第1章 數(shù)控機(jī)床加工程式編制基礎(chǔ)[共37頁(yè)]

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1、第1章 數(shù)控機(jī)床加工程序編制基礎(chǔ) 數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備，它嚴(yán)格按照加工程序，自動(dòng)的對(duì)被加工工件進(jìn)行加工。我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序，它是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。與數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件相對(duì)應(yīng)的是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件是用于數(shù)控系統(tǒng)工作控制的，它不在本教程的研究范圍內(nèi)。 數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，它們使用的數(shù)控程序語(yǔ)言規(guī)則和格式也不盡相同，本教程以ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為主來(lái)介紹加工程序的編制方法。當(dāng)針對(duì)某一臺(tái)數(shù)控機(jī)床編制加工程序時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按機(jī)床編程手冊(cè)中的規(guī)定進(jìn)行程序編制。 1.1 數(shù)控程序編制的概念 　　在編制數(shù)控加工程序前，

2、應(yīng)首先了解：數(shù)控程序編制的主要工作內(nèi)容，程序編制的工作步驟，每一步應(yīng)遵循的工作原則等，最終才能獲得滿足要求的數(shù)控程序（如圖1.1所示的程序樣本）。 圖1.1　　程序樣本 1.1.1 數(shù)控程序編制的定義 編制數(shù)控加工程序是使用數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效的工作。 1、數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟 　　數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過(guò)程。如圖1.2所示，編程工作主要包括： 程 序 校

3、 驗(yàn) 編 寫(xiě) 程 序 數(shù) 學(xué) 處 理 分析零件圖樣和制定工藝方案 修 改 圖1.2　數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟 （1）分析零件圖樣和制定工藝方案 這項(xiàng)工作的內(nèi)容包括：對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析，明確加工的內(nèi)容和要求；確定加工方案；選擇適合的數(shù)控機(jī)床；選擇或設(shè)計(jì)刀具和夾具；確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠?qū)α慵D樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分析，并結(jié)合數(shù)控機(jī)床使用的基礎(chǔ)知識(shí)，如數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能、數(shù)控系統(tǒng)的功能等，確定加工方法和加工路線。

4、 （2）數(shù)學(xué)處理 在確定了工藝方案后，就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等，計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般均具有直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)功能，對(duì)于加工由圓弧和直線組成的較簡(jiǎn)單的平面零件，只需要計(jì)算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心坐標(biāo)值等，就能滿足編程要求。當(dāng)零件的幾何形狀與控制系統(tǒng)的插補(bǔ)功能不一致時(shí)，就需要進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算，一般需要使用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，否則難以完成。 （3）編寫(xiě)零件加工程序 在完成上述工藝處理及數(shù)值計(jì)算工作后，即可編寫(xiě)零件加工程序。程序編制人員使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按照規(guī)定的程序格式，逐段編寫(xiě)

5、加工程序。程序編制人員應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，才能編寫(xiě)出正確的加工程序。 （4）程序檢驗(yàn) 將編寫(xiě)好的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，就可控制數(shù)控機(jī)床的加工工作。一般在正式加工之前，要對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通?？刹捎脵C(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，來(lái)檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性，以檢驗(yàn)程序。在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可通過(guò)顯示走刀軌跡或模擬刀具對(duì)工件的切削過(guò)程，對(duì)程序進(jìn)行檢查。對(duì)于形狀復(fù)雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進(jìn)行試切來(lái)檢驗(yàn)程序。通過(guò)檢查試件，不僅可確認(rèn)程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進(jìn)行試切，則更能反映實(shí)際

6、加工效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時(shí)，可修改程序或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧? 2、數(shù)控程序編制的方法 數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動(dòng)編制程序。 （1）手工編程 手工編程指主要由人工來(lái)完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。如圖1.3所示。 編程手冊(cè) 工 藝 人 員 加 工 程 序 加 工 程 序 初 稿 編 程 人 員 工 藝 規(guī) 程 夾具表 零 件 圖 樣 機(jī)床表 刀具表 修 改 圖1.3　手工編程 　　一般對(duì)幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需

7、的加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算比較簡(jiǎn)單，用手工編程比較合適。 手工編程的特點(diǎn)：耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無(wú)法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一段程序的編寫(xiě)時(shí)間與其在機(jī)床上運(yùn)行加工的實(shí)際時(shí)間之比，平均約為30：1，而數(shù)控機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因中有20%~30%是由于加工程序編制困難，編程時(shí)間較長(zhǎng)。 （2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指在編程過(guò)程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。 采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫(xiě)程序、檢驗(yàn)程序等工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，使編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，需要時(shí)

8、可及時(shí)修改，以獲得正確的程序。又由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無(wú)法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。因而，自動(dòng)編程的特點(diǎn)就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。 根據(jù)輸入方式的不同，可將自動(dòng)編程分為圖形數(shù)控自動(dòng)編程、語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程和語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程等。圖形數(shù)控自動(dòng)編程是指將零件的圖形信息直接輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)自動(dòng)編程軟件的處理，得到數(shù)控加工程序。目前，圖形數(shù)控自動(dòng)編程是使用最為廣泛的自動(dòng)編程方式。語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程指將加工零件的幾何尺寸、工藝要求、切削參數(shù)及輔助信息等用數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)成源程序后，輸入到計(jì)算機(jī)中，再

9、由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理得到零件加工程序。語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程是采用語(yǔ)音識(shí)別器，將編程人員發(fā)出的加工指令聲音轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸こ绦颉? 1.1.2字與字的功能 1、字符與代碼 字符是用來(lái)組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號(hào)，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。數(shù)控系統(tǒng)只能接受二進(jìn)制信息，所以必須把字符轉(zhuǎn)換成8BIT信息組合成的字節(jié)，用“0”和“1”組合的代碼來(lái)表達(dá)。國(guó)際上廣泛采用兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼： （1）ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)代碼 （2）EIA美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)代碼 　　這兩種標(biāo)準(zhǔn)代碼的編碼方法不同，在大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上這兩種代碼都可以使用，只需用系統(tǒng)控制面板上的開(kāi)關(guān)來(lái)選擇，或用G功能指令來(lái)選擇。 2

