《数控编程基础》课件 —— 深入浅出数控编程技术

《数控编程基础》欢迎来到《数控编程基础》课程！本课程将带您深入浅出地了解数控编程技术，掌握数控机床的操作与编程，为您的职业发展打下坚实的基础通过本课程的学习，您将能够独立完成简单零件的数控编程，并能对复杂零件的加工工艺进行分析和优化课程概述课程目标学习内容应用前景本课程旨在让学生掌握数控编程的基课程内容包括数控技术概论、数控编数控技术是现代制造业的核心技术之本概念、编程方法和操作技能，培养程基础知识、G代码编程、M代码编程一，广泛应用于航空航天、汽车、模学生分析和解决实际问题的能力，为、数控车床编程、数控铣床编程、循具、电子等领域随着智能制造的快从事数控加工相关工作打下基础课环指令与子程序、参数化编程、速发展，对数控技术人才的需求越来程将涵盖数控技术的发展历程、数控CAD/CAM技术和数控编程实践我们越大掌握数控编程技术，将为您在机床的组成与分类、数控编程的基础将通过理论讲解、案例分析和实践操制造业领域获得更广阔的职业发展空知识、G代码和M代码的编程，以及数作相结合的方式，帮助学生深入理解间，成为一名优秀的数控工程师或技控车床和铣床的编程实例和掌握数控编程的核心知识术人员第一章数控技术概论数控技术定义数控技术核心12数控技术（Numerical核心在于利用计算机对机床的Control Technology）是指运动和加工过程进行控制，实采用数字、文字和符号组成的现自动化、高精度和高效率的数字指令来实现机床运动轨迹加工控制的技术数控技术应用3广泛应用于制造业的各个领域，如机械加工、模具制造、航空航天等，是现代制造业的重要组成部分数控技术的发展历程第一代数控系统1采用电子管和继电器等元件，体积大、可靠性低，功能简单，只能进行简单的直线和圆弧插补第二代数控系统2采用晶体管和集成电路等元件，体积减小、可靠性提高，功能增强，可以进行复杂的曲线和曲面插补第三代数控系统3采用微处理器和计算机等元件，体积更小、可靠性更高，功能更强大，可以进行智能化控制和网络化管理数控机床的优势提高加工精度提高生产效率降低生产成本数控机床采用精确的数控机床能够自动完数控机床能够减少废数字控制系统，能够成加工过程，减少人品率，降低刀具损耗实现高精度的加工，工干预，提高生产效，节约原材料，从而保证零件的质量和互率，缩短生产周期降低生产成本，提高换性企业的竞争力数控系统的组成硬件系统软件系统包括数控装置、伺服驱动系统、机床本体、输入/输出设备包括系统软件和应用软件系统软件负责管理和控制整个数等数控装置是核心部件，负责接收和处理数字指令，控制控系统，提供各种功能和服务应用软件包括编程软件、仿机床的运动伺服驱动系统负责驱动机床的各个运动部件，真软件、诊断软件等，用于辅助数控编程、模拟加工过程和实现精确的定位和速度控制机床本体是加工的主体，负责诊断系统故障软件系统是数控系统的灵魂，决定了数控系支撑和固定工件，并提供加工所需的运动统的功能和性能数控机床的分类按加工方式分类按控制方式分类数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床、数控钻床、数控点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床、齿轮加工机床、数控切割机床等多轴联动数控机床等第二章数控编程基础知识数控编程目的数控编程核心12数控编程是将零件的加工要求核心在于确定刀具的运动轨迹转化为数控机床能够识别和执、切削参数和辅助功能，保证行的数字指令，实现零件的自零件的加工精度、表面质量和动化加工生产效率数控编程基础3需要掌握坐标系统、插补原理、刀具补偿和编程语言等基础知识，才能编写出高效、可靠的数控程序数控编程的概念定义目的重要性数控编程是指根据零件的几何形状