1、 第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控程序編制的基礎(chǔ)知識數(shù)控程序編制的基礎(chǔ)知識二、數(shù)控機床的坐標(biāo)系的概念二、數(shù)控機床的坐標(biāo)系的概念一、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)和格式一、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)和格式三、程序編制中的基本指令三、程序編制中的基本指令 一、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)和格式n1）程序結(jié)構(gòu)n2）程序段格式 1）程序結(jié)構(gòu) 一個完整的程序由若干個程序段組成，程序的開頭是程序名，中間是程序內(nèi)容，最后是程序結(jié)束指令。n（1）程序開始符、結(jié)束符n（2）程序名 n（3）程序主體 n（4）程序結(jié)束指令 程序名n 程序名有兩種形式：一種是英文字母O和14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。 程序主體n程序主體是

2、由若干個程序段組成的。每個程序段一般占一行。 nN10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 ； 程序結(jié)束指令n 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：% 程序開始符 O0527 程序號N104 T3M6 程序內(nèi)容N106 G0G90G54X72.577Y-1.041S1000M3N108 G43H3Z50.N110 Z5.N112 G1Z0.F80.N113 G42D3N114 X60.Y-5.N116 X-60.N118 Y5.N120 X60.N122 G0Z50.N124 G40N130 M30 程序結(jié)束% 程序結(jié)束符 2）程序段格式

3、n 一個程序段由若干個程序字組成，包括順序號字、準(zhǔn)備功能、尺寸字、進給功能字F、主軸功能字S、輔助功能字M、刀具功能字T。舉例： N106 G0G90G54 X72.577Y-1.041 S1000 M3 順序號 準(zhǔn)備功能 尺寸字 主軸功能字 輔助功能字 N. G. X. F. M. S. 程序段 輔助功能字 主軸功能字 工藝功能字 尺寸字 準(zhǔn)備功能字 程序段號 程序字的功能類別n順序號字n準(zhǔn)備功能字n尺寸字n進給功能字n主軸轉(zhuǎn)速功能字n刀具功能字n輔助功能字 字與字的功能類別 N. G. X. F. M. S. 程序段 輔助功能字 主軸功能字 工藝功能字 尺寸字 準(zhǔn)備功能字 程序段號 順序號

4、字n順序號又稱程序段號或程序段序號。順序號位于程序段之首，由順序號字N和后續(xù)數(shù)字組成。順序號字N是地址符，后續(xù)數(shù)字一般為14位的正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號實際上是程序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后次序無關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)不是按順序號的次序來執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫時的排列順序逐段執(zhí)行。n 順序號的作用：對程序的校對和檢索修改；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。有順序號的程序段可以進行復(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。n一般使用方法：編程時將第一程序段冠以N10,以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號，這樣，在調(diào)試程序時，如果需要在N10和N20之間插入程序段時

5、，就可以使用N11、N12等。 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，是用于建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。 后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù)，見表1.1。表1.1 G功能字含義表G功能字FANUC系統(tǒng)SIEMENS系統(tǒng)G00快速移動點定位快速移動點定位G01直線插補直線插補G02順時針圓弧插補順時針圓弧插補G03逆時針圓弧插補逆時針圓弧插補G04暫停暫停 尺寸字 尺寸字用于確定機床上刀具運動終點的坐標(biāo)位置。n 其中，第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點的直線坐標(biāo)尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點的角度坐標(biāo)尺寸；第三組 I，J，K 用于確定

6、圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時間、用R指令圓弧的半徑等。n 多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可以用準(zhǔn)備功能字來選擇坐標(biāo)尺寸的制式，如FANUC諸系統(tǒng)可用G21/G22來選擇米制單位或英制單位，也有些系統(tǒng)用系統(tǒng)參數(shù)來設(shè)定尺寸制式。采用米制時，一般單位為mm，如X100指令的坐標(biāo)單位為100 mm。當(dāng)然，一些數(shù)控系統(tǒng)可通過參數(shù)來選擇不同的尺寸單位。 進給功能字F 進給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進給速度。對于車床，F(xiàn)可分為每分鐘進給和主軸每轉(zhuǎn)進給兩種，對于其它數(shù)控機床，一般只用每分鐘進給。F指令在螺紋切削程序段中常用來指令螺紋的導(dǎo)程。 主軸轉(zhuǎn)速功能字Sn主軸

