零件程序的編制

2.1概述

數(shù)控機床是嚴(yán)格按照從外部輸入的程序來自動地對被加工工件進行加工的。為了與數(shù)控系統(tǒng)的的內(nèi)部程序（系統(tǒng)軟件）及自動編程用的零件源程序相區(qū)別，我們把從外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序。它是數(shù)控機床的應(yīng)用軟件。2.1.1數(shù)控機床程序編制的內(nèi)容和步驟

a.

明確加工目的,確定工藝參數(shù)

b.

算基點與節(jié)點

c.

按規(guī)定的程序格式,逐條寫程序

d.

程序輸入:鍵盤、接口

e.

程序校驗首件試切:

●

空刀運動

●用筆代刀

●大批量生產(chǎn)（試切一件）

●三維動態(tài)顯示

好的編程人員,要熟悉

a.

機床結(jié)構(gòu)、性能

b.

數(shù)控系統(tǒng)

c.

加工工藝

※充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機床本身的能力2.1.2數(shù)控機床編程的方法●手工編程手工編程時間：加工時間=30：1●自動編程2.2

數(shù)控機床編程的基礎(chǔ)知識

為了滿足設(shè)計、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方面，國際上已形成了兩個通用的標(biāo)準(zhǔn)ISO—InternationalStandardOrganizationEIA—ElectronicIndustriesAssociation2.2.1程序結(jié)構(gòu)與格式

N3G00X10Z10M03S650;（1）程序段號:查找、跳轉(zhuǎn)注意，程序段標(biāo)號與程序的執(zhí)行順序無關(guān)，不管有無括號，程序都是按排列的先后次序執(zhí)行。

（2）結(jié)束符:；、LF、*

（3）程序段中的主體部分：主體部分包含了各種控制信息和數(shù)據(jù)

2.2.2、功能字

（1）準(zhǔn)備功能字G代碼:G00～G99共100種。

G代碼（使機床做某種操作的指令）：

●模態(tài)代碼一旦執(zhí)行就保持有效,直到同組另一代碼出現(xiàn)

●非模態(tài)代碼只有在其它所在的程序段內(nèi)有效

(2)坐標(biāo)字（尺寸字）

XYZUVWIJK

有“+”“-”之分,“+”可以省略

(3)進給功能字F:F是指各坐標(biāo)方向速度的矢量和

G95F5000.5mm/r

G94F200200mm/min

(4)主軸轉(zhuǎn)速功能字S:

主軸轉(zhuǎn)速功能字S:規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速：S300300r/min刀具功能字T:T03=T3(6)輔助功能字(M功能)M00～M99:分模態(tài)與非模態(tài)

●

輔助功能代碼與坐標(biāo)代碼同時執(zhí)行G00M08

●

坐標(biāo)移動指令之前執(zhí)行M代碼。“前置”G00M03

●

反之“后置”G00M02

M00:程序停止M01:可選擇stop

M02:全段程序停止.M30:程序停止.指針指向程序頭(7)刀具偏置字(D和H)G42D012.3、坐標(biāo)軸2.3.1

坐標(biāo)軸：直角笛卡爾坐標(biāo)軸注意右手定正負(fù)無論那一種數(shù)控機床都規(guī)定Z軸作為平行于主軸中心線的坐標(biāo)軸注意刀具相對靜止工件運動的原則2.3.2坐標(biāo)系機床的坐標(biāo)原點在機床上某一點，是固定不變的，機床出廠已確定。機床的換刀點，托板的交換刀，…這些點在機床上都是固定點（1）機床坐標(biāo)系（2）工件坐標(biāo)系：程序編制人員在編制時使用的，在這個坐標(biāo)系內(nèi)編程可以簡化坐標(biāo)計算，減少錯誤，縮短程序長度。G90G92x-y-

在實際的加工中,操作者在機床上裝好工件之后要測量該工件坐標(biāo)系的原點和基本機床坐標(biāo)系原點的距離,并把測得的距離在數(shù)控系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定,這個設(shè)定值叫工件零點偏置。有些數(shù)控系統(tǒng)把選用機床坐標(biāo)系的指令設(shè)定為G54—G59，它是模態(tài)代碼。需要指出的是,現(xiàn)代機床一般既可用預(yù)置寄存的方法定坐標(biāo)系:CRT/MDI(Cathode–reytube/mandatainput)手工輸入方法設(shè)置加工坐標(biāo)系。例P14T2—9

