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第二章数控加工程序的编制第二节编程的基础知识第一节概述思考题和习题第四节数控编程工艺处理第三节常用准备功能指令的编程方法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数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。指将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。1、图纸工艺分析这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。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二、数控编程的内容和步骤第一节概述2、数值计算•在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值;•并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。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修改第一节概述3、编制程序据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定的指令代码及程序格式，编写零件加工程序。第一节概述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、制备控制介质将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。第一节概述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第一节概述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5、程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。第一节概述常用的校验和试切方法1、阅读法2、模拟法:检查程序的正确性（1）静态（机床不动）:“程序校验”（2）动态显示（空运行）的方法平面轮廓：用笔代刀具坐标纸代工件→空运转绘图。空间曲面：用蜡块、塑料、木料或价格低的材料→试切3、首件试切法：检查运动轨迹正确性和加工精度1、2只能检查运动轨迹的正确性，不能判别加工误差。首件试切(在允许的条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。三、数控编程的方法手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力），适于几何形状简单的零件。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。第一节概述第二节编程的基础知识一.零件加工程序的结构%0001；程序名N01G92X50.0Y20.0；N02………………；N03………………；N04………………；N05………………；程序体M30；程序结束1．程序的构成程序号(名)+程序段（若干）；其中：程序段=若干个指令字/程序字指令字=字母/地址码+数字+符号第二节编程的基础知识O0600N01G91G00X50Y60；N02G01X10Y50F150S300T12M03；．．．．．．．．．．．．．．．．N10G00X-50Y-60；N11M02；表2-1常用地址码及其含义机能地址码说明程序段号N程序段顺序编号地址坐标字(尺寸字)X、Y、Z/U、V、W/P、Q、RA、B、C、D、ERI、J、K直线坐标轴旋转坐标轴圆弧半径圆弧中心坐标准备功能G指令机床动作方式辅助功能M机床辅助动作指令补偿值H或D补偿值地址切削用量SF主轴转速进给量或进给速度刀号T刀库中的刀具编号2．程序段格式定义:一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则。目前广泛采用的是:地址符可变程序段格式。特点：程序段的长短(≤90)、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求。不需要的字以及与上一个程序段相同的续效字可以不写。这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查、修改等优点。第二节编程的基础知识格式：N—G—X—Y—Z—F—S—T—M—；字地址程序段的一般格式（ISO6983-1-1982）N—G—X—Y—Z—F—S—T—M—；程序段号G指令尺寸指令进给速度指令主轴转速指令辅助功能字程序段结束符刀具功能字第二节编程的基础知识如：N02G01X10Y50F150S300T12M03；常用地址码及其含义参表2-1（P13）3、主程序、子程序在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。主程序：N01……N02……N11调用子程序1；N28调用子程序8；N××……M02；……子程序1：N01……；N××……M99；子程序8：N01……LFN××……M99；第二节编程的基础知识二、数控机床坐标系1、坐标轴及运动方向的规定：规定：坐标系是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的坐标系。否则，工件运动坐标系加’表示；并以增大工件与刀具之间的距离的方向为坐标轴的正方向。第二节编程的基础知识数控机床的坐标系按国际标准化组织标准规定为右手直角笛卡尔坐标系XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A（1）坐标系的规定：基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转坐标系：绕X.Y.Z轴转动的进给坐标轴分别用A.B.C表示；坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。第二节编程的基础知识附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U.V.W表示。