7、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。單位為r/min。對于具有恒線速度功能的數(shù)控車床，程序中的S指令用來指定車削加工的線速度數(shù)。 刀具功能字 刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時所用刀具的編號。對于數(shù)控車床，其后的數(shù)字還兼作指定刀具長度補償和刀尖半徑補償用。 輔助功能字M 輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關(guān)動作. 見表1.2。表1.2 M功能字含義表M功能字 含 義 M00 程序停止 M01 計劃停止 M02 程序停止 M03 主軸順時針旋轉(zhuǎn) 二、數(shù)控機床的坐標(biāo)系的概念 n

8、1、機床坐標(biāo)系的規(guī)定n2、坐標(biāo)系的原點n3、絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)系 1、機床坐標(biāo)系的規(guī)定 運動方向的規(guī)定n 刀具遠離工件的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖1. 6所示為數(shù)控車床上兩個運動的正方向。 圖圖1.61.6機床運動的方機床運動的方向向 機床坐標(biāo)系的規(guī)定n 標(biāo)準(zhǔn)機床坐標(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：n1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。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)。 n2)大拇指的指向為X坐標(biāo)的正方向，食指的指向為Y坐標(biāo)的正方向，中指的指向為Z坐標(biāo)的正方向。n3)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

9、，大拇指的指向為X、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，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,見圖1. .5。 右手笛卡爾直角坐標(biāo)系圖1. .5直角坐標(biāo)系 坐標(biāo)軸方向的確定（1）機床的主軸為Z坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向為刀具離開工件的方向。 （2）X坐標(biāo) X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況：n 1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標(biāo)的正方向。 n 2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況： Z坐標(biāo)水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直

10、時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。 坐標(biāo)軸方向的確定n（3）Y坐標(biāo) n 在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。 機床坐標(biāo)軸的確定方法機床坐標(biāo)軸的確定方法臥式車床坐標(biāo)系臥式車床坐標(biāo)系 臥式升降臺銑床坐標(biāo)系臥式升降臺銑床坐標(biāo)系 立式升降臺銑床坐標(biāo)系立式升降臺銑床坐標(biāo)系 坐標(biāo)軸方向的確定n例：根據(jù)圖1.8所示的數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標(biāo)。 n（1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開工件的方向為正。 n（2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對刀具主軸向立柱方向看，向右為正。 n（3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定

11、后，用右手直角坐標(biāo)系來確定。 圖1.8數(shù)控立式銑床的坐標(biāo)系 機床原點機床原點n機床原點：機床坐標(biāo)系的原點。機床原點：機床坐標(biāo)系的原點。n對某一具體的機床來說，機床原點是固定對某一具體的機床來說，機床原點是固定的，是機床制造商設(shè)置在機床上的一個物的，是機床制造商設(shè)置在機床上的一個物理位置。理位置。 機床參考點機床參考點: :n是用于對機床工作臺、滑板以及刀具相對運動的測量系是用于對機床工作臺、滑板以及刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行定標(biāo)和控制的點，也稱為機床零點。統(tǒng)進行定標(biāo)和控制的點，也稱為機床零點。n參考點相對于機床原點來講是一個固定值。參考點相對于機床原點來講是一個固定值。n它是在加工之前和加工之

