数控编程范文

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随着当今科技的飞速发展，社会需求发生较大改变。传统机械生产已经不能很好地适应高精度、高效率、多样化加工的要求。而数控机床能有效地解决复杂、精密、小批量的零件加工问题，满足不同机械产品快速更新换代的需要，成为当今机械加工技术的趋势与潮流。

其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到广泛应用。但是，要充分发挥数控车床的作用，核心点在编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。

下面以FANUC0-Oi系统为例，就数控车床加工编程方法做些探讨。

一、正确选择和设立程序原点：

在数控车编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立工件坐标系。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方便计算和编程，通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

二、合理选择进给路线：

进给路线是指刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，一直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工尤为重要，应遵守进给路线短的原则，在满足换刀需要和确保安全的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省执行时间；在安排刀具回零路线时，尽量缩短两刀之间的距离，以缩短进给路线，提高生产效率；粗加工或半精加工，毛坯余量较大时，应采用循环加工方式，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。同时，要考虑如何保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求，合理选取起刀点、切入点和切入方式，认真思考刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。对于一些复杂曲面零件的加工，可以采用宏程序编程，从而减少和免除编程时烦琐的数值计算，精简程序。

三、加工程序编制实例。

以图示零件（毛坯是直径145mm的棒料）来分析数控车削工艺制订和加工程序的编制。分粗精加工两道工序完成加工。根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件左端面。

Φ45底孔已手动钻削，外圆及孔加工程序编制如下：

四、结束语：

总之，在回转体零件的加工中，我们需要掌握一定的数控车床编程技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出合格产品，同时使数控车床能安全、可靠、高效地工作。

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1. 数控加工工艺的概念：数控加工工艺源于传统的加工工艺，将传统的加工工艺、计算机数控技术、计算机辅助设计和辅助制造技术有机地结合在一起，它的一个典型特征是将普通加工工艺完全融入数控加工工艺中。

2. 数控加工工艺的基本特征：工艺规程是操作者在加工时的指导性文件。在普通机床上加工零件时，工艺规程实际上只是工艺过程卡，机床的切削用量、走刀路线、工序的工步等往往是由操作者自行选定。在数控机床上加工零件是要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序。因此，数控加工程序与普通机床工艺规程有很大差别，涉及的内容也较广。这就要求数控编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。同时，数控加工具有工序内容复杂、工步的安排更为详尽等特点。

3. 数控加工工艺的重要性：工艺方案的好坏不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障，数控加工工艺是数控编程的基础和核心，只有将数控加工工艺合理、科学地融入数控编程中，编程员才能编制出高质量和高水平的数控程序。数控编程也是逐步完善数控工艺的过程。编程员接到一个零件或产品的数控编程任务，主要的工作包括根据零件或产品的设计图纸及相关技术文件进行数控加工工艺可行性分析，确定完成零件数控加工的加工方法；选择数控机床的类型和规格；确定加工坐标系、选择夹具及其辅助工具、选择刀具和刀具装夹系统，规划数控加工方案和工艺路线，划分加工区域、设计数控加工工序内容，编写数控程序，进行数控程序调试和实际加工验证，最后对所有的数控工艺文件进行完善、固化并存档等方面的内容。

4. 数控加工工艺应用实例：

我们以往数控加工时采用的是根据数控编程人员手写的简单编程清单从程序数据库中调用数控加工程序，此法在工艺传统而又成熟的CRT模具时常用，但如今面临着大量复杂的外协工件时，就有些效率低且不够系统、规范了，吊钩模具是一种比较常见的模具类型，我们就从此开始进行数控加工工艺的尝试，建立了详细的数控加工工序卡（如下图所示）。

为了使之更加直观，方便加工人员理解加工流程和目的，我们又利用专业的UG-NX软件和简单的画图软件制作了三维造型加工示意图，简单标明了程序名和相应加工部位以及编程中心（如下图所示）。

5. 数控加工工艺实际应用后的体会：

5.1.数控加工工艺远比普通机械加工工艺复杂

数控加工工艺要考虑加工零件的工艺性，加工零件的定位基准和装夹方式，也要选择刀具，制定工艺路线、切削方法及工艺参数等，而这些在常规工艺中均可以简化处理。因此，数控加工工艺比普通加工工艺要复杂得多，影响因素也多，因而有必要对数控编程的全过程进行综合分析、合理安排，然后整体完善。相同的数控加工任务，可以有多个数控工艺方案，既可以选择以加工部位作为主线安排工艺，也可以选择以加工刀具作为主线来安排工艺。数控加工工艺的多样化是数控加工工艺的一个特色，是与传统加工工艺的显著区别。

