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第二章：数控机床编程基础2.1数控的方法与内容一、手工编程从零件图样分析、工艺处理、数据计算、编写程序单到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程称为手工编程。手工编程的内容主要有以下几部分：1、零件图纸分析2、确定加工工艺过程3、数值计算4、编写零件加工程序单5、程序校验及首件试切二、自动编程自动编程也称为计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。2.2零件加工程序的结构与格式一、加工程序的结构一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束3部分组成。O0008;程序号N0010G00X90.0Z5.0；N0020G0lZ－50.0F0.3；N0030X96.0；N0040X100.0Z52.0；N0050Z－80.0F0.2；N0060X150.0；N0070M02若干程序段程序结束指令1、程序号程序号即为程序的开始部分。为了区别存储器中的程序，每个程序都要有程序编号。FANUC系统中以地址码O和后面4位数字组成，从O0001-O9999;2、程序内容程序内容部分是整个程序的核心，它由许多程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字由地址码和其后的数字组成。程序内容可以表示数控机床要完成的全部动作。3、程序结束程序结束是以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号，来结束整个程序。二、程序段格式和组成程序段：是控制机床加工的一种语句，表示一个完整的运动或操作。程序段由程序段号、若干数据字及程序段结束符号组成。例如：N0010G00X90.0Z5.0；程序段号(NXXX)：又称程序段名，由地址N及其后的数字组成。其数字大小的顺序不表示加工或控制顺序，只是程序段的识别标记，用作程序段检索、人工查找或宏程序中的无条件转移。因此，在编程时，数字大小的排列可以不连续，也可颠倒，甚至可以部分或全部省略。但习惯上还是按顺序并以10的倍数编程，以备插入新的程序段。程序段号若干数据字程序段结束符号2.3数控系统的功能一、准备功能准备功能代码是由地址码G和后面的2位数字组成。从G00-G99共100个代码。G代码按功能不同分为若干组。G代码分2种：模态G代码和非模态G代码。模态代码又称为续效指令，一旦指令一直有效，直到被同一组G代码取消为止。非模态G代码仅在指定的程序段有效。同一段程序中只能出现一个同一组的G代码，若出现2个或2个以上的同一组G代码，则只有最后一个有效。不同组G代码可以出现在同一段程序中。二、辅助功能辅助功能主要用来指定数控机床加工过程中的相关辅助动作和机床状态，控制如主轴的启停、正反转、换刀、尾架或卡盘的夹紧与松开等。因多是控制某一电器开关状态，所以又称为开关功能。辅助功能指令由字母M和其后的2位数字组成，从M00到M99共100个代码。M指令也分模态和非模态两种。与G指令不同的是M指令还分前指令码和后指令码。M指令功能M指令功能M00程序暂停M07切削液开启M01选择性程序停止M08切削液开启M02程序结束M09切削液关M03主轴正转M19主轴定位M04主轴反转M30程序结束M05主轴停止M98调用子程序M06刀具交换M99调用子程序结束，返回主程序三、进给功能指令F四、主轴转速功能S五、刀具功能T六、子程序技术七、固定循环功能八、镜像加工功能2.4数控系统的坐标系一、坐标系的规定1.坐标和运动方向的命名原则有的数控机床在加工零件时是刀具相对于工件移动（如车床），而有的数控机床在加工零件时是工件相对于刀具移动（如铣床）。为了方便编程人员在编制程序时不必考虑数控机床具体的运动形式，只需根据零件图样编程，标准规定：数控机床的坐标系永远是假定刀具相对于静止工件的进给运动坐标系。2.坐标系的规定标准规定机床的坐标系采用右手笛卡尔坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。3.轴及运动方向的确定（1）Z轴的确定虽然实际中机床主轴可以表现为加工过程中带动刀具旋转（如铣床），也可以表现为带动工件旋转（如车床）。标准规定与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴。当机床有几个主轴时，则选择一个垂直工件装夹面的主轴为主要主轴，与该轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴。对于没有主轴的机床（如牛头刨床），则Z轴垂直与工件装夹平面。（2）X轴的确定X轴位于与工件安装平面相平行的水平面内，人面对主轴的右侧方向为X轴正方向。（3）Y轴的确定根据右手笛卡尔坐标系可确定Y轴的方向。（4）各轴旋转方向的确定（4）各轴旋转方向的确定确定各轴正方向后，利用右手法则即可确定轴线平行于X、Y、Z轴的旋转运动A、B、C的正方向。二、机床坐标系原点及机床参考点1.机床坐标系原点又称机械原点或零点，是机床参考点、工件坐标系的基准点。机械原点是机床上的一个固定点，其位置由机床设计和制造厂商确定的，一般不允许用户更改。数控铣床的机床坐标原点一般设在XYZ轴的正向最大距离上。以机床坐标原点为原点的坐标系叫作机床坐标系，机床坐标系是用来确定工件位置和机床运动的基本坐标系。2.机床参考点机床参考点是大多数具有增量位置测量系统的数控机床所必须具有的。它是用于对机床工作台、滑座与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。机床参考点一般设置在机床各轴靠近正方向极限的位置，通过行程开关粗定位，由零点脉冲精确定位。机床参考点相对于机床坐标系是一已知值，换而言之，可以根据这一已知坐标值来确定机械原点的位置。回参考点的作用（1）建立机床坐标系（2）消除由于漂移变形而产生的基准偏差。回参考点的几种情况（1）开机（2）解除机床锁死按钮（3）解除急停按钮需要强调的是，机床参考点是由机床制造厂商测定后输入数控装置中的，并且记录在机床说明书中，用户不得更改。三、工件坐标系和程序原点四、绝对坐标系与相对坐标系2.5图形的数学处理一、基点和节点1.基点：零件的轮廓是由许多不同的几何要素组成的，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。2.节点：当零件的形状是由非直线和圆弧的其他曲线构成时，将零件轮廓曲线用若干直线段或圆弧段来逼近，逼近线段与被加工曲线之间的交点或切点称为节点。二、基点的计算（1）图为刀具从起点A到终点F的轨迹，计算各基点坐标（增量坐标）。（2）求如图示C点坐标值。C点为直线与圆弧的切点三、节点的计算数控系统一般只能做直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法实现直线插补，而需通过一定的数学处理。节点的计算方法有以下几种。1.等间距直线逼近的节点计算2.等步长直线逼近节点计算3.等误差法直线逼近节点计算4.圆弧逼近轮廓节点计算