數(shù)控程序數(shù)控坐標(biāo)系

１、機(jī)床坐標(biāo)系的確定

（1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定

工件相對(duì)靜止，而刀具運(yùn)動(dòng)。

在機(jī)床上，始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。

（2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。

在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。

例如銑床上，有機(jī)床的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)以及垂向訩動(dòng)。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機(jī)床坐標(biāo)系來描述。

2、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定：

直角坐標(biāo)系

1)伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90度。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。

2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。

3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意一軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向。

（3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定

增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向。

1、數(shù)控銑床（FANUC 0M）加工坐標(biāo)系的設(shè)定步驟

在選擇了被加工零件圖樣，并確定了編程原點(diǎn)位置后，可按以下方法進(jìn)行加工坐標(biāo)系設(shè)定：

（1）準(zhǔn)備工作

機(jī)床回參考點(diǎn)，確認(rèn)機(jī)床坐標(biāo)系；

（2）裝夾工件毛坯

通過夾具使零件定位，并使工件定位基準(zhǔn)面與機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向一致；

（3）對(duì)刀測(cè)量

用簡易對(duì)刀法測(cè)量，方法如下： X、Y向?qū)Φ斗椒?/p>

用直徑為φ10的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量棒、塞尺對(duì)刀，得到測(cè)量值為X ， Y ，Z值 。

（4）計(jì)算設(shè)定值

將前面已測(cè)得的各項(xiàng)數(shù)據(jù),按設(shè)定要求運(yùn)算。

（5）設(shè)定加工坐標(biāo)系

將開關(guān)放在 MDI 方式下，進(jìn)入加工坐標(biāo)系設(shè)定頁面。輸入數(shù)據(jù)為:

X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033

表示加工原點(diǎn)設(shè)置在機(jī)床坐標(biāo)系的X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033 的位置上。

（6）校對(duì)設(shè)定值

對(duì)于初學(xué)者，在進(jìn)行了加工原點(diǎn)的設(shè)定后，應(yīng)進(jìn)一步校對(duì)設(shè)定值，以保證參數(shù)的正確性。

校對(duì)工作的具體過程如下：在設(shè)定了G54加工坐標(biāo)系后，再進(jìn)行回機(jī)床參考點(diǎn)操作，其顯示值為

X +392.626

Y +246.460

Z +32.033

這說明在設(shè)定了G54加工坐標(biāo)系后，機(jī)床原點(diǎn)在加工坐標(biāo)系中的位置為：

X +392.626

Y +246.460

Z +32.033

這反過來也說明G54的設(shè)定值是正確的。

2、加工坐標(biāo)系設(shè)定的操作。

3、注意事項(xiàng)

（1）G54～G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的方法是一樣的，但在實(shí)際情況下，機(jī)床廠家為了用戶的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用G54設(shè)置機(jī)床原點(diǎn)的情況下，進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值顯示為G54的設(shè)定值，且符號(hào)均為正；利用G55～G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的情況下，進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值顯示零值。

（2）G92指令與G54～G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，但在使用中是有區(qū)別的。G92指令是通過程序來設(shè)定、選用加工坐標(biāo)系的，它所設(shè)定的加工坐標(biāo)系原點(diǎn)與當(dāng)前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是隨當(dāng)前刀具位置的不同而改變的。

（3）G54～G59指令是通過MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，一旦設(shè)定，加工原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是不變的，它與刀具的當(dāng)前位置無關(guān)，除非再通過MDI 方式修改。

（4）本課程所例加工坐標(biāo)系的設(shè)置方法，僅是FANUC系統(tǒng)中常用的方法之一，其余不一一例舉。其它數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置方法應(yīng)按隨機(jī)說明書執(zhí)行。

4、常見錯(cuò)誤

當(dāng)執(zhí)行程序段G92 X 10 Y 10時(shí)，常會(huì)認(rèn)為是刀具在運(yùn)行程序后到達(dá)X 10 Y 10 點(diǎn)上。其實(shí)， G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，并不產(chǎn)生任何動(dòng)作，這時(shí)刀具已在加工坐標(biāo)系中的 X10 Y10點(diǎn)上。

G54～G59指令程序段可以和G00、G01指令組合，如G54 G90 G01 X 10 Y10時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件在選定的加工坐標(biāo)系中進(jìn)行移動(dòng)。 程序段運(yùn)行后，無論刀具當(dāng)前點(diǎn)在哪里，它都會(huì)移動(dòng)到加工坐標(biāo)系中的X 10 Y 10 點(diǎn)上。

編程坐標(biāo)系

編程坐標(biāo)系編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。

編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。

編程原點(diǎn)是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致。

字與字的功能

1、字符與代碼

字符:用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號(hào)，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。數(shù)控系統(tǒng)只能接受二進(jìn)制信息，用“0”和“1”組合的代碼來表達(dá)。國際上廣泛采用兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼：

