機床數控技術及應用-數控機床加工程序的編制

數控機床加工程序的編制2.1數控編程基礎2.2數控編程的常用指令與格式2.3數控加工手工編程2.4數控加工自動編程概述習題與思考題

數控機床是一種高效的自動化加工設備，它嚴格按照加工程序，自動地對被加工工件進行加工。我們把從數控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數控加工程序，簡稱為

數控程序，它是機床數控系統(tǒng)的應用軟件。編制數控加工程序是使用數控機床的一項重要技術工作，理想的數控程序不僅應該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應該使

數控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，使數控機床能安全、可靠、高效的工作。

2.1數控編程基礎

數控編程技術包含了數控加工與編程、金屬加工工藝、CAD/CAM軟件操作等多方面知識，其主要任務之一是計算加工走刀中的刀位點。數控系統(tǒng)的種類繁多，它們使用的數控程序語言規(guī)則和格式也不盡相同，當針對某一臺數控機床編制加工程序時，應嚴格按照該機床編程手冊中的規(guī)定進行程序編制。

2.1.1數控編程的概念

數控加工是指在數控機床上進行工件切削加工的一種工藝方法，即將根據工件圖樣、工藝要求等原始條件及機床特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編制的工件數控加工程序輸入數

控系統(tǒng)，由數控系統(tǒng)發(fā)出的指令控制機床刀具與工件的相對運動和各種輔助動作，從而實現工件的加工。所謂編程，是指編寫數控加工程序的過程，即將加工工件的工藝過程、工

藝參數和運動方式用數字指令的形式(數控語言)記錄在介質上。在數控機床上加工工件時，當工件的加工程序結束時，機床自動停止。任何一種數控機床，若沒有輸入程序指令，

數控機床就不能工作。

數控機床的被控動作大致包括機床的啟動、停止；主軸的啟停、旋轉方向和轉速的變換；進給運動的方向、速度和方式；刀具的選擇及更換，長度補償和半徑補償；冷卻液的開、關等。圖2.1所示為數控機床加工過程框圖。數控加工所涉及的工藝范圍很廣，與相關的配套技術有密切關系。合格的編程員首先應是一個很好的工藝員，能熟練掌握工藝分析、加工工藝設計、刀具及切削用量的選擇，能正確地提出刀輔具和零件的裝夾方案，懂得刀具的測量方法，了解數控機床的性能和特點，熟悉程序編制方法和程序的輸入方式。圖2.1數控機床加工過程框圖

2.1.2數控編程的內容和步驟

數控編程是從分析零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程。在編制數控加工程序前，首先應了解數控程序編制的主要工作內容、程序編制的工作步驟和每一步應遵循的

工作原則，然后再編制數控加工程序。數控程序編制的內容及步驟如圖2.2所示。圖2.2數控程序編制的內容及步驟

(1)分析零件圖樣和制定工藝方案。這一步實際上是根據零件圖樣要求制定出零件的數控加工工藝方案，主要內容包括：對零件圖樣進行分析，明確加工的內容和要求；確定加工方案；選擇適合的數控機床；選擇或設計刀具、夾具；確定合理的走刀路線；選擇合理的切削用量等。

(2)數學處理。確定工藝方案后，根據零件的幾何尺寸、加工路線等，需要計算出刀具中心的運動軌跡，以獲得刀位數據。計算刀具中心的運動軌跡可通過手工計算實現或使用

計算機輔助制造(CAM)軟件自動實現。

手工計算一般用于加工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件，只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素的交點或切點的坐標值，得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐

標值等，就能滿足編程要求。當零件的幾何形狀復雜，采用CNC系統(tǒng)的基本插補功能不能實現時，就需要進行較復雜的數值計算，一般需要使用計算機輔助計算，否則難以完成。

(3)編寫零件加工程序。完成上述兩步工作之后，即可編寫零件加工程序。此時編程人員應按照相應數控系統(tǒng)的編程手冊所規(guī)定的程序指令和程序格式，逐段編寫加工程序。

(4)程序檢驗。程序檢驗是正式加工前采用機床空運轉或用鋁件、塑料、石蠟等易切材料進行試切(對于形狀復雜和要求高的零件)來檢查機床動作和運動軌跡的正確性。在具有圖形模擬顯示功能的數控機床上或具有軌跡仿真的CAM軟件中，也可通過顯示走刀軌跡或模擬刀具對工件的切削過程，對程序進行檢查。特別是試切法檢驗程序時，通過檢查切件，不僅可確認程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若采用與被加工零件材料相同的材料進行試切，則更能反映實際加工效果。當發(fā)現加工的零件不符合加工技術要求時，可修改程序或采取尺寸補償等措施。

2.1.3數控編程的方法

編制數控加工程序的方法主要有兩種:手工編程和自動編程。

(1)手工編程。手工編程指由人工來完成數控編程中各個階段的工作。這要求編程人員對具體的數控機床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，否則難以編寫出正確的加工程

序。一般情況下，對幾何形狀不太復雜、所需的加工程序不長、計算較簡單的零件，用手工編程比較合適。

手工編程的缺點是:耗費時間較長，容易出錯，對復雜形狀零件的編程無法勝任。據國外資料統(tǒng)計，采用手工編程時，其編程時間與其在機床上運行加工的實際時間之比，平均約為30∶1。

(2)自動編程。自動編程是指在編程過程中，編程人員只需分析零件圖樣和制定工藝方案，其余各步工作(數學處理、編寫程序、程序校驗)均由計算機輔助完成。

采用計算機自動編程時，計算機可自動繪制出刀具中心的運動軌跡，編程人員可及時檢查程序的正確性，并根據需要可及時進行修改，以獲得正確的程序。用計算機自動編程

可代替編程人員完成繁瑣的數值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍。計算機自動編程也解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。

按輸入方式的不同，可將自動編程分為：圖形數控自動編程、語言數控自動編程和語音數控自動編程等。圖形數控自動編程是指將零件的圖形信息直接輸入計算機，通過自動

編程軟件的處理，得到數控加工程序，它是目前使用最為廣泛的自動編程方式。語言數控自動編程是指將加工零件的幾何尺寸、工藝要求、切削參數及輔助信息等用數控自動編程

語言(APT語言)編寫成源程序后，輸入到計算機中，再由計算機進一步處理得到零件加工程序。語音數控自動編程是采用語音識別器，將編程人員發(fā)出的加工指令聲音轉變?yōu)榧庸こ绦颉?/p>

