第01章 数控编程基础.ppt

1.1 数控编程概述 1.2 数控机床的坐标系 1.3 数控机床的有关功能1.4 数控加工程序的格式与组成1.5 数控机床上的有关点 1.6 刀具补偿功能1.7 数控机床编程原则 1.8 程序编制中的误差问题 1.9 编制程序时的工艺处理1.10 手工编程的数学计算 第1章数控编程基础 1.1 1.1 数控编程概述数控编程概述 数控机床是严格按照从外部输入的程序来自动地对被加工零件进行加工的。数控程序是包含加工信息，按一定的格式编写，用于控制数控机床自动加工的一系列指令代码。数控系统的种类繁多，它们使用的指令代码和格式也不尽相同。当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按该机床编程手册中的规定进行程序编制。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。第1章数控编程基础 分分析析零零件件图图样样和和制制定定工工艺艺方方案案数数 学学 处处 理理编编 写写 程程 序序程程 序序 校校 验验修正1.1.1 1.1.1 数控编程的概念和步骤数控编程的概念和步骤数控编程的概念和步骤数控编程的概念和步骤 数控程序编制的步骤制制 备控备控制介制介质质零件图 内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量；正确选择编程原点及坐标系（选择原则见教材）。1.1.分析零件图样和工艺处理分析零件图样和工艺处理 2.2.数值计算数值计算 设定编程坐标系，根据零件的几何尺寸、加工路线和刀具补偿半径，以获得刀位数据。通常计算出加工轮廓图线、切入线和切出线的起点、终点、圆弧的圆心的坐标值。第1章数控编程基础 3.3.编写加工程序单编写加工程序单 程序编制人员使用数控系统的程序指令代码，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。5.5.程序校对与首件试切程序校对与首件试切 手工编写与输入的程序，先人工检查，再利用机床空运转或模拟来检验程序格式和刀具路径是否正确；零件的首件试切还可检验零件的加工精度是否符合要求。第1章数控编程基础 4.4.制备控制介质制备控制介质 制备控制介质，即把编制好的程序单上的内容，记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。1.1.2 1.1.2 数控编程的方法数控编程的方法数控编程的方法数控编程的方法 第1章数控编程基础 手工编程手工编程 编程的全过程都是由人工完成 特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。适用于形状简单的零件编程。第1章数控编程基础 自动编程自动编程 除分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作利用计算机软件辅助完成。特点：编程效率高，可解决复杂形状零件的编程。适用于形状复杂，由曲面组成的零件。UG软件编程属于图形交互式自动编程。1.1.3 1.1.3 数控编程中的有关规则及代码数控编程中的有关规则及代码数控编程中的有关规则及代码数控编程中的有关规则及代码 数控系统只能接受二进制信息，所以必须把字符转换成8bit信息组合成的字节，用“0”和“1”组合的代码来表达。数控系统的两种通用标准：国际标准化组织（ISO）标准和美国电子工程协会（EIA）标准。使用时我们不关心“内码”，只使用输入的代码（“外码”）。如X1.258，G01等。各数控系统所用“外码”标准尚未完全统一，代码、指令及其含义不完全相同，程序应按所用机床编程手册中的规定编写。第1章数控编程基础 1.1.4.1 1.1.4.1 国外的数控系统国外的数控系统 1.1.4 1.1.4 典型的数控系统介绍典型的数控系统介绍典型的数控系统介绍典型的数控系统介绍 FANUC数数控系统控系统 SIEMENS数控系统数控系统 常见的是FANUC 0和FANUC 0i型 常用SIEMENS802S/C、SIEMENS810和SIEMENS840型。第1章数控编程基础 FANUC系系统数控车统数控车第1章数控编程基础 FANUC系系统加工中统加工中心心第1章数控编程基础 华中数控华中数控系统系统 广州数控系统“世纪星”系列。HNC21T 车削系统HNC21/22M 铣削系统。GSK928GSK980。第1章数控编程基础 1.1.4.2 1.1.4.2 国内的数控系统国内的数控系统 华中系统华中系统数控车数控车第1章数控编程基础 华中系统数华中系统数控控铣铣 钻钻 床床第1章数控编程基础 1.2 1.2 数控机床的坐标系数控机床的坐标系 1.2.1 机床坐标系的确定原则机床坐标系的确定原则 在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具运动(假定刀具相对于静止的工件运动)。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，确定加工过程。