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第2章零件程序的编制2.1概述数控机床是严格按照从外部输入的程序来自动地对被加工工件进行加工的。为了与数控系统的的内部程序（系统软件）及自动编程用的零件源程序相区别，我们把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序。它是数控机床的应用软件。2.1.1数控机床程序编制的内容和步骤a.明确加工目的,确定工艺参数b.算基点与节点c.按规定的程序格式,逐条写程序d.程序输入:键盘、接口e.程序校验首件试切:●空刀运动●用笔代刀●大批量生产（试切一件）●三维动态显示好的编程人员,要熟悉a.机床结构、性能b.数控系统c.加工工艺※充分发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力2.1.2数控机床编程的方法●手工编程手工编程时间：加工时间=30：1●自动编程2.2数控机床编程的基础知识为了满足设计、制造、维修和普及的需要，在输入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式方面，国际上已形成了两个通用的标准ISO—InternationalStandardOrganizationEIA—ElectronicIndustriesAssociation2.2.1程序结构与格式N3G00X10Z10M03S650;（1）程序段号:查找、跳转注意，程序段标号与程序的执行顺序无关，不管有无括号，程序都是按排列的先后次序执行。（2）结束符:；、LF、*（3）程序段中的主体部分：主体部分包含了各种控制信息和数据2.2.2、功能字（1）准备功能字G代码:G00～G99共100种。G代码（使机床做某种操作的指令）：●模态代码一旦执行就保持有效,直到同组另一代码出现●非模态代码只有在其它所在的程序段内有效(2)坐标字（尺寸字）XYZUVWIJK有“+”“-”之分,“+”可以省略(3)进给功能字F:F是指各坐标方向速度的矢量和G95F5000.5mm/rG94F200200mm/min(4)主轴转速功能字S:(4)主轴转速功能字S:规定主轴转速：S300300r/min(5)刀具功能字T:T03=T3(6)辅助功能字(M功能)M00～M99:分模态与非模态●辅助功能代码与坐标代码同时执行G00M08●坐标移动指令之前执行M代码。“前置”G00M03●反之“后置”G00M02M00:程序停止M01:可选择stopM02:全段程序停止.M30:程序停止.指针指向程序头(7)刀具偏置字(D和H)G42D012.3、坐标轴2.3.1坐标轴：直角笛卡尔坐标轴注意右手定正负无论那一种数控机床都规定Z轴作为平行于主轴中心线的坐标轴注意刀具相对静止工件运动的原则2.3.2坐标系机床的坐标原点在机床上某一点，是固定不变的，机床出厂已确定。机床的换刀点，托板的交换刀，…这些点在机床上都是固定点（1）机床坐标系（2）工件坐标系：程序编制人员在编制时使用的，在这个坐标系内编程可以简化坐标计算，减少错误，缩短程序长度。G90G92x-y-在实际的加工中,操作者在机床上装好工件之后要测量该工件坐标系的原点和基本机床坐标系原点的距离,并把测得的距离在数控系统中预先设定,这个设定值叫工件零点偏置。有些数控系统把选用机床坐标系的指令设定为G54—G59，它是模态代码。需要指出的是,现代机床一般既可用预置寄存的方法定坐标系:CRT/MDI(Cathode–reytube/mandatainput)手工输入方法设置加工坐标系。例P14T2—9G53非续效代码,只有在G90状态下才有效.G54续效代码G28X0Y0：X0、Y0是返回的中间点2.4常用编程指令在数控机床加工中，常用G、M、T、和S指令来控制各种加操作G00～G99M00～M99插补:根据某段轮廓线（曲线或直线）的端点坐标值把该轮廓线细分许多小段，根据加工精度不同，每小段的长度可以是几微米到几毫米。2.4.1快速定位方式：G00G00X_Y_Z_；不能由程序改变，但可用倍率开关改变。