我的数控课程学习资料

程序格式

1． 程序段格式
　　程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个完整的数控加 工程序是若干个程序段组成的。
程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。
　　地址可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写。这种功能字称之为续效字。
　　程序段格式举例：
N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08
N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）
　　在程序段中，必须明确以下几点的对应关系：
　　移动目标：终点坐标值；
　　沿怎样的轨迹移动：准备功能字；
　　进给速度：进给功能字F；
　　切削速度：主轴转速功能字S；
　　使用刀具：刀具功能字T；
　　机床辅助动作：辅助功能字M。

2．加工程序的一般格式
（1）程序开始符、结束符
　　程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列一段。
（2）程序名
　　程序名有两种形式：一种是英文字母O和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。
（3）程序主体
　　程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。

（4）程序结束指令
　　程序结束指令可以用M02或M30。一般要求单列一段。
　　加工程序的一般格式举例：
　% 　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 开始符
　O1000　　　　　　　　　　　　　　　　 // 程序名
　N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000
　N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08　　 // 程序主体
　N30 X90
　……
　N300 M30 　　　　　　　　　　　　　　// 结束符
　%

数控机床的坐标系

　　在数控编程时为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO和我国都拟定了命名的标准。
　　通过这一单元的学习，能够掌握机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的概念，具备实际动手设置机床加工坐标系的能力。

• 机床坐标系
  
• 编程坐标系
  
• 加工坐标系
  
• 机床加工坐标系的设定
  

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的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。

（2）机床坐标系的规定

标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。

　　在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
　　例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，如图1所示。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述.

标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：

1)伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90度。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坐标旋转的旋转坐标分别用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，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向

（3）运动方向的规定

增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向

２。坐标轴方向的确定

２。坐标轴方向的确定
（1）Z坐标

Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。

　　如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。

（2） X坐标

X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。

　　如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向；
　　如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：

　1)Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；

　2)Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。

　图6所示为数控车床的X坐标。

（3）Y坐标

在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。

３。附加坐标系

３。附加坐标系

为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。

　　　　　　　　　　　　　　　　
　　
对于直线运动，通常建立的附加坐标系有：

（1）指定平行于X、Y、Z坐标轴，可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。

（2）指定不平行于X、Y、Z坐标轴，也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。

４。机床原点的设置

机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。

　　它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。

（1）在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见图9。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。

图9 车床的机床原点

　图10　铣床的机床原点

（2）在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见图10。

５。机床参考点

机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。

　　　　　　　　　　　　　　　　

图11 数控车床的参考点

　　机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。

　　通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。图11所示为数控车床的参考点与机床原点。　

　　数控机床开机时，必须先确定机床原点，即刀架返回参考点的操作。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准

编程坐标系

　　编程坐标系编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。
　　编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如图1所示。

图1 编程坐标系

　　编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。
　　编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如图2所示为车削零件的编程原点。

图2 确定编程原点

1。加工坐标系的确定

图1 齿轮坯

　　加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。
　　加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。
　　在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的,这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。图1中O2为编程原点。　

2。加工坐标系的设定　

方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点。

例题：在配置FANUC-OM系统的立式数控铣床上设置加工原点03，如图2所示。
（1）加工坐标系的选择 　　
　　 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。　　
　　设工作台工作面尺寸为800mm×320mm，若工件装夹在接近工作台中间处，则确定了加工坐标系的位置，其加工原点03就在距机床原点O1为X3、Y3、Z3处。并且X3=-345.700mm, Y3=-196.22mm, Z3=-53.165mm。
（2）设定加工坐标系指令
1）G54～G59为设定加工坐标系指令。G54对应一号工件坐标系，其余以此类推。可在MDI 方式的参数设置页面中，设定加工坐标系。如对已选定的加工原点O3，将其坐标值
　　　X3= -345.700mm
　　　Y3= -196.220mm
　　　Z3=-53.165mm
　　设在G54中，如图3所示。则表明在数控系统中设定了一号工件加工坐标。设置页面如图3。

