1、第三章第三章 数控编程基础数控编程基础 编制加工程序时，必须把待加工零件全部工艺过程、工艺参数等加工信息以代码的形式记录在控制介质上。才能通过控制介质上的信息来控制机床进行加工。数控编程的方法可分为手工编程和计算机辅助自动编程两种，编程的主要内容及步骤包括：分析零件图样、确定加工工艺方案、数值计算、编写加工程序单、程序校验及首件试切等。如果全部过程都是手工完成的，则称为手工编程。计算机辅助编程则是利用计算机完成从数值计算到程序校验的过程。目前的主要编程软件有：U.G、PRO/E、MASTERCAM、CAXA等。第一节第一节 编程的一般步骤编程的一般步骤下面我们以加工图3-1所示零件为例，说明数
2、控编程的一般步骤。一一、零件图样分析零件图样分析拿到零件图纸后，首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度和毛坯形状及热处理要求等。通过分析，确定该零件是否适合在数控机床上加工，以及适宜在哪种数机床上加工。检查零件的结构工艺性和加工工艺性，即检查零件图纸的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点，构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分、准确。对被加工零件的精度及技术要求进行分析，以制定加工工艺方案。图3-1 编程实例图3-1所示的零件为一个凸模，已经过粗加工，本道工序只需进行凸台的精加工，余量为0.5mm，材料为45号钢。精度较高的尺寸有两个，一个是140，另一个是56，其余尺寸为自由公差。二二、制定加工
3、工艺方案制定加工工艺方案 在图纸分析的基础上，确定加工方法、装夹方式、进给路线、使用的刀具及切削用量等。对图3-1所示的零件，拟在立式铣床或加工中心上加工，取140mm圆弧的圆心为X、Y方向的编程原点及加工原点，符合基准统一原则，Z方向原点取在工件的上表面。因余量不大，直接进行精加工，使用20mm硬质合金立铣刀，主轴转速为500r/min，按F=fZnZ=0.15003算得进 图3-2 走刀路线 图3-3 笛卡尔直角坐标系给速度为150mm/min(式中fZ为精加工每齿进给量,Z为铣刀齿数,n为主轴转速)。进、退刀点均取在直线与圆弧的交点A处，使用顺铣加工。走刀路线如图3-2所示。三三、数值计
4、算数值计算 加工方案制定后，确定了编程坐标系，就可以计算出数控加工所需的各点坐标。对点位控制数控机床加工，一般不需进行数值计算，最多进行一些尺寸的转换换算就行了。对轮廓控制数控机床加工，则分两种情况，一种情况是：零件的形状较简单，数控系统的插补功能与组成零件轮廓的几何要素相同（如直线和圆弧等），计算也较简单，只需计算基点（组成零件轮廓的几何要素的交点或切点）坐标，可以手工进行。另一种情况是：零件形装比较复杂，组成零件轮廓的几何要素与机床的插补功能不一致，此时，不仅要计算基点坐标，还要计算节点（用机床的插补线段逼近轮廓曲线，插补线段与轮廓曲线的交点）坐标，并保证逼近误差在允许的范围内。对三轴联动
5、以上的机床，由于大多数三轴联动加工还不能实现刀具半径自动补偿，还要计算刀具中心轨迹。这种情况下，计算工作只能通过计算机来完成。图3-1所示零件中，轮廓曲线由圆弧和直线组成，不需计算节点坐标，但有A、B两个基点坐标需要计算。由于140和56两尺寸均非对称公差，编程尺寸不能按图纸尺寸进行，需进行尺寸转换。经计算得：直径140的编程尺寸为 139.95850.0415，56；距离尺寸56的编程尺寸为 55.9820.018。列圆和直线的方程求得 A点坐标为：A（55.982，-42.2815）；B点坐标为：B（55.982，42.2815）。四、填写加工程序单四、填写加工程序单根据计算出的坐标值和确