（1） ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)代碼

（2） EIA美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)代碼

在現(xiàn)代大多數(shù)數(shù)控機(jī)床上這兩種代碼都可以使用。 數(shù)控機(jī)床的零件加工程序，可通過撥碼盤、鍵盤、穿孔紙帶、磁帶及磁盤等介質(zhì)輸入數(shù)控裝置中，

ISO代碼為補(bǔ)偶代碼。ISO代碼最多能表示的字符個(gè)數(shù)為2的7次方，等于128。

EL4代碼為補(bǔ)奇代碼。在EIA代碼中，每行代碼孔的個(gè)數(shù)為奇數(shù)；EIA代碼最多能表示的字符個(gè)數(shù)為2的6次方等于64。

從以上對(duì)兩種代碼的比較可知，ISO代碼具有信息量大、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以目前世界各國都采ISO代碼；但由于EIA代碼發(fā)展較早，已有的數(shù)控機(jī)床中，有一些采用的是EIA代碼，也有一些機(jī)床既可用ISO代碼又可用EIA代碼?，F(xiàn)在我國規(guī)定新產(chǎn)品一律采用BO代碼。

2、字

字:指一系列按規(guī)定排列的字符，作為一個(gè)信息單元存儲(chǔ)、傳遞和操作。由一個(gè)英文字母與隨后的若干位十進(jìn)制數(shù)字組成。這個(gè)英文字母稱為地址符。

如：“X2500”是一個(gè)字，X為地址符，數(shù)字“2500”為地址中的內(nèi)容。

3、字的功能

組成程序段的每一個(gè)字都有其特定的功能含義，以下是以FANUC-0M數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范為主來介紹的，實(shí)際工作中，請(qǐng)遵照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)說明書來使用各個(gè)功能字。

（1） 順序號(hào)字N

順序號(hào)字:又稱程序段號(hào)或程序段序號(hào)。順序號(hào)位于程序段之首，由順序號(hào)字N和后續(xù)數(shù)字組成。順序號(hào)字N是地址符，后續(xù)數(shù)字一般1～4位正整數(shù)。順序號(hào)實(shí)際上是程序段的名稱。數(shù)控系統(tǒng)不是按順序號(hào)的次序來執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫時(shí)的排列順序逐段執(zhí)行。

順序號(hào)的作用：

對(duì)程序的校對(duì)和檢索修改；

作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，即作為轉(zhuǎn)向目的程序段的名稱。

有順序號(hào)的程序段可以進(jìn)行復(fù)歸操作，這是指加工可以從程序的中間開始，或回到程序中斷處開始。

一般使用方法：編程時(shí)將第一程序段冠以N10,以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號(hào)，這樣，在調(diào)試程序時(shí)如果需要在N10和N20之間插入程序段時(shí)，就可以使用N11、N12。

（2）準(zhǔn)備功能字G

準(zhǔn)備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。后續(xù)數(shù)字一般1～3位正整數(shù)。

（3）尺寸字

尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。

第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸；

第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點(diǎn)的角度坐標(biāo)尺寸；

第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。

（4）進(jìn)給功能字F

進(jìn)給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進(jìn)給速度。

（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S

主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速。

（6）刀具功能字T

刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時(shí)所用刀具的編號(hào)。

（7）輔助功能字M

輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般1～3位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動(dòng)作。

功能字也叫程序字或指令，是機(jī)床數(shù)字控制的專用術(shù)語。他的定義一組有規(guī)定次序的代碼符號(hào)，可以作為一個(gè)信息單元存貯、傳遞和操作。

1、坐標(biāo)字：用來設(shè)定機(jī)床各坐標(biāo)的位移量由坐標(biāo)地址符及數(shù)字組成，一般以X、Y、Z、U、V、W等字母開頭，后面緊跟“+”或“-”及一串?dāng)?shù)字。該數(shù)字一般以脈沖當(dāng)量為單位，不使用小數(shù)點(diǎn)，如果使用小數(shù)表示該數(shù)，則基本單位為mm。

2、準(zhǔn)備功能字（簡稱G功能）：指定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算作準(zhǔn)備，由準(zhǔn)備功能地址符“G”和兩位數(shù)字所組成，G功能的代號(hào)已標(biāo)準(zhǔn)化，一些多功能機(jī)床，已有數(shù)字大于100的指令。

常用G指令：坐標(biāo)定位與插補(bǔ)；坐標(biāo)平面選擇；固定循環(huán)加工；刀具補(bǔ)償；絕對(duì)坐標(biāo)及增量坐標(biāo)等。

3、進(jìn)給功能字：指定刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)給功能字以地址符“F”為首，后跟一串字代碼，單位mm/min，在進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)，如進(jìn)行車螺紋、攻絲或套扣等加工時(shí)，使用的單位還可為mm/r。

