数 控 车 切 削加 工 中 ，影 响零 件 的形 状 和位 置 度 的主 要 因素 该 加 工路 线是 先用 Ｇ ７ ５指令 在 径 向迅 速先 切 除 图示 区域 内大 的加 工余 量 ，其 各 点坐 标 可借 助 计 算 机 辅 助计 算 ，很 快捷 。再 用 Ｇ ７ ３指 令加 工 。这样 可
法 ，则是极 为重要 的一项 工作 。
关 键词 ：数 控 车床 ；走 刀路 线 ；程序 编 制
在 数 控 车 削 加 工 中 ，编 制 一 个 零 件 的数 控 程 序 ，其 加 工 路线 的选择 、程序 功 能指 令 的选 择 往 往 举 棋不 定 ，甚 至 同一 个 零 件 已经 加工 完 成 多个 ，尚
低成 本之 目的 。
１ ０ ／
零 件表 面粗 糙 度 、材 料 与热 处理 、其 它特 殊 处 理及 毛 坯 的要 求 ，件 数 。该 零件 为 铝件 ，粗糙 度 全
部 为Ｒ ａ ３ ． ２。这 些都 是不 可忽 视 的参 数 。
数控加工程序的编制
第三章数控加工程序的编制本章教学重点及难点：数控车床、数控铣床编程的特点；固定循环指令的应用。
§3.1数控车床的程序编制说明：（1）数控车床主要加工轴类零件和法兰类零件，使用四爪卡盘和专用夹具也能加工出较复杂的回转零件。
（2）车削加工时，装在数控车床上的工件随同主轴一起作回转运动，数控车床的刀架在X轴和Z轴组成的平面内运动，主要加工回转零件的端面、内孔和外圆。
（3）由于数控车床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。
（4）前置刀架与后置刀架：是数控车床刀架布置的两种形式。
前置刀架位于Z轴的前面，与传统卧式车床刀架的布置形式一样，刀架导轨为水平导轨，使用四工位电动刀架；后置刀架位于Z轴的后面，刀架的导轨位置与正平面倾斜，这样的结构形式便于观察刀具的切削过程、切屑容易排除；且后置空间大，可以设计更多工位的刀架；一般全功能的数控车床都设计为后置刀架。
一、数控车床的编程特点（1）可以采用绝对值编程、增量值编程，或二者的混用。
在采用增量值编程时，有些数控车床不用G91指令，而是在运动轨迹的起点建立起平行于X、Z 轴的增量坐标系U、W。
如：N01 G91 G01 X-20 Z-18 (半径编程)相当于：N01 G01 U-20 W-18N01 G91 G01 X-40 Z-18 (直径编程)相当于：N01 G01 U-40 W-18有些数控车床编程时，绝对坐标指令直接用X、Z 来指定数值；而增量坐标指令直接用U、W来指定数值。
如：N01 G01 X30 W-18 (直径编程)（2）直径编程和半径编程由于零件的回转尺寸（径向尺寸）在图纸上标注及测量时，一般都用直径值表示，因此数控车削加工常用直径编程。
直径编程时，若用G90绝对值编程时，则X值以直径值表示；若用G91相对值编程时，则X 值以实际增量的两倍表示。
半径编程时，若用G90绝对值编程时，则X值以半径值表示；若用G91相对值编程时，则X 值即为实际增量值。
《数控技术第3版》_(习题解答)机工版
数控技术第三版章节练习答案第一章绪论1.1数控机床的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工1.2 数控机床由哪几部分组成？各部分的基本功能是什么？答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
1.3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
1.4．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等1.5．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
数控机床的加工程序编制
顺序号又称程序段号或程序段序号。位于程序 段之首，由地址符N和后续2～4数字组成。
顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为 条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有 顺序号的程序段可以进展复归操作，指加工可以从程 序的中间开场，或回到程序中断处开场。
顺序号的使用规那么：为正整数，编程时将第 一程序段冠以N10,以后以间隔10递增，以便于修改。
这种从零件图分析到制成控制介质的全部过程， 称为数控加工的程序编制。
数控加工的过程演示如下：加工动画
数控加工流程：
2〕数控程序样本：
O10 N10 G55 G90 G01 Z40 F2000 N20 M03 S500 N30 G01 X-50 Y0 N40 G01 Z-5 F100 N50 G01 G42 X-10 Y0 H01 N60 G01 X60 Y0 N70 G03 X80 Y20 R20 … N80 M05 N90 M30
3〕尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位
置。表示时间暂停的指令也包含在内。其中，用的 较多的尺寸地址符号有3组：
第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用 于指令到达点的直线坐标尺寸；
第二组 A，B，C，D，E 用于指令到达点的的 角度坐标尺寸；
第三组 I，J，K 用于指令零件圆弧轮廓的圆心 坐标尺寸。
对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长 度补偿和刀尖半径补偿用。T后面的数字分2位、4 位、6位。对于4位数字来说，如：
T XX
XX
当前刀具号 刀补地址号
7〕辅助功能字 辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3
位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控 机床辅助装置的开关动作，常用M00～M99见表1 －2。
数控加工程序编制的步骤及标准
数控加工程序编制的步骤及标准
一、程序编制的内容与步骤
程序编制是指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。
它可分为手工编程和自动编程两类。
手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的，其编程内容和步骤如下图所示。
二、程序编制的代码标准
数控机床的零件加工程序，可通过拨码盘、键盘、穿孔纸带、磁带及磁盘等介质输入到数控装置中。
常用的标准穿孔纸带有五单位（五列孔，宽17.5mm）和八单位（八列孔，宽25.4mm）两种。
