1、1第2章數控加工程序的編制2 內容提要 本章將簡要介紹數控加工工藝和典型數控加工方法、重點介紹手工加工程序編制的方法及編程實例；最后簡要介紹自動編程的相關概念。3第一節概述 第二節數控機床的坐標系第三節數控編程的數學處理第四節程序編制的代碼及格式第五節鏜銑數控加工及其手工編程 第六節車削數控加工及其手工編程第七節自動編程概述 4第一節 概 述5數控加工程序編制概念 從零件圖樣到數控加工指令的生成全過程。根據被加工零件圖樣的技術要求和工藝要求，將零件加工的工藝路線、零件輪廓軌跡尺寸、切削參數（主軸轉速、進給量、背吃刀量等）及輔助動作（換刀、主軸正反轉、冷卻液啟停、工件夾緊松開等），用系統規定的指

2、令代碼和格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質的整個過程。 一、程序編制的基本概念第一節 概述程序編制的基本概念6編程方法：手工編程和自動編程 手工編程 定義：整個編程過程由人工完成。特點：對編程人員的要求高（熟悉數控代碼功能、編程規則，具備機械加工工藝知識和數值計算能力） 適用： 幾何形狀不太復雜的零件； 三坐標聯動以下加工程序 第一節 概述程序編制的基本概念7 自動編程： 定義：編程人員根據零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統的規定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，編程系統將根據數控系統的類型輸出數控加工程序。 適用： 形狀復雜的零件， 雖不復雜但編程工作量很大的零件（

3、如有數 千個孔的零件） 雖不復雜但計算工作量大的零件（如非圓曲 線輪廓的計算）第一節 概述程序編制的基本概念8 比較分析用手工編程時，一個零件的編程時間與機床實際加工時間之比，平均約為30：1。數控機床不能開動的原因中，有20%30%是由于加工程序不能及時編制出造成的編程自動化是當今的趨勢！但手工編程是學習自動編程基礎！第一節 概述程序編制的基本概念9圖紙工藝分析 在對圖紙工藝分析（與普通加工的圖紙分析相似）的基礎上：確定加工機床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序；確定切削用量（主軸轉速、進給量、背吃刀量）等工藝參數 計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯

4、誤修改二、手工編程的內容和步驟第一節 概述手工編程的內容和步驟10XY 35300100R100R10010050100OYOXZ 3510070200Z第一節 概述手工編程的內容和步驟11計算運動軌跡 根據圖紙尺寸及工藝線路的要求：選定工件坐標系；計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標值（基點、節點）；將坐標值按NC機床規定的編程單位（脈沖當量）換算為相應的編程尺寸。錯誤計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙修改第一節 概述手工編程的內容和步驟12XY 35300100R100R10010050100OYOXZ 3510070200Z第一節 概述手工編程的內容和步驟13編制

5、程序及初步校驗 根據制定的加工路線、切削用量、選用刀具、輔助動作，按照數控系統規定的指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進行初步校核（閱讀法）、檢查上述兩個步驟的錯誤。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改第一節 概述手工編程的內容和步驟14N01 G90 G17 G00 G42 D01 X50 Y70 S400 M03 M08 ；N02 Z-240；N03 G01 X400 F250 ；N04 X300 Y370 ；N05 G03 X200 Y270 J-100 ；N06 G02 X100 Y170 I-100 ；N07 G01 Y50 ；N08 G00

6、G40 Z-165 M05 M09 ；N09 X300 Y120 M02；XY 35300100R100R10010050100OYOXZ 3510070200Z第一節 概述手工編程的內容和步驟15制備控制介質 將程序單上的內容，經轉換記錄在控制介質上（如存儲在磁盤上），作為數控系統的輸入信息，若程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改第一節 概述手工編程的內容和步驟16 程序的校驗和試切 所制備的控制介質，必須經過進一步的校驗和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯誤，應分析錯誤產生的原因，進行相應的修改。 程序校驗用

7、于檢查程序的正確性和合理性；程序試切還能檢查加工精度。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質校驗和試切零件圖紙錯誤修改第一節 概述手工編程的內容和步驟17常用的校驗方法：靜態校驗：利用數控系統的“校驗功能”運行程序，通過刀具運動軌跡檢查程序的正確性動態校驗:利用數控系統的“空運行”功能運行程序，在不安裝工件的情況下，控制機床運行，檢查程序的正確性及刀具干涉情況平面輪廓：用筆代刀具，坐標紙代工件空運轉繪圖。空間曲面：用蠟塊、塑料、木料或價格低的材料作工件試切。 用靜態（機床不動）或動態顯示（空運行）的方法.第一節 概述 18第一節 概述手工編程的內容和步驟19試切法：試切法用于檢查運動軌跡

8、正確性和加工精度 校驗方法只能檢查運動軌跡的正確性，不能判別加工誤差。首件試切(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求。 當發現錯誤時，應分析錯誤的性質，或修改程序單，或調整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規定的精度要求為止。第一節 概述 20三、數控加工工藝簡介和數控加工方法數控加工工藝分析 (1) 數控加工零件圖工藝性分析 a.檢查零件圖的完整性和正確性 對輪廓零件，檢查構成輪廓各幾何元素的尺寸或相互關系（例如相切、相交、平行、垂直和同心等）的標注是否完整。 對于準備用加工中心加工的零件，檢查零件圖上各個方向的尺寸是否有統一的設計基準。以保證多次裝夾

