第2章 數(shù)控編程基礎教材

第2章數(shù)控編程基礎

§2.1程序編制的基礎

一、程序編制的基本概念

從零件圖紙到編制零件加工程序的全部過程，稱為程序編制。

程序編制分為手工和自動編程兩種。

手工編程的步驟：

圖2-1手工編程過程的框圖

零件圖紙確定工藝過程計算加工軌跡和尺寸

編制程序單程序校檢和試切校核檢驗YYNN完成二、數(shù)控加工工藝基礎（一）數(shù)控加工工序的劃分工序的劃分原則：先面后孔的原則；刀具集中的原則；粗、精分開的原則；按部位分序的原則。（二）對刀點與換刀點對刀點：刀具相對于工件運動的起點，又稱起刀點，也就是程序運行的起點。對刀點可以設置在零件、夾具上面或機床上面。機床零點對刀點工作零點y0x0x1y1換刀點x2y2圖2-2對刀點的坐標值xyY軸偏置量X軸偏置量工件原點Z軸偏置量Y軸機床原點X軸Z軸臥式數(shù)控機床的坐標系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機床原點工件原點立式數(shù)控機床的坐標系Z軸

換刀點：一把刀具用完后，為防止刀具與工件相碰，刀具要先到工件之外，再進行換刀這個位置就叫換刀點。換刀點應根據(jù)工序內(nèi)容的安排。為了防止換刀時刀具碰傷工件，換刀點往往設在零件的外面。（三）走刀路線的選擇走刀路線是指數(shù)控加工過程中刀位點相對于被加工工件的運動軌跡。刀心運動軌跡刀心運動軌跡刀心運動軌跡

(a)(b)(c)接刀痕銑刀銑刀銑刀圖2-3走刀的軌跡

走刀路線的選擇原則：①保證零件的加工精度和表面租糙度；②方便數(shù)值計算，減少編程工作量；③縮短走刀路線，減少空行程。（四）數(shù)控機床的選擇

1.平面孔系零件的加工

這類零件或孔數(shù)較多，或孔位置精度要求較高，宜用點位直線控制的數(shù)控鉆床與鏜床加工。2.旋轉(zhuǎn)體類零件的加工此類零件多選用數(shù)控車床或數(shù)控磨床加工。3.平面輪廓的加工

此類零件的輪廓多由直線和圓弧組成，一般選兩坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床加工。（五）程編中的誤差控制

誤差源：

１．逼近誤差；4.立體輪廓表面的加工

一般選用具有三軸或三軸以上聯(lián)動功能的數(shù)控銑床加工此類零件。２．插補誤差；３．圓整誤差；程編中的誤差應控制在總誤差的10%~20%之內(nèi)。

§2.2數(shù)控加工的編程基礎

程序字按其功能的不同可分為：順序號字N、準備功能字G、尺寸字XYZUVWIJKR、進給功能字F、主軸轉(zhuǎn)速功能字S、刀具功能字T和輔助功能M字7種類型。N01G91G00X50Y60N02G01X1000Y5000F150S300

T12M03．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．N10G00X-50Y-60M02每個程序段以序號“N”開頭，M02=END作為整個程序的結束。字的功能

