數(shù)控機(jī)床手工程序編制第一節(jié)程序編制基礎(chǔ)

我們知道數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床在加工零件時(shí)的根本區(qū)別是：數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序自動(dòng)地完成對(duì)零件的加工，而普通機(jī)床是由操作者按照工藝規(guī)程通過手動(dòng)操作來完成零件的加工。機(jī)床操作工的熟練技巧與普通機(jī)床的加工工效和質(zhì)量關(guān)系很大。而數(shù)控機(jī)床對(duì)所加工零件的質(zhì)量與效率，很大程度上取決于所編程序的合理與否。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格工件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全可靠及高效地工作。在程序編制前，程序員應(yīng)了解所用數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能，CNC系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等。程序編制時(shí)，需先對(duì)圖樣規(guī)定的技術(shù)特性，零件的幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分析，確定加工方法和加工路線，再進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，獲得刀位數(shù)據(jù)。然后，按數(shù)控機(jī)床規(guī)定采用的代碼和程序格式，將工件的尺寸，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、刀具進(jìn)給量、切削深度等）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、冷卻液開、關(guān)等）編制成加工程序。也就是說，零件加工程序是用規(guī)定代碼來詳細(xì)描述整個(gè)零件加工的工藝過程和機(jī)床的每個(gè)動(dòng)作步驟。一般來說，數(shù)控機(jī)床程序編制過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、1編寫程序單、輸入程序及程序檢驗(yàn)。所謂“數(shù)控機(jī)床的程序編制”是指由分析零件圖樣到程序檢驗(yàn)的全部過程。一、程序編制的方法與步驟

(一)在線編程與離線編程

由于微電子技術(shù)的發(fā)展，目前一塊很小的存儲(chǔ)器芯片，其存儲(chǔ)容量可達(dá)幾十～幾百K，微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的軟件存儲(chǔ)容量已得到極大的提高，因此，一些編程軟件可很方便地直接存入CNC系統(tǒng)內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)所謂的在線編程，使得編程和控制一體化，操作者可在機(jī)床操作臺(tái)上直接通過鍵盤進(jìn)行編程，并利用CRT顯示實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，也可實(shí)現(xiàn)刀具軌跡動(dòng)態(tài)模擬顯示，便于檢查和修改程序，對(duì)調(diào)試和加工帶來極大的方便。相比之下，以前硬線聯(lián)結(jié)的數(shù)控（指前三代：電子管、晶體管、集成電路的NC）系統(tǒng)的零件編程需要利用另一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，采用專用的數(shù)控語(yǔ)言（如APT）進(jìn)行編程，得到源程序后，再通過計(jì)算機(jī)內(nèi)的主信息處理軟件和后置處理軟件處理后輸出，并制作成控制介質(zhì)——程序紙帶，由程序紙帶再來實(shí)時(shí)控制數(shù)控機(jī)床加工。所以這種離線編程給程序修改、加工調(diào)試帶來許多麻煩和不便。當(dāng)然，現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)輔助編程也應(yīng)屬于離線編程，但它與以前硬線聯(lián)結(jié)的數(shù)控系統(tǒng)只能用離線編程的方法是有本質(zhì)區(qū)別的。即可采用一臺(tái)專用的數(shù)控編程系統(tǒng)為多臺(tái)數(shù)控機(jī)床編制程序，編程時(shí)就不會(huì)占用各臺(tái)數(shù)控機(jī)床的工作時(shí)間，并且專用編程系統(tǒng)的功能往往多而強(qiáng)，同時(shí)也可作為數(shù)控編程培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備。

(二)手工編程從零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、鍵盤輸入程序直至程序校驗(yàn)等各步驟均由人工完成，即為手工程序編制的過程，稱為手工編程。目前，大部分采用ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼書寫。手工編程適于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，即二維或不太復(fù)雜的2三維加工、程序編制坐標(biāo)計(jì)算較為簡(jiǎn)單、程序段不多、程序編制易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)合。這時(shí)，手工編程顯得經(jīng)濟(jì)而且及時(shí)。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜，尤其是需用三軸以上聯(lián)動(dòng)加工的空間曲面組成的零件，編程時(shí)數(shù)值計(jì)算繁瑣，所需時(shí)間長(zhǎng)，且易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)困難，用手工編程難以完成。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于這樣的零件，編程與機(jī)床加工時(shí)間之比平均約為30：1。所以，為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機(jī)床的利用率，有效的解決各種模具及復(fù)雜零件的加工問題，手工編程已不能滿足要求，必須想辦法提高編程的效率，也就是采用計(jì)算機(jī)輔助編程。(三)數(shù)控加工程序編制的一般過程與步驟手工在線編程是目前數(shù)控編程中最常用的方法之一，圖3-1是其數(shù)控程序編制到加工運(yùn)行的過程框圖。結(jié)合該框圖我們來具體說明數(shù)控機(jī)床程序編制的步驟和要求：

編寫程序單操作鍵盤輸入校驗(yàn)加工生產(chǎn)復(fù)制程序儲(chǔ)存介質(zhì)（紙帶、磁帶、磁盤）分析零件圖紙工藝處理數(shù)學(xué)處理出錯(cuò)返回圖3-1數(shù)控程序編制的過程框圖3

⒈

分析零件圖樣和工藝處理

這一步驟的內(nèi)容包括：對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析以明確加工的內(nèi)容及要求，確定加工方案、選擇適合的數(shù)控機(jī)床、設(shè)計(jì)夾具、選擇刀具、確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。我們知道數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字信息來自動(dòng)控制加工的機(jī)床。這個(gè)數(shù)字信息實(shí)際上就是從所編程序中得到，加工過程中機(jī)床的每一步動(dòng)作都由該程序來決定。因此其加工工藝需制定的非常細(xì)膩、詳盡。它與普通機(jī)床不同，工藝員對(duì)普通機(jī)床的工藝編制只要考慮大致方案，具體操作細(xì)節(jié)均由機(jī)床操作者根據(jù)技能、經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)自行決定，并可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際加工情況進(jìn)行改進(jìn)。而對(duì)于數(shù)控加工，則必須由編程員預(yù)先對(duì)零件加工的每一工步均在程序中安排好。整個(gè)工藝中的每一細(xì)節(jié)都應(yīng)事先確定，并安排合理。因此要求編程人員除熟練掌握編程指令功能、書寫格式、鍵盤輸入等基本編程技能外，關(guān)鍵還要全面掌握有關(guān)加工工藝，熟悉數(shù)控機(jī)床的加工特性。工藝處理涉及問題很多，編程人員需要注意如下幾點(diǎn)：(1)確定加工方案此時(shí)應(yīng)考慮數(shù)控機(jī)床使用的合理性及經(jīng)濟(jì)性。并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。(2)工夾具的設(shè)計(jì)和選擇應(yīng)特別注意要迅速完成工件的定位和夾緊過程，以減少輔助時(shí)間。使用組合夾具，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，夾具零件可以反復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)效果好。此外，所用夾具應(yīng)便于安裝，便于協(xié)調(diào)工件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。(3)正確選擇工件坐標(biāo)原點(diǎn)也就是建立工件坐標(biāo)系，確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)尺寸。這主要是對(duì)于絕對(duì)值編程來講，一般根據(jù)圖紙所標(biāo)尺寸，便于刀具軌跡和有關(guān)幾何尺寸計(jì)算，并且也要考慮零件的形位公差要求，避免產(chǎn)生累積誤差等。(4)確定機(jī)床換刀點(diǎn)這主要是根據(jù)所用的各把刀具尺寸，即要考慮避免換刀時(shí)，刀具與工件及有關(guān)部件產(chǎn)生干涉、碰撞，又要盡量減少換刀時(shí)的空行程距離。(5)選擇合理的走刀路線合理地選擇走刀路線對(duì)于數(shù)控加工是很重要的。走刀路線的選擇應(yīng)從下面幾個(gè)方面考慮：4①盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)效率。②保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。③有利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，減少程序段數(shù)目和編制程序工作量。(6)合理選擇刀具應(yīng)根據(jù)工件材料的性能，機(jī)床的加工能力，加工工序的類型，切削用量以及其它與加工有關(guān)的因素來正確的選擇刀具。對(duì)刀具總的要求是：安裝調(diào)整方便、剛性好，精度高，使用壽命長(zhǎng)等。(7)確定合理的切削用量在工藝處理中必須正確確定切削用量，即切削深度、進(jìn)給速度及主軸轉(zhuǎn)速等。切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床使用說明書的規(guī)定、被加工工件材料類型（如鑄鐵、鋼材、鋁材等）、加工工序（如車、銑、鉆等、粗加工、半精加工、精加工等）以及其它工藝要求，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定。

