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1、1-1数控系统及数控机床的基本概念数控系统及数控机床的基本概念第第1章章绪绪论论一、定义一、定义1.数字控制数字控制(数控数控NC)(NumericalControl)它是指用数字化信号对机床运动及其加工过它是指用数字化信号对机床运动及其加工过程中进行控制的一种方法。程中进行控制的一种方法。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。我国制造业数控化率年增长率达我国制造业数控化率年增长率达6%，据
2、预测到，据预测到2020年，制造业数控化率将达到年，制造业数控化率将达到60%。12.数控系统（数控系统（NCControlSystem）数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机构等统称构等统称数控控制系统数控控制系统。它由程序输入、输出设。它由程序输入、输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴进给及驱动装置等组成。进给及驱动装置等组成。数控机床数控机床是一种装有程序控制系统（数控系是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。它综合了综合了计算机、统）的高效自动化机床。它综合了综合了计算机、自动控制、
3、精密测量、机床的机构设计与制造等自动控制、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的最新成果。方面的最新成果。3.数控机床（数控机床（NCMachineTools）2二、数控加工的原理二、数控加工的原理图图1-1数控机床的工作原理图数控机床的工作原理图数控数控装置装置伺服伺服系统系统加工程序加工程序零件图零件图数控系统数控系统机床机床3三、数控加工技术的特点三、数控加工技术的特点1.适应性强。适应性强。2.生产效率和加工精度高、加工质量稳定。生产效率和加工精度高、加工质量稳定。3.能完成复杂型面的加工。能完成复杂型面的加工。5.数控机床具有故障诊断的能力，监控功能数控机床具有故障诊断的能力，监控功
4、能强，有利于生产管理的现代化。强，有利于生产管理的现代化。4.工序集中，一机多用。工序集中，一机多用。3.需要高度熟练和经过适当培训的零件编程员。需要高度熟练和经过适当培训的零件编程员。缺点：缺点：1.造价相对较高。造价相对较高。2.测试和维修比较复杂，需要专门的技术人才。测试和维修比较复杂，需要专门的技术人才。41.2数控技术的发展趋势数控技术的发展趋势1高精度化高精度化从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业强国的发展方向。其加工精度已从微米级发展到强国的发展方向。其加工精度已从微米级发展到亚微米级，乃至纳米级。亚微米级，乃至纳米级。2高速化高速化机
5、床向高速化发展，可以充分发挥现代刀具材机床向高速化发展，可以充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅提高加工效率、降低加工成料的性能，不但可大幅提高加工效率、降低加工成本，而且还可以提高零件的表面加工质量和精度。本，而且还可以提高零件的表面加工质量和精度。53高柔性化高柔性化柔性自动化技术是制造业适应市场动态需求柔性自动化技术是制造业适应市场动态需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势。的主流趋势。4高自动化高自动化高自动化是指在全部加工过程中尽量减少人高自动化是指在全部加工过程中尽量减少人的介入而自动完成任务，它包括物料流和信息流的介入
6、而自动完成任务，它包括物料流和信息流的自动化。的自动化。5智能化智能化数控系统的智能化主要体现在以下几个方面：数控系统的智能化主要体现在以下几个方面：（1）应用自适应控制技术应用自适应控制技术6（2）自动编程技术自动编程技术（3）具有故障自动诊断功能具有故障自动诊断功能（4）应用模式识别技术应用模式识别技术6开放式体系结构开放式体系结构 为为适应数控进线、联网、普及型个性化、多适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的是体系结构的开放性，如设计生产开放最重要的是体系结构的开放性，如设计生产开放式的数控系统。式
