《数控编程及仿真》机械制造教研室编制 Made:Chen Tianxiang http://www.tjbpi.com.cn.

《数控编程及仿真》机械制造教研室编制 Made:Chen Tianxiang

数控编程及仿真第一章数控技术概述第二章数控编程的基本原理第三章数控加工编程基础第四章数控铣床及铣削加工中心编程
第五章数控车床及车削加工中心编程第六章数控仿真系统 Made:Chen Tianxiang

第一章数控技术概述数控系统发展趋势结构原理图组成部分工作原理工作步骤数控机床的分类机床坐标系坐标轴及其运动方向
1-1 　数控机床的结构结构原理图组成部分 1-2 　数控机床的工作原理工作原理工作步骤数控机床的分类 1-3　数控编程坐标系统机床坐标系坐标轴及其运动方向原点及其参考点的设定编程标系与加工坐标系 1-4　数控机床发展趋势数控系统发展趋势数控机床发展趋势数控车床 Made:Chen Tianxiang

数控机床的结构——结构原理图 CNC（Computerized Numerical Control）是计算机数控系统的缩写，它是在NC（数控系统）的基础上发展起来的。现代数控机床主要由CNC数控系统和机床主体组成，此外数控机床还有许多辅助装置：自动换刀装置（Automatic Tool Changer ATC）、自动工作台交换装置（Automatic Pallet Changer APC）、自动对刀装置、自动排屑装置及电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。数控程序输入装置输出装置主轴控制主轴电机机床主体伺服电机位置检测反馈速度控制单元计算机数控装置 PLC 存储介质 I/O CNC系统伺服系统数控机床组成框图 Made:Chen Tianxiang

数控机床的组成 1、程序及载体（穿孔纸带、磁带、磁盘）
2、输入/输出设备（纸带阅读机、软盘驱动器及键盘（MDI方式）等，还有RS232串行通讯接口，输出设备主要有CRT显示器或点阵式液晶显示器） 3、计算机数控装置（核心部件，包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统的其他组成部分联系的接口等） 4、伺服单元（计算机数控装置和机床本体的联系环节，它的主要功能是把来自CNC装置的微弱的脉冲指令信息，经过功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的运动部件，完成指令规定的动作，加工出合格的零件。通常伺服单元由进给驱动、主轴驱动和位置驱动三部分组成。） 5、驱动装置（是数控系统主要的执行元件之一，主要功能是把经过放大的指令信号变为机械运动。驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等） 6、测量反馈装置（反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，主要功能是将数控机床各坐标轴的位移指令检测值反馈到机床的数控装置中，供计算机数控装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动） 7、机床主体（主运动部件——主轴、进给机构等完成切削加工；进给运动部件——工作台、刀架；支撑部件——床身、立柱；辅助装置——冷却、润滑、转位、夹紧、换刀机械手等） Made:Chen Tianxiang

数控机床的工作原理数控机床与普通机床相比较，其工作原理的不同之处就在于数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。数控机床加工零件，首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化，用规定的代码和程序格式编写加工程序，然后将所编写的指令输入到机床的数控装置中，数控装置再将程序进行翻译、运算后，向机床的各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床的各个运动部件完成所需的辅助运动，最后加工出合格零件。零件图控制程序控制计算机伺服系统数控设备工件数控机床工作原理图准备阶段编程阶段准备信息载体加工阶段数控机床工作步骤图 Made:Chen Tianxiang

数控机床的分类 1、按数控机床的加工原理分类普通数控机床：数控车床、数控铣床、加工中心、车削中心等（用切削刀具对零件进行切削加工）。
特种加工数控机床：线切割数控机床、电火花成型加工数控机床（采用电火花原理对高硬度零件进行切割及形腔进行加工）。 2、按数控机床的运动轨迹分类点位控制运动：刀具相对于工件的点定位直线控制运动：刀具或工作台以给定的速度按直线运动连续控制运动（轮廓控制运动）：刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动，运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其他函数关系的曲线 3、按进给伺服系统的类型分类开环控制系统：采用步进电机，无位置检测元件，对执行机构不检测，无反馈控制信号。闭环控制系统：采用伺服电机，有位置检测元件和位置比较电路。半闭环控制系统：位置检测元件不是测量工作台的实际位置，而是测量伺服电机的转角，推算出位移 Made:Chen Tianxiang

数控机床的类型开环控制系统半闭环控制系统闭环控制系统 Made:Chen Tianxiang 位置比较速度控制工作台指令
伺服电机速度检测位置检测反馈驱动程序步进电机工作台指令开环控制系统半闭环控制系统指令位置比较速度控制工作台伺服电机速度检测位置检测反馈闭环控制系统 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统１、机床坐标系的确定（1）机床相对运动的规定
在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。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，确定机床的加工过程。（2）机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：
③ 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。 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统（3）运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。
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数控编程坐标系统２、坐标轴方向的确定（1）Z坐标
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。（2）X坐标 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内，且垂直于Z轴。则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向，确定X轴的方向时，要考虑： ① 工件做旋转运动的机床，取平行于横向导轨的方向（即工件径向）为刀具运动的X方向。 ② 刀具做旋转运动的机床，则分为两种情况： Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴后端向工件看时，+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。下图所示为数控车床的X坐标。 ③ 对于没有回转轴或没有回转工件的机床，X轴平行于主要切削方向，且以该方向为正方向。 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统（3）Y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。
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数控编程坐标系统 3、机床原点的设置　　机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。（1）数控车床的原点在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。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。 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统 4、机床参考点机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。
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。　　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。下图为数控车床的参考点与机床原点。　 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统 5、编程坐标系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。编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如左图所示，其中O2即为编程坐标系原点。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如右图所示为车削零件的编程原点。 Made:Chen Tianxiang

数控编程坐标系统 6、加工坐标系（1）加工坐标系的确定：加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。（2）加工坐标系的设定：在机床坐标系中直接设定加工原点。例：以下图为例，在配置FANUC-OM系统的立式数控铣床上设置加工原点03。 ①加工坐标系的选择：编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。设工作台工作面尺寸为800mm×320mm，若工件装夹在接近工作台中间处，则确定了加工坐标系的位置，其加工原点03就在距机床原点O1为X3、Y3、Z3处。并且X3= mm, Y3= mm, Z3= mm。 ②设定加工坐标系指令：G54～G59为设定加工坐标系指令。G54对应一号工件坐标系，其余以此类推。可在MDI 方式的参数设置页面中，设定加工坐标系。如对已选定的加工原点O3，将其坐标值X3= mm,Y3= mm,Z3= mm Made:Chen Tianxiang

数控机床发展趋势数控系统发展趋势１、数控系统发展阶段分立式晶体管式小规模集成电路式大规模集成电路式小型计算机式超大规模集成电路
　小规模集成电路式　大规模集成电路式　小型计算机式　超大规模集成电路　微机式的数控系统２、数控系统发展趋势　新一代数控系统采用开放式体系结构　新一代数控系统控制性能大大提高 Made:Chen Tianxiang

数控机床发展趋势数控机床发展趋势１、高速、高效、高精度、高可靠性２、模块化、智能化、柔性化和集成化３、开放性
４、出现新一代数控加工工艺与装备 Made:Chen Tianxiang

第二章数控编程的基本原理数值计算的一般内容计算平面轮廓切削点的计算平面轮廓刀具中心位置的计算 2-1 数控编程中的数值计算
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数值计算的一般内容计算数控机床的控制系统主要进行的是位置控制，即控制刀具的切削位置。数控编程的主要工作就是把加工过程中刀具移动的位置按一定的顺序和方式编写成程序单，输入机床的控制系统，操纵加工过程。刀具移动位置是根据零件图纸，按照已经确定的加工路线和允许的加工误差（即容差：用插补线段逼近实际轮廓曲线时允许存在的误差）计算出来的。这一工作称为数控加工编程中的数值计算。数值计算主要用于手工编程时的轮廓加工 . 数控加工编程中的数值计算主要包括：工件零轮廓中几何元素的基点插补线段的节点刀具中心位置辅助计算等内容 Made:Chen Tianxiang

工件零轮廓中几何元素的基点基点就是构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。如两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等等，均属基点。一般来说，基点的坐标根据图纸给定的尺寸，利用一般的解析几何或三角函数关系不难求得。 Made:Chen Tianxiang

插补线段的节点节点是在满足容差要求条件下用若干插补线段（如直线段或圆弧段等）去逼近实际轮廓曲线时，相邻两插补线段的交点。节点的计算比较复杂，方法也很多，是手工编程的难点。有条件时，应尽可能借助于计算机来完成，以减少计算误差并减轻编程人员的工作量。一般称基点和节点为切削点，即刀具切削部位必须切到的点。 Made:Chen Tianxiang

刀具中心位置刀具中心位置是刀具相对于每个切削点刀具中心所处的位置。因为刀具都有一定的半径，要使刀具的切削部位切过轮廓的基点和节点，必须对刀具进行一定的偏置。对于没有刀具偏置功能的数控系统，应计算出相对于基点和节点的刀具中心位置轨迹。对于具有刀具偏置功能的数控系统，加工某些内腔型面时，往往也要求计算出刀具中心轨迹的坐标数据。 Made:Chen Tianxiang

辅助计算辅助计算包括以下内容： 1）增量计算对于增量坐标的数控系统，应计算出后一节点相对前一节点的增量值。
1）增量计算对于增量坐标的数控系统，应计算出后一节点相对前一节点的增量值。 2）脉冲数计算通常数值计算是以毫米为单位进行的，而数控系统若要求输入脉冲数，故应将计算数值换算为脉冲数。 3）辅助程序段的数值计算对刀点到切入点的程序段，以及切削完毕后返回到对刀点的程序均属辅助程序段。在填写程序单之前，辅助程序段的数据也应预先确定。 Made:Chen Tianxiang

平面轮廓切削点的计算基点的计算　一零件轮廓如下图所示，其中A、B、C、D、E、F为基点， A、B、C、D、可直接由图中所设工件坐标系中得知，而E点是直线DE与EF的交点，F是直线EF与圆弧AF的切点。分析可知，OF与X轴的夹角为30°，EF与X轴夹角为120°，则　FX = 20 cos30°= FY = 20 sin30°= 10 　∵ EY = 30 ∴ EX = FX -（EY - FY ）/ tg60°= 5.774 Made:Chen Tianxiang