10、、字 在數(shù)控加工程序中，字是指一系列按規(guī)定排列的字符，作為一個(gè)信息單元存儲(chǔ)、傳遞和操作。字是由一個(gè)英文字母與隨后的若干位十進(jìn)制數(shù)字組成，這個(gè)英文字母稱為地址符。 　　如：“X2500”是一個(gè)字，X為地址符，數(shù)字“2500”為地址中的內(nèi)容。 3、字的功能 組成程序段的每一個(gè)字都有其特定的功能含義，以下是以FANUC-0M數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范為主來(lái)介紹的，實(shí)際工作中，請(qǐng)遵照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)來(lái)使用各個(gè)功能字。 （1）順序號(hào)字N 　　順序號(hào)又稱程序段號(hào)或程序段序號(hào)。順序號(hào)位于程序段之首，由順序號(hào)字N和后續(xù)數(shù)字組成。順序號(hào)字N是地址符，后續(xù)數(shù)字一般為1～4位的正整數(shù)。數(shù)控加工中的順序號(hào)實(shí)際上是程

11、序段的名稱，與程序執(zhí)行的先后次序無(wú)關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)不是按順序號(hào)的次序來(lái)執(zhí)行程序，而是按照程序段編寫(xiě)時(shí)的排列順序逐段執(zhí)行。 順序號(hào)的作用：對(duì)程序的校對(duì)和檢索修改；作為條件轉(zhuǎn)向的目標(biāo)，即作為轉(zhuǎn)向目的程序段的名稱。有順序號(hào)的程序段可以進(jìn)行復(fù)歸操作，這是指加工可以從程序的中間開(kāi)始，或回到程序中斷處開(kāi)始。 　　一般使用方法：編程時(shí)將第一程序段冠以N10,以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號(hào)，這樣，在調(diào)試程序時(shí)，如果需要在N10和N20之間插入程序段時(shí)，就可以使用N11、N12等。 （2）準(zhǔn)備功能字G 準(zhǔn)備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。后續(xù)數(shù)字一般

12、為1～3位正整數(shù)，見(jiàn)表1.1。 表1.1 G功能字含義表 G功能字 FANUC系統(tǒng) SIEMENS系統(tǒng) G00 快速移動(dòng)點(diǎn)定位 快速移動(dòng)點(diǎn)定位 G01 直線插補(bǔ) 直線插補(bǔ) G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ) 順時(shí)針圓弧插補(bǔ) G03 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ) 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ) G04 暫停 暫停 G05 --- 通過(guò)中間點(diǎn)圓弧插補(bǔ) G17 XY平面選擇 XY平面選擇 G18 ZX平面選擇 ZX平面選擇 G19 YZ平面選擇 YZ平面選擇 G32 螺紋切削 --- G33 --- 恒螺距螺紋切削 G40 刀具補(bǔ)償注銷 刀具補(bǔ)償

13、注銷 G41 刀具補(bǔ)償——左 刀具補(bǔ)償——左 G42 刀具補(bǔ)償——右 刀具補(bǔ)償——右 G43 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償——正 --- G44 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償——負(fù) --- G49 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償注銷 --- G50 主軸最高轉(zhuǎn)速限制 --- G54～G59 加工坐標(biāo)系設(shè)定 零點(diǎn)偏置 G65 用戶宏指令 --- G70 精加工循環(huán) 英制 G71 外圓粗切循環(huán) 米制 G72 端面粗切循環(huán) --- G73 封閉切削循環(huán) --- G74 深孔鉆循環(huán) --- G75 外徑切槽循環(huán) --- G76 復(fù)合螺紋切削循環(huán) --- G80

14、 撤銷固定循環(huán) 撤銷固定循環(huán) G81 定點(diǎn)鉆孔循環(huán) 固定循環(huán) G90 絕對(duì)值編程 絕對(duì)尺寸 G91 增量值編程 增量尺寸 G92 螺紋切削循環(huán) 主軸轉(zhuǎn)速極限 G94 每分鐘進(jìn)給量 直線進(jìn)給率 G95 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率 G96 恒線速控制 恒線速度 G97 恒線速取消 注銷G96 G98 返回起始平面 --- G99 返回R平面 --- （3）尺寸字 尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 其中，第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點(diǎn)的角度坐

15、標(biāo)尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時(shí)間、用R指令圓弧的半徑等。 多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)可以用準(zhǔn)備功能字來(lái)選擇坐標(biāo)尺寸的制式，如FANUC諸系統(tǒng)可用G21/G22來(lái)選擇米制單位或英制單位，也有些系統(tǒng)用系統(tǒng)參數(shù)來(lái)設(shè)定尺寸制式。采用米制時(shí)，一般單位為mm，如X100指令的坐標(biāo)單位為100 mm。當(dāng)然，一些數(shù)控系統(tǒng)可通過(guò)參數(shù)來(lái)選擇不同的尺寸單位。 （4）進(jìn)給功能字F 　　進(jìn)給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進(jìn)給速度。對(duì)于車(chē)床，F(xiàn)可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給兩種，對(duì)于其它數(shù)控機(jī)床，一般只用每分鐘進(jìn)給。F指令在螺紋切削程序

16、段中常用來(lái)指令螺紋的導(dǎo)程。 （5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S 　　主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速。單位為r/min。對(duì)于具有恒線速度功能的數(shù)控車(chē)床，程序中的S指令用來(lái)指定車(chē)削加工的線速度數(shù)。 （6）刀具功能字T 　　刀具功能字的地址符是T，又稱為T(mén)功能或T指令，用于指定加工時(shí)所用刀具的編號(hào)。對(duì)于數(shù)控車(chē)床，其后的數(shù)字還兼作指定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀尖半徑補(bǔ)償用。 （7）輔助功能字M 輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為1～3位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，見(jiàn)表1.2。 表1.2 M功能字含義表 M功能字 含

17、 義 M00 程序停止 M01 計(jì)劃停止 M02 程序停止 M03 主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn) M04 主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) M05 主軸旋轉(zhuǎn)停止 M06 換刀 M07 2號(hào)冷卻液開(kāi) M08 1號(hào)冷卻液開(kāi) M09 冷卻液關(guān) M30 程序停止并返回開(kāi)始處 M98 調(diào)用子程序 M99 返回子程序 1.1.3程序格式 1、程序段格式 程序段是可作為一個(gè)單位來(lái)處理的、連續(xù)的字組，是數(shù)控加工程序中的一條語(yǔ)句。一個(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)程序段組成的。 程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。現(xiàn)在一般