7、的数控系统。7基于网络的数控系统基于网络的数控系统网网络络的的任任务务主主要要是是进进行行通通讯讯，共共享享信信息息。数数控机床作为车间的基本设备。控机床作为车间的基本设备。7 8提高数控系统的可靠性提高数控系统的可靠性可靠性是数控机床用户最为关注的问题，提高可可靠性是数控机床用户最为关注的问题，提高可靠性通常可采取下列一些措施：靠性通常可采取下列一些措施：（1）提高线路的集成度提高线路的集成度采用大规模集成电路、专用芯片及混合式集成采用大规模集成电路、专用芯片及混合式集成电路，以减少元器件数量，精简外部连线和降低功电路，以减少元器件数量，精简外部连线和降低功耗。耗。（2）建立由设计、试制到生
8、产的完整质量保证建立由设计、试制到生产的完整质量保证体系体系例如例如采取防电源干扰，输入采取防电源干扰，输入、输出隔离；使数输出隔离；使数控系统模块化、通用化及标准化，以便组织批量生控系统模块化、通用化及标准化，以便组织批量生产和维修；在安装制造时注意严格筛选元器件；对产和维修；在安装制造时注意严格筛选元器件；对系统可靠性进行全面检查考核等。系统可靠性进行全面检查考核等。8 （3）增强故障自诊断功能和保护功能。增强故障自诊断功能和保护功能。由于元器件失效、编程及人为操作失误等由于元器件失效、编程及人为操作失误等原因，数控系统完全可能出现故障。数控系统原因，数控系统完全可能出现故障。数控系统一般
9、具有故障预报和自恢复功能。一般具有故障预报和自恢复功能。9复合化复合化复合化包括工序复合化和功能复合化。复合化包括工序复合化和功能复合化。复合复合加工机床的含义是在一台机床上实现或尽可能从加工机床的含义是在一台机床上实现或尽可能从毛胚至成品的全部加工。毛胚至成品的全部加工。复复合合数数控控机机床床可可以以减减少少在在不不同同数数控控机机床床间间进进行行工工序序的的转转换换而而引引起起的的待待工工以以及及多多次次上上下下料料等等时时间。间。9数控机床编程技术数控机床编程技术编者：逯晓勤等编者：逯晓勤等机械工业出版社机械工业出版社10第第2章章数控编程基础数控编程基础2.1程序编制的基础程序编制的
10、基础一、程序编制的基本概念一、程序编制的基本概念从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介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，称为质的全部过程，称为程序编制。程序编制。程序编制分为手工和自动编程两种。程序编制分为手工和自动编程两种。手工编程的步骤：手工编程的步骤：11零零件件图图纸纸确确定定工工艺艺过过程程计计算算加加工工轨轨迹迹和和尺尺寸寸 编编制制程程序序单单制制作作控控制制介介质质程程序序校校检检和和试试切切校校核核校校核核检检验验YYYNNN图图2-1手工编程过程的框图手工编程过程的框图完成完成12二、数控加工工艺基础二、数控加工工艺基础（一）数控加工工序的划分一）数控
11、加工工序的划分工序的划分原则：工序的划分原则：先面后孔的原则；先面后孔的原则；刀具集中的原则；刀具集中的原则；粗、精分开的原则；粗、精分开的原则；按部位分序的原则。按部位分序的原则。（二）对刀点与换刀点二）对刀点与换刀点对刀点：对刀点：刀具相对于工件运动的起点，又称刀具相对于工件运动的起点，又称起刀点，也就是程序运行的起点。起刀点，也就是程序运行的起点。13机床零点机床零点对刀点对刀点工作零点工作零点y0 x0 x1y1换刀点换刀点x2y2图图2-2对刀点的坐标值对刀点的坐标值xy14换刀点：换刀点：一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，刀具要先到工件之外
12、，再进行换刀这个位置就叫换刀点。刀具要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫换刀点。对刀点的选择原则：对刀点的选择原则：对刀点应便于数学处理和程序编制；对刀点应便于数学处理和程序编制；对刀点在机床上容易校准；对刀点在机床上容易校准；在加工过程中便于检查；在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。引起的加工误差小。对刀点可以设置在零件、夹具上面或机床上面。对刀点可以设置在零件、夹具上面或机床上面。换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在零件的外面。伤工件，换刀点往往设在零件的外面。（三）走刀路线的选择（三）走刀路线的选择走
13、刀路线是指数控加工过程中刀位点相对于被加工工走刀路线是指数控加工过程中刀位点相对于被加工工件的运动轨迹。件的运动轨迹。15刀心运动轨迹刀心运动轨迹刀心运动轨迹刀心运动轨迹刀心运动轨迹刀心运动轨迹(a)(b)(c)接刀痕接刀痕铣刀铣刀铣刀铣刀铣刀铣刀图图2-3走刀的轨迹走刀的轨迹 走刀路线的选择原则：走刀路线的选择原则：保证零件的加工精度和表面租糙度；保证零件的加工精度和表面租糙度；方便数值计算，减少编程工作量；方便数值计算，减少编程工作量；缩短走刀路线，减少空行程。缩短走刀路线，减少空行程。16（四）刀具的选择、切削用量的确定（四）刀具的选择、切削用量的确定加工刀具的选择，应尽可能选用硬质合金