为了描述机床的运动和编写程序的互换性，国际标准化组织对数控机床的坐标系作了规定。（1）机床相对运动的规定 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，用机床坐标系来描述。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。第1章数控编程基础（2）机床坐标系的规定 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。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。第1章数控编程基础 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。增大工件与刀具之间距离的方向即为各坐标轴的正方向。如右图 所示为数控车床上两个运动的正方向。第1章数控编程基础 1.2.2 运动方向的确定运动方向的确定 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标(车，铣)，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。第1章数控编程基础（1）Z坐标 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。如上图为数控车床的坐标系确定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。(数控车床的X轴在工件的径向且平行于横滑座)。上图所示为数控车床的X坐标。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。图 所示为数控铣床的X坐标。第1章数控编程基础（2）X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。右图所示为数控车床的Y坐标。第1章数控编程基础（3）Y坐标 前置刀架后置刀架第1章数控编程基础 练习：确定车床坐标系练习：确定车床坐标系 立式铣床卧式加工中心第1章数控编程基础 练习：确定加工中心坐标系练习：确定加工中心坐标系 1.3.1 准备功能（准备功能（G代码）代码）准备功能（G代码）指令是由地址符G加两位数值构成的，是使数控机床建立起某种加工方式的指令，用G和两位数字组成。G代码分为模态代码（又称续效代码）和非模态代码（非续效代码）。续效代码：在程序中执行后，一直有效，直到被同组的代码取 代，如G01非续效代码：只在所处的程序段中执行且有效，如G04 1.3 1.3 数控机床的有关功能数控机床的有关功能 各个国家，甚至在一个国家内，数控系统的G代码含义并未真正统一。FANUC数控系统的G代码见教材表1-1。以下以FANUC系统的常用指令为例对常用指令作一介绍。第1章数控编程基础 1 1）绝对坐标和相对（增量）坐标指令）绝对坐标和相对（增量）坐标指令(G90(G90，G91)G91)绝对坐标：坐标值以编程原点为基准得出。增量坐标：坐标值是以前一位置为计算起点得出。G90绝对坐标数值。G91增量（相对）坐标数值（相对上一点）。1.1.与坐标系有关的指令与坐标系有关的指令 A点：G90 X200.0 Y60.0；B点：G91 X-120.0 Y90.0；第1章数控编程基础 绝对坐标增量坐标 在有些数控系统中（如车床），没有G91指令代码，而是采用不同的地址。X、Y、Z绝对坐标；U、V、W增量坐标 第1章数控编程基础 2 2）工件坐标系设定指令（工件坐标系设定指令（G50/G92G50/G92）通过当前刀位点所在位置来设定加工坐标系的原点，称为初始位置法。这一指令不产生机床运动。如FANUC系统G50 XZ；（数控车床）G92 XYZ；（数控铣床，加工中心）XYZ的坐标值为刀位点在工件坐标系中的当前（初始）位置。3 3）工作坐标系的选取指令）工作坐标系的选取指令 (G54(G54G59)G59)6个工作坐标系皆以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示。对刀后，通过机床面板输入机床坐标系与工件坐标系之间的距离，需要提前输入机床内部。第1章数控编程基础 4 4）坐标）坐标平面选择指令平面选择指令(G17，G18，G19)用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面（加工平面）。G17XY平面G18XZ平面G19YZ平面 一般情况下，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章数控编程基础 5 5）参考点返回指令）参考点返回指令(G28)(G28)G90 G28 X500.0 Y350.0；格式：G28 X_Y_Z_；式中X_Y_Z_为中间点的坐标值，用于数控机床回参考点结束程序或换刀，可自动取消刀具长度补偿。第1章数控编程基础 1 1）快速定位）快速定位(G00)(G00)刀具从当前位置快速移动到切削开始前的位置，在切削完了之后，快速离开工件。