(2)机床坐标轴的确定方法1）Z坐标（轴）Z坐标：平行于机床主轴的刀具运动坐标。Z坐标正方向：刀具远离工件的方向。没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。主轴摆动：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，则取垂直工件装夹面的方向为Z坐标。第二节编程的基础知识+Z第二节编程的基础知识+Z+Z+X第二节编程的基础知识a、在工件旋转的机床上（车床、磨床等）：X坐标：工件的径向并平行于横向拖板X坐标正方向：刀具离开工件旋转中心的方向2）X坐标：水平方向，垂直于Z轴并平行于装夹面的方向。+Z+X/第二节编程的基础知识b、在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床）。•Z轴水平（卧式）：从刀具(主轴)后端向工件方向看时，向右方向为X坐标的正方向。+X+Z+X/第二节编程的基础知识•Z轴垂直（立式）：单立柱：面对刀具主轴向立柱方向看，向右方向为X轴正方向。+X+Z+X/第二节编程的基础知识•Z轴垂直（立式）：双立柱：(龙门机床)，面对刀具向左立柱放心方向看，向右方向为X轴正方向。+X第二节编程的基础知识3）Y坐标：利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在XZ平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。+Z+X/+Z+X/+Y/+Y第二节编程的基础知识立、卧式数控铣床+Z+X/+Y龙门数控铣床第二节编程的基础知识+Z+X/+Y+C/回转坐标A、B、C第二节编程的基础知识第二节编程的基础知识2、机床坐标系与工件（编程）坐标系（1）机床原点（机械原点）与机床坐标系机床原点：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第二节编程的基础知识机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中建立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。第二节编程的基础知识（2）工件坐标系与工件原点工件原点：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。该点也可与对刀点重合。工件坐标系：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。注意：在一个零件的全部加工程序中，现代数控机床均可设置多个工件坐标系，可以一次或多次通过G指令设定和更改工件原点。第二节编程的基础知识（3）机床坐标系与工件坐标系的关系相对坐标轴平行，且方向相同，但原点不同。工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴第二节编程的基础知识第二节编程的基础知识3、绝对坐标系和相对坐标系绝对坐标编程：工件所有点的坐标值均以固定的起点确定坐标值。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点开始计算，也称增量坐标编程。a)绝对坐标b)增量坐标第二节编程的基础知识表达方式：G90/G91；X.Y.Z绝对，U.V.W相对选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。注意：•同一程序，同一个程序段中均可用决定坐标、相对坐标编程；•在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的。第二节编程的基础知识4、最小设定单位与编程尺寸的表示法分辨率(对控制系统)，可以控制的最小位移量。数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量δ（步进电机））是指对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）数控机床位移部件的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.0001～0.01mm，视具体机床而定。第二节编程的基础知识编程尺寸表示法：1、以最小设定单位表示。2、以mm为单位，以有效位小数表示如：X100.05Z85.00或X10005Z8500(假设δ=0.01mm)三、穿孔带及代码1、穿孔纸带数控机床多用八单位穿孔纸带，穿孔带的每行可穿九个小孔，其中一个小孔成为“同步孔”或“中导孔”，用来产生读带的同步控制信号，其余八个大孔为“信息孔”，用来记录有关信息，有孔表示二进制的“1”，无孔表示二进制的“0”，根据穿孔带上孔的有无状态的不同，便可以得到不同的二进制代码。第二节编程的基础知识第二节编程的基础知识同步孔三、穿孔带及代码2、代码：数控系统中常用的代码有ISO代码和EIA代码。ISO代码：由7位二进制数和一位偶校验位组成。EIA代码：由6位二进制数和一位奇校验位组成。补奇、补偶的作用是可以检验纸带的孔是否少穿、孔道是否被弄脏、堵塞、断裂以及阅读装置线路元件是否完好。第二节编程的基础知识偶数校验位奇数校验位四、功能代码简介常用功能代码：G、M、F、S、T代码1.准备功能代码G代码（G00-G99）模态指令（续效指令）：是指该指令一旦在某程序段中被使用，将一直保持有效到被同组的其它指令取代（或注销）、或整个程序结束为止。由此可知，①同组指令在一个程序段中只能出现一个，否则将产生语法错误。②模态指令只需在使用时指定一次即可，而不必在后续的程序段中重复指定，这样可简化编程。非模态指令（非续效指令）：是指该指令仅在使用它的某程序段中有效，若需继续使用该功能则必须在后续的程序段中重新指定。第二节编程的基础知识表2-3准功能G代码（JB3208-32）P22常用的G指令：•G00：•G01：•G02、G03：•G04：•G41、G42、G40：•G90、G91：•G92：工件坐标系设定2.辅助功能代码M代码（M00-M99）控制机床辅助动作的指令，机加工时工艺性指令，与G指令配合使用。常用的M指令：（1）M00——程序停止（暂停）。执行手动操作后按“启动”键继续执行下一个程序段。（2）M01——计划停止同M00，但只有在操作面板上“任选停止”有效时，执行M01指令才有效。（3）M02、M30——程序结束使程序全部结束，使主轴停转