9、加工后其相對位置的正確性。 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法21 b. 特殊零件的處理 對于一些特殊零件，例如對于厚度尺寸有要求的大面積薄壁板零件，由于數控加工時的切削力以及薄板的彈性退讓容易產生切削面的震動，會影響薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度的要求。因此在加工這些零件時應采取特別的工藝處理手段。例如改進裝夾方式、采用合適的加工順序和刀具、選擇好粗精加工余量的大小等。 (2) 數控機床的選擇（數控加工方法） 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法22(3)夾具的選擇 a)盡可能做到在一次裝夾后能加工出全部或大部分待加工表面，盡量減少裝夾次數，以提高加工效率和保證加工精度。 b)盡量采用組

10、合夾具，通用夾具，避免采用專用夾具。 c)裝卸零件要方便可靠，能迅速完成零件的定位、夾緊和拆卸過程，以減少加工輔助時間。 d)裝夾方式有利于數控編程計算的方便和精確，便于編程坐標系的建立。通常要求夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定，便于建立零件與機床坐標系的尺寸關系。 e)夾具要敞開，避免加工路徑中的刀具與夾具元件發生碰撞。 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法23(4)刀具的選擇 a)數控加工對刀具有較高的要求。要求刀具具有較高的精度、剛度和耐用度。對于高速加工，還要求刀具具有能夠承受高速切削和強力切削的能力。為此，應盡量采用整體硬質合金刀具或鑲不重磨機夾硬質合金刀片及涂層刀片。刀具的

11、耐用度應至少能保證加工一個零件或一個工作班的工作時間。在自動化生產線上，還要求刀具耐用一致性好，以便于刀具壽命管理。 b)要根據零件材料的性能、加工工序的類型、機床的加工能力以及準備選用的切削用量來合理的選擇刀具。例如對于銑削平面零件，可采用端銑刀和立銑刀。對于模具加工中常遇到的空間曲面類型銑削，通常采用球頭銑刀或帶小圓角的鼻型刀。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法24 c)在凹形輪廓銑加工中，選用的刀具半徑應小于零件輪廓曲線的最小曲率半徑，以免產生零件過切，影響加工精度。在不影響加工精度的情況下，刀具半徑盡可能取大一點，以保證刀具有足夠的剛度和高的加工效率。 d) 刀具的結構和尺寸應符合

12、標準刀具系列。 e) 在刀具裝入機床主軸前，應進行刀具幾何尺寸（半徑和長度）的預調。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法25(5)工序劃分的原則 a）以裝夾定位和加工部分劃分工序對于加工內容較多的零件，按零件結構特點將加工部分分成若干部分，每一部分可用典型刀具加工。例如加工內腔、外型、平面或曲面等。加工內腔時，以外型夾緊定位，加工外型時，以內腔的孔夾緊定位。 b）以所用刀具劃分工序有些零件在一次裝夾中可以完成許多加工內容，這時可以把用一把刀能加工完的所有部位作為一道工序。然后再換第二把刀加工，作為新的一道工序。這樣可減少換刀次數，減少空程時間。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法26 c）

13、以粗、精加工劃分工序對于容易發生加工變形的零件，通常粗加工后需要進行矯形，這時粗加工和精加工作為二道工序，可以采用不同的刀具或不同的數控機床加工。 數控加工的工序順序安排，除依照先基準面加工，先面加工后孔加工，先粗加工后精加工的一般原則外，還應利用數控加工具有工序集中的特點，在一次裝夾中盡可能完成所有可能的加工。此外，如果在毛坯或基準面的預加工、次要部位的加工，采用普通機床加工的話，還應考慮數控加工和普通加工的銜接問題，在制定工藝文件中應明確標明對工序的技術要求，例如面和孔的精度要求，形位公差，尺寸要求，加工余量大小等。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法27CR30R20R5020f刀具運

14、動軌跡工件輪廓XYZ35(6)選擇合適的對刀點對刀點（起刀點）：加工起點，用于確定刀具與工件相對位置。 對刀點可以是工件或夾具上的點，或者與它們相關的易于測量的點。對刀點確定之后，機床坐標系與工件坐標系的相對關系就確定了。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法對刀點選擇示例28 刀位點：刀具上的特定點，用于確定刀具在機床坐標系的位置。鏜刀鉆頭立銑刀、端銑刀面銑刀指狀銑刀球頭銑刀車刀第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法29 對刀：使“對刀點”與“刀位點”重合的操作。YZ3530工件對刀示意圖刀具夾具墊板螺栓工件螺帽 選擇對刀點的原則： 選在零件的設計基準或工藝基準上，或與之相關的位置上。選在對

15、刀方便，便于測量的地方。選在便于坐標計算的地方 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法30（7）加工線路的確定 加工線路加工過程中刀具相對于工件的運動軌跡次序。孔類加工（鉆孔、鏜孔）原則：在滿足精度要求前提下，盡可能減少行程第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法31車削或銑削： 原則： 盡量采用切向切入/出，不用徑向切入/出，以避免由于切入/出路線的不當降低零件的表面加工質量。 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法切向切入徑向切入32 空間曲面的加工（c）（b）（a）第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法33加工線路的選擇應遵從的原則：盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程以提高生產率。保證零件的

