数控机床 复习资料

数控加工程序
按规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。

程序编程方法：手工编程和自动编程
（1）手工编程：由人工来完成数控程序编制的各个阶段的工作。

特点：比较简单，容易掌握，适应性较大。

适用性：中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程。

适用：①几何形状不太复杂的零件；
②三坐标联动以下加工程序
（2）自动编程（计算机编程）：将输入计算机的零件
设计和加工信息自动转换数控装置能够读取和执行的指令（或信息）的过程。

适用：
①形状复杂的零件
②虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）
③虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）
比较
用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。

数控机床不能开动的原因中，有20~30%是由于加工程序不能及时编制出造成的
编程自动化是当今的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！
一、分析零件图样，确定加工工艺
1.确定方案，选择适合的数控机床
2.确定零件的装夹，并选择夹具
3.正确地选择对刀点和换刀点
4.选择合理的走刀路线
5.加工刀具的选择
6.选择切削用量
1.确定加工方案，选择适合的数控机床
考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。

2.确定零件的装夹，并选择夹具
要迅速完成加工零件的定位和夹紧过程，夹具结构大多比较简单。

用通用元件拼装的组合夹具有很大的优越性，夹具本身应该便于在机床上安装，便于协调零件和机床坐标系的尺寸关系。

柔性自动化加工中应尽量减少工件装夹次数，对于FMS，一般装夹次数不超过3次。

数学处理（数值计算或几何计算）(轨迹计算)
二、数学处理（数值计算或几何计算）(轨迹计算)
根据零件的几何尺寸、加工路线、计算刀位点的运动轨迹，以获得刀位数据。

对于形状比较简单的零件的轮廓加工，要计算出几何元素起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值；若无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标。

对于形状比较复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，一般用计算机来完成。

三、编写程序清单
根据加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿量、机床辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单，并校核上述两个步骤的内容，纠正其中的错误。

四、输入程序信息
程序单完成后，编程者或机床操作员可以通过数控机床控制面板，在编辑方式下直接将程序信息键入数控系统程序存储器中；也可通过U盘把外置计算机编好的程序拷贝到机床中。

五、程序校验，首件试切
编写的程序必须经过校验和试切才能正式使用。

检验:
（１）机床空运转画图检查；
（２）模拟；
（３）试切加工。

平面轮廓零件：用笔代刀、坐标纸代工件进行绘图。

空间曲面零件：可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切。

修改程序或采取尺寸补偿等措施，找出问题，修正，直至达到零件图纸要求。

9.1.3 数控程序及程序段的构成
1. 程序的组成
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（block）组成的，而每个程序段是由若干个指令字（code word）组成的。

每个指令字由字、地址（字母）和字内容（数字，有的带有符号）组成。

一个完整的数控程序一般包括3个部分：程序开始部分、程序主体部分和程序结束部分。

这种格式的特点：
程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符号和数字。

指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。

不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。

因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。

各个功能字的意义如下：
1）程序段号（Sequence Number）
用来表示程序从起动开始操作的顺序，即程序段执行的顺序号。

它用地址码“N”和后面的四位数字表示。

2）G代码——准备功能字
功能：规定机床做某种操作的指令，包括运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。

组成：G后带2～3位数字组成，有100~1000种。

有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。

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：只有在其所在的程序段内有效
示例：G01直线插补，G03逆时针圆弧插补，G41半径刀具左补偿，G91增量坐标编程，G04暂定，G18XZ平面，G54第一工作坐标系设置等
6）刀具功能字——T、D 指令
功能：指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。

组成
1.车床:
(1)T后跟两位数字
如T11，数字——存放的在库中的刀具号
(2)T后跟四位数字
如T1111，前两位——刀具号,后两位——刀具补偿号
(3)T后跟六位数字
前两位——刀具号,两位——刀具刀尖圆弧半径补偿号,两位——长度补偿号,
刀具补偿号00 表示撤销刀补
3. 程序的类型
主程序
子程序在一个零件加工程序中，若有一定量的连续程序段在几处完全相同，则可编成子程序并存入子程序存储器中。

子程序以外的部分为主程序，在主程序的执行过程中，在需要的地方调用子程序。

可多次重复调用，某些数控程序还可多层嵌套。

子程序格式中，有子程序名，以M99作为子程序结束语句。

其他结构和主程序是一样的。

为了确定机床各运动部件的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫做机床坐标系。

1. 机床坐标系的确定
1）机床相对运动的规定
工件相对静止，而刀具运动。

在机床上，始终认为工件静止，而刀具是运动的。

这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动位置的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。