机床加工坐标系的设定
1。数控铣床（FANUC 0M）加工坐标系的设定步骤







图3　Z向对刀方法

　　在选择了图1所示的被加工零件图样，并确定了编程原点位置后，可按以下方法进行加工坐标系设定：
（1）准备工作
　　机床回参考点，确认机床坐标系；
（2）装夹工件毛坯
　　通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致；
（3）对刀测量
　　用简易对刀法测量，方法如下：
　　用直径为φ10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值为X = -437.726, Y = -298.160,如图2所示。Z = -31.833，如图3所示。

（4）计算设定值
　　将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。
　　X坐标设定值：X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm
注：如图2所示。
-437.726mm为X坐标显示值；
+5mm为测量棒半径值；
+0.1mm为塞尺厚度；
+40.0为编程原点到工件定位基准面在X坐标方向的距离。
Y坐标设定值：Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm
注：如图2所示，-298.160mm为坐标显示值；+5mm为测量棒半径值；+0.1mm为塞尺厚度；+46.5为编程原点到工件定位基准面在Y坐标方向的距离。
Z坐标设定值：Z= -31.833-0.2=-32.033mm。
注：-31.833为坐标显示值；-0.2为塞尺厚度,如图3所示。
通过计算结果为：X -392.626；Y -246.460；Z -32.033

（5）设定加工坐标系
　　将开关放在 MDI 方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据为:
图1 零件图样


图2 X、Y向对刀方法

X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033
　　表示加工原点设置在机床坐标系的X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033 的位置上。

（6）校对设定值
　　对于初学者，在进行了加工原点的设定后，应进一步校对设定值，以保证参数的正确性。
　　校对工作的具体过程如下：在设定了G54加工坐标系后，再进行回机床参考点操作，其显示值为
X +392.626
Y +246.460
Z +32.033
　　这说明在设定了G54加工坐标系后，机床原点在加工坐标系中的位置为：
X +392.626
Y +246.460
Z +32.033
这反过来也说明G54的设定值是正确的。
3。注意事项
（1）G54～G59设置加工坐标系的方法是一样的，但在实际情况下，机床厂家为了用户的不同需要，在使用中有以下区别：利用G54设置机床原点的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示为G54的设定值，且符号均为正；利用G55～G59设置加工坐标系的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示零值。

（2）G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。

（3）G54～G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI 方式修改。

（4）本课程所例加工坐标系的设置方法，仅是FANUC系统中常用的方法之一，其余不一一例举。其它数控系统的设置方法应按随机说明书执行。
4。常见错误
　　当执行程序段G92 X 10 Y 10时，常会认为是刀具在运行程序后到达X 10 Y 10 点上。其实， G92指令程序段只是设定加工坐标系，并不产生任何动作，这时刀具已在加工坐标系中的 X10 Y10点上。
　　G54～G59指令程序段可以和G00、G01指令组合，如G54 G90 G01 X 10 Y10时，运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。 程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的X 10 Y 10 点上。
2）G54～G59在加工程序中出现时，即选择了相应的加工坐标系。
方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。
（1）加工坐标系的选择
　　加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空间点上。
　　应注意的是，当机床开机回参考点之后，无论刀具运动到哪一点，数控系统对其位置都是已知的。也就是说，刀具起始点是一个已知点。

（2）设定加工坐标系指令
　G92为设定加工坐标系指令。在程序中出现G92程序段时，即通过刀具当前所在位置即刀具起始点来设定加工坐标系。
　　G92指令的编程格式：G92 X a Y b Z c
　该程序段运行后，就根据刀具起始点设定了加工原点，如图4所示。