6、定的加工工艺路线、工艺参数，结合数控机床对输入信息的要求，按数控系统规定的功能指令代码及程序段格式编写加工程序单。编写程序时，还要了解机床加工零件的过程，以便填入必要的工艺指令，如机床启停、冷却液开关、加工中暂停等。五五、程序校验，首件试切程序校验，首件试切 程序编写完成后，检查由于计算和编写程序造成的错误等。校对方法为：首先，将程序单进行初期检查，用笔代替刀具按程序运行的过程在坐标纸上划出加工路线。之后，在有CRT图形显示的数控机床上进行模拟加工，看刀具的运动轨迹及模拟加工出的工件形状是否正确。程序校验完成后，必须在机床上试加工，因为，校验方法只能检查机床的运动是否正确，不能查出被加工零件的
7、加工精度。如果加工出来的零件不合格，要分析原因，针对造成不合格的原因修改工艺和加工程序，再试加工，直到加工出的零件满足图纸要求为止。第二节第二节 数控铣床的坐标系数控铣床的坐标系 为便于编程时描述机床的运动，简化程序的编制方法及保证记录数据的互换性，数控机床的坐标和运动方向都已标准化，此处仅作介绍和说明。一一、坐标系的确定原则坐标系的确定原则 1刀具相对于静止的工件而运动的原则。即总是把工件看成是静止的，刀具作加工所需的运动。2标准坐标系（机床坐标系）的规定 在数控机床上，机床的运动是收数控装置来控制的，为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐
8、标系才能实现，这个坐标系就称为机床坐标系。标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系。它用右手的大拇指表示X轴，食指表示Y轴，中指表示Z轴，三个坐标轴相互垂直，即规定了它们之间的位置关系。如图33所示。这三个坐标轴与机床的各主要导轨平行。A、B、C分别是绕X、Y、Z旋转的角度坐标，其方向遵从右手螺旋定则，即右手的大拇指指向直角坐标的正方向，则四指的绕向为角度坐标的正方向。3运动的方向 数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件与刀具之间距离的方向。二二坐标轴的确定方法坐标轴的确定方法 1Z坐标的确定 Z坐标是由传递切削力的主轴所规定的，其坐标轴平行于机床的主轴。2X坐标的确定 X坐标一般是水平
9、的，平行于工件的装夹平面。是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对卧式铣（镗）床或加工中心来说，从主要的刀具主轴方向看工件时，X轴正方向向右；对单立柱的立式铣（镗）床或加工中心来说，从主要的刀具主轴看立柱时，X轴的正方向向右；对双立柱（龙门式）铣（镗）床或加工中心来说，从主要的刀具主轴看左侧立柱看时，X轴正方向向右。3Y坐标的确定 确定了X、Z坐标后，Y坐标可以通过右手笛卡尔直角坐标系来确定。图3-4是立式数控铣床和卧式铣镗床的坐标示意图，读者可以参考以上坐标轴的确定规则自己判断。图3-4(a)立式数控钻铣床的坐标轴 图3-4(b)卧式数控铣镗床的坐标轴 三三、机床坐标系机床坐标系 仅仅确定了
10、坐标轴的方位，还不能确定一个坐标系，还必须确定原点的位置。数控加工中涉及到三个坐标系，分别是机床坐标系、加工坐标系和编程坐标系，对同一台机床来说，这三个坐标系的坐标轴都相互平行，只是原点位置不同。机床坐标系的原点设在机床上的一个固定位置，它在机床装配、安装、调整好后就确定下来了，是数控加工运动的基准参考点。在数控铣床或加工中心上，它的位置取在X、Y、Z三个坐标轴正方向的极限位置，通过机床运动部件的行程开关和挡铁来确定。数控机床每次开机后都要通过回零运动，使各坐标方向的行程开关和挡铁接触，使坐标值置零，以建立机床坐标系。图图3-5 3-5 机床坐标系、编程坐标系与加工坐标系机床坐标系、编程坐标系