14、刀具或性能加工刀具的选择，应尽可能选用硬质合金刀具或性能更好的更耐磨的带涂层的刀具。铣平面轮廓用平头立铣刀，更好的更耐磨的带涂层的刀具。铣平面轮廓用平头立铣刀，铣空间轮廓时选球头立铣刀。铣空间轮廓时选球头立铣刀。切削用量的选择，数控机械加工的切削深度、切削切削用量的选择，数控机械加工的切削深度、切削速度和进给量的确定原则与普通机械加工相似，也可根速度和进给量的确定原则与普通机械加工相似，也可根据实际经验或查问有关手册。数控机床的使用说明书上据实际经验或查问有关手册。数控机床的使用说明书上一般都会给出切削参数的推荐值。一般都会给出切削参数的推荐值。选择刀具时要规定刀具的结构尺寸，供刀具组装预选择
15、刀具时要规定刀具的结构尺寸，供刀具组装预调使用；还要保证有可调用的刀具文件；对选定的新刀调使用；还要保证有可调用的刀具文件；对选定的新刀具应建立刀具文件供编程用。具应建立刀具文件供编程用。17（五）数控机床的选择（五）数控机床的选择1.平面孔系零件的加工平面孔系零件的加工 这这类类零件或孔数较多，或孔位置精度要求较高，宜零件或孔数较多，或孔位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数控钻床与镗床加工。用点位直线控制的数控钻床与镗床加工。2.旋转体类零件的加工旋转体类零件的加工此类零件多选用数控车床或数控磨床加工。此类零件多选用数控车床或数控磨床加工。3.平面轮廓的加工平面轮廓的加工 此类零件的轮廓多
16、由直线和圆弧组成，一般选两坐标此类零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般选两坐标联动的数控铣床加工。联动的数控铣床加工。18（六）程编中的误差控制（六）程编中的误差控制误差源：误差源：逼近误差；逼近误差；4.立体轮廓表面的加工立体轮廓表面的加工 一般选用具有三轴或三轴以上联动功能的数控铣床加一般选用具有三轴或三轴以上联动功能的数控铣床加工此类零件。工此类零件。插补误差；插补误差；圆整误差；圆整误差；程编中的误差应控制在总误差的程编中的误差应控制在总误差的10%20%之内。之内。19三、数控编程系统三、数控编程系统数控编程可分为数控编程可分为机内编程和机外编程机内编程和机外编程。机内编程指利用。机内
17、编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。离数控机床本身在其他设备上进行编程。四、利用四、利用CAM系统进行自动编程的基本步骤系统进行自动编程的基本步骤1加工工艺确定加工工艺确定（1）校准加工零件的尺寸、公差和精度要求；）校准加工零件的尺寸、公差和精度要求；（2）确定装卡位置；）确定装卡位置；（3）选择刀具；）选择刀具；（4）确定加工路线；）确定加工路线；20（5）选定工艺参数。）选定工艺参数。2加工模型建立加工模型建立利用利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被系统提供的图形生成和
18、编辑功能将零件的被加工部位绘制在计算机屏幕上，作为计算机自动生成刀具加工部位绘制在计算机屏幕上，作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。轨迹的依据。3刀具轨迹生成刀具轨迹生成建立了加工模型后，即可利用建立了加工模型后，即可利用CAM系统提供的多种系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。4后置代码生成后置代码生成后置处理的目的是形成数控指令文件，利用后置处理的目的是形成数控指令文件，利用CAM系系统提供的后置处理器可方便地生成和特定机床相匹配的统提供的后置处理器可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。加工代码。5加工代码输出加工代码输出212.2数控加工的
19、编程基础数控加工的编程基础程序字按其功能的不同可分为：顺序号字、准备功能程序字按其功能的不同可分为：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速功能字、刀具功能字字、尺寸字、进给功能字、主轴转速功能字、刀具功能字和辅助功能字和辅助功能字7种类型。种类型。一、编制数控程序常用的指令代码一、编制数控程序常用的指令代码（一）准备功能代码（一）准备功能代码（G代码）代码）准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操作方式，准备功能代码用于指定一些动作或选择一种操作方式，它使用它使用G字编程。字编程。G字可接字可接3位整数，也可以带一位小数。位整数，也可以带一位小数。1与坐标设定有关的指令与坐标设定有
