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数控程序T代码刀偏刀补的问题：
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数控程序T代码刀偏刀补的问题：
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进刀就是圆弧的话就会报警，必须是直线才能用刀补，格式G1G41或G42如果。用&20的刀子去铣的话，半圆的结合面会有R10的圆弧，编程的话手动编程就可以，用G98（系统不一样可能G指令也不一样）调用子程序，然后写子程序，每次进刀看工件而定，直至达到工件深度。　　先搞清楚左刀补还是右刀补之后，在机床刀补参数中加上刀子半径值，直接按照图纸的尺寸编程就OK了，刀补就是为了不用算刀具中心轨迹才产生的，机床会自动帮你算的，只要加了刀补，机床会自动偏过一个刀子半径的距离，就这么简单的。不过基本差不多比如车刀第一个刀刃定义为T0101，那么第二刀刃定义为T0112或者T0116等，使用01号刀补和坐标定义，使用12号或者16号刀补和坐标定义。我想你是搞错了，所谓刀具补偿是在相对与现刀具的轨迹的基础上进行补正的。所以说，刀补的位置也应该是在被加工工件的工件坐标系中。没有必要像你说的这么复杂。数控车床对刀有关的概念和对刀方法
（1）刀位点：代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。
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华兴数控。对刀。对Z向：先把刀移到产品端面。轻碰端面（初学者可以启动主轴。这样以免按多撞到产品），然后再操作面板按下Z（必须在加工界面）系统会显示“Z向记忆”这时候按下“对刀按键”（华兴有很多种版本有的有对刀和刀补两个按键。如果只有刀补一个按键的话，就按刀补）。输入你测量的数值（出特殊情况外Z向在端面一般为0），然后按回车键。存储键。(返回到加工界面会看到Z向坐标是你刚刚输入的数值)。
X向用同样步骤。（记住当你确定你的刀要对的那个点时，就不能移动X向，只能移动Z向。X对刀完毕才能移）
直观点X 或者Z移到要对的点
按下X 或者Z
→按下刀补键→
输入你的测量数值
→回车确定→存储
改刀补。直接操作界面按下刀补键→用数字区方向键把光标移动到你要改的刀号和方向 →按修调键→输入要改的数值→回车→保存
（PS：华兴有的系统没有修调键直接按刀补就能改了，有的要按）
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一般由 床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统（气液、 润滑、冷却） 、控制系统等组成。 10 FANUC 系列 150i B 型数控装置数控装置 11 （三） CNC 系统的组成 1,用户程序它是零件加工程序。 根据零件图纸， 用手工编程或自动编程的方法编制出数控加 工程序并存储在一种信息载体上。 2,输入输出设备 CNC 系统对数控设备进行自动控制所需的各种外部控制信息及加工数据,都是通过输入设备 存入 CNC 装置的存储器中。输入 CNC 装置的有零件加工程序、控制参数、 补偿数据等。 输出设备主要的功能为显示、打印、输出加工程序、 控制参数、补偿参数等。 第一节 数控机床 1.1 数控机床的组成 12 （三） CNC 系统的组成 3,CNC 装置 CNC 装置由硬件和软件组成。 硬件主要由微处理器、存储器、位置控制、输入 /输出接口、可编程控制器、图形控制、电 源等模块组成。 软件由管理软件和控制软件组成。 管理软件系指零件加工程序的输入输出、 系统的显示功能 和诊断功能。控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。 第一节 数控机床 1.1 数控机床的组成 13 （三） CNC 系统的组成 4,可编程控制器 (PLC) 数控设备用可编程控制器主要完成数控设备的各种执行机构的逻辑顺序控制，即用 PLC 程 序代替用继电器控制线路，实现数控设备的辅助功能、主轴转速功能、刀具功能的译码和控制。 数控设备用 PLC 有内装型和独立型两种。内装型 PLC 从属于 CNC 装置,PLC 硬件电路可与 CNC 装置其它电路制作在同一块印刷板上，也可以作成独立的电路板。独立型 PLC 独立 CNC 装置，本身具有完备的硬、软件功能，可以独立完成所规定的控制任务。 第一节 数控机床 1.1 数控机床的组成 14 （三） CNC 系统的组成 5,伺服系统伺服系统包括驱动部分和执行机构两大部分。 伺服系统主要指数控设备的主轴驱 动和进给驱动，是 CNC 系统的执行部分。伺服系统的作用是把来自 CNC 装置的各种指令 （脉冲信号） ，转换成数控设备移动部件的运动。 在数控机床的伺服驱动机构中， 常用的驱动元件有功率步进电机、 直流伺服电机和交流伺服 电机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检测元件。 第一节 数控机床 1.1 数控机床的组成 15 （四）数控机床机械结构（主机） 床身、立柱、工作台、导轨、主轴、刀架特点：高刚度和高抗振性热变形小摩擦小传动结构 简单第一节 数控机床 1.1 数控机床的组成 16 第一节 数控机床 1.2 数控机床的特点 1 可加工零件多样。 2 生产效率高 3 加工精度高，质量稳定 4 可加工复杂型面 5 可实现工序集中 6 操作者劳动强度低 7 是制造系统柔性化、数字化、信息化、网络化的基础 17 1,点位控制数控机床它的特点是刀具相对工件的移动过程中， 不进行切削加工， 对定位过程 中的运动轨迹没有严格要求， 只要求实现从一坐标点到另一坐标点的精确定位。 点位控制数控机床主要有：数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。 第二节 数控机床的分类 2.1 按刀具与工件间相对运动的轨迹分类 18 点位控制 19 2,轮廓控制数控机床这类数控机床的特点是能同时控制两个或两个以上的坐标轴， 控制刀具 与工件按照工件的轮廓相对运动，可以加工曲线或曲面的零件。 轮廓控制数控机床主要有数控车床、数控铣床、 数控磨床、加工中心、数控电加工机床等。第二节 数控机床的分类 2.1 按刀具与工件间相对运动的轨迹分类 20 直线与轮廓控制 21 1,开环控制数控机床这类数控机床不带位置检测反馈装置。 CNC 装置输出的指令脉冲经驱 动电路的功率放大，驱动步进电机转动，再经传动机构带动工作台移动，其控制框图如下图 所示。开环控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方便，维修简单，但控制精度低， 这类数控机床多为经济型。 指令脉冲步进电机驱动电路步进电机工作台开环控制系统框图第二节 数控机床的分类 2.2 按伺服系统的控制方式分类 22 2,闭环控制系统这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上， 用以检测机床工作台的实际运行位置，并与 CNC 装置的指令位置进行比较，用差值进行控 制，其控制框图如下图所示。 