数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 第十七讲 一、备课教案 适用专业机械设计制造及其自动化讲次 上课 第十七讲时间 年月日节 第六章数控机床加工程序编制基础 第一节数控程序编制的概念 学 数控程序编制的定义 二、字与字的功能 了解数控程序编制的定义；掌握 字与字的功能、程序格式 提 三、程序格式 及 要 求 第二节数控机床的坐标系 一、机床坐标系 掌捉机床坐标系、编程坐标系的 含义及规定方法 二、编程坐标系 教学实施手段 效果记录 字与字的功能： 课堂讲授 积序格式， 机床坐标系、编程坐标系的含义及 课堂讨论 规定方法。 现场示教 小结讲评 难 其它 编程华标系的含义及规定方法 教具 CAI,黑板 陈德道主绵数控技术及应用北京 荐参考 国防工业出版社，2009 蕾玉红主绵机床数控技术哈尔滨 后 哈尔滨工业大学出版社2003 记 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 1 第十七讲 一、备课教案 适用专业 机械设计制造及其自动化 讲次 第十七讲 上课 时间 年 月 日 节 教 学 内 容 提 纲 及 要 求 第六章 数控机床加工程序编制基础 第一节 数控程序编制的概念 一、 数控程序编制的定义 了解数控程序编制的定义；掌握 字与字的功能、程序格式 二、字与字的功能 三、程序格式 第二节 数控机床的坐标系 一、机床坐标系 掌握机床坐标系、编程坐标系的 含义及规定方法 二、编程坐标系 重 点 字与字的功能； 程序格式； 机床坐标系、编程坐标系的含义及 规定方法。 教学实施手段 效果记录 课堂讲授 √ 课堂讨论 √ 现场示教 小结讲评 难 点 编程坐标系的含义及规定方法 其 它 教具 CAI，黑板 推 荐 参 考 书 陈德道主编.数控技术及应用.北京: 国防工业出版社,2009 董玉红主编.机床数控技术.哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,2003 教 学 后 记
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 二、讲稿 第六章数控机床加工程序编制基础 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工 它是相床数控系按的 应用软件，与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件是用于数控系统工作控制的。本章 的种类繁老 第一节数控程序编制的概念 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的 工作步塞 每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序（如图6 所示的程序样本)。 00001 程序编号 N001 G92X40.0Y30.0: G90G00X28.0T01S800M03 N003 G01X-8.0 Y8.0F200: N004 X0Y0: 程序内容 N005 X28.0Y30.0: N006 G00 X40.0: N007 M02: 程序结束段 程序样本 一，数控程序编制的定义 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该 保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与 东分的发挥，使数控机床能安全、可靠、 高效的工作 1.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。如图6-2所示，编 程工作主要包括： 分零 程 学 图和定艺案 样工方 处 理 修改 图6-2数控程序编制的内容及步骤 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 2 二、讲稿 第六章 数控机床加工程序编制基础 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。 我们把从数控系统外部输入的直接用于加工工件的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的 应用软件。与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件是用于数控系统工作控制的。本章 主要介绍数控加工程序的编制。 数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，本教材以 ISO 国际标准为主来介绍加 工程序的编制方法。当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。 第一节 数控程序编制的概念 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的 工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序（如图 6-1 所示的程序样本）。 O0001 程序编号 N001 G92 X40.0 Y30.0 ； N002 G90 G00 X28.0 T01 S800 M03； N003 G01 X-8.0 Y8.0 F200； N004 X0 Y0 ； 程序内容 N005 X28.0 Y30.0 ； N006 G00 X40.0 ； N007 M02 ； 程序结束段 图 6-1 程序样本 一、 数控程序编制的定义 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该 保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与 充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。 1．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。如图 6-2 所示，编 程工作主要包括： 图 6-2 数控程序编制的内容及步骤 分 析 零 件 图 样 和 制 定 工 艺 方 案 数 学 处 理 编 写 程 序 程 序 校 验 修 改
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 (1)分析零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容句括：对零件图样讲行分析，明确加工的内容和要求，确定加工方 洗择活合的控机宋.洗择或设十刀耳和来且。确定合理的刀路线及洗择合理的 切削用量等。 这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性 几何形状 及 艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数 统的功能等，确定加工方法和加工路线。 (2)数学处理 在确定了丁艺方案后，战需要根据秀件的几何尺十、加丁路线笔.计算刀且中心污 动轨迹，以获得刀位数据。数控系统 一般均具有 直线 补与圆弧插补功能 ,对于加工由 圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切 点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。 当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算， 般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。 (3)编写零件加工程序 在完成上述工艺处 理及数值计算工作后 ,即可编写零件加工程序。