11、与加工坐标系 四四、编程坐标系编程坐标系 编程人员在编程时，需要把零件的尺寸转换为刀具运动的坐标，这就要在零件图样上确定一个坐标原点，这个坐标原点就是编程原点，它所决定的坐标系就是编程坐标系。其位置没有一个统一的规定，确定原则是以利于坐标计算为准，同时尽量做到基准统一，即使编程原点与设计基准、工艺基准统一。五五、工件坐标系工件坐标系 工件坐标系实际上是编程坐标系从图纸上往零件上的转化，编程坐标系是在纸上确定的，工件坐标系是在工件上确定的。如果把图纸蒙在工件上，两者应该重合。数控程序中的坐标值都是按编程坐标计算的，零件在机床上安装好后，刀具与编程坐标系之间没有任何关系，如何知道程序中的坐标所对应
12、的点在工件上什么位置呢？这就需要确定编程原点在机床坐标系中的位置，通过工件坐标系把编程坐标系与机床坐标系联系起来，刀具就能准确地定位了。如图3-5（b b）所示的工件，编程坐标系原点取在O3点，工件装到工作台上后，如图3-5（a）所示，通过回零操作，把机床坐标系原点建立在O1点，要使刀具正确加工零件，必须把工件坐标系原点建立在图示的O2点，O2点在机床坐标系中的位置通过对刀获得。假设通过对刀，得到O2点与O1点间的距离为X方向100mm，Y方向50mm，Z方向40mm，则可通过G54指令或G92指令把加工坐标系原点建立在O2点,即指明了编程坐标系在机床坐标系中的位置。第三节第三节 刀具轨迹的坐
13、标值计算刀具轨迹的坐标值计算 一、基点与节点的概念一、基点与节点的概念 一个零件的轮廓是由许多几何元素所组成，如直线、圆弧、二次曲线以及其他曲线等。构成零件轮廓各几何元素之间的联结点（交点或切点）称为基点。如两直线间的交点，直线与圆弧或圆弧与圆弧间的交点或切点等。目前一般的数控机床都具备直线和圆弧插补功能，对于由直线和圆弧组成的平面轮廓，编程时只需计算各基点的坐标。根据填写加工程序单的要求，基点直接计算的内容有：每条运动轨迹的起点和终点在选定坐标系中的坐标，圆弧运动轨迹的圆心坐标值。基点直接计算的方法比较简单，可根据零件图所给的已知条件人工完成。在计算时，要注意小数点后的位数要留够，以保证足够
14、的精度。当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的数据处理工作中，常用多个直线段或圆弧等曲线形式去近似代替非圆曲线，这称为拟合处理，逼近线段的交点或切点称为节点。对于一些平面轮廓是非圆方程曲线Y=F（X）组成，如渐开线、阿基米德螺线等，只能用能够加工的直线和圆弧去逼近它们，这时数值计算的任务就是计算节点的坐标。如铣削加工时，是用平底立铣刀的刀底中心作为刀位点，在大多数情况下，编程轨迹并不与零件轮廓完全重合，对于具有刀具补偿功能的数控系统，编写程序时，只要在程序的某个位置写入刀补命令就可以达到目的，这时可直接按零件轮廓形状，并作为编程时的坐标数据。反之，就得换算
15、成刀具的轨迹点的坐标，计算就相当复杂。零件图的数学处理主要是计算零件加工轨迹的尺寸，即计算零件加工轮廓或刀具中心轮廓的基点和节点的坐标，以便编制加工程序。二、数值计算的内容二、数值计算的内容根据加工零件图样，按照设定的编程坐标系、已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的数据，就是数控编程的数值计算，其内容包括计算零件轮廓的基点、节点以及机床所用刀具刀位点的轨迹的坐标值。、建立编程坐标系，确定编程坐标系的原点计算前应该先确定工件编程坐标的原点，才能将图样尺寸转换成编程尺寸数字。相同零件用同样方式的加工，由于原点选得不同，编程尺寸的数字也是不同的。从理论上说，原点选在任何位置都是可以的
