第13章數(shù)控編程概述

第13章數(shù)控編程與應(yīng)用1數(shù)控加工的概述1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床20世紀最偉大的發(fā)明之一計算機的出現(xiàn)和應(yīng)用，使人類實現(xiàn)了機械加工工藝過程自動化的理想。當科技人員首次把計算機作為一種信息處理裝置移植到傳統(tǒng)的機床中時，一種先進的機械加工設(shè)備——數(shù)控機床誕生了。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。當今數(shù)控機床已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變，因此數(shù)控機床水平的高低和擁有量已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。在加工機床中得到廣泛應(yīng)用的數(shù)控技術(shù)是20世紀40年代后期發(fā)展起來的一種自動化加工技術(shù)，他綜合了計算機、自動控制、電機、電氣傳動、測量、監(jiān)控和機械制造等學科的內(nèi)容。該技術(shù)主要采用計算機對機械加工過程中各種控制信息進行數(shù)字化運算、處理，并通過高性能的驅(qū)動單元對機械執(zhí)行的構(gòu)件進行自動化控制。因此讀者有必要了解以下幾個相關(guān)概念的定義。1數(shù)控加工的概述1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床數(shù)字控制：是一種用數(shù)字化信號對被控對象（如機床各種運動及其加工過程）進行可編程自動控制的技術(shù)，簡稱NC。數(shù)控技術(shù)：是指用數(shù)字、字母和符號（如下劃線）對某一工作過程進行可編程自動控制的現(xiàn)代化技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)：是指集成了實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊的有機系統(tǒng)，可見它是數(shù)控技術(shù)的載體。計算機數(shù)控系統(tǒng)：是指以計算機主體為核心的數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC。數(shù)控機床：國際信息處理聯(lián)盟第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床作了如下定義：數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序的機床。數(shù)控軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)1數(shù)控加工的概述1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床1.數(shù)控軸數(shù)：指數(shù)控系統(tǒng)按加工要求可控制機床運動的坐標軸數(shù)量（例如，某數(shù)控機床本身具有X、Y、Z三個方向運動坐標軸，則該機床的控制軸數(shù)為三軸）。2.聯(lián)動軸數(shù)：指數(shù)控系統(tǒng)按加工要求可同時控制機床運動的坐標軸數(shù)量（例如，某數(shù)控機床本身具有X、Y、Z三個方向運動坐標軸但數(shù)控系統(tǒng)僅可同時控制兩個坐標軸XY、YZ或XZ的運動，則該機床的聯(lián)動軸數(shù)為兩軸）。加工中心：是一種具有自動換刀裝置（俗稱機械手）及刀庫且聯(lián)動軸數(shù)在4軸或以上的數(shù)控機床，它能實現(xiàn)一次裝夾并進行多工序加工。其刀庫中裝有鉆頭、絲錐、絞刀、銑刀等工具，通過程序指令自動選擇并更換刀具，這樣可以大大縮短零件裝卸時間和換刀時間，是數(shù)控機床發(fā)展史中的重要品種。1數(shù)控加工的概述1.2數(shù)控機床的產(chǎn)生和介紹第一臺數(shù)控機床是為了適應(yīng)航空工業(yè)制造復(fù)雜工件的需要產(chǎn)生的。1952年美國麻省理工學院和柏森公司合作研制成功了世界上第一臺具有信息存儲及信息處理功能的新型機床，這臺機床就是數(shù)控機床。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床也不斷更新?lián)Q代。第一代數(shù)控機床從1952年至1959年，其數(shù)控系統(tǒng)采用電子管元件；第二代數(shù)控機床從1959年開始，其數(shù)控系統(tǒng)采用晶體管元件；第三代數(shù)控機床從1965年開始，其數(shù)控系統(tǒng)采用集成電路；第四代數(shù)控機床從1970年開始，其數(shù)控系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路及小型通用計算機；第五代數(shù)控機床從1974年開始，其數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器和微型計算機。