5.2.数控加工工艺设计要有严密的条理性

由于数控加工的自动化程度较高，相对而言，数控加工的自适应能力就较差。而且数控加工的影响因素较多，比较复杂，需要对数控加工的全过程深思熟虑，数控工艺设计必须具有很好的条理性，也就是说，数控加工工艺的设计过程必须周密、严谨，没有错误。

5.3.数控加工工艺的继承性较好

凡经过调试、校验和试切削过程验证的，并在数控加工实践中证明是好的数控加工工艺，都可以作为模板，供后续加工相类似零件调用，这样不仅节约时间，而且可以保证质量。作为模板本身在调用中也是一个不断修改完善的过程，可以达到逐步标准化、系列化的效果。因此，数控工艺具有非常好的继承性。

5.4.数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产

由于数控加工的自动化程度高，安全和质量是至关重要的。数控加工工艺必须经过验证后才能用于指导生产。在普通机械加工中，工艺员编写的工艺文件可以直接下到生产线用于指导生产，一般不需要上述的复杂过程。

结束语：正所谓“磨刀不误砍柴工”，初步体会到数控加工工艺的重要性及其优点后，工艺和编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，使之程序化、规范化，更好地服务于生产！

参考文献：

[1] 徐宏海 《数控加工工艺》

[2] 黄卫 《数控技术与数控编程》

[3] 张超英 罗学科《数控加工综合实训》

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中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0100-02

正文：数控机床适用性较强，我们应发挥数控机床的优势，通过编程与操作的手段尽量提高加工效率。数控编程分为手工和自动编程两种，对于形状简单的零件，手工编程比较简单，而且经济、及时。因此手工编程应用广泛，只有对形状复杂的工件采用自动编程。以下谈谈在数控编程技巧。

1 工件原点的选择

工件原点又称编程原点。为了方便编程，首先要在零件图上选定一个编程原点，并以此点为原点建立一个新的坐标系，称编程坐标系或零件坐标系。为了方便于坐标点的计算、加工过程中的对刀以及满足设计基准与工艺基准的统一，保证加工精度，在数控车床上编程原点一般设在工件的右端面或左端面与主轴回转中心线的交点上；在数控铣床上，为了方便编程，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准，以及计算最方便的原则来确定工件上某一点为工件原点。

2 走刀路线的选择与优化

主要遵循以下原则：

（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。

铣床上加工位置精度要求较高的孔系时，如果加工孔顺序安排不当，就可将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图所示零件上六个尺寸相同的孔，有两种走刀路线，如图1（b）、（c）。如采用（b）图加工路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，x向反向间隙会使定位误差增加，从而影响5、6孔与其他孔的位置精度；如采用图c加工路线加工时，加工完4孔后往上移动一段距离，然后在折回来再进行5、6孔的加工，使各孔的加工进给方向一致，避免反向间隙的引入，提高了5、6孔的位置精度。（如图1）

刀具的进退刀路线要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。

（2）使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。（如图2）

如图2所示，（b）图的进刀路线可使各孔间距的总和最小，空程最短，节省定位时间。

（3）最终轮廓一次走刀完成

如图所示，（a）图采用行切法加工内轮廓，不留死角，但两次走刀的起点和终点间留有残余高度，影响表面粗超度，（b）图采用环切法，表面粗超度小，但刀位计算略为复杂，走刀路线也较行切法长。（c）图的走刀路线为先用行切法，再用环切法，使表面光整。所以方案c最佳。（如图3）

3 循环指令的合理选用

在FANUC oi数控系统中，切削循环加工指令有很多种，每一种指令都有其各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，所以我们在选择的时候要仔细分析每个指令的特点，合理选用，争取加工出精度较高的零件。

G71、G72与G73的选择。

G71为外圆粗车循环指令，它适用于轴向尺寸较长的棒料毛坯的加工，需多次走刀才能完成的粗加工。但该指令的应用有它的局限性，即零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调递增或递减。

