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第二章数控机床加工程序编制基础第二章数控机床加工程序编制基础我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序应用软件系统软件对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。2.1数控程序编制的概念2.1.1数控程序编制的定义数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据加工零件的图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。图2.1程序样本2.1数控程序编制的概念1、数控程序编制的内容及步骤图2.2数控程序编制的内容及步骤分析零件图样和制定工艺方案数学处理编写程序程序校验修改2.1数控程序编制的概念（1）分析零件图样和制定工艺方案（2）数学处理（3）编写零件加工程序（4）程序检验2、数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。2.1数控程序编制的概念（1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图2.3所示。图2.3手工编程零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修改编程手册2.1数控程序编制的概念（2）计算机自动编程自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程方式。1.1.2字与字的功能1、字符与代码2.1数控程序编制的概念字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，国际上广泛采用两种标准代码：（1）ISO国际标准化组织标准代码（2）EIA美国电子工业协会标准代码2.1数控程序编制的概念2、字字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。2.1数控程序编制的概念3、字的功能组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，实际工作中，要遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。（1）顺序号字N顺序号又称程序段号或程序段序号。（2）准备功能字G准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。2.1数控程序编制的概念表2.1G功能字含义表G功能字FANUC系统SIEMENS系统G00快速移动点定位快速移动点定位G01直线插补直线插补G02顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补G04暂停暂停G05---通过中间点圆弧插补G17XY平面选择XY平面选择G18ZX平面选择ZX平面选择G19YZ平面选择YZ平面选择G32螺纹切削---G33---恒螺距螺纹切削G40刀具补偿注销刀具补偿注销G41刀具补偿——左刀具补偿——左G42刀具补偿——右刀具补偿——右G43刀具长度补偿——正---G44刀具长度补偿——负---G49刀具长度补偿注销---G50主轴最高转速限制---G54～G59加工坐标系设定零点偏置G65用户宏指令---G70精加工循环英制G71外圆粗切循环米制G72端面粗切循环---G73封闭切削循环---G74深孔钻循环---G75外径切槽循环---G76复合螺纹切削循环---G80撤销固定循环撤销固定循环G81定点钻孔循环固定循环G90绝对值编程绝对尺寸G91增量值编程增量尺寸G92螺纹切削循环主轴转速极限G94每分钟进给量直线进给率G95每转进给量旋转进给率G96恒线速控制恒线速度G97恒线速取消注销G96G98返回起始平面---G99返回R平面---2.1数控程序编制的概念（3）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。（4）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。（5）主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。2.1数控程序编制的概念（6）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。（7）辅助功能字M辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，见表2.2。表2.2M功能字含义表M功能字含义M00程序停止M01计划停止M02程序停止M03主轴顺时针旋转M04主轴逆时针旋转M05主轴旋转停止M06换刀M072号冷却液开M081号冷却液开M09冷却液关M30程序停止并返回开始处M98调用子程序M99返回子程序2.1数控程序编制的概念2.1.3程序格式1、程序段格式程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段格式举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）2.1数控程序编制的概念在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：移动目标：终点坐标值X、Y、Z；沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；进给速度：进给功能字F；切削速度：主轴转速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；机床辅助动作：辅助功能字M。2.1数控程序编制的概念2、加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列一段。（2）程序名程序名有两种形式：一种是英文字母O和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。2.1数控程序编制的概念（3）程序主体程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。（4）程序结束指令程序结束指令可以用M02或M30。一般要求单列一段。加工程序的一般格式举例：2.1数控程序编制的概念%//开始符O1000//程序名N10G00G54X50Y30M03S3000N20G01X88.1Y30.2F500T02M08N30X90//程序主体……N300M30//结束符%2.2数控机床的坐标系2.2.1机床坐标系１、机床坐标系的确定（1）机床相对运动的规定（2）机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。2.2数控机床的坐标系2.2数控机床的坐标系1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向,见图2.5。图2.5直角坐标系2.2数控机床的坐标系（3）运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，如图2.6所示为数控车床上两个运动的正方向。2.2数控机床的坐标系２、坐标轴方向的确定（1）Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。（2）X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。2.2数控机床的坐标系（3）Y坐标在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。图1.7所示为数控车床的Y坐标。2.2数控机床的坐标系例：根据图2.8所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标。（1）Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。（2）X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。（3）Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。2.2数控机床的坐标系３、附加坐标系（1）指定平行于X、Y、Z的坐标轴可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。（2）指定不平行于X、Y、Z的坐标轴也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。2.2数控机床的坐标系４、机床原点的设置（1）数控车床的原点2.2数控机床的坐标系（2）数控铣床的原点５、机床参考点机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。2.2数控机床的坐标系2.2.2编程坐标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。2.2数控机床的坐标系2.2数控机床的坐标系2.2数控机床的坐标系2.2.3加工坐标系1、加工坐标系的确定加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。2、加工坐标系的设定2.2数控机床的坐标系方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点。（1）加工坐标系的选择（2）设定加工坐标系指令1）G54～G59为设定加工坐标系指令。2）G54～G59在加工程序中出现时，即选择了相应的加工坐标系。2.2数控机床的坐标系方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。(1)加工坐标系的选择加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空间点上。(2)设定加工坐标系指令G92为设定加工坐标系指令。2.2数控机床的坐标系2.2数控机床的坐标系用G92设置加工坐标系，也可看作是：在加工坐标系中，确定刀具起始点的坐标值，并将该坐标值写入G92编程格式中。例题：在上图中，当a=50mm,b=50mm,c=10mm时，试用G92指令设定加工坐标系。设定程序为G92X50Y50Z102.2数控机床的坐标系2.2.4机床加工坐标系设定的实例下面以数控铣床（FANUC0M）加工坐标系的设定为例，说明工作步骤：在选择了图2.17所示的被加工零件图样，并确定了编程原点位置后，可按以下方法进行加工坐标系设定：1、准备工作2.2数控机床的坐标系2.2数控机床的坐标系机床回参考点，确认机床坐标系；2、装夹工件毛坯通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致；3、对刀测量用简易对刀法测量,方法如下:用直径为φ10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值为X=-437.726,Y=-298.160,如图2.18所示。Z=-31.833，如图2.19所示。2.2数控机床的坐标系图2.18X、Y向对刀方法2.2数控机床的坐标系2.2数控机床的坐标系4、计算设定值按图2.18所示,将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。X坐标设定值：X=-437.726+5+0.1+40=-392.626mm注：-437.726mm为X坐标显示值；+5mm为测量棒半径值；+0.1mm为塞尺厚度；+40.0为编程原点到工件定位基准面在X坐标方向的距离。2.2数控机床的坐标系Y坐标设定值：Y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mm注：如图2.18所示，-298.160mm为坐标显示值；+5mm为测量棒半径值；+0.1mm为塞尺厚度；+46.5为编程原点到工件定位基准面在Y坐标方向的距离。Z坐标设定值：Z=-31.833-0.2=-32.033mm。注：-31.833为坐标显示值；-0.2为塞尺厚度,如图2.19所示。2.2数控机床的坐标系通过计算结果为：X-392.626；Y-246.460；Z-32.033。5、设定加工坐标系将开关放在MDI方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据为:X-392.626；Y-246.460；Z-32.033。表示加工原点设置在机床坐标系的X=-392.626;Y=-246.460;Z=-32.033的位置上。2.2数控机床的坐标系6、校对设定值校对工作的具体过程如下：在设定了G54加工坐标系后，再进行回机床参考点操作，其显示值为：X+392.626，Y+246.4