1數(shù)控加工的概述1.2數(shù)控機床的產(chǎn)生和介紹我國從1958年開始研制數(shù)控機床，1975年又研制出第一臺加工中心。改革開放以來，由于引進國外的數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，我國的數(shù)控機床在品種和質(zhì)量方面都得到迅速的發(fā)展。自1986年，我國數(shù)控機床開始進入國際市場。目前我國有若干家數(shù)控機床能夠生產(chǎn)數(shù)控高質(zhì)量的數(shù)控機床和加工中心。由于經(jīng)濟型數(shù)控機床的研究、生產(chǎn)和推廣取得了很大的發(fā)展，對機床制造技術(shù)起到了積極的推動作用。對于剛開始接觸數(shù)控加工技術(shù)的讀者來說是有必要了解數(shù)控機床的種類的。下面就為廣大的讀者簡單的介紹數(shù)控機床的分類。目前，數(shù)控機床品種繁雜、結(jié)構(gòu)功能各異，但通常可按以下幾種方法分類。1數(shù)控加工的概述按機床運動軌跡可分為點位控制數(shù)控機床；直線控制數(shù)控機床；輪廓控制數(shù)控機床。1數(shù)控加工的概述按伺服系統(tǒng)類型可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床；閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床；半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床。1數(shù)控加工的概述按加工工藝類型可分為普通數(shù)控機床（如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床）；加工中心機床（如鏜銑加工中心、車削中心、鉆削中心等）；金屬成型類數(shù)控機床（如數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等）；數(shù)控特種加工機床（如數(shù)控線切割、數(shù)控電火花、數(shù)控激光加工機床等）；其他非加工類型的數(shù)控機床（如數(shù)控裝配機、數(shù)控三坐標測量機等）。1數(shù)控加工的概述1.3數(shù)控工作原理數(shù)控機床工作原理如圖13-1所示。首先要將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，也就是將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸速度和進給速度的變換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序，然后送入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，先進行相應(yīng)的運算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標軸、主軸及相關(guān)的輔助動作相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。圖13-1數(shù)控加工原理圖1數(shù)控加工的概述1.4數(shù)控加工的內(nèi)容數(shù)控加工的內(nèi)容，一般來說，數(shù)控加工主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：1結(jié)合加工表面的特點和數(shù)控設(shè)備的功能對零件進行數(shù)控加工的工藝分析。2進行數(shù)控加工的工藝設(shè)計。3根據(jù)編程的需要，對零件圖形進行數(shù)學處理和計算。4編寫加工程序單。5按程序單制作控制介質(zhì)，如穿孔帶、磁帶、磁盤等。6校驗與修改加工程序。7試加工第一個零件以修改加工程序，并對發(fā)現(xiàn)的問題進行處理。8編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件，如數(shù)控加工工序卡、走刀路線圖、程序說明卡等。9通過數(shù)控加工的適應(yīng)性分析選擇并確定進行數(shù)控加工的零件的內(nèi)容。102數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容所謂數(shù)控加工工藝，就是用數(shù)控機床對零件進行加工的一種工藝方法。具體方法如下：對零件圖樣進行工藝分析，確定加工內(nèi)容及技術(shù)要求。做好特殊工藝的處理，如對刀點、換刀點的選擇，加工路線的確定，刀具補償?shù)拇_定等。選擇合適的數(shù)控機床來加工零件，確定數(shù)控機床加工內(nèi)容。