(8)確定有關(guān)輔助裝置在加工過程中的先后動(dòng)作要求如冷卻液開關(guān)，液壓系統(tǒng)中有關(guān)電磁閥的動(dòng)作順序要求等。

⒉數(shù)學(xué)處理

在完成了工藝處理的工作后，下一步需根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線，計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。一般的數(shù)控系統(tǒng)均具有直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的功能。對(duì)于加工由圓弧與直線組成的較簡(jiǎn)單的平面零件，只需計(jì)算出零件輪廓的相鄰幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)，圓弧的圓心坐標(biāo)值。當(dāng)零件圖紙所標(biāo)尺寸的坐標(biāo)系與所編程序的工件坐標(biāo)系不一致時(shí)，需要進(jìn)行相應(yīng)的換算。如果數(shù)控系統(tǒng)無刀補(bǔ)功能時(shí)，還需根據(jù)刀具直徑，計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)的中心軌跡坐標(biāo)值，對(duì)于有些特殊曲線、曲面的零件加工，若數(shù)控系統(tǒng)本身沒有該類曲線的插補(bǔ)功能時(shí)，還必須根據(jù)其曲線方程（如漸開線、阿基米德螺旋線等）采用小直線段或圓弧段擬合逼近法，按精度要求計(jì)算出其各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，當(dāng)然對(duì)較復(fù)雜的數(shù)字處理往往需利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助計(jì)算。5

⒊編寫零件加工程序單在加工順序、工藝參數(shù)以及刀位數(shù)據(jù)確定后，就可按數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼，程序段格式，逐段編寫零件加工程序單。這要求編程人員對(duì)該數(shù)控機(jī)床的技術(shù)性能、指令功能、代碼書寫格式等非常熟悉，才能正確編寫程序。我們將在本節(jié)第二部分具體講解程序編制的指令代碼和基本格式。

⒋操作鍵盤輸入程序按所編程序清單內(nèi)容，通過操作數(shù)控系統(tǒng)鍵盤上各數(shù)字、字母、符號(hào)鍵進(jìn)行逐段程序輸入。并利用CRT顯示內(nèi)容進(jìn)行逐段檢查，如有輸入錯(cuò)誤，就及時(shí)改正。

⒌校驗(yàn)程序送入數(shù)控系統(tǒng)后，還需經(jīng)過試運(yùn)行和試切削兩步校驗(yàn)后，才能進(jìn)行正式加工。通過試運(yùn)行其程序，主要是校驗(yàn)程序語(yǔ)法有否錯(cuò)誤，加工軌跡正確與否。而通過試切削是實(shí)際考核其加工工藝及有關(guān)切削參數(shù)制定得合理與否，加工精度能否滿足零件圖紙要求，以及加工工效如何，以便進(jìn)一步改進(jìn)。試運(yùn)行方法對(duì)帶有刀具軌跡動(dòng)態(tài)模擬顯示功能的數(shù)控系統(tǒng)比較方便，只要在刀具軌跡模擬工作狀態(tài)下運(yùn)行所編程序，如果程序存在語(yǔ)法或計(jì)算錯(cuò)誤，運(yùn)行中會(huì)自動(dòng)顯示編程出錯(cuò)報(bào)警，根據(jù)報(bào)警號(hào)內(nèi)容，編程員可對(duì)相應(yīng)出錯(cuò)程序段進(jìn)行檢查、修改，并根據(jù)所顯示的刀具軌跡是否符合要求等，進(jìn)行檢查整改。對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，通常不帶有刀具軌跡模擬顯示功能，可采用關(guān)閉伺服驅(qū)動(dòng)功放開關(guān)，進(jìn)行空運(yùn)行其程序來自動(dòng)檢查所編程序有否語(yǔ)法錯(cuò)誤等。也可采用不裝工件、刀具進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)空運(yùn)行來檢查程序執(zhí)行中機(jī)床的動(dòng)作過程。對(duì)兩坐標(biāo)聯(lián)功的平面軌跡，也可采用以筆代替刀具，用坐標(biāo)紙代替工件，通過運(yùn)行其程序來自動(dòng)繪出刀具軌跡，以檢驗(yàn)程序的對(duì)錯(cuò)。

⒍

加工生產(chǎn)與復(fù)制程序儲(chǔ)存介質(zhì)零件程序調(diào)試合格后，就可投入正常批量加工生產(chǎn)。此時(shí)，操作者一般只要進(jìn)行工件上下料裝夾，再撳一下自動(dòng)循環(huán)按鈕，就可自動(dòng)循環(huán)加工，但由于刀具磨損等，需適時(shí)通6過對(duì)工件測(cè)量檢驗(yàn)后，進(jìn)行刀具補(bǔ)償?shù)?。有時(shí)由于工廠均衡生產(chǎn)的需要，對(duì)某些零件需分階段生產(chǎn)一批，這樣對(duì)一些調(diào)試合格的零件程序，但又暫時(shí)不用的可通過紙帶穿孔機(jī)、錄音機(jī)等，制作程序儲(chǔ)存介質(zhì)，即把合格的零件程序儲(chǔ)存在紙帶、磁帶等介質(zhì)上，這樣可不占用數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存，當(dāng)以后生產(chǎn)需要時(shí)再通過光電閱讀機(jī)、錄音機(jī)等，把相應(yīng)的程序送入數(shù)控系統(tǒng)即可加工生產(chǎn)。二、程序編制的代碼與基本格式

我們?cè)谇懊鏀?shù)控加工程序編制的過程與步驟中講到，根據(jù)零件圖紙，通過加工工藝方案確定和有關(guān)數(shù)學(xué)處理后，就可以具體編寫零件加工程序單，它是用規(guī)定的指令代碼和固定格式來描述零件加工的整個(gè)過程。數(shù)控系統(tǒng)一段一段地執(zhí)行其程序，按步驟控制機(jī)床每個(gè)執(zhí)行部件的動(dòng)作，來完成對(duì)零件的加工。因此零件程序的正確與否，直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床是否能正常工作和加工出合格產(chǎn)品。程序所用的指令代碼和編寫格式一定要符合數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的要求。

