数控编程的概念与基础

1、数控加工程序编制：从零件图纸到制成控制介质的全过程。将零件的加工信息：加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。

2.1数控编程基础

2.1.1程序编制的基本概念程序编制分为：手工编程和自动编程两种。

手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）

自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。自动编程适用于：形状复杂的零件，虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）据国外统计：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！

图纸工艺分析这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同，即在对图纸进行工艺分析的基础上，选定机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。

2、手工编程的内容和步骤计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改计算运动轨迹

根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求，在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值，并且按NC机床的规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的数字量，以这些坐标值作为编程尺寸。错误计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸修改

编制程序及初步校验

根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。

计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改制备控制介质

将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改

程序的校验和试切所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改常用用的的校校验验和和试试切切方方法法：：对于于平平面面轮轮廓廓零零件件可可在在机机床床上上用用笔笔代代替替刀刀具具、、坐坐标标纸纸代代替替工工件件进进行行空空运运转转空空运运行行绘绘图图。。对于于空空间间曲曲面面零零件件，，可可用用蜡蜡块块、、塑塑料料或或木木料料或或价价格格低低的的材材料料作作工工件件，，进进行行试试切切，，以以此此检检查查程程序序的的正正确确性性。。2.1.2程序序编编制制的的代代码码及及格格式式经过过多多年年的的发发展展，，程程序序用用代代码码已已标标准准化化，，现现在在有有ISO（InternationalStandardizationOrganization）和和EIA(ElectronicIndustriesAssociation)两种种。。●.代码码代码码：：是是文文字字、、数数字字、、符符号号以以及及它它们们组组合合的的总总称称，，又又称称指指令令。。它它是是程程序序的的最最小小单单元元。。.编程程指指令令———系统统操操作作代代码码的的总总称称.G指令令———准备备功功能能作用用：：规规定定机机床床运运动动线线型型、、坐坐标标系系、、坐坐标标平平面面、、刀刀补补、、刀刀偏偏、、暂暂停停等等多多种种操操作作。。组成成：：G后带带二二位位数数字字组组成成。。100种模模态态（（续续效效））指指令令与与非非模模态态指指令令M指令令———辅助助功功能能作用用：：控控制制机机床床及及其其辅辅助助装装置置的的通通断断的的指指令令。。组成成：：M后跟跟两两位位数数字字组组成成。。100种。F.S.T指令F指令——指定进给速速度指令（（续效指令令）组成：编码法：F带两位数字字，如F05,F36等。后面所所带的娄只只是一个代代码，它与与某个（系系统规定的的速度值））速度值相相对应，换换而言之，，这种指令令所指定的的进给速度度是有级的的，速度值值序既可等等差数列，，也可能是是等比数列列直接法：F后带若干位位数字，如如F150,F3500等。后面所所带的数字字表示实际际的速度值值，上述两两个指令分分别表示F=150mm/min；F=3500mm/min。S指令（切削削速度）——指定主轴转转速指令（（续效指令令）组成：同F，如S05,S36等单位：r/min，ST指令——指定加工刀刀具号的指指令。组成：T后跟两位数数字，如T11,T28等。T11表示选择11号刀具T28表示选择28号刀具。4）尺寸指令令——指定的刀具具沿坐标轴轴移动的方方向和目标标位置的指指令组成：由在在X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C后带符号的的数字组成成。如X1000,Y2000等单位：数控控系统规定定的单位,如mm●.数控加工程程序的结构构程序的组成成：程序名：O2000程序段段N01G91G17G00G42D01X85Y-25；N02Z-15S400M03M08；N03G01X85F300；N04G03Y50I25；N05G01X-75；N06Y-60；N07G00Z15M05N08M09；N09G40X75Y35N10M02；%上面是一个个完整的零零件加工程程序，它主主要由程序序名和若干干程序段组组成。程序名是该加工程程序的标识识；程序段是一个完整整的加工工工步单元，，它以N（程序段号号）指令开开头，或LF指令结尾；；M02(M30)作为整个程程序结束的的指令，有有些数控系系统可能还还规定了一一个特定的的程序开头头和结束的的符号，如如%、EM等。由上面的程程序可知：：加工程序——由程序名和和若干程序序段有序组组成的指令令集。程序是由若干程程序段组成成程序段是由干指令令字组成。。