　　从图4中可看出，用G92设置加工坐标系，也可看作是：在加工坐标系中，确定刀具起始点的坐标值，并将该坐标值写入G92编程格式中。

　　例题：在图5中，当a=50mm,b=50mm,c=10mm时，试用G92指令设定加工坐标系。
设定程序段为 G92 X50 Y50 Z10。



绝对尺寸指令和增量尺寸指令
　　在加工程序中，绝对尺寸指令和增量尺寸指令有两种表达方法。
　　绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出,如图1所示。 增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出1． 用G功能字指定
　　G90指定尺寸值为绝对尺寸。
　　G91指定尺寸值为增量尺寸。
　　这种表达方式的特点是同一程序段中只能用一种，不能混用；同一坐标轴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（本课程中车床部分使用）
　　绝对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
　　这种表达方式的特点是同一条程序段中绝对尺寸和增量尺寸可以混用，这给编程带来很大方便。
预置寄存指令G92
　　预置寄存指令是按照程序规定的尺寸字的值通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的原点，不产生机床运动。
　编程格式 G92 X～Y～ Z～
　　X、Y、Z的值是当前刀具位置相对于加工原点位置的值。
　 例：建立图1所示的加工坐标系。
　　1． 当前的刀具位置点在A点：G92 X20 Y30
　　2． 当前的刀具位置点在B点：G92 X10 Y10

注意：这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的。

坐标平面选择指令


图1　坐标平面选择

　　坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。
　　G17表示选择 XY平面
　　G18表示选择 ZX平面
　　G19表示选择 YZ平面
　　各坐标平面如图1所示。一般，数控车床默认在ZX平面内加工，数控铣床默认在XY平面内加工。


快速点定位指令



a         b
图1　快速点定位
　　快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动到目标位置，其移动速度由参数来设定。指令执行开始后，刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动，最后减速到达终点，如图1a所示。注意：在各坐标方向上有可能不是同时到达终点。刀具移动轨迹是几条线段的组合，不是一条直线。例如，在FANUC系统中，运动总是先沿45度角的直线移动，最后再在某一轴单向移动至目标点位置，如图1b所示。编程人员应了解所使用的数控系统的刀具移动轨迹情况，以避免加工中可能出现的碰撞。
　　编程格式 G00 X～ Y～ Z～
　　X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值
　　例：从A点到B点快速移动的程序段为：
　　G90 G00 X20 Y30
直线插补指令


图1　直线插补运动
直线插补指令用于产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。
程序格式 G01 X～ Y～ Z～ F～
其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。
例：实现图1中从A点到B点的直线插补运动,其程序段为
绝对方式编程：G90 G01 X10 Y10 F100
增量方式编程：G91 G01 X-10 Y-20 F100















圆弧插补指令
　　G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。
　　G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。
　　圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，
选择编程原点
　　从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，应选择一个合理的编程原点。
　　车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。车削零件的编程原点选择见图1。

铣削零件的编程原点，X、Y向零点一般可选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。Z向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。铣削零件的编程原点见图2。



图2　铣削加工的编程原点         图3 零件尺寸公差的调整见
　　编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，应按尺寸公差的中值来计算坐标值。对零件尺寸公差的调整见图3所示。
基点


图2-50　零件图样
　　零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据。
　　
　　例：图2-50所示零件中，A、B、C、D、E为基点。A、B、D、E的坐标值从图中很容易找出,C点是直线与圆弧切点，要联立方程求解。以B点为计算坐标系原点，联立下列方程：
　　直线方程： Y=tg(α+β)X
　　圆弧方程：（X-80）2 +（Y-14）2 =30
　　可求得（64.2786，39.5507），换算到以A点为原点的编程坐标系中，C点坐标为（64.2786，54.5507）。
　　可以看出，对于如此简单的零件，基点的计算都很麻烦。对于复杂的零件，其计算工作量可想而知，为提高编程效率，可应用CAD/CAM软件辅助编程，请参考本教程CAD/CAM部分。

非圆曲线数学处理的基本过程
　　数控系统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是，用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点。
　　
　　 例如，对图2-51所示的曲线用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E等即为节点。

图2-51　零件轮廓的节点
　　
　　在编程时，首先要计算出节点的坐标，节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算已很难胜任，必须借助计算机辅助处理。求得各节点后，就可按相邻两节点间的直线来编写加工程序。
　　这种通过求得节点，再编写程序的方法，使得节点数目决定了程序段的数目。如上图中有5个节点，即用五段直线逼近了曲线，因而就有五个直线插补程序段。节点数目越多，由直线逼近曲线产生的误差δ越小，程序的长度则越长。可见，节点数目的多少，决定了加工的精度和程序的长度。因此，正确确定节点数目是个关键问题，也请参考本教程CAD/CAM部分。