16、，但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观（至少让部分尺寸点的指令值与零件图上的尺寸值相同），应尽可能把原点的位置选得合理些。原点选择要尽量满足计算编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准点；具有对称特性的零件，程序原点应选在对称中心线上。、绝对坐标值与相对坐标值的确定）绝对坐标值指加工轮廓曲线上所有坐标点的位置以坐标原点为基准的坐标值，所有坐标点的计算值是相对于坐标原点的坐标值。如图3-6所示，A点坐标Z1、X1就是相对于坐标原点O的值。2）增量坐标值指加工轮廓曲线上当前坐标点的坐标值相对于前一基点为原点的坐标值，或刀具中心轮廓的基点和节点的
17、坐标，以便编制加工程序。图图3-63-6坐标值计算应用坐标值计算应用图3-7坐标值计算图例 图3-8尺寸链简图 CBAOYX图3-9尺寸链计算图例增量坐标值是建立在绝对坐标值的基础上，只是在计算上的简便应用。如图3-7所示，刀具由A运行到B，此时B相对于A点的坐标为X向-20，Y向为0。标注为BA为（-20，0）。而A相对于B点的坐标为X向20，Y向为0。标注为AB为（20，0）。实际上，相对坐标值求得就是终点绝对坐标值与起点绝对坐标值各方向之间的差值。3）坐标值的选用 绝对坐标值的应用特点采用绝对坐标值计算时各坐标点位置间不会产生累积误差，但有些数控系统需进行两种坐标尺寸方式之间的数值换算。
18、增量坐标值的应用特点增量坐标值运算简便且直接，并与数控装置以增量值进行数字控制的方式相一致，采用平面解析几何计算法以外的各种常用计算法解得的各基点坐标，可以不经换算而直接用于加工程序段。3.确定编程尺寸 若图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致，应先将图样上的各个基准尺寸换算为编程坐标中的尺寸，再进行下一步数学处理工作。1）直接换算 取中值尺寸时，如果遇到比机床所规定的最小编程单位还小一位的数值时则应尽量向其最大实体尺寸靠拢并圆整。2）间接换算 图样中未直接标出的尺寸，需要通过尺寸基准、尺寸链的解算而得到。尺寸链主要由线性尺寸链和角度尺寸链组成。封闭环的基本尺寸L0=所有增环之和所有减环
19、之和 封闭环的最大极限尺寸所有增环最大尺寸之和所有减环最小尺寸之和 封闭环的最小极限尺寸=所有增环最小尺寸之和所有减环最大尺寸之和，如图3-8所示。例：已知条件如图3-9所示，求编制程序时的L尺寸。加工中需要控制L尺寸的变化范围。求中值作为编程尺寸 L=(30.05+29.65)/2 =29.85 mm65.2905.507.7905.3095.4980max,min,min,0min,max,max,0nnnnLLLLLL求中值作为编程尺寸 L=(30.05+29.65)/2=29.85 mm4.确定加工路线，刀具轨迹点的坐标值计算表示刀具特性的点称为刀位点，编程时用该点的运动来描述刀具的运
20、动，运动所形成的轨迹，与零件轮廓是相一致的。如果不考虑刀具补偿时，刀具轨迹就是零件轮廓形状。由此，就有轮廓编程与刀位点编程的概念，轮廓编程就是按照零件的形状来进行编程的方法，暂时不考虑刀具，加工操作时将刀具补偿值放到数控系统中，系统会自动计算并补偿到运动轨迹坐标中去；而刀位点编程从一开始就将刀位点与零件轮廓之间的关系考虑，并纳入到计算中，操作时不需要对刀具进行补偿。坐标值计算作图计算法代数计算法平面几何计算法三角函数计算法基点的直接计算平面解析几何计算法演绎计算法直线拟合计算法圆弧拟合计算法节点的拟合计算图图3-103-10常用计算方法常用计算方法 三、常用的计算方法三、常用的计算方法 在手工