程序编制人员使 用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对 数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 (4)程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。 一般在正式加 工之前 要对程序进行检验 通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动软 迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀 迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也 可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认 程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材 料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可 修改程序或采取尺寸补偿等措施 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 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。如图6-3所示。 编程手册 加 夹 程 机床 刀具表 修改 图6-3手工编程 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 3 （1）分析零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容包括：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 切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工 艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系 统的功能等，确定加工方法和加工路线。 （2）数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运 动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由 圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切 点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。 当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一 般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。 （3）编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使 用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对 数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 （4）程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加 工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨 迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨 迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也 可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认 程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材 料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可 修改程序或采取尺寸补偿等措施。 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 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。如图 6-3 所示。 图 6-3 手工编程 零 件 图 样 工 艺 人 员 夹具表 机床表 刀具表 工 艺 规 程 编 程 人 员 加 工 程 序 初 稿 加 工 程 序 修 改 编程手册
数控技术及应用数案及讲癌 上部分：数控技术及编程 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编 程比较合适。 手工编程的特点：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」 据国外资料统计，当采用手工编程时 段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实 际时间之比，平均约为30：1，而数控机床不能开动的原因中有20%-30%是由于加工程序 编制困难，编程时间较长。但手工编程不需要价格昂贵的CAD/CAM软件，同时随着宏程 序的应用，手工编程可以胜任形状较复杂的零件的编程。 (2)计算机白动编程 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。 根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和 语音数控自动编程等。图形数控自动编程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过 自动编程软件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的 自动编程方式。语言数控自动编程指将加工零件的几何尺寸、工艺要求 切削参数及辅 助信息等用数控语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由计算机进 一步处理得到零 件加工程序。语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转 变为加工程序。 二、字与字的功能 1.字符与代码 字符是用来组织 ,控制或表示数据的一些符号，如数字、字母 、标点符号 、数学运 算符等。数控系统只能接受 进制信息，所以必须把字符转扮 成8BIT信息组合成的字 节，用“0”和“1”组合的代码来表达。国际上广泛采用两种标准代码： (1)IS0国际标准化组织标准代码 (2)EIA国由子业协会标准代 这两种标准代码的编码方 法不同，在大多数现代数控机床上这两种代码都可以使 用， 只需用系统控制面板上的开关来选择，或用G功能指令来选择 2. 在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传 递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地 如 “X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容 3.字的功能 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以FANUC--OM数控系统的规范 为主来介绍的，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。 (1)顺序号字N 顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续 数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般为1一4位的正整数。