数控加工误差的组成
　　数控加工误差△数加是由编程误差△编、机床误差△机、定位误差△定、对刀误差


图1　逼近误差
△刀等误差综合形成。
　　即：△数加=f(△编+△机+△定+△刀)
　　其中：
　（1）编程误差△编由逼近误差δ、圆整误差组成。逼近误差δ是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生，如图1所示。圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数脉冲当量值产生的误差。脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位移量。普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值为0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为0.005mm或0.001mm等。
　（2）机床误差△机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。
　（3）定位误差△定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生的。
　（4）对刀误差△刀是在确定刀具与工件的相对位置时产生。

数控程序编程的概念
　　在编制数控加工程序前，应首先明确：
　　数控程序的编制是指哪些具体工作，这些工作应按什么步骤来进行，每一步应按照相应的工作原则来实现，最终获得满足要求的数控程序（如图1所示的程序样本）。
?        数控程序编制的定义
?        字与字的功能
?        程序格式
   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　　程序样本
数控程序编制的定义
　　数控机床是一种高效的自动化加工设备。理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格工件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。
1． 数控程序编制的内容及步骤
　　数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。
2．数控程序编制的方法
（1） 手工编程
　　手工编程指由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图2所示。
                                                      编程
手册         

                           
                  
                                             
                           
零
件
图
样         
工
艺
人
员         
夹具表         
工
艺
规
程         
编
程
人
员         
加
工
程
序
初
稿         
加
工
程
序
                                                                                                   
                        
机床表         
                                                
                                                                                                   
                        
刀具表         
                                                
                  
                                             
         
         
                  
        修改                  

图2　手工编程
　　一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。
　　手工编程的特点：
　　耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。
（2） 计算机自动编程
　　计算机自动编程指在编程过程中，除了分析零件图和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。
　　自动编程的特点：编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。
字与字的功能
1. 字符与代码
　　字符是用来组织、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。数控系统只能接受二进制信息，所以必须把字符转换成8BIT信息组合成的字节，用“0”和“1”组合的代码来表达。国际上广泛采用两种标准代码：
（1） ISO国际标准化组织标准代码
（2） EIA美国电子工业协会标准代码
　　这两种标准的编码方法不同，在现代大多数数控机床上这两种代码都可以使用。
2. 字
　　在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成。这个英文字母称为地址符。
　　如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。
3. 字的功能
　　组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以FANUC-0M数控系统的规范为主来介绍的，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。
（1） 顺序号字N
　　顺序号字又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般1～4位正整数。数控加工中的顺序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。
　　顺序号的作用：
　　对程序的校对和检索修改；
　　作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。
　　有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。
　　一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12。
（2）准备功能字G
　　准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数字一般1～3位正整数。

G功能字含义表（FANUC-0M系统）
G功能字         含义         G功能字         含义
G00         快速移动点定位         G70         精加工循环
G01         直线插补         G71         外圆粗切循环
G02         顺时针圆弧插补         G72         端面粗切循环
G03         逆时针圆弧插补         G73         封闭切削循环
G04         暂停         G74         深孔钻循环
G17         XY平面选择         G75         外径切槽循环
G18         ZX平面选择         G76         复合螺纹切削循环
G19         YZ平面选择         G80         撤销固定循环
G32         螺纹切削         G81         定点钻孔循环
G40         刀具补偿注销         G90         绝对值编程
G41         刀具半径补偿——左        G91         增量值编程
G42         刀具半径补偿——右         G92         螺纹切削循环
G43         刀具长度补偿——正         G94         每分钟进给量
G44         刀具长度补偿——负         G95         每转进给量
G49         刀具长度补偿注销         G96         恒线速控制
G50         主轴最高转速限制         G97         恒线速取消
G54～G59         加工坐标系设定         G98         返回起始平面
G65         用户宏指令         G99         返回R平面

