數(shù)控機床與編程1.3.1數(shù)控編程的概念數(shù)控程序：從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入并直接用于加工的一種計算機所能識別的數(shù)字信息。%0001N1G42X100Y50Z150N2S1500M03M08N3T0202N4G17G90G16N5G81X100.0Y30.0Z-20.0R-5.0F200.0N6Y150.0N7Y270.0N8G15G80任務三

數(shù)控編程基礎數(shù)控程序編制的定義1.數(shù)控程序編制的內容及步驟控制介質零件圖樣數(shù)控程序機床數(shù)控系統(tǒng)工藝方案成品零件1.手工編程指零件圖樣的分析、工藝處理、數(shù)值計算、書寫程序單和校驗等均由人工完成。手工編程的內容與步驟：適用范圍：零件形狀相對單一所需編制加工程序較短相關幾何尺寸鏈計算不復雜分工序加工簡單化特點：方便、不需要其他編程工具耗時較長，易出現(xiàn)編程過程中出錯無法勝任復雜形狀零件的程序編制2.自動編程：

是借助數(shù)控自動編程系統(tǒng)由計算機輔助生成程序。自動編程的內容與步驟如下：

除分析零件圖樣和制定工藝方案之外，其余均由計算機輔助軟件來完成。計算機的工作范圍數(shù)學處理編寫程序檢查程序繪制刀具運動軌跡常用的數(shù)控標準和指令代碼1.3.2數(shù)控編程的有關標準及術語字指程序中的代碼和數(shù)字1、字符與代碼

用于組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號。包括（數(shù)字、字母、標點符號及數(shù)學運算符號）代碼

因數(shù)控系統(tǒng)只能接收二進制信息。

必須采用“G”（英文字母）和“2”（數(shù)字）組合的代碼進行表示。標準代碼ISO標準代碼國際標準化組織代碼EIA標準代碼美國電子工業(yè)協(xié)會代碼2、字的組成X1500地址符數(shù)

字

數(shù)控程序中的“字”為一系列按規(guī)定排列的字母作為一個信息單元實現(xiàn)存儲、傳遞、操作。（是由英文字母加若干十進制數(shù)字組成。）3、字的功能（1）順序號字N

0000

順序號位于程序段首位，是由字母“N”加后續(xù)數(shù)字組成。

“N”是地址符，后續(xù)數(shù)字一般為1～4位數(shù)字。在程序中只代表一個程序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后無關。例：N00…

…N10…

…N20…

…N30…

…N0010…

…N0020…

…N0030…

…N0040…

…

程序格式

程序段是由程序字組成。程序段可作為一個單位來處理，是整個程序中的一條語句。

一個完整的數(shù)控加工程序是由若干個程序段組成。程序段中的字長不固定程序段的長度和功能字均可變更程序段中功能字可采用續(xù)效字符例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90

N40程序段中除X軸坐標值有變動，其余功能均按上一段程序中功能執(zhí)行。（續(xù)效字功能）程序段編寫的內容要求移動目標要素（終點坐標）X、Y、Z軌跡移動要素（準備功能）G進給速度要素（進給功能）F切削速度要素（主軸旋轉功能）S所用刀具要素（刀具功能）T輔助功能要素（輔助功能）M（1）開始符和結束符ISO

“%”EIA

“EP”

使用中，開始符和結束符均為同一字符，在編寫或輸入數(shù)控系統(tǒng)時，應為獨立程序段。（2）程序名

即一個數(shù)控加工程序的名稱。要求獨立書寫為一程序段根據(jù)各系統(tǒng)的要求，程序名分為“%”“O”+0000“P”（3）程序主體

程序主體應為該加工工序的整體數(shù)控加工的全部操作過程，是由若干個程序段所組成，每個程序段應為獨立的一行數(shù)字和代碼。

由于各數(shù)控系統(tǒng)的差異，要注意每個程序段的字節(jié)數(shù)，應按系統(tǒng)要求進行編寫。如一個程序段不能描述完整，可將此分為二個程序段來完成。字地址可變程序段格式的編排順序如下：