控制脉冲比 较环 节速度控制单元机 床工作台伺 服电 机位置检测元件控 制元 件位置反 馈电流反馈速度反馈第二节 数控机床的分类 2.2 按伺服系统的控制方式 分类 23 闭环控制系统的特点是：精度高、速度快、技术上要求高，成本较高。闭环控制系统的调试 和维修比较复杂， 其关键是系统的稳定性， 系统调试不好容易产生振荡， 所以在设计时必须对稳定性给予足够 的重视。 闭环控制系统主要应用于一些精度要求较高的超精车床、 镗铣床、 超精铣床和精密加工中心 等。 24 3,半闭环控制系统这类数控机床带有位置检测反馈装置。测元件安装在电机或丝杠端头上。 由于闭环环路内不包括丝杠、螺母副等机械传动机构， 所以可以获得比较稳定的控制特性。其控制精度虽不如闭环控制系统，但调试比较方便，因 此广泛应用于中小型的 CNC 机床。 控制脉冲比 较环 节速度控制单元机 床工作台伺 服电 机位置检测元件速度检测元件位置 反馈电流反馈速度反馈第二节 数控机床的分类 2.2 按伺服系统的控制方式分类 25 1 金属切削类 2 金属成型类 3 电加工类 4 其他类第二节 数控机床的分类 2.3 按加工方式分类 26 按照数控机床的功能水平对数控机床进行分类，一般可以把数控机床分为 高、中、低档三 类 。 1,分辨率和进给速度分辨率为 10?m,进给速度在 8～ 15 m/min 为低档；分辨率为 1?m,进给速度在 15～ 24 m/min 为中档； 分辨率为 0.1?m， 进给速度在 15～ 100 m/min 为高档。 2,伺服进给类型采用开环、 步进电机进给系统为低档； 中高档则采用半闭环或闭环的直流伺 服系统或交流伺服系统。 第二节 数控机床的分类 2.4 按 CNC 装置的功能水平分类 27 3,联动轴数值低档数控机床最多联动轴数为 2～ 3轴，而中、高档则为 3～ 5轴以上。 4,通信功能低档数控机床一般无通信功能。中档可以有 RS— 232 或 DNC （ direct numerical control ) 接口。高档的还可以有 MAP （ manufacturing automation protocol ）通信接口，具有联网功能。 5,显示功能低档的数控机床一般只有简单的数码管显示或简单的 CRT 字符显示。而中档数 控机床则具有较齐全的 CRT 显示，不仅有字符显示，而且有图形显示，人机对话功能， 自诊断等功能。高档数控机床还有三维图形显示。 第二节 数控机床的分类 2.4 按 CNC 装置的功能水平分类 28 6,内置 PLC 低档数控机床一般无内置 PLC，中高档都有内置 PLC。高档数控机床具有强功能的内置 PLC，具有轴控制的扩展功能。 7,主 CPU 低档数控一般采用 8位 CPU,中档及高档已经逐步由 16位 CPU 向 32位 CPU 过渡 。 外国的 一些新的数控系统已经选用了 64位 CPU,并选用具有精简指令集的 RISC 中央 处 理 单 元,以 提 高 系 统 的 运 算 速 度 。 29 第三节 数控技术的产生与发展 3.1 数控机床的出现与发展数控技术是机械技术和计算机控制技术的结合的产物， 因此计算 机技术的每一点进步都在推动数控技术向前发展。,六代, 1 电子管,1952,Parsons Corp.,MIT,美空军后勤司令部合作，第一台立式铣； 2 晶体管、印刷电路,1959，晶体管元件的出现使电子设备的体积大大减小，数控系统中广 泛采用晶体管和印刷电路板,K&T 开发第一台加工中心 MILWAUKEE-MATIC。 3 小规模集成电路,1965,由于它体积小、功耗低， ，使数控系统的可靠性得以进一步提高， 这是第三代数控系统。 1967英国最初的 FMS. 4 通用小型计算机,1970，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了一台以通用小型计 算机作为数控装置的数控系统，特征为许多数控功能由软件完成,被人们成为第四代数控系 统， 5 微处理器,1974，开始出现的以微处理器为核心的数控系统被人们誉为第五代数控系统， 近 30年来，装备微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛应用。 6 基于 PC（ PC-BASED）,1990,基于 PC 开发式数控系统。 30 第三节 数控技术的产生与发展 3.2 我国数控机床的发展概况 72、现达到 1500多个品种,年生产能力 0年的统计数据数控机床厂家,100 数控系统厂家,50 数控机床配套厂家,300 年产量,14053台数控机床品种,1300 产量数控化率,8%（ 95年 3.6%） 2,2003年产量 36000台,产值 295亿元 。 3,2003年 1－ 9月,海关统计机床进口 万美元, 出口 26630.8万美元 4,2004年 9月,国产数控机床国内占有率 27％ 31 7 十五目标数控机床年增长率,&18% 到 2005年产量,台 品种,2000种 数控化率,20%， 5。北京一机床 五坐标数控螺旋桨铣床，加工直径达 6米，可加工 10万吨级远洋海轮用螺 旋桨叶轮面； 武汉重型机床厂 数控立车，可加工 30万 KW 水轮机，直径达 16米，精度 0.02mm。 常州机床厂 五轴联动机床；秦川机床厂 六轴五联动全数控螺旋齿锥齿轮切齿机。 北京机电院 定位精度 +-3um 立式加工中心；宁江机床厂 +-8um 卧式加工中心。 6 国产数控系统有 中国东方数控公司；中国科偌达，航天数控，珠峰数控,北大方正,兰州 电机厂,南京四开,华中等开发的华中 Ⅰ,中华 Ⅰ,航天 Ⅰ 和蓝天 Ⅰ ； 上海开通数控技术 有限公司 KT；北京凯恩帝的 KND 系列数控系统、广州数控设备厂的 GSK 系列数控系统。 32 1,高速高精度高速主轴单元（电主轴，转速 15000－ 100000r/min） 高速且高加 /减速度的进给运动部件（快移速度 60～ 200m/min，在分辨率为 1微米时，在 100米 /分（有的到 200米 /分） 以上，在分辨率为 0.1微米时，在 24米 /分以上；切削进给速度高达 60m/min，自动换刀 速度在 1秒以内； ） 、 关键技术： 超高速切削机理，超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具， 切削速度已达到 5000米～ 8000米 /分以上大功率高速电主轴高加 /减速度直线电机驱动 第三节 数控技术的产生与发展 3.3 数控设备和数控系统的发展趋势 33 当前，机械加工精度要求： 普通加工,5微米； 精密加工,1微米， 超精密加工： （ 0.001微米） 加工圆度为 0.1微米加工表面粗糙度 Ra=0.003微米主轴回转精度要求,0.01～ 0.05微米近 10多年来，普通级数控机床的加工精度已由 ± 10μ m 提高到 ± 5μ m,精密级加工中心的 加工精度则从 ± 3～ 5μ m,提高到 ± 1～ 1.5μ m 2 高可靠性当前国外数控装置的 MTBF 值已达 6000小时以上，驱动装置达 30000小时以上。 343 自动编程技术 4 通信功能 5 智能化主要体现在以下几个方面： （ 1） 应用自适应控制技术 （ 2） 故障诊断智能化 （ 3） 刀具监测智能化 6 数控系统的开放化 35 瑞士米克朗 HSM 600U5轴联动高速加工中心 (图文 ) () HSM600U 是 5轴采用门架式设计的立式高速机加工中心。