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第二章数控加工编程基础第一节概述第二节编程的基础知识第三节常用准备功能指令的编程方法第四节数控编程的工艺处理第五节程序编制中的数值计算第一节概述一、数控编程的基本概念普通机床加工：①由工艺员制定要加工零件的工艺文件（包括：机床、刀具的选择，装夹的方法，加工顺序和尺寸，切削参数等）；②操作员按工艺文件加工。数控机床加工：是在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。分析零件图纸工艺处理数学处理编写程序单制作程序介质程首序件检试验切数控机床数控机床程序编写步骤数控编程：将从零件图样到程序检验前的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。二、程序编制的内容和步骤分析零件图纸和工艺要求数值计算编写加工程序单制作控制介质输入程序信息满足加工要求否是加工零件1、图纸工艺分析包括：确定加工方案选择适合的数控机床设计夹具选择刀具确定合理的走刀路线选择合理的切削用量。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改2、数值计算按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据。即获取刀位数据（主要进行基点和节点的计算）数值计算图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改基点：几何元素间的连接点称为基点。如：两直线段的交点、直线与圆弧的的交点或切点;节点：用来逼近的直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点3、编写零件加工程序单根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。数值计算图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改4、制备控制介质把编制好的程序单上的内容记录在控制介质上作为数控装置的输入信息。零件图纸数值计算图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切错误修改5、程序检验和首件试切程序校验的作用：检查机床运动轨迹与动作的正确性。首件试切的作用：检验零件分析、数学处理、程序编写及介质制作中存在的错误并及时解决。数值计算图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改三、程序编制的方法手工编程自动编程手工编程用人工完成程序编制的全部工作（包括通过计算机辅助进行数值计算）称为手工编程。自动编程编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。自动编程适用于：形状复杂的零件，虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）据国外统计：用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。数控机床不能开动的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及时编制出造成的.第二节编程的基础知识一、零件加工的程序结构%0600N100G92X0Y0Z0；N102S3000M03；N104G00X10Y10Z10；N106X20Y20；N108M30；1．程序的构成完整程序由若干程序段组成，每个程序段由若干指令组成，每个指令又由字母、数字和符号组成。即：程序结构：程序号＋若干程序段＋程序结束指令。（ＯxxxＮxxＧxxＭ……Ｍ02或Ｍ30）例：%0600（程序号或程序名）N100G92X0Y0Z0；程序段N102S3000M03；N104G00X10Y10Z10；N106X20Y20；N108M02；程序开始指令字（地址码+数字与符号）程序结束程序段结束程序段开始2．程序段格式程序段格式是指一个程序段中字的排列顺序和表达方式。不同的数控系统往往有不同的程序段格式。字地址程序段格式Ｎ—Ｇ—Ｘ—Ｙ—Ｚ—Ｆ—Ｓ—Ｔ—Ｍ—；Ｎ：程序段序号；Ｇ：准备功能字；Ｘ、Y、Z、：尺寸字Ｆ：进给速度Ｓ：主轴速度Ｔ：指定刀具Ｍ：辅助功能字；；：程序结束例如：N001G91X10.01Y2F134M02；特点:程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。3、主程序和子程序二、数控机床的坐标系统1、数控机床坐标轴和运动方向的规定ISO和中国标准规定：数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；（1）右手笛卡尔坐标系直线进给的基本坐标系：X、Y、Z+X回转座标：围绕Ｘ、Ｙ、Ｚ轴旋转的圆周进给坐标轴分别用Ａ、Ｂ、Ｃ表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。+X+X+Y¡¯+Z+Y+Z+Y+C+Z¡¯+A+B+C+X+Y+Z+A+B+X¡¯附加坐标轴：•平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W表示。（２）机床坐标轴及正方向的规定方法标准统一规定，以增大工件与刀具之间距离的方向（即增大工件尺寸的方向）为坐标轴的正向。坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动的方向。由传递切削力的主轴所规定。车床：1）Z轴Z铣床：若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。2）X轴一般是水平的，且与工件装夹面平行。在工件旋转的机体上（如车床），Ｘ运动方向是径向的，与横向导轨平行。