(一)數(shù)控程序的指令代碼零件程序所用的代碼，主要有準(zhǔn)備功能G指令、進(jìn)給功能F指令、主軸速度S指令、刀具功能T指令、輔助功能M指令。一般數(shù)控系統(tǒng)中常用的G功能和M功能都與國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn)中的功能一致，對(duì)某些特殊功能，ISO標(biāo)準(zhǔn)中未指定的，按其數(shù)控機(jī)床的控制功能要求，數(shù)控生產(chǎn)廠家按需要進(jìn)行自定義。并在數(shù)控編程手冊(cè)中予以具體說明定義。我國(guó)機(jī)械工業(yè)部制定的有關(guān)G指令和M指令的JB3208－83標(biāo)準(zhǔn)，也與國(guó)標(biāo)上使用的ISO1056－1975E標(biāo)準(zhǔn)基本一致。⒈準(zhǔn)備功能G指令用來規(guī)定刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡（即插補(bǔ)功能指令）、機(jī)床坐標(biāo)系、插補(bǔ)坐標(biāo)平7面、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作。JB3208-83標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：G指令由字母G及其后面的二位數(shù)字組成，從G00到G99共有100種代碼，如表3-1所示。表內(nèi)第2欄中，標(biāo)有字母a、c、d…等是表示第1欄中所對(duì)應(yīng)的G代碼為模態(tài)代碼（又稱續(xù)效代碼），字母相同的為一組，同組的任意兩個(gè)代碼不能同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)程序段中。模態(tài)代碼是表示，這種代碼一經(jīng)在一個(gè)程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出現(xiàn)同組的另一代碼時(shí)才失效，在某一程序段中一經(jīng)應(yīng)用某一模態(tài)G代碼，如果其后續(xù)的程序段中還有相同功能的操作，且沒有出現(xiàn)過同組的G代碼時(shí)，則在后續(xù)的程序段中可以不再指令和書寫這一功能代碼。表內(nèi)第2欄沒有字母的表示對(duì)應(yīng)的G代碼為非模擬代碼，即只有書寫了該代碼時(shí)才有效。表中第4欄功能說明中的“不指定”代碼，用作將來修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)供指定新的功能之用。“永不指定”代碼，說明即使將來修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也不指定新的功能。但是這兩類代碼均可由數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)者根據(jù)需要自行定義表中所列功能以外新的功能，但必須在機(jī)床編程說明書中予以說明，以便用戶使用。一般在G指令后還需用x、y、z等字母和具體數(shù)字來表示相應(yīng)的尺寸、規(guī)格等設(shè)定值，所跟字母的含義見后述表3-4地址符定義表，具體用法見本章第二、三節(jié)內(nèi)容。

⒉進(jìn)給功能F指令用來指定各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸及其任意組合的進(jìn)給量或螺紋導(dǎo)程。該指令是續(xù)效代碼，它們一般有兩種表示方法。

代碼法：即F后跟二位數(shù)字，這些數(shù)字不直接表示進(jìn)給速度的大小，而是機(jī)床進(jìn)給速度數(shù)列的序號(hào)，進(jìn)給速度數(shù)列可以是算術(shù)級(jí)數(shù)，也可以是幾何級(jí)數(shù)。

直接指定法：即F后跟的數(shù)字就是進(jìn)給速度大小，例如F100表示進(jìn)給速度是100mm／min。這種指定方法較為直觀，因此現(xiàn)在大多數(shù)機(jī)床均采用這一指定方法。按數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給功能，它也有兩種速度表示法。

81）切削進(jìn)給速度（每分鐘進(jìn)給量）以每分鐘進(jìn)給距離的形式指定刀具切削進(jìn)給速度，用F字母和它的后繼的數(shù)值。ISO標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定F1～F5位，對(duì)于直線軸如F1500表示每分鐘進(jìn)給速度是1500mm。對(duì)于回轉(zhuǎn)軸如F12表示每分鐘進(jìn)給速度為12o。2）同步進(jìn)給速度（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量）

同步進(jìn)給速度即是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量規(guī)定的進(jìn)給速度，如0.01mm/r。只有主軸上裝有位置編碼器的機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)給速度。

⒊主軸速度S指令該指令也是續(xù)效代碼，用來指定主軸的轉(zhuǎn)速，用字母S和它后繼的2～4位數(shù)字表示。有恒轉(zhuǎn)速（單位r/min）和表面恒線速（單位m/min）兩種運(yùn)轉(zhuǎn)方式。主軸的轉(zhuǎn)向要用輔助指令M03（正向）、M04（反向）指定，停止用M05指令。對(duì)于有恒線速度控制功能的機(jī)床，還要用G96或G97指令配合S代碼來指定主軸的速度。G96為恒線速控制指令，如G96S200表示切削速度200m/min；G97S2000表示注銷G96，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min。

⒋刀具功能T指令在自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床中，該指令用來選擇所需的刀具，同時(shí)也用來表示選擇刀具偏置和補(bǔ)償。T功能字由地址字符T和后繼的2～4位數(shù)字組成。如T18表示換刀時(shí)選擇18號(hào)刀具。如用作刀具補(bǔ)償時(shí)，T18是指按18號(hào)刀具事先所設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。若用四位數(shù)碼指令時(shí)，例如T0102，則前兩位數(shù)字表示刀號(hào)，后兩位數(shù)字表示刀補(bǔ)號(hào)。由于不同數(shù)控系統(tǒng)有不同的指定方法和含義，具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)參照所用數(shù)控機(jī)床說明書中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

⒌輔助功能M指令輔助功能指令也有M00～M99共計(jì)100種，見表3-2所示。M指令也有續(xù)效指令與非續(xù)效指令之分。現(xiàn)將常用的M指令功能解釋如下：M00——程序停止指令。在執(zhí)行完含有M00的程序段后，機(jī)床的主軸、進(jìn)給及冷卻液都自動(dòng)停止。該指令用于加工過程中測(cè)量刀具和工件的尺寸、工件調(diào)頭、手動(dòng)變速等固定操作。當(dāng)程序運(yùn)行停止時(shí)，全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變，固定操作完成后，重按“啟動(dòng)”鍵，便可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序。9M01——計(jì)劃（任選）停止指令。該指令與M00基本相似，所不同的是：只有在“任選停止”按鍵被按下時(shí)，M01才有效，否則機(jī)床仍不停地繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序段。該指令常用于工件關(guān)鍵尺寸的停機(jī)抽樣檢查等情況，當(dāng)檢查完成后，按啟動(dòng)鍵繼續(xù)執(zhí)行以后的程序。M02——程序結(jié)束指令。當(dāng)全部程序結(jié)束后，用此指令使主軸、進(jìn)給、冷卻全部停止，并使機(jī)床復(fù)位。該指令必須出現(xiàn)在程序的最后一個(gè)程序段中。M03、M04、M05——分別指令主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。所謂主軸正轉(zhuǎn)是從主軸往正Z方向看去，主軸順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，反之稱為反轉(zhuǎn)。主軸停轉(zhuǎn)是在該程序段其它指令執(zhí)行完成后才能停止。一般在主軸停止的同時(shí)，進(jìn)行制動(dòng)和關(guān)閉冷卻液。M06——換刀指令。常用于加工中心機(jī)床刀庫(kù)換刀前的準(zhǔn)備動(dòng)作。M07、M08、M09——分別命令2號(hào)冷卻液（霧狀）及1號(hào)冷卻液（液狀）開（冷卻泵起動(dòng)），冷卻液關(guān)（冷卻泵停止）。M10、M11-——工件的夾緊與松開。M19——主軸定向停止。指令主軸準(zhǔn)停在預(yù)定的角度位置上，用于加工中心換刀前的準(zhǔn)備。