安排好數(shù)控加工工序包括：工步的劃分、工件的定位、夾具與刀具選擇、切削用量的確定等。編寫工藝文件，如對零件圖紙的數(shù)字處理，編寫加工程序單，按程序單制作控制介質(zhì)等。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)2.2數(shù)控加工內(nèi)容的選擇數(shù)控加工前對工件進行工藝設(shè)計是必不可少的準備工作。無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的工件進行工藝分析、擬定工藝路線、設(shè)計加工工序。因此，合理的工藝設(shè)計方案是編制加工程序的依據(jù)，工藝設(shè)計做不好是數(shù)控加工出差錯的主要原因之一，往往造成工作反復(fù)，工作量成倍增加的后果。編程人員必須首先搞好工藝設(shè)計，再考慮編程。當選擇并決定對某個零件進行數(shù)控加工后，并非其全部加工內(nèi)容都采用數(shù)控加工，數(shù)控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要對零件圖樣進行仔細分析，立足于解決難題、提高生產(chǎn)效率，注意充分發(fā)揮數(shù)控的優(yōu)勢，選擇那些最適合、最需要的內(nèi)容和工序進行數(shù)控加工。一般可按下列原則選擇數(shù)控加工內(nèi)容：普通機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。普通機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)2.2數(shù)控加工內(nèi)容的選擇普通機床加工效率低，工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚有加工能力的基礎(chǔ)上進行選擇。相比之下，下列一些加工內(nèi)容則不宜選擇數(shù)控加工：需要用較長時間占機調(diào)整的加工內(nèi)容。加工余量極不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上又無法自動調(diào)整零件坐標位置的加工內(nèi)容。機電專業(yè)技術(shù)網(wǎng)不能在一次安裝中加工完成的零星分散部位，采用數(shù)控加工很不方便，效果不明顯，可以安排普通機床補充加工。此外，在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等因素，要盡量合理使用數(shù)控機床，達到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率及綜合經(jīng)濟效益等指標都明顯提高的目的，要防止將數(shù)控機床降格為普通機床使用。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)2.3數(shù)控加工零件的工藝分析工藝分析是是對零件進行數(shù)控加工的前期工藝準備工作，數(shù)控機床加工中所有工步的刀具選擇、走刀軌跡、切削用量、加工余量等都要預(yù)先確定好并編入加工程序。一個合格的程序員首先是一個好的工藝員，他應(yīng)該對數(shù)控機床的性能、特點和應(yīng)用、切削規(guī)范和標準工具系統(tǒng)等要非常熟悉，否則就無法做到全面、周到地考慮加工的全過程，并正確、合理地編制零件的加工程序。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)零件圖和裝配圖的分析首先認真地分析與研究產(chǎn)品的零件圖和裝配圖，熟悉整個產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，了解零件在產(chǎn)品中的作用、位置和裝配關(guān)系，搞清各項技術(shù)要求對裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對零件圖樣進行分析。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)零件圖的完整性與正確性分析零件的視圖應(yīng)足夠、正確及表達清楚，并符合國家標準，尺寸及有關(guān)技術(shù)要求應(yīng)標注齊全，幾何元素（點、線、面）之間的關(guān)系（如相切、相交、垂直、平行等）應(yīng)明確。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)零件技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求主要指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。這些要求在保證零件使用性能的前提下應(yīng)經(jīng)濟合理。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)尺寸標注方法分析零件圖上的尺寸標注方法有局部分散標注法、集中標注法和坐標標注法等。