刀具离开工件旋转中心的方向是十Ｘ方面；ZX在刀具旋转的机床上，若Z坐标水平时（如卧式铣床），由主轴向工件看时，十Ｘ方向向右；若Z坐标是垂直的（如立式铣床），由主轴向立柱看时，+X的方向向右。立铣床：3）Y轴及正方向按右手笛卡尔坐标系统决定。2、机床坐标系与工件坐标系（1）机床坐标系与机床原点编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。机床原点：机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程机床坐标系：以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。（2）工件坐标系和工件原点工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。程序起点：刀具（刀尖）在加工程序执行时的起点，又称为程序原点。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行换。数控车床工件坐标系数控铣床工件坐标系两轴半联动数控铣床坐标系数控铣床工件原点选择时应该注意：工件原点应选在零件图的尺寸基准上；对于对称零件，工件原点应设在对称中心上；对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓的某一角上，这样便于坐标值的计算。对于Z轴方向的原点，一般设在工件表面，并尽量选在精度较高的工件表面。3、绝对坐标系统与增量坐标系统绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的编程方式。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。绝对坐标系：增量（或相对）坐标系：4、最小设定单位机床的最小设定单位（数控系统能实现的最小位移量）是机床的一个重要技术指标，又称最小指令增量或脉冲当量。在编程时，所有编程尺寸都应转换成与最小设定单位相应的数量。三、穿孔带及代码代码：是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令。它是程序的最小单元。经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO和EIA两种。穿孔带：1、EIA代码美国电子工业协会制定。用6位二进制数表示（26=64），不包括奇校验位，每行有奇数个孔，第5位补奇列。有孔表示二进制数“1”，无孔表示二进制数“0”。2、ISO代码国际标准化协会制定。用7位二进制数表示（27=128），每行为偶数个孔，第8位为补偶列。四、功能代码简介1、准备功能指令（G）及编程方法准备功能指令又称为G指令、G代码、G功能。G指令的作用：主要是指定数控机床的运动方式，为数控系统的插补算作好准备。G指令的组成：G后跟2位数字组成。即：G00~G99G代码的分类1）按执行的功能分：每组代码执行相似的功能；同组代码的特点：同一程序段中，同一组的指令不能出现两次；如：N001G00G01X12Y20Z30;×N001G00G91G17G40X12Y20Z30√2）按执行的能力的延续性分模态代码非模态代码模态代码的特点：一旦模态代码使用，其功能便一直保持到下一个同组的指令出现。…………….N014G00X5Y10Z23；N015X0Y0；N016G01X40；………………仍执行G00功能不能省略非模态指令特点：只在一个程序段中有效。例：…….N021G45G00X20Y20;N022G45G01Y30;N023G45X35;…….除00组外的代码都为模态代码2、辅助功能指令（M）及其应用Ｍ00－程序停止主轴停转、进给停止、冷却液关断、程序停止；Ｍ01－计划停止类似于Ｍ00，与“任选停止”按钮配合使用；Ｍ02－程序结束程序全部结束，机体复位Ｍ30－纸带结束Ｍ03－主轴顺转Ｍ04－主轴逆转Ｍ05－主轴停止Ｍ06－换刀Ｍ07－２号冷却液开，雾状冷却液开；Ｍ08－１号冷却液开，液状冷却液开；Ｍ09－冷却液关Ｍ10－夹紧Ｍ11－松开Ｍ13－主轴顺转、冷却液开；Ｍ14－主轴逆转，冷却液开;3、F、S、T指令（1）F指令作用：指定刀具的进给速度。是模态代码。格式：的大小。后跟的数字即进给速度直接法：。不表示进给速度的大小速度的序号，后跟二位数字，是进给代码法：FF如：F200表示进给速度为：200mm/min(合成速度)（2）S指令为主轴速度指令是模态代码，指定主轴转速，表示方法同F指令。格式：S后跟的数字即表示主轴转速的大小，单位rpm。如：S1000表示主轴转速1000rpm（3）T指令为刀具号指令指定刀具号，T后跟2位数字，以代表刀具的编号。必须在有自动换刀功能的机床上用才有效。如：T01~T99（01为刀具编号）第三节常用准备功能指令的编程方法一、与坐标系有关的指令1、绝对坐标与增量坐标指令----G90、G91Ｇ90－按绝对坐标程编；Ｇ91－按增量坐标程编；模态代码注意：这两个指令是同组模态指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。例：下图表示AB和BC两个直线插补程序段的运动方向及坐标值，AB已加工完毕，要加工BC段，刀具在B点绝对坐标方式：G90G01X30Y40；增量坐标方式：G91G01X-50Y-30；如：加工BC段直线或G01U-50V-30；G91G01X-50Y-30；2、坐标系设定指令----G92作用：以工件原点为准，确定刀具刀位点的坐标值。注意：刀具不移动。数控车床的工件坐标系设定设=320,=200坐标系设定程序为：G92X320Z200;注意：车削编程中，X尺寸字中的数值一般用坐标值的2倍，即用刀尖相对于回转中心的直径值编程。例：G92X30Y30Z25XYZ对刀点(刀位点）工件坐标系零点30.030.025.0G92要求坐标值必须齐全；只能使用绝对坐标值；在一个零件的全部加工程序中，可重复多次使用G92。3、Ｇ17、Ｇ18、Ｇ19－坐标平面选择为模态指令缺省值为G17G19YZXG17G18二、运动控制指令1、Ｇ00－快速