M30——程序結(jié)束。雖與M02相似，但M30可使程序返回到開始狀態(tài)。

(二)零件加工程序結(jié)構(gòu)與格式GB8870－88標(biāo)準(zhǔn)對(duì)零件加工程序的結(jié)構(gòu)與格式作出了規(guī)定，簡(jiǎn)要介紹如下：⒈加工程序的結(jié)構(gòu)加工程序主要由程序號(hào)、程序段和程序結(jié)束等組成。在加工程序的開頭要有程序號(hào)，以便進(jìn)行程序檢索。程序號(hào)就是給零件加工程序一個(gè)編號(hào)，并說明該零件加工程序開始。常用字符“%”及其后4位十進(jìn)制數(shù)表示“%××××”。4位數(shù)中若前面為0，則可以省略，如“%0101”等效于“%101”。有時(shí)也用字符“O”或“P”及其后4位十進(jìn)制數(shù)表示程序號(hào)，如“O1001”。10由程序段組成加工程序的全部?jī)?nèi)容和機(jī)床的停／開信息。程序結(jié)束可用輔助功能代碼M02、M30或M99（子程序結(jié)束），用來結(jié)束零件加工。

⒉程序段格式加工程序由程序段組成。程序段由程序段號(hào)（N后繼若干個(gè)數(shù)字）、程序內(nèi)容，后加程序段結(jié)束字符構(gòu)成。程序內(nèi)容就由上述各種指令代碼和相應(yīng)坐標(biāo)尺寸或規(guī)格字組成，一般的書寫順序按表3-3所示從左往右進(jìn)行書寫，對(duì)其中不用的功能應(yīng)省略。其中坐標(biāo)尺寸或規(guī)格字的地址符定義如表3-4所示。上述所有地址符后應(yīng)跟相應(yīng)的具體數(shù)字。其中坐標(biāo)軸尺寸用“+”或“－”號(hào)后繼具體數(shù)字表示，“+”號(hào)可省略，整數(shù)前零可省略，小數(shù)后零可省略。其余尺寸或規(guī)格字就用具體數(shù)字來表示。直線軸尺寸的單位一般為mm（或inch）旋轉(zhuǎn)軸尺寸的單位一般為度，而螺紋導(dǎo)程若為英制時(shí)，單位為每英寸牙數(shù)，暫停時(shí)間單位一般為秒。

(三)主程序與子程序

若一組程序段在一個(gè)程序中多次出現(xiàn)，或在幾個(gè)程序中都要使用它，為了縮短程序，可以把這組程序段抽出來，按規(guī)定的格式寫成一個(gè)新的程序單獨(dú)存儲(chǔ)，以供另外的程序調(diào)用。這種程序就叫做子程序。子程序執(zhí)行過程中也可以調(diào)用其它子程序，這就是子程序嵌套。子程序嵌套次數(shù)由具體數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定。調(diào)用第一層子程序的指令所在的加工程序稱為主程序。調(diào)用子程序的指令是一個(gè)程序段，它一般由子程序調(diào)用字、子程序名稱字和調(diào)用次數(shù)字組成，其規(guī)則和格式隨系統(tǒng)而定。程序的執(zhí)行過程是：首先執(zhí)行主程序，執(zhí)行過程中遇到“調(diào)用子程序”指令時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行子程序；執(zhí)行完子程序，遇到“返回主程序”指令，又返回執(zhí)行主程序。由于子程序可以嵌套，所以子程序執(zhí)行后“返主”只能返回調(diào)用它的程序，而并不一定返回“主程序”。主程序既可以調(diào)用多個(gè)子程序，又可以反復(fù)調(diào)用同一個(gè)子程序（見圖3-2）。

11表3-3程序段書寫順序格式程序段號(hào)準(zhǔn)備功能坐標(biāo)尺寸或規(guī)格字進(jìn)給功能主軸速度刀具功能輔助功能程序段結(jié)束符N_GXXX_Y_Z_U_V_W_P_Q_R_A_B_C_D_E_I_J_K_R_K_L_P_H_F_F_S_T_MXXLF(或CR)基本直線坐標(biāo)軸尺寸X_Y_Z_圓弧圓心的坐標(biāo)尺寸I_J_K_第一組附加直線坐標(biāo)軸尺寸U_V_W_圓弧半徑值R_第二組附加直線坐標(biāo)軸尺寸P_Q_R_暫停時(shí)間設(shè)定值L_(或K_P_)基本旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸尺寸A_B_C_子程序調(diào)用次數(shù)P_(或L_K_)附加旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸尺寸D_E_螺紋導(dǎo)程F_(或K_)表3-4地址符定義12子程序B返回子程序A返回調(diào)用子程序B主程序調(diào)用子程序A調(diào)用子程序B調(diào)用子程序A圖3-2程序執(zhí)行過程13子程序的形式和組成與主程序大體相同：第一行是子程序編號(hào)（名），最后一行是子程序結(jié)束指令，它們之間的是子程序體。不同的是：主程序結(jié)束指令的作用是結(jié)束主程序，讓數(shù)控系統(tǒng)復(fù)位，其指令已標(biāo)準(zhǔn)化，各系統(tǒng)都用M02或M30；子程序結(jié)束指令的作用是結(jié)束子程序，返回主程序或上一層子程序。其指令字各系統(tǒng)很不統(tǒng)一，如FANUC系統(tǒng)用M98作為子程序調(diào)用指令字，用M99作為子程序結(jié)束，即返回指令字。而有的系統(tǒng)用G20作為子程序調(diào)用指令字，用G24作為子程序結(jié)束指令字。所以具體應(yīng)用時(shí)，需參照所用數(shù)控系統(tǒng)的編程說明書。

(四)變量參數(shù)編程與用戶宏程序

含有變量的子程序叫做用戶宏程序（本體）。在程序中呼出（調(diào)用）用戶宏程序的那條指令叫用戶宏指令。系統(tǒng)可以使用用戶宏程序的功能叫做用戶宏功能。用戶宏程序中一般還可以使用演算式及轉(zhuǎn)向語(yǔ)句，有的還可以使用多種函數(shù)。

⒈變量

在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，幾乎所有的字尤其是尺寸字都是有嚴(yán)格地址符加隨后的具體坐標(biāo)（數(shù)）值組成。這些具體的坐標(biāo)（數(shù)）值在更改之前是相對(duì)不變的。用一個(gè)可賦值的代號(hào)代替地址符后的具體坐標(biāo)（數(shù)）值，這個(gè)代號(hào)就稱為變量。變量的代號(hào)應(yīng)按系統(tǒng)的規(guī)定設(shè)置，各系統(tǒng)所用變量的形式差別很大，具體應(yīng)用時(shí)需按系統(tǒng)說明書規(guī)定書寫。變量又分公共變量、局部變量和系統(tǒng)變量三類，它們的性質(zhì)和用途還各不相同。

(1)公共變量它是指在主程序內(nèi)和由主程序呼出的各用戶宏程序內(nèi)公用的變量。例如對(duì)雙刀架車床，它在兩個(gè)刀架的程序中公用。公共變量可以在CRT上顯示其即時(shí)值。公共變量既可以在主程序和用戶宏程序中直接賦值或用演算式賦值，也可以通過操作面板由人工設(shè)定它的值（賦值）。無論用什么方法給公共變量賦值（包括用演算式所得演算結(jié)果的賦值）之后，這個(gè)變量在加工程序（包括主程序、子程序和用戶宏程序）執(zhí)行過程中一直可以延用，除非中途又得到新的賦值。公共變量的值在各主程序中也通用。