、目的是实现零件的自动化加工，提高数控编程是数控加工的核心环节，直尺寸、精度和表面质量等要求，编写加工精度和生产效率，降低生产成本接影响到零件的加工质量、生产效率出数控机床能够识别和执行的数字指，保证零件的质量和互换性和生产成本，是数控技术人才必须掌令的过程握的重要技能坐标系统机床坐标系工件坐标系刀具坐标系是数控机床固有的坐标系，用于确定机是根据零件的图纸和加工要求建立的坐是与刀具相关的坐标系，用于确定刀具床上各个运动部件的位置机床坐标系标系，用于确定零件上各个点的位置的位置和姿态刀具坐标系的原点通常的原点通常位于机床的某个固定位置，工件坐标系的原点可以位于零件的任何位于刀具的刀尖或刀柄中心如主轴中心或工作台中心位置，通常选择零件的某个重要特征点作为原点三种坐标系之间的转换关系是数控编程的基础，需要熟练掌握插补原理直线插补圆弧插补是指在数控系统中，根据给定的起点和终点，计算出一条直是指在数控系统中，根据给定的起点、终点和圆心或半径，线，并控制刀具沿该直线运动的插补方式直线插补是最基计算出一条圆弧，并控制刀具沿该圆弧运动的插补方式圆本的插补方式，可以用于加工直线、斜线等几何形状弧插补可以用于加工圆弧、圆等几何形状刀具补偿刀具半径补偿由于刀具具有一定的半径，因此在加工零件的轮廓时，需要对刀具的半径进行补偿，才能保证零件的尺寸精度刀具半径补偿分为左补偿和右补偿两种方式，根据刀具的运动方向和零件的轮廓形状进行选择刀具长度补偿由于刀具的长度不同，因此在加工零件的不同深度时，需要对刀具的长度进行补偿，才能保证零件的深度精度刀具长度补偿可以通过测量刀具的长度，并在程序中进行设置来实现编程语言分类代码ISO是国际标准化组织制定的数控编程标准代码，被广泛应用于各种数控机床ISO代码具有通用性强、易于理解和学习等优点，是数控编程的基础代码EIA是美国电子工业协会制定的数控编程标准代码，主要应用于美国生产的数控机床EIA代码与ISO代码有一定的差异，但基本原理相同目前，大多数数控机床都支持ISO代码，因此学习ISO代码是数控编程的重点第三章代码编程G代码定义代码重要性G G12G代码是数控编程中的指令代G代码是数控程序的核心组成码，用于控制数控机床的运动部分，决定了零件的加工质量轨迹、切削参数和辅助功能、生产效率和生产成本代码分类G3G代码分为准备功能代码和辅助功能代码，分别用于控制机床的运动和辅助功能代码概述G分类G代码根据功能的不同，可以分为模2定义态代码和非模态代码模态代码在执行后会一直有效，直到被其他同组代1码替代；非模态代码只在当前程序段G代码（准备功能代码）是数控程序有效中用于控制机床运动轨迹的指令代码，如快速定位、直线插补、圆弧应用插补等G代码广泛应用于各种数控机床的编3程中，是实现零件自动化加工的关键常用代码（）G1快速定位直线插补G00G01G00指令用于控制刀具以最快的速度移动到指定位置，不进G01指令用于控制刀具以指定的速度沿直线移动到指定位置行切削加工通常用于刀具的快速定位、换刀点定位等，进行切削加工需要指定进给速度F常用代码（）G2顺时针圆弧插补逆时针圆弧插补G02G03G02指令用于控制刀具以指定的速度沿顺时针方向的圆弧移G03指令用于控制刀具以指定的速度沿逆时针方向的圆弧移动到指定位置，进行切削加工需要指定圆弧的终点坐标和动到指定位置，进行切削加工需要指定圆弧的终点坐标和圆心坐标或半径圆心坐标或半径常用代码（）G3平面选择G17/G18/G191G17选择XY平面，G18选择XZ平面，G19选择YZ平面用于确定圆弧插补所在的平面刀具半径补偿G40/G41/G422G40取消刀具半径补偿，G41刀具半径左补偿，G42刀具半径右补偿用于保证零件的尺寸精度常用代码（）G4绝对增量工件坐标系G90/G91/G54-G59编程用于选择预先设定的工件坐标系G90为绝对编程，坐标值是相对可以在不同的工件坐标系之间于工件坐标系原点的位置G91切换，方便加工多个零件或进行为增量编程，坐标值是相对于刀多工位加工具当前位置的位移量第四章代码编程M代码定义代码重要性M