三位數(shù)代碼法：F后跟三位數(shù)字，第一位為進(jìn)給速度的整數(shù)位數(shù)加“3”，后二位是進(jìn)給速度的前二位有效數(shù)字。如1728mm/min指定為F717。

二位數(shù)代碼法：F后跟二位數(shù)字，規(guī)定了與00—99相對(duì)應(yīng)的速度表，除00與99外，數(shù)字代碼由01向98遞增時(shí)，速度按等比關(guān)系上升，公比為1.12。如F21速度11.2mm/min，F(xiàn)54速度500mm/min。

一位數(shù)代碼法：對(duì)速度檔較少的機(jī)床F后跟一位數(shù)字，即0—9來對(duì)應(yīng)十種預(yù)定的速度。

直接指定法：在F后按照預(yù)定的單位直接寫上要求的進(jìn)給速度。

4、主軸速度功能字：指定主軸旋轉(zhuǎn)速度,以地址符S為首，后跟一串?dāng)?shù)字。 數(shù)字的意義、分檔方法及對(duì)照表與進(jìn)給功能字通用，只是單位為：r/min。

5、刀具功能字：當(dāng)系統(tǒng)具有換刀功能時(shí)，刀具功能字用以選擇替換的刀具，以地址符T為首，其后一般跟二位數(shù)字，該數(shù)代表刀具的編號(hào)。

6、輔助功能字：用于機(jī)床加工操作時(shí)的工藝性指令，以地址符M為首，其后跟二位數(shù)字（M00—M99)，常用M指令：主軸的轉(zhuǎn)向與啟停；冷卻液的開與停；指定機(jī)械的夾緊與松開；指定工作臺(tái)等的固定直線與角位移；說明程序停止或紙帶結(jié)束等。

7、模態(tài)指令和非模態(tài)指令：G指令和M指令均有模態(tài)和非模態(tài)指令之分。

模態(tài)指令：也稱續(xù)效指令，按功能分為若干組，表2第2列中標(biāo)有相同字母的為同組。模態(tài)指令一經(jīng)程序段中指定，便一直有效，直到出現(xiàn)同組另一指令或被其他指令取消時(shí)才失效，與上一段相同的模態(tài)指令可省略不寫。

非模態(tài)指令：非續(xù)效指令，僅在出現(xiàn)的程序段中有效，下一段程序需要時(shí)必須重寫（如G04）。

例如：

N001 G91 G01 X10 Y10 Z-2 F150 M03 S1500；

N002 X15；

N003 G02 X20 Y20 I20 J0；

N004 G90 G00 X0 Y0 Z100 M02；

說明：

1)第一段出現(xiàn)三個(gè)模態(tài)指令G91、G01、M03，因他們不同組而均續(xù)效，其中G91功能延續(xù)到第四段出現(xiàn)G90時(shí)失效；G01功能在第二段中繼續(xù)有效，至第三段出現(xiàn)G02時(shí)被取消；M03功能直到第四段M02生效時(shí)才失效。

2)表2第(3)欄有“*”和表3第(5)欄有“*”者為非模態(tài)指令，其功能僅在出現(xiàn)的程序段中有效。

3)表3第(2)欄有“*”的M指令，其功能與同段其他指令的動(dòng)作同時(shí)開始。表3第(3)欄有“*”的M指令，其功能與同段其他指令動(dòng)作完成后才開始。

程序段是:為了完成某一動(dòng)作要求所需功能“字”的組合。每一個(gè)字是一個(gè)控制機(jī)床的具體指令，它由一個(gè)英文字母開頭，其后跟幾個(gè)數(shù)字構(gòu)成.是數(shù)控加工程序中的一條語句。

一個(gè)完整的數(shù)控加工程序是若l干個(gè)程序段組成的。程序段格式:指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。

字地址可變程序段格式:每個(gè)字長不固定，各個(gè)程序段中的長度和功能字的個(gè)數(shù)都是可變的。

地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫明的、本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫。這種功能字稱之為續(xù)效字。

一般格式為：

（1）程序開始符、結(jié)束符

程序開始符、結(jié)束符是同一個(gè)字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書寫時(shí)要單列一段。

