數(shù)控加工工藝與編程技術(shù)基礎(chǔ)模塊一數(shù)控加工基礎(chǔ)知識(shí)黃冬英江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)?！卷?xiàng)目目標(biāo)】1.了解數(shù)控加工程序編制的過(guò)程及方法；2.了解數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系；3.了解程序的結(jié)構(gòu)，掌握常用的代碼（指令）含義；4.了解數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)面板各按鍵的功能，會(huì)正確創(chuàng)建、輸入、編輯文件和程序5.了解數(shù)控仿真軟件操作方法。

項(xiàng)目5：數(shù)控編程基礎(chǔ)

通過(guò)學(xué)習(xí)程序結(jié)構(gòu)及數(shù)控機(jī)床操作面板、仿真軟件的學(xué)習(xí)，具備對(duì)數(shù)控編程的認(rèn)知能力，養(yǎng)成良好的職業(yè)行為規(guī)范和職業(yè)道德?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】【項(xiàng)目描述】

掌握數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是學(xué)會(huì)數(shù)控編程的最基本條件，要想學(xué)會(huì)數(shù)控編程，第一步就是要知道程序的結(jié)構(gòu)，數(shù)控程序是由若干個(gè)程序段組成的，程序段由各種不同功能的指令組成，因此在這個(gè)項(xiàng)目中，必須對(duì)指令有一定的了解。斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件提供了多種數(shù)控系統(tǒng)，涉及的機(jī)床不僅有數(shù)控車，還有數(shù)控銑和加工中心。同時(shí)還提供了不同廠家的多種操作面板，與真實(shí)的數(shù)控機(jī)床的操作方法是一模一樣的。每個(gè)學(xué)生只需在電腦上學(xué)會(huì)操作，就可以到機(jī)床上進(jìn)行加工，大大提高學(xué)習(xí)效率。這將有助于避免實(shí)訓(xùn)車間由于機(jī)床少人多，人均操作機(jī)床的時(shí)間短的矛盾，幫助其掌握數(shù)控編程及機(jī)床操作的能力。項(xiàng)目5：數(shù)控編程基礎(chǔ)【項(xiàng)目鏈接】一、分析零件圖樣

首先要分析零件的材料、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(jī)床上加工，或適合在哪種數(shù)控機(jī)床上加工。同時(shí)要明確加工的內(nèi)容和要求。二、確定加工工藝過(guò)程

進(jìn)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(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、進(jìn)給路線）及切削用量（如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量等）等工藝參數(shù)。三、數(shù)值計(jì)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(biāo)系，計(jì)算零件粗、精加工運(yùn)動(dòng)的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單的零件（如由直線和圓弧組成的零件）的輪廓加工，要計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，如果數(shù)控裝置無(wú)刀具補(bǔ)償功能，還要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值。對(duì)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(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，這種數(shù)值計(jì)算一般要用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。根據(jù)加工路線、切削用量、刀具號(hào)碼、刀具補(bǔ)償量、機(jī)床輔助動(dòng)作及刀具運(yùn)動(dòng)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(xiě)零件加工的程序單，并校核上述兩個(gè)步驟的內(nèi)容，糾正其中的錯(cuò)誤。數(shù)控加工程序的編制方式主要有兩種：手工編程和自動(dòng)編程。

（1）手工編程

手工編程指主要由人工來(lái)完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。四、編寫(xiě)數(shù)控加工程序1.數(shù)控編程的方式（2）自動(dòng)編程

即計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程，是利用計(jì)算機(jī)專用軟件來(lái)編制數(shù)控加工程序。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面組成的零件，用手工編程就有一定困難，出錯(cuò)的概率增大，有時(shí)甚至無(wú)法編出程序，必須用自動(dòng)編程的方法編制程序。目前在國(guó)內(nèi)，比較流行的自動(dòng)編程軟件主要是Mastercam、Pro/E、UG等。自動(dòng)編程使得一些計(jì)算繁瑣、手工編程困難或無(wú)法編出的程序能夠順利地完成。適用于復(fù)雜零件的程序編制，可提高編程效率。2.數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系(a)笛卡爾坐標(biāo)系(b)右手螺旋法則（2）機(jī)床坐標(biāo)系中的規(guī)定

1）確定機(jī)床坐標(biāo)系的方向時(shí)規(guī)定：永遠(yuǎn)假定刀具相對(duì)于靜止的工件而運(yùn)動(dòng)。

2）對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的方向，統(tǒng)一規(guī)定增大工件與刀具間距離的方向?yàn)檎较颉?/p>