M12M代码是数控编程中的辅助功M代码是数控程序的重要组成能代码，用于控制数控机床的部分，用于实现零件加工过程辅助动作，如主轴启动/停止中的各种辅助操作，保证加工、冷却液开关、刀具更换等的顺利进行代码种类M3M代码种类繁多，不同的数控系统支持的M代码有所不同，需要根据具体的机床说明书进行查阅代码概述M定义1功能2应用范围3M代码（辅助功能代码）是数控程序中用于控制机床辅助功能的指令代码，如主轴启动、停止、刀具更换、冷却液开关等M代码的功能和应用范围因机床型号和数控系统的不同而有所差异，需要参考机床说明书合理使用M代码可以提高加工效率和自动化程度常用代码（）M1程序停止主轴正反转M00M03/M04/M00指令用于使程序停止运行，通常用于检查工件尺寸或更M03指令用于启动主轴正转，M04指令用于启动主轴反转换刀具等程序停止后，需要手动启动才能继续运行需要指定主轴转速S常用代码（）M2主轴停止刀具更换M05M06M05指令用于停止主轴的旋转在程序结束前或需要进行其M06指令用于进行刀具更换通常需要与刀具号T一起使用他操作时，需要使用M05指令停止主轴，指定需要更换的刀具常用代码（）M3冷却开关M08/M09/1M08指令用于打开冷却液，M09指令用于关闭冷却液冷却液可以降低切削温度，提高刀具寿命和加工质量程序结束M302M30指令用于结束程序的运行，并将程序指针返回到程序开头是每个数控程序必不可少的指令第五章数控车床编程数控车床车床编程特点12数控车床是主要用于加工轴类车床编程主要涉及X轴和Z轴、盘类零件的数控机床通过的运动控制，需要熟练掌握车车削加工可以实现外圆、内孔削加工工艺和刀具选择，才能、端面、螺纹等几何形状的加编写出高效、可靠的数控程序工车床应用3广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域，是现代制造业的重要设备数控车床的特点结构特点加工能力数控车床主要由主轴箱、刀架、尾架、床身和数控系统等组数控车床可以进行外圆车削、内孔车削、端面车削、螺纹车成主轴箱用于安装和驱动工件旋转，刀架用于安装和控制削、切槽等加工通过更换不同的刀具和调整切削参数，可刀具的运动，尾架用于支撑工件，床身用于支撑和连接各个以实现各种复杂的零件加工部件，数控系统用于控制机床的运动车削加工工艺外圆车削用于加工轴类零件的外圆表面，需要选择合适的刀具和切削参数，保证零件的尺寸精度和表面质量内孔车削用于加工孔类零件的内孔表面，需要选择合适的刀具和切削参数，保证孔的尺寸精度和表面质量端面车削用于加工零件的端面，需要选择合适的刀具和切削参数，保证端面的平面度和表面质量车床编程坐标系轴定义轴定义坐标原点选择X ZX轴是水平方向的坐Z轴是轴向方向的坐坐标原点可以位于工标轴，通常定义为刀标轴，通常定义为主件的任何位置，通常具垂直于主轴的运动轴的轴线方向Z轴选择工件的端面中心方向X轴的正方向的正方向通常定义为或轴线中心作为原点通常定义为刀具远离刀具远离主轴的方向坐标原点的选择需主轴的方向要根据具体的零件和加工要求进行确定车床编程实例（）1阶梯轴编程阶梯轴是指具有多个不同直径的轴类零件阶梯轴的编程需要根据每个阶梯的尺寸和位置，编写相应的车削程序可以使用G01指令进行直线插补，实现阶梯轴的外圆车削编程步骤确定工件坐标系原点、选择合适的刀具、编写车削程序、进行程序仿真、进行试切削、进行尺寸测量和调整车床编程实例（）2圆弧轮廓编程圆弧轮廓是指零件上具有圆弧形状的轮廓圆弧轮廓的编程需要使用G02或G03指令进行圆弧