數(shù)控車編程(基本知識)

數(shù)控機(jī)床編程根底第一局部數(shù)控機(jī)床編程的根本概念數(shù)控技術(shù)

內(nèi)容提要：

本節(jié)將簡要介紹數(shù)控編程的根本概念；手工編程和自動編程的相關(guān)概念；程序的根本構(gòu)成；數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系；數(shù)控系統(tǒng)的功能指令。數(shù)控技術(shù)數(shù)控程序編制概念從零件圖紙到數(shù)控加工指令的有序排列〔制成控制介質(zhì)〕的全過程。將零件加工的工藝分析、加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(shù)〔f、s、t〕及輔助動作〔變速、換刀、冷卻液啟停、工件夾緊松開等〕等，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質(zhì)的整個(gè)過程。數(shù)控編程的根本概念數(shù)控技術(shù)編程方法：手工編程和自動編程

手工編程定義：整個(gè)編程過程由人工完成。對編程人員的要求高〔熟悉數(shù)控代碼功能、編程規(guī)那么，具備機(jī)械加工工藝知識和數(shù)值計(jì)算能力〕適用：①幾何形狀不太復(fù)雜的零件；②三坐標(biāo)聯(lián)動以下加工程序

數(shù)控技術(shù)自動編程：定義：編程人員根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個(gè)自動編程系統(tǒng)的規(guī)定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計(jì)算機(jī)，編程系統(tǒng)將能根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的類型輸出數(shù)控加工程序。適用：①形狀復(fù)雜的零件，②雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件〔如有數(shù)千個(gè)孔的零件〕③雖不復(fù)雜但計(jì)算工作量大的零件〔如非圓曲線輪廓的計(jì)算〕數(shù)控技術(shù)具有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔ComputerAidedDesign〕和計(jì)算機(jī)輔助制造〔ComputerAidedManufacturing〕，功能的系統(tǒng)簡稱CAD/CAM系統(tǒng)，它是指以計(jì)算機(jī)作為主要技術(shù)手段來生成和運(yùn)用各種數(shù)字信息與圖形信息，以進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的系統(tǒng)。CAD/CAM系統(tǒng)的概念數(shù)控技術(shù)CAD/CAM軟件系統(tǒng)UGII〔美國〕PRO/ENGINEERINGI—DEASCATIACIMATRON〔英國〕MASTERCAM〔美國〕CAXA〔中國〕數(shù)控技術(shù)比較用手工編程時(shí)，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床實(shí)際加工時(shí)間之比，平均約為30：1。數(shù)控機(jī)床不能開動的原因中，有20%~30%是由于加工程序不能及時(shí)編制出造成的編程自動化是當(dāng)今的趨勢！但手工編程是學(xué)習(xí)自動編程根底！數(shù)控技術(shù)圖紙工藝分析在對圖紙工藝分析〔與普通加工的圖紙分析相似〕的根底上：確定加工機(jī)床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝線路、工步順序；切削用量〔f、s、t〕等工藝參數(shù)。計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改手工編程的內(nèi)容和步驟數(shù)控技術(shù)計(jì)算運(yùn)動軌跡根據(jù)圖紙尺寸及工藝線路的要求：選定工件坐標(biāo)系計(jì)算零件輪廓和刀具運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)值；將坐標(biāo)值按NC機(jī)床規(guī)定編程單位〔脈沖當(dāng)量〕換算為相應(yīng)的編程尺寸。錯(cuò)誤計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙修改數(shù)控技術(shù)編制程序及初步校驗(yàn)

根據(jù)制定的加工路線、切削用量、選用的刀具、輔助動作，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進(jìn)行校核、檢查上述兩個(gè)步驟的錯(cuò)誤。

計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改數(shù)控技術(shù)制備控制介質(zhì)將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上〔如存儲在磁盤上〕，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，假設(shè)程序較簡單，也可直接通過鍵盤輸入。計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改數(shù)控技術(shù)程序的校驗(yàn)和試切

所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過進(jìn)一步的校驗(yàn)和試切削，證明是正確無誤，才能用于正式加工。如有錯(cuò)誤，應(yīng)分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因，進(jìn)行相應(yīng)的修改。常用的校驗(yàn)和試切方法：閱讀法、模擬法、試切法等。計(jì)算運(yùn)動軌跡圖紙工藝分析程序編制制備控制介質(zhì)校驗(yàn)和試切零件圖紙錯(cuò)誤修改數(shù)控技術(shù)第二局部