N—G—X—Y—Z—I—J—K—P—Q—R—A—B—C—F—S—T—M—例如N60G01X50.0Y80.0F200S630T02M03（4）程序結束指令“M02”或“M30”與程序名一樣，要求在程序段中獨立一段排列M02——表示程序結束M30——表示程序結束并自動返回該程序的起始部位。例：N10G00G54X50Y30M03S3000N20G01X88.1Y30.2F500T02M08N30X90O1000程序名%開始符…

…N300M30或M02結束段%結束符…數(shù)控編程基礎程序的格式數(shù)控程序：由一系列機床數(shù)控裝置能識別的指令有序結合而構成組成：程序號、程序段、程序結束數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序號數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序號程序段數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序號程序段程序段數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序號程序段程序段程序段數(shù)控編程基礎程序的格式O0001；程序號N10G01X40Z0F0.2；程序段程序字數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；O0001；程序號程序段程序字程序字程序字程序字程序字數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；O0001；程序號程序段程序字程序字程序字程序字程序字地址字數(shù)據(jù)字F0.2數(shù)控編程基礎程序的格式N10G01X40Z0F0.2；O0001；程序號程序段程序字程序字程序字程序字程序字地址字數(shù)據(jù)字F0.2；程序段結束符數(shù)控編程基礎數(shù)控程序代碼概述（2）準備功能字G

00功能地址符功能數(shù)字代碼

準備功能“G”又稱G功能或G指令。

主要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)為二位數(shù)字組成。

準備功能G代碼及其編程方法表2-2

FANUC系統(tǒng)常用準備功能代碼及其功能輔助功能M代碼簡稱M功能,M指令或M代碼,主要用來表示機床操作時的各種輔助動作及其狀態(tài),由地址碼M和后面的兩位數(shù)字組成,從M00~M99共100種。表2-3為我國GB/T8870.1—2012標準規(guī)定的M代碼。輔助功能M代碼及其應用表2-3輔助功能M代碼F功能也稱為F代碼或F指令,用來指定進給速度,為續(xù)效代碼。F、S、T代碼的功能及應用每轉進給量（mm/r）編程格式G99F_每分鐘進給量（mm/min）編程格式

G98F_FFF功能指定主軸轉速,單位為r/min,也是續(xù)效代碼1.最高轉速限制:編程格式

G50S_，

例：G50S30002.恒線速控制:編程格式

G96S_，例：G96M03S1503.恒轉速控制：編程格式

G97S_，例：G97M03S1000關系公式：V=(πDN)/1000

如圖所示，為保持A、B、C各點的線速度在150mm/min。則各點在加工時的主軸轉速分別為：A：n=1000×150÷(π×40)=1193r/minB：n=1000×150÷(π×60)=795r/minC：n=1000×150÷(π×70)=682r/min注意：使用恒線速時，因受機床電機限制應有最高轉速限制G50SXXXXS功能指令格式T刀具功能（T）后面四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。

例：T0303表示選用3號刀及3號刀具長度補償值和刀尖圓弧半徑補償值。T0300表示取消刀具補償。T功能

在數(shù)控編程時，為了描述機床的運動，簡化程序編制的方法，保證記錄數(shù)據(jù)的互換性，因此我們必須先從了解機床運動及機床坐標系入手。重點機床坐標系編程坐標系加工坐標系數(shù)控機床坐標系和運動方向機床坐標系機床坐標系的命名規(guī)定

增大刀具與工件之間距離的方向為坐標軸運動的正方向。

不論機床在加工中是工件靜止、刀具運動，還是刀具靜止、工件運動，都假定工件不動，刀具相對于靜止的工件運動。數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)標準坐標系及運動方向右手直角笛卡爾坐標系數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)標準坐標系及運動方向右手直角笛卡爾坐標系增大刀具距離的方向為坐標軸正方向z坐標的運動是由傳遞切削動力的主軸所規(guī)定(無主軸機床除外)遠離工件的刀具運動方向為z坐標正方向(+z)如果機床沒有主軸，則z坐標垂直于工件裝卡面x坐標的運動x坐標是水平的，它平行于工件的裝卡面工件旋轉：沿工件徑向上刀具旋轉：取決于z坐標的方向工件和刀具都不旋轉：平行于主要切削方向y坐標的運動根據(jù)x和z坐標的運動方向，右手直角笛卡爾坐標系確定+Z-Z-X+X-Y+Y縱、橫向工作臺數(shù)控銑床主軸橫向運動縱向運動垂直運動控制操作系統(tǒng)數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)旋轉運動A、B、C?

