第二章数控机床的程序编制

数控技术机械工程学院工程训练中心张好强第二章数控机床的程序编制2.1数控编程概述2.2穿孔纸带及代码2.3数控机床的有关功能2.4数控机床加工程序的编程格式第二章数控机床的程序编制2.1数控编程概述一、数控编程的概念在普通机床上加工零件时，一般由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件。也就是说，零件的加工过程是由人来完成。例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给速度和方向、切削液开和关等都是由工人手工操纵的。第二章数控机床的程序编制第二章数控机床的程序编制在由凸轮控制的自动机床或仿行机床加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮、靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个过程中，虽然避免了操作者直接操纵机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变被加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，它只能用于大批量、专业化生产中。第二章数控机床的程序编制数控机床和以上两种机床不同，它是按照事先编制好的加工程序，自动地对工件进行加工。我们把工件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、被吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开和关等），按照数控机床的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。第二章数控机床的程序编制二、数控编程的步骤第二章数控机床的程序编制数控编程的具体步骤与要求如下：１、分析零件图样和工艺处理工艺处理，需要考虑如下几点：（1）确定加工方案（2）刀具工夹具的设计和选择（3）选择对刀点（4）确定加工路线（5）确定切削用量２、数值处理３、编写零件加工程序单４、制备控制介质５、程序校验与首件试切第二章数控机床的程序编制1.手工编程（１）手工编程的定义手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程方法。手工编程的框图如下图所示。三、数控编程的方法数控编程发可分为两种：手工编程自动编程第二章数控机床的程序编制第二章数控机床的程序编制（２）手工编程的意义手工编程的意义在于：加工形状简单的零件时，快捷、简便；不需要具备特别的条件；对机床操作或程序员不受特别条件的制约；还具有较大的灵活性和编程费用低等优点。（３）手工编程的不足手工编程既繁琐、费时又复杂，而且容易产生错误。第二章数控机床的程序编制对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，技术比较简单，用手工编程既经济又及时，因此手工编程仍被广泛地应用于形状简单的加工中。但对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线的表面，或者程序量很大的零件，手工编程就难以胜任。据国外统计，当采用手工编程时，一个零件的编程量与在机床上实际加工时间之比，平均约为30：1，数控机床不能开动的原因有20%-30%是由于加工程序编制困难，所用时间较长造成的。因此，为了缩短生产周期，提高机床的利用率，必须采用“自动编程”的办法。第二章数控机床的程序编制２、自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需要根据加工对象及工艺要求，借助控语言编程系统规定的数控语言编程或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简单的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘制出所编程序的图形及走刀轨迹，所以能及时地检查程序是否错误，并进行修改，得到正确的程序。按输入方式的不同，自动编制程序可分为语言数控自动编程、图形交互自动编程和语音提示自动编程等等。第二章数控机床的程序编制尽管自动编程应用得到迅速发展，在实际工作中仍有必要掌握一定的手工编程知识。原因如下：1）手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多重要的经验都来源于手工编程。2）掌握手工编程有助于提高加工程序的可靠性。3）在某些特殊的情况下无法实现自动编程时，仍然需要采用手工编程方法完成加工程序的编制。四、数控编程方法的选择编程方法主要有手工编程和自动编程两种，其他方法可视为自动编程方法的扩展，它们各有其适用范围。究竟选择哪一种编程方法，通常应根据被加工零件的复杂程度、数值计算的难度与工作量大小、现有设备（计算机、数控语言系统等）以及时间和费用等进行全面考虑，权衡利弊，予以确定。第二章数控机床的程序编制第二章数控机床的程序编制2.2穿孔纸带及代码数控机床经过50多年的发展，在输入代码、坐标指令、辅助指令以及程序格式等方面已逐步趋向统一。我国也制定了相应的数控标准，但各种数控机床所用的代码、指令及其含义不完全相同，编制程序时应严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。第二章数控机床的程序编制穿孔纸带上的信息必须使用规定的代码，且以一定的格式排列，数控装置读入后才能对它进行处理。以前使用的纸带为1英寸宽，一行共有9个孔，其中一个小孔称为“中导孔”或“同步孔”。其余8个大孔称为“信号孔”，用来记录数字、字母或符号信息。有孔表示二进制“1”，无孔表示二进制的“0”。代码及其格式均已标准化。第二章数控机床的程序编制1．ISO代码ISO代码是国际标准化组织制定的数控国际标准代码，其特点是：数字、字母及符号在孔位上有区别。数字编码在第五列和第六列上有孔，字母编码在第七列上有孔，其它符号在五至七列没孔或在第六列上有孔。