18、使用字地址可變程序段格式，每個(gè)字長(zhǎng)不固定，各個(gè)程序段中的長(zhǎng)度和功能字的個(gè)數(shù)都是可變的。地址可變程序段格式中，在上一程序段中寫(xiě)明的、本程序段里又不變化的那些字仍然有效，可以不再重寫(xiě)。這種功能字稱之為續(xù)效字。 程序段格式舉例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90（本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效） 　　在程序段中，必須明確組成程序段的各要素： 　　移動(dòng)目標(biāo)：終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z； 　　沿怎樣的軌跡移動(dòng)：準(zhǔn)備功

19、能字G； 　　進(jìn)給速度：進(jìn)給功能字F； 　　切削速度：主軸轉(zhuǎn)速功能字S； 　　使用刀具：刀具功能字T； 　　機(jī)床輔助動(dòng)作：輔助功能字M。 2、加工程序的一般格式 （1）程序開(kāi)始符、結(jié)束符 程序開(kāi)始符、結(jié)束符是同一個(gè)字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書(shū)寫(xiě)時(shí)要單列一段。 （2）程序名 程序名有兩種形式：一種是英文字母O和1～4位正整數(shù)組成；另一種是由英文字母開(kāi)頭，字母數(shù)字混合組成的。一般要求單列一段。 （3）程序主體 　　程序主體是由若干個(gè)程序段組成的。每個(gè)程序段一般占一行。 （4）程序結(jié)束指令 程序結(jié)束指令可以用M02或M30。一般要求單列一段。 加工程序的

20、一般格式舉例： 　% // 開(kāi)始符 　O1000 // 程序名 　N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 // 程序主體 …… N300 M30 // 結(jié)束符 % 1.2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 在數(shù)控編程時(shí)，

21、為了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化程序編制的方法及保證紀(jì)錄數(shù)據(jù)的互換性，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向均已標(biāo)準(zhǔn)化，ISO和我國(guó)都擬定了命名的標(biāo)準(zhǔn)。 通過(guò)這一部分的學(xué)習(xí)，能夠掌握機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系的概念，具備實(shí)際動(dòng)手設(shè)置機(jī)床加工坐標(biāo)系的能力。 1.2.1機(jī)床坐標(biāo)系 １、機(jī)床坐標(biāo)系的確定 （1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定 　　在機(jī)床上，我們始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過(guò)程。 （2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。 在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的

22、動(dòng)作是由數(shù)控裝置來(lái)控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過(guò)坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。 例如銑床上，有機(jī)床的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)以及垂向運(yùn)動(dòng)，如圖1.4所示。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機(jī)床坐標(biāo)系來(lái)描述。 圖1.4　立式數(shù)控銑床 　標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 圖1.5　直角坐標(biāo)系 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。 2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的

23、正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。　 3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向,見(jiàn)圖1.5。 （3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定 增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，如圖1. 6所示為數(shù)控車(chē)床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。 圖1.6　機(jī)床運(yùn)動(dòng)的方向 ２、坐標(biāo)軸方向的確定 （1）Z坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開(kāi)工件的方向。 如果機(jī)床上

24、有幾個(gè)主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果主軸能夠擺動(dòng)，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向；如果機(jī)床無(wú)主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆坐標(biāo)方向。圖1.7所示為數(shù)控車(chē)床的Z坐標(biāo)。 圖1.7　數(shù)控車(chē)床的坐標(biāo)系 （2）X坐標(biāo) X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，要考慮兩種情況： 1）如果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開(kāi)工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。 2）如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為兩種情況： Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方

25、向指向右方。 圖1.7所示為數(shù)控車(chē)床的X坐標(biāo)。 （3）Y坐標(biāo) 在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)的方向。圖1.7所示為數(shù)控車(chē)床的Y坐標(biāo)。 　圖1.8　數(shù)控立式銑床的坐標(biāo)系 例：根據(jù)圖1.8所示的數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)圖，試確定X、Y、Z直線坐標(biāo)。 （1）Z坐標(biāo)：平行于主軸，刀具離開(kāi)工件的方向?yàn)檎? （2）X坐標(biāo)：Z坐標(biāo)垂直，且刀具旋轉(zhuǎn)，所以面對(duì)刀具主軸向立柱方向看，向右為正。 （3）Y坐標(biāo)：在Z、X坐標(biāo)確定后，用右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定。 ３、附加坐標(biāo)系　 為了編程和加工的方便，有時(shí)還要設(shè)置附加坐標(biāo)系。 對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)

26、，通常建立的附加坐標(biāo)系有： （1）指定平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸 可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。 （2） 指定不平行于X、Y、Z的坐標(biāo)軸 也可以采用的附加坐標(biāo)系：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。 ４、機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置 　　機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來(lái)，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。 （1）數(shù)控車(chē)床的原點(diǎn) 在數(shù)控車(chē)床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在卡盤(pán)端面與主軸中心線的交點(diǎn)處，見(jiàn)圖1.9。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置參數(shù)的方法，也可將機(jī)床原點(diǎn)設(shè)定在X、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。

27、 圖1.9 車(chē)床的機(jī)床原點(diǎn) 　圖1.10　銑床的機(jī)床原點(diǎn) （2）數(shù)控銑床的原點(diǎn) 在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)一般取在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，見(jiàn)圖1.10。 ５、機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。 圖1.11 數(shù)控車(chē)床的參考點(diǎn) 　　機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開(kāi)關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。 　　通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的；而在數(shù)控車(chē)床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。圖1.11所示為數(shù)控車(chē)床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)?！? 　　數(shù)控機(jī)床開(kāi)機(jī)時(shí)，

28、必須先確定機(jī)床原點(diǎn)，而確定機(jī)床原點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是刀架返回參考點(diǎn)的操作，這樣通過(guò)確認(rèn)參考點(diǎn)，就確定了機(jī)床原點(diǎn)。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具（或工作臺(tái)）移動(dòng)才有基準(zhǔn)。 1.2.2編程坐標(biāo)系 編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。 編程坐標(biāo)系一般供編程使用，確定編程坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。如圖1.12所示，其中O2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)。 圖1.12 編程坐標(biāo)系 編程原點(diǎn)是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)。 　　編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，編程坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的坐標(biāo)軸方向一致，如圖

