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数控编程基本知识
2008年05月23日 星期五 01:19 P.M.
数控加工程序编制就是将加工零件的工艺过程、工艺参数、工件尺寸、刀具位移的方向及其它辅助动作（如换刀、冷却、工件的装卸等）按运动顺序依照编程格式用指令代码编写程序单的过程。所编写的程序单即加工程序单.
1机床坐标系和运动方向的确定
机床的直线运动X、Y、Z三个坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系，如图11-6所示。坐标轴定义顺序是先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。对工件作旋转运动的机床（如车床）以刀具远离工件方向为X轴的正方向；对刀具作旋转运动的机床（如立式铣床），刀具为Z轴时，面对刀具主轴向立柱看，右方向为X轴的正方向。
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三个旋转轴坐标系分别平行于X、Y、Z坐标轴，按右手螺纹前进方向取为正向。2数控车床的基本指令
1．程序格式
加工程序通常由程序开始、程序内容和程序结束等三部分组成。
程序开头为程序号，用于加工程序的开始标识，程序号通常由字符“%”及其后的四位数字表示。
程序结束可用辅助功能M02（程序结束）、M30（程序结束，返回起点）等来表示。
程序的主要内容由若干个程序段（BLOCK）组成，程序段是由一个或若干个信息字组成，每个信息字又是由地址符和数据符字母组成。信息字是指令的最小单位。
2．程序段格式
目前常用的是字地址程序段格式，应用标准是JB3832-85。
下面是一个典型的字地址程序段格式：
N001 G01 X60.0 Z-20.0 F150 S200 T0101 M03 LF
其中， N001—表示第一个程序段
G01—表示直线插补
X60.0 Z-20.0—分别表示X，Z坐标方向的移动量
F，S，T—分别表示进给速度、主轴转速、刀具号
M03—表示主轴按顺时针方向旋转
LF—表示程序段结束
3．数控系统中的基本功能代码
（1）程序段序号：N10、N20…
（2）准备功能：G00－G99 是使数控装置作某种操作的功能。
G代码分为模态代码和非模态代码两种。所谓模态代码是指某一G代码（G01）一经指定就一直有效，直到后边程序段中使用同组G代码（G03）才能取代它。而非模态代码只在指定的本程序段中有效，下一段程序需要时必须重写
（如G04）。
1）快速点定位指令G00
G00指令是模态代码，它命令刀具分别以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。
其指令书写格式是：G00 X＿Z＿；刀具实际的运动路线不是直线，而是折线，所以使用G00指令时要注意刀具是否和工件急夹具发生干涉，忽略这一点，就容易发生碰撞，而在快速状态下的碰撞更加危险。
2）直线插补指令G01
直线插补指令是直线运动指令，也是模态代码。它命令刀具在两坐标或三坐标间以插补联动方式按指定的F进给速度（单位为mm/min）作任意斜率的直线运动。
其指令书写格式是：G01 X＿Z＿F＿；F指令也是模态指令，它可以用G00指令取消。如果早G01程序段之前的程序段没有F指令，则机床不动。因此，G01程序中必须还有F指令。
3）圆弧插补指令G02/G03（采用笛卡尔坐标判断）
圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。在车床上加工圆弧时，不仅要用G02/G03指出圆弧的顺逆时针方向，用XZ指定圆弧的终点坐标，而且还要指定圆弧的半径。
其指令书写格式是：G02/G03 X＿Z＿R＿；
（3）辅助功能：用来指定机床的辅助动作（如机床的启停、转向、切削液的开关、主轴转向、刀具夹紧松开等〕
M00－程序暂停
M01－程序计划暂停
M02－程序结束
M03－主轴正转（CW）
M04－主轴反转（CCW）
M05－主轴停转
M06－加工中心换刀
M07、M08－冷却液开
M09－冷却液关
M10－工件夹紧
M11－工件松开
M30－程序结束，返回起点