一般在刀具非加工状态的快速移动时使用，该指令只是快速到位，其运动轨迹因具体的控制系统不同而异，进给速度F对G00指令无效。刀具从所在点以数控系统预先调定的最大进给速度，快速移至坐标系的另一点。G00 X Y Z ；G90 G00 X40.0 Y20.0 2.2.运动路径控制指令运动路径控制指令 2 2）直线插补指令）直线插补指令(G01)(G01)刀具作两点间的直线或斜线运动加工时用该指令，G01指令表示刀具从当前位置开始以给定的速度(切削速度F)，沿直线移动到规定的位置。格式：G01 X Y Z F ；G01 X40.0 Y20.0 F100；第1章数控编程基础 直线插补运动例：实现图中从A点到B点的直线运动,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 第1章数控编程基础 2 2）圆弧插补指令）圆弧插补指令(G02(G02，G03)G03)圆弧插补，G02为顺时针加工，G03为逆时针加工，刀具进行圆弧插补时必须规定所在平面，然后再确定回转方向，如图，沿圆弧所在平面(如xy平面)的另一坐标轴的负方向(-z)看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。圆弧方向判别第1章数控编程基础 4 4）暂停功能）暂停功能(G04)(G04)G04暂停指令可使刀具作短时间无进给加工或机床空运转使加工表面降低表面粗糙度。格式：G04 X/P；G04 X1.6或G04 P1600；1.6或1600表示1.6秒，G04为非续效指令G02/G03的编程格式：用I、J、K指定圆心位置时：（G02/G03）XYZIJKF；用圆弧半径R指定圆心位置时：（G02/G03）XYZRF；第1章数控编程基础 1 1.程序停止程序停止 (M00)(M00)执行含有M00指令的语句后，机床自动停止。如编程者想要在加工中使机床暂停（检验工件、调整、排屑等），使用M00指令，重新启动后，才能继续执行后续程序。1.3.2 辅助功能（辅助功能（M指令）指令）辅助功能也称M功能，它是指令机床做一些辅助动作的代码。例如，主轴的旋转、冷却液的开、关等。ISO标准中M功能从G00-G99，共100种。不同数控系统的M代码含义是有差别的。FANUC数控系统的G代码见教材表1-2。以下以FANUC系统的常用指令为例对一些常用指令作介绍。第1章数控编程基础 2 2选择停止选择停止(M01)(M01)执行含有M01的语句时，如同M00一样会使机床暂时停止，但是，只有在机床控制盘上的“选择停止”键处在“ON”状态时此功能才有效，否则，该指令无效，常用于关键尺寸的检验或临时暂停。3 3.程序结束程序结束(M02)(M02)该指令表明主程序结束，机床的数控单元复位，如主轴、进给、冷却停止，表示加工结束，但该指令并不返回程序起始位置。第1章数控编程基础 4 4M03 M03 主轴正转（逆时针）主轴正转（逆时针）由尾座向主轴（车床）看，逆时针方向转动。5 5M04 M04 主轴反转（顺时针）主轴反转（顺时针）6 6M05 M05 主主轴轴停停转转7 7M06 M06 换刀指令换刀指令 8 8M07 M07 冷却液开冷却液开 9 9M08 M08 冷却液开冷却液开1010M09 M09 冷却液关冷却液关1111M19M19主轴定向停止主轴定向停止 第1章数控编程基础 1212M21 XM21 X轴镜像轴镜像 使X轴运动指令的正负号相反，这时X轴的实际运动是程序指定方向的反方向。1313M22 YM22 Y轴镜像轴镜像 使Y轴运动指令的正负号相反，这时Y 轴的实际运动是程序指定方向的反方向。1414M23 M23 镜像取消镜像取消1515M30M30程序结束程序结束 与M02同样，表示主程序结束，区别是M30执行后使程序返回到开始状态。第1章数控编程基础 1.3.3 其他功能指令其他功能指令 第1章数控编程基础（1）进给功能指令）进给功能指令F 进给速度是指刀具向工件进给的相对速度，单位mm/r或mm/min。当进给速度与主轴转速有关时，单位为mm/r，称为进给量。一般用直接数字法表示。F功能的分类：1）G98（车）G94（铣）表示进给量单位是mm/r。如F0.12 2）G99（车）G95（铣）表示进给量单位是mm/min。如：F120 3）进给倍率 实际进给率还可以通过机床操作面板上的进给倍率调整。第1章数控编程基础 主轴转速功能用来指定主轴的转速，可设置转动的单位r/min。1）恒线速度控制（G96、G97）当数控机床的主轴为伺服主轴时，通过指令G96来设定恒线速度（精加工表面质量高），G97取消恒线速度如：G96 S150表示切削速度为150m/min。2）最高速度限制（G50）G50有坐标系的设定和主轴最高转速设定两种功能。用恒定线速度进行切削加工，当切削半径较小时，主轴转速很高，为了防止出现事故，必须限定主轴最高转速。如：G50 S2300表示主轴最高转速设定为2300r/min。（2）主轴转速指令）主轴转速指令S 第1章数控编程基础 3）主轴转速波动检测功能（G26）该功能是数控系统对主轴转速进行监视。