數(shù)控加工程序的編制根底7/20/20231一、根本概念

二、編程方法

三、手工編程的內(nèi)容和步驟

四、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)與格式

五、數(shù)控系統(tǒng)的坐標系內(nèi)容安排7/20/20232數(shù)控加工程序編制概念：數(shù)控編程的含義從零件圖紙到數(shù)控加工指令的有序排列〔制成控制介質(zhì)〕的全過程。將零件加工的工藝分析、加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(shù)(f、s、t)及輔助動作〔變速、換刀、冷卻液啟停、工件夾緊松開等〕等，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質(zhì)的整個過程。一、程序編制的根本概念7/20/20233從數(shù)控系統(tǒng)的根本思想分析數(shù)控程序中包含的信息數(shù)控裝置vfapFxFyxyttFxFy數(shù)控程序插補運算進給伺服系統(tǒng)伺服電路伺服裝置機械傳動執(zhí)行部件7/20/20234數(shù)控程序中包含的信息因此，無論哪種格式：數(shù)控程序是用規(guī)定格式表達的加工工藝信息：如設(shè)定vf和其它機床動作零件形狀信息：用ap代表的零件外形就是對加工過程和加工結(jié)果的準確描述各種格式只是不同的表達形式程序格式：3B、4B、G代碼存儲介質(zhì)：紙帶、磁帶、網(wǎng)絡(luò)7/20/20235認識數(shù)控編程的意義關(guān)鍵環(huán)節(jié)操縱數(shù)控機床的關(guān)鍵發(fā)揮數(shù)控機床性能的關(guān)鍵工藝分析數(shù)控加工程序工序卡傳統(tǒng)加工數(shù)控加工傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖7/20/20236手工編程定義：整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高〔熟悉數(shù)控代碼功能、編程規(guī)那么，具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力〕適用：①幾何形狀不太復(fù)雜的零件 〔無長程序和復(fù)雜計算〕②三坐標聯(lián)動以下加工程序二、編程方法：手工編程和自動編程7/20/20237自動編程：編程人員根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個自動編程系統(tǒng)的規(guī)定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機，編程系統(tǒng)將能根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的類型輸出數(shù)控加工程序。適用：形狀復(fù)雜的零件雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件〔如有數(shù)千個孔的零件〕雖不復(fù)雜但計算工作量大的零件〔如非圓曲線輪廓的計算〕自動編程7/20/20238比較用手工編程時，一個零件的編程時間與機床實際加工時間之比，平均約為30：1。數(shù)控機床不能開動的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及時編制出造成的編程自動化是當今的趨勢！但手工編程是學(xué)習(xí)自動編程根底！兩種方法的比較7/20/20239圖紙工藝分析在對圖紙工藝分析〔與普通加工的圖紙分析相似〕的根底上：確定加工機床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝方案、對刀點、坐標系、加工軌跡；切削用量〔f、s、t〕等工藝參數(shù)。手工編程的內(nèi)容和步驟如下圖計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改三、手工編程的內(nèi)容和步驟7/20/202310根據(jù)圖紙尺寸及工藝線路的要求：選定工件坐標系計算零件輪廓和刀具運動軌跡的坐標值；將坐標值按NC機床規(guī)定編程單位〔脈沖當量〕換算為相應(yīng)的編程尺寸。錯誤計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙修改2、計算運動軌跡7/20/202311根據(jù)制定的加工路線、切削用量、選用的刀具、輔助動作，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進行校核、檢查上述兩個步驟的錯誤計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改3、

編制程序及初步校驗7/20/202312將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上〔如存儲在磁盤上〕，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，假設(shè)程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改4、制備控制介質(zhì)7/20/202313所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進一步的校驗和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯誤，應(yīng)分析錯誤產(chǎn)生的原因，進行相應(yīng)的修改。計算運動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗和試切零件圖紙錯誤修改5、程序的校驗和試切7/20/202314閱讀法：要有豐富的經(jīng)驗和上好的眼力模擬法:檢查程序的正確性平面輪廓：用筆代刀具坐標紙代工件→空運轉(zhuǎn)繪圖。空間曲面：用蠟塊、塑料、木料或價格低的材料作工件→試切用靜態(tài)〔機床不動〕或動態(tài)〔空運行〕的模擬方法.計算機仿真：用專門軟件和上好的計算機系統(tǒng)常用的校驗和試切方法觀察車削加工的模擬運行7/20/202315試切法：檢查運動軌跡正確性和加工精度上述方法只能檢查運動軌跡的正確性，不能判別加工誤差。首件試切(在允許的條件下)方法不僅可查出程序單和控制介質(zhì)是否有錯，還可知道加工精度是否符合要求。