G72为端面粗车循环指令，它也是一种复合循环指令。与G71不同的是该指令适用于Z向余量小、X向余量大的回转体零件的粗加工，所加工零件轮廓同样必须符合X轴、Z轴方向同时单调递增或递减。

G73为复合固定循环指令，它是一种多次成形封闭循环指令，该指令适于粗车轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的毛坯，如：铸件、锻件类毛坯。对零件的单调性没有要求。使用G71、G72指令则会产生许多无效切削，且浪费时间。

这三个指令不可同时混淆使用。

G92与G76的选择。

G92是直切法切削，X向进刀的同时Z向切入点不变化适合小螺距，但牙形精度较高。由于刀具移动切削均靠编程完成，所以加工程序较长，由于刀刃在加工中易磨损，因此在加工中要经常测量。比如需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，用G92进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。

G76是斜切法切削，系统自动计算每一刀的切入点，即每一刀x向进刀的同时z向切入点会向前变化，终点不变，适合大螺距螺纹，也有利的保护了刀具，但牙形精度较差。但工艺性比较合理，编程效率较高。

4 G代码与M代码指令的应用

4.1 G28与G29

参考点是机床上的一个固定点，通过参考点返回功能刀具可以容易地移动到该位置。参考点主要用作自动换刀或设定坐标系。G28为返回参考点指令，它用以表示各轴以快速移动速度定位到中间点或参考点。因此，为了安全，在执行该指令之前，应该清除刀具半径补偿和刀具长度补偿。G29为从参考点返回指令，从参考点经过中间点沿着指定轴自动地移动到指定点。实际加工中，应巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。

4.2 M00与M05

M00为程序暂停指令，M05为主轴停转指令。系统执行M00指令时，进给、切削液停止，但是主轴仍在转动，如果与M05指令结合使用，主轴停转，就可进行某一手动操作，如换刀、零件的调头、测量零件尺寸等。系统保持这种状态，直到重新启动机床，继续执行M00程序段后面的程序。

4.3 M98与M99

M98为程序调用指令，M99返回主程序指令。某些被加工的零件中，常常会出现几何形状完全相同的加工轨迹，在程序编制中，将有固定顺序和重复模式的程序段，作为子程序存放，可使程序简单化，主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过M98指令调用子程序，执行完后通过M99返回主程序，继续执行后面的程序段。

4.4 G00与G01

G00指令为快速定位指令，G01为直线插补指令。G00指令使刀具移动的速度是由机床系统设定的，G01指令使刀具移动的速度是根据切削要求确定的，在程序段中，只要刀具做进刀和退刀动作（刀具与工件无接触），都尽量使用G00指令，以提高零件的生产效率。

4.5 G04

G04为时间暂停指令。程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整。当暂停时间一到，继续执行下一段程序。

总之，数控机床在机械制造业中的应用越来越广泛，为了充分发挥数控机床的作用，我们必须要在编程中掌握一定的技巧，结合生产实际，编制出合理、高效的加工程序，能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，让学生在以后的工作中学有所用。

参考文献

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数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及密集机械等高新技数的产物。随着数控技术的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术，能进行数控加工编程的技术人才的需求量也将不断增加，数控加工在生产过程中发挥着积极作用。在实际加工过程中，对于同一个零件不同的加工方案反映出不同的加工效果，如何更好的发挥数控车床的作用，根据生产的具体条件在编程加工中灵活选择不同的加工方案具有积极的意义，下面以轴类零件编程需要考虑的几点加以分析。

1.合理确定加工路线

在实际进行数控编程时，确定加工路线的原则应在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，应尽可能缩短加工路线，以便提高生产率。

在加工编程过程中应根据具体情况考虑以下几点：

1.1 精、粗加工分开

1.1.1 确保加工精度

首先应考虑粗、精加工分开的原则，先粗加工再精加工，通常在一次装卡中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。如图1所示的零件，数控加工中应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以满足加工精度和表面粗糙度的要求。有同轴度要求的内外圆柱面或者有垂直度要求的外圆与端面，应尽可能在一次装夹中完成，以减小工件的定位误差。

图1

1.1.2 防工件变形

对于容易发生加工变形的零件，通常粗加工后需要进行矫形，这时粗加工和精加工作为两道工序，可以采用不同的刀具或不同的数控车床加工。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。将粗车安排在精度较低、功率较大的数控车床上，将精车安排在精度较高的数控车床上。以图2（a）所示手柄零件为例，说明工序的划分。