在高速状态下 ,HSM 600U 允许高精度 5轴同时进行的刀具和模具制造、制造电极或进行小型到中型尺寸元件的 精密制造。但是由于其结构坚固，电机轴转矩大，所以也适用于加工粗糙的工件以及进行抛 光处理。因此 HSM 600U 可通过 5轴同时对工件进行五面的抛光处理。这型机床最突出的特 点就是具有高速的直接驱动式转盘。即使是 5轴同时运行时，对于对角线尺寸达 630mm?、 重量 120kg 以上的工件也可进行高速机加工。 可选的工件托盘转换器能够实现自动运行。工件托盘转换由机床的控制系统 (iTNC)直接控 制。 操作优势真正的 5轴高速铣削加速度 (旋转）达 2100 o/秒加速度 达 40 m/分高范围的大 功率电机轴速 36000 /分最佳的切削速度适合于加工大型工件循环周期限定自动控制系统 工件托盘转换器为可选件可加工各种材料 +62 HRC 以上的硬度钢 36 数控系统发展的主要目标：降低价格、提高可靠性、 拓宽功能、提高操作舒适性、提高集成度、提高系统的柔性和开放性。 数控技术领域 发展趋势硬 件 开放式数控系统,PC 集成技术,系统模块化系统软件 开放式 数控系统,标准操作系统,实时数据库 CNC 核心功能 三维刀具补偿,样条插补编程功能 三维图形模拟,WOP 编程,在线编程伺服系 统 采用现代控制理论提高跟随精度监控和诊断 自适应技术,智能诊断技术通 信 串行通 信，现场总线，网络等用户界面 用户可设计的界面第三节 数控技术的产生与发展 3.3 数控设备和数控系统的发展趋势 37 1） 信息技术,管理技术与工艺技术紧密结合 2） 计算机辅助设计,辅助制造,辅助工程分析 (CAD／ CAM／ CAE) 3） 加工制造技术向着超精密,超高速以及发展新一代制造装备的方向发展 4） 工艺研究由,经验,走向,定量分析, 5） 虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用第四节 数控技术与先进制造系统的关系 4.1 制造技术的发展趋势 38 （一） 柔性制造单元 (FMC) 中的 CNC （二） 柔性制造系统 (FMS)中的 CNC （ 三 ） 计算机集成制造系统 (CIMS)中的 CNC 第四节 数控技术与先进制造系统的关系 4.2 数控技术与 FMC,FMS 及 CIMS39 （一）柔性制造单元（ FMC） 1,FMC 的概念柔性制造单元（ Flexible Manufacturing Cell，简称 FMC）由一台或多台数 控设备，自动化物流存储、传输和交换装置，及一台单元控制计算机组成。单元控制计算机 协调和控制单元内各设备的运行并与上级计算机通信。 2,FMC 的组成一般情况下,FMC 中存在着信息流、 物流和加工三个子系统。 信息流子系统包括 FMC 控制系统、监视系统、控制与管理软件；物流子系统包括工件流和刀具流的装卸、 搬运和存储。下图就是一个 FMC 的控制结构框图。 40 图 一个 FMC 的控制结构框图 41 3,FMC 的特点 ? 在单元计算机控制下，可在不同或同一机床上进行不同零件的加工； ?在单元计算机控制下，可以组成柔性制造系统并进行通信； ?在机床加工过程中可自动进行刀具的更换和工件的自动传输； ?在机床加工过程中可实现加工过程监控； 42 43 44 （二）柔性制造系统（ FMS） 1,FMS 的定义柔性制造系统（ Flexible Manufacturing System， 简称 FMS）的定义是：柔性制造系统是由数控加工设备、 物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。 它包括多个柔性制造单元， 能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整， 适用于多品种、 小批量生产。 2,FMS 的基本组成从硬件的形式看有三部分组成：多个加工设备、一套自动的物料储运系统 以及一套计算机控制系统。 从软件内容看主要包括：运行控制软件、质量控制软件以及数据管理和通信软件。 从功能上看应该有：能自动进行零件的批量生产；改变软件，便能制造出某一零件族的任何 零件；物料的运输和存储是自动完成的；能解决多机条件下零件的混合比， 且无需额外增加费用。 45 3,FMS 的效益由于 FMS 是自动化系统,，应用 FMS 可以获得明显的效益，主要由于以下几方 面的因素： (1)主要设备利用率高。 (2)降低主要设备成本。 (3)降低直接人工成本。 (4)减少在制品库存量及生产周期。 (5)生产具有柔性、能适应市场需求的变化。 (6)具有自诊断和维护生产的能力。 (7)产品质量高。 (8)占地面积减少。 46 4748 （三）计算机集成制造系统 (CIMS) 计算机集成制造 (CIM)是一种制造模式哲理。,CIM” 运用系统工程整体优化的观点，将生产全过程 (市场分析、 产品设计、加工制造、经营管理到售后服务 )的各个工作系统通过信息技术集成为一整体， 以便有效地提高企业对市场需求的响应能力，提高生产率，从而保持企业的生存和发展。 CIMS 是指将 CIM 具体应用到一个企业，按照集成思想构成的一个具体的系统。它从企业的 经营战略目标出发，综合考虑企业中人、技术和管理的作用，用各种先进的技术手段，包括 计算机硬、软件，实现企业生产经营全过程中信息流和物流的集成，并在产品质量、生产成 本、生产周期诸方面达到总体优化，为企业带来更大的经济效益。 49 50 CAD GT 工 程设 计 CAE CAM CAPP 网 络数 据 库经 营管 理信息集成数 据 库网络数 据 库网 络 FMS FMC CNC PLC 物 流 CAT RC MIS MRP PM MP BM FM QC 加 工制 造原 料 输 入产 品 输 出 51 生 产 过 程 信 息经 营 管 理 M I S 产 品 开 发 C A E 设 计 管 理 C A D 生 产 技 术 C A M 产 品 管 理M R P 市 场 信 息 M K T M I S 数 据 库 C A E 数 据 库 C A M 数 据 库 C A D 数 据 库 M R P 数 据 库 M K T 数 据 库自 动仓 库自 动搬 运加 工机 床自 动搬 运自 动装 配自 动检 验输 送机搬 运 车机 器 人 N C N C 搬 运 车机 器 人机 器人 C A T 计 算 机 集 成 制 造 系 统 （ CIMS ） 工 厂 自 动 化 （ AF ） 办 公 自 动 化 （ OA ） F M S 毛 坯产 品 52 习 题 ⒈ 什么是数控？什么是数控机床？什么是数控系统？ ⒉ 数控系统主要由那几部分组成？ ⒊ 简述 CNC 系统的工作流程 ⒋ CNC 机床有哪些特点？ ⒌ 数控机床按伺服系统的控制方式可以分为哪几类？ ⒍ 数控机床按控制系统的特点可以分为哪几类？ ⒎ 什么是 FMC？它由哪几部分组成？ ⒏ 什么是 FMS？它由哪几部分组成？ ⒐ FMS 的效益体现在哪几方面？ 531,正常工作前的准备工作在接通电源后,CNC 装置将对数控系统及数控机床的各组成部分的 工作状态进行检查和诊断，并设置初始状态。 第一节 数控机床的基本概念 1.3 CNC 系统的工作过程 54 2,零件加工控制信息的输入 CNC 系统具备了正常工作条件后，开始输入零件加工程序、刀具长度补偿数值、刀具半径补 偿数值以及工件坐标系原点相对机床原点的坐标值。 