Программирование обработки деталей на станках с ЧПУ

П. С. Белов 

ПРОГРАММИРОВАНИЕ 
ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ  
НА СТАНКАХ С ЧПУ 

Методические указания 
по выполнению 
самостоятельной работы 
студентов 

Москва 
Берлин 
2019 

УДК 681.513.2:621.914 
ББК 34.630.2я73
Б43 

Белов, П. С.

Б43
Программирование обработки деталей на станках с ЧПУ : методические 
указания по выполнению самостоятельной работы студентов / 
П. С. Белов. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. —
24 с.

ISBN  978-5-4499-0166-8 

В методических указаниях рассмотрены функции и режимы работы устройства 
числового программного управления, изложены особенности формата 
управляющей программы (УП). Подробно разобран пример разработки УП обработки 
вала. 
Описаны особенности разработки управляющей программы при перемещении 
инструмента по дуге окружности. Разобраны примеры программирования 
круговой интерполяции. 
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по 
направлениям подготовки бакалавров 15.03.05 «Конструкторско-технологическое 
обеспечение машиностроительных производств» и 15.03.04 «Автоматизация технологических 
процессов и производств». 
Текст печатается в авторской редакции. 

УДК 681.513.2:621.914 
ББК 34.630.2я73

ISBN  978-5-4499-0166-8  
© Белов П. С., текст, 2019
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019

Организация самостоятельной работы 

Основным видом изучения учебного материала, предусмот-
ренного программой, является самостоятельная работа. Изучать 
материал необходимо систематически и в той последовательности, 
которая предусмотрена программой дисциплины. 
Для полного и успешного усвоения дисциплины предусматри-
ваются следующие виды занятий: 
— самостоятельное изучение учебного материала с использо-
ванием данных методических указаний, рекомендованной литера-
туры и обязательным кратким конспектированием; 
— выполнение задания для самостоятельной работы; 
— изучение рекомендуемых обучающих демороликов; 
— выполнение лабораторных работ; 
— проработка материала по основным вопросам курса на 
консультациях и в период подготовки к экзамену. 
Все вопросы, которые оказались неясными после самостоя-
тельного изучения, следует записать и выяснить по другим источ-
никам или у специалистов на предприятии, или у преподавателей 
института. 

Задание 1 

Разработать фрагмент управляющей программы (УП) по задан-
ной прямолинейной траектории инструмента. Первые три кадра УП 
закодировать в абсолютной системе координат, остальные — в от-
носительной системе. 

При выполнении данного задания необходимо учитывать, что 
участок линейных перемещений задаётся в одном кадре, кото-
рый должен содержать подготовительную функцию G01 (если 
она не была запрограммирована ранее), координаты точки, за-
данные в абсолютных координатах или в приращениях, под ад-
ресами: X, Y, Z. 

При работе в абсолютной системе координат (наличие подгото-
вительной функции G90) под соответствующими адресами програм-
мируется числовая информация, соответствующая координатам ко-
нечной точки перемещения в выбранной системе координат детали. 

При задании числовой информации в приращениях (наличие 
подготовительной функции G91) под соответствующими адресами 
программируются разности координат данной и предыдущей то-
чек, так называемые приращения по координатам ∆ Х, ∆ У, ∆ Z. 
При решении поставленной задачи произвольно выбираем по-
ложение исходной точки 1 (см. рис. 1), стрелками показываем 
направление движения инструмента (в данном случае — по часо-
вой стрелке) и нумеруем опорные (узловые) точки эквидистанты. 
 

 

Рис. 1. Траектория инструмента 
 
В соответствии с заданием участки эквидистанты 1–2, 2–3 и 3–4 
кодируем в абсолютной системе координат. 
Код подачи определяется следующим образом: величину по-
дачи (в мм/мин) надо разделить на её дискретность — 1 мм/мин. 
Например, Sм = 350 мм/мин. Тогда код подачи будет равен  
 
350/1 = 350. 

Следовательно, первый кадр будет иметь следующий вид. 
N1 G1 G90 X100 У65 F350 ПС (1–2) 
Аналогично во втором кадре кодируем координаты точки 3 
(+100; 0), в третьем — точки 4 (0; –60). 
 
N2 X100 У0 ПС (2–3) или N2 У0 ПС (2–3) 
N3 X0 У-60 ПС (3–4) 
 
Оставшиеся участки эквидистанты задаем в приращениях. 
Для этого на участке 4–5 определяем приращения координат 

в мм:
 

∆  Х4 – 5 мм = Х5 – Х4 = –70 – 0 = –70 мм; 
∆  У4 – 5 мм = У5 – У4 = –60 – (–60) = 0. 
Если приращение какой-либо координаты равно нулю, то это 
слово может быть опущено в кадре. 
N4 G91 X-70 ПС (4–5) 
 
На участке 5–6: 
∆ Х5 – 6 мм = Х6 – Х5 = –110 – (–70) = –40 мм; 
∆ У5 – 6 мм = У6 – У5 = 0 – (–60) = 60 мм. 
 
На участке 6–7: 
∆ Х6 – 7 мм = Х7 – Х6 = 0 – (–110) = 110 мм; 
∆ У6 – 7 мм = У7 – У6 = 105 – 0 = 105 мм. 
 
Таким образом, управляющая программа будет иметь следую-
щий вид: 
 
N1 G1 G90 X100 У 65 F350 ПС (1–2) 
N2 X100 У0 ПС (2–3) 
N3 X0 У-60 ПС (3–4) 
N4 G91 X-70 ПС(4–5) 
N5 X-40 У60 ПС (5–6) 
N6 X110 У105 ПС (6–7) 
N7 M30 ПС 
 

Задание 2 

По заданной распечатке управляющей программы построить 
в масштабе прямолинейную траекторию инструмента. 
 