根據(jù)x、y、z坐標的運動方向，利用右手直角笛卡爾坐標系統(tǒng)即可確定軸線平行于x、y、z坐標的旋轉運動A、B、C的方向

數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)機床坐標系和工件坐標系機床坐標系以機床原點為坐標原點建立的直角坐標系機床原點：機床上一個固定點，由設計和制造單位確定用戶不能任意更改工件坐標系編程時使用的坐標系，又稱為編程坐標系其原點稱為工件原點或編程原點工件原點：編程人員在編程序時確定刀具和程序的起點可由編程人員根據(jù)具體情況確定對于工件運動的相反方向對于工件運動而不是刀具運動的機床，必須將前述為刀具運動所作的規(guī)定，作相反的安排。用帶“′”的字母，如＋X′，表示工件相對于刀具正向運動指令。而不帶“′”的字母，如＋X，則表示刀具相對于工件的正向運動指令。二者表示的運動方向正好相反，對于編程人員、工藝人員只考慮不帶“′”的運動方向。主軸旋轉運動方向主軸的順時針旋轉運動方向（正轉），是按照右旋螺紋旋入工件的方向。4．絕對坐標系與增量（相對）坐標系數(shù)控編程時表示刀具（相對）運動位置的坐標值通常有兩種形式，一種是絕對坐標，另一種是增量（相對）坐標。數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)絕對坐標及增量坐標編程絕對坐標：以工件原點為依據(jù)來表示坐標位置增量坐標：以相對于“前一點”位置坐標尺寸的增量來表示坐標位置絕對編程A（30，35）相對編程A（18，20）數(shù)控機床坐標系的原點和參考點

1．機床原點機床原點又稱為機械原點或零點，它是機床坐標系的零點。該點是機床上的一個固定點，其位置由機床設計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變，機床零點是工件坐標系、機床參考點的基準點。數(shù)控車床的機床零點一般設在卡盤后端面的中心，如圖2.6所示，數(shù)控銑床的機床零點，各個生產(chǎn)廠家不一致，有的設在機床工作臺的中心，有的設點進給行程的終點，如圖2.7所示。圖2.8為加工中心的機床零點。2．機床參考點機床參考點是機床坐標系中一個固定不變的點，用于對機床工作臺、滑板與刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行標定和控制的點。機床參考點通常設置在機床各軸靠近正向極限的位置上，通過減速器開關粗定位，由零位點脈沖精確定位。機床參考點對機床原點的坐標量是一個已知定值，也就是說，可以根據(jù)機床參考點在機床坐標系中的坐標值間接確定機床原點的位置。在機床接通電源后，通常都要做回零操作，即利用CRT/MDI控制面板上功能鍵和機床操作面板上的有關按鈕，使工作臺運行到機床參考點?；亓悴僮饔址Q為返回參考點操作。當返回參考點的工作完成后，顯示器即顯示出機床參考點在機床坐標系中的坐標值，表明機床坐標系已經(jīng)建立。因此回零操作是對基準的重新校定，可以消除由于種種原因產(chǎn)生的基準偏差。在數(shù)控加工程序中，可以用相關指令使刀具經(jīng)過一個中間點后自動返回參考點。機床參考點已由機床制造廠測定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，并且記錄在機床說明書中，用戶不能更改。3．工件坐標系的原點即為工件零點。工件零點的位置是任意的，它由編程人員在編制程序時根據(jù)零件的特點選定的。選擇工件零點的位置時應注意：（1）工件零點應選在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算，并減少錯誤。（2）工件零點盡量選在精度較高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。（3）對于對稱的零件，工件零點應設在對稱中心上。（4）對于一般零件，工件零點設在工件外輪廓的某一角上。（5）Z軸方向上的零點，一般設在工件表面。在加工時，工件隨夾具在機床上安裝后，測量工件原點與機床原點之間的距離，這個距離稱為工件原點偏置，如圖2.2示。該偏置值需預存到數(shù)控系統(tǒng)中，在加工時，工件原點偏置值便能自動加到工件坐標系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機床坐標系確定加工時的絕對坐標值。因此，編程人員可以不必考慮工件在機床上的安裝位置和安裝精度，而利用數(shù)控系統(tǒng)的原點偏置功能，通過工件的原點偏置值，來補償工件在工作臺上的位置誤差，使用起來十分方便，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機床均有這種功能。1.3.4最小設定單位

