數(shù)控加工程序編制

第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)1.1機(jī)床坐標(biāo)系

為了確定機(jī)床個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)距離，需要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就叫做機(jī)床坐標(biāo)系1機(jī)床坐標(biāo)軸及其方向數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸分為平動(dòng)軸和轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)控機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)，有的是使刀具產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，有的則是使工件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。2023/1/131現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)鑒于以上兩方面情況，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不論機(jī)床的具體運(yùn)動(dòng)結(jié)果如何，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一按工件靜止而刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)來描述，并以右手笛卡爾坐標(biāo)系表達(dá)，其坐標(biāo)軸用X，Y，Z表示，用來描述機(jī)床的主要平動(dòng)軸，稱為基本坐標(biāo)軸，若機(jī)床有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繞X，Y和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸分別用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定則確定。

2023/1/132現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)2Z坐標(biāo)軸將機(jī)床主軸沿其軸線方向運(yùn)動(dòng)的平動(dòng)軸定義為Z軸。所謂主軸是指產(chǎn)生切削動(dòng)力的軸，例如銑床、鉆床、鏜床上的刀具旋轉(zhuǎn)軸和車床上的工件旋轉(zhuǎn)軸。如果主軸能夠擺動(dòng)，即主軸軸線方向是變化的，則以主軸軸線垂直于機(jī)床工作臺裝卡面時(shí)的狀態(tài)來定義Z軸。對于Z軸的方向，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以增大刀具與工件間距離的方向?yàn)閆軸的正方向。

2023/1/133現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)3X坐標(biāo)軸將在垂直于Z軸的平面內(nèi)的一個(gè)主要平動(dòng)軸指定為X軸，它一般位于與工件安裝面相平行的水平面內(nèi)。對于不同類型的機(jī)床，X軸及其方向有具體的規(guī)定。例如對于銑床、鉆床等刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸是水平的，則X軸規(guī)定為從刀具向工件方向看時(shí)沿左右運(yùn)動(dòng)的軸，且向右為正若Z軸是垂直的，則X軸規(guī)定為從刀具向立柱(若有兩個(gè)立柱則選左側(cè)立柱)方向看時(shí)沿左右運(yùn)動(dòng)的軸，且向右為正。

4Y坐標(biāo)軸Y軸及其方向則是根據(jù)X和Z軸按右手法則確定。2023/1/134現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)2023/1/135現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)5機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。對某一具體的機(jī)床來說，機(jī)床原點(diǎn)是固定的，是機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置2023/1/136現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)

