编程方法步骤实例.docx

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编程方法步骤实例

一、编程方法

   数控编程方法有手工编程和自动编程两种。

手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。

它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。

但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件），以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。

所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。

同时，也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程，二者相辅相成。

二、编程步骤

   拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过程，也即确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），加工路线（如进给路线、对刀点、换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等）。

其次应进行数值计算。

绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点（或切点）的坐标值，得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。

最后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单，并输入CNC装置的存储器中。

三、典型实例分析

   数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。

例如，要加工形状如图所示的零件，采用手工编程方法比较合适。

由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应根据设备类型进行编程。

以西门子802S数控系统为例，应进行如下操作。

图1零件图

（1）确定加工路线

   按先主后次，先精后粗的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最后加工螺纹。

（2）装夹方法和对刀点的选择

   采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。

   （3）选择刀具

   根据加工要求，选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，4号为车螺纹刀。

采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。

   （4）确定切削用量

   车外圆，粗车主轴转速为500r/min，进给速度为0.3mm/r，精车主轴转速为800r/min，进给速度为0.08mm/r，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为0.1mm/r。

   （5）程序编制

   确定轴心线与球头中心的交点为编程原点，零件的加工程序如下：

主程序

JXCP1.MPF                

N05G90G95G00X80Z100        （换刀点）

N10T1D1M03S500M08           （外圆粗车刀）

 -CNAME=“L01”

R105=1R106=0.25R108=1.5  （设置坯料切削循环参数）

R109=7R110=2R111=0.3R112=0.08

N15LCYC95               （调用坯料切削循环粗加工）

N20G00X80Z100M05M09

N25M00

N30T2D1M03S800M08            （外圆精车刀）

N35R105=5                 （设置坯料切削循环参数）

N40LCYC95               （调用坯料切削循环精加工）

N45G00X80Z100M05M09

N50M00

N55T3D1M03S300M08          （切槽车刀，刀宽4mm）

N60G00X37Z-23

N65G01X26F0.1

N70G01X37

N75G01Z-22

N80G01X25.8

N85G01Z-23

N90G01X37

N95G00X80Z100M05M09

N100M00

N105T4D1M03S300M08           （三角形螺纹车刀）

　R100=29.8R101=-3R102=29.8     （设置螺纹切削循环参数）

 R103=-18R104=2R105=1R106=0.1

 R109=4R110=2R111=1.24R112=0

 R113=5R114=1

N110LCYC97                    （调用螺纹切削循环）

N115G00X80Z100M05M09

N120M00

N125T3D1M03S300M08         （切断车刀，刀宽4mm）

N130G00X45Z-60

N135G01X0F0.1

N140G00X80Z100M05M09

N145M02

子程序

L01.SPF

N05G01X0Z12

N10G03X24Z0CR=12

N15G01Z-3

N20G01X25.8

N25G01X29.8Z－5

N30G01Z－23

N35G01X33

N40G01X35Z－24

N45G01Z－33

N50G02X36.725Z－37.838CR=14

N55G01X42Z－45

N60G01Z－60

N65G01X45

N70M17

四、结束语

   要实现数控加工，编程是关键。

本文虽然只对一例数控车床加工零件的进行了编程分析，但它具有一定的代表性。

由于数控车床可以加工普通车床无法加工的复杂曲面，加工精度高，质量容易保证，发展前景十分广阔，因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要。