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(2)局部變量這是指局限于在用戶宏程序內(nèi)使用的變量。同一個(gè)局部變量，在不同宏程序內(nèi)其值是不通用的，無論這些宏程序是在同一層次或不在同一層次（即呼出和被呼出），都是如此。如對(duì)于雙刀架車床，同一個(gè)局部變量在兩個(gè)刀架的程序中也不通用。局部變量一般在呼出宏程序的宏指令中賦值，也可以在宏程序中直接賦值或用演算式賦值。在執(zhí)行中，用戶宏程序內(nèi)局部變量的值，最多只保留到該宏程序結(jié)束為止。局部變量不能在操作面板上設(shè)定。各類數(shù)控系統(tǒng)最多可用的公共變量數(shù)和局部變量數(shù)都不等，如日本法那科6系統(tǒng)共有60個(gè)公共變量，33個(gè)局部變量；日本大隈OSP5000系統(tǒng)為32個(gè)公共變量，127個(gè)局部變量；美國(guó)A-B公司8400LP系統(tǒng)各有21個(gè)公共變量和局部變量。

(3)系統(tǒng)變量這是固定用途的變量，它的值決定系統(tǒng)的狀態(tài)。它包括接口的輸入／輸出信號(hào)變量，刀具形狀補(bǔ)償變量，同步信號(hào)變量，控制程序段停止及等待輔助功能結(jié)束信號(hào)變量，與參數(shù)設(shè)定對(duì)應(yīng)的變量，狀態(tài)信息變量，位置信息變量，原點(diǎn)設(shè)置變量，原點(diǎn)位移變量，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償變量，刀具直徑補(bǔ)償變量，刀具干涉數(shù)據(jù)變量，可變軟限位變量，以及卡盤屏障變量等。系統(tǒng)變量的代號(hào)與系統(tǒng)的某種狀態(tài)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。具體使用時(shí)，須參考數(shù)控系統(tǒng)說明書規(guī)定使用。⒉

變量的演算

它主要包括加、減、乘、除、邏輯或、邏輯或非和邏輯與等幾種運(yùn)算。如法那科6系統(tǒng)分別用以下形式表示：#i=#j＋#k#i=#j－#k#i=#j*#k#i=#j／#k#i=#jOR#k#i=#jXOR#k#i=#jAND#k15式中的i、j、k為變量號(hào)碼，＋、－、*、／、OR、XOR、AND稱為演算子，對(duì)于復(fù)合演算式的演算順序，一般規(guī)定為括號(hào)內(nèi)優(yōu)先、乘除優(yōu)先、靠近等號(hào)的優(yōu)先。

⒊

變量的函數(shù)

函數(shù)功能一般屬于數(shù)控系統(tǒng)的選擇功能，它是用戶宏功能范圍內(nèi)的一種較高級(jí)的功能。它一般有正弦、余弦、正切、反正切、平方根、絕對(duì)值等幾個(gè)函數(shù)運(yùn)算功能，其函數(shù)代號(hào)的書寫形式按數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)不同也有所不同，具體可參考所用系統(tǒng)的說明書，這里限于篇幅不作一一介紹。

⒋變量的賦值由于系統(tǒng)變量賦值的情況比較復(fù)雜，這里只介紹公共變量和局部變量的賦值。變量的賦值方式可分為直接和間接兩種。

(1)直接賦值直接賦值是直接將數(shù)值或即時(shí)值賦于相應(yīng)變量，如FANUC-6系統(tǒng)的直接賦值是這樣的：#2=116（表示將數(shù)值116賦于#2變量）#103=#2（表示將變量#2的即時(shí)值賦于變量#103）

(2)間接賦值間接賦值就是用演算式賦值，即把演算式內(nèi)演算的結(jié)果賦給某個(gè)變量?，F(xiàn)用一個(gè)例子來說明間接賦值的方法與形式。圖3-3是一個(gè)橢圓，欲車削1/4橢圓（第一象限）的回轉(zhuǎn)輪廓線，半徑指定。要求在數(shù)控程序中用任意一點(diǎn)（D）的Z值（用2號(hào)和LZ變量）來表示該點(diǎn)的X值（用5號(hào)和LX變量）。橢圓的一般方程：16在第一象限（包括第二象限）內(nèi)可轉(zhuǎn)換為：

轉(zhuǎn)用變量表達(dá)將成下列兩式之一：

如果這個(gè)橢圓的a=50、b=80，那么只要把50、80分別賦給1號(hào)變量（LA）和3號(hào)變量（LB）就可以了。如FANUC-6系統(tǒng)的賦值情況為：

N10#1=50．

N20#3=80．

N30#5=#1*SQRT[1－#2*#2／#3*#3]

式中

SQRT為FANUC-6系統(tǒng)的平方根函數(shù)代號(hào)。

17

(3)在用戶宏指令中為用戶宏程序內(nèi)的局部變量賦值

以單層宏程序，即主程序中呼出一層宏程序?yàn)槔?。仍以圖3-3所示零件為例。欲車削從A點(diǎn)到B點(diǎn)的四分之一橢圓回轉(zhuǎn)零件。采用直線逼近（擬合法），在Z向分段，以1mm為一個(gè)步距，我們可以編制一個(gè)只用變量不用具體數(shù)據(jù)的橢圓、不同的起始點(diǎn)和不同的步距，不必更改宏程序，而只要修改主程序中用戶宏指令段內(nèi)的賦值數(shù)據(jù)就可以了。如FANUC-6系統(tǒng)的賦值形式（以#6變量代表步距、以80賦于#2代表起始點(diǎn)A的Z坐標(biāo)值）：主程序中的G65段是宏指令段，該段中的A、B、C、D、K分別為宏程序中的#1、#2、#3、#7和#6賦值，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系是已在該系統(tǒng)中規(guī)定了的。

⒌

轉(zhuǎn)向語(yǔ)句

轉(zhuǎn)向語(yǔ)句分無條件轉(zhuǎn)向語(yǔ)句和條件轉(zhuǎn)向語(yǔ)句兩種。轉(zhuǎn)向語(yǔ)句的格式由數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定。1）無條件轉(zhuǎn)向語(yǔ)句較簡(jiǎn)單，在法那科系統(tǒng)中是GOTO加轉(zhuǎn)向目標(biāo)（指順序號(hào)），例如“GOTO10”表示“無條件轉(zhuǎn)向執(zhí)行N10程序段，而不論N10程序段在轉(zhuǎn)向語(yǔ)句之前還是其后。2）條件轉(zhuǎn)向語(yǔ)句一般有條件式和轉(zhuǎn)向目標(biāo)兩部分構(gòu)成，它的具體格式隨系統(tǒng)而別。例如“如果a＞b，那么轉(zhuǎn)向執(zhí)行c程序段”之意，F(xiàn)ANUC-6系統(tǒng)則表示為：IF[aGTb]GOTOc。a和b可以是數(shù)值、變量或含有數(shù)值及變量的算式，c是轉(zhuǎn)向目標(biāo)的順序號(hào)。其中小于、等于、大于等于、小于等于分別用LT、EQ、GE、LE表示，如前例橢圓軌跡擬合法宏程序中第4程序段：N40IF[#2GE#7]GOTO10。表示如果#2大于等于#7，則轉(zhuǎn)向執(zhí)行N10程序段，否則執(zhí)行下一段。18OBZCAX2號(hào)變量（LZ）50803號(hào)變量（LB）任意一點(diǎn)D5號(hào)變量（LX）1號(hào)變量（LA）圖3-3用變量表達(dá)四分之一橢圓的函數(shù)關(guān)系19第二節(jié)零件加工程序的編制

一、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系及其相關(guān)指令代碼

(一)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)方向及其命名數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向，應(yīng)有統(tǒng)一規(guī)定，并共同遵守，這樣將給數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的設(shè)計(jì)、程序編制和使用維修帶來極大的便利。ISO和我國(guó)都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。⒈直線進(jìn)給和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系

一個(gè)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或一個(gè)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)定義一個(gè)坐標(biāo)軸。在ISO和EIA標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的直角坐標(biāo)系用X、Y、Z表示，常稱基本坐標(biāo)系。X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手定則決定。如圖3-4所示。圖中大拇指的指向?yàn)閄軸的正方向，食指指向?yàn)閅軸的正方向，中指指向?yàn)閆軸的正方向。

