數(shù)控編程基礎(chǔ)知識

第2章數(shù)控編程基礎(chǔ)2.1.1數(shù)控程序編制內(nèi)容數(shù)控程序編制的內(nèi)容一般包括：分析零件圖樣、制定數(shù)控加工工藝、數(shù)學(xué)處理、編制程序清單、程序輸入數(shù)控系統(tǒng)、程序調(diào)試及首件試切。程序編制流程圖如圖2-1所示。

2.1數(shù)控程序編制內(nèi)容與方法

2.1.2數(shù)控程序編制方法1．手工編程手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作。如圖2-2所示。2．計算機自動編程 自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。2.2.1坐標(biāo)系及運動方向規(guī)定數(shù)控機床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用笛卡爾直角坐標(biāo)系。規(guī)定X、Y、Z相互正交，并且正方向的判別滿足右手笛卡爾直角坐標(biāo)判別方法。圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運動坐標(biāo)分別為A、B、C，其正方向判別可用右手螺旋法則判定。如圖2-3所示。為使編程簡便，在數(shù)控機床上加工零件時，一律認(rèn)為假設(shè)為工件靜止，而刀具運動。

2.2數(shù)控機床坐標(biāo)系2.2.2 坐標(biāo)軸及方向規(guī)定1、Z軸 規(guī)定與機床主軸軸線平行的坐標(biāo)為Z軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正向 當(dāng)機床有幾個主軸時，選一個與工件裝夾面垂直的主軸為Z軸。 當(dāng)機床無主軸時，選與工件裝夾面垂直的方向為Z軸。Z立式銑床車床Z臥式加工中心Z2、X軸 位于平行工件裝夾面的水平面內(nèi)。 對于工件作回轉(zhuǎn)切削運動的機床（如車床、磨床等），在水平面內(nèi)取垂直工件回轉(zhuǎn)軸線（Z軸）的方向為X軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正向。 對于刀具作回轉(zhuǎn)切削運動的機床（如銑床、鏜床、加工中心等），當(dāng)Z軸垂直時，人面對主軸，向右為X正方向；當(dāng)Z軸水平時，則向左為X正方向。車床ZXZ立式銑床X臥式加工中心ZX 對于無主軸的機床（如刨床），以切削方向為X正方向。3、Y軸 根據(jù)已確定的X、Z軸，按右手笛卡爾坐標(biāo)系確定。車床ZXYZ立式銑床XY臥式加工中心ZXY2.2.3工件坐標(biāo)系

工件坐標(biāo)系也被稱作編程坐標(biāo)系，是編程人員根據(jù)零件圖樣，在充分考慮加工工藝需求和編程方便等因素后，用于確定零件圖上各幾何要素的形狀、位置而建立的坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的原點稱為工件原點或編程原點。編程人員應(yīng)根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定工件原點。工件原點位置的選取會對編程是否簡便、加工精度是否易于保證等情況有深遠(yuǎn)影響，應(yīng)合理選擇。工件原點的一般選用原則：1）應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。2）對于有對稱幾何特征的零件，工件原點一般選擇在對稱中心上。3）工件原點應(yīng)選擇方便對刀操作，便于工件裝夾、測量和檢驗的位置