（3）尺寸字
　　尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。
　　第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；
　　第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点的角度坐标尺寸；
　　第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。
（4）进给功能字　F
　　进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。
（5）主轴转速功能字　S
　　主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。
（6）刀具功能字　T
　　刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。
（7）辅助功能字　M
　　辅助功能字的地址符是M，后续数字一般1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。
M功能字含义表（FANUC-0M系统）
M功能字         含 义
M00         程序停止
M01         计划停止
M02         程序停止
M03         主轴顺时针旋转
M04         主轴逆时针旋转
M05         主轴旋转停止
M06         换刀
M07         2号冷却液开
M08         1号冷却液开
M09         冷却液关
M30         程序停止并返回开始处
M98         调用子程序
M99         返回子程序

数控加工工艺设计主要内容　　
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在进行数控加工工艺设计时，一般进行以下几方面的工作：
?        数控加工工艺内容的选择；
?        数控加工工艺性分析；
?        数控加工工艺路线的设计。
以下从这几个方面进行说明。
填写数控加工技术文件
　　填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它问题。
数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。以下提供了常用文件格式，文件格式可根据企业实际情况自行设计。
1。数控编程任务书
　　它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一，详见表1。
表1　数控编程任务书
工艺处         数控编程任务书         产品零件图号                   任务书编号
                零件名称                     
                使用数控设备                   共  页第  页
主要工序说明及技术要求：
          编程收到日期         月 日         经手人           
                                       
编制                   审核                   编程                   审核                   批准           


2。数控加工工件安装和加工原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）
　　它应表示出数控加工原点、定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设定位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等，详见表2。
表2 工件安装和原点设定卡片
零件图号        J30102-4        数控加工工件安装和零点设定卡片        工序号        
零件名称        行星架                装夹次数        


                  3        梯形槽螺栓         
                 2        压板         
                 1        镗铣夹具板        GS53-61
编制（日期）　审核（日期）                 批准（日期）        第　页                           
                           共　页        序号        夹具名称        夹具图号

3。数控加工工序卡片
　　数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序草图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所用机床型号、程序介质、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择，详见表3。
表3 数控加工工序卡片
单位         数控加工工序卡片         产品名称或代号         零件名称         零件图号
                                      
工序简图         车    间         使用设备
                    
        工艺序号         程序编号
                    
        夹具名称         夹具编号
                    
工步号         工  步  作  业  内  容         加工面         刀
具
号         刀 补 量         主轴转速         进给速度         背
吃
刀
量         备注
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
                                                                                 
编制                   审核                   批准                   年月日         共  页         第  页


4。数控加工走刀路线图
　　在数控加工中，常常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞，为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。不同的机床可以采用不同的图例与格式，表4为一种常用格式。
表4 数控加工走刀路线图
数控加工走刀路线图        零件图号        NC01        工序号                工步号                程序号        O100
机床型号        XK5032        程序段号        N10～N170        加工内容        铣轮廓周边        共1页        第 页


        编程        
        校对        
        审批        
符号         









含义        抬刀        下刀        编程原点        起刀点        走刀方向        走刀线相交        爬斜坡        铰孔        行切

5。数控刀具卡片
　　数控加工时要求刀具十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和长度。刀具卡反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见表5。
表5 数控刀具卡片
零件图号        J30102-4        数 　控　 刀 　具 　卡 　片        使用设备
刀具名称        镗刀                TC-30
刀具编号        T13006        换刀方式        自动        程序编号               
刀
具
组
成        序号        编号        刀具名称        规格        数量        备注
        1        T013960        拉钉                1        
        2        390、140-50 50 027        刀柄                1        
        3        391、01-50 50 100        接杆        Φ50×100        1        
        4        391、68-03650 085        镗刀杆                1        
        5        R416.3-122053 25        镗刀组件        Φ41-Φ53        1        
        6        TCMM110208-52        刀片                1        
        7                                2        GC435


备注        
编制                审校                批准                共页        第页
　　不同的机床或不同的加工目的可能会需要不同形式的数控加工专用技术文件。在工作中，可根据具体情况设计文件格式。