目前广泛应用的八单位穿孔纸带的代码标准有两种：EIA（Electronic Industries Association，美国电子工业协会）标准和ISO（International Standard Organization，国际标准化组织）标准。
ISO标准又被称为ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准码）标准，如表下表所示：
ISO标准又被称为ASCII
八单位穿孔纸带。
数控加工的程序编制
第2章 数控加工的程序编制1．概述2.1.1 数控编程的基本概念在数控机床上加工零件时，一般首先需要编写零件加工程序，即用数字形式的指令代码来描述被加工零件的工艺过程、零件尺寸和工艺参数(如主轴转速、进给速度等)，然后将零件加工程序输入数控装置，经过计算机的处理与计算，发出各种控制指令，控制机床的运动与辅助动作，自动完成零件的加工。
当变更加工对象时，只需重新编写零件加工程序，而机床本身则不需要进行调整就能把零件加工出来。
这种根据被加工零件的图纸及其技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制的数控加工指令序列，就是数控加工程序，或称零件程序。
要在数控机床上进行加工，数控加工程序是必须的。
制备数控加工程序的过程称为数控加工程序编制，简称数控编程（NC programming），它是数控加工中的一项极为重要的工作。
2.1.2 数控编程方法简介数控编程方法可以分为两类，一类是手工编程；另一类是自动编程。
手工编程1.手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。
对于点位加工或几何形状不太复杂的平面零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。
但对轮廓形状由复杂曲线组成的平面零件，特别是空间复杂曲面零件，数值计算则相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对。
据资料统计，对于复杂零件，特别是曲面零件加工，用手工编程时，一个零件的编程时间与在机床上实际加工时间之比，平均约为30：1。
数控机床不能开动的原因中，有20～30％是由于加工程序不能及时编制出来而造成的。
因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用手工编程已不能满足要求，而必须采用自动编程方法。
2. 自动编程进行复杂零件加工时，刀位轨迹的计算工作量非常大，有些时候，甚至是不现实的。
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2.4.3 G代码功能介绍
1.与坐标系有关的G代码
（1）选择机床坐标系指令（G53）
G53 XαYβ；
机床原点
（2）工件坐标系设定指令 G92 X400. Z250.
β α
参考点
x 250
φ400
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z
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❖ (3)选择工件坐标系指令（G54~G59)
程序原点对应的坐标系称为工件坐标系。 这个坐标系由编程员自己设定，只要方便编 程即可。
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2.3.2 程序结构与程序段格式
1. 加工程序的结构 加工程序
主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 地址和数据
2. 程序段格式
N××××G××X±××××.×××Y±××××.×××F××S××T××M××LF
程序段序号 准备机能字
坐标字 进给功能字 刀具功能字
主可编轴辑转版 速功能字
2.2.1编程的几何基础
1.数控机床的坐标系
在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需要控 制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区 别不同运动方向。为了使编出的程序在不同厂家生 产的同类机床上有互换性，必须统一规定数控机床 的坐标方向。我国的JB3051-82标准为《数字控制 机床坐标轴和运动方向的命名》 ，其中的规定与国 际标准ISO841中的规定是相同的。
（1） 逼近误差 （2） 插补误差 （3） 圆整化误差
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2.2.2 编程的工艺基础
数控编程的特点：需要处理工艺问题
1.加工工件的选择
2.加工工序的划分
⑴刀具集中分序法
⑵粗、精加工分序法
⑶按加工部位分序法
3.工件的装卡方式
(1)尽量采用组合夹具
(2)选择合理的零件定位、夹紧的部位 避免干涉，便于
测量
(3)选择合理的夹紧力位置和方向 减少变形
(4)装卡、定位要考虑到可重编辑复版 安装的一致性
10
4.加工路线的确定 ⑴应尽量减少进、退刀等辅助时间。 ⑵铣削时，要尽量采用顺铣加工方式。 ⑶选择合理的进、退刀位置。 ⑷加工路线一般是先加工外轮廓，再加工内轮廓。 5.切削用量的选择
考虑机床、刀具、工件材料、冷却液等因素
工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量。
3.数学处理
数学处理的主要任务就是根据图纸数据求出编程所需 的数据。
4.编写程序清单 5.制备介质和程序检验
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2
二、 编程方法
编程方法有手工编程、数控语言编程和图 形编程三种
1.手工编程 2.数控语言编程 3.图形编程
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3
2.2数控加工工艺基础
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2.4 数控系统的指令代码
2.4.1 国际标准化组织准规定的准备功能指 令代码—G代码
（见教材表2-3） 模态代码：一经在一个程序段中指定，其功能一直
保持到被取消或被同组其它G代码所代替 非模态代码：的功能仅在所出现的程序段内有效 同组的两个代码不能出现在一个程序段中 不同组的G代码根据需要可以在一个程序段中出现
G17----xy平面; G18----zx平面; G19----yz平面.