2.2.4坐標(biāo)標(biāo)系的建立立1．機床坐坐標(biāo)系的建建立機床坐標(biāo)系系原點被稱作作機床原點點。該點是是機床上的的一個固定定點，位置置是由機床床設(shè)計和制制造單位確確定的，通通常不允許許用戶改變變。機床原原點是工件件坐標(biāo)系、、機床參考考點的基準(zhǔn)準(zhǔn)點。常見的機床床原點設(shè)置置位置為：：數(shù)控車床床的機床原原點設(shè)置在在卡盤前端端面或后端端面的中心心，如圖2-13所所示；數(shù)控控銑床的機機床原點，，有的設(shè)置置在機床工工作臺的中中心，有的的設(shè)置在各各進給坐標(biāo)標(biāo)的極限位位置處，如如圖2-14所示。。每次機床接接通電源時時，都要求求操作人員員進行回零零操作，又又稱作返回回參考點操操作。進行行了該操作作后，機床床的坐標(biāo)系系才真正建建立起來，，此時機床床的顯示器器會顯示出出機床參考考點在機床床坐標(biāo)系中中的坐標(biāo)值值，此操作作可使機床床重新核定定基準(zhǔn)，消消除由于種種種原因產(chǎn)產(chǎn)生的基準(zhǔn)準(zhǔn)偏差。（（現(xiàn)在很多多系統(tǒng)不需需要回零））2.2.5絕對對坐標(biāo)編程程與增量坐坐標(biāo)編程在加工程序序中，各位位置點坐標(biāo)標(biāo)值有絕對尺寸指令和增量尺寸指令兩種表表達方法。。絕對尺寸指指機床運動動部件的目目標(biāo)位置坐坐標(biāo)值是以以編程坐標(biāo)標(biāo)原點為基基準(zhǔn)確定的的，如圖2-16a所示。增增量尺寸指指描述機床床運動部件件的目標(biāo)位位置坐標(biāo)值值是以前一一位置的坐坐標(biāo)值為依依據(jù)確定的的，如圖2-16b所示。2.2.5絕對對坐標(biāo)編程程與增量坐坐標(biāo)編程編程時為方方便編程來來選用坐標(biāo)標(biāo)類型。絕絕大多數(shù)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)支支持單獨使使用其中一一種坐標(biāo)類類型，也支支持不同程程序段之間間交叉使用用不同的坐坐標(biāo)類型，，甚至是同同一程序段段內(nèi)混合使使用兩種坐坐標(biāo)類型。。數(shù)控系統(tǒng)常常以G90指令設(shè)定定程序中X、Y、Z坐標(biāo)值為為絕對值，，從A點到到達B點的的程序可以以寫為：G90G01X30Y37F200；；用G91指指令設(shè)定程程序中X、、Y、Z坐坐標(biāo)值為增增量值，從從A點到達達B點的程程序可以寫寫為：G90G01X20Y25F200；；注意數(shù)控程程序中沒有有出現(xiàn)G90或G91時，默默X、Y、、Z坐標(biāo)值值為絕對值值。程序中也也可以不不用G91指令令來指定定增量坐坐標(biāo)編程程，當(dāng)程程序中出出現(xiàn)U、、V、W時，其其后所跟跟的坐標(biāo)標(biāo)數(shù)值是是增量坐坐標(biāo)。用用U、V、W來來表示增增量的優(yōu)優(yōu)勢是可可以實現(xiàn)現(xiàn)同段程程序中坐坐標(biāo)類型型的混用用2.3.2節(jié)節(jié)點坐坐標(biāo)計算算（自學(xué)學(xué)）%程序開始始N10O0020;程序號（（程序名名稱）N20T0101;選擇刀具具N30S1000M03;啟動主軸軸N40G00X50.0Z3.0;快速定位位到AN60G01X50.0Z-50.0F100.0;切削進給給到BN70G01X65.0Z-50.0;切削進給給到DN80G00X100.0Z100.0;快速回到到定位到到AN90M05；主軸停止止N95M30;加工結(jié)束束%程序結(jié)束束刀具將要要運動的的路線：：A→B→→C→DZXOA(50,3)B(50,-50)C(65,-50)D(100,100)2.4程程序序結(jié)構(gòu)與與格式φ%N10O0020;N20M06T01;N30S1000M03;N40G00X50.0Z3.0;……N95M30;%程序名程序開始始標(biāo)記順序號指令字程序段結(jié)結(jié)束標(biāo)記記程序結(jié)束束標(biāo)記程序段程序名（（必須））例如：O0020O9855程序名以以字母O為地址址符，后后面接四四位數(shù)字字組成程序名用用來把存存儲器中中的不同同程序進進行區(qū)分分格式如下下：O□□□□□□地址程序號（（0~9999，前導(dǎo)導(dǎo)零在輸輸入時可可以省略略）程序段、、程序段段結(jié)束標(biāo)標(biāo)記（必必須）程序是由由多個指指令構(gòu)成成，每個個指令單單位稱為為程序段段每條程序序段的結(jié)結(jié)束以；；作作為標(biāo)標(biāo)記每個程序序段完成成一個完完整指令令順序號順序號，，以字母母O為地地址符，，后面接接數(shù)字組組成。