3）數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用符合右手定則規(guī)定的笛卡兒坐標(biāo)系。（1）機(jī)床坐標(biāo)系的定義為了確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)距離，就要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就叫機(jī)床坐標(biāo)系，又稱標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。（3）機(jī)床坐標(biāo)系的方向1）Z坐標(biāo)方向Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由主要傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定。2）X坐標(biāo)方向X坐標(biāo)一般為水平方向并垂直于Z軸。

3）Y坐標(biāo)方向Y坐標(biāo)垂直于X、Z坐標(biāo)軸。

4）旋轉(zhuǎn)軸方向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C對(duì)應(yīng)表示其軸線分別平行于X、Y、Z坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。數(shù)控車床的坐標(biāo)系

a）前置刀架式數(shù)控車床的坐標(biāo)系b）后置刀架式數(shù)控車床的坐標(biāo)系

（4）機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)

1）機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)（又稱為機(jī)床零點(diǎn)）是機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定的點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它是一個(gè)固定的點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工或位移的基準(zhǔn)點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)的位置

a）機(jī)床原點(diǎn)位于卡盤中心b）機(jī)床原點(diǎn)位于刀架正向運(yùn)動(dòng)極限點(diǎn)2）機(jī)床參考點(diǎn)數(shù)控車床的第一參考點(diǎn)一般位于刀架正向移動(dòng)的極限點(diǎn)位置，并由機(jī)械擋塊來(lái)確定其具體的位置。

機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的距離由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，其值可以是零，如果其值為零則表示機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床零點(diǎn)重合。機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)O—機(jī)床原點(diǎn)O1—機(jī)床參考點(diǎn)3．工件坐標(biāo)系（1）工件坐標(biāo)系的定義為了便于尺寸計(jì)算與檢查，加工程序的坐標(biāo)原點(diǎn)一般都盡量與零件圖樣的尺寸基準(zhǔn)相一致。這種針對(duì)某一工件并根據(jù)零件圖樣建立的坐標(biāo)系稱為工件坐標(biāo)系（又稱編程坐標(biāo)系）。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（2）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)

工件坐標(biāo)系原點(diǎn)又稱編程原點(diǎn)，指工件裝夾完成后，選擇工件上的某一點(diǎn)作為編程或工件加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在圖中以符號(hào)“

”表示。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)：目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)是以編程原點(diǎn)來(lái)計(jì)算的坐標(biāo)。相對(duì)坐標(biāo)：目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)是以前一點(diǎn)來(lái)計(jì)算的坐標(biāo)。二、數(shù)控加工程序的格式與組成1．程序的組成

（1）程序號(hào)

:字母O加4位數(shù)字組成。每一個(gè)存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的程序都需要指定一個(gè)程序號(hào)以相互區(qū)別，這種用于區(qū)別零件加工程序的代號(hào)稱為程序號(hào)。O0001；程序號(hào)

N10G99G40G21；

N20T0101；

N30G00X100.0Z100.0；程序內(nèi)容

N40M03S800；

……N200G00X100.0Z100.0；

N210M30；程序結(jié)束例：O2000;程序段N01G91G17G00G42T01X85Y-25;N02Z-15S400M03M08;N03G01X85F300;N04G03Y50I25;N05G01X-75;N06Y-60;N07G00Z15M05M09;N08G40X75Y35M02;......N80M30;

%程序結(jié)束符號(hào)（1）程序的結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段及程序結(jié)束符組成。程序名：（2）程序段的格式程序段的格式，是指一個(gè)程序段中指令字的排列順序和書(shū)寫(xiě)規(guī)則，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數(shù)控系統(tǒng)就不能接受。目前廣泛采用的是地址符可變程序段格式（或者稱字地址程序段格式）如下：

格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_LF功能地址字意義程序號(hào)

順序號(hào)

準(zhǔn)備功能O

N

G程序編號(hào)

順序號(hào)

機(jī)床動(dòng)作方式指令坐標(biāo)指令X.Y.Z

A.B.C.U.V.W

R

I.J.K坐標(biāo)軸移動(dòng)指令

附加軸移動(dòng)指令

圓弧半徑

圓弧中心坐標(biāo)進(jìn)給功能

主軸功能

刀具功能輔助功能F

S

TM進(jìn)給速度指令

主軸轉(zhuǎn)速指令

刀具編號(hào)指令輔助功能指令常用地址碼的含義輔助機(jī)能M

B接通、斷開(kāi)、啟動(dòng)、停止指令

工作臺(tái)分度指令補(bǔ)償

暫停

子程序調(diào)用

重復(fù)

參數(shù)H.D

P.XCALL

I

P.Q.R刀具補(bǔ)償指令

暫停時(shí)間指令

子程序號(hào)指令

固定循環(huán)重復(fù)次數(shù)

