數(shù)控編程入門知識

1、數(shù)控編程數(shù)控加工程序編制就是將加工零件的工藝過程、工藝參數(shù)、工件尺寸、刀具位移的方向及其它輔助動作（如換刀、冷卻、工件的裝卸等）按運(yùn)動順序依照編程格式用指令代碼編寫程序單的過程。所編寫的程序單即加工程序單。 數(shù)控加工的坐標(biāo)系與指令系統(tǒng)： 數(shù)控加工程序的編寫方法有兩種，手工編程和自動編程，手工編程是由用戶根據(jù)加工要求，使用該機(jī)床的指令代碼手工書寫數(shù)控程序。自動編程是由用戶運(yùn)行編程軟件，輸入零件圖紙和加工參數(shù)(如進(jìn)給量、背吃刀量、切削速度，工件材料、毛坯尺寸等)，由編程軟件自動生成數(shù)控程序。兩種編程方法各有所長。 一、坐標(biāo)系 為了確定機(jī)床的運(yùn)動方向和運(yùn)動距離，必須在機(jī)床上建立坐標(biāo)系，以描述刀具和工

2、件的相對位置及其變化關(guān)系。 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸的指定方法已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，我國在JB30511982中規(guī)定了各種數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動方向，它按照右手法則規(guī)定了直角坐標(biāo)系中X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸和A、B、C三個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的關(guān)系。如圖13-4所示。 圖13-5(a)為車床的坐標(biāo)系，裝夾車刀的溜板可沿兩個方向運(yùn)動，溜板的縱向運(yùn)動平行于主軸，定為Z軸，而溜板垂直于Z軸方向的水平運(yùn)動，定為X軸，由于車刀刀尖安裝于工件中心平面上，不需要作豎直方向的運(yùn)動，所以不需要規(guī)定Y軸。 file:/C:/Users/ADMINI1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image

3、001.jpg file:/C:/Users/ADMINI1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg 圖13-5(b)為三軸聯(lián)動立式銑床的坐標(biāo)系，圖中安裝刀具的主軸方向定為Z軸，主軸可以上下移動，機(jī)床工作臺縱向移動方向定為X軸。與X、Z軸垂直的方向定為Y軸。 二、坐標(biāo)原點(diǎn) 機(jī)床原點(diǎn)：由機(jī)床生產(chǎn)廠家在設(shè)計機(jī)床時確定，由于數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)軸的正方向是定義好的，所以原點(diǎn)一旦確定，坐標(biāo)系就確定了，機(jī)床原點(diǎn)也稱機(jī)械原點(diǎn)或零點(diǎn)，是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)不能由用戶設(shè)定，一般位于機(jī)床行程的極限位置。機(jī)床原點(diǎn)的具體位置須參考具體型號的機(jī)床隨機(jī)

4、附帶的手冊，如數(shù)控車的機(jī)床原點(diǎn)一般位于主軸裝夾卡盤的端面中心點(diǎn)上。 1、機(jī)床參考點(diǎn)：機(jī)床參考點(diǎn)是相對于機(jī)床原點(diǎn)的一個特定點(diǎn)，它由機(jī)床廠家在硬件上設(shè)定，廠家測量出位置后輸入至NC中，用戶不能隨意改動，機(jī)床參考點(diǎn)的坐標(biāo)值小于機(jī)床的行程極限。為了讓NC系統(tǒng)識別機(jī)床坐標(biāo)系，就必須執(zhí)行回參考點(diǎn)的操作，通常稱為回零操作?；蛘呓蟹祬⒉僮?，但并非所有的NC機(jī)床都設(shè)有機(jī)床參考點(diǎn)。 2、工件原點(diǎn)：也叫編程原點(diǎn)，它是編程人員在編程前任意設(shè)定的，為了編程方便，選擇工件原點(diǎn)時，應(yīng)盡可能將工件原點(diǎn)選擇在工藝定位基準(zhǔn)上，這樣對保證加工精度有利，如數(shù)控車一般將工件原點(diǎn)選擇在工件右端面的中心點(diǎn)。工件原點(diǎn)一旦確立，工件坐標(biāo)系就確

