【正文】 廣東海洋大學(xué) 工程訓(xùn)練中心 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 數(shù)控編程概述 編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。 數(shù)控機床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件程序、程序校驗。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) 程序編制可分成手工編程和自動編程兩類 。 手工編程時，整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。 自動編程是用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作由計算機來實現(xiàn)。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 我們熟悉的自動編程軟件： CAXA 制造工程師 北航海爾軟件有限公司 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) Mastercam美國 CNC Software 公司 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) PRO/E美國 PTC 公司 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 坐標(biāo)系統(tǒng) ? 機床坐標(biāo)軸 為了簡化編程和保證程序的通用性，對數(shù)控機床的坐標(biāo)軸和方向命名制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定直線進給坐標(biāo)軸用 X、 Y、 Z表示，常稱基本坐標(biāo)軸。 X、 Y、Z 坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手定則決定，如圖 ，圖中大拇指指向 X 軸的正方向，食指指向 Y軸的正方向，中指指向為 Z 軸的正方向。 圍繞 X、 Y、 Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進給坐標(biāo)軸用 A、 B、C 表示，根據(jù)右手螺旋定則，以大拇指指向 +X， +Y，+Z 方向，則食指、中指等的指向是圓周進給運動 +A，+B， +C方向。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) 圖 機床坐標(biāo)軸 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) 數(shù)控機床的進給運動，有的由主軸帶動刀具運動來實現(xiàn)，有的由工作臺帶著工件運動來實現(xiàn)。坐標(biāo)軸正方向，是假定工件不動，刀具相對于工件做進給運動的方向。機床坐標(biāo)軸的方向取決于機床的類型和各組成部分的布局，對車床而言： —— Z 軸與主軸軸線重合，刀具遠(yuǎn)離工件的方向為 Z 軸的正方向； —— X 軸垂直于 Z 軸，對應(yīng)于轉(zhuǎn)塔刀架的徑向移動， 刀具遠(yuǎn)離工件的方向為 X 軸的正方向； —— Y 軸（通常是虛設(shè)的）與 X軸和 Z軸一起構(gòu)成遵 循右手定則的坐標(biāo)系統(tǒng)。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) 對于上位刀架（后置刀架）機床，其坐標(biāo)系為：X 軸向上為正， Z軸向右為正； 對于下位刀架（前置刀架）機床，其坐標(biāo)系為：X 軸向下為正， Z軸向右為正。 兩種刀架方向的機床，其程序及相應(yīng)設(shè)置相同。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 機床原點、機床坐標(biāo)系 機床原點也稱為機床零點 ， 它的位置通常由機床制造廠確定。在機床經(jīng)過設(shè)計、制造和調(diào)整之后，這個原點便被確定下來，它是固定的點。數(shù)控車床的機床原點的位置大多數(shù)規(guī)定在其主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面的交點上；數(shù)控銑床的機床原點的位置大多數(shù)規(guī)定在其工作臺上表面的中心點上。 以機床原點作為坐標(biāo)系原點建立的坐標(biāo)系就是機床坐標(biāo)系，它是制造和調(diào)整機床的基礎(chǔ)，一般不允許隨意變動。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 參考點、參考坐標(biāo)系 數(shù)控裝置上電時并不知道機床原點，為了正確地在機床工作時建立機床坐標(biāo)系，通常在每個坐標(biāo)軸的移動范圍內(nèi)設(shè)置一個機床參考點（測量起點），機床起動時，通常要進行機動或手動回參考點，以建立機床坐標(biāo)系。 通過參數(shù)指定機床參考點到機床原點的距離。 以參考點為原點，坐標(biāo)方向與機床坐標(biāo)方向相同建立的坐標(biāo)系叫做參考坐標(biāo)系，在實際使用中通常以參考坐標(biāo)系計算坐標(biāo)值。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 工件坐標(biāo)系、程序原點 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點為原點（也稱程序原點），建立一個新的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 工件坐標(biāo)系的原點選擇要盡量滿足編程簡單，尺寸換算少，引起的加工誤差小等條件。一般情況下，程序原點應(yīng)選在尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。