順序號只只表示程程序段標(biāo)標(biāo)號，可可以方便便查找編編輯程序序，對加加工過程程不起任任何作用用。順序號可可以省略略不要，，可以遞遞增也可可遞減，，也不要要求數(shù)值值有連續(xù)續(xù)性。但但在使用用某些循循環(huán)指令令，跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指令，，調(diào)用子子程序及及鏡像指指令時不不可以省省略。格式如下下：N□□□□□□地址數(shù)字（前前導(dǎo)零可可以省略略）指令字指令字是是構(gòu)成程程序的要要素。指指令字由由地址（（英文字字母）和和其后面面的數(shù)字字構(gòu)成，，有時候候數(shù)字前前帶+、、-符符號。例如：G00X45.0Z-60.0格式如下下：地址數(shù)數(shù)字字地址是英英文字母母中的一一個，規(guī)規(guī)定了特特定的使使用功能能，這是是本課程程的學(xué)習(xí)習(xí)要點。。N60G01X12.0Z20.0F100.0;例：進給速度度指令坐標(biāo)移動動距離指指令運動方式式指令順序號數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)基本的的地址功功能功能代碼作用準(zhǔn)備功能G指定數(shù)控機床的運動方式、定位方式、插補方式、坐標(biāo)、坐標(biāo)平面選擇、進給方式、刀具補償方式輔助功能M指定數(shù)控機床的輔助動作及狀態(tài)，如主軸的啟動、停止，冷卻液開、關(guān)和更換刀具等主軸功能S指定數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速進給功能F指定數(shù)控機床坐標(biāo)軸的進給速度刀具功能T選擇加工刀具第二輔助功能B指令工作臺進行分度2.4.3程程序字字的格式式程序字由由地址字字、符號號和數(shù)字字組成，，例如：：x-10.5.地址址字可分分為尺寸寸字和非非尺寸字字兩類。。常用表表示尺寸寸字的有有X、Y、Z、、U、V、W、、P、Q、I、、J、K、A、、B、C、D、、E、R、H共共18個個字母；；常用表表示非尺尺寸字的的N、G、F、、S、T、M、、L、O共8個個。地址址字的含含義見表表2-1。F、X、、Y、Z、A、、B、C、U、、V、W、I、、J、K后的的數(shù)字一一般需要要加小數(shù)數(shù)點，整整數(shù)也要要。2.4.4主主程序序、子程程序與用用戶宏程程序為了簡化化編程，，數(shù)控程程序有著著不同的的形式，，最為常常見的有有主程序序、子程程序和用用戶宏程程序三類類。如下圖2-23所示零零件，其其加工內(nèi)內(nèi)容可以以看做是是重復(fù)的的在零件件外圓上上切槽，，編寫程程序時會會有很多多重復(fù)的的語句，，這時可可以把相相同的部部分寫成成子程序序。再通通過主程程序來多多次調(diào)用用，就可可簡化編編程，減減少程序序的出錯錯率。具具體編寫寫和調(diào)用用子程序序的格式式將在第第四章中中詳細(xì)介介紹。用戶宏程程序是用用戶根據(jù)據(jù)自己的的需求把把程序中中的具體體數(shù)值用用變量來來代替，，從而使使同一個個程序在在改變對對變量的的賦值時時可以完完成不同同零件的的加工。。宏程序序的概念念和編制制方法在在第4章章中詳細(xì)細(xì)介紹。。2.5基基本本指令功功能2.5.1模模態(tài)代代碼、單單段有效效代碼程序中的的代碼按按其起作作用的范范圍可分分為兩類類，一類類是模態(tài)代碼碼，另一類類是單段有效效代碼。模態(tài)代碼碼是指該代代碼自出出現(xiàn)的程程序段開開始一直直持續(xù)起起作用，，該代碼碼所表示示的動作作將持續(xù)續(xù)進行，，直到被被同組的的代碼替替代或者者程序結(jié)結(jié)束。單段有效效代碼是指該代代碼只在在當(dāng)前程程序段中中起作用用，動作作指令不不能延續(xù)續(xù)到后面面的程序序段中。。2.5.2尺尺寸字字編程時，，尺寸字字可以使使用公制制或英制制。在公公制最小小輸入單單位是0.001mm時，若若選擇英英制尺寸寸，系統(tǒng)統(tǒng)的最小小輸入單單位可以以自動變變?yōu)?.001in(即0.00254mm)。