3,数控加工程序的译码和预处理加工控制信息输入后，启动加工运行，此时 CNC 装置在系 统控制程序的作用下，对数控程序进行预处理，即进行译码和预计算（刀补计算、坐标变换 等） 。 第一节 数控机床的基本概念 1.3 CNC 系统的工作过程 55 4,插补计算一个程序段的加工控制信息预处理完毕后进行插补处理。 所谓“插补”就是指在 一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化。插补的任务就是根据进给速度的要求， 在一段零件轮廓的起点和终点之间，计算出若干个中间点， 分别向各个坐标轴发出方向、大小和速度都确定的运动序列指令。 5,伺服控制各个坐标轴的伺服系统将插补结果作为各个坐标轴位置调节器的指令值， 机床上 位置检测元件测得的位移作为实际位置值。位置调节器将两者进行比较，经过调节，输出相 应的位置和速度控制信号， 控制各轴伺服系统驱动机床坐标轴运动。 通过各个坐标轴运动的 合成，产生数控加工程序所要求的工件轮廓尺寸。 第一节 数控机床的基本概念 1.3 CNC 系统的工作过程 第二章 数控加工程序编制第一节 数控加工程序编制基础知识第二节 数控车床的程序编制 第三节 加工中心的程序编制第三节 数控加工自动编程简介第一节 数控加工程序编制基础 一、数控编程的含义和作用二、零件加工程序编制的内容和方法三、程序编制代码四、零件 加工程序结构与格式五、数控机床坐标系与工件坐标系六、数控加工的工艺处理七、手工编 程的数学处理八、 常用的 G 指令和 M 指令第一节 数控加工程序编制基础一、 数控编程的含 义和作用 1 数控加工的特点： 内容具体工艺严密工序集中 2 编程的含义根据零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、确定机床的运动以及刀具位移等 内容， 按照数控机床的编程格式和数控机床能够识别的语言编写数控加工程序的全过程叫做 加工程序编制。 设计、工艺? 数控加工程序 3 编程的作用保证数控机床的有效应用第一节 数控加工程序编制基础二,数控编程的内容 和方法内容,零件加工程序编制是从零件图纸到制备出合格的零件加工程序控制介质的全过 程。 方法,程序编制方法可以分为手工编程和自动编程两大类。 手工编程是指编制零件加工程序的过程主要由人工完成。 自动编程是指编程过程主要由计算机辅助完成，故自动编程又称计算机辅助编程。 手工编程的适用范围任何一种编程方法都有它的局限性和一定的适用范围。根据多年的实际经验，工程技术人员总结出手工编程的适用范围如下： ?加工程序简单 ?几何形状不太复杂零件； ?加工程序不长零件； ?编程过程中所需计算比较简单的零件； 第一节 数控加工程序编制基础二,数控编程的内容和方法自动编程的适用范围 ⒈ 形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线表面的零件； ⒉零件几何元素虽不复杂，但加工程序太长的零件； ⒊在不具备刀具半径自动补偿功能的机床上要进行轮廓铣削时，编程要按刀具中心轨迹进 行，如果用手工编程，计算相当繁琐，程序量大、浪费时间、出错率高，有时甚至不能编出 加工程序，此时必须用自动编程的方法来编制零件的加工程序 ; ⒋ 联动轴数超过两轴以上的加工程序的编制。 第一节 数控加工程序编制基础二,数控编程的内容和方法第一节 数控加工程序编制基础二, 数控编程的内容和方法手工编程的内容和步骤： 确定零件的数控加工适应性 确定工艺过程 计算加工轨迹尺寸 编写加工程序清单 制作控制介质 程序的校验和试切 数控加工工艺技术文件的定型与归档第一节 数控加工程序编制基础二,数控编程的内容和 方法手工编程的内容和步骤： （一）确定零件的数控加工适应性 1,适应类 通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容。 通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。 通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容， 可在数控机床上进行加工。 2,不适应类 需要通过较长时间占机调整的加工内容，如毛坯的粗加工。 必须按专用工装协调的孔及其它加工内容。 主要原因是采集编程用的数据有困难， 协调效果 也不一定理想。 不能在一次安装中加工完成的其它零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通 用机床加工。 生产批量大的零件。 （二）确定工艺过程 1.审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适合数控加工的特点。对数控加工来说,最倾 向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。 2.审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分。 在审查与分析图纸时， 一定 要仔细认真，看是否有构成零件轮廓的几何元素不充分或模糊不清的问题。 3.审查与分析定位基准的可靠性 。数控加工工艺特别强调定位基准，尤其是正反两面都采 用数控加工的零件，以同一基准定位就十分必要。 工艺处理的主要任务就是, – 确定走刀路线和安排工步顺序 ;– 确定定位基准与夹紧方案 ; – 选择夹具 ; – 选择刀具 ; – 确定对刀点和换刀点 ; – 确定测量方法 ; – 确定加工用量。 （二）确定工艺过程 （三）计算加工轨迹尺寸 --对零件图形进行数学处理根据零件图和确定的走刀路线来进行 一些必要的数学处理， 主要包括： 计算出走刀轨迹和每个程序段所需数据； 基点坐标的计算； 基点就是指相邻几何元素的交点和切点。 节点坐标的计算； 对非圆曲线需要用小直线段或圆弧段逼近， 这些小直线段或圆弧段与非圆曲线的交点或切点 叫做节点。 （四） 编写加工程序清单根据走刀路线计算出的数据和已确定的加工用量， 结合数控机床的 加工指令和程序格式，逐段编写加工程序单。 加工程序单主要有两种形式： 在计算机上，用字处理软件或文本编辑器编写，以文本文件的形式保存。 直接记录在纸上。 用计算机编写的加工程序单修改和保存都比较方便。 （五） 按程序单制作控制介质控制介质就是记录零件加工程序信息的载体。 常见的控制介质 有： 穿孔纸带 磁带 磁盘制作控制介质就是将程序 单上的内容用标准代码纪录到控制介质上。 现在大部分的数控机床都具有与计算机进行数据交换的通信接口， 例如 RS232,RS422、 网卡 等，所以编制的数控程序可以直接传输到数控机床里而不需制作控制介质。 现在穿孔纸带已基本不使用 。 （六）程序的校验与试切手工编程采用的程序校验手段有： 通过穿孔机的穿复校功能检验穿孔带是否有误 人工对数控程序进行检查 把数控程序输入， 然后利用机床锁住坐标轴运动的功能对数控进行检查 （数控装臵具有轨迹 显示功能时） 利用机床空运行功能对数控程序进行检查 利用数控加工模拟软件对数控程序进行检查 利用塑料或木材进行试切加工 （七）数控加工工艺技术文件的定型与归档数控加工工艺文件的形式： 1,数控加工工序卡数控加工工序卡与普通加工工序卡不同之处是草图中应标明编程原点与 对刀点,要进行编程简要说明及切削参数的选定。 