M03和M04指令之间必须用M05指令使主轴停转后进行。
（4）进给功能F
如果采用直接指定法，在F后面直接写上要求的进给速度，如F1000，表示进给量是1000mm/min)；车螺纹、攻丝和套扣时，由于进给速度与主轴转速有关，F后面数字是指定的导程。
（5）主轴功能S
S指定主轴转速，如S800，表示主轴转速为800r/min。
（6）刀具功能T
指令数控系统进行换刀，用地址T和其后的4位数字来指定刀具号和刀具补偿号（刀具偏置号）。前2位是刀具序号：0~99，后2位是刀具补偿号：0~32。每一刀具加工结束后，必须取消刀具补偿。
刀具序号可以和刀盘上的刀位号相对应；
刀具补偿包括形状补偿和磨损补偿；
刀具序号和刀具补偿号不必相同，为方便起见也可一致。
在数控装置中，程序的记录是靠程序号来辨别的，即调用程序或者编辑程序都要通过程序号来调出。
1．程序编号的结构：O ；
“O”后面数字用4位数（1~9999）表示，不允许为“0”。
2．程序段顺序号：在程序段前加上顺序号，如：N ；
“O”后面数字用4位数（1~9999）表示，不允许为“0” 。
工件坐标系的设定
工件安装在卡盘上，机床坐标系与工件坐标系一般是不重合的，为便于编程，应建立一个工件坐标系，使刀具在此坐标系中进行加工。
G50 X Z
该指令规定刀具起刀点或换刀点至工件原点的距离，坐标X，Z为刀尖在工件坐标系中的起始点位置。
对于有刀具补偿功能的数控机床，其对刀误差可以通过刀具偏移来补偿，所以调整机床时的要求并不严格。
数控车床的基本对刀方法
常用的对刀方法有三种：试切对刀法、机械检测对刀仪对刀、光学检测对刀仪对刀。
采用G50 U W 可以使坐标系产生平移，用新的坐标值代替旧的坐标值，使机床坐标系与工件坐标系相互取代。应当注意，在机床坐标系中，坐标值是刀架中心点相对于机床原点的距离；而在工件坐标系中，坐标值是刀尖相对工件原点的距离.
数控铣削编程方法与应用
1．数控铣床的坐标系
（1）机床坐标系
机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的零点（机械零点），它由厂家在生产机床时确定。
XK5032立式数控铣床符合ISO规定，即以机床主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件方向为Z轴正方向；X轴规定为水平平行于工件工件装夹表面，人在工作台前面对主轴，右方向为X轴正方向；Y轴垂直于X，Z轴坐标轴，其方向根据笛卡儿坐标系右手定则确定。
（2）工件坐标系
工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，由编程人员编制程序时根据零件特点选定。
（3）工件坐标系的设定
工件坐标系的设定是进行变成计算的第一步，应当根据不同的加工要求和编程的方便性恰当选择。
1）用G92设定工件坐标系
其输入格式：G92 X Y Z
该指令可以出现在程序的第一段，也可出现在程序段中间，以重新设定工件坐标系。数控系统执行该指令前，一般先把刀具置于一个合适的位置，执行该段程序后，机床并不产生运动，只是把坐标设定值送入内存。
2）G54~G59设定工件坐标系
XK5032立式数控铣床还可以通过CRT/MDI在参数设置方式下，设定6个不同的工件坐标系。这6个坐标系分别被记忆成G54、G55、G56、G57、G58、G59，在加工时通过G54~G59指令选择相应的坐标系。
G90指令与G54~G59指令的使用区别是：G92指令通过程序来设定工件加工程序，其坐标原点与当前刀具所在位置有关；而G54~G59指令通过CRT/MDI在参数设置方式下设定工件坐标系，其坐标原点与当前刀具所在位置无关。G92指令只是设定坐标系，不产生任何移动；G54~G59指令可以与G00指令等组合在相应的工件坐标系中进行位移。
2．主要功能指令
（1）常用辅助功能指令
用来指定机床的辅助动作和状态（如机床的启停、转向、切削液的开关、主轴转向、刀具夹紧松开等〕
M00－程序暂停，机床的转动、进给、切削液停止。重新启动机床后继续执行下面的程序；
M01－程序选择停止指令，只有按下面板上“选择停止”键，该指令才有效。执行该指令，与M00相似。按“启动”键，继续执行下面的程序；