2.1.4數控機床坐標軸和運動方向

在數控編程時，為了描述機床的運動、簡化程序編制的方法及保證記錄數據的互換性，數控機床的坐標系和運動方向均已標準化，

ISO標準和我國的標準(JB3051—82《數字控制機床坐標和運動方向的命名》)都規(guī)定數控機床的坐標系采用笛卡兒直角坐標系，右手定則法。

1.數控機床坐標系

數控機床的坐標系分為機床坐標系和工件坐標系(編程坐標系)。機床坐標系是機床固有的坐標系，它是制造和調整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎。機床坐標系在出廠前已經調整好，一般情況下，不允許用戶隨意變動。機床原點為機床的零點，它是機床上的一個固定點，由生產廠家在設計機床時確定。

在編程時，一般都假定工件相對靜止，而刀具移動。這樣，編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據零件圖樣確定機床的加工過程。

(1)機床坐標系。標準機床坐標系中各坐標軸(X、Y、Z、A、B、C等)的相互關系，用右手笛卡爾直角坐標系判定，如圖2.3所示。圖2.3右手直角坐標系

機床坐標系的判定方法是：

①伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°，則大拇指代表X坐標軸，食指代表Y坐標軸，中指代表Z坐標軸；

②大拇指的指向為X坐標軸的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標軸的正方向；

③圍繞X、Y、Z坐標軸旋轉的旋轉坐標分別用A、B、C表示，根據右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標軸中任意軸的正向，則其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標A、B、C的正向。

JB3051—82中規(guī)定:刀具遠離工件的方向作為各坐標軸的正方向。

(2)坐標軸方向的確定。平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標軸，

Z坐標軸的正向為刀具離開工件的方向。圖2.4所示數控機床的坐標系，如果機床上有幾個主軸(如龍門銑

床)，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸方向為Z坐標軸方向；如果主軸能夠擺動(如五軸加工中心)或無主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向為Z坐標軸方向。

X坐標軸一般在水平面內，平行于工件的裝夾平面。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況：

①工件作旋轉運動(如車床、磨床)，則刀具離開工件的方向為X坐標軸的正方向。②刀具作旋轉運動，如果Z坐標軸水平，則觀察者沿刀具主軸向工件看時，

+X運動方向指向右方；如果Z坐標軸垂直，則觀察者面對刀具主軸向立柱看時，

+X運動方向指向右方，如圖2.4所示。

在確定X、Z坐標軸的正方向后，可以用根據X坐標軸和Z坐標軸的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標軸的方向，如圖2.4所示。

主軸旋轉運動方向規(guī)定主軸正轉(順時針旋轉方向)是按照右旋螺紋旋入工件的。圖2.4數控機床坐標系

(3)附加坐標系。為了編程和加工的方便，有時還要設置附加坐標系。對于直線運動，如果有第二或第三組坐標平行于X、Y、Z，則分別指定用U、V、W和P、Q、R表示。

對于工件運動而不是刀具運動的機床，規(guī)定用帶“'”的字母和箭頭表示。如用+Z表示刀具相對于工件的正向運動，

+Z'表示工件相對于刀具的正向運動，二者表示的運動方向

正好相反。機床設計者要考慮帶“'”的運動，編程人員在編程時只考慮不帶“'”的運動。

(4)機床原點。機床原點M是機床制造廠在機床上設置的一個固定點，即機床原點。它在機床的裝配、調試時就已確定下來，是數控機床進行加工運動的基準點。數控車床的

零點一般設在主軸前端面的中心(如圖2.5(a)所示)。數控銑床和加工中心的機床原點一般設置在X、Y、Z坐標軸的正方向極限位置上(如圖2.5(b)所示)，但也有生產廠家將機床原點設置在工作臺中心或其他位置。圖2.5數控機床原點

(5)機床參考點。在大多數情況下，當已裝好刀具和工件時，機床的零點已不可能返回，因而需設參考點R。機床參考點R是由機床制造廠家定義的一個點，

R和M的位置關系是固定的，機床參考點的位置是由機床制造廠在每個進給軸上用限位開關精確調整好的，其相對于機床原點的坐標值已事先輸入機床數控系統(tǒng)中，參考點R多位于加工區(qū)域的邊緣。

數控機床開機上電后，必須首先執(zhí)行刀具“回參考點”操作，從而確定機床原點。只有在機床原點被確認后，刀具(或工作臺)移動才有基準。

在絕對行程測量的控制系統(tǒng)中，設置參考點是沒有必要的，因為每一瞬間都可以直接讀出運動軸的準確坐標值；而在增量(相對)行程測量的控制系統(tǒng)中，設置參考點是必要的，它可用來確定起始位置。由此看出，參考點主要用來對測量系統(tǒng)定標，用以校正、監(jiān)督床鞍和刀具運動的測量系統(tǒng)。

多數數控機床都可以自動返回參考點R。如果因斷電便控制系統(tǒng)失去現有坐標值，則可返回參考點，并重新獲得準確的位置值。

2.工件坐標系

數控機床坐標系是進行設計和加工的基準，但利用機床坐標系編制工件的加工程序并不方便。如圖2.6所示的工件，如果以機床坐標系編程，編程前必須計算出A、B等各相關點相對機床零點M的坐標，這樣做很繁瑣。如果選擇工件某一固定點為工件零點(如圖中的W點)，以工件零點為原點且平行于機床坐標軸X、Y、Z建立一個新坐標系，就稱為工件坐標系。

如將圖中的工件零點W與機床零點M之間的坐標值輸入數控系統(tǒng)，數控系統(tǒng)根據已輸入的工件零點W相對機床零點M的坐標值和編程的尺寸，便可自動計算出A、B等相關點相對機床零點的坐標值，用工件坐標系按圖紙上標注的尺寸直接編程，編程方便快捷，這種處理方法稱為工件坐標系的零點(原點)偏置(設置)，工件零點相對機床零點的坐標值稱為零點偏置值。圖2.6工件坐標系

工件坐標系的原點即為工件零點。工件零點的位置是任意的，它由編程人員在編制程序時根據工件的特點選定。在選擇工件零點的位置時應注意:

(1)工件零點應選在工件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算，并減少錯誤。

(2)工件零點盡量選在精度較高的工件表面，以提高被加工工件的加工精度。

(3)對于對稱的工件，工件零點應設在對稱中心上。

(4)對于一般工件，工件零點設在工件外輪廓的某一角上。

(5)Z軸方向上的零點，一般設在工件表面。

圖2.6中W即為設置的編程坐標系原點。

3.加工坐標系與對刀點的換刀點

加工坐標系是指以確定的加工原點為基準所建立的坐標系。加工原點也稱為程序原點或對刀點，是指工件被裝夾好后，考慮工件毛坯的加工余量后相應的編程原點在機床坐標

系中的相對位置。

數控加工過程中，數控機床按照工件裝夾好后所確定的加工原點(即程序原點或對刀點)位置和程序要求進行加工。在程序編制時，編程人員只要根據工件圖紙就可以選定編

程原點，建立工件坐標系，計算坐標數值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實際位置。

然而，對于加工人員來說，則應在工件裝夾、程序調試時，將編程原點轉換為加工原點，并確定加工原點的準確位置，在數控系統(tǒng)中給予設定(即給出原點設定值)。加工坐標系設定好后就可根據刀具當前位置，確定刀具起始點的坐標值。在加工時，工件各尺寸的坐標值都是相對于加工原點而言的，這樣數控機床才能按照準確的加工坐標系位置開始加工。圖2.5中，O3為加工原點。

“對刀點”就是在數控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點。由于程序段從該點開始執(zhí)行，所以對刀點又稱為“程序起點”或“起刀點”。對刀點可選在工件上，也可選在工件外面(如選在夾具上或機床上)，但必須與工件的定位基準有一定的關系。如圖2.7中的X0

和Y0

，這樣才能確定機床坐標系與工件坐標系的關系。圖2.7對刀點和換刀點

對刀點的選擇原則是：在機床上找正容易；加工中便于檢查；引起的加工誤差小。

為了提高加工精度，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上，如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對刀點。刀具的位置則以此孔來找正，使“刀位點”與“對刀點”重合。

對刀點既是程序的起點又是程序的終點，因此在成批生產中要考慮對刀點的重復精度，該精度可用對刀點相距機床原點的坐標值(X0

，

Y0)來校核。

加工過程中需要換刀時，應規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉位換刀時的位置。該點可以是某一固定點(如加工中心機床，其換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意的一點(如車床)。換刀點應設在工件或夾具的外部，以刀架轉位時不碰工件及其他部件為準，其設定值可用實際測量方法或計算確定。

2.2數控編程的常用指令與格式

2.2.1程序編制的標準與代碼數控機床經過幾十年的發(fā)展，與數控加工程序有關的各種代碼(如坐標尺寸值、坐標系命名、數控準備機能指令、輔助動作指令、主運動和進給速度指令、刀具指令以及程序和程序段格式等)正逐步趨于統(tǒng)一，并已制定了一系列的國際標準。

目前國際上已形成的兩種通用標準包括：EIA(美國電子工業(yè)協會)制定的EIARS—244標準和ISO(國際標準化協會)制定的ISO—RS840標準。國際上大都采用ISO代碼。由于EIA代碼發(fā)展較早(ISO代碼在1965年以后才開始在數控機床中使用，之前主要在計算機和數據通信中使用)，數控機床中只有一部分是應用EIA代碼的，也有一些機床，具有兩套譯碼功能，既可采用ISO代碼也可采用EIA代碼。

我國原機械工業(yè)部根據ISO標準，制定了JB/T3208—

1999《數控機床穿孔帶程序段格式中的準備功能G和輔助功能M的代碼》(代替JB3208—83)等標準，現在我國規(guī)定新產品一律采用ISO代碼。這樣極大地方便了數控系統(tǒng)的研制以及數控機床的設計、使用和推廣。但是在編程的許多細節(jié)上，各國生產的數控機床并不完全相同，因此編程時還應按照具體機床編程手冊中的有關規(guī)定來進行，這樣所編制的程序才能為機床的數控系統(tǒng)所接受。

數控加工程序以前廣泛采用數控穿孔紙帶作為加工程序信息輸入介質，目前由于計算機技術的飛速發(fā)展及其在數控技術中的應用，絕大多數數控系統(tǒng)采用通用計算機編碼，并

提供與通用微型計算機完全相同的文件格式保存、傳送數控加工程序，因此紙帶已被現代化的信息介質所取代。但紙帶上表示信息的8單位二進制代碼標準仍然使用，讀者可以在

較早的數控技術書籍中查到。

常用的數控標準有以下幾方面:

(1)數控的名詞術語；

(2)數控機床的坐標軸和運動方向；

(3)數控機床的字符編碼(ISO代碼、EIA代碼)；

(4)數控編程的程序段格式；

(5)準備功能(G代碼)和輔助功能(M代碼)；

(6)進給功能、主軸功能和刀具功能。

2.2.2數控程序的結構與格式

1.加工程序的一般格式

常規(guī)數控加工程序樣本主要有以下內容:

(1)開始符、結束符。開始符和結束符是同一個字符，

ISO代碼中用%表示，

EIA代碼中用EP表示，書寫時要單列一行。在一些數控系統(tǒng)中還要求有段結束符(如“；”)，需根據具體的數控系統(tǒng)而定。

(2)程序名。程序名有兩種形式:一種由英文字母O和1~4位正整數組成；另一種由英文字母開頭，字母和數字混合組成，一般單列一行。

(3)程序主體。程序主體是由若干個程序段組成的，每個程序段占一行，它表示數控機床要完成的全部動作。

(4)程序結束。程序結束是以程序結束指令，如M02、M30或M99(子程序結束)，作為符號來結束零件加工。

2.程序段格式

程序段中字、字符和數據的安排形式的規(guī)則稱為程序段格式(BlockFormat)。數控程序段格式曾經用過固定順序格式和分隔符(HT或TAB)程序段格式兩種。這兩種程序段格

式已經不再采用，目前國內外都廣泛采用字地址可變程序段格式，又稱為字地址格式。在這種格式中，程序字長是不固定的，程序字的個數也是可變的，絕大多數數控系統(tǒng)允許程

序字的順序是任意排列的，故屬于可變程序段格式。但是，在大多數場合，為了書寫、輸入、檢查和校對的方便，程序字在程序段中習慣按一定的順序排列。

數控機床的編程說明書中用詳細格式來分類規(guī)定程序編制的細節(jié)：程序編制所用字符、程序段中程序字的順序及字長等。圖2.8所示為FANUC0iM數控系統(tǒng)的程序段規(guī)范。圖2.8數控程序段格式