當發(fā)現(xiàn)錯誤時，應(yīng)分析錯誤的性質(zhì)，或修改程序單，或調(diào)整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止常用的校驗和試切方法7/20/202316經(jīng)過多年的開展，程序用代碼已標準化，現(xiàn)在有兩種：ISO〔InternationalStandardizationOrganization〕EIA(ElectronicIndustriesAssociation)代碼：數(shù)控系統(tǒng)操作命令的總稱，又稱代碼或編程指令。它由文字、數(shù)字、符號以及它們的組合組成，它是程序的最小功能單元。四、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)與格式7/20/202317程序的組成一個完整的數(shù)控加工程序由程序名、程序體和程序結(jié)束三局部組成O0001；程序名N01G92X50.0Y20.0；N02………………；N03………………；程序體N04………………；N05…;M30；程序結(jié)束數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)7/20/202318定義：程序段中指令的排列順序和書寫規(guī)那么，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式。

目前廣泛采用地址符可變程序段格式〔字地址程序段格式〕N03G91G01X50Y60F200S400M03M08；程序段號G指令尺寸指令進給速度指令主軸轉(zhuǎn)速指令M指令程序段結(jié)束符程序段的格式7/20/202319NGXYZABCUVWPQRIJKDE.FSTM段號準備功能坐標地址字進給功能主軸轉(zhuǎn)速刀具編號輔助功能數(shù)控程序:=程序頭+Σ程序段+程序尾程序段:=Σ〔地址符+值〕地址符:={大寫英文字母}值:={+-.0123456789}地址符可變的數(shù)控程序格式7/20/202320地址符功能地址意義程序號O、P程序編號，子程序號的指定順序號N程序編號（程序段號）準備功能G指令動作方式（直線圓弧等）坐標字X、Y、Z基本直線坐標軸的移動指令U、V、W第一組附加直線坐標軸的移動指令P、Q、R第二組附加直線坐標軸的移動指令A(yù)、B、C基本旋轉(zhuǎn)坐標軸的旋轉(zhuǎn)指令I(lǐng)、J、K圓弧中心坐標或螺距指定進給速度F進給速度的指令主軸功能S主軸旋轉(zhuǎn)速度的指令刀具功能T刀具編號的指令輔助功能M機床開/關(guān)指令，指定工作臺分度等B補償號H、D補償號指定暫停P、X暫停時間指定重復(fù)次數(shù)L子程序及固定循環(huán)的重復(fù)次數(shù)圓弧半徑R實際上是坐標字的一種7/20/202321程序段中的每個指令均以字母〔地址符〕開始，其后再跟數(shù)字或無符號的數(shù)字。指令字在程序段中的順序沒有嚴格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫。上段相同的模態(tài)指令〔包括G、M、F、S及尺寸指令等〕可以省略不寫。地址符可變程序段格式的特點7/20/202322代碼〔指令〕分類G指令——準備功能功能：規(guī)定機床運動線型、坐標系、坐標平面、刀具補償、暫停等操作。組成：G后帶2～3位數(shù)字組成，有100~1000種。有模態(tài)〔續(xù)效〕指令與非模態(tài)〔非續(xù)效〕指令之分。模態(tài)指令是分組有效的〔表中有示意〕例如：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等常見指令分類－G7/20/202323看看G指令的用法G指令是模態(tài)的觀察下面的指令N0200G90G01G17G53G40G99G11X10N0210X30

