数控编程手册

　　译者序 数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；数控机床是工业现代化的重要战略装备，是体现国家综合国力水平的重要标志。专家们预言：21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。加人世贸组织后，中国正在逐步变成"世界制造中心"。为了增强竞争能力，中国制造业开始广泛使用先进的数控技术。同时，劳动力市场出现数控技术应用型人才的严重短缺，媒体不断呼吁"高薪难聘高素质的数控技工"。数控人才的严重短缺成为全社会普遍关注的热点问题，这已引起中央领导同志的关注，教育部、劳动和社会保障部等政府部门正在积极采取措施，加强数控技术应用型人才的培养。 虽然目前国内图书市场数控技术和数控编程方面的书籍已经不少，但内容都比较单薄，特别是对于专业的数控编程人员和学习数控技术的学生，在数控编程方面没有系统全面的知识介绍。化学工业出版社在引进国外先进教材和先进科技书籍方面下了不少工夫，他们及时将这本书引进到国内，相信对我国的数控技术教育会有很大的帮助。 本书作者Peter Smid在工业和教学领域中具有多年实际经验。在工作中，他搜集了CNC和CAD／CAM在各个层面上应用的大量经验并向制造业及教学机构提供计算机数控技术、编程、CAD／CAM、先进制造、加工、安装以及许多其他相关领域的实际应用方面的咨询。他在CNC编程、加工以及企业员工培训方面有着广阔的工业背景，他长年与先进制造公司及CNC机械销售人员打交道，并且致力于大量技术院校和机构的工业技术规划以及机械加工厂的技术培训，这更扩展了他在CNC和CAD／CAM培训、计算机应用和需求分析、软件评估、系统配置、编程、硬件选择、用户化软件以及操作管理领域的专业和咨询技能。多年以来，Smid先生在美国、加拿大和欧洲的大中专院校给成千上万的老师和学生讲授过数百个用户化程序，同时也给大量制造公司、个体机构和个人授过课。因此他编写的这本书不论在内容上还是组织体系上都非常有特色，最令译者感动的是他非常注意读者的心理和接受能力，适合于读者自学，他也非常注意手册的特点，对这本书而言，读者从任何地方切入都看得明白，本书另一个特点就是实例非常多非常细，对读者实际编程有很大的帮助，正如一位英国工程师所言"这是一本写得非常好的书，易于理解，每一位数控编程人员和生产工程师应该人手一册"。 本书不但是作者工程实际经验的总结，也是作者从事该专业哲学思想的反映。作者踏踏实实解决实际工程问题的作风和学风，非常值得我们学习，这也是译者引进本书的目的之一。 本书由北方工业大学罗学科组织翻译，参加翻译的还有北方工业大学的刘瑛、黄根隆（北京轻工职业技术学院）、陈勇钢、阎红娟、王思越、赵玉侠、徐宏海、胡春江、王强、岳海媛、刘菊银等。在此，译者对给予本书出版提供帮助的各位老师和朋友表示衷心的感谢。 由于本书涉及的领域相当宽广，内容比较新，译者的专业涉猎范围比较窄，加之水平所限，在翻译过程中难免错误之处，译者热忱欢迎广大读者朋友和同行批评指正。 译者 2005年3月

　　Peter Smid是一位专业顾问、教育家和演讲家，在工业和教学领域中具有多年实际经验。在工作中，他搜集了CNC和CAD/CAM在各个层面上应用的大量经验并向制造业及教学机构提供计算机数控技术、编程、CAD/CAM、先进制造、加工、安装以及许多其他相关领域的实际应用方面的咨询。他在CNC编程、加工以及企业员工培训方面有着广阔的工业背景，数百家公司从他渊博的知识中获益。Smid先生长年与先进制造公司及CNC机械销售人员打交道，并且致力于大量技术院校和机构的工业技术规划以及机械加工厂的技术培训，这更扩展了他在CNC/和CAD/CAM培训、计算机应用和需求分析、软件评估、系统配置、编程、硬件选择、用户化软件以及操作管理领域的专业和咨询技能。多年以来，Smid先生在美国、加拿大和欧洲的大中专院校给成千上万的老师和学生讲授过数百个用户化程序，同时也给大量制造公司、个体机构和个人授过课。他活跃于各种工业贸易展、学术会议、机械加工厂以及各种研讨会，包括提交论文、会议报告以及为许多专业机构做演讲。他还发表了大量CNC和CAD/CAM方面的文章和内部参考资料。作为CNC行业和教学领域的专家，他制作了数万页高质量的培训材料。

第1章数字控制1
11数控的定义1
12传统加工和CNC加工2
13数控技术的优势3
14CNC机床类型4
15CNC工作人员6
16和CNC工作相关的安全问题6
第2章CNC铣削加工8
21铣床类型8
22机床轴9
23立式加工中心9
24卧式加工中心10
25卧式镗铣床11
26典型规格说明11
第3章CNC车削12
31CNC车床12
32轴的命名12
33功能特征和说明14
第4章坐标系统17
41实数轴系统17
42直角坐标系17
43机床的几何关系20
第5章控制系统22
51概述23
52系统功能特征25
53手动中断程序29
54手动数据输入（MDI）29
55程序数据倍率30
56系统选项33
第6章程序规划36
61程序规划的步骤36
62原始信息36
63机床功能36
64工件复杂性37
65手工编程37
66CAD/CAM和CNC38
67典型的编程步骤39
68零件图39
69工艺单42
610材料说明42
611加工次序43
612加工选择44
613工件安装44