在數(shù)控機機床上，，為了方方便程序序編制，，通常都都具備公公/英制制選擇與與轉(zhuǎn)換功功能，它它由G代代碼指令令實現(xiàn)。。根據(jù)不不同的代代碼體系系，可以以使用G7O/G7l或G2O/G21指指令進行行公/英英制選擇擇。G70(或G2O)———英制制尺寸，，G71(或G21)———公制制尺寸。。公/英制制選擇指指令對于于旋轉(zhuǎn)軸軸無效，，旋轉(zhuǎn)軸軸的單位位總是度度(deg)。。不帶小數(shù)數(shù)點的值是以以數(shù)控機機床的最小設(shè)定定單位作為輸入入單位的的，帶小數(shù)點點的值則以以基本單位位制單位位(公制：：mm，，英制：：in，，回轉(zhuǎn)軸軸：deg)作作為輸入入單位。。數(shù)控機床床的小數(shù)數(shù)點輸入入方式可可以通過過機床參參數(shù)進行行設(shè)定和和選擇。。不帶小小數(shù)點和和帶小數(shù)數(shù)點的值值在程序序中可以以混用。。為了保證證程序的的正確性性，不論論采用何何種輸入入方式，，在實際際程序編編制與輸輸入時，，最好對對全部輸輸入值都都加上小小數(shù)點進進行表示示。2.5.3準(zhǔn)準(zhǔn)備功功能準(zhǔn)備功能能由G代代碼表示示，使機機床建立立起（或或準(zhǔn)備好好）某種種工作方方式的指指令。目目前，不不同數(shù)控控系統(tǒng)的的G代碼碼功能并并非完全全一致，，因此編編程人員員必須熟熟悉所用用機床及及數(shù)控系系統(tǒng)的規(guī)規(guī)定。國國際上廣廣泛應(yīng)用用的ISO-1056-1975E標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定的代代碼，我我國根據(jù)據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制制定了JB/T3208-1999標(biāo)準(zhǔn)。。2.5.4進進給功功能進給功能能由F代代碼表示示，用來來指定機機床移動動部件移移動的進進給速度度。一般般有兩種種表示方方法：1）代碼碼法即即F后跟跟兩位數(shù)數(shù)字，表表示機床床進給量量數(shù)列的的序號，，它不直直接表示示進給速速度的數(shù)數(shù)值大小小。2）直接接法即即F后跟跟的數(shù)字字就是進進給速度度的實際際大小，，例如F150即表示示進給速速度為150mm/min。。這種表表示方法法較為直直觀，目目前大多多數(shù)機床床均采用用這種方方法。F代碼為為續(xù)效代代碼，一一經(jīng)設(shè)定定后如未未被重新新指定，，則表示示先前所所設(shè)定的的進給速速度持續(xù)續(xù)有效。。F代碼碼指令值值如超出出制造廠廠商設(shè)定定的范圍圍時，則則按廠商商設(shè)定的的極限值值作為實實際進給給速度。。2.5.5主主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速功能能主軸轉(zhuǎn)速速功能由由S代碼碼表示，，用來指指定主軸軸轉(zhuǎn)速。。其表示示方法有有恒轉(zhuǎn)速速（默認(rèn)認(rèn)）和恒恒線速兩兩種。當(dāng)程序段段中出現(xiàn)現(xiàn)G96時，S代代碼后所所跟數(shù)字字的單位位為m/min;當(dāng)程序段段中沒有有指定G96，，或直接接指定了了G97時，S代代碼后所所跟數(shù)字字的單位位為r/min。S代碼只只設(shè)定主主軸轉(zhuǎn)速速的大小小，并不不會使主主軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，必須須通過M03（（主軸正正轉(zhuǎn)）或M04(主軸反反轉(zhuǎn))指令才能能使主軸軸開始旋旋轉(zhuǎn)。當(dāng)當(dāng)S代碼碼后所跟跟數(shù)值超超出機床床設(shè)定的的轉(zhuǎn)速極極限時，，系統(tǒng)將將按制造造廠商設(shè)設(shè)定好的的極限值值使主軸軸旋轉(zhuǎn)。。2.5.6刀刀具功功能刀具功能能由T代代碼表示示，用于于選擇加加工所需需刀具，，數(shù)控銑銑床和