数控车床程序编制的基础


HM－077数控车床
　　针对回转体零件加工的数控车床，在车削加工工艺、车削工艺装备、编程指令应用等方面都有鲜明的特色。为充分发挥数控车床的效益，本课程将结合HM－077数控车床（机床更详细情况请浏览www.mingjing.com）的使用，分析数控车床加工程序编制的基础，首先提出以下三个问题来讨论：
?        数控车床的工艺装备
?        对刀
?        数控车床的编程特点
数控车床的工艺装备
　　由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用通用三爪卡盘夹具，因而在工艺装备中，我们将以WALTER系列车削刀具为例(更详细刀具情况请浏览www.walter-ag.com)，重点讨论车削刀具的选用及使用问题。
1。数控车床可转位刀具特点
　　数控车床所采用的可转位车刀，与普通车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于普通车床的刀具，具体要求和特点如下表所示。
要求         特  点         目    的
精度高         采用M级或更高精度等级的刀片；
多采用精密级的刀杆；
用带微调装置的刀杆在机外预调好。         保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。
可靠性高         采用断屑可靠性高的断屑槽形或有断屑台和断屑器的车刀；
采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构。         断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；
适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。
换刀迅速         采用车削工具系统；
采用快换小刀夹。         迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。
刀片材料         刀片较多采用涂层刀片。         满足生产节拍要求，提高加工效率。
刀杆截形         刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。         刀杆与刀架系统匹配。
2。数控车床刀具的选刀过程
　　数控车床刀具的选刀过程，如下图所示。从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具，共需经过十个基本步骤，请在下图中点击黄色箭头指向的动画图片以查看具体说明。图中两个黄色箭头表示可任选其中一个开始工作，选刀工作过程从第1图标“零件图样”开始，经箭头所示的两条路径，共同到达最后一个图标“选定刀具”，以完成选刀工作。其中，第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码、选择加工条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具，完成选刀工作过程。请点击黄色箭头指向的动画图片以查看具体说明。
对刀
　　数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。
1。一般对刀
　　一般对刀是指在机床上手动对刀。下面以Z向为例说明对刀方法，见图1。
　　刀具安装后，移动刀具手动切削工件右端面，沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。
　　手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切--测量--调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。
2。机外对刀仪对刀
　　机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输到相应刀具补偿号即可以使用，如图2所示。
3。自动对刀
　　自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。

数控车床的编程特点
1。加工坐标系
　　加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图1所示：
　　 加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。
2。、直径编程方式
　　在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图2所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。
3。进刀和退刀方式
　　对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。
数控车床的基本编程方法
　　数控车削加工包括端面车削加工、内外圆柱面的车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，在分析了数控车床工艺装备和数控车床编程特点的基础上，下面将结合配置FANUC-0T数控系统的HM-077数控车床
F功能
1。每转进给量
编程格式 G95 F~
F后面的数字表示的是主轴每转进给量：mm/r。
例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。
2。每分钟进给量
编程格式 G94 F~
F后面的数字表示的是每分钟进给量： mm/min。
例：G94 F100 表示进给量单位设定为每分钟进给量为100mm/min
S功能
1．最高转速限制
编程格式 G50 S～
S后面的数字表示的是最高转速：r/min。


恒线速速度切削方式
例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。
2．恒线速控制
编程格式 G96 S～
S后面的数字表示的是恒定的线速度 m/min。
例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。
　　对图中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：
A：n=1000×150÷(π×40)=1193 r/min
B：n=1000×150÷(π×60)=795r/min
C：n=1000×150÷(π×70)=682 r/min
3．恒线速取消
编程格式 G97 S～
S后面的数字表示的是恒线速控制取消后主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。
例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。
T功能
　　T后面有四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。
例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值
T0300 表示取消刀具补偿
M功能
M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行；
M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；
M03：主轴顺时针旋转；
M04：主轴逆时针旋转；
M05：主轴旋转停止；
M08：冷却液开；
M09：冷却液关；
M30：程序停止，程序复位到起始位置。
加工坐标系设定
编程格式 G50 X～ Z～
X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。
在数控车床编程时，所有X坐标值使用直径值，如下图所示。
G50使用方法与G92类似。
例：按下图设置加工坐标
G50 X128.7 Z375.1。