G53非續(xù)效代碼,只有在G90狀態(tài)下才有效.G54續(xù)效代碼

G28X0Y0：X0、Y0是返回的中間點2.4常用編程指令

在數(shù)控機床加工中，常用G、M、T、和S指令來控制各種加操作G00～G99M00～M99

插補:根據(jù)某段輪廓線（曲線或直線）的端點坐標(biāo)值把該輪廓線細(xì)分許多小段，根據(jù)加工精度不同，每小段的長度可以是幾微米到幾毫米。

2.4.1快速定位方式：G00G00X_Y_Z_；不能由程序改

變，但可用倍率開關(guān)改變。不同的系統(tǒng)有不同的速度，一般都在10～30m/min之間

2.4.2直線插補方式:G01G90orG01X_Y_Z_F_;

2.4.3圓弧插補方式：

G02G03

（xy）G17or(xz)G18or(yz)G19G02X_Y_I_J_F；

G03

還有R方式:θ≦180°R為正θ＞180°R為負(fù)

有些系統(tǒng)不能用R編程，如果圓弧的起點和終點相同，由于數(shù)控系統(tǒng)無法用確定圓弧的中心位置，只能用I、J、K確定圓心的方式來編程2.4.3切削螺旋指令G33（模態(tài)）

eg.(T2-18P24)

2.4.4刀具長度偏置指令

G43.G44.G49.

（模態(tài)）

G43H_Z_；G44H_Z_；（正向偏置，負(fù)向偏置）

2.4.5刀具半徑補償指令

數(shù)控系統(tǒng)絕大都具有刀具半徑補償功能，為程序編制提供了方便。當(dāng)編制零件加工的程序時不需要計算刀具中心運動軌跡，而只需按零件輪廓編程。在控制面板上用（CRT/MDI）方式，人工輸入刀具半徑值，數(shù)控系統(tǒng)便能自動的計算出刀具中心的偏移向量。

刀具位于工件左側(cè)（假設(shè)工件不動）G41D01

刀具位于工件右側(cè)（假設(shè)工件不動）G42D01

刀具半徑補償?shù)慕ⅲ荒茉贕00或G01方式下完成，不能G02、G03在或其他曲線插補方式下進行，刀具半徑補償一旦建立，在沒被取消之前一直有效，編程曲線永遠(yuǎn)是銑刀回轉(zhuǎn)圓的包絡(luò)線。

刀具半徑補償?shù)慕⒑腿∠^程

刀具半徑補償分為A、B類和C類

A、B類：只是能實現(xiàn)在本程序段內(nèi)的刀具補償，而對于程序段間的過渡不予處理。只有B補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，在編程時，除了零件輪廓各程序段之外，還應(yīng)考慮尖角過渡。

C類（C機能）：可以自動地尖角過渡，只要給出零件輪廓的程序數(shù)據(jù)，數(shù)控系統(tǒng)能自動地進行拐角處的刀具軌跡交點的計算。因此，刀具半徑補償C功能可用于內(nèi)、外拐角輪廓的加工，而且在程序中不考慮尖角過渡。分為伸長型、插入型、縮短型插補

注意：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)可以先讀入幾段甚至全部加工程序，進行分析，在加工之前就能處理完各程序段之間的連接情況和走刀路線。

刀具補償過程的軌跡分三個組成部分：

●形成刀具補償?shù)慕⒀a償程序段

●零件輪廓切削程序段

●補償撤消程序段2.5子程序和固定循環(huán)

2.5.1子程序的格式

O****子程序

………..子程序主體

………..

M99；子程序結(jié)束指令

M98P****L:

子程序調(diào)用,L為次數(shù)注意，在子程序中，如果控制系統(tǒng)在讀到M99以前讀到M02或M30，則程序停止。

2.5.2固定循環(huán)

1.鏜削循環(huán)的工藝路線

2.

鏜削循環(huán)程序

格式:●G85X~Y

~Z~R~F

~L:無暫停,工退L:次數(shù)。

●

G89X~Y

~Z~R~P~F

~L:延時,工退●G86:鏜削循環(huán),主軸停止,快退.