3.程序段中的指令字

(1)字。數控機床程序由若干個“程序段”(Block)組成，每個程序段由按照一定順序和規(guī)定排列的“字”(Word)組成。字是由表示地址的英文字母、特殊文字和數字集合而成的。字是表示某一功能的一組代碼符號。如X2500為一個字，表示X向尺寸為2500mm；

F20為一個字，表示進給速度為20(具體值由規(guī)定的代碼方法決定)。字是紙帶或程序的信息單位。

順序號字也稱程序段號、程序段序號或序號。它是數控加工程序中用得最多，但又最不容易引起人們重視的一種程序字。順序號字一般位于程序段開頭，它由地址符N和隨后的1~4位數字組成。順序號字可以用在主程序、子程序和用戶宏程序中。使用順序號字應注意如下的問題:數字部分應為正整數，所以最小順序號是N1，建議不使用N0；順序號字的數字可以不連續(xù)使用，也可以不從小到大使用；順序號字不是程序段必用字，對于整個程序，可以每個程序段均有順序號字，還可以均沒有順序號字，也可以部分程序段設有順序號字。

順序號字的作用：

①便于人們對程序作校對和檢索修改。

②用于加工過程中的顯示屏顯示。

③便于程序段的復歸操作。此操作也稱“再對準”，如回到程序的中斷處，或加工從程序的中途開始的操作。

④主程序、子程序或宏程序中用于條件轉向或無條件轉向的目標。

(2)準備功能字。準備功能字的地址符是G，所以又稱為G功能或G指令。它用來指示機床或控制系統(tǒng)做某種功能的操作，為數控系統(tǒng)的插補運算做好準備，所以在程序段中G功能字一般位于尺寸字的前面。準備功能字由地址符G和后續(xù)兩位正整數表示，從G00至G99共100個(見附錄Ⅰ)。不少數控機床的G指令的前置“0”允許省略，如G2實際是G02的簡寫。對于G功能字，國際上已制定了ISO10561975(E)國際標準，我國依據它制定了JB3208—1983部頒標準。對于具體數控機床可能只用到其中部分功能。表2.1和表2.2分別為FANUC0iM系統(tǒng)數控銑床、加工中心和數控車床的G代碼指令集。

表2.2FANUC0iM系統(tǒng)數控車床G代碼指令集

G代碼分為模態(tài)代碼(又稱續(xù)效代碼)和非模態(tài)代碼。表2.1和表2.2中“組”欄中“00”組所對應的G代碼為非模態(tài)代碼，其他為模態(tài)代碼。模態(tài)代碼表示若某一代碼在一個程序段中指定(如01組的G01)，就一直有效，直到出現同組(01組)的另一個G代碼(如G02)時才失效。非模態(tài)代碼只有在寫有該代碼的程序段中有效。

例如:

N10G00G54X50Y30M03S3000；

N20G01X88.1Y30.2F500T02M08；

N30X90；

其中，“N30X90”與“N30G01X90Y30.2F500T02M08”等效。本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，

F500，

S3000，

T02，

M08”，但它們的功能仍然有效。

(3)坐標尺寸字。坐標尺寸字用于在程序段中指定機床上刀具運動后應到達的終點坐標位置。

(4)進給功能字F。進給功能字用于指定切削的進給速度，又稱為F功能或F指令。對數控銑床和加工中心而言，一般指定刀具每分鐘的進給速度。數控車床也可指定每轉的

進給速度。

(5)主軸轉速功能字S。主軸轉速功能字用于指定主軸轉速，又稱為S功能或S指令，其后續(xù)數字的單位為r/min。

(6)刀具功能字T。刀具功能字用于指定加工時所用刀具的編號，又稱為T功能或T指令。對于數控加工中心，其與輔助功能字的M06配合使用實現自動換刀。

(7)輔助功能字M。輔助功能字用于指定數控機床輔助裝置的開關動作，又稱為M功能或M指令，其后續(xù)數字一般為兩位數，

M00~M99共100種(見附錄Ⅰ)。表2.3是常用的M功能字含義表。

表2.3FANUC系統(tǒng)M功能字含義表

在國家標準中有不指定和永不指定的G指令。不指定的G指令，在將來標準的修訂本中可能規(guī)定其功能。永不指定的G指令，即便將來修訂標準時也不再指定其含義，這一部分指令可供數控機床制造廠家自行規(guī)定其含義，但必須在指令格式中加以說明。

由于數控機床的廠家很多，每個廠家使用的G功能、M功能與ISO標準也不完全相同，因此對于某一臺數控機床，必須根據機床說明書的規(guī)定進行編程。

2.3數控加工手工編程

2.3.1數控加工手工編程的工藝處理數控編程人員首先應是一個很好的工藝人員，在編程前要對所加工的工件進行工藝分析，擬訂加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。在編程中，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也要做以處理。

1.如何選擇適于數控加工工藝的工件

對于一個工件，并非全部加工工藝過程都適合在數控機床上完成，而往往只是其中的一部分工藝適合采用數控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝分析，選擇那些最適

合、最需要進行數控加工的內容和工序。在考慮選擇內容時，應結合本企業(yè)設備的實際，立足于解決難題、關鍵問題和提高生產效率，充分發(fā)揮數控加工的優(yōu)勢。

1)適于數控加工的工件

一般可按下列順序考慮選擇采用數控加工的工件:

(1)通用機床無法加工的工件應作為優(yōu)先選擇內容；

(2)通用機床難加工，質量也難以保證的工件應作為重點選擇內容；

(3)通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的工件，可在數控機床尚存在富裕加工能力時選擇。

2)不適于數控加工工藝的工件

一般來說，上述這些加工內容采用數控加工后，在產品質量、生產效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列工件不宜選擇采用數控加工：

(1)占機調整時間長，如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準，需用專用工裝協調的工件。

(2)加工部位分散，需要多次安裝、設置原點。這時，采用數控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工。

(3)按某些特定的制造依據(如樣板等)加工的型面輪廓。這類工件不適于采用數控加工的主要原因是獲取數據困難，易于與檢驗依據發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。

此外，在選擇和決定是否采用數控機床加工時，也要考慮生產批量、生產周期、工序間周轉情況等等。總之，要盡量做到合理，達到多、快、好、省的目的。要防止把數控機床降格為通用機床使用。

2.數控加工工藝的基本內容

實踐證明，數控加工工藝主要包括以下幾方面：

(1)選擇適合在數控機床上加工的零件，確定工序內容。

(2)分析被加工零件圖樣，明確加工內容及技術要求，在此基礎上確定零件的加工方案，制定數控加工工藝路線，如工序的劃分、加工循序的安排、與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。