5、定了。編寫程序時，用戶使用的是工件坐標(biāo)系，所以在啟動機(jī)床加工零件之前，必須對機(jī)床進(jìn)行設(shè)定工件原點(diǎn)的操作，以便讓NC確定工件原點(diǎn)的位置，這個操作通常稱為對刀。對刀是加工零件前一個非常重要且不可缺少的步驟，否則不但不可能加工出合格的零件還會導(dǎo)致事故的發(fā)生，在高檔數(shù)控系統(tǒng)中，工件原點(diǎn)甚至在一個程序中還可以進(jìn)行變換，由相應(yīng)的選擇工件原點(diǎn)指令完成。工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離叫原點(diǎn)偏置。 三、坐標(biāo)指令 在加工過程中，工件和刀具的位置變化關(guān)系由坐標(biāo)指令來指定，坐標(biāo)指令的值的大小是與工件原點(diǎn)帶符號的距離值。坐標(biāo)指令包括：X、Y、Z、U、V、W、I、J、K、R等。其中，通常來說X、Y、Z是絕對坐標(biāo)方式；U、V

6、、W相對坐標(biāo)方式，但在三坐標(biāo)以上系統(tǒng)中，有相應(yīng)的G指令來表示是絕對坐標(biāo)方式還是相對坐標(biāo)方式，不使用U、V、W來表示相對坐標(biāo)方式；I、J、K或R是表示圓弧的參數(shù)的兩種方法，I、J、K表示圓心與圓弧起點(diǎn)的相對坐標(biāo)值，R表示圓弧的半徑。 指令： 也稱準(zhǔn)備功能(prepare function)指令，簡稱G功能指令或G代碼，C指令確定的功能，可分為坐標(biāo)系設(shè)定類型、插補(bǔ)功能類型、刀具補(bǔ)償功能類型、固定循環(huán)類型等。 G指令由字母G和其后兩位數(shù)字組成，從GOO到G99共100種；其中GOO至G09可簡寫為G0至G9 一下是一些常用的G指令： 1、G00與G01 G00運(yùn)動軌跡有直線和折線兩種，該指令只是用于

7、點(diǎn)定位，不能用于切削加工 G01按指定進(jìn)給速度以直線運(yùn)動方式運(yùn)動到指令指定的目標(biāo)點(diǎn)，一般用于切削加工 2、G02與G03 G02:順時針圓弧插補(bǔ)G03:逆時針圓弧插補(bǔ) 3、G04(延時或暫停指令） 一般用于正反轉(zhuǎn)切換、加工盲孔、階梯孔、車削切槽 4、G40、G41、G42 半徑補(bǔ)償 G40：取消刀具半徑補(bǔ)償 5、G32、G92、G76，G32：螺紋切削 G92：螺紋切削固定循環(huán) G76：螺紋切削復(fù)合循環(huán) 6、車削加工：G70、G71、72、G73，G71：軸向粗車復(fù)合循環(huán)指令G70：精加工復(fù)合循環(huán) G72：端面車削，徑向粗車循環(huán) G73：仿形粗車循環(huán) 7、主軸設(shè)定指令G50：主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)定

8、 G96：恒線速度控制 G97：主軸轉(zhuǎn)速控制（取消恒線速度控制指令） M指令： 1、主軸正反轉(zhuǎn)停止指令 M03、M04、M05 M03：主軸正傳 M04：主軸反轉(zhuǎn) M05：主軸停止 2、切削液開關(guān) M08、M09 M08：液狀切削液開 M09：切削液關(guān) 3、運(yùn)動停止 M00、M01、M02、M30 M00：程序暫停 M01：計劃停止 M02：機(jī)床復(fù)位M30:程序結(jié)束，指針返回到開頭 4、M98：調(diào)用子程 序 5、M99：返回主程序 F指令 F代碼用于指定插補(bǔ)進(jìn)給速度。 F代碼編程有兩種，每分鐘進(jìn)給量編程和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量編程。在每分鐘進(jìn)給量編程中，F(xiàn)后的數(shù)值表示的是主軸每分鐘內(nèi)刀具的進(jìn)給量，比如：F

9、50，表示每分鐘進(jìn)給量為50mm值得注意的是，F(xiàn)代碼是模態(tài)指令，但一個程序中至少應(yīng)該在第一個插補(bǔ)指令后有一個F指令，例： G1X30 F60 指令 指令用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)速度，一個程序段內(nèi)只能含有一個代碼，由字母加數(shù)字表示，例如： 1.指定主軸的轉(zhuǎn)速是400rmin，則相應(yīng)的指令為S400。 2.在數(shù)控車系統(tǒng)中，根據(jù)加工工藝要求，零件端面要求恒線速度加工，因此，數(shù)控車系統(tǒng)中，對指令有特殊規(guī)定：端面恒線速度切削：如1 96 1000*其中1000是端面的線速度，為1000mmin。速度單位因機(jī)床而異，參見機(jī)床說明書3.端面恒線速度刪除：如2 97 1000。 指令 T指令用于指定所選用的刀具，它