29、1.13所示為車(chē)削零件的編程原點(diǎn)。 圖1.13 確定編程原點(diǎn) 1.2.3加工坐標(biāo)系 1、加工坐標(biāo)系的確定 加工坐標(biāo)系是指以確定的加工原點(diǎn)為基準(zhǔn)所建立的坐標(biāo)系。 加工原點(diǎn)也稱為程序原點(diǎn)，是指零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 　　在加工過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床是按照工件裝夾好后所確定的加工原點(diǎn)位置和程序要求進(jìn)行加工的。編程人員在編制程序時(shí)，只要根據(jù)零件圖樣就可以選定編程原點(diǎn)、建立編程坐標(biāo)系、計(jì)算坐標(biāo)數(shù)值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實(shí)際位置。對(duì)于加工人員來(lái)說(shuō)，則應(yīng)在裝夾工件、調(diào)試程序時(shí)，將編程原點(diǎn)轉(zhuǎn)換為加工原點(diǎn)，并確定加工原點(diǎn)的位置，在數(shù)控系統(tǒng)中給予設(shè)定（即給出原點(diǎn)設(shè)

30、定值），設(shè)定加工坐標(biāo)系后就可根據(jù)刀具當(dāng)前位置，確定刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值。在加工時(shí)，工件各尺寸的坐標(biāo)值都是相對(duì)于加工原點(diǎn)而言的,這樣數(shù)控機(jī)床才能按照準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)系位置開(kāi)始加工。圖1.12中O3為加工原點(diǎn)?！? 2、加工坐標(biāo)系的設(shè)定　 方法一：在機(jī)床坐標(biāo)系中直接設(shè)定加工原點(diǎn)。 例：以圖1.12為例，在配置FANUC-OM系統(tǒng)的立式數(shù)控銑床上設(shè)置加工原點(diǎn)03。 （1）加工坐標(biāo)系的選擇 　　 編程原點(diǎn)設(shè)置在工件軸心線與工件底端面的交點(diǎn)上?！　? 設(shè)工作臺(tái)工作面尺寸為800mm320mm，若工件裝夾在接近工作臺(tái)中間處，則確定了加工坐標(biāo)系的位置，其加工原點(diǎn)03就在距機(jī)床原點(diǎn)O1為X3、Y3、Z3處

31、。并且X3=-345.700mm, Y3=-196.220mm, Z3=-53.165mm。 （2）設(shè)定加工坐標(biāo)系指令 1）G54～G59為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令。G54對(duì)應(yīng)一號(hào)工件坐標(biāo)系，其余以此類推?？稍贛DI 方式的參數(shù)設(shè)置頁(yè)面中，設(shè)定加工坐標(biāo)系。如對(duì)已選定的加工原點(diǎn)O3，將其坐標(biāo)值 　　　X3= -345.700mm 　　　Y3= -196.220mm 　　　Z3=-53.165mm 設(shè)在G54中，則表明在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)定了1號(hào)工件加工坐標(biāo)。設(shè)置頁(yè)面如圖1.14。 圖1.14加工坐標(biāo)系設(shè)置 2）G54～G59在加工程序中出現(xiàn)時(shí)，即選擇了相應(yīng)的加工坐標(biāo)系。 方法二：

32、通過(guò)刀具起始點(diǎn)來(lái)設(shè)定加工坐標(biāo)系。 (1)加工坐標(biāo)系的選擇 加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)可設(shè)定在相對(duì)于刀具起始點(diǎn)的某一符合加工要求的空間點(diǎn)上。 應(yīng)注意的是，當(dāng)機(jī)床開(kāi)機(jī)回參考點(diǎn)之后，無(wú)論刀具運(yùn)動(dòng)到哪一點(diǎn)，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)其位置都是已知的。也就是說(shuō)，刀具起始點(diǎn)是一個(gè)已知點(diǎn)。 (2)設(shè)定加工坐標(biāo)系指令 圖1.15　設(shè)定加工坐標(biāo)系 　　G92為設(shè)定加工坐標(biāo)系指令。在程序中出現(xiàn)G92程序段時(shí)，即通過(guò)刀具當(dāng)前所在位置即刀具起始點(diǎn)來(lái)設(shè)定加工坐標(biāo)系。 　　G92指令的編程格式：G92 X a Y b Z c 　 該程序段運(yùn)行后，就根據(jù)刀具起始點(diǎn)設(shè)定了加工原點(diǎn)，如圖1.15所示。 　　從圖1.15中可看

33、出，用G92設(shè)置加工坐標(biāo)系，也可看作是：在加工坐標(biāo)系中，確定刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值，并將該坐標(biāo)值寫(xiě)入G92編程格式中。 例題：在圖1.16中，當(dāng)a=50mm,b=50mm,c=10mm時(shí)，試用G92指令設(shè)定加工坐標(biāo)系。 設(shè)定程序?yàn)? G92 X50 Y50 Z10 圖1.16　 設(shè)定加工坐標(biāo)系應(yīng)用 1.2.4機(jī)床加工坐標(biāo)系設(shè)定的實(shí)例 下面以數(shù)控銑床（FANUC 0M）加工坐標(biāo)系的設(shè)定為例，說(shuō)明工作步驟 圖1.17零件圖樣 圖1.18 X、Y向?qū)Φ斗椒? 　　在選擇了圖1.17所示的被加工零件圖樣，并確定了編程原點(diǎn)位置后，可按以下方法進(jìn)行加工坐標(biāo)系設(shè)

34、定： 1、準(zhǔn)備工作 　　機(jī)床回參考點(diǎn)，確認(rèn)機(jī)床坐標(biāo)系； 2、裝夾工件毛坯 　　通過(guò)夾具使零件定位，并使工件定位基準(zhǔn)面與機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向一致； 3、對(duì)刀測(cè)量 　　用簡(jiǎn)易對(duì)刀法測(cè)量,方法如下: 用直徑為φ10的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量棒、塞尺對(duì)刀，得到測(cè)量值為X = -437.726, Y = -298.160,如圖1.18所示。Z = -31.833，如圖1.19所示。 4、計(jì)算設(shè)定值 　　按圖1.18所示,將前面已測(cè)得的各項(xiàng)數(shù)據(jù),按設(shè)定要求運(yùn)算。 　　X坐標(biāo)設(shè)定值：X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm 注： -437.726mm為X坐標(biāo)顯示值； +5mm