M02－程序结束，机床处于复位状态；
M03－主轴正转（CW）；
M04－主轴反转（CCW）；
M05－主轴停转。M03和M04指令之间必须用M05指令使主轴停转后进行；
M08－冷却液开；
M09－冷却液关；
M98－放在主程序中，用来调用子程序。格式为：M98 P ，其后8位数字，前4位是调用次数，后4位是子程序号。调用1次时，前4位可省略。
M99－放在子程序最后，用来返回主程序的相应程序段。当M99后不跟任何代码时，返回调用程序的后一段程序段。否则返回到M98 P 所指定的P后的程序段。
当M99单独在主程序中使用时，不跟任何代码，返回主程序的开头，否则返回到主程序P指定的程序段。
（2）绝对尺寸指令和增量尺寸指令
1）绝对尺寸方式（G90）
在该方式下，程序段中的尺寸为绝对坐标值。
2）增量尺寸方式（G91）
在该方式下，程序段中的尺寸为增量坐标值，即相对于前一工作点的增量值。
实际编程中，G90和G91并无特殊规定，可根据给定零件的已知条件选择。
（3）基本进给指令（G指令）
1）快速进刀指令（G00）
G00 X Y Z ；最快进给速度为系统默认，由系统参数调整；
2）直线插补指令（G01）
G01 X Y Z F ；注意到G90和G91时，起刀的原点不同，F单位是mm/min；
3）圆弧插补指令（G02、G03）
在XY平面（G17）内，
G02 X Y R F 顺圆插补
G03 X Y R F 逆圆插补
或者：
G02 X Y I J F 顺圆插补
G03 X Y I J F 逆圆插补
采用G90时，X Y Z 是圆弧终点相对于工件零点的坐标，采用G91
时，X Y Z 是圆弧终点相对于圆弧起点的坐标。
I J K 是圆弧的圆心坐标值，均为圆心点相对于圆弧起点的增量值。
R 为圆弧半径。圆心角小于等于180度R为正值、圆心角大于180度R为负值。当圆弧为整圆时，不能用R，只能用I，J，K。
4）进给暂停指令（G04）
G04指令可使进给暂停，刀具在某一点停留一段时间后再执行下一段程序。输入格式：
G04 X 或G04 P ；
X 或P 均为指定进给暂停时间。两者区别是：X后面可带小数点，单位
是s；P后面数字不能带小数点，单位为ms。如，G04 X3.5，或者G04 P3500，都表示刀具暂停了3.5秒。
（4）补偿指令
1）刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）
G41为左刀补指令，表示沿着刀具进给方向看，刀具中心在零件轮廓的左侧；
G42为右刀补指令，表示沿着刀具进给方向看，刀具中心在零件轮廓的左侧；
输入格式：
G41（G42）G01 X Y D ；
式中，D 为刀具号，存有预先由MDI方式输入的刀具半径补偿值。
G40为取消刀具半径补偿指令；
输入格式：
G40 G01 X Y ；
刀补指令使用注意：
G40与G41或G42要成对使用；
从无刀补状态进入刀补状态转换时必须采用G00或G01直线移动指令，不能用G02、G03；
刀补撤消时也要用G00或G01直线移动指令。
2）刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）
G43为正补偿，表示刀具在Z方向实际坐标值比程序给定值增加一个偏移量；
G42为负补偿，表示刀具在Z方向实际坐标值比程序给定值减少一个偏移量；
输入格式：
G43（G44）G01 Z H ；
式中，H 为刀具号，存有预先由MDI方式输入的刀具长度补偿值。
G49为取消刀具长度补偿指令；
输入格式：
G49 G01 Z ；
（5）固定循环指令（G98、G99、G80）
固定循环指令是用一个特定的G指令代替某个典型加工中几个固定、连续的动作，使加工程序简化。固定循环主要用于孔加工，通常包括以下六个基本动作。
动作一 ——X，Y轴快速定位（初始点）；
动作二 ——快速移动到R点；
动作三 ——切削进给进行孔加；工
动作四 ——执行孔底动作（包括暂停、刀具移位等）；
动作五 ——返回到R点；
动作六 ——快速返回到初始点。
固定循环的输入格式：
G98（G99）G X Y Z R Q P L
式中，G98—返回初始点；
G99—返回R点；
G —孔加工固定循环方式；本系统的孔