(3)設計數控加工工序，如工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。

(4)調整數控加工工序的程序，如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定、刀具的補償。

(5)分配數控加工的容差。

(6)處理數控機床的部分工藝指令。

3.數控加工工藝路線的設計

數控加工工藝路線設計與通用機床加工工藝路線設計的主要區(qū)別，在于它往往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是幾道具體的數控加工工序工藝過程。因此，在數控

加工工藝路線設計中一定要注意到，由于數控加工工序一般都穿插于零件加工的整個工藝過程中，因而要與其他加工工藝銜接好。

數控加工工藝路線設計中應注意以下幾個問題：

1)工序的劃分

在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。一般，數控加工工序的劃分有以下幾種方式：

(1)按零件定位方式劃分工序。由于每個零件結構形狀不同，各加工表面的技術要求也有所不同，故加工時，其定位方式各有差異。一般加工外形時，以內形定位；加工內形

時，又以外形定位。因而可根據零件的定位方式的不同來劃分工序。

如圖2.9所示的片狀凸輪，按定位方式可分為兩道工序。第一道工序可在普通機床上進行，以外圓表面和B平面定位加工端面A和?22H7的內孔，然后再加工端面B和?4H7的工藝孔；第二道工序以已加工過的兩個孔和一個端面定位，在數控銑床上銑削凸輪外表面曲線。圖2.9片狀凸輪

(2)按粗、精加工劃分工序。根據零件的加工精度、剛度和變形程度等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此時，可用不同的機床或不同的刀具進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。如圖2.10所示的零件，應先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。圖2.10車削加工的零件

(3)按所用刀具劃分工序。為了減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專用數控機床和加工中心中常采用這種方法。

2)工步的劃分

工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對工件不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序

內又細分了若干工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則：

(1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分開進行。

(2)對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，可減少由變形引起的對孔的精度的影響。

(3)按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數，提高加工生產率。

總之，工序與工步的劃分要根據具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮。

4.零件的安裝與夾具的選擇

1)定位安裝的基本原則

在數控機床上加工零件時，定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準和夾緊方案。在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：

(1)盡可能做到設計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一；

(2)盡量將工序集中，減少裝夾次數，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；

(3)避免采用占機人工調整時間長的裝夾方案；

(4)夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。

例如，圖2.11(a)所示薄壁套的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形會小得多。圖2.11(b)所示的薄壁箱體，夾緊力不應作用在

箱體的頂面(見圖2.11(b)上圖)，而應作用在剛性較好的凸邊上(見圖2.11(b)下圖)；或改為在頂面上三點夾緊，改變著力點位置，以減小夾緊變形，如圖2.11(c)所示。圖2.11夾緊力作用點與夾緊變形的關系

5.確定切削用量

對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這三個要素決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟的、有效的加工方式，要求必須

合理地選擇切削條件。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體加工參數的數值應根據具體數控機床說明書、切削手冊，并結合經驗而定。

編程人員在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇，也可以結合實際經驗用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于半個工作班的工作時間。

背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，應盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求

較高的零件，要留有足夠的精加工余量。數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。

編程人員在確定切削用量時，要根據被加工工件的材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。表2.4為車削加工時選擇切削條件的參

考數據。

6.走刀路線的確定

走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，也反映了工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一。確定走刀路線時應注意以下幾點:

(1)尋求最短加工路線。如加工圖2.12(a)所示零件上的孔系。圖2.12(b)的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內圈孔。若改用圖2.12(c)的走刀路線，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。圖2.12最短走刀路線的設計

(2)最終輪廓一次走刀完成。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。

如圖2.13(a)為用行切方式加工內腔的走刀路線，這種走刀方式能切除內腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法會在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達

不到要求的表面粗糙度。所以如采用圖2.13(b)的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖2.13(c)也是一種較好的走刀路線方式。圖2.13銑削內腔的三種走刀路線

(3)選擇切入、切出方向。考慮刀具的進、退刀(切入、切出)路線時，刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停(切削力突然變化造成彈性變形)，以免留下刀痕，如圖2.

14所示。

(4)選擇使工件在加工后變形小的路線。對于橫截面積小的細長零件或薄板零件，應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。圖2.14刀具切入和切出時的外延

7.填寫數控加工技術文件

填寫數控加工專用技術文件是數控加工工藝設計的內容之一。這些技術文件既是數控加工的依據、產品驗收的依據，也是操作者遵守、執(zhí)行的規(guī)程。技術文件是對數控加工的具體說明，目的是讓操作者更明確加工程序的內容、裝夾方式、各個加工部位所選用的刀具及其他技術問題。數控加工技術文件主要有：數控編程任務書、工件安裝和原點設定卡片、數控加工工序卡片、數控加工走刀路線圖、數控刀具卡片等。下面提供了常用的文件格式，具體的文件格式可根據企業(yè)實際情況自行設計。

(1)數控編程任務書。它闡明了工藝人員對數控加工工序的技術要求和工序說明，以及數控加工前應保證的加工余量。它是編程人員和工藝人員協調工作和編制數控程序的重

要依據之一，詳見表2.5。

(2)工件安裝和原點設定卡片(簡稱裝夾圖和零件設定卡)。它應表示出數控加工原點的定位方法和夾緊方法，并應注明加工原點的設置位置和坐標方向，使用的夾具名稱和編號等，詳見表2.6。

(3)數控加工工序卡片。數控加工工序卡與普通加工工序卡有許多相似之處，所不同的是:數控加工工序卡的工序簡圖中應注明編程原點與對刀點，并進行簡要編程說明(如:

所用機床型號、程序編號、刀具半徑補償、鏡向對稱加工方式等)及切削參數(即程序編入的主軸轉速、進給速度、最大背吃刀量或寬度等)的選擇，詳見表2.7。

(4)數控加工走刀路線圖。在數控加工中，常常要注意并防止刀具在運動過程中與夾具或工件發(fā)生意外碰撞，為此必須向操作者說明編程中的刀具運動路線(如從哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等)。為簡化走刀路線圖，一般可采用統(tǒng)一約定的符號來表示。不同的機床可以采用不同的走刀圖例與格式，表2.8為一種常用格式。