2,数控加工程序说明卡数控加工程序说明卡主要内容有, (1) 所用数控设备型号及控制机 (数控系统 )型号 ; (2) 对刀点及允许的对刀误差 ;(3) 工件相对于机床的坐标方向及位臵 ; (4) 镜像加工使用的对称轴 ; (5) 使用刀具的规格型号以及刀具号补偿量等 ; (6) 加工程序、加工内容的顺序 ; (7) 子程序说明 ; (8) 特殊说明 ; 自动编程 自动编程又叫计算机辅助编程。它是借助计算机代替人，自动完成零件程序编制 过程中的大部分工作。语言输入式自动编程的工作过程如图 2—3所示。 第一节 数控加工程序编制基础二 ,数控编程的内容和方法第一节 数控加工程序编制基础 三、程序编制代码在国际上有两种数字控制代码标准 ISO(International Standard Organization) 国际标准化组织标准 EIA(Electronic Industries Association) 美国电子工业协会标准我国根据 ISO 代码制定了,数控机床用七单位编码字符集,部颁标准 JB,它与 ISO 一 840代码标准等效。 代码是表示信息的符号体系。数控用的信息，如字母、 数字和符号等，用二进制数编码表示，也可用纸带上一行孔来表示。我国国标数控代码如表 2-l 所示，它较 ISO 一 840多,*”,,,,,,?‖,,； ,,,=‖五个符号。 它符合国际标准的信息处理、 信息交换用 ASCII 码。 第一节 数控加工程序编制基础三、程序编制代码 b7 O 0 0 0 1 1 1 1 b6 0 0 1 1 0 0 1 l b5 0 1 0 1 0 1 0 1 b4 b3 b2 b1 列行 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 NUL SP 0 P 0 0 0 1 1 1 A Q 0 0 1 0 2 2 B R 0 0 1 1 3 3 C S 0 1 0 0 4 4 D T 0 1 0 1 5 % 5 E U 0 1 1 0 6 6 F V 0 1 1 1 7 7 G W 1 0 0 0 8 BS ( 8 H X 1 0 0 1 9 HT EM ) 9 I Y 1 0 1 0 10 LF(NL) * J Z 1 0 1 1 1l + K 1 1 0 0 12,L 1 l 0 1 13 CR - M 1 1 1 0 14,N 1 1 1 1 15 / O DEL 数控机床用字符编码表穿孔纸带穿孔纸带也称控制带或简称纸带， 是数控机床常用的控制介 质之一。国标 GB8870-88规定纸带宽度为 25.4mm，每一行有 8个代码孔，用来记录数字、字母或符号信息，有孔表示二进制的,1‖，无孔表示 二进制的,0‖。穿孔带内还有一条与带边平行的中导孔道（小孔） ，它的作用是制带和读带 时的导向孔，同时用作读带的同步孔，也称同步孔。中导孔和代码孔的尺寸和位置必须符合 GB 的规定。 第一节 数控加工程序编制基础三、程序编制代码 ISO 和 EIA 代码的穿孔带表示方法如图所示。 ISO 代码与 EIA 代码的比较 1,ISO 代码为七位二进制编码,EIA 为六位（不包括奇偶校验位） ，因而 ISO 代码的信息量比 EIA 代码大一倍。 2,ISO 代码比 EIA 代码的编码规律性强，容易识别。 ISO 数字码在第 5,6列均有孔，地址 码第 7列有孔，符号码第六列有孔，这些规律为程序的输入、译码带来方便。 3,ISO 代码为偶数码，第 8列为补偶位，而 EIA 代码为奇数码， 第 5列为补奇位。 4,ISO 代码的编码与 ASCII 码相同，计算机通常采用 ASCII 码进行信息交换、屏幕显示、 打印机打印等，使得数控机床使用的 ISO 代码就具有易于与计算机配合的优点。 第一节 数控加工程序编制基础三、程序编制代码 （ 一 ） 零件加工程序格式 开始符 （ ISO,%,EIA,ER） 程序头：程序名 （ FANUC 系统中,O+数字 ） 程序体,程序段 程序尾：结束指令,M02或 M30 程序结束符 % 程序开始符 O1000 ; 程序名 N10 G80G49G40M05; 程序主体 N20G91G28Z0; （ 程序主体由若干程序段组成 ） ?? N100 M30; 程序结束指令 % 程序结束符第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式加工程序组成在 数控加工程序中主要包含有刀具位移指令、切削参数 （刀具转速、进给速度等）以及一些辅助功能控制指令（冷却液的开关、刀具的交换等） 。 % 程序开始符 O1000（ BIT） ； 程序头 N10 G91G28Z0M05； 回到换刀位臵 N20 T1（ ENDMILL-10mm） ；指定使用的刀具 N30 M6； 换刀 N40 S1000M03 指定刀具转速（切削速度） N50 G90G54G00X0Y0； 刀具位移指令及数据 N60 G43Z2.0H01M08 M08为打开冷却液 N70 G01Z-10.F100； F100指定进给速度 N80 G01X100.Y0.F300； 刀具位移数据 N90 M30； M30程序结束指令 % 程序结束符以下为某数控车床的轴加工程序：％ O S180 T0101； N20 M04； M30 M08； N40 G00 X62.0 Z5.0; N50 G71 P60 Q80 U0.2 W0.1 D2.O F02; N60 COO X30.0; N70 C01 Z-15.0 F0.15; N80 XL6U,U Z-30.0; N90 G00 X200.O Z100.0 T0100; N100 M30； ％ 该加工程序由程序编号 O0001,9个程序段组成的程序内容和 M30(程序结束指令 )三部分组 成。程序段结束符用分号表示。 常规加工程序按开始符 (单列一段 )、 程序名 (单列一段 )、 程序主体和程序结束指令 (一 般单列一段 )、程序结束符的顺序组成。程序开始符与程序结束符是同一个字符：在 ISO 代码中用％，在 EIA 代码中用 ER。程序名给用户使用、存储和检索程序等带来方便。程序 名的形式由数控系统决定， 通常有两种形式：一种是以规定的英文字母 (多用 O 或 P 或％ )为首、后跟若干位数字组 成 (两位或四位 )；另一种是由英文字母、数字或英文、数字混合组成，中间还可加入,一, 号，例如,LC30-FIANGE-215-3。 程序结束指令可用 M02(程序结束 )或者 M30(纸带结束 )。 现代数控机床一般均使用存储器 中的加工程序进行加工，执行完程序主体后，由 M02或 M30指令停止主轴、冷却液和进给，并使控制系统复位。有些数控系统 (机床 )M02和 M30 是完全等效的，而有些数控系统有区别，用 M02则自动运行结束后光标停在程序结束处，而 用 M30则自动运行后光标和屏幕显示能自动返回到程序开头处， 按启动按钮就可以再次运行 程序。 M02和 M30允许与其他程序段合用，但最好还是将其单列为一个程序段。 程序主体由若干程序段组成。 程序主体也可采用主程序和子程序的结构形式， 或采用宏程序 结构形式。 