1、第二章第二章2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.3 2.3 數(shù)控車(chē)床編程特點(diǎn)數(shù)控車(chē)床編程特點(diǎn)2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 數(shù)控編程是實(shí)現(xiàn)零件數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它包括從零件分析到獲得數(shù)控加工程序的全過(guò)程。如圖21所示。圖21數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1 2.1.1 數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的內(nèi)容 一般說(shuō)來(lái)，數(shù)控編程包括以下工作。 2.1.1.1 分析零件圖，制定加工工藝方案 根據(jù)零件圖樣，對(duì)零件的形狀、尺寸、材料、精度和熱處理要求等進(jìn)行工藝分析，合理選擇

2、加工方案，確定工件的加工工藝路線、工序及切削用量等工藝參數(shù)，確定所用機(jī)床、刀具和夾具。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1.2 數(shù)學(xué)處理 根據(jù)零件的幾何尺寸、工藝要求及編程的方便，設(shè)定坐標(biāo)系，計(jì)算工件粗、精加工的輪廓軌跡，獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，所以對(duì)于由直線和圓弧組成的形狀簡(jiǎn)單的零件輪廓加工，只需計(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)坐標(biāo)值即可，有些要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡；對(duì)于由非圓曲線或曲面組成的形狀復(fù)雜的零件，需要用直線段或圓弧段來(lái)逼近曲線，根據(jù)加工精度的要求，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，這個(gè)工作一般使用計(jì)算機(jī)完成。2.1 2.1

3、數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1.3 編寫(xiě)零件加工程序 根據(jù)制定的加工工藝路線、切削用量、刀具補(bǔ)償量、輔助動(dòng)作及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡等條件，按照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序格式，逐段編寫(xiě)加工程序。 2.1.1.4 制備控制介質(zhì)并輸入到數(shù)控機(jī)床 把編制好的程序記錄在控制介質(zhì)上，并輸入到數(shù)控機(jī)床中，這個(gè)工作可通過(guò)手工在操作面板直接輸入，或利用通信方式輸入，由傳輸軟件把計(jì)算機(jī)上的加工程序傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.1.5 程序校驗(yàn)和試切 輸入到數(shù)控系統(tǒng)的加工程序在正式加工前需進(jìn)行驗(yàn)證，以確保程序正確。通常可以采用機(jī)床空運(yùn)行的方法，檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡是否正

4、確；在有圖形顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可以利用模擬加工的圖形顯示來(lái)檢查運(yùn)行軌跡的正確性。需注意的是這些方法只能檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確，不能檢驗(yàn)被加工零件的精度。因此，需進(jìn)行零件的首件試切，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，分析產(chǎn)生加工誤差的原因，找出問(wèn)題，修改程序或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.2 2.1.2 數(shù)控編程方法數(shù)控編程方法 2.1.2.1 手工編程 手工編程就是指數(shù)控編程內(nèi)容的工作全部由人工完成。對(duì)加工形狀較簡(jiǎn)單的工件，其計(jì)算量小，程序短，手工編程快捷、簡(jiǎn)便。對(duì)形狀復(fù)雜的工件采用手工編程有一定的難度，有時(shí)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。一般說(shuō)來(lái)，由直線和圓弧組

5、成的工件輪廓采用手工編程，非圓曲線、列表曲線組成的輪廓采用自動(dòng)編程。 2.1.2.2 自動(dòng)編程 自動(dòng)編程就是利用計(jì)算機(jī)專(zhuān)用軟件完成數(shù)控機(jī)床程序編制工作。編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，使用數(shù)控語(yǔ)言，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和工藝參數(shù)處理，自動(dòng)生成加工程序，再通過(guò)通訊方式傳入數(shù)控機(jī)床。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述2.1.3 2.1.3 程序格式程序格式 2.1.3.1 字符與代碼 字符是用于組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號(hào)，進(jìn)行信息交換，數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符都可以用作字符，常規(guī)加工程序應(yīng)用四種字符：英文字母、數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)、正負(fù)號(hào)、功能字符。 2.1.3.2 程序字（簡(jiǎn)稱(chēng)字或指令