（2）程序名

程序名有兩種形式：一種是英文字母O和1～4位正整數(shù)組成；另一種是由英文字母開頭，字母數(shù)字混合組成的。一般要求單列一段。

（3）程序主體

程序主體是由若干個(gè)程序段組成的。每個(gè)程序段一般占一行。

（4）程序結(jié)束指令

程序結(jié)束指令可以用M02或M30。一般要求單列一段。

加工程序的一般格式舉例：

% // 開始符

O1000 // 程序名

N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000

N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 // 程序主體

N30 X90

……

N300 M30 // 結(jié)束符

%

程序段格式舉例：

N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08

N40 X90（本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效）

在程序段中，必須明確以下幾點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

移動(dòng)目標(biāo)：終點(diǎn)坐標(biāo)值；

沿怎樣的軌跡移動(dòng)：準(zhǔn)備功能字；

進(jìn)給速度：進(jìn)給功能字F；

切削速度：主軸轉(zhuǎn)速功能字S；

使用刀具：刀具功能字T；

機(jī)床輔助動(dòng)作：輔助功能字M。

分隔符固定順序程序段格式

這種程序段格式是在字與字之間用分隔符“HT”(在EIA代碼中用TAB)隔開，而且預(yù)先規(guī)定了代碼字的順序，因此，根據(jù)分隔符出現(xiàn)的順序，就可判定其功能。不需要的字以及本段程序內(nèi)與上一段程序內(nèi)的相同功能的字可省略，但其相應(yīng)的分隔符必須保留，如下列程序所示。由此可見，這一格式不直觀，編程不方便，現(xiàn)已基本上不采用。

00l HT 3162 HT 1630 HT2 HT6 HT1 LF

002 HT 12365 HT HT HT HT LF

003 HT 3162 HT 28621HT 1 HT 5 HT 0 LF

數(shù)控程序由程序編號(hào)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束段組成。例如：

程序編號(hào)： 001

程序內(nèi)容： N001 G92 X40.0 Y30.0 ;

N002 G90 G00 X28.0 T01 S800 M03 ;

N003 G01 X-8.0 Y8.0 F200 ;

N004 X0 Y0 ;

N005 X28.0 Y30.0 ;

N006 G00 X40.0 ;

程序結(jié)束段： N007 M02 ;

(1)程序編號(hào)

采用程序編號(hào)地址碼區(qū)分存儲(chǔ)器中的程序，不同數(shù)控系統(tǒng)程序編號(hào)地址碼不同，如日本FANUC6數(shù)控系統(tǒng)采用o作為程序編號(hào)地址碼；美國的AB8400數(shù)控系統(tǒng)采用P作為程序編號(hào)地址碼；德國的SMK8M數(shù)控系統(tǒng)采用%作為程序編號(hào)地址碼等。

(2)程序內(nèi)容

程序內(nèi)容部分是整個(gè)程序的核心，由若干個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段由一個(gè)或多個(gè)指令字構(gòu)成，每個(gè)指令字由地址符和數(shù)字組成，它代表機(jī)床的一個(gè)位置或一個(gè)動(dòng)作，每一程序段結(jié)束用“；”號(hào)。

(3)程序結(jié)束段

以程序結(jié)束指令M02或M30作為整個(gè)程序結(jié)束的符號(hào)。

數(shù)控機(jī)床程序編制方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。

手工編程是編程員直接通過人工完成零件圖工藝分析、工藝和數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和編寫數(shù)控程序、輸入數(shù)控程序到程序驗(yàn)證整個(gè)過程的方法。手工編程非常適合于幾何形狀不太復(fù)雜、程序計(jì)算量較少的零件的數(shù)控編程。相對(duì)而言，手工編程的數(shù)控程序較短，編制程序的工作量較少。因此，手工編程廣泛用于形狀簡單的點(diǎn)位加工和直線、圓弧組成的平面輪廓加工中。

自動(dòng)編程是一種利用計(jì)算機(jī)輔助編程技術(shù)的方法，它是通過專用的計(jì)算機(jī)數(shù)控編程軟件來處理零件的幾何信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工刀位點(diǎn)的自動(dòng)計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線曲面的加工表面，或者零件的幾何形狀并不復(fù)雜，但是程序編制的工作量很大，或者是需要進(jìn)行復(fù)雜的工藝及工序處理的零件，由于這些零件在編制程序和加工過程中，數(shù)值計(jì)算非常繁瑣，程序量很大，如果采用手工編程往往耗時(shí)多、效率低、出錯(cuò)率高，甚至無法完成，這種情況下就必須采用自動(dòng)編程。

現(xiàn)在廣泛使用的自動(dòng)編程是CAD/CAM圖形交互自動(dòng)編程，CAD/CAM圖形自動(dòng)編程系統(tǒng)的特點(diǎn)利用CAD軟件的圖形編輯功能將零件的幾何圖形繪制到計(jì)算機(jī)上，在圖形交互方式下進(jìn)行定義、顯示和編輯，得到零件的幾何模型；然后調(diào)用CAM數(shù)控編程模板，采用人機(jī)交互的方式定義幾何體、創(chuàng)建加工坐標(biāo)系、定義刀具，指定被加工部位，輸入相應(yīng)的加工參數(shù)，確定刀具相對(duì)于零件表面的運(yùn)動(dòng)方式，確定加工參數(shù)，生成進(jìn)給軌跡，經(jīng)過后置處理生成數(shù)控加工程序。整個(gè)過程一般都是在計(jì)算機(jī)圖形交互環(huán)境下完成的，具有形象、直觀和高效的優(yōu)點(diǎn)。