插补，需要指定圆弧的终点坐标和圆心坐标或半径注意事项需要注意圆弧的顺逆时针方向、圆弧的起点和终点坐标、圆弧的圆心坐标或半径、刀具半径补偿等因素，才能保证圆弧轮廓的加工精度第六章数控铣床编程数控铣床铣床编程特点12数控铣床是主要用于加工平面铣床编程主要涉及X轴、Y轴和、曲面零件的数控机床通过Z轴的运动控制，需要熟练掌铣削加工可以实现平面、轮廓握铣削加工工艺和刀具选择，、槽、孔等几何形状的加工才能编写出高效、可靠的数控程序铣床应用3广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域，是现代制造业的重要设备数控铣床的特点结构特点加工能力数控铣床主要由床身、工作台、主轴箱、进给机构和数控系数控铣床可以进行平面铣削、轮廓铣削、槽铣、孔加工、螺统等组成床身用于支撑和连接各个部件，工作台用于安装纹铣削等加工通过更换不同的刀具和调整切削参数，可以和固定工件，主轴箱用于安装和驱动刀具旋转，进给机构用实现各种复杂的零件加工于控制工作台和主轴箱的运动，数控系统用于控制机床的运动铣削加工工艺平面铣削用于加工零件的平面表面，需要选择合适的刀具和切削参数，保证平面的平面度和表面质量轮廓铣削用于加工零件的轮廓表面，需要选择合适的刀具和切削参数，保证轮廓的尺寸精度和表面质量槽铣用于加工零件的槽，需要选择合适的刀具和切削参数，保证槽的尺寸精度和表面质量铣床编程坐标系轴定义轴定义轴定义X YZX轴是水平方向的坐标轴，通常定义为工Y轴是水平方向的坐标轴，通常定义为工作Z轴是垂直方向的坐标轴，通常定义为主作台水平方向的运动方向X轴的正方向台垂直于X轴的运动方向Y轴的正方向通轴的轴线方向Z轴的正方向通常定义为通常定义为工作台远离操作者的方向常定义为工作台远离操作者的左侧方向刀具远离工作台的方向铣床编程实例（）1矩形轮廓加工矩形轮廓是指零件上具有矩形形状的轮廓矩形轮廓的编程需要使用G01指令进行直线插补，需要确定矩形的四个角点坐标注意事项需要注意刀具半径补偿、切削参数的选择、进给速度的控制等因素，才能保证矩形轮廓的加工精度铣床编程实例（）2圆弧轮廓加工圆弧轮廓是指零件上具有圆弧形状的轮廓圆弧轮廓的编程需要使用G02或G03指令进行圆弧插补，需要指定圆弧的终点坐标和圆心坐标或半径编程技巧可以使用刀具半径补偿功能，简化编程过程可以使用子程序，提高程序的模块化程度和可读性第七章循环指令与子程序循环指令子程序12循环指令是指在数控程序中用子程序是指一段独立的程序，于重复执行某一段程序的指令可以被主程序或其他子程序调循环指令可以简化编程过程用子程序可以提高程序的模，提高程序的效率和可读性块化程度和可维护性，减少代码的冗余应用3循环指令和子程序广泛应用于各种数控程序的编写中，是数控编程的重要组成部分循环指令概述组成通常由循环起始指令、循环体和循环2结束指令组成循环起始指令用于定定义义循环的条件，循环体是需要重复执1行的代码块，循环结束指令用于结束循环指令是一种能够重复执行一段循环代码块的编程结构，可以有效地简应用场景化程序，减少代码量广泛应用于需要重复执行相同或类似3操作的场合，如粗加工、精加工、孔加工等常用循环指令精加工循环轮廓粗加工循环G70G71G70指令用于对零件进行精加工，可以提高零件的表面质量G71指令用于对零件的轮廓进行粗加工，可以快速去除大量和尺寸精度G70指令通常需要与G71指令配合使用，先使的材料，提高加工效率G71指令需要指定切削深度、进给用G71指令进行粗加工，再使用G70指令进行精加工速度等参数子程序概述定义1优势2子程序是一段独立的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用使用子程序可以提高程序的模块化程度、可读性和可维护性，减少代码的冗余子程序