614技术决定45
615工件草图和计算46
616CNC编程的质量47
第7章程序结构48
71基本的编程术语48
72编程格式49
73字地址格式49
74格式符号50
75编程符号53
76程序头54
77典型程序结构55
第8章准备功能57
81说明和目的57
82在铣削中的应用58
83在车削中的应用59
84程序段中的G代码60
85指令分组62
86G代码类型64
第9章辅助功能65
91说明和目的65
92典型应用66
93程序段中的M功能67
94程序功能69
95机床功能71
第10章顺序程序段75
101程序段结构75
102程序标识76
103顺序号77
104程序段结束字符79
105起始程序段或安全程序段80
106程序注释81
107程序段中的冲突字81
108模态编程值83
109执行优先级83
第11章尺寸输入85
111公制和英制单位85
112绝对模式和增量模式87
113直径编程89
114最小运动增量90
115尺寸输入格式90
116运算器类型输入93
第12章主轴控制95
121主轴功能95
122主轴旋转方向95
123主轴停98
124主轴定向99
125主轴转速——r/min100
126主轴转速——表面速度100
127恒表面速度102
第13章进给率控制107
131进给率控制107
132进给率功能107
133进给率选择108
134加速和减速109
135恒定进给率111
136最大进给率112
137进给保持和倍率113
138螺纹加工中的E地址114
第14章刀具功能116
141加工中心上的T功能116
142换刀功能——M06118
143自动换刀装置——ATC120
144ATC编程122
145车床的T功能132
146刀具偏置寄存器134
第15章参考点138
151参考点组别138
152机床参考点139
153工件参考点140
154刀具参考点144
第16章寄存器指令146
161位置寄存器指令146
162在加工中心的应用147
163在车床上的应用149
第17章位置补偿153
第18章工作区偏置158
181可用工作区域158
182工作区偏置的缺省值和启动160
183在卧式机床上的应用163
184外部工作区偏置164
185在车床上的应用164
186刀具安装165
第19章刀具长度偏置168
191一般原则168
192刀具长度偏置指令169
193刀具长度设置171
194Z轴关系172
195编程格式176
196改变刀具长度偏置181
197在卧式机床中的应用182
198刀具长度偏置的取消183
第20章快速定位184
201快速运动184
202快速运动刀具路径185
203运动类型和时间比较188
204快速运动速率的减小189
205快速运动公式189
206趋近工件190
第21章机床回原点191
211机床参考位置191
212返回第一机床原点193
213复位检查指令201
214从机床原点返回202
215返回第二机床原点203
第22章直线插补205
221直线指令205
222编程格式206
223直线进给率206
224编程实例208
第23章程序段跳过功能210
231典型应用210
232跳过程序段符号210
233控制单元设置211
234程序段跳过和模态指令211
235编程实例213
第24章暂停指令223
241程序应用223
242暂停指令223
243暂停时间选择225
244设置模式和暂停225
245最短暂停时间225
246转数226
247长暂停时间227
248固定循环与暂停229
第25章固定循环230
251点到点的加工230
252固定循环的选择232
253编程格式232
254通用规则233
255绝对值和增量值234
256初始平面选择234
257R平面选择236
258Z向深度的计算237
259固定循环的描述238
2510固定循环的取消247
2511固定循环的重复247
第26章孔加工249
261单孔评估249
262钻孔操作253
263断续切削钻（深孔钻）260
264铰孔262
265单点镗263
266有刀具移动的镗孔265
267扩孔267
268多层钻270
269连接板钻削272
2610攻丝273
2611车床上的孔加工操作277
第27章孔分布模式284
271典型的孔分布模式284
272随意孔分布模式284
273直排孔分布模式285
274成斜行的孔分布模式286
275拐角分布模式288
276栅格分布模式289
277圆弧形分布模式291
278螺栓孔圆周分布模式293
279极坐标系统296
第28章平面铣削300
281刀具的选择300
282切削运动的一些考虑301
283编程技巧303
284使用位置补偿307
第29章圆弧插补309
291圆的几何要素309
292象限310
293编程格式311
294半径编程314
295整圆编程315
296圆弧编程321
297圆弧插补的进给率322
第30章刀具半径偏置325
301手动计算325
302补偿后的刀具路径328
303编程技巧329
304刀具半径偏置的应用333
305半径偏置的工作原理337
306常用规则回顾345
307铣削实例346
308刀尖半径偏置351
第31章平面选择357
311平面的概念357
312平面的加工357
