1、第二章 數(shù)控機床加工程序的編制第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)一、數(shù)控編程的概念 所謂程序編制，就是根據(jù)加工零件的圖樣和加工工藝，將零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)、加工路線及加工中需要的輔助動作，如換刀、冷卻、夾緊、主軸正反轉(zhuǎn)等，按照加工順序和數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編成加工程序單.再將程序單中的全部內(nèi)容輸入到機床數(shù)控裝置中，從而指揮數(shù)控機床加工。這種根據(jù)零件圖樣和加工工藝轉(zhuǎn)換成加工指令并輸入到數(shù)控裝置的過程稱為數(shù)控加工的程序編制.第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)二、數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)1確定加工方案 選擇實現(xiàn)該方案的適當(dāng)?shù)臋C床、刀具、夾具和裝夾法.2.工藝處理 工藝處理包括選擇對刀點，確定

2、加工路線和切削用量.3. 數(shù)學(xué)處理 根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)求出編程所需的數(shù)據(jù)，即計算刀心軌跡。包括基點和節(jié)點的計算。4. 編寫程序清單5. 制備介質(zhì)和程序檢驗 空刀運動、用筆代刀、大批量生產(chǎn)（試切一件）、三維動態(tài)顯示第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)三、數(shù)控編程的方法1. 手工編程 人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。這種方式簡單、易掌握、適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。2. 自動編程（1）自動編程軟件編程 利用專用的自動編程軟件，以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進行運算和生成指令。 第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)（2）CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動編程 利

3、用CAD/CAM系統(tǒng)進行零件的設(shè)計、分析及加工編程。該種方法適用于制造業(yè)中的CAD/CAM集成編程數(shù)控系統(tǒng)，目前正被廣泛應(yīng)用。該方式適應(yīng)面廣、效率高、程序質(zhì)量好適用于各類柔性制造系統(tǒng)（FMS）和集成制造系統(tǒng)（CIMS），但投資大，掌握起來需要一定時間。第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)四、程序的結(jié)構(gòu)與格式1. 加工程序的結(jié)構(gòu) 加工程序主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 地址和數(shù)據(jù)2. 程序段格式 第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)NGX.Y.FSTMLF程序段序號 準(zhǔn)備機能字 坐標(biāo)字 進給功能字 主軸轉(zhuǎn)速功能字 刀具功能字 輔助功能字 結(jié)束符 順序號字地址符:N 作用：程序校對和檢索修改；在加工軌跡圖幾

4、何節(jié)點處標(biāo)上相應(yīng)順序號字，可直觀檢查程序；可作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)；可進行程序段的復(fù)歸操作。 使用規(guī)則：數(shù)字為整數(shù)；數(shù)字可以不連續(xù)；可只在部分程序段中設(shè)順序號，也可全設(shè)，也可全不設(shè)。第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ) 準(zhǔn)備功能字：G00G99，前置“0”可省略，使機床做某種操作的指令 模態(tài)（續(xù)效）指令：一經(jīng)指定，直到出現(xiàn)同組其它G指令才失效。 非模態(tài)指令：只有在它所在的程序段內(nèi)有效。 尺寸字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R； A、B、C、D、E； I、J、K。 有“+” “-”之分, “+”可以省略第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)進給功能字：F，是指各坐標(biāo)方向速度的矢量和 G95 F500 0.5mm/r G94 F2

5、00 200mm/min主軸轉(zhuǎn)速功能字：S 規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速：S300 300r/min 刀具功能字：T 輔助功能字：M第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ) 程序段格式：程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的排列形式。 固定順序格式分隔符程序段格式字地址可變程序段格式程序段由若干個字組成；每個字以字母（地址符）開頭；字長不固定、程序段長度可變；字的排列不要求有固定的順序N、G、X、Y、Z、F、S、T、M、；第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)五、數(shù)控機床坐標(biāo)軸和運動方向1. 坐標(biāo)系的確定 編程時規(guī)定：工件視為固定，刀具運動。機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系均為右手坐標(biāo)系。其回轉(zhuǎn)軸繞X軸為A向，繞Y軸為B向，繞Z軸為C向，方向的正負(fù)按右手螺旋法則確定，

6、即迎著坐標(biāo)軸方向,逆時針旋轉(zhuǎn)為正向，順時針旋轉(zhuǎn)為負(fù)向.2.坐標(biāo)方向確定 以增大工件和刀具之間距離的方向為每個坐標(biāo)軸的正向.第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)圖2.2右手笛卡爾坐標(biāo)系第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)3. 數(shù)控機床的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機床的坐標(biāo)系統(tǒng)有兩個： 機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。1）機床坐標(biāo)系又稱機械坐標(biāo)系，用以確定工件、刀具等在機床中的位置，是機床運動部件的進給運動坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸及運動方向按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，是機床上固有的坐標(biāo)系。由機床設(shè)計和制造廠家確定，用戶不能改變。第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ)2）工件坐標(biāo)系又稱編程坐標(biāo)系，供編程人員使用。程序員在編程時可選擇工件上的某一點作為坐標(biāo)