通常用于执行一些常用的、重复性的操作，如孔加工、螺纹加工等子程序的调用方法子程序调用宏程序调用M98G65M98指令用于调用子程序需要指定G65指令用于调用宏程序宏程序是子程序的程序号例如，M98P1234一种特殊的子程序，可以使用变量和表示调用程序号为1234的子程序表达式，实现更加灵活的编程需要指定宏程序的程序号和参数第八章参数化编程参数化编程优点12参数化编程是指使用变量参数化编程可以提高程序和表达式来编写数控程序的通用性和灵活性，减少通过修改变量的值，可代码的冗余，方便程序的以改变程序的加工轨迹和维护和修改切削参数，实现零件的快速定制和修改应用3广泛应用于各种数控程序的编写中，特别是在需要加工相似零件或进行快速定制时，参数化编程具有明显的优势参数化编程概述定义1优势2参数化编程是指在数控程序中使用变量来代替具体的数值，通过改变变量的值来改变程序的加工轨迹和切削参数参数化编程可以提高程序的通用性和灵活性，减少代码的冗余，方便程序的维护和修改它在复杂零件加工、快速定制和自动化生产中具有重要作用常用系统变量用户自定义变量刀具补偿变量#100-#199#500-#599用户可以根据需要自定义变量，用于存储各种数值，如零件用于存储刀具的补偿值，如刀具半径补偿值、刀具长度补偿的尺寸、位置、切削参数等用户自定义变量可以用于实现值等刀具补偿变量可以用于实现刀具补偿功能，保证零件各种复杂的加工操作的加工精度参数运算四则运算可以使用加、减、乘、除等运算符对参数进行运算例如，#100=#101+#102表示将#101和#102的值相加，并将结果存储到#100中三角函数可以使用SIN、COS、TAN等三角函数对参数进行运算例如，#100=SIN[#101]表示计算#101的正弦值，并将结果存储到#100中条件判断语句语句语句IF WHILEIF语句用于根据条件判断是否执行某一段程序例如，IF WHILE语句用于循环执行某一段程序，直到条件不满足为止[#100GT10]GOTO100表示如果#100的值大于10，则跳转例如，WHILE[#100LT10]DO1…END1表示只要#100到程序段100的值小于10，就循环执行DO1和END1之间的程序段参数化编程实例圆弧插补编程可以使用参数化编程实现圆弧插补通过定义圆心坐标、半径、起始角度和终止角度等参数，可以灵活地控制圆弧的形状和位置编程步骤定义变量、计算坐标、编写程序、进行调试第九章技术CAD/CAM优点CAD/CAM CAD/CAM12CAD/CAM是计算机辅助设计CAD/CAM技术可以提高设计（CAD）和计算机辅助制造（效率、加工效率和加工精度，CAM）的简称CAD用于设计缩短生产周期，降低生产成本零件的几何形状，CAM用于生，是现代制造业的重要技术成数控程序，实现零件的自动化加工应用3广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域，是实现智能制造的基础概述CAD/CAM定义1发展历程2CAD/CAM技术是利用计算机进行产品设计和制造的技术CAD（计算机辅助设计）主要用于创建和修改零件的几何模型，CAM（计算机辅助制造）主要用于生成数控程序，控制数控机床进行零件加工CAD/CAM技术的发展经历了从二维绘图到三维建模，从手工编程到自动编程的过程，极大地提高了设计效率和加工效率技术CAD二维绘图三维建模使用计算机绘制零件的二维图形，包括直线、圆弧、曲线等几何使用计算机创建零件的三维模型，可以更加直观地表达零件的几元素二维绘图是CAD的基础，可以用于创建简单的零件模型何形状和结构特征三维建模是CAD的核心，可以用于创建复杂的零件模型技术CAM刀具路径生成根据零件的几何模型和加工要求，自动生成刀具的运动轨迹刀具路径生成是CAM的核心，需要考虑刀具的类型、切削参数、加工策略等因素后处理将刀具路径转换为数控机床能够识别的数控程序后处理需要根据具体的数控机床型号和控制系统进行设置，保证数控程序的正确性和可靠性常用软件CAD/CAMAutoCAD