（3）刀具功能指令）刀具功能指令T 不同数控系统方法不同，主要格式有：1）采用T指令 用于数控车床。格式：T4（T加4位数字表示），前两位是刀具号，后两位是刀补号(既是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号)。如：T0303选择第3刀具，3号偏置量，T0300选择第3刀具，刀具偏置取消。2）采用T、D指令 用于加工中心。格式T2 D2，T后两位数字，表示刀号，选择刀具；D后面两位数，表示刀补号。1.4 常数控加工程序的格式与组成常数控加工程序的格式与组成1.4.1 1.4.1 程序段格式程序段格式程序段格式程序段格式 不同机床因其所使用的数控系统不同，程序也略有差异。编程时，必须严格按照所使用机床的编程说明书规定的格式书写，以下用FANUC 0i 系统为例说明。程序段格式是指同一个程序段中关于地址（字母）、数字和符号等各个信息代码的排列顺序和含义规定的表示方法。程序由程序开始(程序号)、程序内容和程序结束三部分组成。字地址程序段格式(地址可变程序段格式)目前使用最多，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的；在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字，可以不重写，仍然有效。字地址格式编写的程序简短、直观、易检查和修改，故目前广泛应用。第1章数控编程基础 1.4.2 1.4.2 小数点输入小数点输入小数点输入小数点输入 程序中有无小数点的含义根本不同。无小数点时，与参数设定的最小输入增量有关。如：G21 X 1.0即为X 1mm;G21 X 1即为X 0.001mm或 0.01mm（因参数设定而异);%O0050；程序号(程序开始)G50X120.0 Z180.0；T0101；S800 M03；程序内容G00 X25.0 Z2.0；M30；程序结束%1.4.3 1.4.3 零件加工程序的结构零件加工程序的结构零件加工程序的结构零件加工程序的结构 1.程序开始程序开始 程序号为程序的开始部分，每个程序都要有程序号。FANUC“O”第1章数控编程基础 第1章数控编程基础 2.程序主体程序主体 由若干个程序段（行）组成。程序段格式由语句号字、数据字和程序段结束组成。如：N20 G01 X35.0 Y-46.25 F100.0；数控车一般格式：N G XYZFST；3.程序结束程序结束 常用M30结束整个程序。4.程序字的说明程序字的说明 表示地址符的英文字母的含义 第1章数控编程基础 功 能地 址 字 母意 义程序号O、P程序编号，子程序号的指定程序段号N程序段顺序编号准备功能G指令动作的方式坐标字X、Y、Z坐标轴的移动指令A、B、C；U、V、W附加轴的移动指令I、J、K圆弧圆心坐标进给速度F进给速度的指令主轴功能S主轴转速指令（r min-1）刀具功能T刀具编号指令辅助功能M、B主轴、冷却液的开关，工作台分度等补偿功能H、D补偿号指令暂停功能P、X暂停时间指定循环次数L子程序及固定循环的重复次数圆弧半径R实际是一种坐标字 位于程序段之首，由地址N和后面若干位数字组成。如N1200 程序不是按语句号的次序执行，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。语句号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标。有些数控系统可以不使用语句号。（1 1）程序段号字）程序段号字(顺序号字顺序号字)N)N 使数控机床作好某种操作准备的指令。用G和两位数字组成。G00G99 第1章数控编程基础（2 2）准备功能字）准备功能字G G 坐标字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。由地址，+、-符号和数值组成。如：G01 X50.5 Z-12.25 常用地址：XYZ PQR为距离UVWI J KABC（3 3）坐标字）坐标字 设置加工进给量（进给速度），用F和数值表示，有两种单位mm/r和mm/min。第1章数控编程基础（4 4）进给功能字）进给功能字F F 设置切削速度（转速），用S和数值表示，有两种单位m/min和r/min。用于指定主轴转速。单位为r/min。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。单位为m/min。（5 5）主轴转速字）主轴转速字S S 用T和后面的数值组成，用于指定加工时所用刀具的编号。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。第1章数控编程基础（6 6）刀具功能字）刀具功能字T T 用于控制机床或系统开关功能的指令。用M和两位数字组成。M00M99。（7 7）辅助功能字）辅助功能字 常用分号“;”第1章数控编程基础（8 8）程序段结束）程序段结束 5.程序的分类程序的分类 程序分为主程序和子程序。主程序调用子程序时，要用M98指令呼叫子程序。呼叫某一子程序需要在M98后面写上子程序号。