16、加工精度和表面粗糙度要求。保證零件的工藝要求。利于簡化數值計算，減少程序段的數目和程序編制的工作量。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法34(8)程序編制中的誤差 數控機床上加工零件的誤差分類：加工過程的誤差：它是加工誤差的主體，主要包括數控系統（包括伺服）的誤差和整個工藝系統（機床刀具夾具毛坯）內部的各種因素對加工精度的影響。 編程誤差：包括用NC系統具備的插補功能去逼近任意曲線時所產生的逼近誤差，以及擬合誤差、圓整化誤差。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法35直線逼近任意曲線產生的逼近誤差用球頭刀加工曲面，刀位點從O1到O2時，切觸點從A移動到B，行切加工將產生高度為H的殘留區域 第

17、一節 概述數控加工工藝和數控加工方法362. 數控加工方法 （1）平面孔系零件的加工方法 對這類形位精度或尺寸精度要求較高的零件，采用數控鉆床與鏜床加工。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法37（2）旋轉體類零件的加工方法 采用數控車床或數控磨床加工，車削零件的毛坯多為棒料或鍛坯，加工余量較大且不均勻，在編程中，粗車加工線路要重點考慮。4321先用直線程序進行粗加工，再按零件輪廓進行精加工 可先按圖中的方法進行14次粗加工，再精加工成形第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法38（3）平面輪廓零件的加工方法 采用數控銑床加工。為保證加工平滑，應增加切入和切出程序段若平面輪廓為數控系統不具備插補

18、功能的線型時，應先采用直線、圓弧去逼近該零件的輪廓 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法39（4）空間輪廓表面的加工方法 空間輪廓表面的加工可根據曲面形狀、機床功能、刀具形狀以及零件的精度要求，采用不同加工方法：三軸兩聯動加工三軸聯動加工四軸聯動加工方法五軸聯動加工第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法40三軸兩聯動加工-“行切法” 以X、Y、Z軸中任意兩軸作插補運動，另一軸（軸）作周期性進給。這時一般采用球頭或指狀銑刀，在可能的條件 下，球半徑應盡可能選擇大一些，以提高零件表面光潔度。此方法加工的表面光潔度較差。第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法41 三軸聯動加工下圖為內循環滾珠螺母的

19、回珠器示意圖。其滾道母線SS為空間曲線，可用空間直線去逼近，因此，可在具有空間直線插補功能的三軸聯動的數控機床上進行加工，但由于編程計算復雜，宜采用自動編程。 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法42 四軸聯動加工方法如下圖所示的飛機大梁，其加工面為直紋扭曲面，若采用三坐標聯動加工，則只能用球頭刀。不僅效率低，而且加工表面粗糙度差，為此可采用如圖所示的圓柱銑刀以周邊切削方式在四軸聯動機床上進行加工。由于計算復雜，故一般采用自動編程。 第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法43五軸聯動加工：螺旋槳是典型零件第一節 概述數控加工工藝和數控加工方法44內容小結1、程序編制的基本概念 2、手工編程的

20、內容和步驟 3、數控加工工藝簡介和數控加工方法 45習題與思考題1、NC機床零件加工程序的編制方法有幾種？試簡述它們的特點。2、名詞解釋：對刀點 、刀位點 、行切法3、簡述選擇對刀點的原則。4、簡述加工線路的選擇應遵從的原則。5、結合圖示，簡述手工編程的內容和步驟46第二節數控機床的坐標系47第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名統一規定數控機床坐標軸及其運動方向，可使編程方便，并使編出的程序對同類型機床具有通用性。ISO和我國都擬定了數控機床坐標軸命名的標準。一、坐標軸的運動方向及其命名48機床坐標軸 ISO和中國標準規定：坐標軸：數控裝備的每個進給軸（直線進給、圓周進給）定義為坐

21、標系中的一個坐標軸。數控裝備坐標系統標準： 右手笛卡兒坐標系統第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名49基本坐標軸：直線進給坐標軸用X、Y、Z表示。坐標軸相互關系由右手定則決定。回轉坐標軸：繞X、Y、 Z軸轉動的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示，坐標軸相互關系由右手螺旋法則而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名50坐標軸方向：定義為刀具相對工件運動的方向。 編程時不必知道機床運動的具體配置，就能正確地進行編程。附加坐標軸：平行于基本坐標系中坐標軸的進給軸，用U、V、W表示。 第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及

22、其命名51坐標軸方位和方向確定的一般順序：先確定Z軸；再確定X軸；然后由右手定則或右手螺旋法則確定Y軸 第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名522、Z坐標（軸） 方位 只有一個主軸，且主軸無擺動運動平行主軸軸線的坐標軸為Z軸沒有主軸或有多個主軸： 垂直于工件裝夾面的方向為Z軸 主軸能擺動：在擺動的范圍內其軸線只與標準坐標系中的某一坐標平行時，則該坐標便是Z坐標；若在擺動的范圍內其軸線可與多個坐標平行，則取垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名53立式5軸數控銑床的坐標系Z坐標正方向：刀具遠離工件的方向。+Z+Z第二節 數控機床的坐標系坐標軸