數(shù)控機床的最小設定單位指的是最小輸入增量和最小指令增量。最小輸入增量是編程移動的最小單位，最小指令增量是數(shù)控機床上刀具移動的最小單位，它是數(shù)控機床的一個重要技術指標。一般為0.0001~0.01mm，視具體機床而定。1.3.5數(shù)控系統(tǒng)的編程功能1.子程序若一組程序段在一個程序中多次出現(xiàn)，或在幾個程序中都要使用它，為了簡化程序，可以把這組程序段抽出來，按規(guī)定的格式寫成一個新的程序單獨存儲，以供另外的程序調用，這種程序就叫做子程序。主程序執(zhí)行過程中如果需要某一個子程序，可以通過一定格式的子程序調用指令來調用該子程序，執(zhí)行完后返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。子程序的編程格式O××××

…M99；在子程序的開頭編制子程序號，在子程序的結尾用M99指令。2）子程序的調用格式M98P×××××××P后面的前3位為重復調用次數(shù)，省略時為調用一次；后4位為子程序號。3）子程序嵌套子程序執(zhí)行過程中也可以調用其他子程序，這就是子程序嵌套。子程序嵌套的次數(shù)由具體控系統(tǒng)規(guī)定。編程中使用較多的是二重嵌套，其程序執(zhí)行過程如圖圖2.9所示。2固定循環(huán)功能在數(shù)控加工中，一般一個動作就要編制一個加工程序段。一些加工工序的刀具動作是固定的，并且多次重復使用，如鉆孔（快速接近工件，慢速鉆孔，快速回退等3個固定動作），車螺紋（切入，切螺紋，徑向退出，快速返回4個固定動作）等，這種情況下的編程就顯得非常復雜。如果將這些典型而固定的幾個連續(xù)動作用一條帶G指令的程序段執(zhí)行，就會使程序大為簡化，這樣的指令稱為固定循環(huán)指令。實際上就是將典型而固定的連續(xù)動作編制成固定循環(huán)的子程序，預先存儲在子程序存儲器中，然后用一條G指令調出，即可實現(xiàn)加工?，F(xiàn)代數(shù)控機床（如車床，銑床，加工中心等）都具備固定循環(huán)功能。3用戶宏命令編程功能

在一般的程序編制中程序字為一常量，一個程序只能描述一個幾何形狀，所以缺乏靈活性和多樣性。有些情況下機床需要按一定規(guī)律動作，如在鉆孔循環(huán)中，用戶應能根據(jù)工況確定切削參數(shù)，一般程序不能達到；在進行自動測量時人或機床對測量數(shù)據(jù)進行處理，這些數(shù)據(jù)存儲在變量中，一般程序也是不能進行的。針對這種情況，數(shù)控機床提供了另一種編程方式即宏編程。在程序中使用變量，通過對變量進行賦值及處理的方法達到程序功能，這種有變量的程序叫宏程序。1．用戶宏程序的結構用戶宏程序由程序名、宏程序主體和宏程序結束返回主程序指令（如M99）組成。各種變量（局部變量、公用變量、系統(tǒng)變量）、運算指令和轉向語句是用戶宏程序的核心。2．用