此时要改O为P。M98调用子程序、M99子程序结束指令的格式如下：M98 P L ；M99 P ；其中，P为程序号，L为调用次数。第1章数控编程基础 1.5 1.5 数控机床上的有关点数控机床上的有关点 1.5.1 机床原点的设置机床原点的设置 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，见图所示。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。数控车床的原点 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见图。第1章数控编程基础 数控铣床的原点 1.5.2 机床参考点机床参考点 机床参考点的位置由机械挡块或行程开关确定，机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。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。数控机床开机后，必须先确定机床原点，而确定机床原点需要操作机床回参考点，为机床的位置测量装置指定基准位置，这样通过确认参考点，就确定了机床原点，机床才能正常工作。第1章数控编程基础 回零操作是对基准的重新核定，可消除由于种种原因产的基准偏差。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。第1章数控编程基础 1.5.3 刀架相关点刀架相关点 1.5.4 装夹原点装夹原点 1.5.5 工件坐标系原点工件坐标系原点 在工件坐标系上，确定工件轮廓的编程和计算原点。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。又叫工件坐标系。要求：与机床坐标系的坐标轴方向一致。目的：它是编程时计算轮廓曲线上各基点或节点坐标值的依据。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。数车工件选在轴线的右端面；数铣(加工中心)选在工件上表面正中。第1章数控编程基础 1.1.数控车床上工件编程零点的确定数控车床上工件编程零点的确定 根据计算最方便的原则，可以选择以机床零点编程或以工件零点编程。第1章数控编程基础 车削加工的编程原点2.2.数控铣床上工件编程零点的确定数控铣床上工件编程零点的确定 G92和G54G59指令都是用于设定工作坐标系的，但他们是有区别的。G92是通过程序来设定，G54G59指令通过CRT/MDI在设置参数下设定。第1章数控编程基础 编程零点的选择原则是：1）应使编程零点与工件的尺寸基准重合。2）应使编制数控程序时的运算最为简单，避免出现尺寸链计算 误差。3）引起的加工误差最小。4）编程零点应选择在容易找正，在加工过程中便于测量的位置。对于编程员来说，一般只要知道工件上的编程原点就够了，与机床原点、机床参考点无关，也与所选用的机床型号无关。为了编程方便，在图纸上选择一个适当位置作为程序原点，也叫编程原点或程序零点。第1章数控编程基础 对于简单零件，工件零点就是程序零点，这时的编程坐标系就是工件坐标系。对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置。程序原点一般用G92或G54G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）指定。1.5.6 程序起点程序起点 第1章数控编程基础 1.6 1.6 刀具补偿功能刀具补偿功能1.6.1 1.6.1 刀具位置补偿（车床）刀具位置补偿（车床）刀具位置补偿（车床）刀具位置补偿（车床）1.6.2 1.6.2 刀具长度补偿刀具长度补偿刀具长度补偿刀具长度补偿 在程序中写入刀具长度补偿指令，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。具体见教材P38。（1）刀具长度偏置指令(G43，G44，G49)G43 正向偏置G44 负向编置G49 偏置取消 当使用G43时，与程序给定移动量的代数值做加法。使用G44时做减法，从而得到实际的移动的终点坐标，G43称正偏置，G44称负偏置。第1章数控编程基础 第1章数控编程基础 第1章数控编程基础 1.6.3 1.6.3 刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿 刀具总有一定的刀具半径或刀尖部分有一定的圆弧半径（假想刀尖），加工轮廓时，刀位轨迹与轮廓之间相差一个刀具半径值(且当刀具磨损，换新刀时刀具半径值会改变)。对有刀具半径补偿功能的机床编程时，可按零件轮廓编程。第1章数控编程基础 刀具半径补偿示意 刀具半径补偿分为刀具半径左补偿和刀具半径右补偿。刀具左补偿：假设工件不动，沿刀具运动方向看，刀具在零件左侧。反之则为刀具右补偿。刀具半径补偿的引入，加入刀具半径补偿对零件的加工，刀具半径补偿取消的三个过程。刀具半径补偿的建立与取消，在线性轨迹段(用G00或G01指令)完成。