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数控车编程步骤

尺寸是否完核。

⑵进给量：

进给量影响表面粗糙度影响进给量的因素有：

a、粗、精车工艺。

粗车进给量应较大，以缩短切削时问：

精车进给量应较小以降低表面粗糙度。

一般情况下，精车进给量小于0.2mm/r为宜，但要考虑刀尖圆弧半径的影响。

§2.1 编程步骤 

§2.1 产品图样分析 

1）尺寸是否完核？

2）产品精度、粗糙度等要求。

3）产品材质、硬度等。

§2.1.2 工艺处理 

1）加工方式及设备确定。

2）毛坯尺寸及材料确定。

3）装夹定位的确定  

4）加工路径及起刀点、换刀点的确定  

5）刀具数量、材料、几何参数的确定 

6）切削参数的确定。

⑴ 背吃刀量 

   影响背吃刀量的因素有：

粗、精车工艺、刀具强度、机床性能、工件材料及表面祖糙度。

⑵ 进给量：

进给量影响表面粗糙度 

   影响进给量的因素有：

a、    粗、精车工艺。

粗车进给量应较大，以缩短切削时问：

精车进给量应较小以降低表面粗糙度。

一般情况下，精车进给量小于0.2mm/r为宜，但要考虑刀尖圆弧半径的影响。

粗车进给量大与0.25m/r。

b、    机床性能。

如功率、刚性。

c、    工具的装夹方式。

d、    刀具材料及儿何形状。

e、    背吃刀量。

f、    工件材料。

工件材料较软时，可选杆较大进给量：

反之，可选较小进给量。

⑶ 切削速度：

切削速度的大小可影响切削效率、切削温度、刀具耐用度等。

   形响切削速度的囚索有：

刀具材料、工件材料、刀其耐用度、背吃刀量与进给量、刀具形状、切削被、机床性能 

。

§2.1.3 数学处理 

1）编程零点及工件坐标系的确定 

2）各节点数值汁算 

§2.1.4 其它主要内容 

1、    按规定格式编写程序单 

2、    按“程序编辑步骤”输人程序，并检查程序。

3、    修改程序 

注：

1、用G92指令建立的坐标系与起刀点位置有关，故程序中起点与终点位置最好一致，既坐标X、Z值相同。

2、用G54指令建立的坐标系只与机床零点有关，与起刀点位置无关，故每次开机后至少应回一次参考点。

3、当在G91指令状态下编程时，起点与终点位置最好一致，既X、Z轴正负增量为零

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数控车床对刀操作步骤

内容摘要:

1）用G92指令建立坐标系的程序，（以图2一2程序O2002为例）。

（见图4一1）在“点动操作”工作方式下，以较小进给速率试切工件端面，读出此时刀具在机床坐标系下的Z轴坐标值Z2（设为20、347），此时刀具在工件坐标系下的Z轴坐标值Z1为0，（如果工件坐标系在后端面则Z，为工件长度值L），⑶X轴对刀。

（见图4一1）在“点动操作”工作方式一下，以较小进给速率试切工件外圆，先读出此时刀具在机床坐标系下的X轴坐标值X2（设为—210.538），再退出刀具，测量工件的直径值。

则刀具在机床坐标系下的X轴坐标值为X2时，其在工件坐标系下的X轴坐标值X1为工件直径值D（设为24.426）,（如是半径编程方式即为半径值）⑷计算起刀点（B点），在机床坐标系下的坐标值（X2',Z2'）。

。

§3.2.2数控车床对刀操作步骤数控车床可用对刀仪或试切等方式进行对刀。

本系统可按§4.2.1节，2.6小节，手动对刀操作步骤进行对刀，也可按下述方法进行计算对刀。

下面针对不同的程序，介绍试切对刀的操作步骤。

1）用G92指令建立坐标系的程序，（以图2一2程序O2002为例）。

⑴系统轴参数应与编程方式一致，此时应设为直径编程方式（如更改需重新开机）。

⑵Z轴对刀。

（见图4一1）在“点动操作”工作方式下，以较小进给速率试切工件端面，读出此时刀具在机床坐标系下的Z轴坐标值Z2（设为20、347），此时刀具在工件坐标系下的Z轴坐标值Z1为0，（如果工件坐标系在后端面则Z，为工件长度值L），

⑶X轴对刀。

（见图4一1）在“点动操作”工作方式一下，以较小进给速率试切工件外圆，先读出此时刀具在机床坐标系下的X轴坐标值X2（设为—210.538），再退出刀具，测量工件的直径值。

则刀具在机床坐标系下的X轴坐标值为X2时，其在工件坐标系下的X轴坐标值X1为工件直径值D（设为24.426）,（如是半径编程方式即为半径值）⑷计算起刀点（B点），在机床坐标系下的坐标值（X2',Z2'）。