指令字是由文字（（地址符））或与其后后所带的数数字一起组组成。一个程序的的最大长度度取决于数数控系统中中零件存贮贮区的容量量或或外存的容容量。另外外，有些数数控系统还还规定了一一个程序段段的字符数数，如7M系统规定字字符数90个。因此，，这些在编编程前必须须了解清楚楚，否则数数控系统便便会认为你你的程序有有语法错误误●.程序段的格格式程序段的格格式，是指一个个程序段中中指令字的的排列顺序序和书写规规则，不同同的数控系系统往往有有不同的程程序段格式式，格式不不符合规定定，数控系系统就不能能接受。目前广泛采采用的是，，地址符可可变程序段段格式（或或者称字地地址程序段段格式），，这种格式式的特点是是：.程序段中的的每个指令令字均以字字母（地址址符）开始始，其后再再跟数字或或无符号的的数字。.指令字在程程序段中的的顺序没有有严格的规规定，即可可以任意顺顺序的书写写。.不需要的指指令字或者者与上段相相同的续效效代码可以以省略不写写。因此，这种种格式具有有程序简单单、可读性性强，易于于检查等优优点。●主程序和子子程序有时被加工工零件上，，有多个形形状和尺寸寸都相同的的部位，若若按通常的的方法编程程，则有一一定量的连连续程序段段在几处完完全重复的的出现，则则可以将这这些重复的的程序串，，单独地担担出来按一一定格式做做成子程序，程序中子子程序以处处的部分便便称为主程序。子程序可以以被多次重重复调用。。而且有些些数控系统统中可以进进行子程序序的“多层层嵌套”，，子程序可可以调用其其它子程序序，从而可可以大大地地简化编程程工作，缩缩短程序长长度，节约约程序存贮贮器的容量量。在上图中的的钢板上要要铣出10个几何形状状完全相同同的台阶，，若采用子子程序的方方法编程如如下：O0001；N01G91G00G41D01X50Y60S01M03M08；N02M98P0002L10；N03M02；%O0002；N01G00Z-25；N02G01Y60F100；N03X75；N04G02Y-50J-25；N05G01X-80；N06G00Z25；N07X165Y-10；N08M99；%由上面的程程序可知，，子程序是是子程序名名(O0002)开始，以M98指令结束，，并返回主主程序，其其余部分的的编写与主主程序完全全相同。由由于采用子子程序，使使编程大大大地简化了了，因此，，在我们的的编程中要要学会善于于运用子程程序来简化化编程工作作。2.1.3数控机床的的坐标系1、坐标轴的的运动方向向及其命名名统一规定数数控机床坐坐标轴及其其运动的方方向，可使使编程方便便，并使编编出的程序序对同类型型机床有通通用性。同同时也给维维修和使使用带来极极大的方便便。ISO和我国都拟拟定了命名名的标准。。进给运动坐坐标系ISO和中国标准准规定：数控机床的的每个进给给轴(直线进给、、圆进给)定义为坐标系中的的一个坐标轴轴。数控机床坐坐标系统标标准：右手手笛卡儿坐坐标系统；；基本坐标系系：直线进进给运动的的坐标系（（X.Y.Z）。坐标轴轴相互关系系：由右手定则则决定。回转座标：：绕X.Y.Z轴转动的圆圆进给坐标标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互互关系由右右手螺旋法则则而定。坐标轴方向向：刀具相相对工件运运动的方向向。这样便便可以使编编程人员在在不知是刀刀具移近工工，还是是相反的情情况下，就就能正确地地进行编程程。附加坐标轴轴：平行于于基本坐标标系中坐标标轴的进给给轴，用U.V.W表示。Z坐标方位标准规定：：Z坐标∥主轴轴轴线的进进给轴。若没有主轴轴(牛头刨床)或者有多个个主轴，则则选择垂直直于工件装装夹面的方方向为Z坐标。若主轴能摆摆动：在摆动的范范围内只与与标准坐标标系中的某某一坐标平平行时，则则这个坐标标便是Z坐标；若在摆动的的范围内与与多个坐标标平行，则则取垂直于于工件装夹夹面的方向向为Z坐标。Z坐标正方向向的规定：：刀具远离离工件的方方向。X坐标标准规定：：在刀具旋转转的机床上上（铣床、、钻床、镗镗床等）。。Z轴水平（卧卧式），则则从刀具(主轴)向工件看时时，X坐标标的正方向向指向右边边。Z轴垂直（立立式）：单立柱机床床，从刀具具向立柱看看时，X的正方向指指向右边；；双立柱机床床(龙门机床)，从刀具向向左立柱看看时，X轴的正方向向指向右边边。在工件旋转转的机床上上（车床、、磨床等）），X轴的运动方方向是工件件的径向并并平行于横横向拖板，，且刀具离离开工件旋旋转中心的的方向是X轴的正方向向。Y坐标利用已确定定的X.Z坐标的正方方向，用右右手定则或或右手螺旋旋法则，确确定Y坐标的正方方向。右手定则：：大姆指指指向+X，中指指向向+Z，则+Y方向为食指指指向。右手螺旋法法则：在XZ平面，从从Z至X，姆指所所指的方方向为+y。数控车床床坐标轴轴2、机床坐坐标系与与工件坐坐标系编程总是是基于某某一坐标标系统的的，因此此，弄清清楚数控控机床坐坐标系和和工件坐坐标系的的概念及及相互关关系是至至关重要要的。机床原点点与机床床坐标系系机床原点点机床坐标标系的零零点。这这个原点点是在机机床调试试完成后后便确定定了，是是机床上上固有的的点。机床原点点的建立立：用回回零方式式建立。。机床原点点建立过过程实质质上是机机床坐标标系建立立过程机床坐标标系以机床原原点为坐坐标系原原点的坐坐标系，，是机床床固有的的座标系系，它具具有唯一一性。机床坐标标系是数数控机床床中所建建立的工工件坐标标系，的的参考坐坐标系。。注意：机机床坐标标系一般般不作为为编程坐坐标系，，仅作为为工件坐坐标系的的参考坐坐标系。。机床原点点、参考考点、机机床坐标标系工件原点点与工件件坐标系系工件原点点：为编编程方便便在零件件、工装装夹具上上选定的的某一点点或与之之相关的的点。该该点也可可以是对对刀点重重合。工件座标标系：以以工件原原点为零零点建立立的一个个坐标系系，编程程时，所所有的尺尺寸都基基于此坐坐标系计计算。工件原点点偏置：：工件随随夹具在在机床上上安装后后，工件件原点与与机床原原点间的的距离。。现代数控控机床均均可设置置多个工工件座标标系，在在加工时时通过G指令进行行换。工件原点点和工件件坐标系系3、绝对坐坐标编程程和相对对坐标编编程.定义绝对坐标标编程：：工件所所有点的的坐标值值基于某某一坐标标系（机机床或工工件）零零点计计量的编编程方式式。相对坐标标编程：：运动