23、的運動方向及其命名數控銑床的坐標系54+Z第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名數控車床的坐標系553、X坐標 在刀具旋轉的機床上 (銑床、鉆床、鏜床等）Z軸水平時（臥式）則從刀具（主軸）向工件看，X坐標的正方向指向右邊。+Z+X/第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名56 Z軸垂直時（立式）單立柱機床，從刀具向立柱看時，X的正方向指向右邊+Z+X/立式5軸數控銑床的坐標系+Z+X/第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名數控銑床的坐標系57+Z Z軸垂直時（立式）雙立柱機床（龍門機床），從刀具向左立柱看時，X軸的正方向指向右邊。+X/第二節 數控機床的坐標系坐標軸

24、的運動方向及其命名數控龍門銑床的坐標系58在工件旋轉的機床上（車床、磨床等）X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉中心的方向是X軸的正方向。+Z+X第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名數控車床的坐標系594、Y坐標 利用已確定的X、Z坐標的正方向，用右手定則或右手螺旋法則，確定Y坐標的正方向右手定則：大姆指指向+X，中指指向+Z，則+Y方向為食指指向。右手螺旋法則：在XZ平面，從Z至X，拇指所指的方向為+y。 第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名60立、臥式數控銑床+Z+X/+Z+X+Y+Y第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名61+Z

25、+X/+Y立式5軸聯動數控銑床+Z+X/+Y/龍門數控銑床第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名62+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/5. 回轉坐標 A、B、C 第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名63立式5軸數控銑床的坐標系+Z+X/+Y/+A+C/+W6. 輔助坐標 U、V、W 第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名64 臥式車床立式升降臺銑床第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名65臥式5軸數控銑床臥式銑床第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名66第二節 數控機床的坐標系坐標軸的運動方向及其命名67第二節 數控機床的坐標系坐

26、標軸的運動方向及其命名68二、機床坐標系與工件坐標系編程總是基于某一坐標系統的，因此，弄清楚數控機床坐標系和工件坐標系的概念及相互關系是至關重要的。第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系691、機床原點與機床坐標系 機床坐標系是機床固有的坐標系，它具有唯一性機床坐標系是用來確定工件坐標系的基本坐標系機床坐標系的原點稱為機床原點（或機床零點）機床原點在機床調試完成后便確定了，是機床上固有的點。注意：機床坐標系一般不作為編程坐標系，僅作為工件坐標系的參考坐標系。第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系70第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系2、機床參考點與機床行程開關 數控

27、系統上電時并不知道機床零點，為了正確地建立機床坐標系，通常在每個坐標軸的行程范圍內設置一個機床參考點機床零點與機床參考點可以重合，也可以不重合，通過機床參數指定機床參考點到機床零點的距離機床坐標軸機械行程范圍是由最大和最小限位開關限定的，機床坐標軸有效行程范圍是由機床參數（軟件限位）界定的 機床經設計、制造和調整后，機床參考點和機床最大、最小行程開關便被確定下來，它們是機床上的固定點機床零點和有效行程范圍在機床上是不可見的，其值由制造商通過參數定義71第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系機床零點（OM）、機床參考點（Om）、機床坐標軸的機械行程及有效行程的關系 72第二節 數控機床的

28、坐標系機床坐標系與工件坐標系3、機床回參考點及機床坐標系建立 機床坐標軸回到了參考點位置，就知道了該坐標軸的零點位置，機床所有坐標軸都回到了參考點，數控機床就建立起了機床坐標系機床回參考點過程實質上是機床坐標系的建立過程，因此數控機床啟動時，一般要進行回參考點操作以建立機床坐標系（采用絕對式測量裝置的數控機床，由于機床斷電后實際位置不丟失，不必每次啟動時，都進行回參考點操作） 機床回參考點還用于消除由于漂移、變形等造成的誤差：機床使用一段時間后，工作臺會造成一些漂移，使加工有誤差，回一次參考點，就可以使機床工作臺回到準確位置，消除誤差 73第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系機床參考

29、點一般采用常開微動開關配合反饋元件的基準（標記）脈沖的方法確定。通常，光柵尺每50mm產生一個基準脈沖，而旋轉編碼器每轉產生一個基準脈沖。數控機床回參考點的一般過程如下：快速移向機床坐標軸的參考點開關（常開微動開關）壓下開關，慢速運動直到接收到第一個基準脈沖；停止坐標軸移動，回參考點完畢744、工件原點與工件坐標系工件坐標系：編程人員為編程方便，在工件、夾具上或其他地方選定某一已知點為原點，建立的一個編程坐標系工件原點：工件坐標系的原點當采用絕對坐標編程時，工件上所有點的編程坐標值都是基于工件原點計量的（CNC系統在處理零件程序時，自動將相對于工件原點的坐標統一轉換為相對于機床零點的坐標）工件

30、原點偏置：工件隨夾具在機床上安裝后，工件原點與機床原點間的距離現代數控機床均可設置多個工件坐標系，在加工時通過G指令進行切換第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系75Y軸偏置量X軸偏置量工件原點Z軸偏置量Y軸機床原點X軸Z軸臥式數控機床的坐標系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機床原點工件原點立式數控機床的坐標系Z軸第二節 數控機床的坐標系機床坐標系與工件坐標系76內容小結1、坐標軸的運動方向及其命名 2、機床坐標系與工件坐標系 3、絕對坐標編程和相對坐標編程 4、分辨率 77習題與思考題1、名詞解釋：坐標軸、坐標系、機床原點、工件原點2、試說明要坐標系與工件坐標系各自的功用，以及