10、由字母T和后接數(shù)字組成，在同一程序中，若同時指令坐標(biāo)移動指令和刀具T指令，執(zhí)行順序一般為先執(zhí)行T指令，但具體由機(jī)床廠家確定，參見機(jī)床說明書。 需要指出的是：有的數(shù)控系統(tǒng)如發(fā)那科(FANUC OTD)系統(tǒng)，刀具指令采用字母T加四位數(shù)字表示，四位數(shù)字的高2位表示刀具選擇號，低兩位表示刀具偏置號。具體表示方法見機(jī)床說明書。如：T0102表示一號刀，二號刀補(bǔ)。 程序名： 程序名是數(shù)控程序必不可少的第一行，由一個地址符加上后接四位數(shù)字組成，第一個字符或字母是具體的數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的，后接的四位數(shù)字是用戶任意取的?？梢孕∮谒奈?，但不能大于四位，根據(jù)具體數(shù)控系統(tǒng)要求，打頭的字符或字母一般為、或字母。 例：123

11、，7788，(CJK6236A2數(shù)控車床)是合法的程序名。 01111，08888，(MV5數(shù)控銑床)是合法的程序名. 子程序也有程序名，其程序名是主程序調(diào)用的入口。子程序的命名規(guī)則與主程序一樣，視不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的規(guī)則。 數(shù)控加工程序編制的步驟 一、工藝方案分析 1.確定加工對象是否適合于數(shù)控加工（形狀較復(fù)雜、精度一致性要求高）。 2.毛坯的選擇（對同一批量的毛坯和質(zhì)量應(yīng)有一定的要求）。 3.工序的劃分（盡可能采用一次裝夾、集中工序的加工方法）。 4.選用適合的數(shù)控機(jī)床。 二、工序詳細(xì)設(shè)計 1.工件的定位與夾緊。 2.工序劃分（先粗后精、先面后孔、先主后次、盡量減少換刀）。 3.刀具選擇

12、（應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)刀具系列、較高的剛性和耐用度、易換易調(diào)）。 4.切削參數(shù)（盡可能取高一點(diǎn)）. 5.走刀分配（走刀路線要短、次數(shù)要少、盡量避免法向切入、零件輪廓的最終加工應(yīng)盡 可能一次連續(xù)完成）。 6.工藝文件編制（工序卡、工具卡、走刀路線示意圖）。 7.工序卡包括：工步與走刀的序號、加工部位與尺寸、刀號及補(bǔ)償號刀具型式與規(guī)格、 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量及工時等。 三、運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)值計算 1.基點(diǎn)：兩個幾何元素（線、弧及樣條曲線）的交點(diǎn)。 2.節(jié)點(diǎn)：對非圓曲線用圓弧段來逼近，節(jié)點(diǎn)數(shù)的多少取決于逼近誤差、逼近方法及曲線 本身的性質(zhì)。 3.輔助計算：刀具的引入與退出路線的坐標(biāo)值計算，坐標(biāo)系的計算（絕對值、增量

13、值）。 四、編寫數(shù)控加工程序 1.用數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼（G、S、M）與程序格式，編寫加工程序。 2.編制機(jī)床調(diào)整卡，供操作者調(diào)整機(jī)床用。 3.輸入程序。 4.校驗與試切。 數(shù)控加工生產(chǎn)流程 使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工，一般包括如下過程 一、審圖并確定加工要求； 二、決定使用何種刀具； 三、確定工件的裝夾方法和夾具； 四、編寫加工程序； 五、打開機(jī)床電源； 六、輸入程序到機(jī)床的NC中； 七、裝刀、裝工件； 八、測量刀具長度和直徑偏置量； 九、對齊工件和設(shè)置工件原點(diǎn)； 十、檢查程序(試空車，修正程序錯誤)； 十一、通過試切來檢查切削狀態(tài)(如有必要, 修正錯誤、修正刀具偏置)； 十二、機(jī)床自動運(yùn)行

14、切削工件； 十三、產(chǎn)品完成。 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系采用的是右手笛卡爾直角坐標(biāo)系，其基本坐標(biāo)軸為X、Y、Z直角坐標(biāo)，如下圖所示，規(guī)定了X、Y、Z三個直角坐標(biāo)軸的方向，這個坐標(biāo)系的各個坐標(biāo)軸與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行。根據(jù)右手螺旋法則，我們可以確定出A、B、C三個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的方向。 z軸坐標(biāo)的確定： (1)與主軸軸線平行的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)。 (2)若無主軸則Z坐標(biāo)垂直于工件裝夾面。 (3)若有幾個主軸，可選一個垂直于裝夾面的軸作為主軸并確定為Z坐標(biāo)。 Z軸的正方向-增加刀具和工件之間距離的方向。 X軸坐標(biāo)的確定： (1)沒有回轉(zhuǎn)刀具或工件的機(jī)床上，X軸平行于主要切削方向且以該方向為正方向。 (2)在回轉(zhuǎn)工