12、后，用控制面板上的回零按鈕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部件移動到機床坐標(biāo)系中的一個固定不變的極限使移動部件移動到機床坐標(biāo)系中的一個固定不變的極限點。點。n數(shù)控機床在工作時，移動部件必須首先返回參考點，測數(shù)控機床在工作時，移動部件必須首先返回參考點，測量系統(tǒng)置零，之后測量系統(tǒng)即可以以參考點作為基準(zhǔn)，量系統(tǒng)置零，之后測量系統(tǒng)即可以以參考點作為基準(zhǔn)，隨時測量運動部件的位置。隨時測量運動部件的位置。 工件坐標(biāo)系和工件零點工件坐標(biāo)系和工件零點工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時使用的，工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點位原點由編程人員以工件圖紙上的某

13、一固定點位原點（也稱工件原點）所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸（也稱工件原點）所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。工件坐標(biāo)系的都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。工件坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸與機床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐標(biāo)軸平行。各坐標(biāo)軸與機床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐標(biāo)軸平行。 工件原點選擇的原則：工件原點選擇的原則：n工件原點選在工件圖樣的尺寸基礎(chǔ)上。工件原點選在工件圖樣的尺寸基礎(chǔ)上。n能使工件方便地裝夾、測量和檢驗。能使工件方便地裝夾、測量和檢驗。n工件原點盡量選在尺寸精度高、粗糙度較細(xì)的工件原點盡量選在尺寸精度高、粗糙度較細(xì)的工件表面上。工件表面上。n對于有對稱形狀的幾何零件，工件零件最好選對于有對稱形狀的幾何零件

14、，工件零件最好選在對稱中心上。在對稱中心上。 機床機床原點原點工件工件原點原點機床參機床參考點考點編程編程原點原點數(shù)控車床坐標(biāo)系及相關(guān)點的關(guān)系數(shù)控車床坐標(biāo)系及相關(guān)點的關(guān)系 機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系 例1 用直線插補指令圖圖2-11 零件圖零件圖 n%no0211N10 G21 (公制）N20 T0101N30 G96S1000M04N40 G00X100Z10N50 G01X16Z2F100 nN60 G01X26Z-3nN70 Z-48nN80 X60Z-58nN90 X70Z-73nN100 X90 (退刀)nn110 G00X100Z10nn120 M05

15、 (主軸停)nn130 M30 加工坐標(biāo)系的設(shè)定na.G54G59為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令 nb.G92為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令 a.G54G59為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令n G54對應(yīng)一號工件坐標(biāo)系，其余以此類推?？稍贛DI 方式的參數(shù)設(shè)置頁面中，設(shè)定加工坐標(biāo)系。設(shè)置頁面如圖1. .14。 圖1. .14加工坐標(biāo)系設(shè)置 b.G92為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令n 92為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令。在程序中出現(xiàn)G92程序段時，即通過刀具當(dāng)前所在位置即刀具起始點來設(shè)定加工坐標(biāo)系。nG92指令的編程格式：G92 X a Y b Z cn 該程序段運行后，就根據(jù)刀具起始點設(shè)定了加工原點，如圖1. .15所示。n從圖1. .15中可

16、看出，用G92設(shè)置加工坐標(biāo)系，也可看作是：在加工坐標(biāo)系中，確定刀具起始點的坐標(biāo)值，并將該坐標(biāo)值寫入G92編程格式中。圖1.15設(shè)定加工坐標(biāo)系 加工坐標(biāo)系設(shè)定的實例 在選擇了圖1. .17所示的被加工零件圖樣，并確定了編程原點位置后，可按以下方法進行加工坐標(biāo)系設(shè)定：1、準(zhǔn)備工作 機床回參考點，確認(rèn)機床坐標(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)面與機床運動方向一致； 3、對刀測量 用簡易對刀法測量,方法如下:用直徑為10的標(biāo)準(zhǔn)測量棒、塞尺對刀，得到測量值為X = -437.726, Y = -298.160,如圖1.18所示。Z = -31.833，如圖1.19所示。4、計算