31、它們的相互關系和如何確定它們的相互關系。3、請按ISO標準，判別數控機床的坐標系，并說明各坐標軸運動方向的確定原則（即說明所確定的方向是刀具還是工件的運動方向）78第三節數控編程的數學處理 79一、直線圓弧輪廓零件的基點計算在二維輪廓刀位計算中，直線圓弧拼接的輪廓零件很常見。銑切下圖所示的零件輪廓時，必須向數控機床輸入各個程序段的起點、終點和圓心位置。這就需要運用解析幾何和矢量代數的方法求解直線與直線的交點、直線與圓弧的切點(統稱為基點)等等，得出A、B、C、E、G、H、O1、O2各點的坐標。第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算80解析幾何中的求交，一般采用聯立求解代數方程的

32、方法。已知直線方程的通式是aX+bY+c=0當圓的方程利用圓心位置(Xc，Yc)和半徑R表達時，其表達式是(XXc)2+(YYc)2=R2第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算81二、非圓曲線的離散逼近 當二維輪廓由非圓曲線y=f (x)表示時，需將其按編程誤差離散成許多小直線段或圓弧段，來逼近這些曲線。離散點(節點)的數目取決于曲線的特性、逼近線段的形狀及允許的逼近誤差允。直線/圓弧逼近原則：在保證逼近精度的前提下，使離散點數目（程序段數目）少，計算簡單。對于曲率半徑大的曲線用直線逼近較有利，若曲線某段接近圓弧，自然用圓弧逼近有利。第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件

33、的基點計算821、等間距直線逼近法 使每一個程序段中的某一個坐標的增量相等：在直角坐標系中可令X坐標的增量相等；在極坐標系中可令轉角坐標的增量相等。間距大小一般根據零件加工精度憑經驗選取。求出離散點坐標后，再驗算由分段造成的逼近誤差是否小于允許值，從圖可以看出，只需驗算Y坐標增量值最大的線段(如A1A2段)，曲率比較大的線段(如A7A8段)以及有拐點的線段(如A5A6段) 。第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算832、等弦長直線逼近法 使每個程序段的直線段長度相等。由于零件輪廓曲線各處曲率不同，各段逼近誤差不相等，必須使最大誤差小于允。曲率半徑最小處，逼近誤差最大。先確定曲率

34、半徑最小位置，然后求該處滿足允條件的逼近直線段長度，用此弦長分割零件輪廓曲線，可求出各離散點。第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算若輪廓曲線方程為Y=f(X)，則曲線的曲率半徑為：84求出X，代入式，便可求得min。當允許逼近誤差為允時，半徑為min的圓弧的最大允許逼近弦長L為 第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算以曲線起點A為圓心，L為半徑作圓，交Y=f(X)于點B(Xb，Yb)順次以B、C、為圓心，L為半徑作圓，按上述方法求得離散點C、D、 853、等誤差直線逼近法 使每個直線段的逼近誤差相等，并小于或等于允。此法程序段數最少，采用這種方法較合理。第三節

35、 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算以曲線起點A為圓心，逼近允差允為半徑，畫允差圓；作允差圓與輪廓曲線公切線T；過A點作T的平行線，交輪廓曲線于B點，B即為所求離散點；以B為圓心作允差圓并重復上述步驟，便可依次求出各節點 864、圓弧逼近法 第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算求曲線Y=f(X)在起點(Xn,Yn)處的曲率中心坐標和曲率半徑，有874、圓弧逼近法 第三節 數控編程的數學處理 直線圓弧輪廓零件的基點計算以( )為圓心， 為半徑作圓，交曲線于點(Xn+1,Yn+1)；以(Xn,Yn)為起點，(Xn+1,Yn+1)為終點，半徑為 的圓弧段即為所求逼近圓弧

36、段。由以下兩個方程聯立求解，可以求得圓弧段的圓心( ) 重復上述步驟可依次求出其他逼近圓弧段 88第四節程序編制的指令及格式89經過多年的發展，數控零件加工程序用指令代碼已標準化，現在有ISO （International Standardization Organization）和EIA（Electronic Industries Association）兩種。901. 程序的組成一個完整的數控加工程序由程序名、程序體和程序結束三部分組成%0001； 程序名N01 G92 X50.0 Y20.0 ；N02 ；N03 ； 程序體N04 ；N05 ； M30 ； 程序結束一、數控加工程序的結構第

37、四節 程序編制的代碼及格式 數控加工程序的結構91 程序名：一個程序必需的標識符。組成：由地址符后帶若干位數字組成。地址符常見的有： “%”、“O”、“P”等，視具體數控系統而定。示例：國產華中I型系統 “%”，日本FANUC 系統 “O”。 后面所帶的數字一般為48位。如：%2000 程序體：表示數控加工要完成的全部動作，是程序的核心。組成：由若干個遵循一定結構、句法和格式的程序段組成程序段：由若干指令字構成的將由數控裝置執行的指令行 。 程序結束：常用程序結束指令M02 或M30，結束程序的運行。第四節 程序編制的代碼及格式 數控加工程序的結構922、程序段格式定義：程序段中指令字的排列順