固定循環(huán)參數(shù)1）暫停功能。M00、M01、M02和G04的區(qū)別2）程序結(jié)束指令。M02、M30的區(qū)別一、準(zhǔn)備功能

準(zhǔn)備功能也稱G功能或G指令，是用于數(shù)控機(jī)床做好某些準(zhǔn)備動(dòng)作的指令。它由地址G和后面的兩位數(shù)字組成，從G00到G99共100種，如G01、G41等。目前，隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的不斷提高，有的系統(tǒng)已采用三位數(shù)的功能指令，如SIEMENS系統(tǒng)中的G450、G451等。二、輔助功能

輔助功能也稱M功能或M指令。它由地址M和后面的兩位數(shù)字組成，從M00到M99共100種。輔助功能主要控制機(jī)床或系統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)等輔助動(dòng)作，如開(kāi)、停冷卻泵，主軸正反轉(zhuǎn)，程序的結(jié)束等。三、其他功能

1．坐標(biāo)功能

坐標(biāo)功能字（又稱尺寸功能字）用來(lái)設(shè)定機(jī)床各坐標(biāo)的位移量。它一般以X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R（用于指定直線坐標(biāo)）和A、B、C、D、E（用于指定角度坐標(biāo)）及I、J、K（用于指定圓心坐標(biāo)）等地址為首，在地址符后緊跟“+”或“－”號(hào)及一串?dāng)?shù)字。

例T0101；表示選用1號(hào)刀具及選用1號(hào)刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器號(hào)中的補(bǔ)償值；T0102；表示選用1號(hào)刀具及選用2號(hào)刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器號(hào)中的補(bǔ)償值。

（1）T4位數(shù)法

T4位數(shù)法可以同時(shí)指定刀具和選擇刀具補(bǔ)償，目前大多數(shù)數(shù)控車床采用T4位數(shù)法。（2）T2位數(shù)法

T2位數(shù)法僅能指定刀具號(hào)，目前絕大多數(shù)的加工中心采用T2位數(shù)法。例T05D01；表示選用5號(hào)刀具及選用1號(hào)刀具補(bǔ)償存儲(chǔ)器號(hào)中的補(bǔ)償值。

2．刀具功能

刀具功能是指系統(tǒng)進(jìn)行選刀或換刀的功能指令，也稱為T功能。刀具功能用地址T及后綴的數(shù)字來(lái)表示，常用刀具功能指定方法有T4位數(shù)法和T2位數(shù)法。3．進(jìn)給功能用來(lái)指定刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的速度功能稱為進(jìn)給功能，由地址F和其后綴的數(shù)字組成。

（1）每分鐘進(jìn)給

例G98G01X20.0F100；表示進(jìn)給速度為100mm/min。

（2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給

例G99G01X20.0F0.2；表示進(jìn)給速度為0.2mm/r。在編程時(shí)，進(jìn)給速度不允許用負(fù)值來(lái)表示，一般也不允許用F0來(lái)控制進(jìn)給停止。（4）主軸功能S指令——主軸速度功能指令S代碼后的數(shù)值為主軸轉(zhuǎn)速或速度，要求為整數(shù)，單位為r/min或m/min。在零件加工之前一定要啟動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)（M03或M04）。恒線速度控制（G96）：G96是恒速切削控制有效指令。系統(tǒng)執(zhí)行G96指令后，S后面的數(shù)值表示切削速度。例如：G96S100表示切削速度是100m/min。主軸轉(zhuǎn)速控制（G97）：G97是恒速切削控制取消指令。系統(tǒng)執(zhí)行G97后，S后面的數(shù)值表示主軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。例如：G97S800表示主軸轉(zhuǎn)速為800r/min。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)狀態(tài)為G97狀態(tài)。四、常用功能指令的屬性

1．指令分組所謂指令分組，就是將系統(tǒng)中不能同時(shí)執(zhí)行的指令分為一組，并以編程號(hào)區(qū)別。在編程過(guò)程中要避免將同組指令編入同一程序段內(nèi)，以免引起混淆。對(duì)于不同組的指令，在同一程序段內(nèi)可以進(jìn)行不同的組合。例1G98G40G21；該程序段是規(guī)范的程序段，所有指令均為不同組指令。

例2G01G02X30.0Z30.0R30.0F100；該程序段是不規(guī)范的程序段，其中G01與G02是同組指令。

2．模態(tài)指令

模態(tài)指令（又稱為續(xù)效指令）表示該指令一經(jīng)在一個(gè)程序段中指定，在接下來(lái)的程序段中一直持續(xù)有效，直到出現(xiàn)同組的另一個(gè)指令時(shí)，該指令才失效。與其對(duì)應(yīng)的僅在編入的