數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系數(shù)控技術(shù)坐標(biāo)軸的運(yùn)動方向及其命名

統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸及其運(yùn)動的方向，可使編程方便，并使編出的程序?qū)ν愋蜋C(jī)床有通用性。同時(shí)也給

維修和使用帶來極大的方便。ISO和我國都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系ISO和中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：坐標(biāo)軸：數(shù)控裝備的每個(gè)進(jìn)給軸〔直線進(jìn)給、圓進(jìn)給〕定義為坐標(biāo)系中的一個(gè)坐標(biāo)軸。數(shù)控裝備坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：右手笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)〔右手直角坐標(biāo)系〕數(shù)控技術(shù)根本坐標(biāo)系：直線進(jìn)給運(yùn)動的坐標(biāo)系〔〕。坐標(biāo)軸相互關(guān)系：由右手定那么決定。回轉(zhuǎn)坐標(biāo)：繞軸轉(zhuǎn)動的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用表示，坐標(biāo)軸相互關(guān)系由右手螺旋法那么而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A數(shù)控技術(shù)+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A

+B+C+X

+Y

+Z+A+B+X’圖1機(jī)床坐標(biāo)軸數(shù)控技術(shù)坐標(biāo)軸方向：定義為刀具相對工件運(yùn)動的方向。刀具相對靜止工件而運(yùn)動的原那么編程時(shí)不必知道機(jī)床運(yùn)動的具體配置，就能正確地進(jìn)行編程。刀具遠(yuǎn)離工件的運(yùn)動方向?yàn)樽鴺?biāo)的正方向。數(shù)控技術(shù)運(yùn)動方向確實(shí)定Z坐標(biāo)〔軸〕確實(shí)定Z坐標(biāo)平行主軸軸線的進(jìn)給軸。沒有主軸或有多個(gè)主軸的機(jī)床：垂直于工件裝夾面的方向?yàn)閆坐標(biāo)。數(shù)控技術(shù)+Z數(shù)控技術(shù)立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系Z坐標(biāo)正方向規(guī)定：刀具遠(yuǎn)離工件的方向。+Z+Z數(shù)控技術(shù)X坐標(biāo)在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上〔銑床、鉆床、鏜床等〕。Z軸水平〔臥式〕，那么從刀具〔主軸〕向工件看時(shí)，X坐標(biāo)的正方向指向右邊。+Z+X/數(shù)控技術(shù)Z軸垂直〔立式〕：單立柱機(jī)床，從刀具向立柱看時(shí)，X的正方向指向右邊；+Z+X/立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系+Z+X/數(shù)控技術(shù)+ZZ軸垂直〔立式〕：雙立柱機(jī)床〔龍門機(jī)床〕，從刀具向左立柱看時(shí)，X軸的正方向指向右邊。+X/數(shù)控技術(shù)在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上〔車床、磨床等〕，X軸的運(yùn)動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。+Z+X數(shù)控技術(shù)Y坐標(biāo)利用已確定的X、Z坐標(biāo)的正方向，用右手定那么或右手螺旋法那么，確定Y坐標(biāo)的正方向。右手定那么：大姆指指向+X，中指指向+Z，那么+Y方向?yàn)槭持钢赶颉Ｓ沂致菪敲矗涸赬Z平面，從Z至X，拇指所指的方向?yàn)?y。數(shù)控技術(shù)立、臥式數(shù)控銑床+Z+X/+Z+X+Y+Y數(shù)控技術(shù)+Z+X/+Y立式5軸聯(lián)動數(shù)控銑床+Z+X/+Y/龍門數(shù)控銑床數(shù)控技術(shù)+Z+X/+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/5.回轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C數(shù)控技術(shù)立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系+Z+X/+Y/+A+C/+W6.輔助坐標(biāo)U、V、W附加坐標(biāo)軸：平行于根本坐標(biāo)系中坐標(biāo)軸的進(jìn)給軸，用U、V、W表示。數(shù)控技術(shù)