為了滿足設(shè)計(jì)、制造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標(biāo)系統(tǒng)，加工指令、輔助功能及程序格式等方面，國際上已經(jīng)形成了兩種通用的標(biāo)準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)和美國電子工業(yè)學(xué)會(huì)(EIA)標(biāo)準(zhǔn)。我國機(jī)械工業(yè)部根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制定了JB3050-82《數(shù)字控制機(jī)床用七單位編碼字符》、 JB3051-1999《數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名》、 JB3208-1999《數(shù)字控制機(jī)床穿孔帶程序段格式中的準(zhǔn)備功能G和輔助功能M代碼》。但由于各個(gè)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家所用的標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一，其所用的代碼、指令及其含義不完全相同，因此在編制程序時(shí)必須按所用數(shù)控機(jī)床編程手冊(cè)中的規(guī)定進(jìn)行。

數(shù)控編程人員必須掌握與數(shù)控加工相關(guān)內(nèi)容的知識(shí)，包括數(shù)控加工原理、數(shù)控機(jī)床及其原理、機(jī)床坐標(biāo)系，數(shù)控程序結(jié)構(gòu)和常用數(shù)控指令等。

數(shù)控加工工藝分析和規(guī)劃將影響數(shù)控加工的加工質(zhì)量和加工效率，因此，數(shù)控加工工藝分析和規(guī)劃是數(shù)控編程的核心內(nèi)容。主要包括有加工區(qū)域的劃分和規(guī)劃，刀軌形式與走刀方式的選擇，刀具及機(jī)械參數(shù)的設(shè)置和加工工藝參數(shù)的設(shè)置。

在加工程序中，絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令有兩種表達(dá)方法。

絕對(duì)尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)給出。 增量尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置給出。

1、用G功能字指定

G90指定尺寸值為絕對(duì)尺寸。

G91指定尺寸值為增量尺寸。

這種表達(dá)方式的特點(diǎn)是同一程序段中只能用一種，不能混用；同一坐標(biāo)軸方向的尺寸字的地址符是相同的。

2、用尺寸字的地址符指定

絕對(duì)尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z

增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W

這種表達(dá)方式的特點(diǎn)是同一條程序段中絕對(duì)尺寸和增量尺寸可以混用，這給編程帶來很大方便。

預(yù)置寄存指令是按照程序規(guī)定的尺寸字的值通過當(dāng)前刀具所在位置來設(shè)定加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，不產(chǎn)生機(jī)床運(yùn)動(dòng)。

編程格式 G92 X～Y～ Z～

X、Y、Z的值是當(dāng)前刀具位置相對(duì)于加工原點(diǎn)位置的值。

注意：這種方式設(shè)置的加工原點(diǎn)是隨刀具當(dāng)前位置（起始位置）的變化而變化的。

坐標(biāo)平面選擇指令是用來選擇圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面的。

G17表示選擇 XY平面

G18表示選擇 ZX平面

G19表示選擇 YZ平面

一般，數(shù)控車床默認(rèn)在ZX平面內(nèi)加工，數(shù)控銑床默認(rèn)在XY平面內(nèi)加工。

快速點(diǎn)定位指令控制刀具以點(diǎn)位控制的方式快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，其移動(dòng)速度由參數(shù)來設(shè)定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個(gè)坐標(biāo)方向同時(shí)按參數(shù)設(shè)定的速度移動(dòng)，最后減速到達(dá)終點(diǎn)。注意：在各坐標(biāo)方向上有可能不是同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)。刀具移動(dòng)軌跡是幾條線段的組合，不是一條直線。例如，在FANUC系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)總是先沿45度角的直線移動(dòng)，最后再在某一軸單向移動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)位置。編程人員應(yīng)了解所使用的數(shù)控系統(tǒng)的刀具移動(dòng)軌跡情況，以避免加工中可能出現(xiàn)的碰撞。

編程格式 G00 X～ Y～ Z～

X、Y、Z的值是快速點(diǎn)定位的終點(diǎn)坐標(biāo)值

例：從A點(diǎn)到B點(diǎn)快速移動(dòng)的程序段為：

G90 G00 X20 Y30

直線插補(bǔ)指令用于產(chǎn)生按指定進(jìn)給速度F實(shí)現(xiàn)的空間直線運(yùn)動(dòng)。

程序格式 G01 X～ Y～ Z～ F～

其中：X、Y、Z的值是直線插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值。

G02為按指定進(jìn)給速度的順時(shí)針圓弧插補(bǔ)。

G03為按指定進(jìn)給速度的逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。

圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸，由正方向向負(fù)方向看，順時(shí)針方向G02，逆時(shí)針方向G03。