6機(jī)床參考點(diǎn)是用于對機(jī)床工作臺、滑板以及刀具相對運(yùn)動(dòng)的測量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)和控制的點(diǎn)，也稱為機(jī)床零點(diǎn)。參考點(diǎn)相對于機(jī)床原點(diǎn)來講是一個(gè)固定值。它是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按鈕使移動(dòng)部件移動(dòng)到機(jī)床坐標(biāo)系中的一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床在工作時(shí)，移動(dòng)部件必須首先返回參考點(diǎn)，測量系統(tǒng)置零，之后測量系統(tǒng)即可以以參考點(diǎn)作為基準(zhǔn)，隨時(shí)測量運(yùn)動(dòng)部件的位置。2023/1/137現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)7工件坐標(biāo)系和工件零點(diǎn)用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置而建立的坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)就是工件零點(diǎn)工件零點(diǎn)的一般選用原則：工件零點(diǎn)選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上，這樣可以直接用圖紙標(biāo)注的尺寸作為編程點(diǎn)的坐標(biāo)值，減少計(jì)算工作量；能使工件方便地裝卡、測量和檢驗(yàn)；工件零點(diǎn)盡量選擇尺寸精度較高、粗糙度比較低地工件表面上，以提高加工精度和同一批零件的一致性；對于有對稱形狀地幾何零件，工件零點(diǎn)最好選擇對稱中心上。2023/1/138現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)8程序原點(diǎn)為了編程方便，在圖紙上選擇一個(gè)適當(dāng)位置作為程序原點(diǎn)，也叫編程原點(diǎn)或程序零點(diǎn)。對于簡單零件，工件零點(diǎn)就是程序零點(diǎn)，這時(shí)的編程坐標(biāo)系就是工件坐標(biāo)系。對于形狀復(fù)雜的零件，需要編制幾個(gè)程序或子程序，為了編程方便和減少許多坐標(biāo)值的計(jì)算，編程零點(diǎn)就不一定設(shè)在工件零點(diǎn)上，而設(shè)在便于程序編制的位置。程序原點(diǎn)一般用G92或G54~G59（對于數(shù)控鏜銑床）和G50（對于數(shù)控車床）指定2023/1/139現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)1.2原點(diǎn)偏移現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都要求機(jī)床在回零操作，即使機(jī)床回到程序原點(diǎn)或機(jī)床參考點(diǎn)之后，通過手動(dòng)或程序命令初始化控制系統(tǒng)后，才能啟動(dòng)。機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移值存放在機(jī)床常數(shù)中。對于編程員來說，一般只要知道工件上的程序原點(diǎn)就夠了，與機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)無關(guān)，也與所選用的機(jī)床型號無關(guān)。工件在機(jī)床上固定后，程序原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量必須通過測量來確定。2023/1/1310現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)1.2原點(diǎn)偏移機(jī)床的原點(diǎn)偏移，實(shí)質(zhì)上使機(jī)床參考點(diǎn)向程序員定義在工件上的程序原點(diǎn)的偏移?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都配有工件測量頭，在手動(dòng)操作下能準(zhǔn)確地測量該偏移量，存在G54到G59原點(diǎn)偏移寄存器中，供CNC系統(tǒng)原點(diǎn)偏移計(jì)算用沒有工件測量頭地情況下，程序原點(diǎn)位置地測量要靠對刀的方式來實(shí)現(xiàn)2023/1/1311現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)下圖描述了一個(gè)一次裝夾加工三個(gè)相同零件的多程序原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)之間的關(guān)系及偏移計(jì)算方法2023/1/1312現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)采用G54到G59實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)偏移首先設(shè)置G54到G56原點(diǎn)偏移寄存器對于零件1：G54X-10.0Y-7.0Z0對于零件2：G55X-14.0Y-11.5Z0對于零件3：G56X-18.5Y-10.3Z0然后調(diào)用：N1G90G54……//加工第一個(gè)零件N7G55……//加工第二個(gè)零件N10G56……//加工第三個(gè)零件2023/1/1313現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)采用G92實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)偏移N1G90N2G92X10.0Y7.0Z0//對刀定義程序原點(diǎn)……//加工第一個(gè)零件N8G00X0Y0//快速回程序原點(diǎn)N9G92X4.0Y4.5//對刀定義程序原點(diǎn)……//加工第二個(gè)零件N13G00X0Y0//快速回程序原點(diǎn)N14G92X4.5Y-1.2//對刀定義程序原點(diǎn)……//加工第三個(gè)零件2023/1/1314現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié)數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)1.3絕對坐標(biāo)編程及增量坐標(biāo)編程絕對坐標(biāo)編程：在程序中用G90指定，刀具運(yùn)動(dòng)過程中所有的刀具位置坐標(biāo)是以一個(gè)固定的編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)給出的，即刀具運(yùn)動(dòng)的指令數(shù)值（刀具運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)），是與某一固定的編程原點(diǎn)之間的距離給出。增量坐標(biāo)編程：在程序中用G91指定，刀具運(yùn)動(dòng)的指令數(shù)值是按刀具當(dāng)前所在位置到下一個(gè)位置之間的增量給出。2023/1/1315現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式 數(shù)控程序由一系列程序段和程序塊構(gòu)成。 每一程序段用于描述準(zhǔn)備功能、刀具坐標(biāo)位置、工藝參數(shù)和輔助功能等。 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對數(shù)控機(jī)床的數(shù)控程序的編碼字符和程序段格式、準(zhǔn)備功能和輔助功能等制定了若干標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。2023/1/1316現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式2.1程序的結(jié)構(gòu)與格式 （1）程序的結(jié)構(gòu)程序的組成：刀具T01程序名：O2000