臥式車床立式升降臺銑床數(shù)控技術(shù)臥式5軸數(shù)控銑床臥式銑床數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系編程總是基于某一坐標(biāo)系統(tǒng)的，因此，弄清楚數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的概念及相互關(guān)系是至關(guān)重要的。數(shù)控技術(shù)機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床原點(diǎn)〔零點(diǎn)〕機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)是在機(jī)床調(diào)試完成后便確定了，是機(jī)床上固有的點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)的建立：用回零方式建立。機(jī)床原點(diǎn)建立過程實(shí)質(zhì)上是機(jī)床坐標(biāo)系建立過程。數(shù)控技術(shù)機(jī)床坐標(biāo)系以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)系，是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，它具有唯一性。機(jī)床坐標(biāo)系是數(shù)控機(jī)床中所建立的工件坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系。注意：機(jī)床坐標(biāo)系一般不作為編程坐標(biāo)系，僅作為工件坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系。數(shù)控技術(shù)工件原點(diǎn)與工件坐標(biāo)系工件原點(diǎn)：為編程方便在零件、工裝夾具上選定的某一點(diǎn)或與之相關(guān)的點(diǎn)。該點(diǎn)也可以是對刀點(diǎn)重合。工件坐標(biāo)系：以工件原點(diǎn)為零點(diǎn)建立的一個(gè)坐標(biāo)系，編程時(shí)，所有的尺寸都基于此坐標(biāo)系計(jì)算。工件原點(diǎn)偏置：工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)間的距離?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床均可設(shè)置多個(gè)工件坐標(biāo)系，在加工時(shí)通過G指令進(jìn)行換。數(shù)控技術(shù)工件原點(diǎn)選擇原那么：１、工件原點(diǎn)應(yīng)選擇在零件圖標(biāo)注的尺寸基準(zhǔn)上。２、對稱零件，工件原點(diǎn)應(yīng)選在對稱中心上。３、一般零件，工件零點(diǎn)應(yīng)選在輪廓的基準(zhǔn)角上。４、Ｚ方向的零點(diǎn)，一般設(shè)在工件外表。數(shù)控技術(shù)Y軸偏置量X軸偏置量工件原點(diǎn)Z軸偏置量Y軸機(jī)床原點(diǎn)X軸Z軸臥式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系X軸Z軸偏置量Y軸Y軸偏置量X軸偏置量機(jī)床原點(diǎn)工件原點(diǎn)立式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系Z軸數(shù)控技術(shù)第三局部

程序編制的代碼及格式數(shù)控技術(shù)經(jīng)過多年的開展，程序用代碼已標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在有ISO〔InternationalStandardizationOrganization〕和EIA〔ElectronicIndustriesAssociation〕兩種。數(shù)控技術(shù)1.程序的組成一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序名、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三局部組成%0001；程序名N01G92X50.0Y20.0；N02………………；N03………………；程序內(nèi)容N04………………；N05…；M30；程序結(jié)束數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)程序名程序名是一個(gè)程序必需的標(biāo)識符。組成：由地址符后帶假設(shè)干位數(shù)字組成。地址符常見的有：“%〞、“O〞、“P〞等，視具體數(shù)控系統(tǒng)而定。例如：國產(chǎn)華中I型系統(tǒng)“%〞，日本FANUC系統(tǒng)“O〞。后面所帶的數(shù)字一般為4～8位。如：%2000程序內(nèi)容它表示數(shù)控加工要完成的全部動作，是整個(gè)程序的核心。組成：它由許多程序段組成，每個(gè)程序段由一個(gè)或多個(gè)指令構(gòu)成。程序結(jié)束它是以程序結(jié)束指令M02或M30，結(jié)束整個(gè)程序的運(yùn)行。數(shù)控技術(shù)2、程序段的格式定義：程序段中指令的排列順序和書寫規(guī)那么，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式。