N0210行的G指令是什么呢？7/20/202324關(guān)于分組模態(tài)指令的含義G90G91G40G41G42G00G01G02G03G17G18G197/20/202325M指令——輔助功能功能：控制機床及其輔助裝置的通斷的指令。如開、停冷卻泵；主軸正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)；程序結(jié)束等組成：M后帶2~3位數(shù)字組成，共有100~1000種。有模態(tài)〔續(xù)效〕指令與非模態(tài)〔非續(xù)效〕指令之分。例如：M02，M03，M08等 常見指令分類－M7/20/202326數(shù)控系統(tǒng)的準備功能與輔助功能讀表2－3和表2－4：G代碼的ISO和國家標準了解代碼含義、分組模態(tài)、不指定、永不指定必須熟悉的G功能G00/01/02/03/螺紋加工指令G17/18/19G40/41/42G53/54-59G90/91/92必須熟悉的M功能M00/01/02/03/04/05/06/08/09/30數(shù)控車床和數(shù)控銑床的指令略有不同，會增加簡化手工編程的指令的講解7/20/202327F、S、T、D指令F指令——指定〔合成〕進給速度指令組成：F后帶假設(shè)干位數(shù)字，如F150、F3500等。其中數(shù)字表示實際的合成速度值。它是模態(tài)指令。單位：mm/min〔公制〕或inch/min〔英制〕。視用戶選定的編程單位而定，假設(shè)為公制單位，那么上述兩個指令分別表示：150mm/min；3500mm/min。還可以間接指定：F00~F99〔幾何/算術(shù)級數(shù)〕常見指令分類－F、S、T7/20/202328S指令〔切削速度〕——指定主軸轉(zhuǎn)速指令組成：S后帶假設(shè)干位數(shù)字，如S500、S3500等。其中數(shù)字表示實際的主軸轉(zhuǎn)速值。它是模態(tài)指令。單位：r/min。上述兩個指令分別表示主軸轉(zhuǎn)速：500r/min；3500r/min。還可以：指定恒線速度〔主運動速度恒定〕常見指令分類－F、S、T7/20/202329T、D指令指定刀具號和刀具長度、半徑存放存放器號指令。組成：T、D后跟兩位數(shù)字，如T11、D02等。其中數(shù)字分別表示存放的在庫中的刀具號和刀具長度、半徑補償存放器號。上述兩個指令分別表示后續(xù)加工將選擇刀庫中11號刀具和采用D02存放器中的數(shù)值進行補償。常見指令分類－F、S、T7/20/202330尺寸指令指定的刀具沿坐標軸移動方向和目標位置的指令X、Y、Z、U、V、W指令指定沿直線坐標軸移動方向和目標位置指令組成：后帶符號的數(shù)字組成。如X100、Y-340等，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標軸運動的目標位置值,符號表示運動的方向。單位：mm、μm〔公制〕或inch〔英制〕。視用戶選定的編程單位而定.

常見指令分類－座標〔尺寸〕7/20/202331

A、B、C

指令指定沿回轉(zhuǎn)坐標軸移動方向和目標位置指令

組成：后帶符號的數(shù)字組成。如A100、C-340等，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標軸運動的目標位置值,

符號表示運動的方向。

單位：

度°、弧度。視用戶選定的編程單位而定.常見指令分類－座標〔尺寸〕7/20/202332I、J、K、R指令圓弧插補圓心位置和半徑指定指令組成：后帶符號的數(shù)字組成。如I10、J-34、R30等，其中帶符號數(shù)字表示圓心位置和半徑值。單位：mm、μm〔公制〕或inch〔英制〕。視用戶選定的編程單位而定.常見指令分類－座標〔尺寸〕7/20/202333程序段標號，程序段結(jié)束字符以及變量組成：①程序段標號指令地址符N后帶假設(shè)干數(shù)字組成；②程序段結(jié)束指令每一個程序段都應(yīng)有結(jié)束符，它是數(shù)控系統(tǒng)編譯程序的標志。常用的有：“*〞、“；〞、“LF〞、“NL〞、“CR〞等視具體數(shù)控系統(tǒng)而定。③變量為簡化編程有些系統(tǒng)還允許采用變量編程，從而可簡化編程。它由地址符〔字母或符號，如#、R等〕后帶假設(shè)干數(shù)字組成；常見指令分類－其它指令7/20/202334程序名程序名是一個程序必需的標識符。組成：由地址符后帶假設(shè)干位數(shù)字組成。地址符常見的有：“%〞、“O〞、“P〞等，視具體數(shù)控系統(tǒng)而定。例如：德國MAHO系統(tǒng)“%〞，日本FANUC系統(tǒng)“O〞。后面所帶的數(shù)字一般為4～8位。如：%2000、O0100常見指令分類－其它指令7/20/202335程序體