對在書空機床上加工的零件，零件圖上的尺寸在加工精度能夠保證使用性能的前提下，可不必用局部分散標注，應(yīng)采用集中標注或以同一基準標注，即標注坐標尺寸。這樣，既便與編程，又利與設(shè)計基準，、工藝基準與編程原點的統(tǒng)一。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)零件材料分析在滿足零件功能的前提下應(yīng)選用廉價的材料。材料選擇應(yīng)立足國內(nèi)，不要輕易選用貴重及緊缺的材料2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析各種類件類型表面的不同組合構(gòu)成了零件不同的特點，對零件的加工工藝將產(chǎn)生重要影響。例如，以圓柱面為主的表面，既可組成軸、盤類零件，也可構(gòu)成套、環(huán)類零件；對于軸而言，既可以是粗而短的軸，也可以是細長的軸。由于這些零件的結(jié)構(gòu)特點不同，使其加工工藝出現(xiàn)很大的差異。同樣，對于使用性能相同而結(jié)構(gòu)不同的兩個零件，它們的制造工藝和制造成本也可能有很大差別。人們把零件在滿足使用要求的前提下所具有的制造可行性和加工經(jīng)濟性叫做零件的結(jié)構(gòu)工藝性。好的結(jié)構(gòu)工藝性會使零件加工容易，節(jié)省工時，節(jié)省材料。差的結(jié)構(gòu)工藝性會使加工困難，浪費工時，浪費材料，甚至無法加工。因此在對零件進行結(jié)構(gòu)工藝性分析時應(yīng)注意充分領(lǐng)會產(chǎn)品使用要求和設(shè)計人員的設(shè)計意圖，不應(yīng)孤立地看問題，遇到工藝問題和設(shè)計要求有矛盾時，必須共同磋商解決問題。2數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析01為了多快好省地把所設(shè)計的零件加工出來，就必須對零件的結(jié)構(gòu)工藝性進行詳細的分析。主要考慮如下幾方面。02有利于達到所要求的加工質(zhì)量03有利于減少加工勞動量3數(shù)控機床程序的編制3.1編制程序的基本知識在第一節(jié)中，我們向讀者介紹了數(shù)控機床的工作及編程原理?，F(xiàn)代數(shù)控機床是按照事先編制好的加工程序自動地對工件進行加工的高效設(shè)備，因此理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格工件，同時應(yīng)能使數(shù)控機床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機床能安全、可靠及高效地工作。在數(shù)控機床上加工工件時，首先要將被加工工件的全部工藝過程及其他輔助動作（如變速、換刀、冷卻、夾緊等）按運動順序，用規(guī)定的指令代碼程序格式記錄在控制介質(zhì)上，通過人機交互設(shè)備送入數(shù)控裝置，以此為依據(jù)自動控制機械加工部件完成工件的全部加工過程。從工件圖樣開始，到獲得數(shù)控機床所需控制介質(zhì)（如穿孔帶）的過程稱為程序編制。3數(shù)控機床程序的編制3.2數(shù)控編程的內(nèi)容一般來講，數(shù)控編程過程的主要內(nèi)容包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)值計算、編寫加工程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗和首件試加工。數(shù)控編程的具體步驟與要求如下：3數(shù)控機床程序的編制工藝分析要分析零件的材料、形狀、尺寸、精度、批量、毛坯形狀和熱處理要求等，以便確定該零件是否適合在數(shù)控機床上加工，或適合在哪種數(shù)控機床上加工。同時要明確加工的內(nèi)容和要求。3數(shù)控機床程序的編制工藝處理在分析零件圖的基礎(chǔ)上，進行工藝分析，確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等）、加工路線（如對刀點、換刀點、進給路線）及切削用量（如主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和背吃刀量等）等工藝參數(shù)。數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，而數(shù)控編程就是將數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。制定數(shù)控加工工藝時，要合理地選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數(shù)等；同時還要考慮所用數(shù)控機床的指令功能，充分發(fā)揮機床的效能；盡量縮短加工路線，正確地選擇對刀點、換刀點，減少換刀次數(shù)，并使數(shù)值計算方便；合理選取起刀點、切入點和切入方式，保證切入過程平穩(wěn)；避免刀具與非加工面的干涉，保證加工過程安全可靠等。