根据上述步骤⑵、⑶可知，A点在工件坐标系下的坐标值为（X1,21），在机床坐标系下的坐标值为（XZ、Z2），故该两坐标系的位置关系即确定。

当程序设定B点在工件坐标系下的坐标值时（即指令G92XXI'ZZ1‘设定），既可计算出日点在机床坐标系下的坐标值。

该程序设定起刀点（B点），在工件坐标系下的坐标值（X1',Z1'）为（70,30）。

故B点在机床坐标系下的坐标值（X2',Z2'）为：

X2’=X1+X2=70-24.426+（-210.538）=-164.964Z2’=Z1’-Z1+Z2=30-0+20.347=50.347⑸刀具偏置值的测量、计算。

选择外圆刀作为基准刀。

先在工件上切出基准点（既步骤2、3试切时得到的A点），读出刀具在基准点A时，其在机床坐标系下的坐标值（既试切时的读数值XZ,Z2），再退刀、换刀，移动第二把刀使刀位点与工件基准点重合，读出此时的机床坐标值X22（设为一190.324）,Z22（设为一0.23）。

则第二把刀的刀偏值。

X轴：

Z22-X2=-190.324-（-210.538）=20.214Z轴：

Z22-Z2=-0.23-20.347=20.577同理得出第二把刀的刀偏值。

⑹将刀具移到起刀点（B点）。

用“点动操作”、“步进操作”或“MDI“方式，将刀具准确移到机床坐标下的（X2',Z2'）点，该坐标值既是B点在机床坐标下的坐标值，因此也就将刀具准确移到工刊：

坐标下的起刀点上。

该例即将刀具准确移到，步骤4计算出的机床坐标值（一164.964,50.347）上即可。

⑺输人刀偏值。

对刀完成。

注意：

用G92指令建立的坐标系与起刀点位置有关，故程序中起点与终点位置最好一致。

2）用G54一G59指令建立坐标系的程序，（以图1一17程序01017为例）⑴首先进行“回参考点操作”，建立机床坐标系⑵Z轴对刀。

“点动操作”工作方式下，以较小进给速率试切工件端面，读出此时刀具在机床坐标系下的Z轴坐标值Z2（设为一200.347），此时刀具在工件坐标系下的Z轴坐标值Z1为39。

⑶X轴对刀。

“点动操作”工作方式下，以较小进给速率试切工件外圆，先读出此时刀具在机床坐标系下的X轴坐标值X2（设为一210.538）；再退出刀具，测量工件的直径值。

则刀具在机床坐标系下的X轴坐标值为XZ时，其在工件坐标系下的X轴坐标值X1为工件直径值D（设为24.426）,（如是半径编程方式即为半径值）⑷计算零点偏置值，即工件坐标系零点在机床坐标系下的坐标值（XZ',Z2'）。

工件坐标系零点在工件标系下的坐标值（Xl',Z1'）为（0,0）。

故X2’=X1’-X1+X2=X2-X1=-210.538.24.426=-234.964Z2’=Z1’-Z1+Z2=Z2-Z120200.347-39=-239.347⑸输入零点偏置值。