平面轮廓切削点的计算节点的计算大多数铣床或加工中心都具有直线及圆弧插补功能，因此在加工由直线、圆弧组成的平面轮廓时，只需进行各基点的数值计算，不涉及节点计算问题。但若零件轮廓不是直线和圆弧组合而成，则要用直线段或圆弧段去逼近轮廓曲线，故要进行相应的节点计算。节点计算的方法很多，一般可根据轮廓曲线的特性、数控系统的插补功能及加工要求的精度而定。一般有三种方法，即切线逼近法、割线逼近法和弦线逼近法等。 Made:Chen Tianxiang

几种常用插补方法中节点坐标的计算直线插补圆弧等步长插补法等误差插补法圆弧插补法 Made:Chen Tianxiang

直线插补圆弧在只有直线插补功能的数控系统中，加工圆弧要靠直线插补来实现。直线插补圆弧是用直线作弦或切线去逼近圆弧。如图2-3所示，一圆弧AB的半径为R，起始角为α，终止角为β，圆心位于（x0，y0），若插补容差为δ，则插补节点的计算步骤如下： 1）求插补线段所对应的圆心角θ θ = 2 arccos（（R –δ）/ R） 2）求插补节点数 n ≤ ∣β -α∣/θ n取∣β -α∣/θ截去小数部分的整数值。 3）求插补节点坐标 xi = x0 + R cos（α± iθ） yi = y0 + R sin（α± iθ）式中，i = 1，2，…，n ；沿逆时针方向插补圆弧时取“+”号、沿顺时针方向插补圆弧时取“-”号。 Made:Chen Tianxiang

等步长插补法等步长是指插补的直线段长度相等，而插补误差则不一定相同。计算插补节点时，必须使产生的最大插补误差δmax小于或等于容许的插补误差δ，以满足加工精度的要求。图2-4所示为一段轮廓曲线。设曲线方程为 y = f（x），则等步长插补节点的计算步骤为： Made:Chen Tianxiang

等步长插补法求曲线段的最小曲率半径Rmin 最大插补误差δmax必在最小曲率半径Rmin处产生，已知曲线曲率半径为： 2. 求插补步长ｈ
R = [ 1+（y′）2 ] 3/2 / ∣y″∣ （2-1）欲求最小曲率半径，应将式（2-1）对x求一阶导数，即 dR / dx ={ 3（y″）2 y′[1+（y′）2]1/2 - [1+（y′）2]3/2 y″′ } /（y″）2 令dR / dx = 0，得 3(y″）2y′-[1+（y′）2]y″′= 0 （2-2）由此可求出最小曲率半径处的x值。将此值代入式(2-1)，可得Rmin 。 2. 求插补步长ｈ在三角形△ofg中，有（ｈ/ 2）2 = R2 – （R –δmax ）2 取δmax =δ（一般取零件公差的1/5～1/10）， R = Rmin ，则插补步长ｈ为 h ≈ √ 8Rminδ Made:Chen Tianxiang

等步长插补法 3. 求插补节点步长ｈ确定之后，以曲线的起点a（x0，y0）为圆心，步长ｈ为半径作圆，该圆与曲线的交点b，即为第一个插补节点。即联立方程 y = f（x）（x – x0）2 + （y – y0）2 = 8 Rminδ 的解（x1，y1），即为b的坐标。再以b点为圆心，重复3），即可求得下一插补节点。依此类推，可求得y = f（x）的全部插补节点。 Made:Chen Tianxiang

等步长插补法例一轮廓曲线方程为x2 = 4ay起点为（0，0）。则 y′= x / 2a y″= 1 / 2a y″′ = 0
代入式（2-2） (y″）2y′-[1+（y′）2]y″′= 0 ，再将所的结果x = 0 代入式（2-1） R = [ 1+（y′）2 ] 3/2 / ∣y″∣ 可得 Rmin = 2a ，将Rmin代入式（2-3），得ｈ≈ √ 16aδ 最后由式（2-4）解联立方程： x2 = 4 a y x 2 + y 2 = 16 aδ 即可得第一个插补节点。重复步骤3），可求得其余插补节点。等步长插补法，计算过程比较简单，但因步长取决于最小曲率半径，致使曲率半径较大处的节点过多过密，所以等步长法只对于曲率半径变化不是太大的的曲线加工较为有利。 Made:Chen Tianxiang

等误差插补法等误差法可使各插补直线段的插补误差小于或等于容许的插补误差，其插补线段可长可短。该插补法适用于轮廓曲率变化比较大、形状比较复杂的工件，是插补线段最少的方法。如图2-5所示，设轮廓曲线方程为y = f（x），插补容差为δ，则等误差法插补节点的计算步骤为： Made:Chen Tianxiang

等误差插补法 1）以曲线起点（x0 ，y0）为圆心，δ为半径作圆，圆方程为（x – x0）2 + （y – y0）2 = δ2
2）作该圆与轮廓曲线y = f（x）的公切线，得到两切点（ξ0 ，η0），（ξ1 ，η1），满足下列联立方程：对曲线 f ′ （ξ1）=（η1 -η0）/ （ξ1 -ξ0） f （ξ1）= η1 对圆 F ′（ξ0）=（η1 -η0）/ （ξ1 -ξ0） F （ξ0）= η0 式中，y = F（x）表示圆方程。由此可求得公切线得斜率k k = （η1 -η0）/ （ξ1 -ξ0） 3）过（x0 ，y0）点作公切线的平行线 y – y0 = k（x – x0） 4）将平行线方程与轮廓曲线方程联立，可求得第一个节点坐标（x1 ，y1）。 y = f（x）依此类推，再以（x1 ，y1）点为圆心重复上述步骤，可求其余插补节点。 Made:Chen Tianxiang

圆弧插补法　用圆弧段逼近轮廓曲线是一种精度较高的插补方法。用这种方法插补轮廓曲线时，需计算出各插补圆弧段半径、圆心及圆弧段的起点和终点（即轮廓曲线上的插补节点）。如图2-6所示，设轮廓曲线方程为y = f（x），插补容差为δ，圆弧插补节点的计算步骤如下： Made:Chen Tianxiang

圆弧插补法 1）求曲线起点（x1 ，y1）处的曲率半径R1 R1 = [ 1+（y′）2 ] 3/2 / |y″|
ζ1 = x1 – y′[1 +（y′）2 ] / y″ η1 = y1 + [1 +（y′）2] / y″ 3）以（ζ1 ，η1）为圆心，R1±δ为半径的圆弧与曲线y = f（x）交点（x2 ，y2），即插补节点。解联立方程 y = f（x）（x –ζ1）2 + （y –η1）2 = （R1±δ）2 式中，当轮廓曲线的曲率递减时，取R1+δ为半径；当轮廓曲线的曲率递增时，取R1 -δ半径。解上述联立方程得到的（x ，y），即为圆弧与曲线的交点（x2 ，y2）。曲线y = f（x）在（x1 ，y1）和（x2 ，y2）两节点间的线段是以此为起、终点的圆弧替代的。 Made:Chen Tianxiang

圆弧插补法 4）插补圆弧的圆心（λ1 ，μ1）插补圆弧的圆心是这样求得的：分别以x1 ，y1）和（x2 ，y2）为圆心，以R1为半径作两段相交的圆弧，两圆弧的交点即为所求的圆心。故须解下列联立方程：（x1 –λ1）2 + （y1 –μ1）2 = R12 （x2 –λ1）2 +（y2 –μ1）2 = R12 求得的（λ1 ，μ1）即为插补圆弧段的圆心。重复上述过程，再从（x2 ，y2）处开始，可求得曲线y = f（x）在（x2 ，y2）处的曲率半径R2 和曲率圆圆心（ζ2 ，η2）及插补圆弧段的圆心（λ2 ，μ2）。依此类推，可完成全部插补节点、插补圆弧半径及插补圆弧圆心的计算． Made:Chen Tianxiang

平面轮廓刀具中心位置的计算机床数控系统在控制刀具进行切削加工时，是按刀具中心（立铣刀是指刀具端面的中心位置）在工件坐标系中的位置进行控制的。显然刀具中心不能落在切削点上，因为刀具都有一定的尺寸，要使刀具的切削表面始终相切地经过工件轮廓的切削点，必须对刀具进行一定的偏置。刀具偏置又称刀具半径补偿或刀具半径偏移。具有刀具中心自动偏置功能的数控机床，可直接按零件轮廓切削点的位置进行编程，其刀具半径偏置由数控系统自动调用预先存储在刀具半径补偿地址中的数值来实现。但对于没有刀具自动偏置功能的数控系统，则需要计算出相对于切削点的刀具中心位置的坐标作为编程数据。在平面轮廓加工中，常用立铣刀，设刀具半径为R，若切削点的坐标为（x ，y），切削点的法矢为n（n x ，n y），则相应与切削点的刀具中心位置为： x刀 = x + R n x y刀 = y + R n y 由此可见，刀具一经选定，只要求出各刀具切削位点的单位法矢，就可算出刀具中心的偏置位置，从而求得刀具中心规迹。这里主要给出三种切削点单位法矢的计算方法：直线段的单位法矢圆弧段上某切削点的单位法矢平面曲线上某切削点的单位法矢 Made:Chen Tianxiang

直线段的单位法矢设ab 为平面轮廓上一直线段，起点为a（ x a , y a ），
终点为b （ x b , y b ），该定向直线段的单位矢量为： xb – xa yb - ya τ = {τx , τy } = L ， L 式中 L = √（ x b – x a ）2 +（ y b – y a）2 为直线段的长度。显然，直线上任一点处的单位矢量都是相同的。所以，直线 ab 上各点的单位法矢 n 也都是相同的。即 n = { nx ，ny } = {干τy ，±τx } 式中正负号的选取规定如下：顺时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的左侧（左偏置）或逆时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的右侧（右偏置）取上方符号；顺时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的右侧（右偏置）或逆时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的左侧（左偏置）取上方符号取下方符号。 Made:Chen Tianxiang

圆弧段上某切削点的单位法矢设P为半径为R、圆心为C的圆弧上任一切削点，圆弧在P点处的单位法矢即为圆心C到P有向联线的单位矢量。即
　 x p – x c y p – y c n = { n x ，n y } = ± R , ± R 当刀具外偏置（刀具始终在圆弧的外侧）时，两分量均取上面正号；当刀具内偏置（刀具始终在圆弧内侧）时，两分量均取下面负号。 Made:Chen Tianxiang