對車床編程而言，工件坐標(biāo)系原點一般選在工件軸線與工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交點上。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 對刀點 對刀點是零件程序的起始點，對刀的目的是確定程序原點在機床坐標(biāo)系中的位置，對刀點可與程序原點重合，也可在任何便于對刀之處，但該點與程序原點之間必須有確定的坐標(biāo)聯(lián)系。 可以通過 CNC將相對于程序原點的任意點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相對于機床零點的坐標(biāo)。 加工開始時要設(shè)置工件坐標(biāo)系，用 G92指令可建立工件坐標(biāo)系；用 G54~G59 及 T指令（刀具指令）可選擇工件坐標(biāo)系。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) ? 對刀操作 進入“刀具偏置表”； 試切長度（試切工件端面）， +X 方向退刀，不得有 Z 軸位移，輸入此時刀具在將設(shè)立的工件坐標(biāo)系下的 Z 軸坐標(biāo)值； 系統(tǒng)源程序公式： Z機’ = Z機 ZI， 自動計算并將結(jié)果保存到刀具偏置表中。 用同一把刀試切直徑（試切工件外圓）， +Z 方向退刀，不得有 X 軸位移，輸入試切后工件的直徑值； 系統(tǒng)源程序公式： D機 ’ = D機 DI, 自動計算并將結(jié)果保存到刀具偏置表中。 退出換刀后，用下一把刀重復(fù)第 2~3 的步驟。 第一章 數(shù)控機床編程基礎(chǔ) 圖 刀具偏置的絕對補償值設(shè)定 第二章 零件程序的結(jié)構(gòu) ? 一個零件程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)、句法和格式規(guī)則的若干個程序段組成的，而每個程序段是由若干個指令字組成的。如圖 所示。 程 序 %1000 N01 G00 U50 W60 N10 G01 U100 W500 F150 S300 M03 N…… 程序段 N200 M30 指令字 圖 程序的結(jié)構(gòu) 第二章 零件程序的結(jié)構(gòu) ? 指令字的格式 一個指令字是由地址符（指令字符）和帶符號（如定義尺寸的字）或不帶符號（如準(zhǔn)備功能字 G代碼）的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組成的。 程序段中不同的指令字符及其后續(xù)數(shù)值確定了每個指令字的含義。 %：零件程序號 N： 程序段號 G： 準(zhǔn)備功能 F： 進給速度 S： 主軸機能 T： 刀具機能 M： 輔助機能 D： 補償號 第二章 零件程序的結(jié)構(gòu) ? 程序的一般結(jié)構(gòu) 一個零件程序必須包括起始符和結(jié)束符。 一個零件程序是按程序段的輸入順序執(zhí)行的，而不是按程序段號的大小順序執(zhí)行的，但書寫或輸入程序時，建議按升序。 程序的起始符： %（或 O） 符，后跟程序號； 程序結(jié)束符： M02或 M30； 注釋符：括號“（）”內(nèi)或分號“；”后的內(nèi)容為注 釋文字。 第二章 零件程序的結(jié)構(gòu) ? 程序的文件名 通常程序的文件名格式為： O （ 地址 O 后面必須有四位數(shù)字或字母），如日本 FANUC 系統(tǒng)。 華中數(shù)控 HNC21/22T系統(tǒng)擴展了標(biāo)識程序文件的方法，可以使用任意 DOS文件名（既 8+3 文件名： 1 至 8 個字母或數(shù)字加小數(shù)點，再加 0至 3個字母或數(shù)字組成，如 “ ‖、 ― O1234‖等）標(biāo)識零件程序。 第三章 數(shù)控系統(tǒng)編程指令體系 ? 輔助功能 M代碼 輔助功能由地址字 M和其后的一或兩位數(shù)字組成， 主要用于控制零件程序的走向， 以及機床各種輔助功 能的開關(guān)動作。 M 功能有非模態(tài) M功能和模態(tài) M功能二種形式。 ● 非模態(tài) M功能（當(dāng)段有效代碼）：只在書寫了該代 碼的程序段中有效； ● 模態(tài) M功能（續(xù)效代碼）：一組可相互注銷的 M功 能，這些功能在被同一組的另一個功能注銷前一直 有效。 第三章 數(shù)控系統(tǒng)編程指令體系 模態(tài) M功能組中包含一個缺省功能，系統(tǒng)上電時 將被初始化為該功能。 M 功能還可分為前作用 M 功能和后作用 M 功能二類。 ● 前作用 M 功能：在程序段編制的軸運動之前執(zhí)行； ● 后作用 M 功能：在程序段編制的軸運動之后執(zhí)行。 第三章 數(shù)控系統(tǒng)編程指令體系 M 代碼及功能表 代碼 模 態(tài) 功 能 說 明 代碼 模態(tài) 功 能 說 明 M00 非模態(tài) 程序暫停 M03 模態(tài) 主軸正轉(zhuǎn) M02 非模態(tài) 程序結(jié)束 M04 模態(tài) 主軸反轉(zhuǎn) M30 非模態(tài) 程序結(jié)束并返回程序起點 M05 模態(tài) 主軸停止 M07 模態(tài) 冷卻液打開 M98 非模態(tài) 調(diào)用子程序 M08 模態(tài) 冷卻液打開 M99 非模態(tài) 子程序結(jié)束 M09 模態(tài) 冷卻液關(guān)閉 第三章 數(shù)控系統(tǒng)編程指令體系 ? M00、 M0 M M9 M99用于控制零件程序的走向，是 CNC內(nèi)定的輔助功能，不由機床制造商設(shè)計決定，也就是說，與 PLC程序無關(guān)； ? 其余 M 代碼用于機床各種輔助功能的開關(guān)動作，其功能不由 CNC內(nèi)定，而是由 PLC程序指定，所以有可能因機床制造商不同而有差異（ 使用時須參考機床使用說明書）。 第三章 數(shù)控系統(tǒng)編程指令體系 ? 主軸功能 S