15、件的機(jī)床上，X方向是徑向的且平行于橫向滑座，正方向為刀具離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向。 3)在回轉(zhuǎn)刀具的機(jī)床上：若Z坐標(biāo)水平，由刀具主軸向工件看，X坐標(biāo)正方向指向右方；若Z坐標(biāo)垂直，由刀具主軸向立柱看，X坐標(biāo)正向指向右方。 Y軸坐標(biāo)方向由右手笛卡爾坐標(biāo)確定。 機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn) 機(jī)床原點(diǎn)為機(jī)床上的一個固定點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)或機(jī)床零位。是機(jī)床制造廠家設(shè)置在機(jī)床上的一個物理位置，其作用是使機(jī)床與系統(tǒng)同步，建立測量機(jī)床運(yùn)動坐標(biāo)的起始點(diǎn)。并用M表示。該點(diǎn)是確定機(jī)床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)。 機(jī)床參考點(diǎn) 用R表示，它是機(jī)床制造廠在機(jī)床上用行程開關(guān)設(shè)置的一個物理位置，與機(jī)床原點(diǎn)的相對位置是固定的，機(jī)床出廠前由機(jī)床廠精密測量確定的

16、。 機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)是通過機(jī)床參考點(diǎn)間接確定的，機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床上的一個固定點(diǎn)，其與機(jī)床零點(diǎn)間有一確定的相對位置，一般設(shè)置在刀具運(yùn)動的X、Z正向最大極限位置。在機(jī)床每次通電之后，工作之前，必須進(jìn)行回機(jī)床零點(diǎn)操作，使刀具運(yùn)動到機(jī)床參考點(diǎn)，其位置由機(jī)械檔塊確定。這樣，通過機(jī)床回零操作，確定了機(jī)床零點(diǎn)，從而準(zhǔn)確地建立機(jī)床坐標(biāo)系，即相當(dāng)于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部建立一個以機(jī)床零點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，一般情況下，機(jī)床坐標(biāo)系在機(jī)床出廠前已經(jīng)調(diào)整好，不允許用戶隨意變動。 浮動原點(diǎn) 當(dāng)機(jī)床參考點(diǎn)不能或不便滿足編程要求時，可根據(jù)工件位置而自行設(shè)定的一個相對固定的而又不需永久存儲其位

17、置的原點(diǎn)。具有浮動原點(diǎn)指令功能的機(jī)床，允許將其測量系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)或程序原點(diǎn)設(shè)在相對于機(jī)床參考點(diǎn)的任何位置上。 刀架相關(guān)點(diǎn) 從機(jī)械意義上說，所謂尋找機(jī)床參考點(diǎn)，就使刀架相關(guān)點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)重合，從而使數(shù)控系統(tǒng)得知刀架相關(guān)點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置。所謂刀具的長度補(bǔ)償即刀尖相對于該點(diǎn)的長度尺寸即刀長。實(shí)際上數(shù)控機(jī)床往往使用刀庫中的某把刀作為基準(zhǔn)刀具，其他刀具的長度補(bǔ)償均是刀尖相對該刀具刀尖的長度尺寸，對刀則由基準(zhǔn)刀具完成。 工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，工件原點(diǎn)的位置是人為設(shè)定的，它是由編程人員在編制程序時根據(jù)工件的特點(diǎn)選定的，所以也稱編程原點(diǎn)。 數(shù)控車床加

18、工零件的工件原點(diǎn)一般選擇在工件右端面、左端面或卡爪的前端面與Z軸的交點(diǎn)上。是以工件右端面與Z軸的交點(diǎn)作為工件原點(diǎn)的工件坐標(biāo)系。 同一工件，由于工件原點(diǎn)變了，程序段中的坐標(biāo)尺寸也隨之改變。因此，數(shù)控編程時，應(yīng)該首先確定編程原點(diǎn)，確定工件坐標(biāo)系。編程原點(diǎn)的確定是在工件裝夾完畢后，通過對刀確定。 對刀 在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀具的刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置。即常說的對刀問題。數(shù)控機(jī)床上，目前，常用的對刀方法為手動試切對刀。 在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀具的刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置。即常說的對刀問題。數(shù)控機(jī)床上，目前，常用的對刀方法為手動試切對刀。 數(shù)控車床對刀方法基本相同，首先將工件在三爪卡盤上裝夾好之后，用手動方法操作機(jī)床，具體步驟如下： 1）回參考點(diǎn)操作 采用ZERO或HOM