平面曲线上某切削点的单位法矢设P为曲线f（x）上的任一切削点，则在该点的斜率为 tgα = f ′（x p）其单位切矢为
τ = {τx , τy } = { cosα，sinα} 相应的单位法矢为 n = { n x ，n y } = { 干τy ，±τx } 式中正负号选取规则同前：顺时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的左侧或逆时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的右侧取上方符号；顺时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的右侧或逆时针方向走刀时，刀具始终位于工件轮廓的左侧取上方符号取下方符号。 Made:Chen Tianxiang

第二章数控编程的基本原理刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿的工作原理加工工过程中的过切判别原理 2-2 刀具半径补偿原理
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刀具半径补偿的基本概念刀具半径补偿(Tool Radius Compensation offset) 刀具编程轨迹 C” 刀具中心轨迹
根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。刀具半径补偿功能的主要用途刀具半径补偿的常用方法刀具编程轨迹 G41 C” 刀具 A G42 B C A’ B’ 刀具中心轨迹 C’ Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿功能的主要用途 ▢ 实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制
避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新编程的麻烦。 ▢ 刀具半径误差补偿刀具的磨损或换刀引起的刀具半径的变化，不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。 ▢ 减少粗、精加工程序编制的工作量由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的常用方法 ▢ B刀补有R2 法、比例法，该法对加工轮廓的连接都是以园弧进行的。其缺点是：
在外轮廓尖角加工时，由于轮廓尖角处，始终处于切削状态，尖角的加工工艺性差。在内轮廓尖角加工时，由于C”点不易求得(受计算能力的限制)编程人员必须在零件轮廓中插入一个半径大于刀具半径的园弧，这样才能避免产生过切。此刀补方法，无法满足实际应用中的许多要求。现在用得较少，而用得较多的是C刀补。 ▢ C刀补主要特点是采用直线作为轮廓之间的过渡，因此，它的尖角性好，并且它可自动预报(在内轮廓加工时) 过切，以避免产生过切。 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理 1.刀具半径补偿的工作过程 ▢ 刀补建立 ▢ 刀补进行 ▢ 刀补撤销编程轨迹刀具中心轨迹刀补撤销刀补进行
▢ 刀补建立 ▢ 刀补进行 ▢ 刀补撤销刀具中心轨迹编程轨迹刀补撤销刀补进行刀补建立起刀点 G41 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理 2. C 机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式转接形式
　　转接形式在一般的CNC装置中，均有园弧和直线插补两种功能。而C机能刀补的主要特点就是来用直线过渡，由于采用直线过渡，实际加工过程中，随着前后两编程轨迹的连接方法的不同，相应的加工轨迹也会产生不同的转接情况：直线与直线　　直线与圆弧园弧与直线　　　　　圆弧与圆弧 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理过渡方式轨迹过渡时矢量夹角α的定义：指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角α 加工侧非加工侧编程轨迹 α
　　过渡方式轨迹过渡时矢量夹角α的定义：指两编程轨迹在交点处非加工侧的夹角α 加工侧非加工侧编程轨迹 α 刀具中心轨迹刀具中心轨迹编程轨迹 α 加工侧非加工侧 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理根据两段程序轨迹的矢量夹角α 和刀补方向的不同，又有以下几种转接过度方式：缩短型：矢量夹角α≥180°
刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。伸长型：矢量夹角90°≤α＜180° 刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。插入型：矢量夹角α＜90° 在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理 3. 刀具中心轨迹的转接形式和过渡方式列表
刀具半径补偿功能在实施过程中，各种转接形式和过渡方式的情况，如下面两表所示。实线--编程轨迹；虚线--刀具中心轨迹； α--矢量夹角； r--刀具半径；箭头--走刀方向。表中是以右刀补（G42）为例进行说明的。 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的建立和撤消 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理刀具半径补偿的进行过程 Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理 a b c 4. 刀具半径补偿的实例读入OA，判断出是刀补建立，继续读下一段。
4. 刀具半径补偿的实例读入OA，判断出是刀补建立，继续读下一段。读入AB，因为∠OAB＜90o，且又是右刀补（G42），由表可知，此时段间转接的过渡形式是插入型。则计算出a、b、c的坐标值，并输出直线段oa、ab、bc，供插补程序运行。 E O D C a A b B c Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理 f a e b d E O D C B
▢ 读入BC，因为∠ABC＜90o，同理，由表可知，段间转接的过渡形式是插入型。则计算出d、e点的坐标值，并输出直线cd、de。 ▢ 读入CD，因为∠BCD＞180o，由表可知，段间转接的过渡形式是缩短型。则计算出f点的坐标值，由于是内侧加工，须进行过切判别（过切判别的原理和方法见后述），若过切则报警，并停止输出，否则输出直线段ef。 E O D C f a A B e b d Made:Chen Tianxiang

刀具半径补偿的工作原理读入DE（假定由撤消刀补的G40命令），因为90o＜∠ABC＜180o，由于是刀补撤消段，由表可知，段间转接的过渡形式是伸长型。则计算出g、h点的坐标值，然后输出直线段fg、gh、hE。刀具半径补偿处理结束。 E O D h g C f a e b d Made:Chen Tianxiang

加工工过程中的过切判别原理前面我们说过C刀补能避免过切现象，是指若编程人员因某种原因编制出了肯定要产生过切的加工程序时，系统在运行过程中能提前发出报警信号，避免过切事故的发生。下面将就过切判别原理进行讨论。 Made:Chen Tianxiang

加工工过程中的过切判别原理 . 直线加工时的过切判别
如右图所示，编程轨迹为 ABCD，B′为对应于AB、BC的刀具中心轨迹的交点。当读入编程轨迹CD时，就要对上段刀具中心轨迹B’C’进行修正，确定刀具中心应从B′点移到C′点。显然，这时必将产生如图阴影部分所示的过切削。刀具刀具中心轨迹 D ’’ A’ D A 发出报警程序段编程轨迹 C’ 过切削部分 B’ B C Made:Chen Tianxiang

直线过切的判别方法加工工过程中的过切判别原理
在直线加工时，可以通过编程矢量与其相对应的修正矢量的标量积的正负进行判别。在上图中，BC为编程矢量，为BC对应的修正矢量，α为它们之间的夹角。则：标量积显然，当（即90o<α<270o）时，刀具就要背向编程轨迹移动，造成过切削。上图中α=180o，所以必定产生过切削。 Made:Chen Tianxiang

加工工过程中的过切判别原理 rD rD ２. 圆弧加工时的过切判别
在内轮廓圆弧加工（当圆弧加工的命令为 G41,G03 或G42,G02）时，若选用的刀具半径rD过大，超过了所需加工的圆弧半径R，那么就会产生过切削。 rD G42,G02 R G41,G03 R rD Made:Chen Tianxiang

加工工过程中的过切判别原理刀具中心轨迹编程轨迹 R 发出报警程序段过切削部分 rD 刀具圆弧加工过切削
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加工工过程中的过切判别原理在实际加工中，还有各种各样的过切削情况，限于时间，无法一一列举。但是通过上面的分析可知，过切削现象都发生在过渡形式为缩短型的情况下，因而可以根据这一原则，来判断发生过切削的条件，并据此设计过切削判别程序。 Made:Chen Tianxiang

第三章数控加工编程基础 3-1 数控编程概述 3-2 数控加工程序的格式 3-3 数控编程的基本概念
3-1 数控编程概述数控编程的概念数控编程的内容和步骤数控加工程序编制的方法 3-2 数控加工程序的格式程序的组成结构主程序与子程序 3-3 数控编程的基本概念机床坐标系工件坐标系数控加工中的对刀与换刀 3-4 编程常用的准备功能指令和辅助功能指令准备功能G代码辅助功能代码（M代码） 3-5 数控加工编程中的工艺处理数控加工工艺处理的主要内容工艺路线的安排刀具及切削用量的选择走刀路线的确定 Made:Chen Tianxiang

3-1数控编程概述一、数控编程从零件图和工序要求分析到制作数控机床所需加工程序的全过程叫数控编程。
从零件图和工序要求分析到制作数控机床所需加工程序的全过程叫数控编程。 Made:Chen Tianxiang

3-1数控编程概述二、数控编程的内容和步骤图3.1 数控编程内容和步骤图程序校验和试切削工件工艺处理数值计算编写加工程序
零件图及工序要求分析工艺处理数值计算编写加工程序制作程序控制介质图3.1 数控编程内容和步骤图 Made:Chen Tianxiang

3-1数控编程概述三、数控加工程序编制的方法 1、手工编程指人工进行数控加工程序编制的全部工作。确定加工方案工艺处理数学计算
三、数控加工程序编制的方法 1、手工编程指人工进行数控加工程序编制的全部工作。确定加工方案工艺处理数学计算编写程序清单制作控制介质程序检验图3.2 手工编程步骤 Made:Chen Tianxiang

3-1数控编程概述 2、自动编程自动编程可分为机外编程和机内编程。利用CAM系统进行自动编程的步骤如下图：图3.3自动编程的步骤
零件几何造型加工模拟程序传输生成刀具路径文件零件加工程序 Made:Chen Tianxiang

3-2 数控加工程序的格式一、程序的组成结构 1、程序的组成字母程序段程序数字字符号图3.4 程序的组成图
程序组成结构图图3.4 程序的组成图 Made:Chen Tianxiang

3-2 数控加工程序的格式 2、程序结构：例： % // 程序开始符 O0219 //程序名
例： % // 程序开始符 O //程序名 N10 G90 G01 G17 G40 G49 G80; N03 T01 M06; N05 G00 X-35 Y-25 S500 M03; N07 Z10; N09 G01 Z-20 F200; N23 M05; N25 G91 G28 Z0; N27 G28 X0 Y0; //程序主体 N29 M30; //程序结束 Made:Chen Tianxiang

3-2 数控加工程序的格式程序名：也叫程序号，由地址符O和4位数字组成。
程序段号：以Nxxxx开头，编程中考虑修改和增删程序，通常将程序段号设为有间隔。程序主体：由若干程序段组成，每个程序段占一行，以“；”表示程序段结束。程序结束：用“M30”或“M02”表示程序结束。 Made:Chen Tianxiang