(1) 伸出右手的大拇指、食指和中指，并相互垂直。

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轴旋转的坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意一轴的正向，其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。

2. 坐标轴方向的确定
编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的
5. 工件原点与工件坐标系
数控编程时，首先应该确定工件坐标系和工件原点。

编程人员以工件图样上的某一点为原点建立工件坐标系，编程尺寸就按工件坐标系中的尺寸来确定。

工件随夹具安装在机床上后，这时测得的工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，操作者要把测得的工件原点偏置量存储到数控系统中。

加工时，工件原点偏置量自动加到工件坐标系上。

因此，编程
人员可以不考虑工件在机床上的安装位置，直接按图样尺寸进行编程。

工件零点的一般选用原则：
（1）工件零点选在工件图样的尺寸基准上，这样可以直接用图纸标注的尺寸作为编程点的坐标值，减少计算工作量；
（2）能使工件方便地装卡、测量和检验；
（3）工件零点尽量选择尺寸精度较高、粗糙度比较低地工件表面上，以提高加工精度和同一批零件的一致性；
（4）对于有对称形状地几何零件，工件零点最好选择对称中心上。

7. 刀位点、对刀点和换刀点
数控机床中使用的刀具类型很多，为了更准确地描述刀具运动，需要引入刀位点的概念。

对于立铣刀来说，刀位点是刀具的轴线与刀具底平面的交点；对球头铣刀来说是球头部分的球心；对车刀来说是刀尖；对钻头来说是钻尖。

对刀点是数控加工时刀具（刀位点）运动的起点。

对刀点确定后，刀具相对编程原点的位置就确定了。

换刀点更换刀具的位置。

应根据工序内容安排，为了防止换刀时碰伤工件，换刀点往往设在零件的外面，并远离工件。

9.1.5 基本编程指令
1.功能代码简介
数控程序代码两种标准：
ISO代码（International Standard Organization，国际标准化组织）
EIA代码（Electronic Industries Association，美国电子工业协会）
2.准备功能字（G代码）
由字母“G”和其后的2位数字组成，从G00至G99可有100种。

作用：主要是指定数控机床运动方式，为数控系统的插补运算作好准备，所以在程序段中G指令一般位于坐标字的前面。

2.准备功能字（G代码）
它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、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 功能根据功能的不同分成若干组，又可分为模态与非模态G功能。

模态G代码（续效代码）：该代码在一个程序段中被使用后就一直有效，直到出现同组中的其它任一G代码时才失效。

非模态G代码（非续效代码）：只在有该代码的程序段中有效的代码。

G指令通常位于程序段中尺寸字之前。

例：N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03；
N020 G01 X8 Y6 F100；
注：数控铣床、加工中心默认是G90，如果要用到增量编程就要输入G91指令。

数控车床一般都是用的绝对值编程，如果要用到增量编程的话，直接用U、W（U、W对应的是X、Z轴方向增量）就可以了，不用G指令。

一般数控车床是支持混合编程的，也就是绝对编程、增量编程可以在同一个程序段中使用。

(1) M00：程序暂停
程序执行到该指令时无条件停止主轴、刀具、冷却液等。

此后，须重新按下循环启动键（Cycle start），才能继续执行后续的程序段。

主要用于编程者想在加工中使机床暂停（检验工件、调整、排屑等）。

(2) M01：选择停止
程序执行到该指令时有条件停止主轴、刀具、冷却液等。

有条件：操作面板选择性停止功能键“ON”。

常用于关键尺寸的抽样检查或需要临时停车。

(3) M02：程序结束
除停止主轴、刀具、冷却液以外，但程序光标停在程序末尾。

(4) M30：程序结束
M30为主程序结束指令。

功能同M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。

9.2.1
在数控机床上加工时，必须在加工前将全部工艺过程、工艺参数等编制成程序，加工中是不能随意更改的。

特点:
(1)数控加工工艺内容丰富，加工中几乎所有的工艺问题必须预先编制在程序中；
（2）数控加工工艺处理很严密，数控加工过程是严格按照程序执行，因此程序中不能出现差错；
（3）注重加工的适应性，要充分考虑数控机床的特点，适当调整工件的结构或形状来适应数控加工。