21、编程的数值计算中，除了非圆曲线的节点坐标值需要进行较复杂的拟合计算外，其它各种计算通过所学的数学基础知识，灵活运用就可计算得到各基点的坐标值。坐标值计算的一般方法如图3-10所示。（一）、解题的几个基本环节 1.解题分析 对图形各要素的分析；对编程图形的描述；确定几何关系。2.解题步骤 一般根据轮廓中几何要素依次出现的顺序安排；也可将条件成熟的基点坐标先解出，然后再去分析、解决其几何关系暂不明朗的其他点坐标。3.计算结果 只需要列出编程时所需各基点的坐标值，并经过圆整为机床控制精度之内的数值标出。4.结果初验 主要是根据零件图样上整个加工轮廓的起终点间，其相互坐标位置在进给坐标轴方向的总增量，
22、是否与各运动程序段中所填写的各增量之和相吻合。（二）、常用数学处理方法 常用直线方程的形式1）直线方程的一般形式 Ax+By+C=02)直线方程的标准形式（斜截式）y=kx+b3）直线方程的点斜式 y-y1=k(x-x1)4）直线方程的截距式 5）直线方程的法线式 xcosA+ysinA-p=0 常用的圆方程1）圆的标准方程 （x-a）2+（y-b）2=R22)圆的一般方程 x2+y2+Dx+Ey+F=03)圆心在坐标原点上的圆方程 x2+y2=R24）圆的极坐标方程 x=acos（）y=bsin（）1直线和圆弧轮廓基点计算方法 由直线和圆弧组成轮廓的零件是很常见的，计算这些基点的方法通常有两
23、种，一种方法是应用解析几何原理，联立方程组求解；另一种方法是利用几何元素之间的三角函数关系求出各坐标点的值。例例1 1：已知条件如图3-11所示，用代数和平面几何计算法求出编程时所需的x值。1bYaX代 数 和 平 面 几 何 计 算 示 例 件 一切 点计 算 分 析 图 一 图3-11代数和平面几何坐标计算例图 解：作计算用分析图，如图3-11所示，其中O为R20mm的圆心，A为切点。因为，BOA=CAD,并均为直角三角形,所以OBA相似于ACD。由相似三角形关系 例例2 2：已知编程用轮廓尺寸如图3-12所示，用平面几何计算法求各基点和圆心的增量坐标值。解题分析如图3-12所示。1）求解
24、目的是得到A、G、S、W点的坐标值。2）用圆心连线和垂直坐标轴的方法寻找线段关系。3）直角三角形的勾股定理和相似三角形的比 解得BA5.2409722（mm）最后计算得x8.70（mm）例关系是解决问题的关键。4）求解过程：ADCGNGMSSVVW。例例2 2：已知编程用轮廓尺寸如图3-12所示，用平面几何计算法求各基点和圆心的增量坐标值。解题分析如图3-12所示。1）求解目的是得到A、G、S、W点的坐标值。2）用圆心连线和垂直坐标轴的方法寻找线段关系。3）直角三角形的勾股定理和相似三角形的比例关系是解决问题的关键。4）求解过程：ADCGNGMSSVVW。例例3 3：已知条件如图3-13所示，
25、试用三角计算法求各基点及圆心的增量坐标值。计算分析图计算示例图图3-12平面几何计算法计算例图 三角计算法示例NMEDBASKO1JHGFOC分析图图3-13用三角法计算坐标值例图 解题分析：1）因已知零件的外形较小，为了使其几何关系清晰、明确，先按放大若干倍的比例画出已知图形，然后添加各条辅助如下图所示。2）B点为DB直线与R7MM圆弧相切的切点，故OB垂直DB。3）F点为过D点作O1O延长线的垂线所得交点。4）OA点为过O点作NS的的平行线。5）HO，JD和KB均垂直于NS。6）C点为过B点作JD直线的垂线所得交点。计算结果分别为：1）基点B相对于A点的坐标为（-4.61，6.58）2）基