圖2-6數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系20圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，如圖3-4所示，以大拇指指向＋X、＋Y、＋Z方向，則食指、中指等的指向是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的＋A、＋B、＋C方向。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有的由刀具運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)；有的由工作臺(tái)帶著工件運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。上述坐標(biāo)軸正方向，是假定工件不動(dòng)，刀具相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。如果是工件移動(dòng)則用加“/”的字母表示，按相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，工件運(yùn)動(dòng)的正方向恰好與刀具運(yùn)動(dòng)的正方向相反，即有：

同樣兩者運(yùn)動(dòng)的負(fù)方向也彼此相反。如果在基本的直角坐標(biāo)X、Y、Z之外，另有軸線平行于它們的坐標(biāo)系，則附加的直角坐標(biāo)系指定為U、V、W和P、Q、R。這些附加坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)方向，可按決定基本坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)方向的辦法來決定。

⒉Z坐標(biāo)規(guī)定平行于主軸軸線的坐標(biāo)為Z坐標(biāo)，對(duì)于沒有主軸的機(jī)床，則規(guī)定垂直于工件裝夾表面的坐標(biāo)軸為Z坐標(biāo)。如果機(jī)床上有幾根主軸，可選垂直于工件裝夾面的一根作為主要主軸，Z坐標(biāo)則平行于主要主軸的軸線。如主軸能擺動(dòng)，在擺動(dòng)范圍內(nèi)只與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中的一個(gè)坐標(biāo)平行時(shí)，則這個(gè)坐標(biāo)就是Z坐標(biāo)，如擺動(dòng)范圍內(nèi)能與基本坐標(biāo)中的多個(gè)坐標(biāo)相平行時(shí)，則取垂直于工件裝夾面的方向作為Z坐標(biāo)軸的方向。Z軸的正方向是使刀具遠(yuǎn)離工件的方向。21

⒊X坐標(biāo)

在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上，如銑床、鉆床、鏜床等，若Z軸是水平的，則從刀具（主軸）向工件看時(shí)，X軸的正方向指向右邊。如果Z軸是垂直的，則從主軸向立柱看時(shí)，對(duì)于單立柱機(jī)床，X軸的正方向指向右邊；對(duì)于雙立柱機(jī)床，當(dāng)從主軸向左側(cè)立柱看時(shí)，X軸向的正方向指向右邊。上述正方向都是刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)而言的。在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上，如車床、磨床等，X軸的運(yùn)動(dòng)方向是在工件的徑向并平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。

⒋Y坐標(biāo)在確定了X、Z軸的正方向后，可按圖3-4所示的直角坐標(biāo)系，用右手螺旋法則來確定Y坐標(biāo)的正方向，即在ZX平面內(nèi)，從＋Z轉(zhuǎn)到＋X時(shí)，右旋螺紋應(yīng)沿＋Y方向前進(jìn)。

(二)機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系

⒈機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床原點(diǎn)

機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)。機(jī)床上有一些固定的基準(zhǔn)線，如主軸中心線；固定的基準(zhǔn)面，如工作臺(tái)面、主軸端面、工作臺(tái)側(cè)面和T型槽側(cè)面。當(dāng)機(jī)床的坐標(biāo)軸手動(dòng)返回各自的原點(diǎn)（又稱零點(diǎn)）以后，用各坐標(biāo)軸部件上的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面之間的距離來決定機(jī)床原點(diǎn)的位置，該點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床的使用說明書上均有說明。如立式數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)為X、Y軸返回原點(diǎn)后，在主軸中心線與工作臺(tái)面的交點(diǎn)處，可由主軸中心線至工作臺(tái)的兩個(gè)側(cè)面的給定距離來測(cè)定。

⒉工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)，（也稱工件原點(diǎn)）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。在加工時(shí)，工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離（通過測(cè)量某些基準(zhǔn)面、線之間的距離來確定），這個(gè)距離稱為工件原點(diǎn)偏置，如圖3-5所示。該偏置值，需預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)中，在加工時(shí)，工件原點(diǎn)偏置值便能自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上，使數(shù)控系22AB1620351520301812XYO機(jī)機(jī)床座標(biāo)系YXO工工件座標(biāo)系工件原點(diǎn)偏置圖3-5坐標(biāo)原點(diǎn)偏置23統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定加工時(shí)的坐標(biāo)值。因此，編程人員可以不必考慮工件在機(jī)床上的安裝位置和安裝精度，而利用數(shù)控系統(tǒng)的原點(diǎn)偏置功能，通過工件原點(diǎn)偏置值，來補(bǔ)償工件在工作臺(tái)上的裝夾位置誤差，使用起來十分方便，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均有這種功能。

(三)絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)于起點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，稱為相對(duì)坐標(biāo)系（或增量坐標(biāo)系）。所有坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值均從某一固定坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)系，稱為絕對(duì)坐標(biāo)系。在圖3-5中的A、B兩點(diǎn)，若以工件絕對(duì)坐標(biāo)系計(jì)則

XA=12，YA=15；XB=30，YB=35

若以相對(duì)坐標(biāo)計(jì)，則B點(diǎn)的坐標(biāo)是在以A為原點(diǎn)建立起來的坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)量的，則終點(diǎn)B的相對(duì)坐標(biāo)為：XB=18，YB=20。在編程時(shí)，可根據(jù)具體機(jī)床的坐標(biāo)系，從編程方便（如根據(jù)圖紙尺寸的標(biāo)注方式）及加工精度要求選用坐標(biāo)系的類型。(四)與坐標(biāo)相關(guān)的G指令

⒈G90絕對(duì)坐標(biāo)值編程指令該指令表示后繼程序中的所有編程尺寸是按絕對(duì)坐標(biāo)值給定的，它根據(jù)零件圖紙所標(biāo)注尺寸的相對(duì)關(guān)系，或零件在機(jī)床夾具上的安裝位置，用下述G92指令來設(shè)定一個(gè)工件絕對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)，所有編程尺寸都按這一原點(diǎn)來給定，這一點(diǎn)又稱編程原點(diǎn)或程序原點(diǎn)。如圖2-7中從A走到B的直線插補(bǔ)指令，用絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)應(yīng)為：G90G01X30Y35F－一般數(shù)控系統(tǒng)在初態(tài)（開機(jī)時(shí)狀態(tài)）時(shí)自動(dòng)設(shè)置為G90絕對(duì)值編程狀態(tài)。⒉G91相對(duì)坐標(biāo)值編程指令

該指令表示程序中的編程尺寸是按相對(duì)坐標(biāo)給定的，即每一坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)程序段的終點(diǎn)坐標(biāo)值是相對(duì)該程序段的起點(diǎn)給定的。而每一程序段的起點(diǎn)，也就是上一段程序段的終點(diǎn)或開始時(shí)刀具的起點(diǎn)。如圖3-5中從A走到B的直線插補(bǔ)指令用相對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)應(yīng)為：

G91G01X18Y20F－

24有的數(shù)控系統(tǒng)為了編程尺寸計(jì)算方便，可以允許采用絕對(duì)尺寸和相對(duì)尺寸混合編制，即允許在同一程序段內(nèi)即可用絕對(duì)尺寸來表示，也有用相對(duì)尺寸來表示。這樣就不用G90或G91來進(jìn)行絕對(duì)或相對(duì)編程設(shè)定，而采用地址符X、Y、Z表示絕對(duì)尺寸，地址符U、V、W表示相對(duì)尺寸，如圖3-5中從A走到B直線插補(bǔ)程序均可用