G86:X~Y

~Z~P~R~F

~L

●G88:鏜削循環(huán),主軸停止,手動停止

G88:X~Y

~Z~R~P~F

~L

●G76:精鏜循環(huán),主軸停止,讓刀,快退

G76X~Y

~Z~I~J(Q)~R~P~F

~L

●G87:反鏜循環(huán)

G87:X~Y

~Z~I~J~R~F

~

●G81:鉆孔循環(huán)、不延時、快退

G81:X~Y

~Z~R~F

~L

●G82：鉆孔循環(huán)、延時、快退

G82:X~Y

~Z~P~R~F

~L

●G83：深孔往復(fù)排屑鉆孔循環(huán)、不延時、快退

G83:X~Y

~Z~R~Q~F

~L

●G73：深孔往復(fù)排屑鉆孔循環(huán)、延時、快退

G73:X~Y

~Z~R~Q~P~F

~L

內(nèi)螺紋攻螺絲程序

●

G84：右旋螺絲攻螺紋程序

G84：X~Y

~Z~P~R~F

~L

●G74：左旋螺絲攻螺紋程序G74：X~Y

~Z~P~~F

~L

2.6數(shù)控車床程序編制的基礎(chǔ)

數(shù)控車床按其功能分為簡易數(shù)控車床、經(jīng)濟型數(shù)控車床多功能數(shù)控車床和車削中心等，它們在功能上差很大。

2.6.1數(shù)控車床的主要功能

●簡易數(shù)控車床

這是一種低檔數(shù)控車床，一般用單板機或單片機進行控制。單板機不能存儲程序，所以切斷一次電源就得重新輸入程序，且抗干擾能力差，不便于擴展功能，目前已很少采用。單片機可以存儲程序，它的程序可以使用可變程序格式，這種車床沒有刀尖圓半徑自動補償功能，編程時計算比較繁瑣。

●經(jīng)濟型數(shù)控車床

這是中檔數(shù)控車床，一般具有單色顯示的CRT，程序儲存和編輯功能。它的缺點是沒有恒線速度切削功能，刀尖圓弧半徑自動補償不是它的基本功能，而屬于選擇功能范圍。（n=1000υ/πd）

.

●多功能數(shù)控車床

這是指較高檔次的數(shù)控車床，這類機床一般具備刀尖圓弧半徑自動補償、恒線速度切削、倒角、固定循環(huán)、螺紋切削、圖形顯示、用戶宏程序等功能。

●車削中心

車削中心的主體是數(shù)控車床，配有刀庫和機械手，與數(shù)控車床單機相比：自動選擇和使用的刀具數(shù)量大大增加，臥式車削中心還具備如下兩種功能：一是動力刀具功能，即刀架上某一刀位或所有刀具可使用回轉(zhuǎn)刀具，如銑刀和鉆頭；另一種是C軸位置控制功能（分度，低速回轉(zhuǎn)）,該功能主軸能達(dá)到很高的角度定位分辨率（一般0.001°）,還能使主軸和卡盤按進給脈沖作任意低速的回轉(zhuǎn),這樣車床就具有X、Z和C三坐標(biāo)，可實現(xiàn)三坐標(biāo)兩聯(lián)動控制。近年出現(xiàn)的雙軸車削中心，在一個主軸進行加工結(jié)束后，無需停機，零件被轉(zhuǎn)移至另一主軸加工另一端，加工完畢后，零件除了去毛刺以外，不需要其它的補充加工。2.6.2工藝裝備特點

對刀具的要求：

●刀具結(jié)構(gòu)：數(shù)控車床應(yīng)盡可能使用機夾刀。由于機夾刀在數(shù)控車床上安裝時，一般不采用墊片調(diào)整刀尖高度，所以刀尖高的精度在制造時就應(yīng)得到保證。對于長徑比較大的內(nèi)徑刀桿，應(yīng)具有良好的抗震結(jié)構(gòu)。

●刀具強度、耐用度：數(shù)控車床能兼作粗精車削，為使粗車能大切深、大走刀，要求粗車刀具強度高、耐用度好；精車則保證加工精度，所以要求刀具鋒利、精度高、耐用度好。

●刀片斷屑槽：數(shù)控車床一般在封閉環(huán)境中進行，要求刀具具有良好的斷屑性能，斷屑范圍要寬，一般采用三維斷屑槽，其形式很多，選擇時應(yīng)根據(jù)零件的材料及精度要求來確定。

2.7數(shù)控車床的程序編制

車與銑大同小異，基本指令的意義是相同的，但由于二者在切削原理上存在著差異，因此，數(shù)控車床在編程方面有自己的特點。

本節(jié)著重介紹配置FANUC-0TJ數(shù)控系統(tǒng)進行車削加工所特有的程序編制方法。

2.7.1F功能

1、在G95碼狀態(tài)下,F后面的數(shù)值表示的是主軸每轉(zhuǎn)的切削進給量或切螺紋的螺距，在數(shù)控車床上這種進給量指令使用的較多。

例如：G95F0.5表示進給量0.5mm/r

G95F1.0表示進給量1.0mm/r

2、在G94碼狀態(tài)下，表示每分鐘進給量。

例如：G94F200表示進給量200mm/min

2.7.2S功能

1、主軸最高轉(zhuǎn)速限制(G50)