加工程序,由若干程序段组成程序段,由程序字组成，指令机床完成某一动作程序字,规定次 序的字符组，英文字符（地址符） +数字顺序号字，准备功能字，尺寸字，进给功能字， 主轴转速功能字，刀具功能字，辅助功能字第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程 序结构与格式 （二）程序段程序段是可以作为一个单位来处理的连续的字组,它实际是数控加工程序中的 一句 。 多数数控程序段是用来指令机床完成 （ 执行 ） 某一动作 。 程序的主体是由若 干个程序段组成的 。 在书写时,每一个程序段单独占用一行 。 每个程序段中所使用的字的个数原则上没有限 制 。 每一个程序段的结尾处必须用程序段结束代码来分隔 。 在 ISO 标准中用 EOB （ End Of Block ） 符号；在 EIA 标准中用 LF 符号 。 在 Fanuc 系统中使用,；,来作为程序段结束符号 。 下面的五行程序就是五个程序段 。 N10 G40G49G80M05； N20 G91G28Z0；N30 T1； N40 M06； N50 G90G54G00X0Y0S1000M03； 第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式 （三）程序段格式程序段格式是指程序段中字,字符和数据的安排规则 。 程序段格式主要有： ⒈ 固定顺序格式； ⒉ 分隔符程序段格式 （ HT 或 TAB） ； ⒊ 字地址可变程序段格式,它又称为字地址格式 。 固定顺序格式和分隔符程序段格式现在已不使用 。 在字地址可变程序段格式中,程序字长 是不固定的,程序字的个数也是可变的,程序字的顺序是任意排列的 。 例如程序 段,G80G40G49”与,G49G40G80”的作用是完全相同的 。 第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式程序段格式中所用符号含义符 号 意 义 位臵（ JB） HT 或 TAB 分隔符 0/9 LF 或 NL 程序段结束 0/10 % 程序开始 2/5 （ 控制暂停 2/8 ） 控制恢复 2/9 + 正号 2/11 - 负号 2/13 / 跳过任选程序段 2/15 ,对准功能 3/10 BS 返回 0/8 EM 纸带终了 1/9 DEL 注销 7/15 （四）程序字及其七种功能类型程序字（ Word）是机床数字控制的专用术语。它的定义是： 一套有规定次序的字符，可以作为一个信息单元存储、 传递和操作 。例如 X50,M03等都是程序字。 常规加工程序中的字都是由一个英文字符和随后的若干位 10进制数字组成。这个英文字符 称为地址符，国标中规定的地址符的含义见表 2-3。 程序字按其功能的不同可分为 7种类型： 程序顺序号字 准备功能字 尺寸字进给功能字 主轴转速功能字刀具功能字 辅助功能字第 一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式表 2-3 地址字符含义字符 位臵 意义 字符 位臵 意义 A 4/1 关于 X 轴的角度尺寸 N 4/14 顺序号 B 4/2 关于 Y 轴的角度尺寸 O 4/15 程序号 C 4/3 关于 Z 轴的角度尺寸 P 5/0 固定循环参数 D 4/4 第二刀具功能 Q 5/1 固定循环参数 E 4/5 第二进给功能 R 5/2 固定循环参数 F 4/6 第一进给功能 S 5/3 主轴速度功能 G 4/7 准备功能 T 5/4 刀具功能 H 4/8 刀具偏臵号 U 5/5 平行 X 轴的第二尺寸 I 4/9 X 轴分量 V 5/6 平行 Y 轴的第二尺寸J 4/10 Y 轴分量 W 5/7 平行 Z 轴的第二尺寸 K 4/11 Z 轴分量 X 5/8 基本 X 尺寸 L 4/12 不指定 Y 5/9 基本 Y 尺寸 M 4/13 辅助功能 Z 5/10 基本 Z 尺寸 1 顺序号字 N 顺序号字，也叫程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，它的地址符是 N，后续数 字一般为 1～ 5位。 顺序号字可以用在主程序、子程序和用户宏程序中。在程序中的程序段前，可以设定顺序号 N，也可以不设定顺序号。 O1234（ MAIN） ; O1200（ SUB） ； N10 G80G40G49M05; N10 G80G40G49M05； N20 G91G28Z0; N20 G91G28Z0； N30 T1; N30 G00X0Y0； N40 M06; N40 M99 顺序号的作用 ? 便于人们对程序作校对和检索修改。无论是何种校对， 如有顺序号，可正确、迅速地进行； ?便于在图上标注。 在加工轨迹图的几何接点处标上相应程序段的顺序号， 就可直观地检查 程序； ?用于加工过程中的光屏显示； ?用于程序段复归操作。这是指回到程序的中断处，或加工从程序的中途开始的操作。这种 操作必须有顺序号才能进行； ?主程序或子程序中用于无条件转向的目标； ?用户宏程序中用于条件转向或无条件转向的目标； 顺序号的使用规则 ? 建议不使用 N0作为顺序号。 对于能够自动地将输入时没有程序名的程序的第一个程序段 的顺序号作为该程序名的数控系统，规定不能使用 N0作为第一程序段的顺序号，因为 0是 不允许作为程序名的； ? 地址符 N 后面的数字应为正整数，所以最小顺序号是 N1； ? 地址符 N 与数字间、数字与数字间一般不允许有空格； ? 顺序号的数字可以不连续使用，如第一行用 N10、第二行用 N20、第三行用 N30是允许的； ? 顺序号的数字不一定要从小到大使用，如第一行用 N10、第二行用 N2也是允许的； ? 顺序号不是程序段的必用字，即可以使用顺序号也可以不使用顺序号； ? 对于整个程序，可以每个程序段都设顺序号，也可以只在部分程序段中设顺序号，还可 以在整个程序中全不设顺序号； 2 准备功能字 G 准备功能字的地址符是 G,所以又称 G 功能或 G 指令 。 它用来指令机床或控制系统的工作 方式,为数控系统的插补运算作好准备 。 所以在程序段中 G 功能字一般位于尺寸字的前 面 。 多数数控机床 G 指令的前臵,0‖允许省略,如 G4实际是 G04 的简写 。 G 功能字国际上已制订了 IS(E)国际标准, 我国依据它制订了 JB部颁标准 。 在国标中,准备功能字由地址符 G 和后续两位正整数表示,从 G00～ G99共 100个 。 2 准备功能字 G 在国标中,G 代码被分成不同的组,在同一个程序段中可以指定不同组的 G 代码 。 有两种 G 代码：模态 G 代码和非模态 G 代码 。 所谓 模态 G 代码 是指一经指定一直有效,直到出现同组的其它 G 代码为止 。 非模态 G 代码 是指仅在指定的程序段内有效,每次使用时,都必须指定 。 不同的数控系统的 G 代码的含义不一定相同,所以在使用时要特别加以注意 。 2．准备功能字 G 在标准中有不指定和永不指定的 G 指令。不指定的 G 指令， 在将来本标准的修订本中可能规定其功能。永不指定的 G 指令，即便将来修订标准也不再 指定其含义， 这一部分指令可供数控机床制造厂家自行规定其含义， 但必须在详细格式分类 中加以说明。 国际际准是世界各国应遵守的标准， 国家标准应符合国际标准， 国内各相关企业应遵守国标。 我国现有的中、 高档数控系统大部分是从日本、德国、美国等国进口的， 它们的 G 指令的功能相差甚大，而国内生产数控系统的厂家有的也没有完全遵守国标，造 成现在国际上实际使用的 G 功能字的标准化程度低，给用户带来不便，用户在编程时必须 遵照每台数控机床的说明书。