（1）順序號字N

又稱程序段號或程序段序號

順序號字N和1～4位后續(xù)數(shù)字作用：

組成：對程序的校對和檢索修改

（2）準備功能字G

又稱G功能或G指令

建立機床或控制系統(tǒng)工作方式

作用：

常見G指令見表（3）尺寸字

作用：確定機床上刀具運動終點的坐標位置

確定終點的直線坐標尺寸

：X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R確定終點的角度坐標尺寸

：A，B，C，D，E確定圓弧輪廓的圓心坐標尺寸

：I，J，K（4）進給功能字F

又稱F功能或F指令

作用：指定切削的進給速度

（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S

又稱S功能或S指令

指定主軸轉(zhuǎn)速

作用：（6）刀具功能字T

又稱T功能或T指令

作用：指定加工時所用刀具的編號

（7）輔助功能字M

又稱M功能或M指令

作用：指定數(shù)控機床輔助裝置的開關動作

常見M指令見表程序格式

1、程序段格式

程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式

舉例：

N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M082、加工程序的一般格式

（1）程序開始符、結束符

（2）程序名

（3）程序主體

（4）程序結束指令

一、編制數(shù)控程序常用的指令代碼（一）準備功能代碼（G代碼）準備功能代碼用于指定一些動作或選擇一種操作方式，它使用G字編程。

1．與坐標設定有關的指令

模態(tài)代碼是指某些G代碼在一個程序段被指定后，直到以后程序段出現(xiàn)同組的另一個代碼時才失效的G代碼。非模態(tài)代碼是指只有書寫了該代碼時才有效的代碼。代碼功能代碼功能G11坐標軸的平移和旋轉(zhuǎn)G17選擇XY平面G10取消G11G18選擇ZX平面G15工件坐標系選擇(模態(tài))G19選擇YZ平面G16工件坐標系選擇(非模態(tài))表2-1與坐標設定有關的指令

G52局部坐標系設定G53機床坐標系選擇G54直線偏移XG55直線偏移YG56直線偏移ZG57直線偏移XYG58直線偏移XZG59直線偏移YZ2．與坐標軸移動有關的指令

代碼功能代碼功能G00定位（快速直線插補）G03逆圓或螺旋線插補G01直線插補G30回零G02順圓或螺旋線插補

表2-2與坐標軸移動有關的指令

3．刀具補償指令代碼功能G40刀具半徑補償取消G41刀具半徑左補償G42刀具半徑右補償表2-3與刀具補償有關的指令

G43刀具長度正補償G44刀具長度負補償G49刀具長度補償取消刀具半徑補償指令G40、G41、G42G41G42刀具長度補償指令G49、G43、G44－補償?shù)毒唛L度差值。指令格式：

G01G43/G44Z_H_……G01G49刀具長度補償?shù)慕⒅挥性谝苿又噶钕虏拍苌А?/p>

4．與指令確定的數(shù)值有關的指令

代碼功能代碼功能G90絕對值編程G95進給量（每轉(zhuǎn)）G91增量值編程G20輸入值為英制G94進給速度（每分鐘）G21輸入值為米制表2-4與指令確定的數(shù)值有關的指令

5．可簡化編程的指令

代碼功能代碼功能G50幾何縮放取消G83深孔鉆孔固定循環(huán)G51幾何縮放G84旋攻螺紋固定循環(huán)G62鏡象加工G85鏜孔固定循環(huán)(切速退刀G73高速深孔鉆孔固定循環(huán)G86鏜孔固定循環(huán)(快退刀)G74左旋攻螺紋固定循環(huán)G87背鏜固定循環(huán)(快退刀)G76精鏜固定循環(huán)G89背鏜固定循環(huán)(同G85)G80固定循環(huán)功能取消G81鉆孔固定循環(huán)G82固定循環(huán)（同G81）

表2-5可簡化編程的指令

6．宏指令

G100～120各代碼可供建立用戶指令，以簡化程序編制。7．其他功能G代碼

代碼功能代碼功能G04進給暫停G61急停檢查（非模態(tài)）G09急停檢查（非模態(tài)）G64取消急停檢查G22程序行程極限有效G175圓簡周邊切削G23程序行程極限無效G31跳步G174圓簡周邊切削無效

表2-6其他功能G代碼

（1）快速直線插補(G00)

G00快速直線插補控制機床各軸以最大速率從現(xiàn)在位置移動到指令位置。G00是模態(tài)代碼。

其編程格式為：G00XYZ。XYZ起點(x0,y0,z0)終點(x,y,z)

（2）直線插補(G01)

直線插補G01程序段控制各軸以指定的進給速率沿直線方向從現(xiàn)在位置移動到指令位置。G01是模態(tài)代碼

其編程格式為：G01XYZF(進給速率)。XYZ起點(x0,y0,z0)終點(x,y,z)（3）順圓弧插補（G02）圓弧插補G02程序段可以使機床從現(xiàn)在位置沿圓順時針弧軌跡運動到指令位置，進給速率沿圓弧的切線方向，大小等于編程的進給率F。G02表示刀具沿順圓運動(CW)。XYZ起點(x0,y0,z0)終點(x,y,z)（4）逆圓弧插補（G03）圓弧插補G03程序段可以使機床從現(xiàn)在位置沿逆時針圓弧軌跡運動到指令位置，進給速率沿圓弧的切線方向，大小等于編程的進給率F。G03表示刀具沿逆圓運動(CCW)。XYZ終點(x0,y0,z0)起點(x,y,z)圓弧插補可以用兩種方式編程：①編程G02或G03及I、J、K字定義圓弧中心點，稱為中心編程，當圓弧的中心是關鍵尺寸時，選用該編程方法；XYZ起點(x0,y0,z0)終點(x,y,z)