17、設(shè)定值 按圖1.18所示,將前面已測得的各項數(shù)據(jù),按設(shè)定要求運算。X X坐標(biāo)設(shè)定值坐標(biāo)設(shè)定值：X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm注： -437.726mm為X坐標(biāo)顯示值+5mm為測量棒半徑值；+0.1mm為塞尺厚度；+40.0為編程原點到工件定位基準(zhǔn)面在X坐標(biāo)方向的距離。 Y Y坐標(biāo)設(shè)定值：坐標(biāo)設(shè)定值：Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm注：如圖1.18所示，-298.160mm為坐標(biāo)顯示值；+5mm為測量棒半徑值；+0.1mm為塞尺厚度；+46.5為編程原點到工件定位基準(zhǔn)面在Y坐標(biāo)方向的距離。Z Z坐標(biāo)設(shè)定值：坐標(biāo)設(shè)定值：Z= -3

18、1.833-0.2=-32.033mm。注：-31.833為坐標(biāo)顯示值；-0.2為塞尺厚度,如圖1.19所示。通過計算結(jié)果為：X -392.626；Y -246.460；Z -32.033。圖1. 19Z向?qū)Φ斗椒?5、設(shè)定加工坐標(biāo)系 將開關(guān)放在 MDI 方式下，進入加工坐標(biāo)系設(shè)定頁面。輸入數(shù)據(jù)為:X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033表示加工原點設(shè)置在機床坐標(biāo)系的X= -392.626; Y= -246.460; Z= -32.033 的位置上。6、校對設(shè)定值 對于初學(xué)者，在進行了加工原點的設(shè)定后，應(yīng)進一步校對設(shè)定值，以保證參數(shù)的正確性。校對工作的具體過程 如下

19、： 在設(shè)定了G54加工坐標(biāo)系后，再進行回機床參考點操作，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，機床原點在加工坐標(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。 絕對坐標(biāo)系與增量（相對）坐標(biāo)系絕對坐標(biāo)系與增量（相對）坐標(biāo)系(1)(1)絕對坐標(biāo)系絕對坐標(biāo)系 在坐標(biāo)系中，所有的坐在坐標(biāo)系中，所有的坐標(biāo)點均以固定的坐標(biāo)原點標(biāo)點均以固定的坐標(biāo)原點為起點確定坐標(biāo)值的，這為起點確定坐標(biāo)值的，這種坐標(biāo)系稱為絕對坐標(biāo)系。種坐標(biāo)系稱為絕對坐標(biāo)系。 如右圖所示，如右圖所示，A

20、A、B B兩點兩點的坐標(biāo)值均以固定的坐標(biāo)的坐標(biāo)值均以固定的坐標(biāo)原點計算的，其坐標(biāo)值為原點計算的，其坐標(biāo)值為XAXA1010，YAYA2020，XBXB3030，YBYB5050。 (2)(2)增量增量( (相對相對) )坐標(biāo)系坐標(biāo)系 在坐標(biāo)系中，運動在坐標(biāo)系中，運動軌跡軌跡( (直線或圓弧直線或圓弧) )的終的終點坐標(biāo)值是以起點開始點坐標(biāo)值是以起點開始計算的，這種坐標(biāo)系稱計算的，這種坐標(biāo)系稱為增量為增量( (相對相對) )坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。增量坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點增量坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點是移動的，坐標(biāo)值與運是移動的，坐標(biāo)值與運動方向有關(guān)。動方向有關(guān)。 n1、 G功能字指定nG90指定尺寸值為絕對尺寸。nG91指定尺寸值為增量尺寸。n這種表達方式的特點是同一條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。n2、 用尺寸字的地址符指定（本課程中車床部分使用）n絕對尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Zn增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、Wn這種表達方式的特點是同一程序段中絕對尺寸和增量尺寸可以混用，這給編程帶來很大方便。 三、程序編制中的基本指令三、程序編制中的基本指令（1 1）G G指令指令準(zhǔn)備功能指令準(zhǔn)備功能指令是使是使C