7、原點. 工件零點是工件坐標(biāo)系的原點，只定義一個工件坐標(biāo)系時又稱編程零點，由編程者確定。編程時，可根據(jù)切削點計算方便的原則，把工件零點確定在工件的任何位置上。如圖2.4所示。4. 絕對坐標(biāo)系與增量（相對）坐標(biāo)系 如圖2.5所示。第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ) 圖2.4 編程坐標(biāo)系第一節(jié) 數(shù)控編程基礎(chǔ) 圖2.5 絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)G90 G00 X10 Y12G01 X30 Y37 F100G91 G00 X10 Y12G01 X20 Y25 F100一、數(shù)控手工編程的工藝處理(一) 數(shù)控加工工藝的特點和內(nèi)容 數(shù)控加工工藝過程是利用切削刀具在數(shù)控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其

8、成為成品或半成品的過程。 由于數(shù)控加工采用了數(shù)控機床，使得數(shù)控加工工藝上也與普通加工工藝具有一定的差異。 第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程普通加工工藝(1) 許多具體工藝問題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據(jù)實際經(jīng)驗決定,一般無須工藝人員在設(shè)計工藝規(guī)程時進行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。(2)加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進行人為調(diào)整。 第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程數(shù)控加工工藝(1) 所有工藝問題必須事先設(shè)計和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)的切削加工步驟，還包括工夾具

9、型號、規(guī)格、切削用量和其它特殊要求的內(nèi)容，以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù)。(2)自適應(yīng)性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程例如：攻螺紋時，數(shù)控機床不知道孔中是否已擠滿切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續(xù)加工. 普通機床加工可以多次“試切”來滿足零件的精度要求，而數(shù)控加工過程嚴(yán)格按規(guī)定尺寸進給，要求準(zhǔn)確無誤。(3)制定數(shù)控加工工藝時，選擇切削用量要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程(4)在數(shù)控加工中，刀具的移動軌跡是由插補運算完成的。根據(jù)差補原理分析，在數(shù)控

10、系統(tǒng)已定的條件下，進給速度越快，則插補精度越低，導(dǎo)致工件的輪廓形狀精度越差。尤其在高精度加工時這種影響非常明顯。(5)在復(fù)雜形面的自動編程中必須先選定刀具再生成刀具中心運動軌跡，因此對于不具有刀具補償功能的數(shù)控機床來說，若刀具預(yù)先選擇不當(dāng)，所編程序只能重寫。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程數(shù)控加工工藝的特殊要求(1) 由于數(shù)控機床比普通機床的剛度高，所配的刀具也較好，因此在同等情況下，數(shù)控機床切削用量比普通機床大,加工效率也較高。(2)數(shù)控機床的功能復(fù)合化程度越來越高，因此現(xiàn)代數(shù)控加工工藝的明顯特點是工序相對集中,表現(xiàn)為工序數(shù)目少，工序內(nèi)容多，并且由于在數(shù)控機床上盡可能安排較復(fù)雜的工序，所以數(shù)控加工

11、的工序內(nèi)容比普通機床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。 第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程(3)由于數(shù)控機床加工的零件比較復(fù)雜，因此在確定裝夾方式和夾具設(shè)計時,要特別注意刀具與夾具、工件的干涉問題(4)普通工藝中，劃分工序、選擇設(shè)備等重要內(nèi)容對數(shù)控加工工藝來說屬于已基本確定的內(nèi)容，所以制定數(shù)控加工工藝的著重點在整個數(shù)控加工過程的分析，關(guān)鍵在確定進給路線及生成刀具運動軌跡。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程選擇并確定進行數(shù)控加工的內(nèi)容 數(shù)控加工的工藝分析 零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定 制定數(shù)控加工工藝方案確定工步和進給路線選擇數(shù)控機床的類型 選擇和設(shè)計刀具、夾具與量具確定切削參數(shù)編寫、校驗和修改加工程序首件試加工

12、與現(xiàn)場問題處理 數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔 (二) 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容(三) 數(shù)控加工刀具數(shù)控刀具-主要指數(shù)車、數(shù)銑及加工中心上使用的刀具。1、數(shù)控刀具的種類青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_2、數(shù)控刀具的特點青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_刀具剛性好，切削效率高要有高的精度和重復(fù)定位精度 要有高的可靠性和耐用度 能實現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀具有完善的工具系統(tǒng)具有刀具管理系統(tǒng) 要有在線監(jiān)控及尺寸補償系統(tǒng) 3、數(shù)控加工

