数控机床的编程

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《模具工简明实用手册》第534页（4676字）

1．数控机床的坐标系

如图7．5－2、图7．5－3、图7．5－4所示，分别为数控车床、数控立式升降台铣床和数控卧式升降台铣床的标准坐标系，其坐标和运动方向的确定方法见表7．5－4。

图7．5－2 数控车床的标准坐标系

图7．5－3 数控立式升降台铣床的标准坐标系

图7．5－4 数控卧式升降台铣床的标准坐标系

表7．5－4 坐标和运动方向

(1)设定单位

坐标轴运动量的最小单位设定为0．001mm。用小数方式输入时，坐标轴运动量的单位为mm，当输入最小设定单位以下位数时，则被四舍五入。坐标轴的旋转运动用角度表示，另外最大指令位数不能超过八位数。例如：X－60000与X－60．0都表示向X轴负方向移动60mm。

(2)程序结构

加工程序是一系列指令的有序集合，由程序号、程序内容与程序结束等三部分组成。

①程序号：即程序开始部分，用作加工程序的开始标记。程序号由地址码与四位编号数字组成，地址码通常用%，有些系统用O或P。

②程序内容：是整个程序主要部分，由许多程序段组成，每个程序段由若干个字构成，每个字又由地址码与若干个数字组成。在程序中能作指令的最小单位是字。

③程序结束：一般用辅助功能代码M02(程序结束)与M30(程序结束，返回起点)等来表示。

常用地址码及其含义见表7．5－5。

表7．5－5 常用地址码

(3)程序段格式

程序段格式是指一个程序段中的字、字符和数据的书写规则。常用的是字地址可变程序段格式，它由顺序号字、数据字和程序段结束符组成。每个字的字首是一个英文字母，称为字地址码。字地址码可变程序段格式见表7．5－6。

表7．5－6 字地址码可变程序段格式

字地址码可变程序段格式的特点是：程序段中字的先后顺序并不严格，不需要的字以及与上一程序相同的续效字可以省略；数据的位数可多可少；程序简捷、直观、不易出错。

2．准备功能G代码

G代码由地址码G与后面的两位数字组成，从G00～G99共100种。JB 3208－1983中规定的G代码见表7．5－7所列。表7．5－8是对常用G代码功能的进一步说明。

表7．5－7 准备功能G代码

注：1．*号表示如选作特殊用途，必须在程序中加以说明。

2．如在直线切削控制中没有刀具补偿，则G43～G52可指定作其他用途。

3．在表中左栏括号中的字母(d)，表示可以被同栏中没有括号的字母d或有括号的字母(d)所取消或代替。

4．G45～G52的功能可用于机床上任意两个预定的坐标。

5．控制机上每有G53～G59、G63功能时，可以指定作其他用途。

表7．5－8 常用G代码说明

注：1．续效码表示一经被应用，直到出现同组其他任一G代码时失效，否则保留作用继续有效，而且在以后的程序段中使用时可省略。

2．在同一程序段中，出现非同组的几个续效码时，并不影响G代码的续效。

3．非续效码只在本程序段有效。

4．初态表示开机就有的代码。

3．辅助功能M代码

M代码用来控制机床各种辅助动作及开关状态，如主轴的旋转方向、启动、停止，冷却液供给与关闭，工件或刀具夹紧与松开，刀具更换等功能。辅助功能由地址符M和其后的两位数字组成，程序中的每一个语句中M代码只能出现一次。JB 32081983规定的M代码见表7．5－9。

表7．5－9 辅助功能M代码

注：1．*表示如选作特殊用途，必须在程序中加以说明。

2．M90～M99可指定为特殊用途。

4．其他功能代码

(1)进给功能F代码

F代码可以指定刀具相对于工件的进给速度，单位是mm／min。但在螺纹加工中，因进给速度与主轴转速有关，F用作指定螺纹导程，单位是mm／r。F代码由地址符F及其后的数码表示。数码表示进给速度值，可以采用代码或直接给定法。

①常用的一种代码法是二位代码法。它是用F00～F99表示100种进给速度，在F01～F98的各级进给速度按等比数排列，公比为，速度的计算方法是：为底，以二位代码为幂次，如F40表示进给速度为100mm／min。二位代码见表7．5－10。

表7．5－10 进给速度的二位代码表

注：1．代码99代表高速。

2．代码21～98代表的速度，可根据表中数据作简单运算求得，即各代码所对应的速度乘10即为该代码加20对应的速度，乘100即为该代码加40对应的速度，依此类推。

②直接给定法是在F后面直接写上进给速度值，如F100表示进给速度为100mm／min。此法的优点是直观方便。

(2)主轴旋转功能S代码

S代码主要用来指定主轴转速，单位为r／min。S代码由地址符S及其后的数码表示，数码位数在数控机床的详细格式分类中规定。S代码的数码一般采用直接指定法，也可采用二位代码法。

(3)刀具功能T代码

T代码主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置和补偿。T代码由地址符F及其后的数码表示，数码位数在数控机床的详细格式分类中规定。如用二位数码时，T18表示换刀时选择18号刀具。用作刀具补偿时，T18是指按18号刀具事先所设定的数据进行刀具补偿。若用四位数码时，如T0102的前二位数码表示刀号，后二位数码表示刀补号。

5．程序编制中的工艺分析

(1)工序划分原则

在数控机床上加工零件常见的工序划分方法有如下三种：

①按粗、精加工划分工序：根据零件的形状、尺寸精度以及刚度和变形等因素，按粗、精加工分开原则划分工序，即先粗加工，后精加工，以保证零件的加工精度和表面粗糙度。

②按先面后孔原则划分工序：当零件上既有面加工，又有孔加工时，可先加工面，后加工孔。这样可以提高孔的加工精度。

③按所用刀具划分工序：即使用一把刀加工完相应各部位，再换另一把刀，加工相应的其他部位，以减少空行程的时间和换刀次数，消除不必要的定位误差。

(2)加工路线的确定

加工路线是指加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹。确定加工路线就是确定刀具的移动路线，包括刀具切削加工的路线及切入、切出等。编程时，加工路线的确定原则是：

①保证被加工零件的加工精度和表面粗糙度。

②尽量使数值计算简单，以减少编程工作量。

③尽量缩短加工路线，减少刀具空行程的时间和换刀次数，以提高生产率。

(3)选择刀具

数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。车削与铣削用刀具的说明见表7．5－11。

表7．5－11 刀具选择

(4)选择切削用量

切削用量主要包括主轴转速、切削深度与宽度、进给速度等，各种切削用量的参数，都应在程序中明确。具体数值应根据机床说明书中规定的要求以及耐用度，并结合实际经验采用类比法来确定，表7．5－12中对各参数的确定进行了简单的说明。

表7．5－12 切削用量选择

(5)工艺文件编制

数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，也是操作者要遵守、执行的规范，同时也是产品零件重复生产在技术上的工艺资料积累和储备。数控加工工艺文件主要有工序卡、刀具调整单、机床调整单、零件的加工程序单等。