20、关的指令模态代码模态代码是指某些是指某些G代码在一个程序段被指定后，直代码在一个程序段被指定后，直到以后程序段出现同组的另一个代码时才失效的到以后程序段出现同组的另一个代码时才失效的G代码。代码。非模态代码非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码。是指只有书写了该代码时才有效的代码。22代码代码功功能能代码代码功功能能G11坐标轴的平移和旋转坐标轴的平移和旋转G17选择选择XY平面平面G10取消取消G11G18选择选择ZX平面平面G15工件坐标系选择工件坐标系选择(模态模态)G19选择选择YZ平面平面G16工件坐标系选择工件坐标系选择(非模态非模态)表表2-1与坐标设定有关的指令与坐标设定
21、有关的指令G52局部坐标系设定局部坐标系设定G53机床坐标系选择机床坐标系选择G54直线偏移直线偏移XG55直线偏移直线偏移YG56直线偏移直线偏移ZG57直线偏移直线偏移XYG58直线偏移直线偏移XZG59直线偏移直线偏移YZ232与坐标轴移动有关的指令与坐标轴移动有关的指令 代码代码功功能能代码代码功功能能G00定位（快速直线插补）定位（快速直线插补）G03逆圆或螺旋线插补逆圆或螺旋线插补G01直线插补直线插补G30回零回零G02顺圆或螺旋线插补顺圆或螺旋线插补表表2-2与坐标轴移动有关的指令与坐标轴移动有关的指令 243刀具补偿指令刀具补偿指令代码代码功功能能G40刀具半径补偿取消刀具半
22、径补偿取消G41刀具半径左补偿刀具半径左补偿G42刀具半径右补偿刀具半径右补偿表表2-3与刀具补偿有关的指令与刀具补偿有关的指令G43刀具长度正补偿刀具长度正补偿G44刀具长度负补偿刀具长度负补偿G49刀具长度补偿取消刀具长度补偿取消254与指令确定的数值有关的指令与指令确定的数值有关的指令 代码代码功功能能代码代码功功能能G90绝对值编程绝对值编程G95进给量（每转）进给量（每转）G91增量值编程增量值编程G20输入值为英制输入值为英制G94进给速度（每分钟）进给速度（每分钟）G21输入值为米制输入值为米制表表2-4与指令确定的数值有关的指令与指令确定的数值有关的指令 265可简化编程的指令
23、可简化编程的指令代码代码功功能能代码代码功功能能G50几何缩放取消几何缩放取消G83深孔钻孔固定循环深孔钻孔固定循环G51几何缩放几何缩放G84旋攻螺纹固定循环旋攻螺纹固定循环G62镜象加工镜象加工G85镗孔固定循环镗孔固定循环(切速退刀切速退刀G73高速深孔钻孔固定循环高速深孔钻孔固定循环G86镗孔固定循环镗孔固定循环(快退刀快退刀)G74左旋攻螺纹固定循环左旋攻螺纹固定循环G87背镗固定循环背镗固定循环(快退刀快退刀)G76精镗固定循环精镗固定循环G89背镗固定循环背镗固定循环(同同G85)G80固定循环功能取消固定循环功能取消G274左旋同步攻螺纹左旋同步攻螺纹G81钻孔固定循环钻孔固定
24、循环G284右旋同步攻螺纹右旋同步攻螺纹G82固定循环（同固定循环（同G81）表表2-5可简化编程的指令可简化编程的指令27 6宏指令宏指令 G100120各代码可供建立用户指令，以简化程序编制。各代码可供建立用户指令，以简化程序编制。7其他功能其他功能G代码代码代码代码功功能能代码代码功功能能G04进给暂停进给暂停G61急停检查（非模态）急停检查（非模态）G09急停检查（非模态）急停检查（非模态）G64取消急停检查取消急停检查G22程序行程极限有效程序行程极限有效G175圆简周边切削圆简周边切削G23程序行程极限无效程序行程极限无效G186公差控制无效公差控制无效G31跳步跳步G187公差控
25、制有效公差控制有效G174圆简周边切削无效圆简周边切削无效表表2-6其他功能其他功能G代码代码 28（1）快速直线插补）快速直线插补(G0)G0快速直线插补控制机床各轴以最大速率从现在位置快速直线插补控制机床各轴以最大速率从现在位置移动到指令位置。移动到指令位置。G0是模态代码。是模态代码。其编程格式为：其编程格式为：G0XYZ。XYZ起点起点(x0,y0,z0)终点终点(x,y,z)29 （2）直线插补）直线插补(G1)直线插补直线插补G1程序段控制各轴以指定的进给速率沿直线程序段控制各轴以指定的进给速率沿直线方向从现在位置移动到指令位置。方向从现在位置移动到指令位置。G1是模态代码是模态代