3-2 数控加工程序的格式二、主程序与子程序 1）概念
子程序：一个加工程序中，如果有几个连续的程序段需要在多处使用，则可将这些重复使用的程序段按规定的格式独立编写为子程序。主程序：程序中子程序以外的部分称主程序。 Made:Chen Tianxiang

3-2 数控加工程序的格式 2)子程序调用格式，因系统不同而有区别。 FANUC系统： M98PxxxxLxx；
P后面的数字表示子程序号，L后面数字表示调用次数。 M99:表示子程序结束返回主程序。 Made:Chen Tianxiang

3-2 数控加工程序的格式 3）主程序与子程序的关系图3.5 主程序与子程序的关系图 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念一、机床坐标系 1、定义用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系称之为
机床坐标系。其基本坐标为X、Y、Z直角坐标，分别围绕 X、Y、Z旋转的圆周进给坐标为A、B、C。 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念图3.6 右手直角笛卡儿坐标系图3.7 坐标轴A、B、C方向确定
围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴A、B、C的方向用右手螺旋法则确定。 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念 2、坐标轴的确定 1）z轴规定传递切削动力的主轴作为数控机床的Z轴。增大工件和刀具之间距离的方向为正方向。
对于车床、磨床是带动工件旋转的轴。图3.8 数控车床 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念对于钻床、铣床、镗床等是带动刀具旋转的轴。图3.9 数控铣床 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念 2）X坐标在刀具旋转的机床上： z轴水平的，从主轴向工件看，x轴正方向指向右方。
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3-3数控编程的基本概念在工件旋转机床上： x轴的方向在工件径向上，刀具远离回转中心为正方向。图3.10 卧式数控车床
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3-3数控编程的基本概念 3）Y坐标在z、x坐标确定后，用右手笛卡儿直角坐标系原则确定。图3.11 数控立式铣床坐标系
图3.11 数控立式铣床坐标系 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念 3、机床原点与机床参考点图3.13 铣床中参考点与原点的位置图3.12 车床中参考点与原点的位置
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3-3数控编程的基本概念二、工件坐标系工件坐标系用来确定工件几何形体上各要素的位置。工件零点的位置是编程人员在编制程序时根据零件特点和加工要求确定的。图3.14车床中工件原点与机床原点的位置图3.15 铣床中工件原点与机床原点的位置 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念三、数控加工中的对刀与换刀对刀点：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。
对刀：确定对刀点或工件坐标系零点在机床坐标系的坐标值。对刀点：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。图3.16 对刀点在机床坐标系中的坐标值 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念对刀点选择原则： 1）尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，减少误差。 2）考虑对刀方便。
3）便于编程数值计算方便。 4）对刀点在机床上容易校准。对刀点可设在零件或夹具上，Z方向对刀点，一般设在工件上表面。 Made:Chen Tianxiang

3-3数控编程的基本概念换刀：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，再进行换刀这个位置就叫换刀点。
换刀点应根据工序内容安排。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。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令一、准备功能G代码
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令一、准备功能G代码在数控加工程序中，准备功能字的地址符为G，因此称为G代码。表示加工中的不同操作或动作。以G+两位数字表示，从G00-G99共100个。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令模态代码：
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令模态代码：有的G代码在一个程序段中出现以后其功能可保持到被相应的代码取消或被同一组内的G代码所代替，这样的代码称为模态代码或续效指令。非模态代码：代码其功能仅在所出现的程序段内起作用，称其为非模态代码，或非续效指令。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 1、绝对坐标与相对坐标编程指令（G90、G91)
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 1、绝对坐标与相对坐标编程指令（G90、G91) G90——程序段中目标点的坐标值是相对工件坐标系原点的坐标值。 G91——程序段中目标点的坐标值是相对前一位置点的坐标增量。在数控车床中，同一程序段绝对坐标和相对坐标可以单用，也可以混用，但在同一条程序段中只能用一种。 Made:Chen Tianxiang

Y Y 1)绝对编程 ...... ....G90....; G01X50Y55; 2)相对编程 ...... ....G90....;
B 30 A X 25 O 22 28 X 图3.17 G90、G91的应用 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 2、工件坐标系设定指令（G92）该指令以刀具当前所处位置为基准设定工件坐标系。
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 2、工件坐标系设定指令（G92）指令格式：G92 X- Y- Z- ; 该指令以刀具当前所处位置为基准设定工件坐标系。 G92后面的“X- Y- Z-”表示当前刀具在所设定工件坐标系中的绝对坐标值。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 3、工件坐标系选择指令（G54-G59）
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 3、工件坐标系选择指令（G54-G59）数控机床可预先设定6个工件坐标系，加工时根据需要选用。 G54-G59均为模态代码，可相互注销和取代。一般G54为缺省字。 Made:Chen Tianxiang

坐标系建立： 3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令对刀确定G54对应的工件零点在机床坐标系中的位置，将其输入对应的偏置寄存器中。
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令坐标系建立：对刀确定G54对应的工件零点在机床坐标系中的位置，将其输入对应的偏置寄存器中。 G90 G54 G00 X30 Z30；刀具移动到B点图3.18 G54坐标系 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 G17-XY平面 4、平面选择指令（G17、G18、G19)
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 4、平面选择指令（G17、G18、G19) 该组指令是在三坐标机床加工时，为进行圆弧插补和刀具半径补偿规定加工所在的平面。 G17-XY平面 G18-XZ平面 G19-YZ平面互为模态指令可相互注销 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令指令格式：G90（G91）G01 X-Y-Z-F-;
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 5、快速定位指令G01 指令格式：G90（G91）G01 X-Y-Z-F-; 该指令使机床各坐标轴以联动插补方式，按指定的进给速度F由某坐标点移动到另一坐标点切削任意斜率的直线轮廓。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 6、快速定位指令（G00）格式：G90（G91）G00 X-Y-Z-;
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 6、快速定位指令（G00）格式：G90（G91）G00 X-Y-Z-; 该指令命令刀具是以点位控制方式用各轴预先设定的速度从当前点快速移至目标点。进给速度指令F对它无效移动轨迹由数控系统决定 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令例：如下图切削三边形廓，工件坐标系原点和起刀点均为O,要求刀具由O点快速移动到A点，沿A-B-C直线切削，再由A点返回起始点。 O2011 N01 G92 X0 Y0; N03 G90 G00 X25 Y12 M03 S500; N05 G01 X15 Y32 F150; N07 X50; N09 X25 Y12; N11 G00 X0 Y0; N13 M05; 图3.20 N15 M30; Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 7、圆弧插补指令（G02、G03) G02-顺时针圆弧插补 G03-逆时针圆弧插补指令格式：
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 7、圆弧插补指令（G02、G03) G02-顺时针圆弧插补 G03-逆时针圆弧插补指令格式： Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 1) 数控铣床，整圆的切削只能用IJK编程。
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 1) 数控铣床，整圆的切削只能用IJK编程。 2）数控车床，当圆弧所对应圆心角大于180度，不能用R编程。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 8、进给速度单位设定指令G94（或G98）、G95（或G99) 格式： G94F-;
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 8、进给速度单位设定指令G94（或G98）、G95（或G99) 格式： G94F-; G95F-; G94指定进给速度F的单位mm/min。 G95指定进给速度F的单位mm/r。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 9、主轴转动控制指令G96、 G97 、G92（或G50）
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 9、主轴转动控制指令G96、 G97 、G92（或G50）格式： G96S-；恒线速度指令。单位m/min。 G97S-；恒线速度取消指令，单位mm/r。 G92（G50）S-；主轴限速指令，单位r/min。 Made:Chen Tianxiang

3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 10、暂停指令G04 格式： G04X-（G04P-、G04U-、G04F-、G04S-）
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 10、暂停指令G04 格式： G04X-（G04P-、G04U-、G04F-、G04S-）单位一般为s或ms。 11、准停定位控制指令 G09 —准停定位指令 G61 —准停定位方式指令 G64 —连续切削方式指令 Made:Chen Tianxiang

二、辅助功能代码（M代码） 3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令二、辅助功能代码（M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。 1．M00 程序停止。执行M00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。 Made:Chen Tianxiang

2．M01 可选择的程序停止。当按下机床操作面板上的“选择开机”按钮时，执行M0l以后程序停止，重新起动则继续执行下段。
3.4 编程的常用准备功能指令和辅助功能指令 2．M01 可选择的程序停止。当按下机床操作面板上的“选择开机”按钮时，执行M0l以后程序停止，重新起动则继续执行下段。 3、M02和M30: 程序结束。 4、M03 、M04、M05: 主轴正转、反转、停转指令。 5、M06：自动换刀指令。 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理一、数控加工工艺处理的主要内容： 1）分析图纸。确定主要加工面和关键技术要求。
2) 确定加工方案，制定工艺路线。 3) 加工工序制作。 4）分配数控加工中的容差。 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理二、工艺路线的安排 1）工序划分的原则：工序集中原则和工序分散原则。工序集中原则划分方法：
按所用刀具划分。按安装次数划分。以加工部位划分按粗、精加工划分。 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理 2）工艺路线安排原则基面先行先粗后精先主后次先面后孔 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理三、刀具及切削用量的选择
1、选择数控加工的刀具，须考虑其刚性好、精度和耐用度要高。选用数控铣刀注意以下几点：铣削平面，采用可转位式刀片的端铣刀和立铣刀。立体曲面，采用球头铣刀和环形铣刀。变斜角的工件采用鼓形刀或锥形刀。加工凹槽，较窄的台阶面选用立铣刀，封闭键槽选用键槽铣刀。 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理 2、切削用量的选择切削用量三要素：切削速度（主轴转速）切削深度（背吃刀量）进给量（进给速度）
具体选用切削用量时，一般根据经验公式或采用类比方法，查有关切削用量手册。 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理四、走刀路线的确定 1、孔加工的走刀路线（a）（b）图3.22 孔系加工最短加工路线
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3.5 数控加工编程中的工艺处理避免带入坐标轴的反向间隙误差（b）（a）图3.23 孔系加工走刀路线选择
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3.5 数控加工编程中的工艺处理 2、车削时的走刀路线图3.24 车削螺纹的引入长度和超越长度 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理 3、铣削平面轮廓时的走刀路线图3.25 铣切外轮廓的切入切出路线图3.26 铣切内轮廓切入切出路线
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3.5 数控加工编程中的工艺处理图3.27 不能外延的内轮廓的切入切出 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理铣切型腔和凹槽一般采用立铣刀，通常三种走刀路线：（a）行切法（b）环切法（c）先行切最后环切
图3.28 型腔加工的三种走刀路线 Made:Chen Tianxiang

