項目5 數(shù)控編程基礎

數(shù)控加工工藝與編程技術基礎模塊一數(shù)控加工基礎知識黃冬英江蘇省江陰中等專業(yè)學?！卷椖磕繕恕?.了解數(shù)控加工程序編制的過程及方法；2.了解數(shù)控機床的坐標系；3.了解程序的結構，掌握常用的代碼（指令）含義；4.了解數(shù)控機床系統(tǒng)面板各按鍵的功能，會正確創(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。

項目5：數(shù)控編程基礎

通過學習程序結構及數(shù)控機床操作面板、仿真軟件的學習，具備對數(shù)控編程的認知能力，養(yǎng)成良好的職業(yè)行為規(guī)范和職業(yè)道德。【素養(yǎng)目標】【項目描述】

掌握數(shù)控機床的坐標系是學會數(shù)控編程的最基本條件，要想學會數(shù)控編程，第一步就是要知道程序的結構，數(shù)控程序是由若干個程序段組成的，程序段由各種不同功能的指令組成，因此在這個項目中，必須對指令有一定的了解。斯沃數(shù)控仿真軟件提供了多種數(shù)控系統(tǒng)，涉及的機床不僅有數(shù)控車，還有數(shù)控銑和加工中心。同時還提供了不同廠家的多種操作面板，與真實的數(shù)控機床的操作方法是一模一樣的。每個學生只需在電腦上學會操作，就可以到機床上進行加工，大大提高學習效率。這將有助于避免實訓車間由于機床少人多，人均操作機床的時間短的矛盾，幫助其掌握數(shù)控編程及機床操作的能力。項目5：數(shù)控編程基礎【項目鏈接】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)控機床上加工，或適合在哪種數(shù)控機床上加工。同時要明確加工的內(nèi)容和要求。二、確定加工工藝過程

進行工藝分析，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（如對刀點、換刀點、進給路線）及切削用量（如主軸轉速、進給速度和背吃刀量等）等工藝參數(shù)。三、數(shù)值計算

根據(jù)零件圖的幾何尺寸、確定的工藝路線及設定的坐標系，計算零件粗、精加工運動的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。對于形狀比較簡單的零件（如由直線和圓弧組成的零件）的輪廓加工，要計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值，如果數(shù)控裝置無刀具補償功能，還要計算刀具中心的運動軌跡坐標值。對于形狀比較復雜的零件（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)加工精度的要求計算出節(jié)點坐標值，這種數(shù)值計算一般要用計算機來完成。根據(jù)加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補償量、機床輔助動作及刀具運動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼和程序段的格式編寫零件加工的程序單，并校核上述兩個步驟的內(nèi)容，糾正其中的錯誤。數(shù)控加工程序的編制方式主要有兩種：手工編程和自動編程。

（1）手工編程

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

即計算機自動編程，是利用計算機專用軟件來編制數(shù)控加工程序。對于形狀復雜的零件，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，出錯的概率增大，有時甚至無法編出程序，必須用自動編程的方法編制程序。目前在國內(nèi)，比較流行的自動編程軟件主要是Mastercam、Pro/E、UG等。自動編程使得一些計算繁瑣、手工編程困難或無法編出的程序能夠順利地完成。適用于復雜零件的程序編制，可提高編程效率。2.數(shù)控機床的坐標系(a)笛卡爾坐標系(b)右手螺旋法則（2）機床坐標系中的規(guī)定

1）確定機床坐標系的方向時規(guī)定：永遠假定刀具相對于靜止的工件而運動。

2）對于機床坐標系的方向，統(tǒng)一規(guī)定增大工件與刀具間距離的方向為正方向。

3）數(shù)控機床的坐標系采用符合右手定則規(guī)定的笛卡兒坐標系。（1）機床坐標系的定義為了確定機床的運動方向和移動距離，就要在機床上建立一個坐標系，這個坐標系就叫機床坐標系，又稱標準坐標系。（3）機床坐標系的方向1）Z坐標方向Z坐標的運動由主要傳遞切削動力的主軸所決定。2）X坐標方向X坐標一般為水平方向并垂直于Z軸。