G01U18Y35F－

或G01X30V20F－

或G01U18V20F－

或G01X30Y35F－

四種形式來表示。

⒊G92工件編程坐標(biāo)系設(shè)定的預(yù)置寄存指令當(dāng)用絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，首先必須用指令G92來設(shè)定機(jī)床坐標(biāo)系與工件編程坐標(biāo)系的關(guān)系。機(jī)床本身有一個(gè)固定的絕對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)，即機(jī)床原點(diǎn)（機(jī)械原點(diǎn)），該點(diǎn)由機(jī)床制造廠家設(shè)定和調(diào)整好。工件隨夾具安裝到機(jī)床上時(shí)，就確定了工件編程原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的關(guān)系，即確定了機(jī)床原點(diǎn)在編程坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值，如圖3-5中O工與O機(jī)之關(guān)系，這一坐標(biāo)值要用G92X－Y－（如圖3-5中應(yīng)為G92X-20Y-16）的指令來設(shè)定，并把設(shè)定的坐標(biāo)值寄存在數(shù)控系統(tǒng)的存貯器內(nèi)。在零件加工前，通過手動(dòng)或自動(dòng)使機(jī)床回到機(jī)床坐標(biāo)系的參考點(diǎn)，即建立了機(jī)床坐標(biāo)系，確定了機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)，機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系由數(shù)控機(jī)床制造廠在出廠前調(diào)整確定，并在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定好。當(dāng)機(jī)床運(yùn)行第一個(gè)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，一般為快速趨近刀具切削起點(diǎn)，如圖3-5中從機(jī)床原點(diǎn)O機(jī)快速趨近到刀具切削起點(diǎn)A。數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)將這一設(shè)定的坐標(biāo)值加到第一程序段的坐標(biāo)位移指令中去，使刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)到第一程序段的終點(diǎn)，也就是說使編程坐標(biāo)系平移，將按工件坐標(biāo)系給定的編程尺寸，自動(dòng)轉(zhuǎn)換到機(jī)床坐標(biāo)系中去。按圖3-5所注尺寸，25如從機(jī)床原點(diǎn)快速趨近到刀具切削起點(diǎn)A再?gòu)腁切削到B點(diǎn)，絕對(duì)坐標(biāo)編程的程序應(yīng)為：N01G92X-20Y-16LF（數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行該指令時(shí)，機(jī)床并不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，只把坐標(biāo)設(shè)定值送入內(nèi)存。）N02G90G17G00X12Y15LF（數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行該指令時(shí)，系統(tǒng)把內(nèi)存的坐標(biāo)設(shè)定值與工件坐標(biāo)系給定的編程尺寸疊加，因此此時(shí)，

X軸的位移量是32mm，Y軸的位移量是31mm。）N03G01X30Y35F－LF而相對(duì)坐標(biāo)編程的程序應(yīng)為：N01G91G17G00X32Y31LFN02G01X18Y20F－LF首件加工后，測(cè)量工件尺寸精度，如果發(fā)現(xiàn)因工件在機(jī)床上的安裝位置不準(zhǔn)，而引起零件產(chǎn)生某種加工誤差時(shí)，可以不必移動(dòng)工件的安裝位置，對(duì)絕對(duì)坐標(biāo)編程，只需修改G92所設(shè)定的坐標(biāo)值，即可消除這一加工誤差。而對(duì)相對(duì)坐標(biāo)編程，則需修改第一段的快速定位的坐標(biāo)值尺寸。

⒋

G53～G59零點(diǎn)偏置設(shè)定指令

根據(jù)零件圖紙所標(biāo)尺寸基點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系和有關(guān)形位公差要求，為編程計(jì)算方便，有的數(shù)控系統(tǒng)可分別用G53、G54、G55、G56、G57、G58、G59指令設(shè)定7種不同的工件零點(diǎn)偏置。其X、Y、Z的偏置值，有的直接在程序指令后設(shè)定，有的是在相應(yīng)的參數(shù)表中設(shè)定。零點(diǎn)偏置作用與G92基本相同，實(shí)際上也是把編程坐標(biāo)系平移。

26⒌G17、G18、G19插補(bǔ)坐標(biāo)平面設(shè)定指令對(duì)三軸以上兩兩聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，需用G17、G18、G19指令來分別設(shè)定在XY、XZ、YZ坐標(biāo)平面進(jìn)行插補(bǔ)加工。如圖3-6所示，后繼插補(bǔ)指令程序中的坐標(biāo)地址也應(yīng)與所設(shè)定的坐標(biāo)平面相符，否則會(huì)出現(xiàn)編程出錯(cuò)報(bào)警。

YZXOG02G03G02G03G02G03G19G17G18圖3-6坐標(biāo)平面設(shè)定示意圖27

二、常用指令的含義和使用說明

⒈G00快速定位指令G00在編程中常用來作快速接近工件切削起點(diǎn)或快速返回?fù)Q刀點(diǎn)等。其運(yùn)動(dòng)速度在程序中不設(shè)定。它以系統(tǒng)中相應(yīng)的參數(shù)所設(shè)定的最快速運(yùn)動(dòng)，到將趨近定位點(diǎn)時(shí)，通過1～3級(jí)降速以實(shí)現(xiàn)精確定位。G00只實(shí)現(xiàn)定位作用，對(duì)實(shí)際所走的路徑不作嚴(yán)格要求。運(yùn)動(dòng)時(shí)也不進(jìn)行切削加工，編程時(shí)應(yīng)注意參考所用的機(jī)床的有關(guān)說明，注意在快速趨近定位點(diǎn)時(shí)，避免刀具與工件等發(fā)生干涉碰撞，編程基本格式為：G00X－Y－Z－對(duì)不運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)可省略，可參考前述圖3-5的有關(guān)實(shí)例說明。

⒉G01直線插補(bǔ)指令G01是用來對(duì)工件進(jìn)行直線切削加工，其切削速度用后繼的F－指令來設(shè)定。其所走的路程是從程序起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)成一直線，目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值就用X－Y－Z－來表示，對(duì)不運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)也可省略，編程基本格式為：G01X－Y－Z－F－如圖3-7為三軸直線插補(bǔ)的空間直線，從A到B的直線插補(bǔ)指令如下：絕對(duì)坐標(biāo)編程：G90G01X30Y40Z20F－相對(duì)坐標(biāo)編程：G91G01X20Y30Z10F－