2.3.2常用數控加工基本指令介紹

手工編程中使用的工藝指令大體上分為兩類：一類是準備性工藝指令，是在數控系統(tǒng)插補運算之前需要預先規(guī)定，為插補運算做好準備的工藝指令；另一類是輔助性工藝指令，這類指令與數控系統(tǒng)插補無關，而是根據操作機床的需要規(guī)定的工藝指令。

1.準備功能G指令

1)絕對坐標指令G90和相對坐標指令G91

G90表示程序段的坐標字按絕對坐標編程。G91表示程序段的坐標字按增量坐標編程。一般數控系統(tǒng)在初始狀態(tài)(開機時狀態(tài))時，自動設置為G90絕對值編程狀態(tài)。

如圖2.15所示，從A點走到B點用絕對坐標和相對坐標編程分別如下:

G90G01X30.0Y60.0F100；

G91G01X-40.0Y30.0F100；圖2.15G90、G91編程舉例

2)工件坐標系設定指令

(1)建立工件坐標系統(tǒng)G50。G50指令用于設定工件坐標系。工件坐標系的原點從理論上講可選在工件上任何一點。由于數控車床加工的是回轉體零件，為了計算方便、簡化編程，通常把工件坐標系的原點設置在工件左端面(或右端面)的回轉中心上。為了保證零件的加工精度，應盡量使編程基準與設計、安裝基準重合。

用G50指令設置工件坐標系，其編程格式如下：

G50X(α)Z(β)；

其中:α、β為刀尖點距工件坐標系原點的距離，

α為直徑值。

G50指令將工件坐標系的原點設定在相對于刀具起始點的某一空間點上。它只起預置寄存的作用，一般作為第一條指令放在整個程序的前面，執(zhí)行該指令時機床不產生運動。

如圖2.16所示，

G50設置工件坐標系的三種方法如表2.9所示。圖2.16G50設置工件坐標系

注意:用G50設定坐標系，對刀后需將刀具移動到G50設定的位置才能加工。為保證重復加工不亂刀，起點和終點必須一致。

(2)G54~G59指令用選擇1~6號加工坐標系。通過使用G54~G59指令，最多可設置六個工件坐標系(1~6)。數控機床在接通電源和完成了手動返回參考點后，系統(tǒng)缺省狀態(tài)是選擇工件坐標系1(G54指令)。它們是在數控加工對刀時，測量出機床原點到工件坐標原點的距離(工件零點偏置值如圖2.17所示)，并用CRT/MDI方式輸入到相應的坐標系中。

G54指令設置工作坐標系的編程格式如下:

G54G00(G01)X(U)_Z(W)_(F_)；圖2.17G54~G59設置工件坐標系

用G54~G59建立工件坐標系，加工時，在不發(fā)生干涉的情況下，不必考慮刀具的起始位置。這種方法通常以第一把刀作為基準刀對刀，設置坐標系(見圖2.18(a))，然后測量其他刀具相對于基準刀的X、Z方向的偏置值(見圖2.18(b))。特別適用于批量生產且工件在卡盤上有固定裝夾位置的加工。6個工作坐標系皆以機床原點為參考點，分別以各自與機床原點的偏移量表示，需要提前輸入機床內部，如圖2.18所示。圖2.18G54~G59設置工件坐標系

G50指令與G54~G59指令的區(qū)別:

G50指令是通過程序來設定、選用加工坐標系的，它所設定的加工坐標系原點與當前刀具所在的位置有關，這一加工原點在機床坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改

變的。而G54~G59指令是通過CRT/MDI的參數設置方式設定工件加工坐標系的，一旦設定，加工原點在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具的當前位置無關，除非再通過

MDI方式修改。

(3)設置刀偏法建立工件坐標系。這種方法與用54~G59指令建立工件坐標系類似，它是在對刀時，先將刀具的刀尖點移至工件原點位置(或已知的工件原點的相對位置)，然后測量出機床原點到工件坐標原點的距離，將其作為刀具補正值(如圖2.18(b))，而在加工程序不使用任何工件坐標系設置指令。

3)點定位指令G00

G00在編程中常用來作快速接近工件切削起點或快速返回換刀點等操作。其運動速度程序中不設定，由機床原始設置來確定?？焖龠\動到將近定位點時，通過1~3級降速以實現精確定位。

G00只實現定位作用，對實際所走的路徑不作嚴格要求，刀具與工件的運動軌跡也由制造廠確定。運動時也不進行切削加工，編程時應注意參考所用機床的有關說明，注意在快速接近定位點時，避免刀具與工件等發(fā)生干涉碰撞。

G00指令的編程格式如下:

G00X_Y_Z_；

4)直線插補指令G01

G01指令用于刀具作兩點間的直線運動加工，該指令表示刀具從當前位置開始以給定的速度(切削速度F)，沿直線移動到規(guī)定的位置。編程格式:

G01X_Y_Z_F_；圖2.19所示為三軸直線插補的空間直線，從A到B的直線插補指令如下:

絕對坐標編程:

G90G01X30Y40Z20F_；

相對坐標編程:

G91G01X20Y30Z10F_；圖2.19三軸插補的空間直線

5)平面選擇指令G17、G18和G19

在三坐標機床上加工工件時，如進行圓弧插補，要規(guī)定加工所在的平面，用G代碼可以進行平面選擇，如圖2.20所示。

G17表示選擇XY平面；

G18表示選擇ZX平面；

G19表示選擇YZ平面。圖2.20坐標平面設定示意圖

6)圓弧插補指令G02和G03

G02為順時針圓弧插補，

G03為逆時針圓弧插補。刀具進行圓弧插補時必須規(guī)定所在的平面，然后再確定回轉方向，如圖2.19所示。沿圓弧所在平面(如XY平面)的另一坐標軸的負方向(-Z)看去，順時針方向為G02，逆時針方向為G03。

圓弧插補指令的編程格式如下:

式中，

X、Y、Z為圓弧的終點坐標值。在G90狀態(tài)，

X、Y、Z中的兩個坐標字為工件坐標系中的圓弧終點坐標；在G91狀態(tài)，則為圓弧終點相對于起點的距離。．

在G90或G91狀態(tài)，

I、J、K中的兩個坐標字均為圓弧圓心相對圓弧起點在X、Y、Z軸方向上的增量值，也可以理解為圓弧起點到圓心的矢量(矢量方向指向圓心)在X、Y、Z軸上的投影。I、J、K為零時可以省略。