程序段N01G91G17G00G42T01X85Y-25N02Z-15S400M03M08N03G01X85F300N04G03Y50I25N05G01X-75N06Y-60N07G00Z15M05M09N08G40X75Y35M022023/1/1317現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式上面是一個(gè)完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段組成。程序名是該加工程序的標(biāo)識；程序段是一個(gè)完整的加工工步單元，它以N（程序段號）指令開頭，LF指令結(jié)尾；

M02作為整個(gè)程序結(jié)束的指令，有些數(shù)控系統(tǒng)可能還規(guī)定了一個(gè)特定的程序開頭和結(jié)束的符號，如%、EM等2023/1/1318現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式由上面的程序可知：加工程序——由程序名和若干程序段有序組成的指令集。程序是由若干程序段組成程序段是由干指令字組成。指令字是由字母（地址符）和其后所帶的數(shù)字一起組成。2023/1/1319現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式（2）程序段的格式

程序段的格式，是指一個(gè)程序段中指令字的排列順序和書寫規(guī)則，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數(shù)控系統(tǒng)就不能接受。目前廣泛采用的是地址符可變程序段格式（或者稱字地址程序段格式），格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_LF這種格式的特點(diǎn)：

程序段中的每個(gè)指令字均以字母（地址符）開始，其后再跟符號和數(shù)字。指令字在程序段中的順序沒有嚴(yán)格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫。不需要的指令字或者與上段相同的續(xù)效代碼可以省略不寫。因此，這種格式具有程序簡單、可讀性強(qiáng)，易于檢查等優(yōu)點(diǎn)。2023/1/1320現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式 常用地址碼的含義如表所示機(jī)能地址碼意義程序號

順序號

準(zhǔn)備機(jī)能O

N

G程序編號

順序編號

機(jī)床動(dòng)作方式指令坐標(biāo)指令X.Y.Z

A.B.C.U.V.W

R

I.J.K坐標(biāo)軸移動(dòng)指令

附加軸移動(dòng)指令

圓弧半徑

圓弧中心坐標(biāo)進(jìn)給機(jī)能

主軸機(jī)能

刀具機(jī)能F

S

T進(jìn)給速度指令

主軸轉(zhuǎn)速指令

刀具編號指令輔助機(jī)能M

B接通、斷開、啟動(dòng)、停止指令

工作臺分度指令補(bǔ)償

暫停

子程序調(diào)用

重復(fù)

參數(shù)H.D

P.X

I

P.Q.R刀具補(bǔ)償指令

暫停時(shí)間指令

子程序號指定

固定循環(huán)重復(fù)次數(shù)

固定循環(huán)參數(shù)2023/1/1321現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式2.2程序編制中的基本指令（1）G指令——準(zhǔn)備功能指令是使CNC機(jī)床準(zhǔn)備好某種運(yùn)動(dòng)方式的指令分為模態(tài)指令和非模態(tài)指令。 模態(tài)指令表示在程序中一經(jīng)被應(yīng)用，直到出現(xiàn)同組其它任一G指令時(shí)才失效。否則該指令繼續(xù)有效，直到被同組指令取代為止。 非模態(tài)指令只在本程序段中有效。組成：G后帶二位數(shù)字組成，從G00到G99共100種2023/1/1322現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第二節(jié)數(shù)控編程常用的指令及其格式（2）M指令——輔助功能指令作用：用于控制CNC機(jī)床開關(guān)量，如主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液的開停、工件的夾緊松開等。組成：M后帶二位數(shù)字組成。（3）F指令——進(jìn)給速度指令續(xù)效代碼，一般直接指定，即F后跟的數(shù)字就是進(jìn)給速