6、字） 字是一套可以作為一個(gè)信息單元進(jìn)行存儲(chǔ)、傳遞和操作的有規(guī)定次序的字符，字符的個(gè)數(shù)即為字長(zhǎng)。常規(guī)加工程序中的字都是由英文字及隨后的數(shù)字組成，這個(gè)英文字稱(chēng)為地址符，地址符與后續(xù)數(shù)字之間可有正負(fù)號(hào)。如X30 Z15。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.3.3 字的幾種功能 （1）語(yǔ)句號(hào)N （也稱(chēng)為程序段號(hào)）程序是一句一句編寫(xiě)的，一句程序稱(chēng)為程序段。程序段號(hào)字用以識(shí)別每一程序段，由地址碼N和若干位數(shù)字組成。例如：N40表示該程序段的語(yǔ)句號(hào)為40。 （2）準(zhǔn)備功能字G（又稱(chēng)G功能、G指令，G代碼） 顧名思義，準(zhǔn)備功能用來(lái)建立機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)工作方式的一種命令，使數(shù)控機(jī)床做好某種操作準(zhǔn)備，

7、用地址碼G和兩位或三位數(shù)字表示。需要指出的是不同生產(chǎn)廠家數(shù)控系統(tǒng)的G指令的功能相差大，編程時(shí)必須遵照機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 G指令分為模態(tài)指令（續(xù)效指令）和非模態(tài)指令，非模態(tài)指令只在本程序段中有效，模態(tài)指令可在連續(xù)幾個(gè)程序段中有效，直到被相同組別的指令取代。指令表中標(biāo)有相同字母或數(shù)字的為一組。如G00、G01、G02、G03，其中G00為非模態(tài)指令，其余為模態(tài)指令。 （3）尺寸字 表示由地址碼、符號(hào)（、）、絕對(duì)（或相對(duì)）數(shù)值組成。尺寸字的地址碼有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等。例如：X15 Y-20。其中“”可省略。2

8、.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 （4）進(jìn)給功能字F 表示加工時(shí)的進(jìn)給速度，單位由地址碼F和后面的若干位數(shù)字組成。 （5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S 表示數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，單位由地址碼S和后面的若干位數(shù)字組成。 （6）刀具功能字T 表示由地址碼T和后面的若干位數(shù)字組成。數(shù)字表示刀號(hào)，數(shù)字位數(shù)由數(shù)控系統(tǒng)決定。 （7）輔助功能字M（又稱(chēng)M功能、M指令、M代碼） 用來(lái)控制機(jī)床輔助動(dòng)作或系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)功能，由地址碼M和后面的兩位數(shù)字組成。2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 2.1.3.4 程序段格式 零件的加工程序由若干個(gè)程序段組成。程序段格式是指一個(gè)程序段中字、字符、數(shù)據(jù)的書(shū)寫(xiě)規(guī)則，目前使用最多的是“

9、字地址”程序段格式。 字地址程序段格式由程序段號(hào)字、數(shù)據(jù)字和程序段結(jié)束組成。各字后有地址，字的排列順序要求不嚴(yán)格,數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少，不需要的字以及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫(xiě)。排列順序如下：NGXUAYVBZWCFSTMLF 例：N30 G01 X50 Z-20 F100 S400 T01 M03 2.1 2.1 數(shù)控編程概述數(shù)控編程概述 該格式的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)短、直觀、容易檢查和修改。 需要說(shuō)明的是數(shù)控加工程序內(nèi)容、指令和程序段格式雖然在國(guó)際上有很多標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上并不是完全統(tǒng)一。所以在編制加工程序前，必須詳細(xì)了解機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的編程說(shuō)明書(shū)中的具體指令格式和編程方法。 2.1 2.1 數(shù)控編程