R為圓弧半徑，

R帶“±”號，取法:若圓心角Q≤180°，則R為正值；若180°<Q<360°，則R為負值。

如圖2.21所示，用G02、G03指令對所示的圓弧進行編程，設刀具從A點開始沿A、B、C切削。圖2.21G02、G03編程舉例

7)暫停指令G04

G04指令可使刀具作暫短的無進給光整加工，一般用于鏜平面、锪孔等場合。

暫停指令的編程格式如下:

地址碼X或P為暫停時間，其中X后面可用帶小數點的數，單位為s，如G04X5表示在前一程序段執(zhí)行完后，要經過5s以后，后一程序段才執(zhí)行。地址P后面不允許用小數點，單位為ms。如G04P1000表示暫停1s。圖2.22G04編程舉例

8)刀具長度補償指令G43、G44和G49

刀具長度補償指令一般用于刀具軸向(Z方向)的補償，它可使刀具在Z方向上的實際位移量比程序給定值增加或減少一個偏置量，這樣，當刀具在長度方向的尺寸發(fā)生變化

時，可以在不改變程序的情況下，通過改變偏置量，加工出所要求的零件尺寸。以圖2.23所示鉆孔為例，圖(a)表示鉆頭開始運動位置；圖(b)表示鉆頭正常工作進給的起始位置和鉆孔深度，這些參數都在程序中加以規(guī)定；圖(c)表示鉆頭經刃磨后長度方向上減少(1.2mm)，如按原程序運行，鉆頭工作進給的起始位置將成為圖(c)所示位置，而鉆進深度也隨之減少(1.2mm)。

要改變這一狀況，靠改變程序是非常麻煩的，因此規(guī)定用長度補償的方法解決這一問題；圖(d)表示使用長度補償后，鉆頭工作進給的起始位置和鉆孔深度。在程序的運行中，讓刀具實際的位移量比程序給定值多運行一個偏置量(1.2mm)，而不用修改程序即可以加工出程序中規(guī)定的孔深。

刀具長度補償指令的編程格式如下:

其中：

G43為刀具長度正補償；

G44為刀具長度負補償；Z為目標點坐標；

H為刀具長度補償值的存儲地址。補償量存入H代碼指令的存儲器中。

使用G43、G44指令時，不管用絕對尺寸指令還是增量尺寸指令編程，程序中指定的Z軸移動指令的終點坐標值，都要與H代碼指令的存儲器中的偏移量進行運算。G43時相加，

G44時相減，然后把運算結果作為終點坐標值進行加工。G43、G44均為模態(tài)代碼。

G49指令為取消刀具補償指令。

9)刀具半徑補償指令G41、G42和G40

在編制輪廓切削加工的場合，一般以工件的輪廓尺寸為刀具軌跡編程，這樣編程加工簡單，即假設刀具中心是沿工件輪廓運動的，而實際的刀具運動軌跡要與工件輪廓有一個

偏移量(即刀具半徑)，如圖2.24所示。利用刀具半徑補償功能可以方便地實現這一轉變，簡化程序編制，機床可以自動判斷補償的方向和補償值大小，自動計算出實際刀具中心軌

跡，并按刀心軌跡運動。

G41指令為刀具左偏置：即沿刀具進刀方向看去，刀具中心在零件輪廓的左側如圖2.25(a)所示。

G42指令為刀具右偏置：即沿刀具進刀方向看去，刀具中心在零件輪廓的右側如圖2.25(b)所示。圖2.24刀具的半徑補償圖2.25刀具的補償方向

2.輔助功能M功能

1)程序停止功能M00

在完成程序段的其他指令后用M00來停止主軸、冷卻液，使程序停止。如編程者想要在加工中使機床暫停(檢驗工件、調整、排屑等)，使用M00指令，重新啟動程序后，才能繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。

2)選擇停止指令M01

M01指令的功能與M00相似。但與M00指令不同的是:只有操作面板上的“選擇停開關”處于接通狀態(tài)時，

M01指令才起作用。M01指令常用于關鍵尺寸的檢驗或臨時暫停。

3)主軸控制指令M03、M04和M05

M03、M04和M05指令的功能分別為控制主軸順時針方向轉動、逆時針方向轉動和停止。

4)換刀指令M06

M06指令常用于加工中心刀庫的自動換刀時使用。

5)冷卻液控制指令M07、M08和M09

M07———2號冷卻液開，用于霧狀冷卻液開。

M08———1號冷卻液開，用于液狀冷卻液開。

M09———冷卻液關，注銷M07、M08、M50、M51(M50、M51為3號、4號冷卻液開)。

6)程序結束指令M02和M30

M02表明主程序結束，是在完成程序段的所有指令后，使主軸、進給和冷卻液停止，表示加工結束，但該指令并不返回程序起始位置。

M30與M02同樣，也是表示主程序結束，區(qū)別是M30指令執(zhí)行后使程序返回到開始狀態(tài)。

7)程序調用指令M98和子程序結束指令M99

若一組程序段在一個程序中多次出現，或在幾個程序中都要使用它，為了簡化程序，可以把這組程序段抽出來，按規(guī)定的格式寫成一個新的程序單獨存儲，以供另外的程序調

用，這種程序就叫做子程序。主程序執(zhí)行過程中如果需要調用某一個子程序，可以通過一定格式的子程序調用指令來調用該子程序，執(zhí)行完后返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。

(1)子程序的編程格式如下:

O××××

…

M99;

在子程序的開頭編制子程序號，在子程序的結尾用M99指令表示結束。

(2)子程序的調用格式如下:

M98P×××××××

P后面的前3位為重復調用次數，省略時為調用一次;后4位為子程序號。

(3)子程序嵌套。子程序執(zhí)行過程中也可以調用其他子程序，這就是子程序嵌套。子程序嵌套的次數由具體控制系統(tǒng)規(guī)定。編程中使用較多的是二重嵌套，其程序執(zhí)行過程如

圖2.26所示。圖2.26子程序的嵌套

2.3.3程序編制實例

1.數控車床編程實例一

對于數控車床來說，采用不同的數控系統(tǒng)其編程方法也不盡相同，這里以FANUC—0

系統(tǒng)編程語言為例介紹數控車床的加工程序編制。

1)該系統(tǒng)編程的有關規(guī)定和部分指令說明

(1)絕對值編程與增量值編程。絕對值編程時用X.Z表示X軸與Z軸的坐標值;增量值編程時用U－W－表示X軸和Z軸上的相對移動量。絕對值編程和增量值編程可在零件加工程序中混用。