編程格式：G50S～例如：G50S1800表示最高轉(zhuǎn)速為1800r/min

2、恒線速度控制(G96)

指令格式：G96S～例如：G96S150表示控制主軸轉(zhuǎn)速，使切削點的線速度始終保持在150m/min

由線速度υ可求得主軸轉(zhuǎn)速如下：

n=1000υ/（πd）

所示的切削零件，為保持A、B、C各點的線速度一致,則

在每點的主軸轉(zhuǎn)速分別為：

nA=1000×150/（π×40）=1193r/min

nB=1000×150/（π×60）=795r/min

nC=1000×150/（π×70）=682r/min

上述主軸轉(zhuǎn)速的變化是由數(shù)控系統(tǒng)自動控制的。

3、恒線速度取消(G97)

編程格式：G97S～

例如：G97S1000表示主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。

當(dāng)由G96轉(zhuǎn)為G97時，應(yīng)對S碼賦值，未指令時將保留G96指令的最終值。當(dāng)由G97轉(zhuǎn)為G96時，若沒有S指令，則按前一G96所賦S值

進行恒線速度控制。

2.7.3G功能

1、加工坐標(biāo)系設(shè)定

加工坐標(biāo)系有兩種設(shè)定方法。一種是以G50方式，另一種是以G54～G59的方式，G50是車削中常用的方式。

如圖3-6所示，用G50X128.7Z375.1設(shè)定了加工坐標(biāo)系.

2.刀尖圓弧自動補償功能

通常在編程時都將車刀刀尖作為一點考慮的，即所謂假設(shè)刀尖。但實際上刀尖是有圓角的(如圖)按刀尖點編出的程序在進行端面、外徑、內(nèi)徑等與軸線平行的表面加工時，是沒有誤差的，但在進行倒角、錐面及圓弧切削時，則會產(chǎn)生少切或過切現(xiàn)象（如圖），具有刀尖圓弧半徑自動補償功能的數(shù)控系統(tǒng)能根據(jù)刀尖圓弧半徑計算出補償量，自動控制刀尖的運動以避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。

為了進行刀尖圓弧半徑補償，需要使用以下指令：

G40：取消刀具補償,G41：左偏刀具補償，G42：右偏刀具補償.

3.單一固定循環(huán)利用單一固定循環(huán)可以將一系列連續(xù)的動作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一個循環(huán)指令完成，從而使程序簡化。例如：圖按一般寫法，程序應(yīng)寫為：N10G00X50N20G01Z-30F～N30X65.0N40G00Z2但用固定循環(huán)語句只要下面一句就可以了:G90X50Z-30F～(1)圓柱或圓錐切削循環(huán)(G90)圓柱切削循環(huán)指令編程格式為:G90X(U)～Z(W)～F～循環(huán)過程如圖所示。X、Z為圓柱面切削終點坐標(biāo)值，U、W為圓柱面柱切削終點相對循環(huán)起點的坐標(biāo)分量。

圓錐切削循環(huán)指令編程格式為:

G90X(U)～Z(W)～I(xiàn)～F～

循環(huán)過程如圖所示，I為

圓錐面切削始點與切削終點

的半徑差。圖中X軸向切削

始點坐標(biāo)小于切削終點坐標(biāo)，

I的數(shù)值為負(fù)；如果I為正，則相反。

（2）端面切削循環(huán)

G94

格式G94X(U)Z(W)F～

3.復(fù)合型固定循環(huán)（G70～G76）在使用G90、G92、G94時，已經(jīng)使程序簡化了一些，但還有一類被稱為復(fù)合型固定循環(huán)的代碼，能使程序進一步得到簡化。使用這些復(fù)合型固定循環(huán)時，只需指令精加工的形狀，就可以完成從粗加工到精加工的全部過程。（1）外圓粗切削循環(huán)（G71）

G71U(△d)R(e)

G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)