26、码其编程格式为：其编程格式为：G1XYZF(进给速率进给速率)。XYZ起点起点(x0,y0,z0)终点终点(x,y,z)30（3）顺圆弧插补（）顺圆弧插补（G2）圆弧插补圆弧插补G2程序段可以使机床从现在位置沿圆顺时针程序段可以使机床从现在位置沿圆顺时针弧轨迹运动到指令位置，进给速率沿圆弧的切线方向，大弧轨迹运动到指令位置，进给速率沿圆弧的切线方向，大小等于编程的进给率小等于编程的进给率F。G2表示刀具沿顺圆运动表示刀具沿顺圆运动(CW)。XYZ起点起点(x0,y0,z0)终点终点(x,y,z)31（4）逆圆弧插补（）逆圆弧插补（G3）圆弧插补圆弧插补G3程序段可以使机床从现在位置沿逆时针圆程
27、序段可以使机床从现在位置沿逆时针圆弧轨迹运动到指令位置，进给速率沿圆弧的切线方向，大弧轨迹运动到指令位置，进给速率沿圆弧的切线方向，大小等于编程的进给率小等于编程的进给率F。G3表示刀具沿逆圆运动表示刀具沿逆圆运动(CCW)。XYZ终点终点(x0,y0,z0)起点起点(x,y,z)32圆弧插补可以用两种方式编程：圆弧插补可以用两种方式编程：编程编程G2或或G3及及I、J、K字定义圆弧中心点，称为字定义圆弧中心点，称为中心编程，当圆弧的中心是关键尺寸时，选用该编程方法；中心编程，当圆弧的中心是关键尺寸时，选用该编程方法；XYZ起点起点(x0,y0,z0)终点终点(x,y,z)其编程格式为：其编程
28、格式为：G2XYZIJKF(进给速率进给速率)。O(I,J,K)33 半径编程半径编程当圆弧的半径当圆弧的半径R或终点坐标为关键尺寸时，或终点坐标为关键尺寸时，选用该编程方法。选用该编程方法。XYZ起点起点(x0,y0,z0)终点终点(x,y,z)其编程格式为：其编程格式为：G2XYZRF(进给速率进给速率)。O(I,J,K)R当圆心角当圆心角 180时，时，R以正值表示；以正值表示；当圆心角当圆心角180时，时，R以负值表示。但整圆不能用此编程方法。以负值表示。但整圆不能用此编程方法。34 （二）辅助功能代码（二）辅助功能代码（M代码）代码）辅助功能代码（辅助功能代码（M代码）用于指令控制功
29、能和机床功代码）用于指令控制功能和机床功能，多与程序执行和机械控制有关。能，多与程序执行和机械控制有关。1M00程序停止。程序停止。执行执行M00后程序停止，可按机床上后程序停止，可按机床上的起动按钮使机床重新起动，继续执行以后的程序。的起动按钮使机床重新起动，继续执行以后的程序。2M01可选择的程序停止。可选择的程序停止。当按下机床操作面板上当按下机床操作面板上的的“选择开机选择开机”按钮时，执行按钮时，执行M0l以后程序停止，重新起以后程序停止，重新起动则继续执行下段。动则继续执行下段。3M02和和M30程序结束。程序结束。354M03、M04和和M05主轴正转、反转和停转。主轴正转、反转
30、和停转。5M06换刀。换刀。6M15、M16第四旋转轴正转、反转。第四旋转轴正转、反转。7Ml9主轴定位。主轴定位。执行执行M19后可使主轴正转后停在后可使主轴正转后停在规定的角度上。规定的角度上。8M118主轴定位主轴定位(反转反转)。执行执行M118后可使主轴反向后可使主轴反向旋转后停在规定的角度上。旋转后停在规定的角度上。9M119主轴定位主轴定位(以较短的路径转以较短的路径转)。10M52、M53和和M54与与G指令固定循环配合使用。指令固定循环配合使用。11M132、M133决定机床上的决定机床上的“单段执行单段执行”开关开关(程程序逐段执行序逐段执行)有效、无效。有效、无效。12M
31、134、M135决定机床上的决定机床上的“主轴转速倍率主轴转速倍率”开开关有效、无效。关有效、无效。3613M136、M137决定机床上的决定机床上的“进给速度倍率进给速度倍率”开开关有效、无效。关有效、无效。14Ml38、M139决定机床上的决定机床上的“空运转空运转”开关有效、开关有效、无效。无效。l5M140、M14l决定机床上的决定机床上的“进给保持进给保持”开关有开关有效、无效。效、无效。16M201M210与与G100G120各代码一样可供建各代码一样可供建立用户宏指令，以简化程序的编制。立用户宏指令，以简化程序的编制。（三）三）F、S、T指令指令都是续效代码都是续效代码（1）F指
32、令为进给速度指令，该表示方法有：指令为进给速度指令，该表示方法有：a代码法：代码法：F后跟两位数，这两位数字表示该进给速后跟两位数，这两位数字表示该进给速度的序号。度的序号。37b直接指定法：直接指定法：F后所跟的数字就是实际进给速度。后所跟的数字就是实际进给速度。如如F50表示进给速度为表示进给速度为50mm/min。（2）S指令指令主轴转速指令，也有两种表示方法：主轴转速指令，也有两种表示方法：a代码法：代码法：S后跟两位数，表示主轴转速的序号。后跟两位数，表示主轴转速的序号。b直接指定法：直接指定法：S后所跟的数字就是实际主轴转速。后所跟的数字就是实际主轴转速。如如S1000表示主轴转速