数控加工中的顺 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 4 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编 程比较合适。 手工编程的特点：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。 据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实 际时间之比，平均约为 30:1，而数控机床不能开动的原因中有 20%-30%是由于加工程序 编制困难，编程时间较长。但手工编程不需要价格昂贵的 CAD/CAM 软件，同时随着宏程 序的应用，手工编程可以胜任形状较复杂的零件的编程。 （2）计算机自动编程 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。 根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和 语音数控自动编程等。图形数控自动编程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过 自动编程软件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的 自动编程方式。语言数控自动编程指将加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅 助信息等用数控语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由计算机进一步处理得到零 件加工程序。语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转 变为加工程序。 二、字与字的功能 1．字符与代码 字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运 算符等。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。国际上广泛采用两种标准代码： （1）ISO 国际标准化组织标准代码 （2）EIA 美国电子工业协会标准代码 这两种标准代码的编码方法不同，在大多数现代数控机床上这两种代码都可以使 用，只需用系统控制面板上的开关来选择，或用 G 功能指令来选择。 2．字 在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传 递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地 址符。 如：“X2500”是一个字，X 为地址符，数字“2500”为地址中的内容。 3．字的功能 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以 FANUC-0M 数控系统的规范 为主来介绍的，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。 （1）顺序号字 N 顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字 N 和后续 数字组成。顺序号字 N 是地址符，后续数字一般为 1～4 位的正整数。数控加工中的顺
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次 序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。 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行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开 始，或回到程序中断处开始。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序 号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、 NI2等。 (2)准备功能字G 准备功能字的地址符是G,又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工 作方式的一种指令。后续数字一般为1~3位正整数，见表6.1。 表6.1G功能字含义表 G功能字 SIEMENS系统 G00 快速移动点定位 快速移动点定位 G01 直线插补 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆插补 逆时针圆弧插补 G04 暂停 所亭 G05 通过中间点圆弧插 G17 XY平面选择 XY平面选择 G18 X平面洗择 7X平面洗择 G19 YZ平面选择 YZ平面选择 G32 螺纹切削 G33 恒螺距螺纹切 G40 刀具补偿注销 刀具补偿注销 G41 刀具补伴 刀具补伴 G42 刀具补偿 刀具补偿 G43 刀且长度补坐 G44 刀且长府补华 G49 刀具长度补偿注销 G50 主钠最高转速限制 G54~G5 加工坐标系设定 零点偏置 G65 用户宏指今 G70 精加工循环 革制 G7列 外圆粗切循环 米制 G72 瑞面粗切循环 G73 封闭切削循环 G74 深孔钻循环 G75 外径切槽循环 G76 复合螺纹切削循王 G80 辙销固定循环 撤销固定循环 G81 定点钻孔循环 固定循环 G90 绝对值编程 绝对尺寸 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 5 序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次 序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。 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行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开 始，或回到程序中断处开始。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以 N10,以后以间隔 10 递增的方法设置顺序 号，这样，在调试程序时，如果需要在 N10 和 N20 之间插入程序段时，就可以使用 N11、 N12 等。 （2）准备功能字 G 准备功能字的地址符是 G，又称为 G 功能或 G 指令，是用于建立机床或控制系统工 作方式的一种指令。后续数字一般为 1～3 位正整数，见表 6.1。 表 6.1 G 功能字含义表 G 功能字 FANUC 系统 SIEMENS 系统 G00 快速移动点定位 快速移动点定位 G01 直线插补 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补 逆时针圆弧插补 G04 暂停 暂停 G05 --- 通过中间点圆弧插补 G17 XY 平面选择 XY 平面选择 G18 ZX 平面选择 ZX 平面选择 G19 YZ 平面选择 YZ 平面选择 G32 螺纹切削 --- G33 --- 恒螺距螺纹切削 G40 刀具补偿注销 刀具补偿注销 G41 刀具补偿——左 刀具补偿——左 G42 刀具补偿——右 刀具补偿——右 G43 刀具长度补偿—— 正 --- G44 刀具长度补偿—— 负 --- G49 刀具长度补偿注销 --- G50 主轴最高转速限制 --- G54～G59 加工坐标系设定 零点偏置 G65 用户宏指令 --- G70 精加工循环 英制 G71 外圆粗切循环 米制 G72 端面粗切循环 --- G73 封闭切削循环 --- G74 深孔钻循环 --- G75 外径切槽循环 --- G76 复合螺纹切削循环 --- G80 撤销固定循环 撤销固定循环 G81 定点钻孔循环 固定循环 G90 绝对值编程 绝对尺寸