从它的起点开始，刀具中心渐渐往预定的方向偏移，到达该线性段的终点时，刀具中心相对于终点产生一个刀具半径大小的法向偏移。第1章数控编程基础（1 1）刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令(G40(G40，G41G41，G42)G42)G40 刀具补偿取消G41 刀具左补偿G42 刀具右补偿第1章数控编程基础 第1章数控编程基础（2 2）刀尖半径补偿注意事项）刀尖半径补偿注意事项 G41、G42指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段，可以与G00和G01指令写在同一个程序段内，在这个程序段的下一程序段始点位置，与程序中刀具路径垂直的方向线过刀尖圆心。必须用G40指令取消刀尖半径补偿，在指定G40程序段的前一个程序段的终点位置，与程序中刀具路径垂直的方向线过刀尖圆心。第1章数控编程基础 在使用G41或G42指令模式中，不允许有两个连续的非移动指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且产生过切或少切现象。切断端面时，为了防止在回转中心部位留下少切削的小锥。加工终端接近卡爪或工件的端面时，指令G40为了防止卡爪或工件的端面被切。想在工件阶梯端面指定G40时，必须使刀具沿阶梯端面移动到F点，再指定G40，且XAR；第1章数控编程基础 在G74G76、G90G92固定循环指令中不用刀尖半径补偿。在手动输入中不用刀尖半径补偿。在加工比刀尖半径小的圆弧内侧时，产生报警。在阶梯锥面连接处退刀时指定G40，在指定G40的程序段里使用反映斜面方向的I、K地址来防止工件被过切。第1章数控编程基础 1.7 1.7 数控机床编程规则数控机床编程规则 1.1.7.1 7.1 直径编程和半径编程直径编程和半径编程1.7.2 1.7.2 绝对值编程（绝对值编程（G90G90）绝对坐标编程：在程序中用G90指定，刀具运动过程中所有的刀具位置坐标是以一个固定的编程原点为基准给出的，即刀具运动的指令数值（刀具运动的位置坐标），是与某一固定的编程原点之间的距离给出。1.7.3 1.7.3 增量值编程（增量值编程（G91G91）增量坐标编程：在程序中用G91指定，刀具运动的指令数值是按刀具当前所在位置到下一个位置之间的增量给出。1.7.4 1.7.4 混合编程等混合编程等 见教材P55。1.8 1.8 程序编制中的误差问题程序编制中的误差问题 1.8.3 1.8.3 其它误差和程序编制误差的控制其它误差和程序编制误差的控制1.8.2 1.8.2 程序编制误差的分布形式程序编制误差的分布形式 1）零件轮廓外侧 2）零件轮廓内侧 3）零件轮廓两侧1.8.1 1.8.1 程序编制误差的种类程序编制误差的种类 1）逼近误差 2）插补误差 3）尺寸圆整误差1.9 1.9 编制程序时的工艺处理编制程序时的工艺处理 数控加工工艺概括起来主要包括如下内容：（1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。（2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等。（4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹具方案的确定、划分工步、选取刀辅具和确定切削用量等。（5）数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。（6）分配数控加工中的容差。（7）处理数控机床上的部分工艺指令。虽然数控加工工艺内容较多，但有些内容与普通机床加工工艺非常相似。1.9.1 1.9.1 分析零件图样分析零件图样1.9.2 1.9.2 确定加工路线确定加工路线1数控车床进给路线的选择（1）最短的切削进给路线（2）最短的空行程路线（3）大余量毛坯的阶梯切削进给路线第1章数控编程基础 2数控铣床进给路线的选择数控铣床进给路线的选择（1）铣削外轮廓表面的进给路线（2）铣削内轮廓表面的进给路线3 3顺铣和逆铣的选择顺铣和逆铣的选择 当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣，按照顺铣安排进给路线。当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣安排进给路线。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刀；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。第1章数控编程基础 1.9.3 1.9.3 确定零件的安装方法和选择夹具确定零件的安装方法和选择夹具（1）尽可能选用标准夹具（组合夹具），在成批生产时才考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。（2）装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。