33、为表示主轴转速为1000r/min。（3）T指令指令刀号指令，刀号指令，T后跟两位数字，这两位数字后跟两位数字，这两位数字表示刀具的编号。表示刀具的编号。二、数控加工程序的结构二、数控加工程序的结构1程序的组成程序的组成一个完整的零件加工程序由程序段组成；一个程序段一个完整的零件加工程序由程序段组成；一个程序段由若干个代码字组成；每个代码字由字符（字母、数字、由若干个代码字组成；每个代码字由字符（字母、数字、符号）组成。符号）组成。38N01G91G00X50Y60N02G01X1000Y5000F150S300T12M03N10G00X-50Y-60N11M02每个程序段以序号每个程序段以序
34、号“N”开头，开头，M02=END作为整个程序作为整个程序的结束。的结束。2程序段格式程序段格式（1）地址符可编程序段格式）地址符可编程序段格式 这种格式称字这种格式称字-地址程序格式，其特点是程序简单，地址程序格式，其特点是程序简单，可读性强，易于检查，因此，现代数控机床广泛采用这可读性强，易于检查，因此，现代数控机床广泛采用这种格式。种格式。39（2）分隔符固定顺序程序段格式）分隔符固定顺序程序段格式该种该种格式是用分隔符格式是用分隔符“HT”代替地址符，而且预先规代替地址符，而且预先规定了所有可能出现的代码的固定排列顺序，根据分隔符定了所有可能出现的代码的固定排列顺序，根据分隔符出现的顺
35、序，就可判断其功能。出现的顺序，就可判断其功能。由于该格式不直观，编由于该格式不直观，编程不便，现在已很少使用。程不便，现在已很少使用。3主程序和子程序主程序和子程序（1）子程序：）子程序：将重复出现的程序串单独抽出来，按将重复出现的程序串单独抽出来，按一定的格式写成子程序，供主程序调用。一定的格式写成子程序，供主程序调用。（2）子程序的格式：）子程序的格式：除有子程序名或子程序开头代除有子程序名或子程序开头代码字外，还要有子程序结束代码字。其余部分与主程序码字外，还要有子程序结束代码字。其余部分与主程序相同。相同。（3）主程序：）主程序：程序中字子程序以外的部分便称为主程序中字子程序以外的部
36、分便称为主程序。程序。401.定义定义机床坐标系机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和移动距是指用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系。离的坐标系。三、机床坐标系三、机床坐标系标准的标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为标轴的旋转运动坐标为A、B、C。41图图2-10右手笛卡尔直角坐标系右手笛卡尔直角坐标系+X、+Y、+Z表示工件的表示工件的正移动方向。正移动方向。422.各坐标轴的确定各坐标轴的确定（1）Z轴的确定轴的确定Z轴是传递切削力
37、的主轴所规定的主轴轴向。对于铣轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。对于铣床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线，床等是带动工件旋转的轴。其方向是平行于主轴轴线，远离工件方向为正方向。远离工件方向为正方向。（2 2）X X轴的确定轴的确定轴的确定轴的确定 X X轴一般是水平的，平行于工件的装夹平面。它平轴一般是水平的，平行于工件的装夹平面。它平行于主要的切削方向，且以此方向为主方向。行于主要的切削方向，且以此方向为主方向。1）对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），）对于工件旋转的机床（如车床
38、、磨床等），X坐坐标是工件的径向且平行于横向拖板，刀具远离回转中心标是工件的径向且平行于横向拖板，刀具远离回转中心是正向；是正向；43图图2-11卧式数控车床卧式数控车床44 当当Z轴水平轴水平时，沿刀具主轴向时，沿刀具主轴向工件看，工件看，X轴的正轴的正方向指向右边。方向指向右边。图图-12卧式升降台铣床卧式升降台铣床2）对于刀具旋转的机床）对于刀具旋转的机床（如铣、钻、镗床）（如铣、钻、镗床）45a对于单立柱机床，对于单立柱机床，X轴的正方向指向右边。轴的正方向指向右边。当当Z轴为铅垂方向轴为铅垂方向（立式主轴）时立式主轴）时图图2-13数控铣床数控铣床46图图2-15龙门式轮廓铣床龙门式