26、点D相对于B点的坐标为（-2.27，0.82）3）基点O1相对于D点的坐标为（1.25，7.9）4）基点E相对于D点的坐标为（-1.45，-0.4）5）基点M相对于E点的坐标为（-5.58，0）2非圆曲线的节点计算 为了能在具有直线和圆弧插补功能的数控机床上加工出来非圆曲线，需要直线段或圆弧段代替或逼近这些曲线，节点计算实际上就是用直线段或圆弧段逼近非圆曲线的交点或切点的坐标。)选择插补方式即直线段逼近非圆曲线、用圆弧段逼近非圆曲线。采用直线段逼近时，数学处理较简单，但是计算的坐标数据值多，同时应考虑到直线段距离长度，在允许的误差范围内选择，长度越长，坐标数据相对少，加工表面质量会降低。采用圆
27、弧段逼近非圆曲线，不仅大大减少程序段的数目，而且表面质量好，但计算复杂。2）插补节点坐标计算 常用的非圆曲线节点的计算方法有用直线段逼近的等间距法直线逼近、等弦长法直线逼近、等误差法直线逼近和用圆弧段逼近的圆弧分割法、三点圆法、相切圆法等。等间距法是使某方向坐标的增量相等，然后求出曲线上相应的节点，将相邻节点连成直线，用这些直线段组成的折线代替原来的轮廓曲线，如图3-14所示，其特点是计算简单，坐标增量的选取可大可小，选得越小加工精度越高，但节点会增多，相应的计算量也将增加。实际上，非圆曲线的节点计算用手工方法既复杂又繁琐，借助于计算机辅助设计工具很容易得到各个坐标值。=(x)XX 图图3-1
28、43-14等距离法等距离法OX第四节第四节 程序编制的基本概念程序编制的基本概念 数控编程分为手工编程和自动编程。手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及加工程序的编制。零件形状不十分复杂，一般采用手工编写数控加工程序。自动编程是通过计算机的自动编程软件完成对刀具运动轨迹的运算并能自动生成数控加工程序的一种方法，大多应用在零件形状较为复杂手工难以完成时的场合，特别是一些三维立体形状的零件，运动轨迹计算复杂繁琐时优先采用。数控程序把零件加工的工艺过程、工艺参数（进给量、切削参数、主轴转速等）、位移数据（几何形状和尺寸）、开关命令等信息用数控系统规定的功能代码（如G、M、S、T等指令）和格式按照加工顺序
29、编制而成，并记录在信息载体上。信息载体的形式可以是穿孔纸带、磁盘等各种记载二进制信息的介质，通过数控机床的输入装置可以将编制程序的内容传输到数控系统，进而加工出合格的零件，数控程序的质量如何直接影响着产品的质量。一、数控编程中的标准及代码一、数控编程中的标准及代码 无论哪一种数控机床的加工，必须把代表各种不同功能的指令代码以程序的形式输入到数控装置，由数控装置进行运算和处理，发出脉冲信号去控制数控机床的各个运动部件的动作，完成零件的切削加工。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等方面，国际上已形成了两种通用的标准，即国际标准化组织（ISO）标
30、准和美国电子工业协会（EIA）标准。我国机械工业部根据ISO标准制定了JB305082数字控制机床用七单位编码字符和JB305182数字控制机床坐标和运动方向的命名以及JB320883数字控制机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码。但是由于各个数控机床生产厂家所用的标准尚未完全统一，其所用的代码、指令及其含义不完全相同，因此在编制程序时必须按所用数控机床编程说明书中的规定进行。ISO代码是国际标准化组织标准代码，采用位标准穿孔带作为数控系统的控制介质，由位二进制数和位偶较验位组成，穿孔带上每一排孔都为偶数。EIA代码是美国电子工业协会标准，专门用于数控机床及辅助设备，其每一行都是奇