将日本法那科、美国辛辛那提和美国 A－ B 公司生产的数控 系统的 G 指令与 JB相比较得知：只有 G01-G04,G17-G19,G40～ G42的含义基本相同； G90～ G92,G94～ G97的含义在多数系统内相同。 FANUC 系统中常用 G 代码表代 码 功 能 模 态 组 别 G00 点定位 模态 G01 直线插补 模态 G02 顺时针圆弧插补 模态 G03 逆时针圆弧插补 模态 G04 暂停指令 非模态 G17 XY 平面选择 模态 G18 ZX 平面选择 模态 G19 YZ 平面选择 模态 3．尺寸字尺寸字也称尺寸指令。尺寸字在程序段中主要用来指令机床刀具运动到达的坐标 位臵。 表示暂停时间等控制的指令也列入其中。 尺寸字是用规定的地址符及后续的带正、 负号或带 正、负号又有小数点的多位十进制数组成。用得较多的地址符有三组：第一组是 X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R，主要用来指令到达点坐标值或距离，有些地址符例如 X 还可用于在 G04之后指定暂停时间；第二组是 A,B,C,D,E，主要用来指令到达点的角度坐标；第三组是 I,J,K，主要用来指令零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸。尺寸字中地址符的使用虽然有一定 规律，符合国际有关标准，但是各系统往往还有一些差别， 例如日本法那科有些系统用 P 指令暂停时间、用 R 指令圆弧半径等。 3．尺寸字尺寸字可使用国际单位制，也可使用英制，可以用准备功能字加以选择，例如， 日本法那科诸系统用 G22 ／ G21、美国 A-B 公司诸系统用 G71／ G70切换；也有一些系统用参数设定来选择国际单 位制或英制。尺寸字中数值的具体单位，当采用国际单位制时一般用 1 um,10um 和 1 mm；采用英制时常用 O.0001 in 和 0.001 in。选择何种单位，通常用参数设定。现代数控系统在尺寸字中允许使用小数点编程， 有的允许在同一程序中有小数点和无小数点的 指令混合使用， 给用户带来方便。 无小数点的尺寸字指令的坐标长度等于数控机床设定单位 与尺寸字中后续数字的乘积。例如，当采用国际单位制时， 若设定单位为 1um,Y 向尺寸为 360 mm,则应写成 Y360， 或 Y．进给功能字进给功能字的地址符用 F，所以又称为 F 功能或 F 指令。其功能是指令切削 的进给速度。 现代 CNC 机床一般都能使用直接指定方式 (也称直接指定码 )，即可用 F 后的数字直接指定进给速度， 为用户编程带来方便。 这就说明在进给速度范围内实现了无级变速。 在低档 (经济型 )数控 系统中多数还采用代码法来指定进给速度,F 代码数是有限制的。 F 代码法不具有直接指定 法的直观和方便的优点，每种 F 代码表示多少进给速度需要看详细格式分类规定或查表。 F 代码法指令的进给速度为有级变速系统。 F 代码法常用时间倒数法和几何级数法。 4．进给功能字时间倒数法 亦称,进给速率数,指定法，常用 FRN(Feed-rate number)表示。 在直线插补且与主轴速度无关时， 矢量运动的速度可用执行程序的时间倒数表示， 其值等于 向量速度除以刀具轨迹的向量距离在圆弧插补时，该进给指令值等于形成圆弧的速率 (rad ／ min)， 即轨迹的进给率除以该圆弧的半径 (mm)。 直线插补,FRN=1／ T 或 FRN=v／ L 圆弧插补,FRN=θ ／ T 或 FRN=v／ R 式中,FRN——进给速率数； v--进给速率 (mm／ min)； L--矢量距离 (mm)； T--时间 (min)； θ --圆弧角度 (rad)； R--圆弧半径 (mm)； 时间倒数法给定进给速率数的单位是 1／ min，并用 G93选择此种给定法。注意，抛物线插 补不用这种速度给定法。此种方法可用 3位或 4位代码表示。 4．进给功能字进给速度的几何级数法也称等比级数法，或称 2位代码法。 2 位代码为十进制，即 F00～ F99共 100个等级。进给速度是按几何级数随着 F 代码数的增 加而增加，例如进给速度值为公比 ( )的等比级数，速度值的计算方法是：以 () 为底，以 2位代码为幂次。 进给速度的进给量单位用 G94和 G95指定。 G94表示进给速度与主轴速度无关的每分钟进给 量，单位为 mm／ min 或 in／ min，进给仅用在回转运动时的单位为 rad／ min。 G95表 示与主轴速度有关的主轴每转进给量，单位为 mm／ r 或 in／ r，如用在切螺纹、攻丝或 套扣的进给速度单位，用 G95指定。 5．主轴转速功能字地址符使用 S，所以又称为 S 功能或 S 指令。主要用来指定主轴转速或 速度，单位为 r／ min 或 mm／ min。 现代数控机床其主轴转速采用直接指定方式，例如 S1500表示主轴转速为 1500r／ min。 有些数控机床采用机电结合的方法进行调速， 即需加入几挡齿轮变速。 对于这种数控机床需 由辅助功能指令 (M 指令 )来变齿轮挡，主轴转速由 S 指令和 M 指令配合进行指定。 现代数控车床都有使切削线速度保持不变的恒线速切削功能。 这意味着在切削过程中， 如果切削部位的回转直径不断变化， 那么主轴转速也要不断地作相 应变化。此时 S 指令用来指定车削加工的线速度数，在程序中用 G96或 G97指令配合 S 指令加以指定。 G96为恒线速控制指令，如 G96S200表示切削速度为 200 m／ min； G97S2000表示注销 G96主轴转速为 2000 r／ min。 6．刀具功能字刀具功能字用地址符 T 及随后的代码化数字表示，所以也称为 T 功能或 T 指令。它主要用来选择刀具。对于数控车床,T 的后续数字还兼作指定刀具长度补 偿和刀尖半径补偿用。 数控车床的刀具功能字,T 之后的代码化数字可分为 2,4,6 位三种。 T 后为 2位数字时，一般前位数字代表刀具 (位 )号，后位数字代表刀具长度补 偿号，与刀补拨盘号或屏幕刀补显示位臵号对应。当后位数为 0时，表示刀具 X,Z 向的补 偿均为零，相当于撤销补偿。也有少数数控系统规定 T 后面的两位数字既表示刀具号又表 示刀补号，如 T10，表示选择 10号刀、长度补偿号也是 10。 T 后随 4位数字的形式用得 较多。如日本法那科数控系统 T 的前两位数用来选择刀具 (位 )的号，后两位既是刀具长 度补偿号又是刀尖圆弧自动补偿号。 例如,T0103代表选用 1号刀及 3号刀具长度和刀具半径 补偿号。刀具长度和刀具半径的补偿值应到 3 号刀补单元中去查找和修改。也可以配用 G40(注销刀具补偿 )其 T 的后两位数只代表刀具长度补偿号。有的法那科数控系统 T 的后 两位只具有刀具长度补偿，其后两位数也只代表刀具长度补偿号。 T 后随 6位数字代码， 通常是用两位数代表选择的刀具 (位 )号， 两位数代表刀尖圆弧半径补偿号， 两位数代表刀 具长度补偿号。 6．刀具功能字通常在刀具补偿号 00中存放零补偿值，所以无论 T 是 4位还是 6位码，若 刀具补偿号为 00，则表示取消刀具补偿。 数控铣床和加工中心的刀具功能 比车床复杂。