3數(shù)控機床程序的編制數(shù)值計算根據(jù)零件圖的幾何尺寸、確定的工藝路線及設(shè)定的坐標系，計算零件粗、精加工運動的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。對于形狀比較簡單的零件（如由直線和圓弧組成的零件）的輪廓加工，要計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值，如果數(shù)控裝置無刀具補償功能，還要計算刀具中心的運動軌跡坐標值。對于形狀比較復(fù)雜的零件（如由非圓曲線、曲面組成的零件），需要用直線段或圓弧段逼近，根據(jù)加工精度的要求計算出節(jié)點坐標值，這種數(shù)值計算一般要用計算機來完成。3數(shù)控機床程序的編制編寫加工程序單根據(jù)加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補償量、機床輔助動作及刀具運動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼和程序段的格式編寫零件加工的程序單，并校核上述兩個步驟的內(nèi)容，糾正其中的錯誤。3數(shù)控機床程序的編制制作控制介質(zhì)把編制好的程序單上的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控裝置的輸入信息。通過程序的手工輸入或通信傳輸送入數(shù)控系統(tǒng)。3數(shù)控機床程序的編制程序校驗與首件試切編寫的程序單和制備好的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過校驗和試切才能正式使用。校驗的方法是直接將控制介質(zhì)上的內(nèi)容輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，讓機床空運轉(zhuǎn)，以檢查機床的運動軌跡是否正確。在有CRT圖形顯示的數(shù)控機床上，用模擬刀具與工件切削過程的方法進行檢驗更為方便，但這些方法只能檢驗運動是否正確，不能檢驗被加工零件的加工精度。因此，要進行零件的首件試切。當發(fā)現(xiàn)有加工誤差時，分析誤差產(chǎn)生的原因，找出問題所在，加以修正，直至達到零件圖紙的要求。3數(shù)控機床程序的編制3.3數(shù)控編程方法數(shù)控程序編制的方法可以分為手工編程和自動編程兩大類。3數(shù)控機床程序的編制手工編程是指手工進行數(shù)值計算、編寫程序單。適合于點位加工或幾何形狀簡單的零件加工，以及程序坐標計算較為簡單、程序段不多、程序編制易于實現(xiàn)的場合，是數(shù)控編程的基礎(chǔ)。3數(shù)控機床程序的編制自動編程自動編程是指應(yīng)用計算機及CAD/CAM軟件編制刀具走刀軌跡，自動生成數(shù)控程序。它充分發(fā)揮了計算機快速運算和存儲的功能，由計算機自動地進行數(shù)值計算、刀具中心運動軌跡計算、后置處理。對于形狀復(fù)雜的非圓曲線輪廓、三維曲面等零件編寫加工程序，采用自動編程方法效率高，可靠性好。目前常用的CAD/CAM軟件國外有Mastercam、NX、PowerMill、Cimatron等，國內(nèi)有CAXA、中望等。3數(shù)控機床程序的編制數(shù)控程序段格式數(shù)控程序由若干個“程序段”組成，第個程序段由按照一定順序和規(guī)定排列的“字”組成。字是由表示地址的英文字母、特殊文字和數(shù)字集合而成。字表示某一功能的組代碼符號。如X500為一個字，表示X向尺寸為500；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）。字是控制帶或程序的信息單位。程序段格式是指一個程序段中各字的排列順序及其表達方式。程序段格式有許多種，如固定順序程序段格式，有分隔符的固定順序程序段格式，以及字地址程序段格式等?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是“可變程序段、文字地址程序段”格式。下面是這種格式的例子：3數(shù)控機床程序的編制數(shù)控程序段格式從上例可以看出，程序段由順序號字、準備功能字、尺寸字、進給功能字、主軸功能字、刀具功能字、輔助功能字和組成。此外，還有插補參數(shù)字等。每個字都由字母開頭，稱為“地址”。3數(shù)控機床程序的編制程序段號用來表示程序從起動開始操作的順序，即程序段執(zhí)行的順序號。它用地址碼“N”和后面的三位數(shù)字表示。3數(shù)控機床程序的編制準備功能字也稱為G代碼。準備功能是使數(shù)控裝置作某種操作的功能，它一般緊跟在程序段序號后面，用地址碼“G”和兩數(shù)字來表示。3數(shù)控機床程序的編制尺寸字尺寸字是給定機床各坐標軸位移的方向和數(shù)據(jù)的，它由各坐標軸的地址代碼、數(shù)字構(gòu)成。尺寸字一般安排在G功能字的后面。