10、概述數(shù)控編程概述 2.1.3.5 初識(shí)加工程序 加工程序可分為主程序和子程序。但不論是主程序還是子程序，每一個(gè)程序都是由程序號(hào)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。表21是SINUMERIK 802S數(shù)控車(chē)床的一個(gè)加工程序: 程序說(shuō)明SK01.MPFN10 G54 G95 S500 M03 T01N20 G00 X18 Z2N30 G01 Z-15 F0.2 X24Z-30X26N40 G00 X50 Z200N50 M05N60 M02程序名程序內(nèi)容程序結(jié)束2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2

11、.1 2.2.1 坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向命名的原則坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向命名的原則 2.2.1.1 在數(shù)控機(jī)床中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)軸命名，如圖2-2a）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)閆的正方向。 2.2.1.2 坐標(biāo)系中的各個(gè)坐標(biāo)軸與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行。 2.2.1.3 機(jī)床在加工過(guò)程中不論是刀具移動(dòng)，還是被加工工件移動(dòng)，都一律假定被加工工件相對(duì)靜止不動(dòng)，而刀具在移動(dòng)，并規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向。 2.2.1.4 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：在圖2-2中，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，其正方向用右手螺旋法則確定，以大姆指指向+

12、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，如圖22c）所示。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2.2 2.2.2 坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定 2.2.2.1 Z坐標(biāo)運(yùn)動(dòng) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定： （1）與主軸軸線平行的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)。 如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控立式鏜銑床等。 （2）若機(jī)床沒(méi)有主軸（如數(shù)控刨床等），則Z坐標(biāo)垂直于工件主要裝夾面。 （3）若機(jī)床有幾個(gè)主軸，可選擇一垂直于工件裝夾面的主要軸作為主軸，并以它確定Z標(biāo)，如數(shù)控龍門(mén)銑床。 （4）Z坐標(biāo)的正方向是增加刀具和工件之間距離的方向如在鉆鏜加工中，鉆入或鏜入工件的方向是Z的

13、負(fù)方向。 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.2.2 X坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng) X坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)是水平的，它平行于工件裝夾面，是刀具或工件定位平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的主要坐標(biāo)。 （1）在沒(méi)有回轉(zhuǎn)刀具和沒(méi)有回轉(zhuǎn)工件的機(jī)床上（如牛頭刨床）X坐標(biāo)平行于主要切削方向，并且以該方向?yàn)檎较颉?（2）在有回轉(zhuǎn)工件的機(jī)床上，如車(chē)床、磨床等，X坐標(biāo)方向是在工件徑向，而且平行于橫向滑座，對(duì)于安裝在橫向滑座的主要刀架上的刀具，離開(kāi)工件回轉(zhuǎn)中心的方向是X的正方向。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 （3）在有刀具回轉(zhuǎn)的機(jī)床上（如銑床），若Z坐標(biāo)是水平的（主軸是臥式的），當(dāng)由主要刀具主軸向工件看時(shí)，X運(yùn)動(dòng)的正方向指向右

14、方。如Z坐標(biāo)是垂直的（主軸是立式的），當(dāng)由主要刀具主軸向立柱看時(shí)，X運(yùn)動(dòng)的正方向指向右方。 2.2.2.3 Y坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)：正向Y坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)X和Z的運(yùn)動(dòng)，按照右手笛卡兒坐標(biāo)系來(lái)確定。 2.2.2.4 機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)：機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置是任意選擇的，由生產(chǎn)廠家調(diào)定的。A，B，C的運(yùn)動(dòng)原點(diǎn)（0的位置）也是任意的，但A，B，C原點(diǎn)的位置最好選擇為與Y，Z，X坐標(biāo)平行。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.2.5 附加坐標(biāo) 如果在X，Y，Z主要直線運(yùn)動(dòng)之外另有第二組平行與它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，就稱(chēng)為附加坐標(biāo)。它們分別被規(guī)定為U，V和W，如圖22a）所示。 如果在第一組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A，B，

15、C之外，還有平行或不平行于A，B，C的第二組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可指定為D，E或F。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.2.6 工件的運(yùn)動(dòng)：對(duì)于移動(dòng)部分是工件而不是刀具的機(jī)床，必須將前面所介紹的移動(dòng)部分是刀具的各項(xiàng)規(guī)定，在理論上作相反的安排。若用+X，+Y、+Z表示刀具相對(duì)于工件正向運(yùn)動(dòng)的指令，則如果是工件移動(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：+X =-X, +Y =-Y, +Z =-Z+A =-A, +B =-B, +C =-C 同樣兩者運(yùn)動(dòng)的負(fù)方向也彼此相反, 如圖22d）所示。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.