（3）工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞的现象。（4）夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度，以减小其变形对加工精度的影响。（5）应尽可能采用气、液压夹具。第1章数控编程基础 1.9.4 1.9.4 对刀点和换刀点的确定对刀点和换刀点的确定 “对刀点”是指数控加工时，刀具相对工件运动的起点，这个起点也是编程时程序的起点。因此，“对刀点”也称“程序起点”或“起刀点”。在编程时应正确选择对刀点的位置。选择的原则如下：（1）选定的对刀点位置应便于数学处理和使程序编制简单；（2）在机床上容易找正；（3）加工过程中便于检查；（4）引起的加工误差小。对刀时，应使刀位点与对刀点重合。“刀位点”一般是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、面铣刀刀头底面的中心；球头铣刀的球头中心。第1章数控编程基础 1.9.5 1.9.5 选择刀具和确定切削用量选择刀具和确定切削用量 1 1数控刀具的选择和数控刀具的选择和使用特点使用特点 目前涂镀刀具，立方氮化硼等刀具已广泛用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。数控刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀头材料热脆性好，有良好断屑性能，和可调、易更换等特点。2切削用量的选择切削用量的选择 影响切削条件的因素有：（1）机床、工具、刀具及工件的刚性；（2）切削速度、切削深度、切削进给率；（3）工件精度及表面粗糙度；（4）刀具预期寿命及最大生产率；第1章数控编程基础（5）切削液的种类、冷却方式；（6）工件材料的硬度及热处理状况；（7）工件数量；（8）机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。决定切削速度的因素很多，概括起来有如下几种：（1）刀具材质；（2）工件材料；（3）刀具寿命；（4）切削深度与进刀量；（5）刀具的形状；（6）冷却液使用；（7）机床性能。第1章数控编程基础 1.10 1.10 手工编程的数值计算手工编程的数值计算 1.10.11.10.1数值计算的内容数值计算的内容数值计算的内容数值计算的内容 1.基点基点 一般数控系统具有直线和圆弧插补功能。零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧，这些几何要素之间的连接点称为基点。2.节点节点 如果工件轮廓是非插补曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是，用直线段或圆弧段去逼近非插补曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点。第1章数控编程基础 对图所示的曲线用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F等即为节点。3.刀位点轨迹的计算刀位点轨迹的计算 刀具半径为r时，刀位点轨迹与零件轮廓形状类似，偏离距离为r，对具有刀具半径补偿功能的数控机床，在程序中建立刀具补偿指令，操作时设置补偿值，仍按轮廓的基点或节点坐标编程。若机床所采用的数控系统不具备刀具半径补偿功能，按轮廓编移半径值后的刀位点轨迹进行数值计算。若更改刀具则需要修改程序。第1章数控编程基础 4.辅助计算辅助计算 计算切入段、切出段等辅助程序段的相关坐标值。1.10.2 1.10.2 基点坐标的计算基点坐标的计算基点坐标的计算基点坐标的计算 1.用数学方法计算用数学方法计算 例：上图所示零件中，A、B、C、D、E为基点。A、B、D、E的坐标值从图中很容易找出，C点是直线与圆弧切点，要联立方程求解。以B点为计算坐标系原点，联立下列方程：直线方程：Y=tg(+)X圆弧方程：（X-80）2+（Y-14）2=30可求得（64.2786，39.5507），换算到以A点为原点的坐标系中，C点坐标为（64.2786，51.5507）。第1章数控编程基础 简单轮廓图形的基点可以用数学方法手工计算，对复杂的轮廓图形可借助CAD“标注”功能获得基点的坐标值。2.借助借助CAD“标注标注”功能功能 第1章数控编程基础 例：如右图所示，利用AutoCAD绘图，标注的方法得出所需计算的刀位数据。分析具有刀径补偿的计算坐标点，切入切出线的设置；利用刀具半径补偿的情况；利用AutoCAD的做法。1.10.3 1.10.3 非圆曲线的节点计算非圆曲线的节点计算非圆曲线的节点计算非圆曲线的节点计算 1 1直线逼近零件轮廓曲线时的节点计算直线逼近零件轮廓曲线时的节点计算（1）等间距直线逼近的节点计算（2）等步长法直线逼近的节点计算（3）等误差法（变步长法）2 2圆弧逼近零件轮廓时节点计算圆弧逼近零件轮廓时节点计算（1）圆弧分割法（2）三点作图法 第1章数控编程基础 第5章数控编程基础 典型的数控机床