尺寸字的地址代碼，對于進給運動為：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；對于回轉(zhuǎn)運動的地址代碼為：A、B、C、D、E。此外，還有插補參數(shù)字：I、J、K等。3數(shù)控機床程序的編制進給功能字它給定刀具對于工件的相對速度，由地址碼“F”和其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。這個數(shù)字取決于每個數(shù)控裝置所采用的進給速度指定方法。進給功能字應(yīng)寫在相應(yīng)軸尺寸字之后，對于幾個軸合成運動的進給功能字，應(yīng)寫在最后一個尺寸字之后。一般單位為：mm/min，切削螺紋時用mm/r表示，在英制單位中用英寸表示。3數(shù)控機床程序的編制主軸轉(zhuǎn)速功能字主軸轉(zhuǎn)速功能也稱為S功能，該功能字用來選擇主軸轉(zhuǎn)速，它由地址友“S”和在其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。主軸速度單位用r/min表示。3數(shù)控機床程序的編制刀具功能字該功能也稱為T功能，它由地址碼“T”和后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。刀具功能字用于更換刀具時指定刀具或顯示待換刀號，有時也能指定刀具位置補償。3數(shù)控機床程序的編制刀具補償功能字刀具補償功能有叫H功能，用于指定刀具長度補償和刀具左右補償。其代碼由地址符H和其后的數(shù)字組成如：H03。3數(shù)控機床程序的編制輔助功能字也稱為M功能，該功能指定除G功能之外的種種“通斷控制”功能。它一般用地址碼“M”和后面的兩數(shù)字表示。13.3.5數(shù)控編程常用指令及功能：數(shù)控加工過程中的各種動作都是事先由程編人員在程序中用指令的方式予以規(guī)定的，主要包括準備功能G代碼、輔助功能M代碼、進給功能F代碼、主軸轉(zhuǎn)速功能S代碼、刀具功能T代碼等。準備功能G代碼和輔助功能M代碼統(tǒng)稱為工藝指令，是程序段的主要組成部分。國際標準化組織（ISO）制定了G代碼和M代碼標準。我國也制定了與ISO標準等效的JB3208-83標準。應(yīng)當指出，由于數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床功能的不斷增強，有些先進數(shù)控系統(tǒng)的G代碼和M代碼已超出ISO制定的通用國際標準，G、M代碼的功能含義與ISO標準不完全相同。3數(shù)控機床程序的編制常用準備功能G代碼G代碼（或G指令）是在數(shù)控系統(tǒng)插補運算之前需要預(yù)先規(guī)定、為插補運算作好準備的工藝指令，如：坐標平面選擇、插補方式的指定、孔加工等固定循環(huán)功能的指定等。3數(shù)控機床程序的編制坐標平面選擇指令G17、G18、G19G17表示選擇XY平面，G18表示選擇ZX平面，G19表示選擇YZ平面。數(shù)控車床上一般默認為在ZX平面內(nèi)加工；數(shù)控銑床上一般默認為在XY平面內(nèi)加工。若要在其它平面上加工則應(yīng)使用坐標平面選擇指令。如圖13-2所示圖13-2坐標平面的選擇3數(shù)控機床程序的編制絕對坐標與增量坐標編程指令G90、G91用G90編程時，程序段中的坐標尺寸為絕對值，即在工件坐標系中的坐標值。用G91編程時，程序段中的尺寸為增量坐標值，即刀具運動的終點相對于前一位置的坐標增量。例如：刀具由A點直線插補到B點，如圖13-3所示。用G90、G91編程時，程序段分別為：G90編程：N100G90G01X15.0Y30.0F100G91編程：N100G91G01X-20.0Y10.0F100圖13-3G90、G91指令編程示例3數(shù)控機床程序的編制快速點定位指令G00STEP1STEP2STEP3STEP4G00指令是模態(tài)代碼，直到指定了G01、G02和G03中的任一指令，G00才無效?？刂频毒咭渣c位控制的方式快速移動到目標位置，其移動速度由參數(shù)來設(shè)定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標方向同時按參數(shù)設(shè)定的速度移動，最后減速到達終點。它只是快速定位，而無運動軌跡要求。進給速度指令對G00無效。G00指令程序段格式為：G00X_Y_Z_；（X、Y、Z為目標位置的坐標值）3數(shù)控機床程序的編制直線插補指令G01G01使機床各坐標軸以插補聯(lián)動方式在各坐標平面內(nèi)，按指定的進給速度F切削任意斜率的直線輪廓和用直線段逼近的曲線輪廓。G01和F指令都是模態(tài)代碼，F(xiàn)指令可以用G00指令取消。如果在G01程序段之前的程序段沒有F指令，而現(xiàn)在的G01程序段也沒有F指令，則機床不運動。因此，G01程序段中必須有F指令。G01指令程序段格式為：G01X_Y_Z_F_；如圖13-4為車床的直線插補圖，可采用G90、G91編程，具體操作如下：3數(shù)控機床程序的編制圓弧插補指令G02/G03G02為順時針（CW）圓弧插補，G03為逆時針（CCW）圓弧插補.