数控技术 第二章

第一节 程序编制的基础知识



பைடு நூலகம்
二、数控编程的字符与代码 字符（Character）是一个关于信息交换的术语，它的定义是： 用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符 号、数学运算符等。字符是机器能进行存储或传送的记号。字符 也是我们所要研究的加工程序的最小组成单位。常规加工程序用 的字符分四类。一类是字母，它由大写26个英文字母组成；第二 类是数字和小数点，它由0～9共10个阿拉伯数字及一个小数点 组成；第三类是符号，由正（+）号和负（-）号组成；第四类是 功能字符，它由程序开始（结束）符（如“%”）、程序段结束 符（如“；”）、跳过任选程序段符（如“/”）等组成。 代码由字符组成，数控机床功能代码的标准有EIA（美国电子 工业协会）制定的EIA RS—244和ISO（国际标准化协会）制定 的ISO RS—840两种标准。国际上大都采用ISO代码，现在我国 规定新产品一律采用ISO代码。
图2-7 机床坐标系与工件坐标系
第二节

数控机床的坐标系统


三、绝对坐标系统与增量（相对）坐标系统 绝对坐标是表示刀具（或机床）运动位置的坐标值，是 相对于固定的坐标原点给出的。如图2-8a 增量坐标所表示的刀具（或机床）运动位置的坐标值是 相对于前一位置的，而不是相对于固定的坐标原点的。 如图2-8b
第一节 程序编制的基础知识
表2-3
代码 模态 M00 M01 M02 M03 M04 M05 M08 M09 M19 M20 M23 功 能 程序暂停 程序计划暂停 程序结束 主轴正转 主轴反转 主轴停止 切削液开 切削液关 主轴准停 机器人工作起动 车螺纹450
M功能代码表
代码 M24 M30 M40 M41 M42 M68 M69 M70 M71 M98 M99 模态 功 能 取消M23指令 纸带结束 主轴空档 主轴低速 主轴高速 夹头紧 夹头松 接手伸出 接手退回、自动送料 调用子程序 子程序结束并返回主程序
第一节 程序编制的基础知识





F＿为进给功能字； S＿为主轴转速功能字； T＿为刀具功能字； M＿为辅助功能; LF为程序段结束符。 3.主程序和子程序 在一个零件的加工程序中，若有一定数量的连续的程 序段在几处完全重复出现，可将这些重复的程序段按 一定的格式做成子程序，并存入到子程序存储器中。 如图2-2
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三、准备功能G代码和辅助功能M代码 用G、M指令来描述工艺过程的各种操作和运动特征。 1.准备功能G指令 准备功能G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即插补功 能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操 作。 G指令由地址符G 及其后面的二位数字组成，共有100种G指令 （G00~G99），如表2－2示。 G代码有模态与非模态两种。 表2-2第2栏中，标有字母的表示对应的G代码为模态代码（又称续 效代码），模态代码按功能分为若干组，标有相同字母的为同组。 标有“*”的表示对应的G代码为非模态代码（又称非续效代码）， 其意义见表2-2。
图2-1 程序编制的一般内容和过程
第一节 程序编制的基础知识




1.分析零件图样，确定加工工艺 根据零件图样，对零件的形状、尺寸、精度、表面质量、材料、毛 坯种类、热处理和工艺方案等进行详细分析，制定加工工艺。 2.刀具运动轨迹计算 在编制程序前要进行运动轨迹的基点、圆弧线段的圆心等坐标值计 算，这些坐标值是编制程序时需要输入的数据。所谓基点就是运动 轨迹相邻几何要素间的交点。 3.编写加工程序单 根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、加工路线、切 削参数以及辅助动作等，按照数控机床规定使用的功能代码及程序 格式，逐段编写加工程序单。 4.制备控制介质 简单程序可以直接使用键盘输入数控装置。比较复杂的程序一般通 过通信方式输入数控装置。
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（1）程序暂停指令：M00 功能：M00使程序停在本段状态，不执行下段。 当按下循环启动键后，可继续执行下一程序段。 应用：该指令可应用于自动加工过程中，停车进行某 些固定的手动操作，如手动变速、换刀等。 （2）程序计划暂停指令：M01 功能：与M00相似。预先按下“任选停止”开关，当 执行到M01时，程序即停止。若不按下“任选停止” 开关，则M01不起作用，程序继续执行。 应用：该指令常用于关键尺寸的抽样或临时停车。
第二章 数控机床的程序编制
程序编制方法一般分为两大类： （1）手工编程；（2）自动编程。 第一节 程序编制的基础知识 一、数控编程的概念 在数控机床上加工零件时，程序员根据加工零件的图样和加工工艺，将零件加工的工艺 过程及加工过程中需要的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等，按照加工顺 序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编成加工程序单。再将程序单中的全部内容 输入到机床数控装置中，自动控制数控机床完成工件的全部加工。根据零件图样和加工 工艺编制成加工指令并输入到数控装置的过程称为数控程序编制。 程序编制的一般内容和过程如图2-1所示。
第二节
数控机床的坐标系统
c
图2-4
数控车床坐标系
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数控机床的坐标系统
+X
+X
图2-5 数控铣床坐标系
图2-6 数控镗铣床坐标系
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数控机床的坐标系统