13、的工具系統(tǒng)青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_工具系統(tǒng)的組成： 刀柄、刀桿、刀頭或通用刀具。數(shù)控機床常用刀柄類型（刀柄錐度為7：24 ）有：JT類帶有機械手夾持槽；ST類無機械手夾持槽；BT類日本標(biāo)準(zhǔn)（MAS403），帶機械手夾持槽。青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_車削類工具系統(tǒng)車削類工具系統(tǒng)與數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架配套：a.立式方形刀架+方形刀體或圓柱刀桿；b.臥式多刀位刀架+模塊化車削工具系統(tǒng)。臥式多刀位刀架青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_TSG整體式鏜銑類工具

14、系統(tǒng)：把錐柄和刀桿制成一體；工具系統(tǒng)的柄部形式有直柄和錐柄兩種。TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng) 青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng)：把錐柄和刀桿制成一體；工具系統(tǒng)的柄部形式有直柄和錐柄兩種。TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng) 青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng) TMG工具系統(tǒng)是把整體式刀具分解成柄部（主柄模塊）、中間連接塊（連接模塊）、工作頭部（工作模塊）三個主要部分，然后通過各種連接結(jié)構(gòu)，在保證刀桿連接精度、強度、剛性的前提下，將這三部分連接成整體。青島大學(xué)機電工程

15、學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng) 4、數(shù)控刀具的材料刀具的材料是指切削部分的材料。刀具材料的性能必需滿足：硬度、強度和韌性、耐磨性、耐熱性等條件。同時考慮經(jīng)濟性。青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_ 數(shù)控刀具的選擇：根據(jù)零件的材料種類、硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知條件來決定刀具（刀片）的幾何結(jié)構(gòu)（如刀尖圓角）、進給量、切削速度和刀片牌號。 青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_數(shù)控刀具的材料青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：8595367

16、9 Email：xing_刀具選擇應(yīng)考慮的主要因素有： 如操作間斷時間、振動、電力波動或突然中斷等。 被加工工件的材料、性能如金屬、非金屬，其硬度、剛度、塑性、韌性及耐磨性等。加工工藝類別車削、鉆削、銑削、鏜削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。加工工件信息工件的幾何形狀、加工余量、零件的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。刀具能承受的切削用量輔助因數(shù)切削用量三要素，包括主軸轉(zhuǎn)速、切削速度與切削深度。5、數(shù)控銑削加工常用刀具：平底立銑刀(a)、端銑刀(b)、球頭刀(c)環(huán)形刀(d)鼓形刀(e)、錐形刀(f)1）平底立銑刀制造方便，主要以周邊切削刃進行切削，切削性能好，是銑削加工的主要刀具。除用于平面第二節(jié) 數(shù)控

17、加工工藝及編程銑削（如凸臺、結(jié)合、凹槽、平底型腔）和二維零件周邊輪廓銑削外，同時也是立體輪廓粗加工和多坐標(biāo)精加工的主要刀具, 也用于立體輪廓的三坐標(biāo)精加工。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程立（端）銑刀側(cè)銑端銑端銑2）端銑刀 主要用于大面積的平面銑削和較平坦的立體輪廓（如大型葉片、螺旋槳、模具）的多坐標(biāo)銑削，以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。3）球頭銑刀 是三維立體輪廓加工特別是三坐標(biāo)加工的主要刀具。球頭刀的刀具中心軌跡是由零件輪廓沿其外法線偏置一個刀具半徑而成，即使在三坐標(biāo)加工情況下，除內(nèi)凹的暗角，球頭刀均可加工。 但球頭刀制造困難，切削刃上接近底部，切削條件越差，另外加工時的走刀行距一般比相同直徑的其

18、他刀具小，效率較低。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_ 銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀，如圖所示。球頭銑刀機夾式球頭銑刀青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭銑刀。粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀,如圖所示。4）環(huán)形刀 環(huán)形刀是在周邊切削刃與底部切削刃之間以一段小圓弧過渡,主要用于凹槽、平底型腔等平面銑削和立體輪廓的加工，其工

19、藝特點與平底立銑刀類似，切削性能較好。與立銑刀相比切削部位是圓環(huán)面，切削刃強度較好不易磨損。另外還可加工一些特殊情況。 但刀具的刃磨和編程相對困難一些。機夾式環(huán)形銑刀5）鼓形刀 多用來對飛機結(jié)構(gòu)件等零件中與安裝面傾斜的表面進行三坐標(biāo)加工，如圖。由于這種表面最理想的加工方案是多坐標(biāo)側(cè)銑,因此，采用鼓形銑刀加工是單件小批量生產(chǎn)中取代多坐標(biāo)加工的變通方案。鼓形刀的R1較大，不僅對表面各處的傾斜角變化有一定的適應(yīng)性，而且能有效減少走刀次數(shù)（相對于球頭刀）。 缺點是刃磨困難、切削條件較差。6）錐形刀 應(yīng)用場合和鼓形刀相似，在三坐標(biāo)銑床上可代替多坐標(biāo)側(cè)銑加工零件上與安裝面傾斜的表面，特別是當(dāng)傾斜角固定時可