不同的系统有不同的速度，一般都在10～30m/min之间2.4.2直线插补方式:G01G90orG01X_Y_Z_F_;2.4.3圆弧插补方式：G02G03（xy）G17or(xz)G18or(yz)G19G02X_Y_I_J_F；G03还有R方式:θ≦180°R为正θ＞180°R为负有些系统不能用R编程，如果圆弧的起点和终点相同，由于数控系统无法用确定圆弧的中心位置，只能用I、J、K确定圆心的方式来编程2.4.3切削螺旋指令G33（模态）eg.(T2-18P24)2.4.4刀具长度偏置指令G43.G44.G49.（模态）G43H_Z_；G44H_Z_；（正向偏置，负向偏置）2.4.5刀具半径补偿指令数控系统绝大都具有刀具半径补偿功能，为程序编制提供了方便。当编制零件加工的程序时不需要计算刀具中心运动轨迹，而只需按零件轮廓编程。在控制面板上用（CRT/MDI）方式，人工输入刀具半径值，数控系统便能自动的计算出刀具中心的偏移向量。刀具位于工件左侧（假设工件不动）G41D01刀具位于工件右侧（假设工件不动）G42D01刀具半径补偿的建立，只能在G00或G01方式下完成，不能G02、G03在或其他曲线插补方式下进行，刀具半径补偿一旦建立，在没被取消之前一直有效，编程曲线永远是铣刀回转圆的包络线。刀具半径补偿的建立和取消过程刀具半径补偿分为A、B类和C类A、B类：只是能实现在本程序段内的刀具补偿，而对于程序段间的过渡不予处理。只有B补偿功能的数控系统，在编程时，除了零件轮廓各程序段之外，还应考虑尖角过渡。C类（C机能）：可以自动地尖角过渡，只要给出零件轮廓的程序数据，数控系统能自动地进行拐角处的刀具轨迹交点的计算。因此，刀具半径补偿C功能可用于内、外拐角轮廓的加工，而且在程序中不考虑尖角过渡。分为伸长型、插入型、缩短型插补注意：现代数控系统可以先读入几段甚至全部加工程序，进行分析，在加工之前就能处理完各程序段之间的连接情况和走刀路线。刀具补偿过程的轨迹分三个组成部分：●形成刀具补偿的建立补偿程序段●零件轮廓切削程序段●补偿撤消程序段2.5子程序和固定循环2.5.1子程序的格式O****子程序………..子程序主体………..M99；子程序结束指令M98P****L:子程序调用,L为次数注意，在子程序中，如果控制系统在读到M99以前读到M02或M30，则程序停止。2.5.2固定循环1.镗削循环的工艺路线2.镗削循环程序格式:●G85X~Y~Z~R~F~L:无暂停,工退L:次数。●G89X~Y~Z~R~P~F~L:延时,工退●G86:镗削循环,主轴停止,快退.G86:X~Y~Z~P~R~F~L●G88:镗削循环,主轴停止,手动停止G88:X~Y~Z~R~P~F~L●G76:精镗循环,主轴停止,让刀,快退G76X~Y~Z~I~J(Q)~R~P~F~L●G87:反镗循环G87:X~Y~Z~I~J~R~F~●G81:钻孔循环、不延时、快退G81:X~Y~Z~R~F~L●G82：钻孔循环、延时、快退G82:X~Y~Z~P~R~F~L●G83：深孔往复排屑钻孔循环、不延时、快退G83:X~Y~Z~R~Q~F~L●G73：深孔往复排屑钻孔循环、延时、快退G73:X~Y~Z~R~Q~P~F~L内螺纹攻螺丝程序●G84：右旋螺丝攻螺纹程序G84：X~Y~Z~P~R~F~L●G74：左旋螺丝攻螺纹程序G74：X~Y~Z~P~~F~L2.6数控车床程序编制的基础数控车床按其功能分为简易数控车床、经济型数控车床多功能数控车床和车削中心等，它们在功能上差很大。2.6.1数控车床的主要功能●简易数控车床这是一种低档数控车床，一般用单板机或单片机进行控制。单板机不能存储程序，所以切断一次电源就得重新输入程序，且抗干扰能力差，不便于扩展功能，目前已很少采用。单片机可以存储程序，它的程序可以使用可变程序格式，这种车床没有刀尖圆半径自动补偿功能，编程时计算比较繁琐。●经济型数控车床这是中档数控车床，一般具有单色显示的CRT，程序储存和编辑功能。它的缺点是没有恒线速度切削功能，刀尖圆弧半径自动补偿不是它的基本功能，而属于选择功能范围。（n=1000υ/πd）.