图2

该零件加工所用坯料为?30棒料，批量生产，加工时用一台数控车床。工序划分如下：

第一道工序（按图b所示将一批工件全部车出，包括切断），夹棒料外圆柱面，工序内容有：先车出?12 和?20 两圆柱面及圆锥面（粗车掉R42圆弧的部分余量），转刀后按总长要求留下加工余量切断。

第二道工序（见图c），用?12外圆及?20端面装夹，工序内容有：先车削包络SR7球面的30°圆锥面，然后对全部圆弧表面半精车（留少量的精车余量），最后换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成形。

在数控加工划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，零件的批量，机床的功能，零件数控加工内容的多少，程序的大小，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。什么零件宜采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际情况来确定，但一定要力求合理。

1.2 加工路线的确定

图3给出了三种不同的轮廓粗车切削进给路线。

图3

其中图a为矩形循环进给路线，其路线总长最短，图b为三角形循环进给路线;图c表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能控制车刀沿着工件轮廓线进行进给的路线。因此在同等切削条件下的切削时间最短，刀具损耗最少，为最常用的粗加工切削进给路线，但也有缺点，粗加工后的精车余量不够均匀，一般需安排精加工。所以实际加工时要根据具体情况运用不同的方法。

2.合理选择切削用量

粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。

粗加工时， 由于对工件表面质量没有太高的要求，进给量f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。工艺系统刚度好时，可用大些的f;反之，适当降低f。

精加工、半精加工时，f应根据工件的表面粗糙度Ra要求选择。Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度hD过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。刀具的副偏角愈大，刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。一般，精车时可取0.10～0.20mm/r。

3.灵活运用多种数控编程指令

外圆轮廓零件编程指令较多，其中G71外圆粗车循环指令、G73封闭切削循环指令及G70精加工循环等编程指令在外圆轮廓的粗加工中运用较多，编程加工过程中要熟悉编程指令，灵活的选择和运用各个指令，运用各种方法保证产品加工精度，有效的提高产品加工效率。

下面以图形走刀路径及注意事项说明各指令的选择应用。

（1）外圆粗切削循环（G71）

当给出图4所示加工形状的路线AA′B 及背吃刀量，就会进行平行于Z轴的多次切削，最后再按留有精加工切削余量Δw和Δu/2之后的精加工形状进行加工。

图4 外圆粗加工循环

在此应注意以下几点：

1）在使用G71 进行粗加工循环时，只有含在G71 程序段中的F、S、T功能才有效。

而包含在nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环也无效。

2）AB之间必须符合X轴、Z轴方向的共同单调增大或减少的模式。

3）可以进行刀具补偿。

由于该指令对零件的轮廓有特殊的要求，X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减小。

（2）封闭切削循环（G73）

这种方式对于铸造或锻造毛坯的切削是一种效率很高的方法。G73循环方式如图6所示。

用G73时，与G71一样，只有G73程序段中的F、S、T有效。

运用G73指令编程加工时，要合理的确定切削余量，直径方向的总切削余量确定原则为：

余量较均匀毛坯件切削余量=各轴段轮廓最大余量处余量

棒类零件毛坯件切削余量=1/2（棒料毛坯直径C轮廓最小直径处直径）

循环次数R值确定原则为：切削余量除以每刀切削量（取整）

图5 封闭切削循环

（3）精加工循环（G70）

由G71、G73 完成粗加工后，可以用G70 进行精加工。

在这里G71、G73程序段中的F、S、T的指令都无效，只有在G70程序段中的F、S、T才有效。

结合以上编程指令各自的走到路径，合理选择指令对产品外圆轮廓进行粗加工，可以提高产品加工效率，保证产品质量。对于余量不均匀的轮廓应尽量采用G71指令编程加工，如用G73指令编程加工时，会导致空走刀轨迹过多，降低产品加工效率。

4.结束语

综上所述，只有正确分析数控加工零件的工艺，合理的选择切削用量，灵活地使用各编程指令，才能控制好产品加工精度，真正提高产品加工效率，切实发挥数控车床的作用。

参考文献

[1]新编数控机床加工工艺与编程操作及故障诊断维修技术实用手册/主编王晓东.北方工业出版社，2006.6.