Z Z/X平面
Y/Z平面
X
Y
X/Y平面
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19
2. 坐标值尺寸G代码
绝对值和增量值编程指令（G90，G91）
G90 X40.0 Y70.0；
绝对值编程
G91 X－60.0 Y40.0；增量值编程
Y
70.0
终点
30.0
起点
X
40.0
100.0
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3.插补功能指令
（1）快速点定位指令G00 格式为： G00 X— Y—； 三种可能的路径：
Y
Y
Y
B
B
B
A
A
A
X
X
X
a）方案1
b）方案2
c）方案3
图2-5 G00指可编令辑的版 运动轨迹
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（2）直线插补指令（G01）
G01XxYyZz Ff
例：直线轴插补： （G90）G01 X220.0 Y110.0 F200.0；
第二章 数控加工程序的编制
2.1概述
一、 数控编程的内容与步骤 数控编程的过程可以用流程图2-1表示。各环节简要
说明如下：
确定 工
数
编写 制备
程
加工 艺
学
程序 控制
序
方案
处
处
清单
介质
检
理
理
验
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1
图2-1 数控编程过程
1.确定加工方案
选择能够实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹 方法。
2.工艺处理
辅助功能字 结束13符
常用地址字符
地址字
意义
A 、B、 C 围绕X、Y、Z轴旋转的旋转轴角度尺寸字
F 、S、T 进给速度指定机能、主轴速度机能、刀具机能
G 准备机能
I、J、K 插补参数
M 辅助机能
N 程序段序号
U、V 、W 与X、Y、Z轴平行的第2移动坐标尺寸字
X 、Y、 Z 主坐标轴X、Y、Z移动坐标尺寸字
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17
举例
❖ 程序如下：
❖ N1 G00 G90 G54 X10 Y10；
❖ N2 G01 X30 F100；
❖ N3 X10 Y20；
❖ N4 G00 G53 X10 Y20；
❖ N5 X0 Y0；
❖ N6 G28 X0 Y0；
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(4)坐标平面设定指令（G17，G18，G19）
G91 G01 X200.0 Y100.0 F200.0；
Y 110.0
（终点）
10.0
（起点）
O 20.0
220.0 X
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（3）圆弧插补指令
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11
2.3 数控标准
2.3.1 数控程序编制的国际标准和国家标准 1. ISO代码和EIA代码
国际标准化协会 美国电子工业协会 2. 数控标准的内容： 数控的名词术语； 数控机床的坐标轴和运动方向；
数控机床的字符编码（ISO代码、EIA代码） 数控编程的程序段格式； 准备机能（G代码）和辅助机能（M代码）； 进给功能、主轴功能和刀具功能。
标值和提高加工精度
4．编程零点 5. 绝对尺寸与增量尺寸
从工件坐标系的原点进行标注的尺寸 相对它前一点的位置增量进行标注的尺寸
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7
6． 对刀点的确定
对刀点也称起刀点是数控加工中刀具相对工件运 动的起点。
a）对称零件的对刀点选择
b）钻孔加工时的对刀点选择
图2-4 对刀点的选择
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8
7.编程中的误差控制
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4
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5
图2-2 数控可机编辑床版坐标系的定义
6
2．机床零点与参考点
机床零点：机床坐标系的零点。（基准点） 参考点：由挡铁和限位开关预先确定好的点。
返回参考点
3. 工件坐标系与工件零点
用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系 选择工件零点的原则：便于将工件图的尺寸方便地转化编程的坐