●多功能数控车床这是指较高档次的数控车床，这类机床一般具备刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速度切削、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能。●车削中心车削中心的主体是数控车床，配有刀库和机械手，与数控车床单机相比：自动选择和使用的刀具数量大大增加，卧式车削中心还具备如下两种功能：一是动力刀具功能，即刀架上某一刀位或所有刀具可使用回转刀具，如铣刀和钻头；另一种是C轴位置控制功能（分度，低速回转）,该功能主轴能达到很高的角度定位分辨率（一般0.001°）,还能使主轴和卡盘按进给脉冲作任意低速的回转,这样车床就具有X、Z和C三坐标，可实现三坐标两联动控制。近年出现的双轴车削中心，在一个主轴进行加工结束后，无需停机，零件被转移至另一主轴加工另一端，加工完毕后，零件除了去毛刺以外，不需要其它的补充加工。2.6.2工艺装备特点对刀具的要求：●刀具结构：数控车床应尽可能使用机夹刀。由于机夹刀在数控车床上安装时，一般不采用垫片调整刀尖高度，所以刀尖高的精度在制造时就应得到保证。对于长径比较大的内径刀杆，应具有良好的抗震结构。●刀具强度、耐用度：数控车床能兼作粗精车削，为使粗车能大切深、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好；精车则保证加工精度，所以要求刀具锋利、精度高、耐用度好。●刀片断屑槽：数控车床一般在封闭环境中进行，要求刀具具有良好的断屑性能，断屑范围要宽，一般采用三维断屑槽，其形式很多，选择时应根据零件的材料及精度要求来确定。2.7数控车床的程序编制车与铣大同小异，基本指令的意义是相同的，但由于二者在切削原理上存在着差异，因此，数控车床在编程方面有自己的特点。本节着重介绍配置FANUC-0TJ数控系统进行车削加工所特有的程序编制方法。2.7.1F功能1、在G95码状态下,F后面的数值表示的是主轴每转的切削进给量或切螺纹的螺距，在数控车床上这种进给量指令使用的较多。例如：G95F0.5表示进给量0.5mm/rG95F1.0表示进给量1.0mm/r2、在G94码状态下，表示每分钟进给量。例如：G94F200表示进给量200mm/min2.7.2S功能1、主轴最高转速限制(G50)编程格式：G50S～例如：G50S1800表示最高转速为1800r/min2、恒线速度控制(G96)指令格式：G96S～例如：G96S150表示控制主轴转速，使切削点的线速度始终保持在150m/min由线速度υ可求得主轴转速如下：n=1000υ/（πd）所示的切削零件，为保持A、B、C各点的线速度一致,则在每点的主轴转速分别为：nA=1000×150/（π×40）=1193r/minnB=1000×150/（π×60）=795r/minnC=1000×150/（π×70）=682r/min上述主轴转速的变化是由数控系统自动控制的。3、恒线速度取消(G97)编程格式：G97S～例如：G97S1000表示主轴转速为1000r/min。当由G96转为G97时，应对S码赋值，未指令时将保留G96指令的最终值。当由G97转为G96时，若没有S指令，则按前一G96所赋S值进行恒线速度控制。2.7.3G功能1、加工坐标系设定加工坐标系有两种设定方法。一种是以G50方式，另一种是以G54～G59的方式，G50是车削中常用的方式。如图3-6所示，用G50X128.7Z375.1设定了加工坐标系.2.刀尖圆弧自动补偿功能通常在编程时都将车刀刀尖作为一点考虑的，即所谓假设刀尖。但实际上刀尖是有圆角的(如图)按刀尖点编出的程序在进行端面、外径、内径等与轴线平行的表面加工时，是没有误差的，但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象（如图），具有刀尖圆弧半径自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，自动控制刀尖的运动以避免上述现象的产生。为了进行刀尖圆弧半径补偿，需要使用以下指令：G40：取消刀具补偿,G41：左偏刀具补偿，G42：右偏刀具补偿.3.单一固定循环利用单一固定循环