3）Y坐標方向Y坐標垂直于X、Z坐標軸。

4）旋轉軸方向旋轉坐標A、B、C對應表示其軸線分別平行于X、Y、Z坐標軸的旋轉坐標。數(shù)控車床的坐標系

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

（4）機床原點與機床參考點

1）機床原點機床原點（又稱為機床零點）是機床上設置的一個固定的點，即機床坐標系的原點。它是一個固定的點。機床原點是數(shù)控機床進行加工或位移的基準點。機床原點的位置

a）機床原點位于卡盤中心b）機床原點位于刀架正向運動極限點2）機床參考點數(shù)控車床的第一參考點一般位于刀架正向移動的極限點位置，并由機械擋塊來確定其具體的位置。

機床參考點與機床原點的距離由系統(tǒng)參數(shù)設定，其值可以是零，如果其值為零則表示機床參考點和機床零點重合。機床原點與參考點O—機床原點O1—機床參考點3．工件坐標系（1）工件坐標系的定義為了便于尺寸計算與檢查，加工程序的坐標原點一般都盡量與零件圖樣的尺寸基準相一致。這種針對某一工件并根據(jù)零件圖樣建立的坐標系稱為工件坐標系（又稱編程坐標系）。工件坐標系原點（2）工件坐標系原點

工件坐標系原點又稱編程原點，指工件裝夾完成后，選擇工件上的某一點作為編程或工件加工的基準點。工件坐標系原點在圖中以符號“

”表示。工件坐標系原點絕對坐標：目標點的坐標是以編程原點來計算的坐標。相對坐標：目標點的坐標是以前一點來計算的坐標。二、數(shù)控加工程序的格式與組成1．程序的組成

（1）程序號

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

N10G99G40G21；

N20T0101；

N30G00X100.0Z100.0；程序內(nèi)容

N40M03S800；

……N200G00X100.0Z100.0；

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

%程序結束符號（1）程序的結構一個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束符組成。程序名：（2）程序段的格式程序段的格式，是指一個程序段中指令字的排列順序和書寫規(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

順序號

準備功能O

N

G程序編號

順序號

機床動作方式指令坐標指令X.Y.Z

A.B.C.U.V.W

R

I.J.K坐標軸移動指令

附加軸移動指令

圓弧半徑

圓弧中心坐標進給功能

主軸功能

刀具功能輔助功能F

S

TM進給速度指令

主軸轉速指令

刀具編號指令輔助功能指令常用地址碼的含義輔助機能M

B接通、斷開、啟動、停止指令

工作臺分度指令補償

暫停

子程序調(diào)用

重復

參數(shù)H.D

P.XCALL

I

P.Q.R刀具補償指令

暫停時間指令

子程序號指令

固定循環(huán)重復次數(shù)

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

準備功能也稱G功能或G指令，是用于數(shù)控機床做好某些準備動作的指令。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床或系統(tǒng)的開、關等輔助動作，如開、停冷卻泵，主軸正反轉，程序的結束等。三、其他功能

1．坐標功能

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

例T0101；表示選用1號刀具及選用1號刀具補償存儲器號中的補償值；T0102；表示選用1號刀具及選用2號刀具補償存儲器號中的補償值。

（1）T4位數(shù)法

T4位數(shù)法可以同時指定刀具和選擇刀具補償，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，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號刀具及選用1號刀具補償存儲器號中的補償值。

2．刀具功能

刀具功能是指系統(tǒng)進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．進給功能用來指定刀具相對于工件運動的速度功能稱為進給功能，由地址F和其后綴的數(shù)字組成。

（1）每分鐘進給

例G98G01X20.0F100；表示進給速度為100mm/min。

（2）每轉進給

例G99G01X20.0F0.2；表示進給速度為0.2mm/r。在編程時，進給速度不允許用負值來表示，一般也不允許用F0來控制進給停止。（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主軸運轉（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數(shù)。例如：G97S800表示主軸轉速為800r/min。系統(tǒng)開機狀態(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)中不能同時執(zhí)行的指令分為一組，并以編程號區(qū)別。在編程過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。對于不同組的指令，在同一程序段內(nèi)可以進行不同的組合。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)在一個程序段中指定，在接下來的程序段中一直持續(xù)有效，直到出現(xiàn)同組的另一個指令時，該指令才失效。與其對應的僅在編入的