38、序和書寫規則。不同的數控系統往往有不同的程序段格式。目前廣泛采用地址符可變程序段格式：N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08 ；程序段號G指令尺寸指令進給速度指令主軸轉速指令M指令程序段結束符第四節 程序編制的代碼及格式 數控加工程序的結構93 地址符可變程序段格式的特點： 程序段中的每個指令均以字母（地址符）開始，其后再跟數字或帶符號的數字。指令字在程序段中的順序沒有嚴格的規定，即可以任意順序的書寫。上段相同的模態指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不寫。 第四節 程序編制的代碼及格式 數控加工程序的結構941. 定義 在現代數控系統中，指令字一

39、般是由地址符（或稱指令字符）和帶符號（如定義尺寸的字）或不帶符號（如準備功能字G代碼）的數字數據組成的，在數控系統中完成特定的功能。程序段中包含的主要指令字符及其含義如下表：二、指令代碼及其分類第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類95第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類962、指令代碼分類 G指令 準備功能 功能：規定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏置、暫停等多種加工操作。組成：G后帶23位數字分類：模態（續效）指令與非模態（非續效）指令。非模態G指令：只在所規定的程序段中有效，程序段結束時被注銷 模態G指令：一組可相互注銷的G指令，其中某一

40、G功能一旦被執行，則一直有效，直到被同一組的另一G功能注銷為止，模態G指令組中包含一個缺省G功能 示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類97 M指令 輔助功能功能：用于控制零件程序的走向，以及機床各種輔助功能的開關動作（如主軸的旋轉、冷卻液的開關等） 組成：M后帶23位數字分類：模態（續效）指令與非模態（非續效）指令；前作用M指令：在程序段編制的軸運動之前執行該M指令后作用M指令：在程序段編制的軸運動之后執行該M指令CNC內定M指令：不由機床制造商決定，與PLC程序無關由PLC程序指定M指令：不由CNC內定，由PLC程序指

41、定示例：M02，M03，M08等第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類98華中數控M指令表第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類左側：CNC內定的M指令右側：PLC程序指定的M指令，因機床制造廠不同而有差異99 CNC內定的M指令程序暫停M00CNC執行到M00時，將暫停執行當前程序，以方便操作者進行刀具或工件的尺寸測量、工件調頭、排屑、手動變速等操作。暫停時，機床主軸、進給及冷卻液停止，而全部現存模態信息保持不變，欲繼續執行后續程序段，重按 “循環啟動”鍵即可。N10 G01 X100 Y100N20 M00N30 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類100 CNC

42、內定的M指令選擇性程序暫停M01程序結束M02M02編在主程序的最后一個程序段中，用于結束程序。當CNC執行到M02指令時，機床的主軸、進給、冷卻液全部停止，加工結束。使用M02結束程序后，若要重新執行該程序，就得重新調用該程序，然后再按操作面板上的“循環啟動”鍵。 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類101 CNC內定的M指令程序結束并返回到零件程序頭M30M30和M02功能基本相同，只是M30指令還兼有控制返回到零件程序頭（%）的作用。使用M30的程序結束后，若要重新執行該程序，只需再次按操作面板上的“循環啟動”鍵。 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類102 CNC內

43、定的M指令子程序調用M98及從子程序返回M99 M98：用來調用子程序。M99：表示子程序結束，執行M99使控制返回主程序。在一個零件的加工程序中，若有一定量的連續程序段在幾處完全重復出現，則可將這些重復的程序串單獨抽出來，按一定的格式做成子程序。第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類103子程序的格式%*；子程序號M99；子程序的結尾調用子程序的格式M98 P_ L_其中：P：被調用的子程序號L：重復調用次數主程序：N02； M98 P01 調用子程序1； M98 P02 調用子程序8； NM02 ；子程序1：%01 N01； NM99 ；子程序8： %02 N01LF NM99 ；

44、第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類104 PLC設定的輔助功能 主軸控制指令M03、M04、M05 M03：啟動主軸以程序中編制的主軸速度正轉M04：啟動主軸以程序中編制的主軸速度反轉。M05：使主軸停止旋轉。M03、M04為模態前作用M功能；M05為模態后作用M功能，M05為缺省功能。第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類105第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類 PLC設定的輔助功能 換刀指令M06M06：用于在加工中心上進行換刀操作，欲安裝的刀具由刀具功能字T指定。執行M06，刀具將被自動地安裝在主軸上。M06為非模態后作用M功能。 106第四節 程序編制的

45、代碼及格式 指令代碼及其分類 PLC設定的輔助功能 冷卻液打開、停止指令M07、M09M07：將打開冷卻液管道。M09：將關閉冷卻液管道。M07為模態前作用M功能；M09為模態后作用M功能，M09為缺省功能。 107 F指令進給功能第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類功能：指定刀具相對于工件的（合成）進給速度組成：F后帶若干位數字，如F150、F3500等。其中數字表示實際合成速度值。它是模態指令。單位：mm/min（公制）或 inch/min（英制），視用戶選定的編程單位而定，若為公制單位，則上述兩個指令分別表示：150mm/min；3500mm/min。注意：借助操作面板上的進給

46、倍率按鍵，F可在一定范圍內進行修調。當執行攻絲循環G84，螺紋切削G33時，倍率開關失效，進給倍率固定在100。108 S指令切削速度第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類功能：指定主軸轉速組成：S 后帶若干位數字，如S500、S3500等。其中數字表示實際的主軸轉速值。它是模態指令。單位：r/min。上述兩個指令分別表示主軸轉速500r/min；3500r/min。注意：借助操作面板上的主軸倍率按鍵，S可在一定范圍內進行修調。109 T指令刀具指令第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類功能：指定刀具號組成：T后帶2位數字，其中數字表示存放在刀庫中的刀具號。示例：T11表示后續