程序格式為：

XY平面：

G17 G02 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～

G17 G03 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～

ZX平面：

G18 G02 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～

G18 G03 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～

YZ平面：

G19 G02 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～

G19 G03 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～

其中：X、Y、Z的值是指圓弧插補(bǔ) 的終點(diǎn)坐標(biāo)值；I、J、K是指圓弧起點(diǎn)到圓心的增量坐標(biāo)，與G90,G91無關(guān)；R為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角≤180度時(shí)，R值為正，當(dāng)圓弧的圓心角＞180度時(shí)，R值為負(fù)。

在零件輪廓銑削加工時(shí)，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計(jì)算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補(bǔ)償功能。

1、編程格式

G41為左偏刀具半徑補(bǔ)償，定義為假設(shè)工件不動(dòng)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在零件左側(cè)的刀具半徑補(bǔ)償。

G42為右偏刀具半徑補(bǔ)償，定義為假設(shè)工件不動(dòng)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在零件右側(cè)的刀具半徑補(bǔ)償。

G40 為補(bǔ)償撤消指令

程序格式為：

G00/G01 G41/G42 X～ Y～ H～ 建立補(bǔ)償程序段

…… 輪廓切削程序段

……

G00/G01 G40 X～ Y～ 補(bǔ)償撤消程序段

其中：

G41/G42程序段中的X、Y值是建立補(bǔ)償直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)值；

G40程序段中的X、Y值是撤消補(bǔ)償直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)；

H為刀具半徑補(bǔ)償代號(hào)地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示代號(hào)，代號(hào)與刀具半徑值一一對(duì)應(yīng)。刀具半徑值可用CRT/MDI方式輸入，即在設(shè)置時(shí)，H～ = R。如果用H00也可取消刀具半徑補(bǔ)償。

2、工作過程

以下各圖表示的刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程。其中，實(shí)線表示編程軌跡；點(diǎn)劃線表示刀具中心軌跡；r等于刀具半徑，表示偏移向量。

（1）刀具半徑補(bǔ)償建立時(shí)，一般是直線且為空行程，以防過切。以G42為例，其刀具半徑補(bǔ)償建立見。

（2）刀具半徑補(bǔ)償一般只能平面補(bǔ)償，其補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)情況。

（3）刀具半徑補(bǔ)償結(jié)束用G40撤銷，撤銷時(shí)同樣要防止過切。

應(yīng)注意的是：

建立補(bǔ)償程序段，必須是在補(bǔ)償平面內(nèi)不為零的直線移動(dòng)。

建立補(bǔ)償程序段，一般應(yīng)在切入工件之前完成。

撤銷補(bǔ)償程序段，一般應(yīng)在切出工件之后完成。

3、刀具半徑補(bǔ)償量的改變

一般刀具半徑補(bǔ)償量的改變，是在補(bǔ)償撤銷的狀態(tài)下重新設(shè)定刀具半徑補(bǔ)償量。如果在已補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)下改變補(bǔ)償量，則程序段的終點(diǎn)是按該程序段所設(shè)定的補(bǔ)償量來計(jì)算的。

4.刀具半徑補(bǔ)償量的符號(hào)

一般刀具半徑補(bǔ)償量的符號(hào)為正，若取為負(fù)值時(shí)，會(huì)引起刀具半徑補(bǔ)償指令G41與G42的相互轉(zhuǎn)化。

5.過切

通常過切由以下兩種情況：

（1）刀具半徑大于所加工工件內(nèi)輪廓轉(zhuǎn)角時(shí)產(chǎn)生的過切。

（2）刀具直徑大于所加工溝槽時(shí)產(chǎn)生的過切。

6.刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠渌鼞?yīng)用

應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償指令加工時(shí)，刀具的中心始終與工件輪廓相距一個(gè)刀具半徑距離。當(dāng)?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀具半徑變小，只需在刀具補(bǔ)償值中輸入改變后的刀具半徑，而不必修改程序。在采用同一把半徑為R的刀具，并用同一個(gè)程序進(jìn)行粗、精加工時(shí)，設(shè)精加工余量為△，則粗加工時(shí)設(shè)置的刀具半徑補(bǔ)償量為R+△，精加工時(shí)設(shè)置的刀具半徑補(bǔ)償量為R，就能在粗加工后留下精加工余量△，然后。在精加工時(shí)完成切削。

（八）、刀具長度補(bǔ)償指令

使用刀具長度補(bǔ)償指令，在編程時(shí)就不必考慮刀具的實(shí)際長度及各把刀具不同的長度尺寸。加工時(shí)，用MDI方式輸入刀具的長度尺寸，即可正確加工。當(dāng)由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長度尺寸變化時(shí)，只要修正刀具長度補(bǔ)償量，而不必調(diào)整程序或刀具。

G43 為正補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H代碼中長度補(bǔ)償?shù)牧肯嗉?，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)。

G44 為負(fù)補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H中長度補(bǔ)償?shù)牧肯鄿p，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)。