35、為測(cè)量棒半徑值； +0.1mm為塞尺厚度； +40.0為編程原點(diǎn)到工件定位基準(zhǔn)面在X坐標(biāo)方向的距離。 圖1. 19　Z向?qū)Φ斗椒? Y坐標(biāo)設(shè)定值：Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm 注：如圖1.18所示，-298.160mm為坐標(biāo)顯示值；+5mm為測(cè)量棒半徑值；+0.1mm為塞尺厚度；+46.5為編程原點(diǎn)到工件定位基準(zhǔn)面在Y坐標(biāo)方向的距離。 Z坐標(biāo)設(shè)定值：Z= -31.833-0.2=-32.033mm。 注：-31.833為坐標(biāo)顯示值；-0.2為塞尺厚度,如圖1.19所示。 通過(guò)計(jì)算結(jié)果為：X -392.626；Y -24

36、6.460；Z -32.033。 5、設(shè)定加工坐標(biāo)系 將開(kāi)關(guān)放在 MDI 方式下，進(jìn)入加工坐標(biāo)系設(shè)定頁(yè)面。輸入數(shù)據(jù)為: X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033 表示加工原點(diǎn)設(shè)置在機(jī)床坐標(biāo)系的X= -392.626; Y= -246.460; Z= -32.033 的位置上。 6、校對(duì)設(shè)定值 對(duì)于初學(xué)者，在進(jìn)行了加工原點(diǎn)的設(shè)定后，應(yīng)進(jìn)一步校對(duì)設(shè)定值，以保證參數(shù)的正確性。校對(duì)工作的具體過(guò)程如下：在設(shè)定了G54加工坐標(biāo)系后，再進(jìn)行回機(jī)床參考點(diǎn)操作，其顯示值為： X +392.626，Y +246.460，Z +32.033。 這說(shuō)明在設(shè)定了G54加工坐標(biāo)

37、系后，機(jī)床原點(diǎn)在加工坐標(biāo)系中的位置為： X +392.626，Y +246.460，Z +32.033 這反過(guò)來(lái)也說(shuō)明G54的設(shè)定值是正確的。 1.3 常用編程指令 數(shù)控加工程序是由各種功能字按照規(guī)定的格式組成的。正確地理解各個(gè)功能字的含義，恰當(dāng)?shù)氖褂酶鞣N功能字，按規(guī)定的程序指令編寫(xiě)程序，是編好數(shù)控加工程序的關(guān)鍵。 程序編制的規(guī)則，首先是由所采用的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)決定的，所以應(yīng)詳細(xì)閱讀數(shù)控系統(tǒng)編程、操作說(shuō)明書(shū)，以下按常用數(shù)控系統(tǒng)的共性概念進(jìn)行說(shuō)明。 1.3.1絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令 在加工程序中，絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令有兩種表達(dá)方法。 　　絕對(duì)尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸

38、值相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)給出,如圖1.20所示。 增量尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置給出，如圖1.21所示。 圖1.20　 絕對(duì)尺寸 圖1.21 　增量尺寸 1、 G功能字指定 G90指定尺寸值為絕對(duì)尺寸。 G91指定尺寸值為增量尺寸。 這種表達(dá)方式的特點(diǎn)是同一條程序段中只能用一種，不能混用；同一坐標(biāo)軸方向的尺寸字的地址符是相同的。 2、 用尺寸字的地址符指定（本課程中車(chē)床部分使用） 絕對(duì)尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z 增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W 　　這種表達(dá)方式的特點(diǎn)是同一程序段中絕對(duì)尺寸和增量尺寸可以混用，這給編程帶來(lái)很大方便。 1.3.

39、2預(yù)置寄存指令G92 　　預(yù)置寄存指令是按照程序規(guī)定的尺寸字值，通過(guò)當(dāng)前刀具所在位置來(lái)設(shè)定加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)。這一指令不產(chǎn)生機(jī)床運(yùn)動(dòng)。 　編程格式：G92 X～Y～ Z～ 式中X、Y、Z的值是當(dāng)前刀具位置相對(duì)于加工原點(diǎn)位置的值。 　 例：建立圖1.21所示的加工坐標(biāo)系： 當(dāng)前的刀具位置點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)：G92 X10 Y12 當(dāng)前的刀具位置點(diǎn)在B點(diǎn)時(shí)：G92 X30 Y37 注意：這種方式設(shè)置的加工原點(diǎn)是隨刀具當(dāng)前位置（起始位置）的變化而變化的。 1.3.3坐標(biāo)平面選擇指令 圖1.22　坐標(biāo)平面選擇 坐標(biāo)平面選擇指令是用來(lái)選擇圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面的。 G17表示選擇

40、XY平面，G18表示選擇 ZX平面，G19表示選擇 YZ平面。 　　各坐標(biāo)平面如圖1.22所示。一般，數(shù)控車(chē)床默認(rèn)在ZX平面內(nèi)加工，數(shù)控銑床默認(rèn)在XY平面內(nèi)加工。 1.3.4快速點(diǎn)定位指令 a) 同時(shí)到達(dá)終點(diǎn) b) 單向移動(dòng)至終點(diǎn) 圖1.23　快速點(diǎn)定位 　　快速點(diǎn)定位指令控制刀具以點(diǎn)位控制的方式快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，其移動(dòng)速度由參數(shù)來(lái)設(shè)定。指令執(zhí)行開(kāi)始后，刀具沿著各個(gè)坐標(biāo)方向同時(shí)按參數(shù)設(shè)定的速度移動(dòng)，最后減速到達(dá)終點(diǎn)，如圖1.23a所示。注意：在各坐標(biāo)方向上有可能不是同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)。刀具移動(dòng)軌跡是幾條線段的組合，不是一條直線。例如，在FANUC系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)總是先沿4

41、5角的直線移動(dòng)，最后再在某一軸單向移動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)位置，如圖1.23b所示。編程人員應(yīng)了解所使用的數(shù)控系統(tǒng)的刀具移動(dòng)軌跡情況，以避免加工中可能出現(xiàn)的碰撞。 編程格式：G00 X～ Y～ Z～ 式中X、Y、Z的值是快速點(diǎn)定位的終點(diǎn)坐標(biāo)值 例：從A點(diǎn)到B點(diǎn)快速移動(dòng)的程序段為： G90 G00 X20 Y30 1.3.5直線插補(bǔ)指令 圖1.24　直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng) 直線插補(bǔ)指令用于產(chǎn)生按指定進(jìn)給速度F實(shí)現(xiàn)的空間直線運(yùn)動(dòng)。 程序格式：G01 X～ Y～ Z～ F～ 其中：X、Y、Z的值是直線插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值。 例：實(shí)現(xiàn)圖1.24中從A點(diǎn)到B點(diǎn)的直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),其程序段為： 絕對(duì)方式編程：

