數(shù)控編程基礎知識

數(shù)控編程基礎知識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坐標系及運動方向規(guī)定數(shù)控機床的標準坐標系采用笛卡爾直角坐標系。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判別方法。圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運動坐標分別為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，一律認為假設為工件靜止，而刀具運動。2.2數(shù)控機床坐標系2.2.2 坐標軸及方向規(guī)定1、Z軸 規(guī)定與機床主軸軸線平行的坐標為Z軸，刀具遠離工件的方向為正向 當機床有幾個主軸時，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Z軸垂直時，人面對主軸，向右為X正方向；當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，按右手笛卡爾坐標系確定。車床ZXYZ立式銑床XY臥式加工中心ZXY2.2.3工件坐標系工件坐標系也被稱作編程坐標系，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、位置而建立的坐標系。工件坐標系的原點稱為工件原點或編程原點。編程人員應根據(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影響，應合理選擇。工件原點的一般選用原則：1）應盡量選擇在零件的設計基準或工藝基準上。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坐標系的建立1．機床坐標系的建立 機床坐標系原點被稱作機床原點。該點是機床上的一個固定點，位置是由機床設計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機床原點是工件坐標系、機床參考點的基準點。常見的機床原點設置位置為：數(shù)控車床的機床原點設置在卡盤前端面或后端面的中心，如圖2-13所示；數(shù)控銑床的機床原點，有的設置在機床工作臺的中心，有的設置在各進給坐標的極限位置處，如圖2-14所示。每次機床接通電源時，都要求操作人員進行回零操作，又稱作返回參考點操作。進行了該操作后，機床的坐標系才真正建立起來，此時機床的顯示器會顯示出機床參考點在機床坐標系中的坐標值，此操作可使機床重新核定基準，消除由于種種原因產(chǎn)生的基準偏差。（現(xiàn)在很多系統(tǒng)不需要回零）

2.2.5絕對坐標編程與增量坐標編程在加工程序中，各位置點坐標值有絕對尺寸指令和增量尺寸指令兩種表達方法。絕對尺寸指機床運動部件的目標位置坐標值是以編程坐標原點為基準確定的，如圖2-16a所示。增量尺寸指描述機床運動部件的目標位置坐標值是以前一位置的坐標值為依據(jù)確定的，如圖2-16b所示。2.2.5絕對坐標編程與增量坐標編程編程時為方便編程來選用坐標類型。絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)支持單獨使用其中一種坐標類型，也支持不同程序段之間交叉使用不同的坐標類型，甚至是同一程序段內(nèi)混合使用兩種坐標類型。數(shù)控系統(tǒng)常以G90指令設定程序中X、Y、Z坐標值為絕對值，從A點到達B點的程序可以寫為：G90G01X30Y37F200；用G91指令設定程序中X、Y、Z坐標值為增量值，從A點到達B點的程序可以寫為：G90G01X20Y25F200；注意數(shù)控程序中沒有出現(xiàn)G90或G91時，默X、Y、Z坐標值為絕對值。程序中也可以不用G91指令來指定增量坐標編程，當程序中出現(xiàn)U、V、W時，其后所跟的坐標數(shù)值是增量坐標。用U、V、W來表示增量的優(yōu)勢是可以實現(xiàn)同段程序中坐標類型的混用2.3.2節(jié)點坐標計算（自學）% 程序開始N10O0020; 程序號（程序名稱）N20T0101; 選擇刀具N30S1000M03; 啟動主軸N40G00X50.0Z3.0; 快速定位到AN60G01X50.0Z-50.0F100.0; 切削進給到BN70G01X65.0Z-50.0; 切削進給到DN80G00X100.0Z100.0; 快速回到定位到AN90M05； 主軸停止N95M30; 加工結(jié)束 % 程序結(jié)束刀具將要運動的路線： A→B→C→DZXOA(50,3)B(50,-50)C(65,-50)D(100,100)2.4程序結(jié)構與格式

φ%

N10O0020; N20M06T01;

N30S1000M03;

N40G00X50.0Z3.0;……N95M30; %

程序名程序開始標記順序號指令字程序段結(jié)束標記程序結(jié)束標記程序段程序名（必須）例如： O0020 O9855程序名以字母O為地址符，后面接四位數(shù)字組成程序名用來把存儲器中的不同程序進行區(qū)分格式如下：

O

□□□□地址程序號（0~9999，前導零在輸入時可以省略）程序段、程序段結(jié)束標記（必須）程序是由多個指令構成，每個指令單位稱為程序段每條程序段的結(jié)束以；作為標記每個程序段完成一個完整指令順序號 順序號，以字母O為地址符，后面接數(shù)字組成。 順序號只表示程序段標號，可以方便查找編輯程序，對加工過程不起任何作用。 順序號可以省略不要，可以遞增也可遞減，也不要求數(shù)值有連續(xù)性。但在使用某些循環(huán)指令，跳轉(zhuǎn)指令，調(diào)用子程序及鏡像指令時不可以省略。

格式如下：

N

□□□□地址數(shù)字（前導零可以省略）指令字 指令字是構成程序的要素。指令字由地址（英文字母）和其后面的數(shù)字構成，有時候數(shù)字前帶+、-符號。例如： G00 X45.0 Z-60.0格式如下： 地址數(shù)字 地址是英文字母中的一個，規(guī)定了特定的使用功能，這是本課程的學習要點。N60