20、一次成型，并可加工內(nèi)緣表面。而且刀具刃磨容易，切削條件好，可獲得較高效率和表面質(zhì)量。在多坐標(biāo)機床上，錐形刀可代替圓柱立銑刀側(cè)銑或端銑，特別是對于如圖所示的底部狹窄的通道的情況加工。成型銑刀是為特定的工件或加工內(nèi)容設(shè)計的，如凹槽、特型孔等。6、加工過程中切削用量的確定 合理選擇切削用量，具體要考慮以下幾個因素： 切削深度t。為了保證零件的加工精度和表面粗糙 度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。 切削寬度b。一般b與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般b的取值范圍為：b=（0.60.9）d。 切削速度v。v的選擇主要取決于刀具耐用

21、度。另外切削速度與加工材料也有很大關(guān)系。 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為：n=1000v/d。青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_進給速度F。F應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。計算公式： 車削- F=nf； 銑削- F=nfz式中：f-進給量；z-銑刀齒數(shù)（F對應(yīng)的單位為mm/z） 背吃刀量：機床-刀具系統(tǒng)剛度高時可取大些，預(yù)留精加工余量值為0.10.5mm青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_(四)對刀點和換刀點的確定 “對刀點”是刀具相對工

22、件運動的起點，也是編程時程序的起點。因此，“對刀點”也稱“程序起點”或“起刀點”。在編程時應(yīng)正確選擇對刀點的位置。選擇的原則如下：1、便于數(shù)學(xué)處理（基點和節(jié)點的計算）和使程序編制簡單。2、在機床上容易找正。 3、加工過程中便于測量檢查。 4、引起的加工誤差小。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程 “換刀點”是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置。可以是固定點，或任意的一點。(非固定點)換刀點選擇原則:1、設(shè)在工件或夾具的外部。2、設(shè)定值以不碰撞工件和其他部件為準(zhǔn)。(五)數(shù)控加工工藝路線確定中的一些問題1、銑削加工中順銑和逆銑得到的表面粗糙度是不同的，精銑時應(yīng)盡量采用順銑。逆銑：指在銑刀與工件

23、相切的點上，刀齒旋轉(zhuǎn)的切線方向與刀具的進給方向相同。 第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程 順銑：指在銑刀與工件的相切點，刀齒旋轉(zhuǎn)的切線方向與工件的進給方向相反。(a) 逆銑 (b) 順銑圓柱銑的順銑和逆銑第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程逆銑時，每個刀齒從切入至切出，其切削厚度由零增至最大值。由于刀齒的刃口不可能磨得絕對鋒利，因而每個刀齒切入工件時，總是首先擠壓已加工表面，并滑行一小段路程后才切入工件，這樣不僅會使工件已加工表面產(chǎn)生硬化，影響表面質(zhì)量，而且將加速刀具的磨損。此外，逆銑時，刀齒對工件作用力的垂直分力方向向上，這對壓緊工件是個不利因素。但逆銑時，其進給運動比順銑平穩(wěn)，在工件表面硬度較高時宜采用逆銑

24、。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程順銑時，每個刀齒的切削厚度由最大減小到零，切入時沒有擠壓和滑行現(xiàn)象，對減小刀齒磨損、工件表面硬化程度和表面粗糙度都比較有利。同時，刀齒對工件作用力的垂直分力方向向下，有利于壓緊工件。由于刀齒的水平分力與進給運動方向相反，刀齒忽大忽小的水平分力可能會使絲杠牙行與螺母之間忽而左側(cè)出現(xiàn)間隙，忽而右側(cè)出現(xiàn)間隙，導(dǎo)致絲杠與螺母傳動時斷時續(xù)。因此，順銑時進給運動不平穩(wěn)，容易發(fā)生扎刀或打刀事故。而逆銑則相反，進給運動非常平穩(wěn)。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程2、進退刀位置 外輪廓加工時，銑刀的切入切出應(yīng)沿零件的周邊外延以保證零件輪廓的光滑，如果銑刀從法向直接切入零件，就會在零件外形上留

25、下明顯的刀痕。內(nèi)輪廓加工時，應(yīng)在遠(yuǎn)離切削刀位點一定距離處預(yù)先打一個垂直下刀孔，然后再以進給速度接近內(nèi)輪廓的切削點位。在銑削圓弧時，應(yīng)從圓弧的切線方向切入。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程若為整圓，加工完畢時不要在切點處直接退刀，要讓刀具沿切線方向多走一段距離，以免取消刀補時，刀具與工件表面相碰撞，造成工件報廢 。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程3、消除反向運動間隙例如在車床上加工臺階軸，兩軸段直徑精度要求較高，圖(a)中的加工路線會引入坐標(biāo)軸的反向運動間隙。(b)增加了一段進給程序段，消除了反向間隙。(a)(b)第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程例如位置精度要求較高的孔系加工，加工順序安排不當(dāng)會受坐標(biāo)軸反向運動間