⑹刀偏值的计算、输人。

如有此需要，其计算、输人方式同“上述1）中步骤⑸、⑺”。

注意：

用G54指令建立的坐标系与起刀点位置无关，但每次开机前应回参考点。

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数控车床加工步操作步骤

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各种指令！

~~~~~

控车床G指令＊G指令（准备功能）准备功能G指令用地址字O和两位数值表示共有Goo一G99统的G指令功能表各G指令按功能分成若干组表1一3为华中1型数控系扰浏。

谷“摺令按功能分成若干组．其中叩组的指令称为非棋态式6指令，其只限定在被指定的程序段中有效。

其余组的G指令属于模态式G指令具有连续性在后续程序中只要同组其它G指令未出现之前一直有效不同组的O指令在同一个程序段中可以指令多个同明的G指令在一个程序段中指令多个时以最后一个为准。

坐标系相关的G指令

（1）＊坐标系设定G92指令G92X___Z___。

数控车床G指令  

   ＊ G指令（准备功能）

　　准备功能 G 指令用地址字 O 和两位数值表示共有 Goo 一 G99 统的 G 指令功能表各 G 指令按功能分成若干组表 1 一 3 为华中 1 型数控系扰浏。

佰份胡脂表。

谷“摺令按功能分成若干组．其中叩组的指令称为非棋态式 6 指令，其只限定在被指定的程序段中有效。

其余组的 G 指令属于模态式 G 指令具有连续性在后续程序中只要同组其它 G 指令未出现之前一直有效不同组的 O 指令在同一个程序段中可以指令多个同明的 G 指令在一个程序段中指令多个时以最后一个为准。

　　坐标系相关的G指令

（1） 

　　＊　坐标系设定 G92 指令

　　G92X ___Z ___ ; 

　　该指令是规定对刀点到工件原点的距离 X 、Z 即为对刀点在工件坐标系中的坐标。

当执行G92 Xα Zβ指令后，系统内部即对（α、β）进行记忆，井建立一个使刀具当前点坐标值为（α、β）的坐标系，系统控制刀具在此坐标系中按程序进行加工。

执行该指令只建立一个坐标系，刀具并不产生运动。

　　执行该指令时，若刀具当前点恰好在口件坐标系的α和β坐标值上，既刀具当前点在对刀点位置上，建立的该坐标系即为工件坐标系，加上原点与程序原点重合。

若刀具当前点不在工件坐标系的α和β坐标值上 则加工原点与程序原点不一致，加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险．

　　如果要正确加工．加工原点与程序原点必须一致故编程时考虑为同一点。

至于两点是否一致由操作时对刀完成

　　例如，图 1 一 3 所示坐标系的设定，当以工件左端面为工件原点时，应按下行建立工件坐标系。

      G92 X18OZ254

　　当以工件右端面为工件原点时，应按下行建立工件坐标系

       G92X 1802114

　　显然，当α、β不同，或改变刀具位置时，既刀具当前点不在对刀点位置上，则加工原点与程序原点不一致。

系统无法控制刀具在工件坐标系中，按编制的程序加工出正确的工件。

因此在执行程序段 G92 Xα、Zβ前，必须先对刀。

X 、 z 值的确定，即确定对刀点在工件坐标系下的坐标值。

其选择的一般原则为：

       1 、方便数学计算和简化编程； 

       2 、容易找正对刀：

       3 、便于加工检查； 

       4 、引起的加工误差小：

       5 、不要与机床、工件发生碰撞； 

       6 、方便拆卸工件：

       7 、空行程不要太长：

　　坐标相关的G指令

（2） 

　　★  零点偏置 G54 一 G59 指令 

　　零点偏置是数控系统的一种特性，即允许把数控测量系统的原点在相对机床基准的规定范围内移动，而永久原点的位置被存贮在数控系统中。

因此，当不用 G92 指令设定工件坐标系时可以用 G54 一 G59 指令设定六个工件坐标系即通过设定机床所特有的六个坐标系原点（即工件坐标系 1 --6 的原点） 在机床坐标系中的坐标值．（即工件零点偏移值）。

该值可用 MDI 方式输人相应项中，操作方法详见本书第四章说明。

例如图 1 一 5 所示：

　　O1005 （见图 1 一 5 ）

       G55

       G90 GOO X20 Z100

       X40 Z20

       M30 

　　此例中（20,100）及（40.20）的位置被定位于坐标系2上。

　　★ 直接机床坐标系编程 G53 

　　G53 是机床坐标系编程在含有 G53 的程序段中．绝对值编程时的指令值是在机床坐标系中）坐标值。