设定加工坐标系
倒角、倒圆编程
1。45度倒角
　　由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向X轴倒角，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向,如图1a所示。
编程格式 G01 Z(W)～ I±i
　　由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向Z轴倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图1b所示。
编程格式 G01 X(U)～ K±k
                  
a         b        图2 任意角度倒角
图1 倒角         
2。任意角度倒角
　　在直线指令尾部加上C～，可自动插入任意角度的倒角功能。C的数值是从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点或与终点之间的距离，如图2所示。
例：G01 X50 C10
　　X100 Z-100
3。倒圆角
编程格式 G01 Z(W)～ R±r时，圆弧倒角情况如图3a所示。
编程格式 G01 X(U)～ R±r时，圆弧倒角情况如图3b所示。




a         b        图4 任意角度倒圆
图3 倒圆         


图5 应用例图

4。任意角度倒圆角
若程序为G01 X50 R10 F0.2
　　　　X100 Z-100
则加工情况如图4所示。
例：加工图5所示零件的轮廓，程序如下：
G00 X10 Z22
G01 Z10 R5 F0.2
X38 K-4
Z0
刀尖圆弧自动补偿功能
　　编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图1所示。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图2所示。具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。




图1 刀尖圆角R        图2 刀尖圆角R造成的少切与过切        图3 刀尖圆角R的确定方法


图4 刀具补偿编程

G40--取消刀具半径补偿，按程序路径进给。
G41--左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给。
G42--右偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。
　　在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方法参考图3。
　　例：应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图4所示零件：
刀尖位置编码：3
N10 G50 X200 Z175 T0101
N20 M03 S1500
N30 G00 G42 X58 Z10 M08
N40 G96 S200
N50 G01 Z0 F1.5
N60 X70 F0.2
N70 X78 Z-4
N80 X83
N90 X85 Z-5
N100 G02 X91 Z-18 R3 F0.15
N110 G01 X94
N120 X97 Z-19.5
N130 X100
N140 G00 G40 G97 X200 Z175 S1000
N150 M30

单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。
1．圆柱面或圆锥面切削循环
　　圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图1所示，圆锥面单一固定循环如图3所示。
（1）圆柱面切削循环
编程格式 G90 X(U)～ Z(W)～ F～
式中：X、Z——圆柱面切削的终点坐标值；
U、W——圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。
　　例：应用圆柱面切削循环功能加工图2所示零件。
N10 G50 X200 Z200 T0101
N20 M03 S1000
N30 G00 X55 Z4 M08
N40 G01 G96 Z2 F2.5 S150
N50 G90 X45 Z-25 F0.2
N60 X40
N70 X35
N80 G00 X200 Z200
N90 M30
（2）圆锥面切削循环
编程格式 G90 X(U)～ Z(W)～ I～ F～
式中：X、Z——圆锥面切削的终点坐标值；
U、W——圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标；
I——圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正。如图3所示。
　　例：应用圆锥面切削循环功能加工图4所示零件。
……
G01 X65 Z2
G90 X60 Z-35 I-5 F0.2
X50
G00 X100 Z200
……
2．端面切削循环
　　端面切削循环是一种单一固定循环。适用于端面切削加工，如图5所示。


图6 锥面端面切削循环


图7 G94的用法（锥面）
（1）平面端面切削循环
编程格式 G94 X(U)～ Z(W)～ F～
式中：X、Z——端面切削的终点坐标值；
U、W——端面切削的终点相对于循环起点的坐标。
（2）锥面端面切削循环
编程格式 G94 X(U)～ Z(W)～ K～ F～
式中：X、Z——端面切削的终点坐标值；
U、W——端面切削的终点相对于循环起点的坐标；
K—— 端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正。如图6所示。
　　例：应用端面切削循环功能加工图7所示零件。
……
G94 X20 Z0 K-5 F0.2
Z-5
Z-10
……
复合固定循环
　　在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。