26、隙的影響。 圖(a)中由于5、6孔與1、2、3、4孔定位方向相反，y方向反向間隙增大了定位誤差。 圖(b)的加工順序避免了反向間隙的引入。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程加工螺紋時，沿螺距方向的進給應(yīng)和主軸轉(zhuǎn)速保持嚴(yán)格的速比關(guān)系，應(yīng)避免在加減速階段切削，為此要有引入距離1和超越距離2。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程4、凹槽的加工路線 在加工內(nèi)腔輪廓時，用行切法則在每兩次走刀的起點與終點處會留下殘余高度。用環(huán)切法計算量大。先用行切法，最后再環(huán)切一刀,可得到較好的效果。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程二、常用基本指令常用指令代碼有：準(zhǔn)備功能、輔助功能、主軸功能、

27、進給功能、刀具功能代碼(一) 準(zhǔn)備功能G指令1.絕對值編程指令與增量值編程指令 G90、G91它們是一對模態(tài)指令。G90指定其后的所有坐標(biāo)值都是絕對坐標(biāo)，當(dāng)G91指定以后的坐標(biāo)值則為相對坐標(biāo)。例如： 第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程G90 G01 X30.0 Y60.0 F100;G91 G01 X-40.0 Y30.0 F100;2.工件坐標(biāo)系設(shè)定指令 G92G92是一種靈活的工件坐標(biāo)系零點設(shè)置方法，其步驟為：先確定刀具中心（數(shù)控車中為刀尖）在機床坐標(biāo)系中的位置，并存入偏置寄存器中，YXO30403030A（起始點)B(目標(biāo)點)第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程再給出刀具中心在工件坐標(biāo)系的位置，即建立了該

28、工件坐標(biāo)系。指令格式：G92 X_ Y_ Z_ ；圖中的設(shè)置指令為： G92 X30.0 Y40.0 Z25.0第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程值得注意的是：G92指令是指定刀具在工件坐標(biāo)系中的位置，如果這時刀具的位置是已知的（相對于機床坐標(biāo)系），也就確定了工件坐標(biāo)系的位置。 G92一般放在加工程序的開始，首先確定工件坐標(biāo)系，這時刀具位置是確定的，如加工中心處于換刀位置（一般為參考點)，或?qū)Φ饵c（對刀點通過對刀儀可確定其在機床坐標(biāo)系中的位置）。 G92指令在一個零件的加工程序中可多次使用，第二次設(shè)置工件坐標(biāo)系前的刀具位置是確定的，就可以得到第二次設(shè)置的坐標(biāo)系位置。依次類推。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程

29、例1：加工矩形零件的外輪廓，加工程序的第一句為： N10 G90 G92 X-10 Y-10 Z0;即確定了工件坐標(biāo)系位置。(50,0)(0,50)XYO(-10,-10)第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程例2：圖中為一次裝夾加工三個相同的零件，采用G92指令多次設(shè)置工件坐標(biāo)系。YXW1YXW2YXW366344.51.2參考坐標(biāo)系第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程N01 G90 G92 X6.0 Y6.0 Z0.0; 將程序定義在第一個 零件上的工件坐標(biāo)原點W1.N10 G00 X0.0 Y0.0; 快速回到程序原點N15 G92 X4.0 Y3.0; 將程序定義在第二個零件 上的工件坐標(biāo)原點W2N25 G

30、00 X0 Y0; 快速回到程序原點N30 G92 X4.5 Y-1.2; 第三個工件坐標(biāo)系第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程3.工件坐標(biāo)系選取指令 G54G59先測出工件零點在機床坐標(biāo)系中的位置（X、Y、Z)，把測出的數(shù)據(jù)輸入偏置寄存器PSO中，G54G59可存放六個不同的工件零點,需用不同的工件零點時調(diào)用相應(yīng)寄存器存放的偏置量即可。 在上例中采用G54G59指令，首先設(shè)置原點偏置寄存器， 對零件1：G54 X-6.0 Y-6.0 Z0.0 對零件2：G55 X-10.0 Y-9.0 Z0.0 對零件3：G56 X-14.5 Y-7.8 Z0.0第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程 N10 G90 G54;

31、N20 G55; N30 G56; 4.快速點定位指令 G00指令格式：G00 X_ Y_ Z_；運動速度指令中不設(shè)定，由機床原始設(shè)定。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程根據(jù)不同的系統(tǒng)實際路徑可能不同，有三種路徑XXXYYYABABAB第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程5. 直線插補指令 G01G01指令即直線插補指令，按程序段中規(guī)定的進給速度F，由某坐標(biāo)點移動到另一坐標(biāo)點，插補加工出任意斜率的直線。指令格式：G01 X_ Y_ Z_ F_ ；例如下圖所示路徑，要求用G01，坐標(biāo)系原點O是程序起始點，要求刀具由O點快速移動到A點，然后沿AB、BC、CD、DA實現(xiàn)直線切削，再由A點快速返回程序起始點O，其程序如