ISO代码是7位补偶码，第八列是补偶位。ISO代码中字母、数字和符号共128个。第二章数控机床的程序编制第二章数控机床的程序编制第二章数控机床的程序编制2．EIA代码EIA代码是美国电子工业学会制定的标准代码，见上页表2-2。该代码为补奇码，b5列为补奇位。3．EIA和ISO代码的区别（1）字母：EIA为小写字母，ISO为大写字母。（2）程序段结束符：EIA中用EOB（也可用CR），ISO中用LF或NL。（3）EIA中有EOR代码，用于倒带停止，ISO中用％。（4）ISO中有左括号和右括号，两者之间的文字对数控装置没有影响，其中可以插入注解。（5）ISO中有“：”代码，这个字符表示穿孔带上特定的位置。读入时将穿孔带送到此位置为止，或者返回到此位置。（6）ISO中的“/”与EIA中的程序段取消具有同样功能。第二章数控机床的程序编制2.3数控机床的有关功能在数控机床加工程序中，我国和国际上都广泛使用准备功能G指令、辅助功能M指令、进给功能F指令、主轴转速功能S指令和刀具功能T指令等5种指令代码来描述加工工艺过程和数控机床的各种运动特征。第二章数控机床的程序编制一、准备功能准备功能也称G功能或G代码，由地址符G加两位数值构成该功能的指令。G功能指令用来规定坐标平面、坐标系、刀具和工件的相对运动轨迹、刀具补偿、单位选择、坐标偏置等多种操作。G功能指令分若干组（指令群），有模态功能指令和非模态功能指令之分。非模态G功能指令只在程序段中有效，因此也称作一次性代码。模态功能指令可被同组G功能指令互相注销；模态G功能指令一旦被执行，则一直有效，直至被同组G功能指令注销为止。数控系统G代码的含义并未真正统一。下表是FANUC系统的G代码。第二章数控机床的程序编制G代码组别用于数控车床的功能用于数控铣床的功能附注G001快速定位相同模态G01直线插补相同模态G02顺时针圆弧插补相同模态G03逆时针圆弧插补相同模态G040暂停相同非模态G10数据设置相同模态G11数据设置取消相同模态G1716XY平面选择相同（缺省状态）模态G18ZX平面选择（缺省状态）相同模态G19YZ平面选择相同模态G206英制（in）相同模态G21米制(mm)相同模态G229行程检查功能打开相同模态G23行程检查功能关闭相同模态G258主轴速度波动检查关闭相同模态G26主轴速度波动检查打开相同非模态G270参考点返回检查相同非模态G28参考点返回相同非模态第二章数控机床的程序编制G30第二参考点返回X非模态G31跳步功能相同非模态G321螺纹切削X模态G360X向自动刀具补偿X非模态G37Z向自动刀具补偿X非模态G407刀尖半径补偿取消刀尖半径补偿取消模态G41刀尖半径左补偿刀尖半径左补偿模态G42刀尖半径右补偿刀尖半径右补偿模态G431X刀具长度正补偿模态G44X刀具长度负补偿模态G49刀具长度补偿取消模态G500工件坐标原点设置，最大主轴速度设置非模态G52局部坐标设置相同非模态G53机床坐标系设置相同非模态G5414第一工件坐标系设置相同模态G55第二工件坐标系设置相同模态G56第三工件坐标系设置相同模态第二章数控机床的程序编制G57第四工件坐标系设置相同模态G58第五工件坐标系设置相同模态G59第六工件坐标系设置相同模态G650宏程序调用相同非模态G6612宏程序模态调用相同模态G67宏程序模态调用取消相同模态G684双刀架镜像打开XG694双刀架镜像关闭XG700精车循环X非模态G71外圆/内孔粗车循环X非模态G72端面粗车循环X非模态G73仿形车削循环高速深孔钻孔循环非模态G74端面啄式钻孔循环左旋螺纹循环非模态G75外径/内径啄式钻孔循环精镗循环非模态G76螺纹车削多次循环X非模态G8010钻孔固定循环取消相同模态G81X钻孔循环第二章数控机床的程序编制G82X钻孔循环G83端面钻孔循环X模态G84端面攻螺纹循环攻螺纹循环模态G85X镗孔循环G86端面镗孔循环镗孔循环模态G87侧面钻孔循环背镗循环模态G88侧面攻螺纹循环X模态G89侧面镗孔循环镗孔循环模态G901外径/内径车削循环绝对坐标编程模态G91X增量坐标编程模态G92单次螺纹车削循环工作坐标原点设置模态G94端面车削循环X模态G962恒表面速度设置X模态G97恒表面速度设置取消X模态G985每分钟进给固定循环中返回到初始点模态G99每转进给固定循环中返回到R点模态第二章数控机床的程序编制G107圆柱插补XG112极坐标插补XG113极坐标插补取消XG250多棱柱车削取消XG251多棱柱车削X第二章数控机床的程序编制二、辅助功能辅助功能也称M功能，它是指令机床做一些辅助动作的代码。例如：主轴的旋转、冷却液的开、关等等。ISO标准中M功能从M00-M99，共有100种，不同的数控系统M代码的含义有差别的。M指令有模态与非模态之分。下表是FANUC数控系统的M代码。第二章数控机床的程序编制M代码用于数控车床的功能用于数控铣床的功能附注M00程序停止相同非模态M01程序选择停止相同非模态M02程序结束相同非模态M03主轴顺时针旋转相同模态M04主轴逆时针旋转相同模态M05主轴停止相同模态M06X换刀非模态M08切削液打开相同模态M09切削液关闭相同模态M10接料器前进X模态第二章数控机床的程序编制M11接料器退回X模态M131号压缩空气吹管打开X模态M142号压缩空气吹管打开X模态M15压缩空气吹管关闭X模态M17两轴变换X模态M18三轴变换X模态M19主轴定向X模态M20自动上料器工作X模态M30程序结束并返回相同非模态M31旁路互锁相同非模态第二章数控机床的程序编制M38右中心架夹紧X模态M39右中心架松开X模态M50棒料送料器夹紧并送进X模态M51棒料送料器松开并返回X模态M52自动门打开相同模态M53自动门关闭相同模态M58左中心架夹紧X模态M59左中心架松开X模态M68液压卡盘夹紧X模态M69液压卡盘松开X模态第二章数控机床的程序编制M74错误检测功能打开相同模态M75错误检测功能关闭相同模态M78尾架套筒送进X模态M79尾架套筒退回X模态M80机内对刀器送进X模态M81机内对刀器退回X模态M88主轴低压夹紧X模态M89主轴高压夹紧X模态M90主轴松开X模态M98子程序调用相同模态M99子程序调用返回相同第二章数控机床的程序编制（1）M00：程序停止在完成编有