3.5 数控加工编程中的工艺处理 4、铣切曲面的加工路线对于边界敞开的直纹曲面，常采用球头刀进行行切法加工。
图3.29 直纹曲面加工的走刀路线 Made:Chen Tianxiang

第四章数控铣床及铣削加工中心编程 4-1 数控铣床编程特点 4-2 刀具半径自动补偿功能 4-3 刀具长度自动补偿功能
刀具半径自动补偿的方法刀具半径自动补偿的指令刀具半径补偿的作用 4-3 刀具长度自动补偿功能刀具长度补偿的作用与方法指令格式 4-4 孔加工固定循环指令孔加工固定循环指令概述孔加工常用固定循环指令中捷摇臂钻床 Made:Chen Tianxiang

4.1 数控铣床及加工中心编程特点数控铣床及加工中心编程有以下特点： 1、刀具半径自动补偿 2、刀具长度自动补偿 3、孔加工固定循环指令
Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能特点特点一、刀具半径自动补偿的方法 1）B刀具半径补偿 2） C刀具半径补偿
4.2 刀具半径自动补偿功能一、刀具半径自动补偿的方法 1）B刀具半径补偿） C刀具半径补偿特点特点数控系统读一段程序据程序段间转接情况算一段程序自动计算过度程序段刀具走一段程序 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能 4-1 C刀具半径补偿 4-2 B刀具半径补偿 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能二、刀具半径自动补偿指令 1、格式： G41--- 左刀补。 D----- 刀具半径补偿量存储单元地址
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4.2 刀具半径自动补偿功能沿刀具前进方向看,刀具始终位于工件左侧。沿刀具前进方向看，刀具始终位于工件右侧。 4-3 刀具半径补偿
4.2 刀具半径自动补偿功能沿刀具前进方向看,刀具始终位于工件左侧。沿刀具前进方向看，刀具始终位于工件右侧。 4-3 刀具半径补偿 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能 2、使用刀具半径补偿应注意的问题建立和撤消刀径补偿时，注意刀具与工件相对位置是否干涉或碰撞。
a 正确 b 错误 4-3 刀径补偿建立时编程轨迹与刀心轨迹 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能只能在G00或G01指令下建立或取消刀径补偿状态；一般不得用G02或G03建立和取消刀径补偿。
例： O0611 N01 G54 G90 G00 X0 Y0 Z50; ...... N07 G00 G41 D02 X46 Y15 M03 S500 ；(建立左刀补） (运行刀补） N31 G00 G40 X46 Y0 M05；（取消刀补） Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能与刀径补偿坐标平面内无关的移动指令。例:铣切一工件外形，见图4-4。刀具起在工件上表
建立刀径补偿后，程序中一般不能连续插入与刀径补偿坐标平面内无关的移动指令。例:铣切一工件外形，见图4-4。刀具起在工件上表面50mm，编写程序。 Made:Chen Tianxiang

4.2刀具半径自动补偿功能程序： O0612 N01 G92 X0 Y0 Z50;
N03 G17 G91 G00 G42 D01 X10 Y20; N05 Z-48 M03 S500; N07 G01 Z-7 F100; N09 X40; N11 Y30; N13 X-15; N15 G02 X-15 Y-15 R15; N17 Y-25; N19 G00 Z55 ; N21 G40 X-20 Y-20; N23 M05; N25 M30; 4-4 刀具半径补偿应用举例 Made:Chen Tianxiang

4.2刀具半径自动补偿功能在程序段N03建立刀补后，连续出现两段Z方向移动，数控系统作不出刀径补偿的矢量，从A点直接移动到B点，造成工件过切。 4-5 连续无刀补平面指令时的过切 Made:Chen Tianxiang

4.2刀具半径自动补偿功能 4）加工凹轮廓时，不要在“角”上建立或撤消刀径补偿，否则产生过切。 4-6 不要在“角”上建立或撤消刀径补偿
（a ）错误（b）合理 4-6 不要在“角”上建立或撤消刀径补偿 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能三、刀具半径补偿的作用 1、简化编程，使操作方便。
2、通过改变补偿值大小方法，用同一程序，同一尺寸的刀具，进行粗加工和精加工。 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能粗加工，刀径补偿量：R+⊿ 精加工，刀径补偿量：R 4-7 改变刀径补偿值进行粗精加工
4-7 改变刀径补偿值进行粗精加工 Made:Chen Tianxiang

3、刀具因磨损、重磨或换新刀而引起直径改变后，不必修改程序，
4.2 刀具半径自动补偿功能 3、刀具因磨损、重磨或换新刀而引起直径改变后，不必修改程序，只需修改刀径补偿地址中相应的补偿值。 4-8 不同直径刀具修改补偿值的加工 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能 4、通过重新输入刀径补偿值控制轮廓加工的尺寸精度。图4-9：工件尺寸大了⊿值，
重新输入刀补值(R-⊿/2), 即可获得合格尺寸。 4-9 用刀径补偿控制加工的尺寸精度 Made:Chen Tianxiang

4.2 刀具半径自动补偿功能 5、通过改变刀径补偿值的正负号，可基本不修改程序，达到加工凸凹模的目的。 G41,补偿值为正
4-11 改变刀径补偿值正负的应用 Made:Chen Tianxiang

4.3 刀具长度自动补偿功能一、刀具长度补偿的作用与方法加工前设定好工件坐标系后，更换刀具因长度不同，会引起工件的欠切或过切。
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4.3 刀具长度自动补偿功能 1、刀具长度补偿的作用：用于刀具轴向(Z向)的补偿.
使刀具在轴向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量. 刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏置量达到加工尺寸. 利用该功能，还可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。 Made:Chen Tianxiang

4.3 刀具长度自动补偿功能 2、刀具长度补偿的方法将不同长度刀具通过对刀操作获取差值。通过MDI方式将刀具长度参数输入刀具参数表。
执行程序中刀具长度补偿指令。 Made:Chen Tianxiang

4.3 刀具长度自动补偿功能 Z— H—；二、指令格式 G43 G44 G00 G01 G49 G43-刀具长度正补偿
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4.3 刀具长度自动补偿功能执行G43时，（刀具长离开工件补偿） Z实际值 = Z指令值 +（H xx）
其中（Hxx）是指xx寄存器中的补偿量，其值可以是正值或者是负值。当刀长补偿量取负值时，G43和G44的功效将互换。 4-3 刀具长度补偿示意图 Made:Chen Tianxiang

4.3 刀具长度自动补偿功能例：设（H02）= 200 mm时 N10 G92 X0 Y0 Z0 设定当前点O为程序零点
N20 G90 G00 G44 Z10.0 H0 指定点A，实到点B N G01 Z 实到点C N Z 实际返回点B N G00 G49 Z 实际返回点O 4-3 刀具长度补偿的应用 Made:Chen Tianxiang

4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 4.41 孔加工固定循环指令概述 1、孔加工的固定动作 (a) (b) 快速移动工进移动
图4.1 孔加工的连续动作 Made:Chen Tianxiang

4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 2、孔加工固定循环中有关平面的定义 R点平面孔底平面初始平面
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4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 3、孔加工中刀具的轴向移动距离 G90与G91时的孔固定循环
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4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 4.42 常用孔加工固定循环指令 1、钻孔循环指令G81 格式：G98
4.42 常用孔加工固定循环指令 1、钻孔循环指令G81 格式：G98 G81 X-Y-Z-R-F-K-; G99 K—钻孔循环的重复次数 2、带孔底停留的钻孔固定循环指令G82 G82与G81循环动作次序相似，不同的是G82带孔底停留。图4.3 G81钻孔循环的动作次序 Made:Chen Tianxiang

4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 3、深孔加工循环指令G73和G83 格式： Q—每次切削进给的深度；
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4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 G73示意图 G83示意图图4.3 G73与G83深孔钻削循环的动作次序
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4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 4、螺纹加工指令G74和G84 格式： P-孔底暂停时间区别：G74-加工左螺纹
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4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 G74 G84 G74与G84攻丝循环的动作次序 Made:Chen Tianxiang

4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 5、镗孔加工固定循环指令G85、G86 格式：
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4.4 孔加工固定循环指令和其他简化编程指令 G85 G86 主轴停转 G85与G86镗孔循环的动作次序
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第五章数控车床及车削加工中心编程 Made:Chen Tianxiang

数控车床的加工特点（1）加工生产效率高（2）减轻劳动强度、改善劳动条件（3）对零件加工的适应性强、灵活性好（4）加工精度高、质量稳定（5）有利于生产管理第五章数控车床及车削加工中心编程 Made:Chen Tianxiang

2 数控车床的编程特点 5.1.2 数控车床坐标系与编程特点 1 数控车床坐标系统 Made:Chen Tianxiang
数控车床坐标系与编程特点 1 数控车床坐标系统 2 数控车床的编程特点 Made:Chen Tianxiang

1 数控车床坐标系统数控车床的坐标系以径向为x轴方向，纵向为z轴方向。指向主轴箱的方向为z轴的负方向，指向尾架方向是z轴的正方向。x轴是以操作者面向的方向为x轴正方向。 x坐标和z坐标指令，在按绝对坐标编程时，使用代码x和z；按增量坐标（相对坐标）编程时，使用代码U和W。（如图5.1） Made:Chen Tianxiang

图5.1 Made:Chen Tianxiang

2 数控车床的编程特点 2)直径编程 3)各种车削固定循环功能 4)刀尖半径补偿和刀具（尖）位置补偿功能 1)绝对坐标编程与增量编程
2 数控车床的编程特点 1)绝对坐标编程与增量编程 2)直径编程 3)各种车削固定循环功能 4)刀尖半径补偿和刀具（尖）位置补偿功能 Made:Chen Tianxiang

1)绝对坐标编程与增量编程数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标来进行的。
绝对编程：指令轮廓终点相对于工件原点绝对坐标值的编程方式。增量编程：指令轮廓终点相对于轮廓起点坐标增量的编程方式。有些数控系统还可采用极坐标编程 Made:Chen Tianxiang

1)绝对坐标编程与增量编程绝对编程：G90 G01 X100.0 Z50.0; 增量编程：G91 G01 X60.0 Z-100.0;
均为模态指令直线A→B ：绝对编程：G90 G01 X100.0 Z50.0; 增量编程：G91 G01 X60.0 Z-100.0; Made:Chen Tianxiang