313平面中的直线运动359
314平面中的圆弧插补360
315实例363
316平面内的固定循环364
第32章圆周铣削365
321立铣刀365
322转速和进给率367
323余量去除369
第33章窄槽和型腔372
331开放和封闭边界372
332窄槽编程372
333型腔铣削376
334矩形型腔377
335圆柱型腔382
336圆柱型腔加工循环387
第34章车削和镗削389
341刀具功能——车削389
342车床偏置390
343多重偏置392
344偏置设置396
345速度范围功能396
346自动拐角过渡397
347粗加工和精加工401
348凹槽编程404
349CSS模式下的主轴转速405
3410车床编程格式406
第35章车削循环408
351车床上毛坯余量的去除408
352车削循环原理408
353G90——直线切削循环409
354G94——端面切削循环415
355多重循环415
356轮廓加工循环416
357Ⅰ类和Ⅱ类循环418
358G71——车削中的毛坯余量去除419
359G72——端面切削中的毛坯余量
去除422
3510G73——模式重复循环424
3511G70——轮廓精加工循环426
3512G70～G73循环的基本规则427
3513G74——深孔钻循环427
3514G75——深槽切削循环429
3515G74和G75循环的基本规则429
第36章用车床进行凹槽加工431
361凹槽加工431
362凹槽形状431
363凹槽位置432
364凹槽尺寸433
365简单凹槽的编程434
366精确凹槽加工技术435
367多凹槽加工440
368端面凹槽440
369拐角处的凹槽442
3610凹槽加工循环443
3611特殊凹槽444
3612凹槽和子程序445
第37章工件切断447
第38章单头螺纹452
381CNC车床上的螺纹加工452
382螺纹加工术语453
383螺纹加工过程454
384螺纹加工的进给速度和主轴转速459
385刀具参考点463
386逐段加工螺纹463
387基本螺纹加工循环——G92465
388多重循环——G76467
389螺纹横向进给方式470
3810单程序段方法计算472
3811螺纹退刀运动476
3812螺纹旋向477
3813轴肩上加工螺纹478
3814其他螺纹形状480
3815锥螺纹481
3816多头螺纹486
3817螺纹再加工490
第39章子程序491
391主程序和子程序491
392子程序功能492
393子程序的编号498
394子程序的开发500
395多级嵌套503
396使用子程序加工轮廓505
397换刀子程序507
3981000000000栅格孔508
第40章基准转换511
401基准转换指令G92或G50511
402局部坐标系513
403机床坐标系516
404数据设置518
405工件偏置519
406刀具长度偏置519
407刀具半径偏置521
408车床偏置521
409MDI数据设置522
4010可编程的参数输入522
第41章镜像功能527
411镜像的基本规则527
412设置镜像530
413可编程镜像532
414CNC车床上的镜像536
第42章坐标旋转537
421旋转指令537
422实际应用540
第43章比例缩放功能545
431概述545
432编程格式546
433程序实例548
第44章CNC车床附件552
441卡盘控制552
442尾架和尾架顶尖套筒554
443双向转塔555
444棒料进给器附件558
445附加选项559
446编程实例561
第45章螺旋铣削564
451螺旋铣削操作564
452螺纹铣削565
453螺旋槽567
454螺纹铣削实例568
455螺旋铣削仿真方法574
456螺旋斜面575
第46章卧式加工578
461分度轴和旋转轴578
462分度工作台(B轴)579
463B轴和偏置581
464机床原点的返回584
465分度和子程序584
466完整程序实例587
467自动托盘交换系统(APC)591
468卧式镗床592
第47章编写CNC程序595
471程序编写595
472程序输出格式597
473长程序602
第48章程序文档605
481数据文件605
482程序文档606
483调试单和加工卡片608
484文件夹610
第49章程序检验613
491错误检查613
492图形验证614
493错误避免615
494常见编程错误616
第50章CNC加工618
501加工新工件618
502加工第一个工件620
503程序改变621
504替换机床的选择623
505机床预热程序623
506CNC加工和安全问题624
507关闭CNC机床625
508设备维护627
第51章设备接口628
511RS232C界面628
512穿孔纸带629
513分布式数字控制632
514通信术语632
515数据设置633
516连接电缆633
第52章CNC编程中的数学知识635
521基本要素635
522几何学636
523多边形638
524锥体639
525三角计算641
526高级计算648
527总结648
第53章CNC和CAD/CAM649
531用手工进行编程649
532刀具路径几何学的发展650
533刀具路径生成650