目前廣泛采用地址符可變程序段格式〔字地址程序段格式〕N03G91G01X50Y60F200S400TM03M08；程序段號G指令尺寸指令進(jìn)給速度指令主軸轉(zhuǎn)速指令M指令程序段結(jié)束符數(shù)控技術(shù)地址符可變程序段格式的特點(diǎn)：程序段中的每個(gè)指令均以字母〔地址符〕開始，其后再跟數(shù)字或無符號的數(shù)字。指令字在程序段中的順序沒有嚴(yán)格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫。上段相同的模態(tài)指令〔包括G、M、F、S及尺寸指令等〕可以省略不寫。數(shù)控技術(shù)3、主程序、子程序主程序、子程序在一個(gè)零件的加工程序中，假設(shè)有一定量的連續(xù)的程序段在幾處完全重復(fù)出現(xiàn)，那么可將這些重復(fù)的程序串單獨(dú)抽出來，按一定的格式做成子程序。主程序：N01……；N02……；N11調(diào)用子程序1；N28調(diào)用子程序8；N××……M02；……子程序1：N01……；N××……M99；子程序8：N01……LFN××……M99；數(shù)控技術(shù)1.定義系統(tǒng)操作命令的總稱，又稱代碼或編程指令。它由文字、數(shù)字、符號以及它們的組合組成，它是程序的最小功能單元。代碼及其分類數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)2.代碼〔指令〕分類G指令——準(zhǔn)備功能功能：規(guī)定機(jī)床運(yùn)動線型、坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、暫停等操作。組成：G后帶2～3位數(shù)字組成，有100~1000種。有模態(tài)〔續(xù)效〕指令與非模態(tài)〔非續(xù)效〕指令之分。例如：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等 M指令——輔助功能功能：控制機(jī)床及其輔助裝置的通斷的指令。如開、 停冷卻泵；主軸正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)；程序結(jié)束等組成：M后帶2~3位數(shù)字組成，共有100~1000種。有模態(tài)〔續(xù)效〕指令與非模態(tài)〔非續(xù)效〕指令之分。例如：M02，M03，M08等 數(shù)控技術(shù)

G指令(準(zhǔn)備功能)數(shù)控技術(shù)M指令(輔助功能)數(shù)控技術(shù)F、S、T、D指令F指令——指定〔合成〕進(jìn)給速度指令組成：F后帶假設(shè)干位數(shù)字，如F150、F0.3等。其中數(shù)字表示實(shí)際的合成速度值。它是模態(tài)指令。單位：mm/min〔公制〕或inch/min〔英制〕。視用戶選定的編程單位而定，假設(shè)為公制單位，那么上述兩個(gè)指令分別表示：每分鐘進(jìn)給量150mm/min；每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.3mm/r。數(shù)控技術(shù)S指令〔切削速度〕——指定主軸轉(zhuǎn)速指令組成：S后帶假設(shè)干位數(shù)字，如S500、S3500等。其中數(shù)字表示實(shí)際的主軸轉(zhuǎn)速值。它是模態(tài)指令。單位：r/min。上述兩個(gè)指令分別表示主軸轉(zhuǎn)速：500r/min；3500r/min。T、D指令指定刀具號和刀具長度、半徑存放存放器號指令。組成：T、D后跟兩位數(shù)字，如T11、D02等。其中數(shù)字分別表示存放的在庫中的刀具號、半徑補(bǔ)償存放器號上述兩個(gè)指令分別表示后續(xù)加工將選擇刀庫中11號刀具和采用D02存放器中的數(shù)值進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)控技術(shù)尺寸指令指定的刀具沿坐標(biāo)軸移動方向和目標(biāo)位置的指令X、Y、Z、U、V、W指令指定沿直線坐標(biāo)軸移動方向和目標(biāo)位置指令組成：后帶符號的數(shù)字組成。如X100、Y-340等，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標(biāo)軸運(yùn)動的目標(biāo)位置值，符號表示運(yùn)動的方向。單位：mm、μm〔公制〕或inch〔英制〕。視用戶選定的編程單位而定.

數(shù)控技術(shù)

A、B、C

指令指定沿回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸移動方向和目標(biāo)位置指令

組成：后帶符號的數(shù)字組成。如A100、C-340等，其中數(shù)字表示沿由字母指定的坐標(biāo)軸運(yùn)動的目標(biāo)位置值，

符號表示運(yùn)動的方向。單位：

度°、弧度。視用戶選定的編程單位而定.數(shù)控技術(shù)I、J、K、R指令圓弧插補(bǔ)圓心位置和半徑指定指令組成：后帶符號的數(shù)字組成。如I10、J-34、R30等，其中帶符號數(shù)字表示圓心位置和半徑值。單位：mm、μm〔公制〕或inch〔英制〕。視用戶選定的編程單位而定.數(shù)控技術(shù)其它指令子程序名和子程序調(diào)用指令用于給子程序命名和在主程序中調(diào)用該子程序，該指令的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，不同系統(tǒng)有不同的規(guī)定。組成：①子程序名指令地址符〔字母或符號，如O、%等〕后帶假設(shè)干數(shù)字組成；②子程序調(diào)用指令