判斷順、逆方向的方法為：沿垂直于圓弧所在平面的坐標軸的正向往負方向看，刀具相對于工件的轉(zhuǎn)動方向是順時針方向為G02，逆時針方向為G03，如圖13-5所示。圖13-5圓弧插補的順逆判斷3數(shù)控機床程序的編制圓弧插補指令G02/G03加工圓弧時，不僅要用G02、G03指出圓弧的順時針或逆時針方向，用X、Y、Z指定圓弧的終點坐標，而且還要指定圓弧的圓心位置。圓心位置的指定方式有兩種，因而G02、G03程序段的格式有兩種。用I、J、K指定圓心位置：3數(shù)控機床程序的編制圓弧插補指令G02/G03說明：采用絕對值編程時,X、Y、Z為圓弧終點在工件坐標系中的坐標值；采用增量值編程時，X、Y、Z為為圓弧終點相對于圓弧起點的坐標增量值。無論是絕對坐標編程還是增量坐標編程，I、J、K都為圓心坐標相對圓弧起點坐標的坐標增量值，如圖13-6所示。用圓弧半徑R指定圓心位置：3數(shù)控機床程序的編制圓弧插補指令G02/G03（a）順圓（G17G90G02）（b）逆圓（G17G90G03）圖13-6圓弧圓心坐標的表示方法3數(shù)控機床程序的編制圓弧插補指令G02/G03圓弧所對的圓心角a<180時，用“+R”表示；當a>180時，用“–R”表示，如圖13-7中的圓弧1和圓弧2。例：在圖13-8中：當圓弧A的起點為P1，終點為P2，圓弧插補程序段為：G02X321.65Y280I40J140F50或：G02X321.65Y280R-145.6F50

圖13-7圓弧插補時+R與-R的區(qū)別

圖13-8圓弧插補舉例3數(shù)控機床程序的編制圓弧插補指令G02/G03G03X160Y60I-121.65J-80F50或：G03X160Y60R-145.6F50當圓弧A的起點為P2，終點為P1時，圓弧插補程序段為：0102033數(shù)控機床程序的編制暫停指令G04G04指令是指刀具暫停時間，即進給停止，主軸不停止。在進行孔、鉆孔等加工時，常要求刀具在短時間內(nèi)實現(xiàn)無進給修正加工。此時，可以用G04指令實現(xiàn)暫停，暫停結(jié)束后，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。程序格式為：G04X—或P—；地址X或P后的數(shù)值是暫停時間，X后面的數(shù)值要帶小數(shù)點，否則以此數(shù)值的千分之一計算，單位為秒（s）。P后面數(shù)值不能帶小數(shù)點（即整數(shù)表示），單位為毫秒（ms)。3數(shù)控機床程序的編制公制單位設(shè)定和英制單位設(shè)定（G21、G20）G21和20表示程序段中采用公制或是英制加工。公制單位換算關(guān)系是：1毫米(mm)≈0.0394英寸(in)1英寸(in)≈25.4毫米(mm)3數(shù)控機床程序的編制刀具半徑補償建立與取消指令G41/G42、G40在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具中心軌跡與零件輪廓往往不一致?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都具有刀具半徑補償功能，在編程時直接按輪廓編程。加工前通過操作鍵盤輸入補償值后，數(shù)控系統(tǒng)自動計算刀具中心軌跡，并控制刀具中心按軌跡運動。如圖13-9所示。圖13-9刀具半徑補償指令3數(shù)控機床程序的編制刀具半徑補償建立與取消指令G41/G42、G40刀具半徑補償指令有：左偏置指令G41、右偏置指令G42、刀補取消指令G40。沿刀具運動方向看，刀具偏在工件輪廓左側(cè)，為左偏置指令G41，如圖13-9（A）所示；沿刀具運動方向看，刀具偏在工件輪廓右側(cè)，為右偏置指令G42，如圖13-9（B）所示。刀補取消指令G40就是使由G41或G42指定的刀具半徑補償無效，而刀具中心仍處于被補償?shù)能壽E上。若要使補償量為零，則需以絕對值方式退刀至某一點（離開工件的任何地方）。刀具半徑補償與取消的程序段格式為：G00/G01G41/G42X_Y_D（H）_F_；G00/G01G40X_Y_；3數(shù)控機床程序的編制刀具半徑補償建立與取消指令G41/G42、G40其中：X、Y為刀具半徑補償或取消時的終點坐標值；D（H）為刀具偏置代碼地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示。D（H）代碼中存放刀具半徑值或補償值作為偏置量，用于數(shù)控系統(tǒng)計算刀具中心運動軌跡。刀具半徑補償?shù)倪^程分為三步，如圖13-10所示。刀具半徑補償?shù)慕⒌毒咧行膹呐c編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程；刀具半徑補償進行執(zhí)行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始終與編程軌跡相距一個偏置量；刀具半徑補償?shù)娜∠毒唠x開工件，刀具中心軌跡要過渡