(2)直徑與半徑編程。X軸方向絕對值編程與增量值編程均采用直徑編程。

(3)小數點編程。該系統(tǒng)允許使用小數點編程，如X50.0可寫成X50.。

(4)工件坐標系的設置。該系統(tǒng)用G50指令設定工件坐標系，而不用G92指令。設置工件坐標系的編程格式為:G50X-Z-。該指令一般作為第一條指令放在整個程序的最

前面。

(5)刀具補償功能。該系統(tǒng)具有刀尖圓弧半徑補償功能，使用的指令為G41、G42和G40;還具有刀具長度補償功能，其編程格式為:T××××，前兩位數字表示刀具位置

號，后兩位數字表示刀具補償號。刀具補償號從01開始，

00表示取消刀補。如T0100表示取消1號刀刀補。

(6)固定循環(huán)功能?？梢杂肎90、G92、G94指令分別進行外圓切削循環(huán)、螺紋切削循環(huán)和端面切削循環(huán)。

①外圓切削循環(huán)。其編程格式如下:

G90X(U)-Z(W)-F-;

如圖2.27(a)所示，刀尖從起始點A開始，按矩形循環(huán)，最后又回到起始點。圖中虛線表示刀具快速移動，實線表示按F指令的工進速度移動。

圖2.27(b)所示為車圓錐面循環(huán)，起程序段為:G90X(U)-Z(W)-R-F-;刀尖從起始點A開始按梯形循環(huán)，最后又回到起始點。R為圓錐體大小端的半徑差值。圖2.27外圓切削循環(huán)

②螺紋切削循環(huán)。其編程格式如下:

G92X(U)-Z(W)-F-;

如圖2.28(a)所示，刀尖從起始點A開始，按矩形循環(huán)。F為工件螺距。

G92X(U)-Z(W)-R-F-;為車圓錐螺紋的指令。如圖2.28(b)所示，刀尖從起始點A開始，按梯形循環(huán)。F為工件螺距，

R為圓錐螺紋大小端的半徑差值。

③端面切削循環(huán)。其編程格式如下:

G94X(U)-Z(W)-R-F;

圖2.29為切削帶有錐度的端面循環(huán)。刀尖從起始點A開始按1、2、3、4順序循環(huán)，2(F)、3(F)表示F代碼指令的工進速度，

1(R)、4(R)的虛線表示刀具快速移動。R為錐面的長度。當去掉編程格式中的R時，即為切削不帶錐度的端面循環(huán)。圖2.28螺紋切削循環(huán)圖2.29車帶有錐度的端面循環(huán)

2)編程步驟

如圖2.30所示的零件，其材料為45鋼，零件的外形輪廓有直線、圓弧和螺紋。欲在某數控車床上進行精加工，需編制精加工程序。圖2.30車削零件示例

(1)依據圖樣要求，確定工藝方案及走刀路線。按先主后次的加工原則，確定其走刀路線。首先切削零件的外輪廓，方向為自右向左加工，具體路線為:先倒角(1×45°)→切削螺紋的實際路徑?47.8→切削錐度部分→切削?62→倒角(1×45°)→切削?80→切削圓弧部分→切削?80，再切槽，最后車削螺紋。

(2)選用刀具并畫出刀具布置圖。根據加工要求需選用三把刀具。1號刀為外圓車刀，2號刀為3mm的切槽刀，

3號刀為螺紋車刀。刀具布置圖見圖2.30(b)。對刀時采用對刀儀，以1號刀為基準。3號刀刀尖相對于1號刀刀尖在Z向偏量15mm，由3號刀的程序

進行補償，其補償值通過控制面板手工輸入，以保持刀尖位置的一致。

(3)確定工件坐標系。由工件圖樣尺寸分布情況確定工件坐標系原點O在工件內端面處，刀具零點坐標為(200，

350)。

(4)確定切削用量。切削用量應根據工件材料、硬度、刀具材料及機床等因素來綜合考慮，一般由經驗確定。本例各刀具切削用量情況如表2.9所示。

(5)編制精加工程序。該系統(tǒng)可以采用絕對值和增量值混合編程，絕對值用X、Z地址，增量值用U、W地址，采用小數點編程。程序如下:

2.數控車床編程實例二

如圖2.31(a)所示零件，其中?80外徑不加工，制訂其數控車削工藝和編制加工程序。圖2.31加工零件

1)確定工件的裝夾方式及設計加工工藝路線

(1)確定工件原點及裝夾方式。零件的設計基準為工件左端面回轉中心，因此取該點為工件坐標系原點，以工件左端面及?80外圓為安裝基準。工件裝夾及刀具布置示意圖如

圖2.31(b)所示。

(2)設計加工工藝路線如下:

①平端面。

②粗車:M36×4螺紋實際外圓→?40外圓→?50端面→R35圓弧面。

③精車:M36×4螺紋實際外圓→?40外圓→?50端面→R35圓弧面。

④車?30處退刀槽。

⑤車M36×4螺紋。

2)選擇加工刀具

根據加工要求選取主偏角為93°的外圓車刀粗、精加工外形輪廓;選用5mm寬的切槽刀加工退刀槽;選用60°螺紋車刀加工螺紋。刀具編號及刀尖圓弧半徑補償號使用同一號碼，分別為02、04和06。

3)確定切削用量

各工序的切削用量見表2.10。

4)編制程序

采用設置刀偏法建立工件坐標系統(tǒng)。設零件程序號為O1000。編制的程序如下:

3.數控銑削編程實例

圖2.32所示是一蓋板零件。該零件的毛坯是一塊180mm×90mm×12mm的板料，要求銑削成圖中粗實線所示的外形。由圖2.32可知，各孔已加工完，各邊留有5mm的銑

削留量。

1)確定工件坐標系

編程時，工件坐標系原點定在工件左下角A點(如圖2.

33所示)。

2)定位和裝夾工件

銑削時，以零件的底面和210H8的孔定位，從60mm孔對工件進行壓緊。

3)選擇刀具和對刀點選用一把10mm的立銑刀進行加工。對刀點在工件坐標系中的位置為(-25，

10，40)。

4)確定走刀路線

刀具的切入點為B點，刀具中心的走刀路線為:對刀點1—下刀點2—b—c—c'—…—下刀點2—對刀點1。

5)計算數值

本例中零件的特點是形狀比較簡單，數值計算比較方便?，F按輪廓編程，根據圖2.32和圖2.33計算各基點及圓心點坐標如下:

A(0，

0)B(0，