它表示數(shù)控加工要完成的全部動作，是整個程序的核心。組成：它由許多程序段組成，每個程序段由一個或多個指令構(gòu)成。程序結(jié)束

它是以程序結(jié)束指令M02或M30，結(jié)束整個程序的運行。常見指令分類－其它指令7/20/202336其它指令子程序名和子程序調(diào)用指令用于給子程序命名和在主程序中調(diào)用該子程序，該指令的標準化程度不高，不同系統(tǒng)有不同的規(guī)定。組成：①子程序名指令地址符〔字母或符號，如O、%等〕后帶假設(shè)干數(shù)字組成；②子程序調(diào)用指令地址符+調(diào)用子程序名局部+調(diào)用次數(shù)局部。例如：M98P08L12〔FANUC、華中數(shù)控系統(tǒng)〕常見指令分類－子程序7/20/202337主程序、子程序在一個零件的加工程序中，假設(shè)有一定量的連續(xù)的程序段在幾處完全重復(fù)出現(xiàn)，那么可將這些重復(fù)的程序串單獨抽出來，按一定的格式做成子程序。主程序：N01……；N02……；N11調(diào)用子程序1；N28調(diào)用子程序8；N××……M02；……子程序1：N01……；N××……M99；子程序8：N01……LFN××……M99；主程序、子程序7/20/202338子程序的嵌套調(diào)用

嵌套：一個子程序還可以調(diào)用另一個子程序。嵌套次數(shù)不能太多，每個數(shù)控系統(tǒng)對允許的嵌套次數(shù)都有規(guī)定。子程序代碼為L，編號為1～99。子程序結(jié)束的代碼為M99，有的為M22，由各數(shù)控系統(tǒng)自行定義。

7/20/202339例如：在某工件上要銑出10個幾何形狀完全相同的臺階，如以下圖所示，可采用子程序編程：180050160R2550190957010160×10=1600主程序、子程序例如7/20/202340O0200N01G91G00G41D01X-50Y35S400M03M08；N02M98P2001L10；N03M02；O2001N01G00Z-25；N02G01Y-60F100；N03X50；N04G03Y50J-25；N05G01X-55；N06G00Z25；N07X165Y10；N08M99；180050160R25501907010160×10=1600對刀點主程序、子程序例如7/20/202341由上面的程序可知，子程序是子程序名(#01)開始，以M99指令結(jié)束，并返回主程序，其余局部的編寫與主程序完全相同。由于采用子程序，使編程大大地簡化了，因此，在我們的編程中要學(xué)會善于運用子程序來簡化編程工作。主程序、子程序例如7/20/202342五、數(shù)控系統(tǒng)坐標系1.坐標軸的運動方向及其命名

統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機床坐標軸及其運動的方向，可使編程方便，并使編出的程序?qū)ν愋蜋C床有通用性。同時也給

維修和使用帶來極大的方便。ISO和我國都擬定了命名的標準。7/20/202343進給運動坐標系ISO和中國標準規(guī)定：坐標軸：數(shù)控裝備的每個進給軸(直線進給、圓進給)定義為坐標系中的一個坐標軸。數(shù)控裝備坐標系統(tǒng)標準：右手笛卡兒坐標系統(tǒng)坐標系的方向兩條根本規(guī)定假設(shè)刀具相對于靜止工件運動以遠離工件方向為正7/20/202344假設(shè)刀具相對于靜止工件運動假設(shè)只有刀具在移動，移動方向的正負定義與坐標軸方向的正負是相同的。7/20/202345實際上有些機床工件運動如果機床實際上是工件在移動，那么移動方向的正負與坐標軸方向的正負定義是相反的。7/20/202346根本坐標系根本坐標系：直線進給運動的坐標系〔〕。坐標軸相互關(guān)系：由右手定那么決定?；剞D(zhuǎn)坐標：繞軸轉(zhuǎn)動的圓進給坐標軸分別用表示，坐標軸相互關(guān)系由右手螺旋法那么而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A7/20/202347右手直角笛卡爾坐標系+X+Y+Z+X、＋Y或＋Z+A、＋B或＋C7/20/202348坐標方向的規(guī)定