32、下：第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程 N01 G92 X0 Y0； N10 G90 G00 X10 Y12 ； N20 G01 Y28 F100； N30 X42； N40 Y12； N50 X10； N60 G00 X0 Y0； N80 M02；OXYADCB12281042圖G01編程圖例第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程6. 平面選擇指令 G17、G18、G19功能：用來指定平面直線和圓弧插補、刀具補償平面.指令格式： G17；（設(shè)置加工平面為XY，數(shù)控銑床默認(rèn)平面） G18；（設(shè)置加工平面為ZX，數(shù)控車床默認(rèn)平面） G19；（設(shè)置加工平面為YZ） Z/X平面Y/Z平面X/Y平面YXZ第二節(jié) 數(shù)控加工

33、工藝及編程7. 圓弧插補指令 G02、G03功能：G02為順圓插補；G03為逆圓插補，用以在指定平面內(nèi)按設(shè)定的進給速度沿圓弧軌跡切削。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第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程I、J、K：圓心相對于起點的增量有些系統(tǒng)相反；有些系統(tǒng)可由G90、G91決定 I、J、K是絕對或增量尺寸；有些車削系統(tǒng)I可用直徑值；圓心角180，R為正； 180，R為負(fù)。數(shù)控車床圓弧順逆方向和銑床相反。絕對坐標(biāo)： G90 G03 X140. Y10

34、0. I-60. J0. F100.； G02 X120. Y60. I-50. J0；相對坐標(biāo)： G91 G03 X-60. Y60. I-60. J0 F100.； G02 X-20. Y-40. I-50.J0；精車凸凹球面。絕對值方式：N0060 G03 X44 Z-45.32 I0 K-28 F50;N0070 G02 X44 Z-75 I16.44 K-14.84 F50;青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_例：銑削如圖曲線，A點為起刀點，進給速度為100。1)絕對值方式（圓心坐標(biāo)法）G92 X0 Y18;G90 G02 X18 Y0 I0

35、 J-18 F100;G03 X68 Y0 I25 J0;G02 X88 Y20 I0 J20;M02;2)增量值方式（圓心坐標(biāo)法）G92 X0 Y18;G91 G02 X18 Y-18 I0 J-18 F100;青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_G03 X50 Y0 I25 J0;G02 X20 Y20 I0 J20;M02;3) 絕對值方式（半徑R法）G92 X0 Y18;G90 G02 X18 Y0 R18 F100;G03 X68 Y0 R25;G02 X88 Y20 R-20;M02;4) 增量值方式（半徑R法）G92 X0 Y18;青島大

36、學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_G91 G02 X18 Y-18 R18 F100;G03 X50 Y0 R25;G02 X20 Y20 R-20;M02;青島大學(xué)機電工程學(xué)院 邢建國 Tel：85953679 Email：xing_第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程8. 暫停指令 G04 G04可使刀具作短暫無進給加工。常用于車槽、鏜平面、锪孔等場合。指令格式： G04 X_ 或 G04 P_ 用X地址時，單位為秒，可以用小數(shù)點；用P地址時，單位為毫秒，不能用小數(shù)點，如P1000表示暫停1秒。例如：G91 G01 Z-7.0 F60；工進位置 G04 X5.0

37、；刀具在孔底暫停5秒 G00 Z7.0；退回到工進位置第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程9. 刀具長度補償指令 G43、G44、G49 用于刀具軸向（Z方向）的補償，它使刀具在Z方向上實際位移量比程序給定值增加或減少一個偏置量，這樣刀具在長度方向發(fā)生變化時（刀具磨損、更換刀具），可在不改變程序的情況下，通過修改偏置量，加工出所要求的零件尺寸。例如：第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程鉆頭刃磨后長度減少1.2mm，若不修改程序，則鉆孔深度將減少1.2mm。采用長度補償后，在程序運行中，讓刀具實際的位移量比給定值多運行一個偏置量1.2mm，達到了規(guī)定要求。指令格式： G43 Z_ H_ ;

38、 刀具長度正補償 G44 Z_ H_ ; 刀具長度負(fù)補償 G49 ; 取消刀具長度補償 H是偏置量存儲器號，存儲器中保存偏置量具體值，在程序運行前設(shè)置。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程例：設(shè)定H01=-4.0（偏置值）G91 G00 G43 Z-32 H01; 實際Z向進給-32.0+(-4.0)=- 36.0G01 Z-21.0 F1000; Z向?qū)?36.0進給到-57.0G00 G49 Z53.0; Z向?qū)⑼说?3.0+4.0，返回 到初始位置 第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程10. 刀具半徑補償指令 G41、G42、G40 當(dāng)編制零件加工的程序時不需要計算刀具中心運動軌跡, 而只需按零件輪廓編程