在越来越多车床中 X、Z表示绝对编程 U、W表示增量编程允许同一程序段中二者混合使用
1)绝对坐标编程与增量编程在越来越多车床中 X、Z表示绝对编程 U、W表示增量编程允许同一程序段中二者混合使用直线A→B ,可用：绝对: G01 X100.0 Z50.0; 相对: G01 U60.0 W-100.0; 混用: G01 X100.0 W-100.0; 或 G01 U60.0 Z50.0; Made:Chen Tianxiang

在车削加工的数控程序中，X 轴的坐标值取为零件图样上的直径值的编程方式。与设计、标注一致、减少换算。
2)直径编程在车削加工的数控程序中，X 轴的坐标值取为零件图样上的直径值的编程方式。与设计、标注一致、减少换算。如图所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40,60）编程方式可由指令指定。也可由参数设定。一般默认直径方式。如：华中数控 G36—直径编程 G37—半径编程西门子 G22—直径编程 G23—半径编程 Made:Chen Tianxiang

5.2 数控车床的编程指令及用法 5.2.1 F、S、T指令功能 5.2.2 M指令功能 5.2.3 G指令功能
5.2 数控车床的编程指令及用法 F、S、T指令功能 M指令功能 G指令功能 Made:Chen Tianxiang

5.2.1 F、S、T指令功能一、F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。 1、每转进给量编程格式 G95 F~
F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。 2、每分钟进给量编程格式G94 F~ F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。 Made:Chen Tianxiang

5.2.1 F、S、T指令功能二、S功能指令用于控制主轴转速。编程格式 S～
S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。 1、最高转速限制编程格式 G50 S～ S后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。 2、恒线速控制编程格式 G96 S～ S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。 5.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为： A：n=1000×150÷(π×40)=1193 r/min B：n=1000×150÷(π×60)=795r/min C：n=1000×150÷(π×70)=682 r/min 3、恒线速取消编程格式 G97 S～ S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。 Made:Chen Tianxiang

5.2.1 F、S、T指令功能三、T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式 T～
T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。 Made:Chen Tianxiang

M指令功能 M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效； M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴旋转停止； M08：冷却液开； M09：冷却液关； M30：程序停止，程序复位到起始位置。 Made:Chen Tianxiang

5.2.3 G指令功能 1、设定工件坐标系指令：坐标系设定G92 （G50）格式：G92（G50） X _ Z_
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G92 X 100. Z 50. G92 X 100. Z 110. 若设定工件原点O1 , 则程序段为:
例: 以刀具当前所在位置为起刀点 X Z 若设定工件原点O1 , 则程序段为: G92 X Z 50. 若设定工件原点O2 , 则程序段为: G92 X Z 110. Made:Chen Tianxiang

若起刀点位置向左移动20mm,则执行上述指令时,结果怎样呢?
执行G92指令时，是通过刀具当前所在位置（刀具起始点）来设定工件坐标系的。若起刀点位置向左移动20mm,则执行上述指令时,结果怎样呢? G92 设置的工件原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的。 Made:Chen Tianxiang

说明 1、一旦执行G92指令建立坐标系，后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。
3、执行此指令刀具并不会产生机械位移，只建立一个工件坐标系. 4、执行此指令之前必须保证刀位点与程序起点（或对刀点）符合。 5、该指令为非模态指令。 Made:Chen Tianxiang

X、Z 取值原则： 1、方便数学计算和简化编程； 2、容易找正对刀； 3、不要与机床、工件发生碰撞； 4、方便拆卸工件；
5、空行程不要太长； Made:Chen Tianxiang

格式指令：工件坐标系选择G54～G59 2、预置工件坐标系
它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值，并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中。 Made:Chen Tianxiang

指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置。
当工件原点预置好以后，便可用 “G54 G00 X— Z — ” 指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置。 G54～G59 方式在机床坐标系中直接设定工件原点，与起刀点的位置无关。 Made:Chen Tianxiang

说明 1、G54～G59是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。
3、G54～G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用 MDI 方式输入，系统自动记忆。 4、使用该组指令前，必须先回参考点。 5、G54～G59为模态指令，可相互注销。 Made:Chen Tianxiang

机床原点 G59 G54 30 Z X 40 50 80 A B 例:如下图所示,使用工件坐标系编程:要求刀具从当前点移动到A点,再从A点移动到B点. G54 G00 G90 X40.Z30. G59 G00 X30. Z30. Made:Chen Tianxiang

G指令功能 2、快速进给指令（Ｇ００）　　　它命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标位置，无运动轨迹要求，不需特别规定进给速度。 Made:Chen Tianxiang

（1）“X(U) Z(W) ”目标点的坐标（下文同）；
输入格式： G00 X(U) Z(W) ；（1）“X(U) Z(W) ”目标点的坐标（下文同）；（2）X(U)坐标按直径值输入；（3）“；”表示一个程序段的结束。 Made:Chen Tianxiang

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３．直线插补指令（G01）直线插补指令用于直线或斜线运动。可使数控车床沿x轴、z轴方向执行单轴运动，也可以沿x、z平面内任意斜率的直线运动。输入格式： G01 X(U) Z(W) F ； Made:Chen Tianxiang

输入格式： G02 X Z I K F ；或 G02 X Z R F ； G03 X Z I K F ；或 G03 X Z R F ；
４．圆弧插补指令（G02 G03）输入格式： G02 X Z I K F ；或 G02 X Z R F ； G03 X Z I K F ；或 G03 X Z R F ；（1）用增量坐标U、W也可以；（2）C轴不能执行圆弧插补指令。 Made:Chen Tianxiang

G32指令能够切削圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹（涡形螺纹）
输入格式： G32 X(U) Z(W) F ；“F ”为螺纹的螺距。 Made:Chen Tianxiang

（1）刀尖半径和假想刀尖的概念 ① 刀尖半径 ② 假想刀尖５.2.4 刀具半径补偿功能（G40、G41、G42）
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① G40（解除刀具半径补偿） ② G41（左偏刀具半径补偿） ③ G42（右偏刀具半径补偿）
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（3）刀尖半径补偿注意事项 ① 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。 Made:Chen Tianxiang

② 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。
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④ 切断端面时，为了防止在回转中心部位留下少切削的小锥。 ⑤ 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。
⑥ 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XA＞R ； Made:Chen Tianxiang

⑦ 在G74～G76、G90～G92固定循环指令中不用刀尖半径补偿。 ⑧ 在手动输入中不用刀尖半径补偿。
⑨ 在加工比刀尖半径小的圆弧内侧时，产生报警。 ⑩ 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。 Made:Chen Tianxiang

G90是单一形状固定循环指令，该循环主要用于轴类零件的外圆、锥面的加工。指令格式：G90 X(U) Z(W) F ；
5.3 数控车床固定循环指令单一形状的固定循环 1．外圆车削循环G90 G90是单一形状固定循环指令，该循环主要用于轴类零件的外圆、锥面的加工。指令格式：G90 X(U) Z(W) F ；利用G90可以切削锥面。指令格式：G90 X(U) Z(W) I F ； Made:Chen Tianxiang

G94是用于一些短、面大的工件加工的固定循环指令。（1）车大端面循环切削指令格式： G94 X(U) Z(W) F ；
（2）车大锥面切削循环指令格式： G94 X(U) Z(W) K F ； Made:Chen Tianxiang

G92 X(U) Z(W) I F ；螺纹切削循坏G92可以切削锥螺纹和圆柱螺纹。指令格式为： 3．螺纹切削循环G92
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G71指令将工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形状及粗加工的刀具路径由系统根据精加工尺寸自动设定。
多重复合循环指令（ G70~ G76） 1．外圆粗加工复合循环G71 G71指令将工件切削至精加工之前的尺寸，精加工前的形状及粗加工的刀具路径由系统根据精加工尺寸自动设定。 Made:Chen Tianxiang

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其中：ns—精加工程序第一个程序段的序号； nf—精加工程序最后一个程序段的序号； U—x轴方向精加工留量（直径值）；
输入格式： G71 Ud Re； G71 Pns Qnf Uu Ww F S T ；其中：ns—精加工程序第一个程序段的序号； nf—精加工程序最后一个程序段的序号； U—x轴方向精加工留量（直径值）； W—z轴方向精加工留量； d—精加工每次切深; e—退刀量（半径值），无正负号。 Made:Chen Tianxiang

G72指令与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向循环的，输入格式同G71指令，刀具循环路径如图3-44所示。
G72 Pns Qnf Uu Ww Dd (F S T )；其中：d——粗加工每次切深（半径值）。其他参数与G71相同。 Made:Chen Tianxiang

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G73指令与G71、G72指令功能相同，只是刀具路径是按工件精加工轮廓进行循环的，如图3-45所示。
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输入格式： G73 Ui Wk Rd G73 Pns Qnf UU WW F S T 其中：i——x向总切削量（半径值）；
k—z向总切削量； d—循环次数。其他参数与G71相同。 Made:Chen Tianxiang

4．精车循环G70 输入格式： G70Pns Qnf；参数与G71相同。 Made:Chen Tianxiang

5.深孔钻循环功能适用于深孔钻削加工，如图5.40所示。编程格式 G74 R(e)
G74 Z(W) Q(△k) F 式中：e - -退刀量； Z(W) -- 钻削深度； ∆ k -- 每次钻削长度（不加符号）。例：采用深孔钻削循环功能加工图3.40所示深孔，试编写加工程序。其中：e=1，∆ k=20，F=0.1。 N10 G50 X200 Z100 T N20 M03 S N30 G00 X0 Z1 N40 G74 R1 N50 G74 Z-80 Q20 F N60 G00 X200 Z N70 M30 Made:Chen Tianxiang

外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。图5.41 切槽加工编程格式 G75 R(e) G75 X(U) P(△i) F~
6. 外径切槽循环外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。图5.41 切槽加工编程格式 G75 R(e) G75 X(U) P(△i) F~ 式中：e - 退刀量； X(U) - 槽深； △i - 每次循环切削量。例：试编写进行图5.41所示零件切断加工的程序。 G50 X200 Z100 T M03 S G00 X35 Z G75 R1 G75 X-1 P5 F G00 X200 Z M30 Made:Chen Tianxiang