二、机床坐标系与工件坐标系 机床原点是机床固有的点，以该点为原点与机床的主 要坐标建立的直角坐标系，称为机床坐标系。机床坐 标系是制造机床时用以确定各零部件相对位置而建立 起来的。 工件坐标系是指编程人员 以零件图纸上的某一点 （工件原点或编程原点） 为坐标原点建立的坐标 系，编程时用来确定编程 尺寸。 如图2-7所示。
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（3）程序结束指令：M02 功能：该指令表示加工程序全部结束。它使主轴、进 给、切削液都停止，机床复位。它比M00功能多了一 项“复位”功能。 应用：该指令必须编在最后一个程序段中。 （4）主轴正转、反转、停指令：M03、M04、M05 功能：M03（正转）、M04（反转）、M05（停转）。 （5）换刀指令：M06 功能：自动换刀。 应用：用于具有自动换刀装置的机床，加工中心、数 控车床等。
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四、数控程序结构与程序段格式 1.程序的结构 一个完整的数控加工程序由程序号、程序段和程序结 束符三部分组成。 2.程序段格式 N＿G＿X＿Y＿Z＿…F＿S＿T＿M＿LF； N＿为程序地址字； G＿为准备功能字； X＿Y＿Z＿(及U＿V＿W＿)I＿J＿K＿等为坐标轴地 址,后面的数字表示刀具在相应坐标轴上的移动距离或 坐标值；
图2-3
右手笛卡儿坐标系
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数控机床的坐标系统




3.运动方向的确定 （1）Z坐标的确定 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线 平行的标准坐标轴即为Z坐标。 正方向是刀具远离工件的方向。 （2）X坐标的确定 X坐标运动一般是水平的，它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。 （3）Y坐标的确定 Y ⊥X ⊥ Z X轴逆时针旋转900 得到Y轴 （4）旋转运动坐标系 X（A）、Y （B） 、 Z （C）
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图2-2
主程序与子程序关系图
第二节
数控机床的坐标系统
一、数控机床的坐标系与运动方向 1.刀具相对于静止工件而运动的原则 假定刀具(动)相对于静止的工件(静)运动。 2.标准（机床）坐标系的规定
（1）机床坐标系的规定 标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔坐 标系，如图2－3所示，规定了X、Y、 Z三个直角坐标轴的方向，这个坐标系 的各个坐标轴与机床的主要导轨平行。 根据右手螺旋法则，我们可以很方便 地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。 如图2-3
图2-8 绝对坐标系与增量（相对）坐标值
第二章 数控机床程序编制

习 题 1．什么是数控加工程序编制？ 2．举例说明字—地址程序段格式 3．什么是机床坐标系和工件坐标系？ 4．试编写图2-39所示零件的加工程序。
图2-39
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5.程序校验和首件试切 校验的一般方法是： （1）在不装夹工件情况下起动数控机床，进行空运行， 观察运动轨迹是否正确。 （2）在具有CRT屏幕图形显示功能的数控机床上，进行 工件图形的模拟加工，检查工件图形的正确性。然后 进行首件试切，进一步考察程序单或控制介质的正确 性，并检查是否满足加工精度要求。
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表2-2 模态与非模态的意义 种类 模态G代码 非模态G代码 意义 在同组其它G代码出现前一直有效 只在被指令的程序段有效
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2.辅助功能M指令 辅助功能M指令是控制数控机床“开、关”功能的指 令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。M指令由 地址符M 及其后面的二位数字组成，共有100种M指令 （M00~M99），如表2-3所示。