G49為撤消補(bǔ)償。

編程格式

G01 G43/G44 Z～H～// 建立補(bǔ)償程序段

…… // 切削加工程序段

……

G49 // 補(bǔ)償撤消程序段

例：G01 G43 Zs H～

或 G01 G44 Zs H～

其中：

S 為Z向程序指令點(diǎn)；

H～ 的值為長度補(bǔ)償量，即H～ =△。

H 刀具長度補(bǔ)償代號(hào)地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示代號(hào)，代號(hào)與長度補(bǔ)償量一一對(duì)應(yīng)。刀具長度補(bǔ)償量可用CRT/MDI方式輸入。如果用H00則取消刀具長度補(bǔ)償。

一、車削對(duì)刀、車削循環(huán)程序的上機(jī)調(diào)試及應(yīng)用

（一）目的和要求

1、進(jìn)一步熟悉數(shù)控車床的操作

通過試切對(duì)刀、簡單車削循環(huán)、復(fù)合車削循環(huán)的程序調(diào)試，進(jìn)一步熟悉數(shù)控車床的操作

2、掌握數(shù)控車削加工的對(duì)刀操作方法及工件坐標(biāo)系的建立

掌握數(shù)控車削試切對(duì)刀的基本操作，用Ｇ９２、Ｇ５４～Ｇ５９、Txxxx指令建立工件坐標(biāo)系的幾種方法。

試切外圓作Ｘ向?qū)Φ?，試切端面作Ｚ向?qū)Φ叮?/p>

Ｇ９２是以當(dāng)前位置點(diǎn)作為參照點(diǎn)、Ｇ５４及Ｔ指令則是以機(jī)床零點(diǎn)作為參照點(diǎn)來建立坐標(biāo)系的。由于機(jī)床原點(diǎn)不會(huì)改變，故用Ｇ５４和Ｔ指令比用Ｇ９２方便。

有多把刀具時(shí)使用Ｔ指令則更方便。

3、掌握簡單車削循環(huán)程序的編寫規(guī)則及其應(yīng)用

簡單循環(huán)是指用一個(gè)程序行取代多個(gè)基本指令程序行功能的簡化編程手段，包括以車外圓方式為主的Ｇ８０和以車端面方式為主的Ｇ８１。了解掌握指令格式中坐標(biāo)數(shù)據(jù)的算法及指令的應(yīng)用。

簡單循環(huán)編程僅用于一個(gè)臺(tái)肩的階梯軸的加工，從棒料到臺(tái)肩需要多個(gè)簡單循環(huán)程序行。

4、掌握復(fù)合車削循環(huán)的編程及其在車削加工中的應(yīng)用

復(fù)合循環(huán)則是指僅用一個(gè)程序行就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)臺(tái)肩的階梯軸加工的更為方便的簡化編程手段，包括以車外圓方式為主的Ｇ７１、以車端面方式為主的Ｇ７２和走固定形狀路線的Ｇ７３。了解掌握它們的編程規(guī)則和應(yīng)用場(chǎng)合。

Ｇ７１適于車削長軸類，Ｇ７２適于加工盤類回轉(zhuǎn)零件，Ｇ７３為等余量粗切方式，適于鑄鍛半成型毛坯件的車削。

復(fù)合循環(huán)不是一個(gè)孤立的程序行，依賴于精車輪廓的程序數(shù)據(jù)。

（二）重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：數(shù)控車床的坐標(biāo)系建立方法、復(fù)合車削循環(huán)編程與應(yīng)用

難點(diǎn)：數(shù)控車床的對(duì)刀、簡單循環(huán)中切削起點(diǎn)坐標(biāo)的確定、復(fù)合循環(huán)程序編寫規(guī)則。

（三）方法和技巧

認(rèn)真聽講、及時(shí)上機(jī)練習(xí)以幫助消化。

探索各類循環(huán)指令編程格式的書寫規(guī)律，比較異同以增進(jìn)記憶。

二、銑削對(duì)刀、刀補(bǔ)程序的調(diào)試

（一）目的和要求

1、掌握數(shù)控銑削加工的對(duì)刀方法

僅使用一把刀具的銑削對(duì)刀，就是通過刀具刀位點(diǎn)（銑刀底面中心）作為媒介建立工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。找到刀具在工件坐標(biāo)中的坐標(biāo)和同一位置處刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，即可推算出工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，這就是對(duì)刀的目的。

對(duì)刀的方法主要有尋邊、找中，既可用刀具直接對(duì)刀，也可借助于電子尋邊器對(duì)刀。尋邊時(shí)需要考慮刀具或?qū)み吰鞯陌霃酱笮?，找中時(shí)可不需考慮。