G01

X12.0Z20.0

F100.0;例：進給速度指令坐標移動距離指令運動方式指令順序號數(shù)控系統(tǒng)基本的地址功能功能代碼作用準備功能G指定數(shù)控機床的運動方式、定位方式、插補方式、坐標、坐標平面選擇、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程序字的格式程序字由地址字、符號和數(shù)字組成，例如：x-10.5.地址字可分為尺寸字和非尺寸字兩類。常用表示尺寸字的有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、D、E、R、H共18個字母；常用表示非尺寸字的N、G、F、S、T、M、L、O共8個。地址字的含義見表2-1。F、X、Y、Z、A、B、C、U、V、W、I、J、K后的數(shù)字一般需要加小數(shù)點，整數(shù)也要。2.4.4主程序、子程序與用戶宏程序為了簡化編程，數(shù)控程序有著不同的形式，最為常見的有主程序、子程序和用戶宏程序三類。如下圖2-23所示零件，其加工內(nèi)容可以看做是重復的在零件外圓上切槽，編寫程序時會有很多重復的語句，這時可以把相同的部分寫成子程序。再通過主程序來多次調(diào)用，就可簡化編程，減少程序的出錯率。具體編寫和調(diào)用子程序的格式將在第四章中詳細介紹。用戶宏程序是用戶根據(jù)自己的需求把程序中的具體數(shù)值用變量來代替，從而使同一個程序在改變對變量的賦值時可以完成不同零件的加工。宏程序的概念和編制方法在第4章中詳細介紹。2.5基本指令功能

2.5.1模態(tài)代碼、單段有效代碼程序中的代碼按其起作用的范圍可分為兩類，一類是模態(tài)代碼，另一類是單段有效代碼。模態(tài)代碼是指該代碼自出現(xiàn)的程序段開始一直持續(xù)起作用，該代碼所表示的動作將持續(xù)進行，直到被同組的代碼替代或者程序結(jié)束。單段有效代碼是指該代碼只在當前程序段中起作用，動作指令不能延續(xù)到后面的程序段中。2.5.2尺寸字 編程時，尺寸字可以使用公制或英制。在公制最小輸入單位是0.001mm時，若選擇英制尺寸，系統(tǒng)的最小輸入單位可以自動變?yōu)?.001in(即0.00254mm)。 在數(shù)控機床上，為了方便程序編制，通常都具備公/英制選擇與轉(zhuǎn)換功能，它由G代碼指令實現(xiàn)。根據(jù)不同的代碼體系，可以使用G7O/G7l或G2O/G21指令進行公/英制選擇。

G70(或G2O)——英制尺寸，

G71(或G21)——公制尺寸。 公/英制選擇指令對于旋轉(zhuǎn)軸無效，旋轉(zhuǎn)軸的單位總是度(deg)。不帶小數(shù)點的值是以數(shù)控機床的最小設定單位作為輸入單位的，帶小數(shù)點的值則以基本單位制單位(公制：mm，英制：in，回轉(zhuǎn)軸：deg)作為輸入單位。數(shù)控機床的小數(shù)點輸入方式可以通過機床參數(shù)進行設定和選擇。不帶小數(shù)點和帶小數(shù)點的值在程序中可以混用。為了保證程序的正確性，不論采用何種輸入方式，在實際程序編制與輸入時，最好對全部輸入值都加上小數(shù)點進行表示。2.5.3準備功能準備功能由G代碼表示，使機床建立起（或準備好）某種工作方式的指令。目前，不同數(shù)控系統(tǒng)的G代碼功能并非完全一致，因此編程人員必須熟悉所用機床及數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定。國際上廣泛應用的ISO-1056-1975E標準規(guī)定的代碼，我國根據(jù)ISO標準制定了JB/T3208-1999標準。2.5.4進給功能進給功能由F代碼表示，用來指定機床移動部件移動的進給速度。一般有兩種表示方法：1）代碼法即F后跟兩位數(shù)字，表示機床進給量數(shù)列的序號，它不直接表示進給速度的數(shù)值大小。2）直接法即F后跟的數(shù)字就是進給速度的實際大小，例如F150即表示進給速度為150mm/min。這種表示方法較為直觀，目前大多數(shù)機床均采用這種方法。F代碼為續(xù)效代碼，一經(jīng)設定后如未被重新指定，則表示先前所設定的進給速度持續(xù)有效。F代碼指令值如超出制造廠商設定的范圍時，則按廠商設定的極限值作為實際進給速度。2.5.5主軸轉(zhuǎn)速功能主軸轉(zhuǎn)速功能由S代碼表示，用來指定主軸轉(zhuǎn)速。其表示方法有恒轉(zhuǎn)速（默認）和恒線速兩種。當程序段中出現(xiàn)G96時，S代碼后所跟數(shù)字的單位為m/min;當程序段中沒有指定G96，或直接指定了G97時，S代碼后所跟數(shù)字的單位為r/min。S代碼只設定主軸轉(zhuǎn)速的大小，并不會使主軸回轉(zhuǎn)，必須通過M03（主軸正轉(zhuǎn)）或M04(主軸反轉(zhuǎn))指令才能使主軸開始旋轉(zhuǎn)。當S代碼后所跟數(shù)值超出機床設定的轉(zhuǎn)速極限時，系統(tǒng)將按制造廠商設定好的極限值使主軸旋轉(zhuǎn)。2.5.6刀具功能刀具功能由T代碼表示，用于選擇加工所需刀具，數(shù)控銑床和數(shù)控車床的刀具功能是不同的。在數(shù)控車床等不帶刀庫和自動換刀裝置的機床上，T指令直接選取刀具，并使刀具處于加工位置。數(shù)控車床的T指令的使用格式為T字母后面跟4位數(shù)字或跟兩位數(shù)字。