47、加工將選擇11號刀具。 D、H指令刀具補償指令功能：D指定刀具半徑補償號，H指定刀具長度補償號組成：D、H后帶2位數字，其中數字分別表示刀具半徑補償寄存器、刀具長度補償寄存器號。示例：D02表示采用02號寄存器中的半徑值進行刀具半徑補償；H21表示采用21號寄存器中的長度值進行刀具長度補償。110 尺寸指令 指定刀具沿坐標軸移動的方向和位置。 X、Y、Z 、U、V、W指令 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類功能：指定沿直線坐標軸移動的方向和目標位置指令組成：后跟帶符號的數字組成，其中數字表示沿指定坐標軸運動的目標位置值，符號表示運動方向單位：mm、m（公制）或 inch（英制）。視

48、用戶選定的編程單位而定示例：如X100、Y-340 111 A、B、C 指令 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類功能：指定沿回轉坐標軸移動的方向和目標位置組成：后跟帶符號的數字組成，其中數字表示沿指定軸運動的目標位置值，符號表示運動的方向。單位： 度、弧度。視用戶選定的編程單位而定示例： A100、C-340112I、J、K、R 指令 第四節 程序編制的代碼及格式 指令代碼及其分類功能：圓弧插補圓心位置和半徑組成：后跟帶符號的數字組成，其中帶符號數字表示圓心位置和半徑值。單位：mm、m（公制）或 inch（英制）。視用戶選定的編程單位而定。示例：I10、J-34、R30113內容小

49、結1、數控編程中的數學處理（基點、節點計算）2、數控加工程序的結構（頭、體、尾）3、數控零件程序、程序段、指令字、指令字符（地址符）4、數控加工指令代碼及其分類（G、M、F、S、T、D、H、尺寸）114第五節數控銑床的程序編制115前面已介紹有關程序編制的預備知識。下面對編程方法和某些常用指令作進一步介紹，盡管數控代碼有國際標準，但不同生產廠家一般都有自定的一些編程規則，因此，在編程前必須認真閱讀隨機技術文件中有關編程說明，這樣才能編制出正確的程序。本節首先以華中世紀星數控裝置為例介紹數控銑床的編程。116格式：G20/G21/G22說明：G20/G21/G22用于指定尺寸字的單位G20：英制

50、輸入制式； G21：公制輸入制式G22：脈沖當量輸入制式。注意：這三個指令是同組模態指令，在同一程序段中只允許用其中之一，而不能同時使用。在缺省的情況下，默認是G21狀態一、單位的設定 1、尺寸單位選擇G20，G21，G22第五節 數控銑床的程序編制單位的設定1171、尺寸單位選擇G20，G21，G22 3種制式下線性軸、旋轉軸的尺寸單位如下表所示。第五節 數控銑床的程序編制單位的設定118格式： G94/G95 F_ 說明：G94/G95 用于指定進給速度F的單位 G94：每分鐘進給；G95：每轉進給，即主軸轉一周時刀具的進給量。注意：G94時，對于線性軸，F的單位依G20/G21/G22而

51、為mm/min，in/min或脈沖當量/min；對于旋轉軸，F的單位為度/min或脈沖當量/min。G95時，對于線性軸，F的單位依G20/G21/G22而為mm/r，in/r或脈沖當量/r ；對于旋轉軸，F的單位為度/r或脈沖當量/r。此功能只在主軸裝有編碼器時才有效。G94、G95為模態指令，可相互注銷，G94為缺省值。2進給速度單位的設定G94、G95 第五節 數控銑床的程序編制單位的設定119第五節 數控銑床的程序編制坐標系的設定與選擇 二、坐標系的設定與選擇 1、工件坐標系設定G92 格式：G92 X_Y_Z_ 說明：G92通過設定對刀點與工件坐標系原點的相對位置建立工件坐標系。其中

52、：X、Y、Z：表示設定的工件坐標系原點到對刀點的有向距離。G92 X30 Y30 Z25 120G92為非模態指令，但其建立的工件坐標系在被新坐標系取代前一直有效，其后程序段的絕對坐標都是相對于此工件坐標系原點的尺寸；執行此程序段只建立工件坐標系，并不產生刀具與工件的相對運動；執行該指令時，刀具當前點必須恰好在對刀點上，即加工前必須進行準確的對刀；該指令還有補償工件安裝誤差的功能，即當首件試切后，發現由于工件安裝不準引起的誤差，可不必重新安裝工件，只需修改所設的坐標值即可。第五節 數控銑床的程序編制坐標系的設定與選擇 121第五節 數控銑床的程序編制坐標系的設定與選擇 2、工件坐標系選擇G54

53、G59 格式：G54/G55/G59 說明：G54G59用于在系統預定的6個工件坐標系中，任選其一。這6個預定工件坐標系的可用MDI方式輸入，系統自動記憶。G54G59為模態指令，G54為缺省值。注意：使用該組指令，需先MDI輸入各坐標系工件原點偏置值。122第五節 數控銑床的程序編制坐標系的設定與選擇 3、局部坐標系設定G52格式：G52 X_Y_Z_說明：G52能在所有的工件坐標系（G92、G54G59）內形成子坐標系，即局部坐標系。其中：X、Y、Z：局部坐標系原點在當前工件坐標系中的坐標值。注意：設定局部坐標系后，工件坐標系和機床坐標系保持不變。G52指令為非模態指令。要注銷局部坐標系，