28XOZYB（30,40,20）A（10,10,10）圖3-7三軸插補(bǔ)的空間直線表3-5圓弧編程格式主平面給定圓心坐標(biāo)編程給定圓弧半徑編程XY平面XZ平面YZ平面G17G02（或G03）X－Y－I－J－F－G18G02（或G03）X－Z－I－k－F－G19G02（或G03）Y－Z－J－k－F－G17G02（或G03）X－Y－R+/-－F－G18G02（或G03）X－Z－R+/-－F－G19G02（或G03）Y－Z－R+/-－F－29⒊G02、G03圓弧插補(bǔ)指令對(duì)兩軸聯(lián)動(dòng)或兩兩聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，圓弧插補(bǔ)只能在主平面上進(jìn)行，主平面由G17、G18、G19來設(shè)定，見圖3-6所示。G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，G03為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。目前的數(shù)控系統(tǒng)一般都可編制過象限圓和整圓。一般是采用給定圓心坐標(biāo)尺寸編程，也有可采用給定圓弧半徑值編程，具體編程格式如表3-5所示。其中X、Y、Z是圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)值，它根據(jù)絕對(duì)坐標(biāo)或相對(duì)坐標(biāo)編程的不同，也有所不同。而I、J、K為圓弧的圓心坐標(biāo)值，它通?？偸菆A心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值，如果用絕對(duì)坐標(biāo)值編程，需根據(jù)所用數(shù)控機(jī)床編程說明進(jìn)行特別設(shè)定。R是圓弧的半徑，一般數(shù)控系統(tǒng)為插補(bǔ)運(yùn)算需要，規(guī)定當(dāng)所插補(bǔ)圓弧小于1800時(shí)，用正號(hào)編制半徑程序，而當(dāng)圓弧大于1800時(shí)，用負(fù)號(hào)編制半徑程序。其原理可用圖3-8來說明。若P0是圓弧的始點(diǎn)，P1是終點(diǎn)，對(duì)于一個(gè)相同數(shù)值的R，則有4種不同的圓弧通過這兩個(gè)點(diǎn)。用方向（G02／G03）及R（+／-）的符號(hào)的組合來識(shí)別所需的圓弧。這樣，圓弧的程序設(shè)計(jì)格式如下：圓弧1G02X－Z－R-－圓弧2G02X－Z－R+－圓弧3G03X－Z－R+－圓弧4G03X－Z－R-－X－Z－為圓弧的終點(diǎn)直角坐標(biāo)值。若用半徑程序設(shè)計(jì)編制某個(gè)完整的圓，由于存在無限個(gè)解，CNC系統(tǒng)將顯示圓弧編程出錯(cuò)報(bào)警，所以對(duì)整圓插補(bǔ)編程只能用給定的圓心坐標(biāo)編程。

30XYO1P1（X，Z）P0324圖3-8相同半徑的四種不同圓弧31第三節(jié)數(shù)控機(jī)床編程實(shí)例

一、車削加工編程實(shí)例

例圖2-11所示零件，其材料為45鋼，零件的外形輪廓有直線、圓弧、螺紋。欲在某數(shù)控車床上進(jìn)行精加工，編制精加工程序。

⒈依據(jù)圖樣要求，確定工藝方案及工藝路線按先主后次的加工原則，確定其工藝路線。首先切削零件的外輪廓，方向?yàn)樽杂蚁蜃蠹庸?，具體路線為：先倒角（2ⅹ45o）→切削螺紋的實(shí)際外徑φ29.6→切削φ26→切削錐度部分→切削φ36→切削圓弧部分→切削φ34→切削錐度部分→切削φ56，最后車削螺紋。

⒉選擇刀具并畫出刀具布置圖根據(jù)加工要求，選用兩把刀具。1#刀具為圓弧車刀，用于精車外輪廓，2#刀具為螺紋車刀，刀尖角為60o的成形車刀。刀具布置圖見圖2-11右邊。對(duì)刀時(shí)采用對(duì)刀儀，以1#刀為基準(zhǔn)。2#螺紋車刀刀尖相對(duì)于1#刀尖在Z向偏量4mm，由2#刀的程序進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償值通過控制面板手工輸入，以保持刀尖位置的一致。畫刀具布置圖時(shí)，要正確選擇換刀點(diǎn)，其原則是，在換刀過程中，刀具與工件、機(jī)床和夾具不會(huì)碰撞和干涉。本例換刀點(diǎn)為A（見圖2-11）。

⒊選擇切削用量

切削用量應(yīng)根據(jù)工件材料、硬度、刀具材料及機(jī)床等因素來考慮。一般由經(jīng)驗(yàn)確定。本例中，精車外輪廓時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為S01=630r/min，進(jìn)給速度車削直線時(shí)為150mm/min，車圓弧時(shí)為100mm/min。切削螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為S02=400r/min，導(dǎo)程為1.5mm，因此，進(jìn)給速度為1.5mm/r。

3233

⒋編寫加工程序單確定O點(diǎn)為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（圖3-9），將A點(diǎn)（換刀點(diǎn)）作為對(duì)刀點(diǎn)，即編程的起點(diǎn)。絕對(duì)值坐標(biāo)指令用X和Z，增量值坐標(biāo)指令用U和W。編程時(shí)，一個(gè)程序段內(nèi)可用絕對(duì)坐標(biāo)指令，也可用增量坐標(biāo)指令，還可二者混用。坐標(biāo)值可用小數(shù)點(diǎn)表示。X、U以直徑值編程，I按半徑值編程。F進(jìn)給速度后跟四位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)前3位，小數(shù)點(diǎn)后1位，單位是mm／min，主軸轉(zhuǎn)速功能S后跟三位數(shù)字。T后面跟兩位數(shù)字，第一位數(shù)字表示刀具編號(hào)，第二位數(shù)字表示刀具補(bǔ)償組號(hào)。螺紋切削采用子程序調(diào)用循環(huán)指令，G22為子程序調(diào)用，L后面數(shù)字表示循環(huán)次數(shù)。子程序循環(huán)結(jié)束指令用G80。G33為切削圓柱螺紋的固定循環(huán)指令。因?yàn)槁菁y實(shí)際外徑為29.67mm，螺紋內(nèi)徑為28.37mm，所以螺紋切深量=29.67－28.37=1.3mm。采用四次循環(huán)切削，每次切深為1.3/4=0.325mm（直徑量）。該數(shù)控裝置對(duì)于跨象限圓弧需分段編程。按上述確定的進(jìn)給路線和工藝參數(shù)，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的程序段格式，可編寫零件的加工程序單，如表3-6所示。

34NGX(U)Z(W)IKFSTM(L)LF說明%518LF程序名，程序開始N010G92X300.Z135.LF設(shè)定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)N020G00X23.6Z126.S630T11M03LF選1號(hào)刀，主軸正轉(zhuǎn)，快速趨近切削點(diǎn)N030G01X29.6Z123.F150LF倒45o角N040W-11.LFφ29.6N050X26.W-2.LF倒角N060W-5.LFφ26N070X36.W-10.LF車錐度N080W-6.LFφ36N090G02U-6W-9.I12.K-9.F100LF車R15圓弧N100U10.W-15.I25.K0LF車R25圓弧表3-6車削零件加工程序單N110G03U10.W-15.I-20.K-15.LF車R25圓弧N120U-10.W-15.I-25.K0LF車R25圓弧N130G02X34.W-9.I12.K-9.LF車R15圓弧N140G01W-6.LFφ34N150X56.W-11.F150LF車錐度N160W-9.LFφ56N170X70.LF退刀N180G00X300.Z135.LF快速返回?fù)Q刀點(diǎn)A35N190X39.6Z129.S400T22LF換2號(hào)刀，主軸變速，快速趨近車螺紋循環(huán)起點(diǎn)N200G22L04LF螺紋車削循環(huán)起點(diǎn)四次N210G00U-10.32LF進(jìn)刀，(4次至φ28.32mm)N220G33W-22.F1.5LF切螺紋N230G00U10.LF徑向退刀N240W22.LF退回循環(huán)起點(diǎn)N250G80LF循環(huán)結(jié)束N260G00X300.Z135.T20M30LF返回?fù)Q刀點(diǎn)，程序結(jié)束二、銑削加工編程實(shí)例例圖2-12所示殼體零件，其材料為HT32－52鑄鐵，欲在某加工中心機(jī)床上加工，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC－BESKTCM系統(tǒng)，編制其加工程序。⒈工藝設(shè)計(jì)工序內(nèi)容：銑削上表面，保證尺寸；銑槽保證寬，深；加工4×M10螺紋孔至要求。本工序之前已將中間孔及底面加工好，其余內(nèi)、外形均不機(jī)械加工。工件坐標(biāo)系如圖示設(shè)定，坐標(biāo)系原點(diǎn)為孔軸線同零件加工平面的交點(diǎn)。工件裝