其編程格式為：G02XYZIJKF(進給速率)。O(I,J,K)

②半徑編程當圓弧的半徑R或終點坐標為關鍵尺寸時，選用該編程方法。XYZ起點(x0,y0,z0)終點(x,y,z)

其編程格式為：G02XYZRF(進給速率)。O(I,J,K)R

當圓心角

180o時，R以正值表示；當圓心角>180o時，R以負值表示。但整圓不能用此編程方法。

（二）輔助功能代碼（M代碼）

輔助功能代碼（M代碼）用于指令控制功能和機床功能，多與程序執(zhí)行和機械控制有關。

1．M00程序停止。執(zhí)行M00后程序停止，可按機床上的起動按鈕使機床重新起動，繼續(xù)執(zhí)行以后的程序。

2．M01可選擇的程序停止。當按下機床操作面板上的“選擇開機”按鈕時，執(zhí)行M0l以后程序停止，重新起動則繼續(xù)執(zhí)行下段。

3．M02和M30程序結束。（三）F、S、T指令—都是續(xù)效代碼（1）F指令為進給速度指令，該表示方法有：4．M03、M04和M05主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。

5．M06換刀。

F后所跟的數(shù)字就是實際進給速度。如F50表示進給速度為50mm/min。（2）S指令—主軸轉(zhuǎn)速指令

S后所跟的數(shù)字就是實際主軸轉(zhuǎn)速。如S1000表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。（3）T指令—刀號指令，T后跟兩位數(shù)字，這兩位數(shù)字表示刀具的編號。二、主程序和子程序

（1）子程序：將重復出現(xiàn)的程序串單獨抽出來，按一定的格式寫成子程序，供主程序調(diào)用。

（2）子程序的格式：除有子程序名或子程序開頭代碼字外，還要有子程序結束代碼字。其余部分與主程序相同。

（3）主程序：程序中字子程序以外的部分便稱為主程序。1.定義機床坐標系是指用于確定機床的運動方向和移動距離的坐標系。三、機床坐標系標準的數(shù)控機床坐標系是一個右手笛卡爾直角坐標系其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標，相對于每個坐標軸的旋轉(zhuǎn)運動坐標為A、B、C。１、機床坐標系的確定2、機床坐標系的確定（1）機床相對運動的規(guī)定工件靜止，刀具運動（2）機床坐標系的規(guī)定用右手笛卡爾直角坐標系決定（3）運動方向的規(guī)定增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向3、坐標軸方向的確定

（1）Z坐標平行于主軸軸線刀具離開工件的方向為正向（2）X,Y坐標由右手笛卡爾坐標判斷例：根據(jù)圖中所示的數(shù)控立式銑床結構圖，試確定X、Y、Z直線坐標４、機床原點的設置

在機床上設置的一個固定點是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點（1）數(shù)控車床的原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處（2）數(shù)控銑床的原點一般取在X、Y、Z坐標的正方向極限位置上５、機床參考點

對機床運動進行檢測和控制的固定位置點四、編程坐標系

編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系如圖所示，其中O2即為編程坐標系原點編程原點：根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點機床原點工件原點機床參考點編程原點圖2-16數(shù)控車床坐標系及相關點的關系注：工件坐標系即是編程坐標系1、準備工作：

機床回參考點，確認機床坐標系通過夾具使零件定位，并使工件定位基準面與機床運動方向一致2、裝夾工件毛坯：3、對刀測量用簡易對刀法測量,方法如下:機床編程坐標系設定的實例

以數(shù)控銑床（FANUC0M）加工坐標系的設定為例零件圖樣：圖1：X、Y向?qū)Φ斗椒?、計算設定值X坐標設定值：X=-437.726+5+0.1+40=-392.626mmY坐標設定值：Y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mm用直徑為φ10的標準測量棒、塞尺對刀，得到測量值：X=-437.726,Y=-298.160,如圖1所示Z=-31.833，如圖2所示圖2：Z向?qū)Φ斗椒╖坐標設定值：Z=-31.833-0.2=-32.033mm5、設定