复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令，如图5.47所示。
7、复合螺纹切削循环指令　　复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令，如图5.47所示。图5.47 复合螺纹切削循环与进刀法编程格式 G76 P (m) （r）（α） Q（△dmin） R(d) G76 X(U) Z(W) R(I) F(f) P(k) Q(△d) 式中： m - 精加工重复次数； r - 倒角量； α - 刀尖角； △ dmin--最小切入量； d-精加工余量； X(U) Z(W) - 终点坐标； I - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，i=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。 k - 螺牙的高度（X轴方向的半径值）； △ d - 第一次切入量（X轴方向的半径值）； f - 螺纹导程。 Made:Chen Tianxiang

5.4数控车削编程举例 Made:Chen Tianxiang

第六章数控机床仿真模拟应用数控仿真系统的优越性模块组成（宇龙仿真系统）涵盖机床系统软件安装软件进入 6-1.1 数控仿真软件介绍
6-1.2 仿真系统的模块组成模块组成（宇龙仿真系统）涵盖机床系统 6-3.3 仿真软件的安装软件安装软件进入 Made:Chen Tianxiang

仿真系统的优越性 1.1 增强了学校设备配备的性和实习安排的多样性　　它既能避免学生初期实习时不熟悉数控系统及面板操作带来的设备安全等问题,使学生大胆地通过仿真对所编程序进行验证,又可以克服人多而设备少的矛盾,使实习的安排达到多样化,减少了数控机床的使用时间。同时,还能提高学生的学习兴趣和编程能力,是一种既经济实用、又安全可靠、功能多样的数控教学辅助工具。　 1.2 提高了数控理论教学效果　　数控编程与操作的教学模式在未使用仿真软件之前与其它课程相同,主要是课堂教学。这种教学方式不但使教师不易检查出学生所编程序的正确与否,而且也不利于学生对程序的理解,但是这些问题在实际编程和程序运行前是必须要解决的。而在黑板上讲按键的作用与操作极易使习者枯糙,教者乏味,所以课堂教学的效果甚微。如果把数控仿真软件适时引入教学,学生所编程序可以通过仿真系统演示出来,对程序编写的错误就能及时发现,特别是使学生对程序中复式循环指令的理解就更加容易。通过仿真,可使学生在教室里就能看到与实际加工基本相同的零件加工过程。这不但有利于提高数控理论教学效果,更有助于学生编程能力的提高,也为以后的实际操作奠定了坚实的基础。 Made:Chen Tianxiang

数控仿真系统模块 1）动态虚拟车间： - 通过3-D多媒体技术和动态动漫技术，使学员身临其境地感受到一个数控车间的环境。
　　- 详细地介绍数控车间的配置和职能，了解CNC数控机床的基本结构　　- 可通过近似与真实的设备的“操作“，了解和感悟CNC数控设备的功能 2）PALplus多媒体模拟　　- 利用多媒体技术进行PAL编程和接口程序 - 利用辅助的图解教学模式，很快地了解PAL编程　　- 2D、3D模拟演示实时的控制，放大、缩小、每个作业预览等　3）控制模拟系统　　- 包含标准的控制系统Sinuerik 802C 　　- 在车削加工中，C-轴和 Y-轴的模拟　　- 现代化的教学模块2-D、3-D的模拟　　- 编程教学中的帮助和提示系统　　- 控制键盘的解释系统 4）CAD/CAM 　　CAD/CAM 由两部分组成，几何图形和工作计划 - 图形设计　　- CAD接口程序　　- 测量功能　　- 3-D 方法表示每个时间点结构变化（大小、体积计算等）　　- 车削方面：任意图形表示，如：圆、直角、距形、柱形等　　- 铣削方面：任意图形标识, 如：圆柱、楼栓、管型等） Made:Chen Tianxiang

涵盖系统仿真系统包括以下系统法兰克系统：Fanuc0、Fanuc0i、Fanuc PowerMate 、
　仿真系统包括以下系统　　法兰克系统：Fanuc0、Fanuc0i、Fanuc PowerMate 、　　西门子系统：Siemens 810D、Siemens 802D、Siemens 802S、　　德国PA系统（上海考技师专用系统）：PA 8000 　　华中数控系统：华中世纪星　　广州数控系统：GSK-980T GSK-928 　　大森数控系：DASEN 3I 　　三菱系统：MITSUBISH Made:Chen Tianxiang

仿真软件安装将“数控加工仿真系统”的安装光盘放入光驱。选择了适当的文件夹后，点击打开。在显示的文件名目录中点击，系统弹出如图所示的安装向导界面。依次点击下一次，当系统弹出“设置类型”界面，根据需要选择“教师机/学生机”，选择完成后点击“下一个”按钮。本次安装的是“教师机” Made:Chen Tianxiang

软件进入鼠标左键点击“开始”按钮，在“程序”目录中弹出“数控加工仿真系统”的子目录，在接着弹出的下级子目录中点击“加密所管理程序”。
加密锁程序启动后，屏幕右下方工具栏中出现的图表，此时重复上面的步骤，在最后弹出的目录中点击所需的数控系统名（SIEMENS），系统弹出“用户登录”界面。如图点击“快速登录”按钮或输入用户名和密码，再点击“登录”按钮，进入数控加工仿真系统。管理员用户名：manage；口令：system；一般用户名：guest；口令：guest。 Made:Chen Tianxiang

第六章数控机床仿真模拟应用机床台面操作 6.2.1机床的选择 6.2.3选择刀具 6.2.2工件的选择 1 ）定义毛坯
2 ）导出零件模型 3 ）导入零件模型 4 ）使用夹具 5 ）放置零件 6 ）调整零件位置 7 ）使用压板 6.2.3选择刀具 1 ）车床选刀 2 ）加工中心和数控铣床选刀 Made:Chen Tianxiang

选择机床类型打开菜单“机床/选择机床…”，在选择机床对话框中选择控制系统类型和相应的机床并按确定按钮，此时界面如图所示。
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定义毛坯圆形毛坯定义打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择 “ ”，系统打开对话框长方形毛坯定义
打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择 “ ”，系统打开对话框长方形毛坯定义圆形毛坯定义 Made:Chen Tianxiang

定义毛坯名字输入在毛坯名字输入框内输入毛坯名，也可使用缺省值选择毛坯形状
铣床、加工中心有两种形状的毛坯供选择：长方形毛坯和圆柱形毛坯。可以在“形状”下拉列表中选择毛坯形状。车床仅提供圆柱形毛坯。选择毛坯材料毛坯材料列表框中提供了多种供加工的毛坯材料，可根据需要在“材料”下拉列表中选择毛坯材料参数输入尺寸输入框用于输入尺寸，单位：毫米。保存退出按“确定”按钮，保存定义的毛坯并且退出本操作。取消退出按“取消”按钮，退出本操作。 Made:Chen Tianxiang

导出零件模型导出零件模型相当于保存零件模型，利用这个功能，可以把经过部分加工的零件作为成型毛坯予以存放。如图所示，此毛坯已经过部分加工，称为零件模型。可通过导出零件模型功能予以保存若经过部分加工的成型毛坯希望作为零件模型予以保存，打开菜单“文件/导出零件模型”，系统弹出 “另存为”对话框，在对话框中输入文件名，按保存按钮，此零件模型即被保存。可在以后放置零件时调用。 Made:Chen Tianxiang

导入零件模型机床在加工零件时，除了可以使用原始的毛坯，还可以对经过部分加工的毛坯进行再加工。经过部分加工的毛坯称为零件模型，可以通过导入零件模型的功能调用零件模型。打开菜单“文件/导入零件模型”，若已通过导出零件模型功能保存过成型毛坯，则系统将弹出“打开”对话框，在此对话框中选择并且打开所需的后缀名为“PRT”的零件文件，则选中的零件模型被放置在工作台面上。此类文件为已通过“文件/导出零件模型”所保存的成型毛坯。 Made:Chen Tianxiang

使用夹具打开菜单“零件/安装夹具”命令或者在工具条上选择图标，打开操作对话框。
打开菜单“零件/安装夹具”命令或者在工具条上选择图标，打开操作对话框。在“选择零件”列表框中选择毛坯。在“选择夹具”列表框中间选夹具，长方体零件可以使用工艺板或者平口钳，圆柱形零件可以选择工艺板或者卡盘。如图所示。 “夹具尺寸”成组控件内的文本框仅供用户修改工艺板的尺寸。 “移动” 成组控件内的按钮供调整毛坯在夹具上的位置。车床没有这一步操作，铣床和加工中心可以不使用夹具。 Made:Chen Tianxiang

放置零件打开菜单“零件/放置零件”命令或者在工具条上选择图标系统弹出操作对话框。如图所示：
在列表中点击所需的零件，选中的零件信息加亮显示，按下“确定”按钮，系统自动关闭对话框，零件和夹具（如果已经选择了夹具）将被放到机床上。对于卧式加工中心还可以在上述对话框中选择是否使用角尺板。如果选择了使用角尺板，那么在放置零件时，角尺板同时出现在机床台面上。 Made:Chen Tianxiang

调整零件位置零件可以在工作台面上移动。毛坯放上工作台后，系统将自动弹出一个小键盘（铣床、加工中心如图1，车床如图2，通过按动小键盘上的方向按钮，实现零件的平移和旋转或车床零件调头。小键盘上的“退出”按钮用于关闭小键盘。选择菜单“零件/移动零件”也可以打开小键盘。图1 图2 Made:Chen Tianxiang

使用压板当使用工艺板或者不使用夹具时，可以使用压板。安装压板打开菜单“零件/安装压板”。系统打开“选择压板”对话框。
安装压板打开菜单“零件/安装压板”。系统打开“选择压板”对话框。对话框中列出各种安装方案，拉动滚动条，可以浏览全部可能方案。选择所需要的安装方案，按下“确定”以后，压板将出现在台面上。在“压板尺寸”中可更改压板长、高、宽。范围：长30-100；高10-20；宽10-50。 Made:Chen Tianxiang