39、。在控制面板上用（CRT/MDI）方式，人工輸入刀具半徑值，數(shù)控系統(tǒng)便能自動的計算出刀具中心的偏移向量。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程G41指令刀具左偏置：即沿刀具進給方向看去，刀具中心在零件輪廓的左側(cè)。G42指令刀具右偏置：即沿刀具進給方向看去，刀具中心在零件輪廓的右側(cè)。G41G42第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程G40 為取消刀補。指令格式： G01 G41/G42 X_ Y_ F_ D_；刀具半徑預(yù)存在D指定的存儲器 G01 G40 X_ Y_；可直接按零件輪廓編程，不必考慮刀具半徑的半徑，從而簡化編程；當(dāng)?shù)毒吣p或重磨后，刀具半徑減小，只需手工輸入新的半徑值，而不必修改程序；第二節(jié) 數(shù)控加工工藝

40、及編程刀具半徑補償舉例：N10 G92 X0 Y0 Z10N30 G90 G17N40 G41 G00 X20 Y10 D01N50 Z-10 N60 G01 Y50 F100N70 X50N80 Y20N90 X10N100 G00 Z10 N110 G40 X0 Y0N120 M30第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程(二) 輔助功能M指令1、M00程序停止指令 M00指令實際上是一個暫停指令。功能是執(zhí)行此指令后，機床停止一切操作。按下控制面板上的啟動指令后，機床重新啟動, 繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。2、M01選擇停止指令M01指令的功能與M00相似，不同的是，M01只有在預(yù)先按下控制面板上“選擇停止開關(guān)

41、”按鈕的情況下，程序才會停止。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程3、M02程序結(jié)束指令M02指令的功能是程序全部結(jié)束。此時主軸停轉(zhuǎn)、切削液關(guān)閉，數(shù)控裝置和機床復(fù)位。但該指令并不返回程序起始位置。4、M03、M04、M05主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止指令M03表示主軸正轉(zhuǎn)，M04表示主軸反轉(zhuǎn)。所謂主軸正轉(zhuǎn)，是從主軸向Z軸正向看，主軸順時針轉(zhuǎn)動；反之，則為反轉(zhuǎn)。M05表示主軸停止轉(zhuǎn)動。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程5、M06自動換刀指令M06為手動或自動換刀指令。當(dāng)執(zhí)行M06指令時，進給停止，但主軸、切削液不停。6、M07、M08、M09冷卻液開關(guān)指令 M07表示2號冷卻液或霧狀冷卻液開。M08表示1號冷卻液或液狀冷

42、卻液開。M09表示關(guān)閉冷卻液開關(guān).7、M30程序結(jié)束指令M30指令與M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自動返回程序起始位置，為加工下一個工件作好準(zhǔn)備。第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程8、M98、M99子程序調(diào)用與返回指令M98為調(diào)用子程序指令，M99為子程序結(jié)束并返回到主程序的指令。子程序格式：Oxxxx M99;主程序中子程序調(diào)用格式： M98 Pxxx xxxx第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程舉例：一次裝夾加工多個相同的零件，Z軸開始點為工件上方100mm處，切深10mm。50508012YXO(40,20)第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程O0001N10 G90 G54 G00 X0 Y0 S1

43、000 M03;N20 Z100;N30 M98 P100;N40 G90 G00 X80;N50 M98 P100;N60 G90 G00 X0 Y0 M05;N70 M30;子程序：O100N10 G91 G00 Z-95;N20 G41 X40 Y20 D1;第二節(jié) 數(shù)控加工工藝及編程N30 G01 Z-15 F100;N40 Y30;N50 X-10;N60 X10 Y30;N70 X40;N80 X10 Y-30;N90 X-10;N100 Y-20;N110 X-50;N120 Z110;N130 X-30 Y-30;N140 M99;第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算一、數(shù)值計算的一般

44、計算內(nèi)容工件零件輪廓中的幾何元素的基點插補線段的節(jié)點刀具中心位置輔助計算等內(nèi)容基點：構(gòu)成零件輪廓的各相鄰幾何元素之間的交點或切點。如兩直線的交點、直線與圓弧的交點或切點、圓弧與二次曲線的交點或切點等等，均屬基點。一般來說，基點的坐標(biāo)根據(jù)圖紙給定的尺寸，利用一般的解析幾何或三角函數(shù)關(guān)系不難求得。第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算節(jié)點：在滿足容差要求條件下用若干插補線段（如直線段或圓弧段等）去逼近實際輪廓曲線時，相鄰兩插補線段的交點。刀具中心位置：刀具相對于每個切削點刀具中心所處的位置。因為刀具都有一定的半徑，要使刀具的切削部位切過輪廓的基點和節(jié)點，必須對刀具進行一定的偏置。對于沒有刀具偏置功能的數(shù)控系