42、G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式編程：G91 G01 X-10 Y-20 F100 1.3.6圓弧插補(bǔ)指令 　　G02為按指定進(jìn)給速度的順時(shí)針圓弧插補(bǔ)。G03為按指定進(jìn)給速度的逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。 　　圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸，由正方向向負(fù)方向看，順時(shí)針?lè)较騁02，逆時(shí)針?lè)较騁03，如圖1.25所示。 圖1.25　圓弧方向判別 各平面內(nèi)圓弧情況見(jiàn)圖1.26，圖1.26a表示XY平面的圓弧插補(bǔ)，圖1.26b表示ZX平面圓弧插補(bǔ)，圖1.26c表示YZ平面的圓弧插補(bǔ)。 程序格式： XY平面： G17 G02 X～

43、Y～ I～ J～ (R～) F～ G17 G03 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ ZX平面： G18 G02 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～ G18 G03 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～ YZ平面： G19 G02 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～ G19 G03 Z～ Y～ J～ K～ (R～) F～ a)　XY平面圓弧 b)　ZX平面圓弧 c)　YZ平面圓弧 圖1.26各平面內(nèi)圓弧情況 其中： X、Y、Z的值是指圓弧插補(bǔ)的終點(diǎn)坐標(biāo)值； I、J、K是指圓弧起點(diǎn)到圓心的增量坐標(biāo)，與G90,G91無(wú)關(guān)； R為指

44、定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角≤180o時(shí)，R值為正， 當(dāng)圓弧的圓心角＞1800時(shí)，R值為負(fù)。 圖1.27　圓弧插補(bǔ)應(yīng)用 例：在圖1.27中，當(dāng)圓弧A的起點(diǎn)為P1，終點(diǎn)為P2，圓弧插補(bǔ)程序段為： G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或：G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50 當(dāng)圓弧A的起點(diǎn)為P2，終點(diǎn)為P1時(shí)，圓弧插補(bǔ)程序段為： G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50 或：G03 X160 Y60 R-145.6 F50 1.3.7刀具半徑補(bǔ)償指令 在零件輪廓銑削加工時(shí)，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零

45、件輪廓往往不一致。為了避免計(jì)算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補(bǔ)償功能，見(jiàn)圖1.28。 圖1.28　刀具半徑補(bǔ)償 1、編程格式 G41為左偏刀具半徑補(bǔ)償，定義為假設(shè)工件不動(dòng)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在零件左側(cè)的刀具半徑補(bǔ)償，見(jiàn)圖1.29。 圖1.29　左偏刀具半徑補(bǔ)償 　　G42為右偏刀具半徑補(bǔ)償，定義為假設(shè)工件不動(dòng)，沿刀具運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在零件右側(cè)的刀具 半徑補(bǔ)償，見(jiàn)圖1.30。G40 為補(bǔ)償撤消指令。 圖1.30　右偏刀具半徑補(bǔ)償 程序格式： G00/

46、G01 G41/G42 X～ Y～ H～ 　//建立補(bǔ)償程序段 …… 　　　　　　　　　　　　 //輪廓切削程序段 …… G00/G01 G40 X～ Y～ 　　　　　//補(bǔ)償撤消程序段 其中： G41/G42程序段中的X、Y值是建立補(bǔ)償直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)值； G40程序段中的X、Y值是撤消補(bǔ)償直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)； H為刀具半徑補(bǔ)償代號(hào)地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示代號(hào)，代號(hào)與刀具半徑值一一對(duì)應(yīng)。刀具半徑值可用CRT/MDI方式輸入，即在設(shè)置時(shí)，H～ = R。如果用H00也可取消刀具半徑補(bǔ)償。 2、工作過(guò)程 圖1.31~圖1.33表示的刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^(guò)程。其中，實(shí)線表示編程軌

47、跡；點(diǎn)劃線表示刀具中心軌跡；r等于刀具半徑，表示偏移向量。 (1)刀具半徑補(bǔ)償建立時(shí)，一般是直線且為空行程，以防過(guò)切。以G42為例，其刀具半徑補(bǔ)償建立見(jiàn)圖1.33。 圖1.31　建立刀具半徑補(bǔ)償 （2）刀具半徑補(bǔ)償一般只能平面補(bǔ)償，其補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)情況見(jiàn)圖1.32。 圖1.32 刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)動(dòng) （3）刀具半徑補(bǔ)償結(jié)束用G40撤銷，撤銷時(shí)同樣要防止過(guò)切，如圖1.33。 圖1.33　撤消刀具半徑補(bǔ)償 （4）注意： 圖1. 34　刀具半徑補(bǔ)償量的改變 1）建立補(bǔ)償?shù)?/p>

48、程序段，必須是在補(bǔ)償平面內(nèi)不為零的直線移動(dòng)。 2）建立補(bǔ)償?shù)某绦蚨?，一般?yīng)在切入工件之前完成。 3）撤銷補(bǔ)償?shù)某绦蚨危话銘?yīng)在切出工件之后完成。 3、刀具半徑補(bǔ)償量的改變 　　一般刀具半徑補(bǔ)償量的改變，是在補(bǔ)償撤銷的狀態(tài)下重新設(shè)定刀具半徑補(bǔ)償量。如果在已補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)下改變補(bǔ)償量，則程序段的終點(diǎn)是按該程序段所設(shè)定的補(bǔ)償量來(lái)計(jì)算的。 如圖1.34所示。 4、刀具半徑補(bǔ)償量的符號(hào) 　　一般刀具半徑補(bǔ)償量的符號(hào)為正，若取為負(fù)值時(shí)，會(huì)引起刀具半徑補(bǔ)償指令G41與G42的相互轉(zhuǎn)化。 5、過(guò)切 通常過(guò)切有以下兩種情況： （1）刀具半徑大于所加工工件內(nèi)輪廓轉(zhuǎn)角時(shí)產(chǎn)生的過(guò)切，如圖1.35所示。