39、轮廓铣床b对于双立柱机床对于双立柱机床（如龙门机床），当站（如龙门机床），当站在操作台一侧从主轴向在操作台一侧从主轴向左侧立柱看时，左侧立柱看时，X轴的轴的正方向指向右边。正方向指向右边。47（3）Y轴的确定轴的确定 Y Y轴的运动方向则根据轴的运动方向则根据X X轴和轴和Z Z轴按右手法则确轴按右手法则确定。定。（4）转动方向的确定）转动方向的确定围绕围绕X、Y、Z轴的转动分别用轴的转动分别用A、B、C表表示，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。示，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。3机床原点机床原点机床原点是指机床坐标系的原点，即机床原点是指机床坐标系的原点，即X=0,Y=0,Z=0的点，一
40、般在机床上是固定的。的点，一般在机床上是固定的。48四、工件坐标系和工件原点四、工件坐标系和工件原点工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点位原点（也称工件原人员以工件图纸上的某一固定点位原点（也称工件原点）所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的点）所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。工件坐标系的各坐标轴与机床坐标系相应尺寸确定。工件坐标系的各坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴平行。的坐标轴平行。工件原点选择的原则：工件原点选择的原则：（1）工件原点选在工件图样的尺寸基础上。）工件原点选在工件图样的尺寸基础
41、上。（2）能使工件方便地装卡、测量和检验。）能使工件方便地装卡、测量和检验。（3）工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的）工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的工件表面上。工件表面上。（4）对于有对称形状的几何零件，工件零件最好选在）对于有对称形状的几何零件，工件零件最好选在对称中心上。对称中心上。49机床机床原点原点工件工件原点原点机床参机床参考点考点编程编程原点原点图图2-16数控车床坐标系及相关点的关系数控车床坐标系及相关点的关系50五、绝对坐标系与相对坐标系五、绝对坐标系与相对坐标系1绝对坐标系绝对坐标系所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。所有的坐标值均从同一固定坐标点计量
42、的坐标系。2相对坐标系相对坐标系运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系（或增量坐标系）。（或增量坐标系）。51绝对：绝对：XA=12,YA=15,XB=30,YB=35，XC=38,YB=39相对：相对：XA=0,YA=0,XB=18,YB=20，XC=8,YC=4 ABXXYYO18121520图图2-4绝对与相对坐标系绝对与相对坐标系C84XY52 第第3 3章章 数控车床编程数控车床编程3.1数控车床编程基础数控车床编程基础 一、数控车床编程特点一、数控车床编程特点1.在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量在一个程序段中，可以采用绝对坐标
43、编程、增量坐标编程或二者混合编程。坐标编程或二者混合编程。2.用绝对坐标编程时，坐标值用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附倍值表示，并附上方向符号。上方向符号。3.为提高工件的径向尺寸精度，为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取向的脉冲当量取Z向的一半。向的一半。4.由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。控装置常具备不同形式的固定循环。535.编程时，常认为刀尖是一个点，而实际编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中
44、刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。半径进行补偿。二、编程规则二、编程规则 1绝对编程与增量编程绝对编程与增量编程(1)绝对编程绝对编程绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法。即采用出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法。即采用绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置，并绝对值编程时，首先要指出编程原点的位置，并用地址用地址X，Z进行编程进行编程(X为直径值为直径值)。54增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的