16、2.3 2.2.3 機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn) 2.2.3.1 機(jī)床坐標(biāo)系 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固定有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)，就是機(jī)床原點(diǎn)，又稱(chēng)機(jī)械原點(diǎn)，即x=0、y=0、z=0的點(diǎn)。對(duì)某一具體機(jī)床來(lái)說(shuō)，在經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整后，這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來(lái)，它是機(jī)床上固定的點(diǎn)。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.3.2 機(jī)床參考點(diǎn) 為了正確地建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)作為測(cè)量起點(diǎn)，它是機(jī)床坐標(biāo)系中一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)，其固定位置由各軸向的機(jī)械擋塊來(lái)確定。一般數(shù)控機(jī)床開(kāi)機(jī)后，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)以

17、建立機(jī)床坐標(biāo)系。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 機(jī)床參考點(diǎn)可以與機(jī)床零點(diǎn)重合也可以不重合，通過(guò)參數(shù)指定機(jī)床參考點(diǎn)到機(jī)床零點(diǎn)的距離。 機(jī)床回到了參考點(diǎn)位置也就知道了該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，找到所有坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系就建立起來(lái)了。 機(jī)床參考點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床出廠時(shí)，就已經(jīng)調(diào)好并記錄在機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)中供用戶編程使用，一般情況下，不允許隨意變動(dòng)。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.3.3 工件坐標(biāo)系與原點(diǎn) 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點(diǎn)為原點(diǎn)（也稱(chēng)工件原點(diǎn)、程序原點(diǎn)），建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，稱(chēng)為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直

18、到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)是人為設(shè)定的，設(shè)定的依據(jù)是要盡量滿足編程簡(jiǎn)單、尺寸換算少、引起的加工誤差小等條件。一般情況下，程序原點(diǎn)應(yīng)選在尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。對(duì)稱(chēng)零件或以同心圓為主的零件，編程原點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)稱(chēng)中心線或圓心上；Z 軸的程序原點(diǎn)通常選在工件的表面。 2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系2.2.4 2.2.4 數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系 2.2.4.1 數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系 數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系如圖2-3所示，Z軸與車(chē)床導(dǎo)軌平行（取卡盤(pán)中心線），正方向是遠(yuǎn)離車(chē)床卡盤(pán)的方向，X軸與Z軸垂直，平行于橫向滑座，正方向是刀具遠(yuǎn)離主軸軸線的方向，坐標(biāo)原點(diǎn)0定在卡盤(pán)后端面與中心

19、線交點(diǎn)處。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系a）2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系的表示形式如圖2-4所示，機(jī)床原點(diǎn)為主軸軸線與卡盤(pán)后端面的交點(diǎn)，如圖24中的o點(diǎn) 。機(jī)床參考點(diǎn)為刀具退離到一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)，如圖24中的o點(diǎn)，其位置由機(jī)械擋鐵或行程開(kāi)關(guān)確定。2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 2.2.4.2 工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn) 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)可選在工件軸線與工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交點(diǎn)上。為方便編程，數(shù)控車(chē)床的工件原點(diǎn)一般建立在工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上，工件直徑方向?yàn)閤軸方向，工件軸線方向?yàn)閦軸方向，如圖25所示。 2.2.4.3 起刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定 起刀點(diǎn)是指在數(shù)控機(jī)床上加工工件時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。起刀點(diǎn)應(yīng)選擇在不妨礙工件裝夾、不會(huì)與夾具相碰及編程簡(jiǎn)單的地方。對(duì)于數(shù)控車(chē)床一般選在靠近參考點(diǎn)附近。 數(shù)控車(chē)床在加工時(shí)常需換刀，故編程時(shí)還要設(shè)置一個(gè)換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件的