49、 （2）刀具直徑大于所加工溝槽時(shí)產(chǎn)生的過(guò)切，如圖1.36所示。 圖1.35　加工內(nèi)輪廓轉(zhuǎn)角 圖1.36　加工溝槽 6、刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠渌鼞?yīng)用 　　應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償指令加工時(shí)，刀具的中心始終與工件輪廓相距一個(gè)刀具半徑距離。當(dāng)?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀具半徑變小，只需在刀具補(bǔ)償值中輸入改變后的刀具半徑，而不必修改程序。在采用同一把半徑為R的刀具，并用同一個(gè)程序進(jìn)行粗、精加工時(shí)，設(shè)精加工余量為△，則粗加工時(shí)設(shè)置的刀具半徑補(bǔ)償量為R+△，精加工時(shí)設(shè)置的刀具半徑補(bǔ)償量為R，就能在粗加工后留下精加工余量△，然后，在精加工時(shí)完成切削。運(yùn)動(dòng)情況見(jiàn)圖1.37。 圖1.37　刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)

50、用實(shí)例 1.3.8刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令 使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令，在編程時(shí)就不必考慮刀具的實(shí)際長(zhǎng)度及各把刀具不同的長(zhǎng)度尺寸。加工時(shí)，用MDI方式輸入刀具的長(zhǎng)度尺寸，即可正確加工。當(dāng)由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長(zhǎng)度尺寸變化時(shí)，只要修正刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量，而不必調(diào)整程序或刀具。 G43 為正補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H代碼中長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)牧肯嗉?，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)。 G44 為負(fù)補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H中長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)牧肯鄿p，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動(dòng)。 　　G49為撤消補(bǔ)償。 編程格式為： 　　G01 G43/G44 Z H // 建立補(bǔ)償程序段 　　…… 　　　　　　// 切削加工程序

51、段 　　…… 　　G49 　　　　　　// 補(bǔ)償撤消程序段 例：圖1.38中左圖所對(duì)應(yīng)的程序段為 G01 G43 Zs H～ 圖1.38中右圖所對(duì)應(yīng)的程序段為 G01 G44 Zs H～ 其中： 　　S 為Z向程序指令點(diǎn)； 　　H～ 的值為長(zhǎng)度補(bǔ)償量，即H～ =△。 　　H 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償代號(hào)地址字，后面一般用兩位數(shù)字表示代號(hào)，代號(hào)與長(zhǎng)度補(bǔ)償量一一對(duì)應(yīng)。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量可用CRT/MDI方式輸入。如果用H00則取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 圖1.38刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 1.4 程序編制中的數(shù)學(xué)處理 　　根據(jù)被加工零件圖樣，按照已經(jīng)確定的加工工藝路

52、線和允許的編程誤差，計(jì)算數(shù)控系統(tǒng)所需要輸入的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理一般包括兩個(gè)內(nèi)容：根據(jù)零件圖樣給出的形狀，尺寸和公差等直接通過(guò)數(shù)學(xué)方法（如三角、幾何與解析幾何法等），計(jì)算出編程時(shí)所需要的有關(guān)各點(diǎn)的坐標(biāo)值；當(dāng)按照零件圖樣給出的條件不能直接計(jì)算出編程所需的坐標(biāo)，也不能按零件給出的條件直接進(jìn)行工件輪廓幾何要素的定義時(shí)，就必須根據(jù)所采用的具體工藝方法、工藝裝備等加工條件，對(duì)零件原圖形及有關(guān)尺寸進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理或改動(dòng)，才可以進(jìn)行各點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算和編程工作。 1.4.1選擇編程原點(diǎn) 　　從理論上講編程原點(diǎn)選在零件上的任何一點(diǎn)都可以，但實(shí)際上，為了換算尺寸盡可能簡(jiǎn)便，減少計(jì)算誤差，應(yīng)選擇一個(gè)合理

53、的編程原點(diǎn)。 　　車(chē)削零件編程原點(diǎn)的X向零點(diǎn)應(yīng)選在零件的回轉(zhuǎn)中心。Z向零點(diǎn)一般應(yīng)選在零件的右端面、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或?qū)ΨQ平面內(nèi)。車(chē)削零件的編程原點(diǎn)選擇見(jiàn)圖1.39。 圖1.39　車(chē)削加工的編程原點(diǎn) 　　銑削零件的編程原點(diǎn)，X、Y向零點(diǎn)一般可選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)的端面或孔的中心線上，對(duì)于有對(duì)稱部分的工件，可以選在對(duì)稱面上，以便用鏡像等指令來(lái)簡(jiǎn)化編程。Z向的編程原點(diǎn)，習(xí)慣選在工件上表面，這樣當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜ骦向尺寸字均為負(fù)值，以便于檢查程序。銑削零件的編程原點(diǎn)見(jiàn)圖1.40。 圖1.40　銑削加工的編程原點(diǎn) 編程原點(diǎn)選定后，就應(yīng)把各點(diǎn)的尺寸換算成以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的坐標(biāo)值。為了在加工過(guò)程

54、中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值來(lái)計(jì)算坐標(biāo)值。 1.4.2基點(diǎn) 圖1.41　零件圖樣 零件的輪廓是由許多不同的幾何要素所組成，如直線、圓弧、二次曲線等，各幾何要素之間的連接點(diǎn)稱為基點(diǎn)?；c(diǎn)坐標(biāo)是編程中必需的重要數(shù)據(jù)。 例：圖1.41所示零件中，A、B、C、D、E為基點(diǎn)。A、B、D、E的坐標(biāo)值從圖中很容易找出,C點(diǎn)是直線與圓弧切點(diǎn)，要聯(lián)立方程求解。以B點(diǎn)為計(jì)算坐標(biāo)系原點(diǎn)，聯(lián)立下列方程： 直線方程： Y=tg(α+β)X 　　圓弧方程：（X-80）2 +（Y-14）2 =30 可求得（64.2786，39.5507），換算到以A點(diǎn)為原點(diǎn)的編程坐標(biāo)系中，C點(diǎn)坐標(biāo)為（64.27