При выполнении задания 2 необходимо сначала вычертить 
в масштабе правую прямоугольную систему координат ХY.  
Затем в этой системе определить по заданным координатам 
положение исходной точки (ИТ) инструмента. 
После этого, проанализировав содержание первого кадра УП, 
определить положение второй узловой точки траектории инстру-
мента. Затем соединить прямой линией первую и вторую точки, 
закончив ее стрелкой и т. д. 
Когда в кадре указан относительный метод отсчета координат 
(G91), то положение очередной узловой точки траектории инстру-
мента определяется по отношению к предыдущей точке.  
Если приращение координаты по оси Х положительное, то оче-
редная узловая точка расположена правее предыдущей на задан-
ную в УП величину. Если приращение координаты по оси Х отрица-
тельное, то — левее. 
Если приращение координаты по оси Y положительное, то оче-
редная узловая точка расположена выше предыдущей на заданную 
в УП величину. Если приращение координаты по оси Y отрицательное, 
то — ниже. 

Задание 3 

Разработать фрагмент управляющей программы по заданной 
траектории инструмента с применением круговой интерполяции. 
Первые два кадра УП закодировать в абсолютной системе координат, 
остальные два кадра — в относительной системе. Координаты 
центра дуги задать относительно начала системы координат 
детали. 
 
При выполнении задания 3 сначала необходимо по выданному 
варианту вычертить траекторию инструмента.  
Затем при кодировании круговой интерполяции надо выполнить 
следующие четыре условия: 
 

1. Задается плоскость обработки  
функцией G17 — плоскость XY  
 G18 — плоскость XZ 
 G19 — плоскость YZ 
 
2. Указывается направление перемещения инструмента 
G02 — по часовой стрелке; 
G03 — против часовой стрелки. 
Направление по часовой стрелке и против часовой стрелки 
определяется, если смотреть: 
на плоскость XY с положительного направления Z в отрицательное; 

на плоскость ZX с положительного направления Y в отрицательное; 

на плоскость YZ с положительного направления X в отрицательное (
см. рис. 2). 
 

 

Рис. 2. Направление перемещения инструмента  
при круговой интерполяции 
 
3. Под адресами X, Y и Z кодируются координаты конечной 
точки дуги в абсолютной системе отсчета координат или в приращениях. 
 

4. Задание дуги окружности через координаты центра дуги 
относительно начала рабочей системы координат. 

При установке технологического параметра задания координат 
центра дуги окружности через расстояния относительно начала 
рабочей системы координат значения величин I, J, K, задающих 

положение центра дуги, определяется всегда в абсолютной системе 
отсчета, независимо от G90 или G91. 
 
Примеры фрагментов управляющей программы: 
 

 
Рис 3. Пример программирования круговой интерполяции 
 
При абсолютном методе отсчета координат: 
N10 G90 G1 X75 Y30 ПС (0–1) 
N11 G17 G3 X0 Y105 I0 J30 ПС (1–2) 
N12 G2 X-50 Y55 I-50 J105 ПС (2–3) 
 
 
При относительном методе отсчета координат: 
N10 G91 G1 X75 Y30 ПС (0–1) 
N11 G17 G3 X-75 Y75 I0 J30 ПС (1–2) 
N12 G2 X-50 Y-50 I-50 J105 ПС (2–3) 

Задание 4 

Разработать управляющую программу обработки вала по следующим 
данным: 
Припуск на чистовую обработку цилиндрических, конических и 
торцовых поверхностей — 1 мм. 
Обработку черновой зоны провести за два рабочих хода с одинаковой 
глубиной резания.  
Безударный подход и перебег инструмента — 1 мм. 
Сх = 50 мм; Сz = 30 мм. 
 
Номер варианта контрольной работы выдает преподаватель. 
По варианту задания (Приложение 4, табл. 1) определить номер 
рисунка, размеры вала и режимы чистовой обработки. Для 
многопроходной обработки черновой зоны частоту вращения 
шпинделя n уменьшить на 20%, а подачу S увеличить в 2 раза.  

При решении поставленной задачи вначале на отдельном листе 
бумаги вычертить заготовку (круглый прокат длиной l1 и диаметром, 
равным наибольшему диаметру вала). Затем выбираем положение 
нулевой точки системы координат детали (в данном случае 
на левом торце и оси вращения заготовки) и указываем оси 
координат Х и Z (рис. 4). 
После этого прочерчиваем траекторию инструмента, последовательно 
нумеруя опорные точки. Для того, чтобы не затруднять 
чтение чертежа, рекомендуется траекторию инструмента изображать 
ниже оси Z на свободном месте, причем масштаб по оси X 
может быть для наглядности увеличен. 
После этого наносим контур вала и проставляем его размеры. 
Прочерчиваем чистовую зону обработки на расстоянии 1 мм от 
контура детали. Черновую зону обработки над ступенью вала 
наименьшего диаметра разбиваем на 2 рабочих хода с одинаковой 
глубиной резания.  
В нашем случае величина черновой зоны равна: 
[ø75 – (ø50 + 1 × 2)] : 2 = 11,5 мм. 
Глубина резания в каждом рабочем ходе составляет 11,5 : 2 =  
= 5,75 мм (см. рис. 5). 
Затем определяем координаты точек пересечения траектории 
рабочих ходов с контуром вала, полученным после черновой  

обработки. Это можно сделать с использованием тригонометрических 
функций, конструкторско-графических редакторов или по 
миллиметровке, увеличив масштаб изображения. Например, координаты 
т. 3 в нашем случае будут равны: 
 Х = ø63,5 мм; Z = 85,58 мм. 
 

 

Рис. 4. Операционный чертёж детали с траекторией инструмента