Ｚ向?qū)Φ侗仨毷褂玫毒咧苯訉?duì)刀，可借助固定高度的Ｚ軸設(shè)定器來對(duì)刀。

2、熟練掌握數(shù)控銑床的坐標(biāo)系建立及設(shè)置操作；

建立工件坐標(biāo)系可用Ｇ９２或Ｇ５４～Ｇ５９指令。

Ｇ９２是以當(dāng)前位置點(diǎn)位參照，對(duì)程序執(zhí)行時(shí)刀具的當(dāng)前位置有要求；

Ｇ５４等是以機(jī)床原點(diǎn)為參照點(diǎn)，通過對(duì)刀找到工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將該坐標(biāo)賦給Ｇ５４既可

3、掌握數(shù)控銑削加工中刀具半徑補(bǔ)償編程及應(yīng)用；

由于刀具刀位點(diǎn)（刀刃底面中心）和刀具切削刃行走的軌跡不重合，兩者相差一個(gè)刀具半徑大小，因而需要考慮刀具半徑補(bǔ)償。

刀徑補(bǔ)償有人工預(yù)補(bǔ)償和機(jī)床自動(dòng)補(bǔ)償兩種方式。人工預(yù)刀補(bǔ)編程不具通用性，故可讓機(jī)床來自動(dòng)進(jìn)行刀補(bǔ)運(yùn)算。

了解刀補(bǔ)的加載、卸載過程及Ｂ、Ｃ功能刀補(bǔ)算法對(duì)合理使用刀補(bǔ)很關(guān)鍵。

4、進(jìn)一步了解數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)組成、加工控制原理；

5、 熟練掌握銑削程序的輸入調(diào)試過程；

（二)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：銑削對(duì)刀操作、刀具半徑補(bǔ)償編程應(yīng)用

難點(diǎn)：坐標(biāo)系構(gòu)建、機(jī)床自動(dòng)刀具半徑補(bǔ)償?shù)木幊桃?guī)則

(三)學(xué)習(xí)方法和技巧

重點(diǎn)掌握G54構(gòu)建工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)推算方法，則對(duì)刀就不難理解。

在工件外或廢料區(qū)下刀，刀補(bǔ)加、卸載設(shè)計(jì)在引入、引出直線段內(nèi)，其它的就直接按輪廓圖紙尺寸編程，是刀補(bǔ)編程的總原則。

數(shù)控切割機(jī)機(jī)載計(jì)算機(jī)使用的程序可分為:

系統(tǒng)程序是管理和控制整臺(tái)設(shè)備的操作程序、由機(jī)床制造廠商提供，一般不能修改。

工作程序是為完成一項(xiàng)具體工作(如切割零件)而編制的程序，它可以調(diào)用或反復(fù)調(diào)用宏程序。

宏程序是執(zhí)行某一特定任務(wù)的程序，供工作程序調(diào)用。使用宏程序可以減少工作程序的編制量和出錯(cuò)幾率。

宏程序又分為:固定宏程序和可變宏程序。固定宏程序可執(zhí)行某一固定的任務(wù)，例如:切割半徑為100圓法蘭的固定宏程序，無論工作程序何時(shí)、怎樣調(diào)用它，都只能切割出半徑為100mm的圓法蘭來。可變宏程序則不然，它可以把半徑做為變量來處理，例如:切割半徑用變量R來代表的可變宏程序，工作程序在調(diào)用它的時(shí)候，通過給R以不同的具體值就可以切割出不同半徑的圓法蘭。

可變宏程序常常被用于編制形狀相同尺寸不同的零件，裝入計(jì)算器的全部可變宏程序可就稱為可變宏程序庫。

一個(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。程序段格式舉例:

N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08; N40 X90;(本程序段省略了續(xù)效字"G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08"，但它們的功能仍然有效)

在程序段中，必須明確組成程序段的各要素:

移動(dòng)目標(biāo):終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z;

沿怎樣的軌跡移動(dòng):準(zhǔn)備功能字G;

進(jìn)給速度:進(jìn)給功能字F;

切削速度:主軸轉(zhuǎn)速功能字S;

使用刀具:刀具功能字T;

機(jī)床輔助動(dòng)作:輔助功能字M。

1)程序開始符、結(jié)束符

程序開始符、結(jié)束符是同一個(gè)字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書寫時(shí)要單列段。

2)程序名

程序名有兩種形式:一種是英文字母O(%或P)和1~4位正整數(shù)組成;另一種是由英文字母開頭，字母數(shù)字多字符混合組成的程序名(如TEST1 等)。一般要求單列一段。

3)程序主體

程序主體是由若干個(gè)程序段組成的。每個(gè)程序段一般占一行。

4)程序結(jié)束

程序結(jié)束可以用M02或M30指令。一般要求單列一段。

加工程序的一般格式舉例:

% // 開始符

O2000 //程序名

N10 G54 G00 X10.0 Y20.0 M03 S1000 //程序主體

N20 G01 X60.0 Y30.0 F100 T02 M08

N30 X80.0

……

N200 M30 //程序結(jié)束

% // 結(jié)束符