MastercamAutoCAD是一款通用的CAD软件，广泛应用于二维绘图和三维建模Mastercam是一款专业的CAM软件，广泛应用于数控编程和加工AutoCAD具有强大的绘图功能和灵活的定制能力，可以满足各种Mastercam具有强大的刀具路径生成功能和灵活的后处理能力，可设计需求以满足各种加工需求除了AutoCAD和Mastercam，还有很多其他的CAD/CAM软件，如SolidWorks、UG、CATIA等选择合适的CAD/CAM软件需要根据具体的设计和加工需求进行考虑应用实例CAD/CAM复杂零件加工编程编程步骤使用CAD软件创建复杂零件的三维模型，然后使用CAM软件创建三维模型、生成刀具路径、进行后处理、进行程序仿真生成数控程序，控制数控机床进行零件加工CAD/CAM技术、进行试切削、进行尺寸测量和调整可以大大简化复杂零件的编程过程，提高加工效率和加工精度第十章数控编程实践数控编程实践实践内容12通过实际的数控编程练习包括零件图分析、工艺方，掌握数控编程的基本技案制定、数控程序编写、能和技巧，提高解决实际程序仿真、试切削、尺寸问题的能力测量和调整等环节实践目的3培养学生的工程实践能力和创新能力，为从事数控加工相关工作打下坚实的基础编程规范程序结构数控程序应具有清晰的结构，包括程序头、程序体和程序尾程序头应包含程序的名称、编写日期、作者等信息程序体应包含数控指令，用于控制机床的运动和加工过程程序尾应包含程序结束指令注释规范数控程序应包含必要的注释，用于解释程序的功能和作用注释应简洁明了，易于理解注释可以提高程序的可读性和可维护性程序优化技巧减少空程合理选择进给速度空程是指刀具在不进行切削的情况下移动的距离减少空程进给速度是指刀具在切削过程中移动的速度合理选择进给可以缩短加工时间，提高加工效率可以通过优化刀具路径速度可以保证加工质量和加工效率进给速度的选择需要根、选择合适的加工策略等方式来减少空程据刀具的类型、工件的材料、切削参数等因素进行综合考虑典型零件编程案例（）1轴类零件编程轴类零件是指具有轴线特征的零件轴类零件的编程需要根据轴的几何形状和加工要求，选择合适的加工方法和刀具，编写相应的数控程序可以使用车削、铣削、磨削等加工方法编程步骤零件图分析、工艺方案制定、数控程序编写、程序仿真、试切削、尺寸测量和调整典型零件编程案例（）2盘类零件编程编程技巧盘类零件是指具有盘状特征的零件盘类零件的编程需要根可以采用模块化编程方法，将复杂的零件分解为多个简单的据盘的几何形状和加工要求，选择合适的加工方法和刀具，模块，分别进行编程，然后组合在一起可以利用循环指令编写相应的数控程序可以使用车削、铣削、磨削等加工方和子程序，简化编程过程，提高程序的效率和可读性法编程注意事项安全性考虑1加工效率优化2数控编程需要充分考虑安全性，避免出现碰撞、过载等情况在编写程序时，应仔细检查刀具路径，确保刀具不会与工件或机床发生碰撞同时，应合理设置切削参数，避免刀具过载，损坏刀具或机床在保证安全的前提下，应尽量优化加工效率，缩短加工时间，降低生产成本课程总结知识点回顾学习方法建议12回顾本课程学习的数控技建议多进行实际操作，多术概论、数控编程基础知查阅相关资料，多与其他识、G代码编程、M代码同学交流，不断提高自己编程、数控车床编程、数的数控编程水平控铣床编程、循环指令与子程序、参数化编程、CAD/CAM技术和数控编程实践等知识点未来发展趋势3随着智能制造的快速发展，数控技术将朝着智能化、网络化、集成化的方向发展掌握数控编程技术，将为您在制造业领域获得更广阔的职业发展空间。