45、一种编程方法。即程序中的终点坐标是相对于起点位置的一种编程方法。即程序中的终点坐标是相对于起点坐标而言的。坐标而言的。(2)增量值编程增量值编程(3)混合编程混合编程绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程。编程时也必须先设定编程原点。混合编程。编程时也必须先设定编程原点。采用增量编程时，用地址采用增量编程时，用地址U，W代替代替X，Z进行编程。进行编程。U，W的正负方向由行程方向确定，行程方向与机床坐标的正负方向由行程方向确定，行程方向与机床坐标方向相同时为正；反之位负。方向相同时为正；反之位负。55 2直径编程与半径编程直径编程与
46、半径编程 当用直径值编程时，称为直径编程法。车床出厂时当用直径值编程时，称为直径编程法。车床出厂时设定为直径编程，所以，在编制与设定为直径编程，所以，在编制与X轴有关的各项尺寸轴有关的各项尺寸时，一定要用直径值编程。时，一定要用直径值编程。三、坐标系统三、坐标系统 数控车床是以机床主轴轴线方向为数控车床是以机床主轴轴线方向为Z轴方向，刀具轴方向，刀具远离工件的方向为远离工件的方向为Z轴的正方向。轴的正方向。X轴位于与工件安装轴位于与工件安装面相平行的水平面内，垂直于工件旋转轴线的方向，且面相平行的水平面内，垂直于工件旋转轴线的方向，且刀具远离主轴轴线的方向为刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向
47、。轴的正方向。用半径值编程时，称为半径编程法。如需用半径编用半径值编程时，称为半径编程法。如需用半径编程，则要改变系统中相关的参数。程，则要改变系统中相关的参数。1.机床坐标系机床坐标系562.工件坐标系工件坐标系一般将工件坐标系的一般将工件坐标系的Z轴轴设成与机床主轴中心线重设成与机床主轴中心线重合，合，X轴设在工件的左端面或右端面。轴设在工件的左端面或右端面。机床机床原点原点O+Z+XLd旋转中心线旋转中心线图图3-1数控车床坐标系数控车床坐标系O参考点参考点工件工件原点原点O+Z+XLd图图3-2工件坐标系工件坐标系起刀点起刀点3.工件坐标系设定工件坐标系设定G50XdZL该该FANUC
48、-6T指令设定刀尖与工件原点的位置关系。指令设定刀尖与工件原点的位置关系。57四、对刀问题四、对刀问题对刀对刀就是确定刀尖在工件坐标系中的位置。常用的就是确定刀尖在工件坐标系中的位置。常用的对刀方法为试切法。对刀方法为试切法。O(b)确定刀尖在确定刀尖在X向的位置向的位置O(a)确定刀尖在确定刀尖在Z向的位置向的位置L图图3-3数控车床的对刀数控车床的对刀根据试切后工件的尺寸确定刀尖的位置。根据试切后工件的尺寸确定刀尖的位置。O(a)确定刀尖在确定刀尖在Z向的位置向的位置L图图3-3数控车床的对刀数控车床的对刀O(a)确定刀尖在确定刀尖在Z向的位置向的位置L图图3-3数控车床的对刀数控车床的对
49、刀O(b)确定刀尖在确定刀尖在X向的位置向的位置 dO(b)确定刀尖在确定刀尖在X向的位置向的位置 d58五、有关编程代码说明五、有关编程代码说明（一）（一）G功能功能1.绝对坐标绝对坐标G90它是加工程序的第一条指令，以便后面给出起刀点。它是加工程序的第一条指令，以便后面给出起刀点。3.起刀点和换刀点设置起刀点和换刀点设置以绝对坐标方式给出换刀时刀尖的位置。以绝对坐标方式给出换刀时刀尖的位置。2.相对坐标相对坐标G91螺纹加工、循环加工、子程序调用须用相对坐标编程。螺纹加工、循环加工、子程序调用须用相对坐标编程。对于对于CK0630型型数控车床，其控制系统为数控车床，其控制系统为FANUCO
50、ET-A指令为：指令为：G92XZ对于对于FANUC-6T控制系统其控制系统其指令为：指令为：G50XZ594.快速点位运动快速点位运动G00 XZO图图3-3G00指令运用指令运用 80906 40XZO图图3-3G00指令运用指令运用 406ZX绝对坐标编程为：绝对坐标编程为：G00X40.0Z6.0相对坐标编程为：相对坐标编程为：G00U-40.0W-84.0605.直线插补直线插补G01XZFO图图3-4G01指令运用指令运用 40ZX80O图图3-4G01指令运用指令运用 40ZX80绝对坐标编程为：绝对坐标编程为：G01X40.0Z-80.0F0.4相对坐标编程为：相对坐标编程为：