车床选刀系统中数控车床允许同时安装8把刀具。对话框图 Made:Chen Tianxiang

车床选刀 1(1) 在对话框左侧排列的编号1~8中，选择所需的刀位号。刀位号即车床刀架上的位置编号。被选中的刀位编号的背景颜色变为蓝色
(2) 指定加工方式，可选择内圆加工或外圆加工 (3) 在刀片列表框中选择了所需的刀片后，,系统自动给出相匹配的刀柄供选择 (4) 选择刀柄。当刀片和刀柄都选择完毕，刀具被确定，并且输入到所选的刀位中。旁边的图片显示其适用的方式 2) 刀尖半径显示刀尖半径，允许操作者修改刀尖半径，刀尖半径可以是0。单位：mm。 3) 刀具长度显示刀具长度，允许修改刀具长度。刀具长度是指从刀尖开始到刀架的距离。 4) 输入钻头直径当在刀片中选择钻头时，“钻头直径”一栏变亮，允许输入直径。 5) 删除当前刀具在当前选中的刀位号中的刀具可通过“删除当前刀具”键删除。 6) 确认选刀选择完刀具，完成刀尖半径（钻头直径），刀具长度修改后，按“确认退出”键完成选刀。或者按“取消退出”键退出选刀操作。 Made:Chen Tianxiang

加工中心和数控铣床选刀 1) 按条件列出工具清单筛选的条件是直径和类型
（1）在“所需刀具直径”输入框内输入直径，如果不把直径作为筛选条件，请输入数字“0”。（2）在“所需刀具类型”选择列表中选择刀具类型。可供选择的刀具类型有平底刀，平底带R刀，球头刀，钻头，镗刀等。（3）按下“确定”，符合条件的刀具在“可选刀具”列表中显示。 2) 指定序号在对话框的下半部中指定序号（如图）。这个序号就是刀库中的刀位号。卧式加工中心允许同时选择20把刀具；立式加工中心允许同时选择24把刀具。铣床只有一个刀位。 Made:Chen Tianxiang

第六章数控机床仿真模拟应用 FANUC 0车床面板操作 FANUC 0车床面板操作 6-3-1机床准备激活机床/机床回参考点
6-3-2对刀车床对刀 6-3-3设置参数车床刀具补偿参数 6-3-3数控程序处理导入数控程序 数控程序管理编辑程序保存程序 6-3-2自动加工方式自动/连续方式 自动/单段方式 Made:Chen Tianxiang

机床准备 1. 激活机床点击操作面板上的控制系统开关按钮，使按钮变亮。检查急停按钮是否松开至状态，若未松开，点击急停按钮，将其松开。
点击操作面板上的控制系统开关按钮，使按钮变亮。检查急停按钮是否松开至状态，若未松开，点击急停按钮，将其松开。 2.机床回参考点对准MODE旋钮点击鼠标左键或右键，将旋钮拨到REF档，如图点击按钮x，此时X轴将回零，相应操作面板上X轴的指示灯亮，同时CRT上的X坐标变为“ ”；再点击按钮z，可以将Z轴回零，操作面板上Z轴的指示灯亮，此时CRT如图 Made:Chen Tianxiang

对刀试切法试切法对刀是用所选的刀具试切零件的外圆和端面，经过测量和计算得到零件端面中心点的坐标值。
1）以卡盘底面中心为机床坐标系原点。刀具参考点在X轴方向的距离为，在Z轴方向的距离为。将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到JOG上。点击MDI键盘的按钮，此时CRT界面上显示坐标值，利用操作面板上的按钮、和、，将机床移动到如图所示大致位置。点击按钮或，使主轴转动；点击按钮-Z，用所选刀具试切工件外圆，如图1所示。点击MDI键盘上的按钮，使CRT界面显示坐标值，按软键“ALL”，如图1所示，读出CRT界面上MACHINE中显示的X的坐标，记为X1。点击按钮Z，将刀具退至如图2所示位置；点击-X按钮，试切工件端面，如图3所示。记下CRT界面上MACHINE中显示的Z的坐标，记为Z1； Made:Chen Tianxiang

对刀点击按钮STOP，使主轴停止转动，点击菜单“测量/坐标测量”如图4所示，点击试切外圆时所切线段，选中的线段由蓝色变为绿色。记下右面对话框中对应的X的值。X的坐标值减去“测量”中读出的X的值，记为X2； X的坐标值减去“测量”中读取的X的值，再加上机床坐标系原点到刀具参考点在X方向的距离，即，记为X； Z1加上机床坐标系原点到刀具参考点在Z方向的距离，即Z1+ ，记为Z。（X，Z）即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。图3 图1 图2 Crt显示图4 Made:Chen Tianxiang

车床刀具补偿参数车床的刀具补偿包括刀具的磨损量补偿参数和形状补偿参数，两者之和构成车刀偏置量补偿参数，设定后，可在数控程序中调用。
输入磨损量补偿参数刀具使用一段时间后磨损，会使产品尺寸产生误差，因此需要对刀具设定磨损量补偿。步骤如下：按键进入磨损量参数设定页面；用PAGE 或键选择刀具补偿参数页面，如图2-1； 2-1 2-2 Made:Chen Tianxiang

车床刀具补偿参数用CURSOR：或键选择补偿参数编号; 点击MDI键盘，输入补偿值到输入域;
按键，把输入域中间的补偿值输入到指定位置；按依次逐字删除输入域中的内容输入形状补偿参数按键两次，进入参数设定页面； PAGE或键选择补偿参数页面，如图2-2； CURSOR 或键选择补偿参数编号；点击MDI键盘，输入补偿值到输入域按键，把输入域中间的补偿值输入到所指定的位置。注：输入车刀磨损量补偿参数和形状补偿参数时，须保证两者对应值和为车刀相对于标刀的偏置量。在设置车床刀具补偿参数时可通过点击按钮切换刀具磨损补偿和刀具形状补偿的界面。 Made:Chen Tianxiang

导入数控程序数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。
1）将操作面板中MODE SELECT旋钮切换到 EDIT上。 2）点击菜单“视图/控制面板切换”或工具条上的，打开FANUC系统的MDI键盘。 3）点击MDI键盘上的键，进入编辑页面 4）再通过MDI键盘输入Oxx，（O后面输入的是不超过四位的任意数字）。 5）打开菜单“机床/DNC传送…”，在打开文件对话框中选取文件。如图3-1所示，在文件名列表框中选中所需的文件，按“打开”确认，即可输入预先编辑好的数控程序。此时CRT界面上显示选定的数控程序。 3-1 Made:Chen Tianxiang

数控程序管理显示数控程序目录经过导入数控程序操作后，将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到EDIT上，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，再按软键“Lib”。经过DNC传送的数控程序名显示在CRT界面上。选择一个数控程序将操作面板中MODE SELECT旋钮切换到EDIT或AUTO档，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，按键入字母“O”；按数字键键入搜索的号码：XXXX；（搜索号码为数控程序目录中显示的程序号）按CURSOR 开始搜索。找到后，“OXXXX”显示在屏幕右上角程序号位置，NC程序显示在屏幕上。删除一个数控程序将操作面板中MODE SELECT旋钮切换到EDIT上，（在MDI键盘上按键，进入编辑页面，按键入字母“O”；按数字键键入要删除的程序的号码：XXXX；按键，程序即被删除。 Made:Chen Tianxiang

数控程序管理新建一个NC程序将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到EDIT上，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，按键入字母“O”；按数字键键入程序号，但不可以与已有程序号的重复；按键，开始程序输入；每输入一个代码，按键，输入域中的内容显示在CRT界面上，用回车换行键结束一行的输入后换行。注：MDI键盘上的数字/字母键，第一次按下时输入的是字母，以后再按下时均为数字。若要再次输入字母，须先将输入域中已有的内容显示在CRT界面上（按键，可将输入域中的内容显示在CRT界面上）删除全部数控程序将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到EDIT上，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，按键入字母“O”；按键件入“-”；按键键入“9999”；按键。 Made:Chen Tianxiang

编辑程序将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到EDIT上，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，选定了一个数控程序后，此程序显示在CRT界面上，可对数控程序进行编辑操作。移动光标按PAGE 或翻页，按CURSOR 或移动光标；插入字符先将光标移到所需位置，点击MDI键盘上的数字/字母键，将代码输入到输入域中，按键，把输入域的内容插入到光标所在代码后面；删除输入域中的数据按键用于删除输入域中的数据；删除字符先将光标移到所需删除字符的位置，按键，删除光标所在的代码； Made:Chen Tianxiang

编辑程序查找输入需要搜索的字母或代码；按CURSOR 开始在当前数控程序中光标所在位置后搜索。（代码可以是：一个字母或一个完整的代码。例如：“N0010”，“M”等。）如果此数控程序中有所搜索的代码，则光标停留在找到的代码处；如果此数控程序中光标所在位置后没有所搜索的代码，则光标停留在原处；替换先将光标移到所需替换字符的位置，将替换成的字符通过MDI键盘输入到输入域中，按键，把输入域的内容替代光标所在的代码；。 Made:Chen Tianxiang

保存程序编辑好的程序需要进行保存操作将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到EDIT上，在MDI键盘上按键，进入编辑页面，按键；在弹出的对话框中输入文件名，选择文件类型和保存路径，按“保存”按钮确定或按“取消”按钮取消保存操作。如图所示。 Made:Chen Tianxiang

自动/连续方式自动加工流程 1）检查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零（参见5.1.2“机床回零”）
2）导入数控程序或自行编写一段程序。（参见5.5.1“导入数控程序”） 3）将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到AUTO上，进入自动加工模式。 4）点击按钮，数控程序开始运行。中断运行数控程序在运行过程中可根据需要暂停，停止，急停和重新运行。数控程序在运行时，点击按钮，程序暂停运行，再次点击按钮，程序从暂停行开始继续运行。数控程序在运行时，按下急停按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先将急停按钮松开，再按按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。 Made:Chen Tianxiang

自动/单段方式 1）检查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零（参见机床回零”）
2）导入数控程序或自行编写一段程序。（参见导入数控程序”） 3）将操作面板中MODE SELECT 旋钮切换到AUTO上，进入自动加工模式。 4）点击单步开关按钮，使按钮灯变亮。 5）点击按钮，数控程序开始运行。注：自动/单段方式执行每一行程序均需点击一次按钮。注：点击选择跳过开关按钮，使按钮灯变亮，数控程序中的跳过符号“/”有效。点击M01Stop开关按钮，使按钮灯变亮，“M01”代码有效。根据需要调节进给速度（F）调节旋钮，来控制数控程序运行的进给速度，调节范围从0-150%。若此时将控制面板上MODE旋钮切换到DRY RUN上，则表示此时是以G00速度进给。按键，可使程序重置。 Made:Chen Tianxiang

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