其为非模态指令。

　　★ 绝对值输入 G9O 和增量值输入 G91 指令  

       90  X__Z。

　　　　G91  X__Z。

　　G90 指令按绝对值方式设定愉人坐标，即移动指令终点的坐标值 x 、 2 都是以工件坐标系原点为基准来计算，X。

Z是工件坐标系中坐标值。

　　G91 指令按增量方式设定输人坐标，即移动指令终点的坐标值 x 、 z 都是以始点为基准来计肄根据终点相对于始点的方向判断正负与坐标轴同向取正反向则取负。

　　举例见 9 12 节中的图例下1一2。

　　★ 英制输入 G20（单位in）和公制输入G21（单位mm）指令

  使用 G20 / G21 指令可以选择是英制输人或者是公制输人，G94／G95为模态功能，可相互住销，G94为缺省值。

出厂时一般设定为G21伏态。

　　★ 进给量的设定 G94 和 G95 指令 

　　系统执行了 G 时指令后．再遇到 F 指令时，使认为 F 所指定的进给速度单位为 mm / min 或ln / min ，并一直有效直至系统又执行了含有 G95 的程序段，则 G94 被否定，而 G95 发生作用。

若系统执行了含有 G95 的程序段则再遇到 F 指令，所指定的进给速度单位为 mm / r 或 in / r 要取消 G95 状态必须重新指定 G94 。

当使用茸转进给量方式时，必须在主轴上安装一个位置编码器。

　　注：

 G94 、G95为模态功能，可相互注销 G94 为缺省值 

　　★ 自动返回参考点 G28 指令

　　格式：

 G28X _ Z＿；

　　功能：

 G28指令刀具，先快速移动到指令值所指令的中间点位置，然后白动间参考点

　　说明：

 X、Z在G90时是中间点的坐标值，作G91时，是中问点相对刀具当前点的移动距离。

对各轴而言，移动到中问过波点或移劝到参考点均是以决速移动的速度来完成的（非直线移动），这种定位完全等效于G00定位。

　　实例；如图 1一6 所示

　　G90 G28 X140 Z150 T0100（绝对编程）

　　G91 G28 X80  Z60 T0100（绝对编程）

　　其刀具轨迹均是快速从A一B一R0

　　注：

在系统启动之后，当没有执行手动返回参考点功能时．指定 G28 指令无效，G28指令仅在义被规定的程序段有效，并且在执行该指令前．须预先取消刀补。

　　★ 从参考点返回 G29 指令 

　　格式：

G29X__Z__ 

　　功能：

G29 指令各轴从参考点决速移动到前而 G28 所指令的中间点，然后再移到 G29 所指令的返回点定位，这种定位完全等效于 GOO 定位。

　　说明：

X 、 2 值在 GgO 时是返回点的坐标值， G91 时是返回点相对中问点的移动跟离。

 029 折令只在其被规定的程序段内有效。

　　实例：

G28和G29应用举例如图1一7：

      %1007. （见图1一7）

      G92 X50 Z100

      T0100

      N10 G90 G28 X80 Z200 T0100 （A-B-R）

      N20 T0202（换刀）

      N40 GOO X50Z100

      N40 M30

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数控车床运动方式相关G指令

（1）

一、 快速点定位G00指令

格式：

G00X_Z__

功能：

G00指令刀具从当前点决速移到X、Z所指定的日标点上，刀具在运动时，其进给路线可能为折线，这与参数设定的各轴决速进给速度有关。

说明：

X、Z   在G90时，为目标点的坐标值     

           在G91时，为目标点相对于起始点的移动距离。

-;

实例：

例图1一8：

 如果X轴的快速进给为300mm/minZ轴的决速进给速度为600mm/min，刀具的始点位于工件坐标系的A点。

当程序为

       %1008（见图1一8）

       N01G92X90Z253（建立工件坐标）

       N02G90G00X30X173（或G91G00X一60Z一80）

       N03X90Z253（或X60280）

        N04M30 

时，刀具不是从A点走一条直线到C点而是先沿X、Z轴移至B点再沿Z轴移至C点

 二、直线插补G01指令

格式：

G01X_Z＿F＿;

功能：

GOO指令刀具按F给定的走刀最，从当前点进行直线插补并到达X、Z指定的目标点上。

说明：

X、Z：

在G90时，为目标点的坐标值。

        在G9l时，为目标点（终点）相对当前点（始点）的移动距离。

注：

F折令为模态指令，在遇到下一个F指令前一直有效，当