54、可用G52 X0 Y0 Z0。123局部坐標系設定第五節 數控銑床的程序編制坐標系的設定與選擇 3、局部坐標系設定G52124第五節 數控銑床的程序編制坐標系的設定與選擇 4、直接機床坐標系編程G53格式：G53說明：G53使用機床坐標系編程。注意：G53指令為非模態指令。小結：在用G92建立工件坐標系或G53、G54G59選擇工件坐標系后，其后程序段的絕對坐標編程尺寸都是相對于該工件坐標系原點的。這類指令只在絕對坐標編程（G90）時有意義，在相對坐標編程（G91）時無效。125第五節 數控銑床的程序編制坐標平面和編程方式的選定 三、坐標平面和編程方式的選定 1、坐標平面選擇G17，G18，G

55、19 格式：G17/G18/G19說明：該組指令選擇圓弧插補和刀具半徑補償的平面。其中：G17：選擇XY平面；G18：選擇ZX平面；G19：選擇YZ平面。注意：G17、G18、G19為一組模態指令，G17為缺省值進給指令與平面選擇無關。例如執行G17 G01 Z10時，Z軸照樣會移動。1262、絕對值編程G90與相對值編程G91 格式：G90/G91 說明：該組指令選擇編程方式。其中：G90：絕對值編程；G91：相對值編程。詳解：G90編程時，每個軸上的編程值是相對于程序原點的；G91編程時，每個軸上的編程值是相對于前一位置而言的，該值等于沿該軸移動的距離，與當前編程坐標系無關。第五節 數控銑

56、床的程序編制坐標平面和編程方式的選定 注意：G90、G91為一組模態指令，G90為缺省值有的數控系統G90、G91可用于同一程序段中，但要注意其順序所造成的差異。1272、絕對值編程G90與相對值編程G91 舉例：如圖所示，分別使用G90、G91編程：要求刀具由程序原點按順序移動到1、2、3點。 第五節 數控銑床的程序編制坐標平面和編程方式的選定 技巧（選擇合適的編程方式可使編程簡化）：當圖紙尺寸由一個固定基準給定時，采用絕對值編程方式；當圖紙尺寸是以輪廓頂點之間的間距給出時，采用相對值編程方式。1282、絕對值編程G90與相對值編程G91 舉例：如圖所示，使用工件坐標系編程：要求刀具從當前點

57、移動到A點，再從A點移動到B點。 第五節 數控銑床的程序編制坐標平面和編程方式的選定 129第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令 四、進給控制指令 1、快速定位G00格式：G00 X_Y_Z_說明：指令刀具相對于工件以各軸預先設定的快移速度，從當前位置快移到程序段指令的定位目標點。其中：X、Y、Z ：快速定位終點，G90時為工件坐標系中的坐標；G91時為相對于起點的位移量（下同）。用途：一般用于加工前快速趨近加工點或加工后快速退刀，以縮短加工輔助時間，不能用于加工過程。130第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令 1、快速定位G00 注意：G00快移速度由機床參數對各軸分別設定，不能用F指令

58、規定；快移速度可由MCP上的快速修調旋鈕修正；G00為模態指令，可由G01、G02、G03或G33注銷；執行G00時，由于各軸速度、位移不同，不能確保聯動直線軸的合成軌跡為直線。操作者必須格外小心，以免刀具與工件發生碰撞。常見的做法是，將Z軸移動到安全高度，再放心地執行G00指令。1311、快速定位G00舉例：如圖所示，使用G00編程：要求刀具從A點快速定位到B點。 第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令132第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令 2、單向定位G60格式：G60 X_Y_Z_說明：指令刀具相對于工件先以G00速度快速定位到一中間點，然后以一固定速度單方向移動到定位終點。其中：

59、X、Y、Z ：單向定位終點，G90時為工件坐標系中的坐標；G91時為相對于起點的位移量。注意： G60為非模態指令。133第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令 2、單向定位G60各軸的定位方向（中間點到定位終點的方向）以及中間點與定位終點的距離由機床參數“單向定位偏移值”設定：該參數值0時，定位方向為正。1343、直線插補G01格式：G01 X_Y_Z_F_；說明：指令多坐標以聯動的方式，按程序段中規定的合成進給速度F，使刀具相對于工件按直線軌跡，由當前位置移動到程序段中規定的位置。第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令其中：X、Y、Z ：直線的終點，G90時為工件坐標系中的坐標；G91時為

60、相對于起點的位移量注意：G01為模態指令，可由G00、G02、G03或G33注銷1353、直線插補G01指令舉例：如圖所示，使用G01編程：要求刀具從A點線性進給到B點。 第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令1364、圓弧插補G02/G03第五節 數控銑床的程序編制進給控制指令格式：XY平面：G17 X_Y_ F_； ZX平面：G18 X_Z_ F_； YZ平面：G19 Y_Z_ F_； G02G03G02G03G02G03說明：指令刀具以聯動的方式，按F規定的合成進給速度，在G17/G18/G19規定的平面內，從當前位置按順/逆時針圓弧路線（聯動軸的合成軌跡為圓弧）移動到程序段指令的終點。