55、86，51.5507）。 　　可以看出，對(duì)于如此簡(jiǎn)單的零件，基點(diǎn)的計(jì)算都很麻煩。對(duì)于復(fù)雜的零件，其計(jì)算工作量可想而知，為提高編程效率，可應(yīng)用CAD/CAM軟件輔助編程，請(qǐng)參考本教程CAD/CAM部分。 1.4.3非圓曲線數(shù)學(xué)處理的基本過(guò)程 數(shù)控系統(tǒng)一般只能作直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的切削運(yùn)動(dòng)。如果工件輪廓是非圓曲線，數(shù)控系統(tǒng)就無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)，而需要通過(guò)一定的數(shù)學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理的方法是，用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線，逼近線段與被加工曲線交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。 　　例如，對(duì)圖1.42所示的曲線用直線逼近時(shí)，其交點(diǎn)A、B、C、D、E、F等即為節(jié)點(diǎn)。 圖1.42　零件輪廓的節(jié)點(diǎn) 　　 在編程時(shí)

56、，首先要計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，節(jié)點(diǎn)的計(jì)算一般都比較復(fù)雜，靠手工計(jì)算已很難勝任，必須借助計(jì)算機(jī)輔助處理。求得各節(jié)點(diǎn)后，就可按相鄰兩節(jié)點(diǎn)間的直線來(lái)編寫(xiě)加工程序。 這種通過(guò)求得節(jié)點(diǎn)，再編寫(xiě)程序的方法，使得節(jié)點(diǎn)數(shù)目決定了程序段的數(shù)目。如圖1.42中有6個(gè)節(jié)點(diǎn)，即用五段直線逼近了曲線，因而就有五個(gè)直線插補(bǔ)程序段。節(jié)點(diǎn)數(shù)目越多，由直線逼近曲線產(chǎn)生的誤差δ越小，程序的長(zhǎng)度則越長(zhǎng)?？梢?jiàn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目的多少，決定了加工的精度和程序的長(zhǎng)度。因此，正確確定節(jié)點(diǎn)數(shù)目是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，也請(qǐng)參考本教程CAD/CAM部分。 1.4.4數(shù)控加工誤差的組成 　　數(shù)控加工誤差△數(shù)加是由編程誤差△編、機(jī)床誤差△機(jī)、定位誤差△定、對(duì)刀誤差

57、△刀等誤差綜合形成。 圖1. 43　逼近誤差 　　即：△數(shù)加=f(△編+△機(jī)+△定+△刀) 其中： （1）編程誤差△編由逼近誤差δ、圓整誤差組成。逼近誤差δ是在用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線的過(guò)程中產(chǎn)生，如圖1.43所示。圓整誤差是在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將坐標(biāo)值四舍五入圓整成整數(shù)脈沖當(dāng)量值而產(chǎn)生的誤差。脈沖當(dāng)量是指每個(gè)單位脈沖對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的位移量。普通精度級(jí)的數(shù)控機(jī)床，一般脈沖當(dāng)量值為0.01mm；較精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量值為0.005mm或0.001mm等。 （2）機(jī)床誤差△機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)誤差、進(jìn)給系統(tǒng)誤差等原因產(chǎn)生。 （3）定位誤差△定是當(dāng)工件在夾具上定位、夾具在機(jī)床上定位時(shí)產(chǎn)生的。

58、 （4）對(duì)刀誤差△刀是在確定刀具與工件的相對(duì)位置時(shí)產(chǎn)生。 如何減少上述各項(xiàng)誤差，以提高加工精度的問(wèn)題，將在后續(xù)相關(guān)內(nèi)容中討論。 本章提示： 本章是全書(shū)的開(kāi)篇之章，作為讀者您一定知道第一塊基石的重要性。機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系和加工坐標(biāo)系，使我們建立起數(shù)控加工的嶄新立體空間；常用G功能代碼指令、常用M功能代碼指令，使我們?cè)跀?shù)控加工的空間里得到理想的加工軌跡。這些，都是編制數(shù)控加工程序的重要基礎(chǔ)，理應(yīng)熟練掌握。本書(shū)編者除了為您提供文字教材外，還準(zhǔn)備了生動(dòng)、直觀的動(dòng)畫(huà)、圖形、音像資料，以助您掌握重要概念，主要包括：數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系，數(shù)控銑床坐標(biāo)系， G01、G02、G03、G41、G42、G

59、40等功能指令的應(yīng)用。同時(shí)，還可查閱ISO國(guó)際代碼表。這些資料會(huì)給您更多幫助。 思考題與練習(xí)題 一、判斷題 1.（ ）對(duì)幾何形狀不復(fù)雜的零件，自動(dòng)編程的經(jīng)濟(jì)性好。 2.（ ）數(shù)控加工程序的順序段號(hào)必須順序排列。 3.（ ）增量尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置給出。 4.（ ）G00快速點(diǎn)定位指令控制刀具沿直線快速移動(dòng)到目標(biāo)位置。 5.（ ）用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線，逼近線段與被加工曲線交點(diǎn)稱為基點(diǎn)。 二、選擇題 1. 下列指令屬于準(zhǔn)備功能字的是___________。 A、 G01； B、 M08； C、 T01； D、 S500。 2. 根據(jù)加工零

60、件圖樣選定的編制零件程序的原點(diǎn)是__________。 A、機(jī)床原點(diǎn)；B、編程原點(diǎn)；C、加工原點(diǎn)；D、刀具原點(diǎn)。 3、通過(guò)當(dāng)前的刀位點(diǎn)來(lái)設(shè)定加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，不產(chǎn)生機(jī)床運(yùn)動(dòng)的指令是__________。 A、G54；B、G53；C、G55；D、G92。 4、用來(lái)指定圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面為XY平面的指令___________。 A、G16；B、G17；C、G18；D、G19 5．撤消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令是_________。 A、G40；B、G41；C、G43；D、G49。 三、簡(jiǎn)答題 1、數(shù)控機(jī)床加工程序的編制步驟？ 2． 數(shù)控機(jī)床加工程序的編制方法有哪些？它們分別適用什么場(chǎng)合？ 3． 用G92程序段設(shè)置的加工坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是否不變？ 4． 編寫(xiě)圖1.44到圖1.48所示零件的加工程序。 圖1.44 習(xí)題圖1 圖1.45 習(xí)題圖2 圖1.46 習(xí)題圖3 圖1.47 習(xí)題圖4 圖1.48 習(xí)題圖5 5． 應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償指令應(yīng)注意哪些問(wèn)題？ 6． 如何選擇一個(gè)合理的編程原點(diǎn)。 7． 什么叫基點(diǎn)？什么叫節(jié)點(diǎn)？它們?cè)诹慵喞系臄?shù)目如何確定？ 37