31、数孔，其第位作为补奇用。目前生产的数控机床都能识别这两种标准代码，数控系统在进行使用之前，应由调试人员调整到你习惯使用的格式代码。穿孔纸带也叫纸带、指令带，它是数控装置常用的控制介质。穿孔纸带上必须用规定的代码，以规定的格式排列，并代表规定的信息。数控装置读入这些信息后，对它进行处理，用来指挥数控机床完成一定的机械运动。代码是数控系统传递信息的语言，程序单中给出的字母、数字或符号都按规定穿出孔来（即信息孔）。有孔表示二进制的“1”，无孔表示二进制的“0”。根据穿孔纸带上一排孔有、无状态的不同，便可以得到不同的信息，如图3-15所示。（一）数控编程中的代码，见表（一）数控编程中的代码，见表3-1
32、3-1。（二）常用地址字在数控系统中的用法，见表（二）常用地址字在数控系统中的用法，见表3-23-2。1程序段号N 它也叫顺序号字，位于程序段之首，它的地址符是N，后续数字一般24位。程序段号可以用在主程序、子程序和宏程序中，例如N010。数控装置读取某段的程序时，该程序段序号由屏幕显示，以便操作者了解和检查程序段执行情况。2准备功能字G指令 准备功能字的地址符是G，所以又称G功能或是图图3-153-15穿孔纸带穿孔纸带 G指令。它是使机床建立起某种加工方式的一种指令。G符号后多为两位数G00G99，共100条。另外，不同型号的数控机床所使用的G码并非完全相同，应根据所使用机床的规定G码，来编
33、写加工程序，正确使用G功能。3尺寸字 它由坐标地址符（X、Y、Z等）和其后带正、负号的数字组成，用于给定坐标轴的移动方向和位移量。例如X30.0，表示X轴正方向30mm。4辅助功能字 辅助功能字由地址符M和随后的两位数字组成。用来指定数控机床辅助装置的接通和断开，表示机床各种辅助动作及其状态，如主轴的旋转方向、启动和停止，切削液供给和关闭，工件或刀具夹紧和松开，刀具更换等功能。5主轴转速功能字 它由地址符S和其后的数字组成，所以也称为S功能或S指令，用于指定主轴的转速，单位是r/min。6进给功能字F 地址符用F，所以又称F功能或F指令，F后带有数字，用于指定刀具相对于工件的进给速度。一般情况
34、下，可分为每分钟进给(mm/min)和主轴每转进给(mm/r)两种。7刀具功能字T 刀具功能字用地址符T及其后的数字表示，所以也称为T功能或T指令。T指令的功能含义主要是用来指定加工时使用的刀具号。二、数控程序的结构二、数控程序的结构（一）程序的结构 一个零件程序是一组被传送到数控系统中去的指令和数据。一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的，指令字由地址符和数字组成，它代表数控机床的一个位置或动作。一个完整的加工程序包括开始符、程序名、程序主体和程序结束指令，如图3-16所示。程序的构成：由多个程序段组成。O0001；机能指定程序号
35、，每个程序号对应一个加工零件。N010 G92 X0 Y0；分号表示程序段结束。%1000N01G91G00X50Y60N10G01X100Y500F150S300M03N.N200 M02程序程序段指令字图 3-16 程序的结构N020 G90 G00 X50 Y60；可以调用子程序。N150 M05；N160 M02；程序结束。需要注意：不同的数控系统和不同生产厂家生产的数控机床，在格式使用上还是有所不同，所以要求使用者必须对机床充分了解。1程序号 程序号为程序的开始部分，为了区别存储器中的程序，每个程序都要有程序编号，在编号前采用编号地址码。如在FANUC系统和国产华中世纪星系统，一般采
36、用英文字母O作为程序编号地址，而一些系统采用P、%等。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，每个程序段由一个或多个指令构成，它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。（二）程序段格式 程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规则，通常有字地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的为字地址程序段格式，又称地址可变程序段格式，如图3-17 所示。1字地址程序段格式 N.G.X.F.M.S.程序段辅助功能字主轴功能字工艺功能字尺寸字准备功能程序段号图3-17 程序段的格式 字地址程序段