坐標軸方向：定義為刀具相對于靜止工件運動的方向，編程時不必知道機床運動的具體配置，就能正確地進行編程。附加坐標軸：平行于根本坐標系中坐標軸的進給軸，用U、V、W表示。7/20/202349Z軸及其方向的規(guī)定Z坐標〔軸〕方位Z坐標平行主軸軸線的進給軸。沒有主軸或有多個主軸：垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。主軸能擺動：在擺動的范圍內(nèi)其軸線只與標準坐標系中的某一坐標平行時，那么該坐標便是Z坐標；假設(shè)在擺動的范圍內(nèi)其軸線可與多個坐標平行，那么取垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標。7/20/202350立式5軸數(shù)控銑床的坐標系Z坐標正方向規(guī)定：刀具遠離工件的方向。Z軸+Z+Z7/20/202351+ZZ軸7/20/202352X軸X坐標的選擇

在X、Y軸中，主要進給方向是X軸。X軸是定位面的主軸，與工件裝卡面平行，主要作水平運動。7/20/202353X軸：在刀具旋轉(zhuǎn)的機床上+Z+X/刀具旋轉(zhuǎn)的機床上，如銑床、鉆床、鏜床等Z軸水平〔臥式〕，那么從刀具(主軸)向工件看時，X坐標的正方向指向右邊。7/20/202354Z軸垂直〔立式〕：單立柱機床，從刀具向立柱看時，X的正方向指向右邊；+ZX軸：在刀具旋轉(zhuǎn)的機床上+X/立式5軸數(shù)控銑床的坐標系+Z+X/7/20/202355X軸：在刀具旋轉(zhuǎn)的機床上+ZZ軸垂直〔立式〕：雙立柱機床(龍門機床)，從刀具向左立柱看時，X軸的正方向指向右邊。+X/7/20/202356三種情況7/20/202357在工件旋轉(zhuǎn)的機床上〔車床、磨床等〕，X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。X軸：在工件旋轉(zhuǎn)的機床上+Z+X7/20/202358X軸：在工件旋轉(zhuǎn)的機床上7/20/202359無工作軸的機床X軸平行于加工方向X軸的正向是主加工方向7/20/202360Y軸Y坐標利用已確定的X、Z坐標的正方向，用右手定那么或右手螺旋法那么，確定Y坐標的正方向。右手定那么：大姆指指向+X，中指指向+Z，那么+Y方向為食指指向。右手螺旋法那么：在XZ平面，從Z至X，姆指所指的方向為+y。7/20/202361立、臥式數(shù)控銑床Y軸+Z+X/+Z+X+Y+Y7/20/202362Y軸+Z+X/+Y立式5軸聯(lián)動數(shù)控銑床+Z+X/+Y/龍門數(shù)控銑床7/20/202363回轉(zhuǎn)坐標A、B、C+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/7/20/202364輔助坐標U、V、W立式5軸數(shù)控銑床的坐標系+Z+X/+Y/+A+C/+W7/20/202365數(shù)控機床的坐標系

臥式車床立式升降臺銑床7/20/202366數(shù)控機床的坐標系臥式5軸數(shù)控銑床臥式銑床7/20/202367數(shù)控機床的坐標系7/20/202368數(shù)控機床的坐標系7/20/202369機床坐標系與工件坐標系2.機床坐標系與工件坐標系編程總是基于某一坐標系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機床坐標系和工件坐標系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的。7/20/202370機床原點與機床坐標系機床原點與機床坐標系機床原點〔零點〕機床坐標系原點是在機床調(diào)試完成后便確定了，是機床上固有的點。機床原點的建立：用回零方式建立。機床原點建立過程實質(zhì)上是機床坐標系建立過程。7/20/202371機床坐標系機床坐標系以機床原點為坐標系原點的坐標系，是機床固有的坐標系，它具有唯一性。機床坐標系是數(shù)控機床