式中△d——背吃刀量，吃刀深度

e——退刀量，提刀量

ns——精加工形狀程

序段中的開始程序段號；

nf——精加工形狀程

序段中的結(jié)束程序段號；

△u——X軸方向精加工

余量；

△w——Z軸方向精加工

余量；

f，s，t——F，S，T代碼。

在此應(yīng)注意以下幾點：

●

使用G71進行粗加工循環(huán)時，只有含在G71程序段中的F、S、T功能才有效而含在nsnf程序段中的F、S、T功能即使被指定對粗循環(huán)也無效；

●

AB之間必須符合X軸、Z軸方向的共同單調(diào)增大或減少的模式；

●可以進行刀具補償。

例在圖中，試按圖示尺寸編寫粗車循環(huán)加工程序。

O0001

N10G50X200Z140T0101

N20G90G40G97G95S240M03

N30G00G42D01X120Z12M08

N40G96S120

N50G71U2R0.1

N60G71P70Q130U2W2F0.3

N70G00X40

N80G01Z-30F0.15S150

N90X60Z-60

N100Z-80

N110X100Z-90

N120Z-110

N130X-120Z-130

N140G00X125G40

N150X200Z140

N160M02

（2）端面粗加工循環(huán)(G72)G72與G71均為粗加工循環(huán)指令，而G72是沿著平行于X軸進行切削循環(huán)加工的，

編程格式為

G72U(△d)R(e)

G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)

（3）封閉切削循環(huán)(G73)所謂封閉切削循環(huán)就是按一定的切削形狀逐漸地接近最終形狀。這種方式對于鑄造或鍛造毛坯的切削是一種效率很高的方法。G73循環(huán)方式如圖所示。

編程方式

G73U(i)W(k)R(d)

G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)

式中i——X軸上總退刀量（半徑值）；

k——Z軸上的總退刀量；

d——重復(fù)加工次數(shù)；

執(zhí)行G73功能時，每一刀的加工路線的軌跡形狀是相同的只是位置不同，每走完一刀就把加工軌跡向工件方向移動一個位置。

(4)精加工循環(huán)（G70）由G71、G72完成粗加工后，可以用G70進行精加工。編程格式G70P(ns)Q(nf)其中ns和nf與前述含義相同。在這里G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令都無效，只有ns-nf在程序段中F、S、T才有效，以下圖的程序為例，在N130程序段之后再加上：

N140G70P70Q130

就完成從粗加工到精加工全過程。

例程序為

N10G50X200Z200T0101

N20G90G97G40S200M03

N30G00G42X140Z40M08

N40G96S120

N50G73U9.5W9.5R3

N60G73P70Q130U1.0

W0.5F0.3

N70G00X20Z0(ns)

N80G01Z-20F0.15S150

N90X40Z-30

N100Z-50

N110G02X80Z-70R20

N120G01X100Z-80

N130X105(nf)

N140G00X200Z200G40

N150M02

精加工循環(huán)(G70)由G71、G72完成粗加工后，可以用G70精加工。編程格式G70P(ns)Q(nf)

，其中ns和nf與前述含義相同。在這里G71、G72、G73程序段中的F、S、T的指令都無效，只有在ns-nf程序中的F、S、T才有效，以上圖的程序為例，在N130程序段之后再加上：

N140G70P70Q130就可以完成從粗加工到精加工的全過程。(5)外徑切槽循環(huán)(G75)其編程格式

G75R(e)G75X(u)P(△i)F(f)式中e——退刀量

u——槽深

△i——每次循環(huán)切削量

f——進給量例切槽（切斷）程序為

N10G50X200Z200T0505

N20G90G97S700M03

N30G00G40X35Z-50M08上冷卻液

N40G96S80

N50G75R1

N60G75X-1P5F0.15此槽超過槽深中心線

N70G00X200Z200T0500

N80M02

5．螺紋切削

(1)螺紋切削(G32)用G32指令進行螺紋切削時需要指出終點坐標(biāo)值及螺紋導(dǎo)程F(單位mm)。編程格式為：

G32X(U)～Z(W)～F～

其中，X(U)省略時為圓柱螺紋切削，Z(W)省略時為端面螺紋切削，X(U)、Z(W)都不省略為錐螺紋切削。螺紋切削應(yīng)注意在兩端設(shè)置足夠的升速進刀段和降速退刀段。G32指令可以執(zhí)行單行程螺紋切削，車刀進給運動嚴(yán)格根據(jù)輸入的螺紋導(dǎo)程進行。

例圖3-32圓柱螺紋加工的程序(F=4mm,δ1=3mm,δ2=1.5mm)

……

N100G00U-62

N110G32W-74.5F4δ1+δ2+螺紋總長度=74.5mm

N130G00U62

N140W74.5

N150U-64

N160G32W-74.5

N170G00U64

N180W74.5

(2)螺紋切削循環(huán)(G92)利用G92，可以將螺紋切削過程中，從始點出發(fā)“切入-切螺紋-讓刀-返回始點”的4個動作作為一個循環(huán)用一個程序段指令。與前面的單一固定循環(huán)G90用法相同，只是F后邊的進給量改為螺距值即可。編程格式G92X(U)～