45、統(tǒng)，應(yīng)計算出相對于基點和節(jié)點的刀具中心位置軌跡。對于具有刀具偏置功能的數(shù)控系統(tǒng)，加工某些內(nèi)腔型面時，往往也要求計算出刀具中心軌跡的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。輔助計算：如增量計算、脈沖數(shù)計算、輔助程序段計算.第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算二、基點坐標(biāo)的計算 兩直線的交點、直線與圓弧的交點或切點、圓弧與二次曲線的交點或切點等等，均屬基點。1. 直線與圓弧相交或相切 已知直線方程為，求以點（X0,Y0）為圓心，半徑為R的圓與該直線的交點坐標(biāo)。直線方程和圓方程聯(lián)立(x0,y0)(xc,yc) Cy=kx+bXYO推算后給出標(biāo)準(zhǔn)計算公式： 得到交點坐標(biāo)（xc,yc），其中xc較大者時取“”。 如果 ，說明直線和圓相切。

46、第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算2. 圓弧與圓弧相交或相切對于兩圓相交，聯(lián)立兩圓方程 推算后得到標(biāo)準(zhǔn)計算公式 第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算O2(x2,y2)(xc,yc) CO1(x1,y1)XYOR2R1當(dāng)兩圓相切時求xc較大值時取“”一零件輪廓如圖2-1所示，其中A、B、C、D、E、F為基點， A、B、C、D、可直接由圖中所設(shè)工件坐標(biāo)系中得知，而E點是直線DE與EF的交點，F(xiàn)是直線EF與圓弧AF的切點。分析可知，OF與X軸的夾角為30，EF與X軸夾角為120，則FX = 20 cos30=17.321 FY = 20 sin30= 10 EY = 30 EX = F

47、X(EY- FY)/tg60 =5.774第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算三、節(jié)點坐標(biāo)的計算 對于只具有直線及圓弧插補功能的系統(tǒng)，若零件輪廓不是直線和圓弧組合而成，則要用直線段或圓弧段去逼近輪廓曲線，故要進行相應(yīng)的節(jié)點計算。 節(jié)點計算的方法很多，一般可根據(jù)輪廓曲線的特性、數(shù)控系統(tǒng)的插補功能及加工要求的精度而定。1. 用直線逼近輪廓曲線的節(jié)點計算常用方法：等間距法、等弦長法（等步長法）、等誤差法。A. 等間距法計算步驟為：第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算(1) 將某一坐標(biāo)軸分成相等的間距，如沿x軸取x為等間距長；(2) 由曲線方程 ，求得(3) , ,即節(jié)點坐標(biāo)；(4) 將相鄰節(jié)點連成直線，這些直線段就

48、是曲線的逼近線段。 該方法計算簡單，但若使得逼近誤差小，就必須x小，使節(jié)點增多，程序段增多。第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算OYXxy=f(x)B. 等弦長法 等弦長是指逼近的直線段長度相等，而逼近誤差則不一定相同。計算節(jié)點時，須保證最大逼近誤差max小于或等于容許的誤差。圖所示為一段輪廓曲線。設(shè)曲線方程為 y = f（x），則等弦長節(jié)點的計算步驟為：第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算(1)求曲線段的最小曲率半徑Rmin 最大逼近誤差max必在最小曲率半徑Rmin處產(chǎn)生，已知曲線曲率半徑為： R = 1+（y）2 3/2 / y (1) 欲求最小曲率半徑，應(yīng)將式(1)對x求一階導(dǎo)數(shù)，即dR/dx = 3

49、(y)2 y1+(y)21/2 - 1+(y)23/2 y /(y)2 令dR / dx = 0，得 3(y）2y-1+（y）2y= 0 由此可求出最小曲率半徑處的x值。將此值代入(1)，可得Rmin 。第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算 (2) 求弦長h 在三角形ofg中，有 （/ 2）2 = R2 （R max ）2 取max =（一般取零件公差的1/51/10） R = Rmin ，則逼近弦長為 (3) 求逼近節(jié)點 弦長確定之后，以曲線的起點a（x0，y0）為圓心，為半徑作圓，該圓與曲線的交點b，即為第一個節(jié)點。即聯(lián)立方程 第三節(jié) 數(shù)控編程中的數(shù)值計算 y = f（x） （x x0）2 + （y y0）2 = 8 Rmin 的解（x1，y1），即為b的坐標(biāo)。再以b點為圓心，重復(fù)(3)，即可求得下一節(jié)點。依此類推，可求得y = f（x）的全部節(jié)點。等弦長法，計算過程比較簡單