37、格式由语句号字、数据字和程序段结束组成。该格式的优点是程序简短、直观以及容易检验、修改，这种格式在目前广泛使用。字地址程序段格式如表3-3所示。采用字地址程序段格式编写的程序有以下特点：a、程序段中各信息字先后顺序并不严格，不必要的字可省略；b、数据符的位数可多可少，但不得大于规定的最大允许位数；c、某些功能字处于模态指令（也称续效指令），模态指令一经使用，只有被同组的其他指令取代或取消后方才失效，否则继续有效，并且可以省略不写。2使用分隔符的程序段格式 这种格式预先规定了输入时可能出现的字的顺序，在每个字前写一个分隔符“B”，这样就可以不使用地址符，只要按规定的顺序把相应的数字跟在分隔符号后
38、面就可以了。如应用在数控电火花线切割机床上的3B代码，B9000 B12000 B12000 GX L2。使用分隔符的程序格式一般用于功能不多并且较固定的数控系统，但程序不直观容易出现错误。3固定程序段格式 这种程序段既无地址码也无分隔符，各字的顺序及位数是固定的，重复的字不能省略，所以每个程序段的长度都是一样的。这种格式的程序段长且不直观，目前很少使用。（三）主程序与子程序 在编制程序中，有一些固定操作的程序段重复出现，可以采用子程序编写，在根据需要进行调用，这样可以使编程简单，但在不同数控系统中要注意它们的使用方法，主要区别在以下几个方面：1程序名 主程序名与子程序名属性都相同的，如FAN
39、UC、华兴、广州数控等；不相同的，如SIEMENS系统，主程序名属性为.MPF,而子程序名属性为.SPF。2调用方式 不同系统调用方式也有所不同，如常用的用M98调用，而有些系统采用G22、G21调用。3存放位置 子程序存放的位置不同，如华中数控子程序存放位置可以放在主程序后，而其它系统多数是以单独建立一个文件的形式。三、编程中注意的问题三、编程中注意的问题 1）熟悉所使用机床的机械性能，掌握该机床数控系统所规定使用的指令、编程格式；2）对零件加工工艺等方面知识了解充分，制定合理工艺方案，合理的工艺，选择最短的加工路线，能充分缩短加工时间，提高生产效率；3）使用优化结构编制高效程序。4）注意编
40、程坐标系与工件坐标系的选择，合理运用编程指令中坐标系变换指令，保证运算和使用简便。思考练习题思考练习题 31数控编程的内容有哪些？32一个完整的加工程序由哪几部分组成？填写时各部分能否省略为什么？33 数控机床坐标系的确定原则是什么？34试说明数控加工中要用到哪些坐标系？它们之间的关系是什么？35 何谓手工编程和自动编程？36 举例说明“文字地址程序段格式”，为什么现在数控系统采用这种格式？37 何谓数控机床的机床零件、工件零点、编程零点？38 数控铣床的程序编制有何特点？39 在什么条件下数控机床可以按零件轮廓1.00 006.0006.01.0015.015.0015.01.00 15.001.0形状编程？3-10 常用地址字有哪几种？3-11 零件如图3-18所示，镗削零件上的孔。孔的设计基准是C面，设计尺寸为（1000.15）mm。为装夹方便，以A面定位，按工序尺寸L调整机床。工序尺寸280mm、80mm在前道工序中已经得到，在本工序的尺寸链中为组成环。而本工序间接得到的设计尺寸（1000.15）为尺寸链的封闭环，尺寸80mm和L为增环，280mm为减环，那么工序尺寸L及其公差应该为（）A、L=300 B、L=300 C、L=300 D、L=300图3-18 尺寸链计算练习