加工中心的共同点是刀具号用 T 的后续数字 指定,T 后的数字一般为 1-4位， 只有少数系统指 X,Z 向刀具长度补偿号。多数系统换刀使用 M06和 T 指令，如 M06 T07表示将原来使用的刀换成 7号刀。 铣削加工的刀补分三个坐标方向和一个刀具半径补偿， 通常用刀补的 G 指令和 H 或 D 地址 符及随后的偏移 (值 )号进行，同样 H00或 D00对应的偏臵值为零，即注销刀补。 7．辅助功能字辅助功能字由 M 地址符及随后的两位数字组成，所以也称为 M 功能或 M 指 令。它用来指令数控机床的辅助动作及其状态。 例如，主轴的启、停、冷却液通、断，更换刀具等。 与 G 指令一样,M 指令已有国际标准和国家标准。我国根据 IS0(E)制订了部颁标准 JB。它所规定的 MOO 至 M99的功能见附录，同样，在代码中已有规定、不指定和永不指定三类代码。 M 指令也存在标准化低的问题,JB与美国辛辛那提公司的 850系统、美国 A-B 公 司的 8400MP 系统、 日本法那科公司的 6T-B 系统相比较,MOO～ M05及 M30的含义是一致的， M06～ M11以及 M13,M14的含义基本一致，其余的 M 指令的差别很大。 第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式 （五） ．主程序、子程序主程序即加工程序，子程序是可以用适当的机床控制指令调用的一 段加工程序。子程序的形式和组成与主程序大体相同，由子程序号 (名 )，子程序主体，子 程序结束指令组成， 并返回主程序。主程序和子程序的关系如下： 第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式 （五） ．主程序、子程序用 M98调用子程序，用 M99结束子程序 并返回主程序，子程序被调 用了二次。 同一零件中或多个零件中， 几何形状、 尺寸、 加工要求完全一致的加工内容， 可编入子程序，供主程序调用，并可多次重复调用。 采用此种程序结构可使编程变得简单、 明了， 减少许多不必要的重复劳动并可节省存储器容 量。 主程序可以调用子程序，子程序也可以调用另外的子程序，称为子程序嵌套。不同的数控系 统子程序嵌套的次数也不相同。 第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式 （六） 主程序、用户宏程序现代数控机床的数控加工程序中可使用用户宏 (程序 )。 将一 群命令所构成的功能， 像子程序一样登录在内存中， 所登录的一群命令称为用户宏程序或用 户宏主体，简称用户宏 (Custom Macro)。 将用户宏用一个命令作为代表，称为用户宏命令，或称宏调用命令，执行时只需 写出用户宏命令， 就可以执行其用户宏功能。 例如 FANUCll-MEA-4型数控系统用 G65作为宏 调用： 主程序 用户宏； O 11 A1015； ； ； X#1 Y#4 在加工程序的主程序中，用 G65P9011调用用户宏程序 O9 011，并且用实际参数 A1015对用户宏中的变量赋值,#1=10、 #4=5(A 代表 #1,I 代表 #4)。而在用户宏中未知量用变量 #l 及 #4 来代表。 第一节 数控加工程序编制基础四、零件加工程序结构与格式 （六） 主程序、用户宏程序用户宏的最大特征是： ①可以在用户宏中使用变量； ②可以使用演算式、转向语句及多种函数； ③可以用用户宏命令对变量进行赋值。 数控机床采用成组技术进行零件加工，可扩大批量、 减少编程量、提高经济效益。在成组加工中，将零件进行分类。在加工只是尺寸不同的同一 类零件时，使用用户宏， 只需将此零件的实际尺寸数值用用户宏命令赋与变量即可。 数控机床的坐标系的规定是一个非常重要的问题。 在数控加工及数控编程过程中， 我们经常 要使用坐标系统， 其中机床坐标系和工件坐标系是经常使用的。 机床坐标系和工件坐标系两 者之间存在关系， 正确地理解机床坐标系与工件坐标系， 对数控加工与数控编程是非常必要 的。 关于数控机床坐标和运动方向的命名，我国已有 JB部颁标准，它等效 IS。 1,数控机床的坐标系标准 2,根据坐标系的标准确定坐标轴的方法 3,数控机床的坐标系统以及其关系第一节 数控加工程序编制基础五、数控机床坐标系与工 件坐标系 （一） 坐标和运动方向命名原则数控机床的标准坐标系采用右手直角坐标系， 也叫笛卡尔坐 标系。基本坐标为 X,Y,Z 直角坐标，对应每个坐标轴的旋转运动符号为 A,B,C。 机床坐标轴的命名方法如下图所示，右手的拇指、食指和中指相互垂直，其三个手指所指的 方向分别为 X 轴,Y 轴和 Z 轴的正方向。 数控机床的加工运动主要是刀具与工件间的相对运动， 数控机床坐标系是假定刀具相对工件移动确定的。第一节 数控加工程序编制基础五、 数控机床坐标系与工件坐标系第一节 数控加工程序编制 基础五、数控机床坐标系与工件坐标系 （二）坐标轴和运动方向 1,Z 轴的确定一般是选取产生切削力的轴向方向作为 Z 轴方向。 对于有主轴的机床， 以机床 主轴线方向作为 Z 轴的正方向。 对于没有主轴的机床，则以装卡工件的工作台面相垂直的直线作为 Z 轴方向。规定刀具远 离工件的方向作为 Z 轴的正方向。 2,X 轴的确定 X 轴一般位于与工件安装面相平行的水平面内 。 对于机床主轴带动工件旋转的机床,如车 床,磨床等,则在水平面内选定垂直于工件旋转轴线的方向为 X 轴,且刀具远离主轴轴线方 向为 X 轴的正方向 。 对于机床主轴带动刀具旋转的机床,当主轴是水平的, 如卧式加工中心等,由主轴向工件看,X 轴正方向指向右侧；当主轴是垂直于地面的,如立式 加工中心等,选定主轴右侧方向为 X 轴正方向 。 第一节 数控加工程序编制基础五、数控机床坐标系与工件坐标系 3,Y 轴的确定 Y 轴方向根据已选定的 Z,X 轴按右手笛卡尔坐标系来确定 。 4,旋转坐标 A,B,C A,B,C 相应地表示其轴线平行于 X,Y,Z 的旋转运动 。 A,B,C 的正方向,相应地表示在正 X,Y,Z 方向上按右手螺旋方向 。 第一节 数控加工程序编制基础五、数控机床坐标系与工件坐标系 （二）坐标轴和运动方向 5,附加的坐标如果除 X,Y,Z 之外,还有第二组或第三组平行于或不平行于 X,Y,Z 的直线运 动,则可分别指定为 U,V,W、 P,Q,R 附加坐标 。 如果除 A,B,C 之外,还有平行于或不平行于 A,B、 C 的第二组 x 旋转运动,则可分别指定为 D 或 E 附加坐标 。 6,主轴旋转运动的方向主轴的顺时针旋转运动方向规定为右螺旋进入工件的方向 。 7,标准坐标系的原点标准坐标系的原点位臵和 A,B,C 运动的原点 （ 0° 位臵 ） 可任意选择 。 第一节 数控加工程序编制基础五、数控机床坐标系与工件坐标系 （二）坐标轴和运动方向 （三）数控机床的坐标系统 1,机床坐标系和机床零点机床坐标系,机床坐标系是机床上固有的坐标系，它是制造、调整 机床的基础，也是建立工件坐标系的基础。机床坐标系在出厂前已经确定，一般情况下，不 允许用户进行变动。 机床零点,机床坐标系的原点 (一般用 M 表示 )称为机床零点。 机床零点 M 是建立其它坐标 系的基准。不同的机床，机床的零点的位臵也不同。 第一节 数控加工程序编制基础五、数控机床坐标系与工件坐标系 2,机床参考点机床零点一般不能直接测量， 所以在设计机床时就设定一个与机床零点有固定 位臵关系的点，这个点叫 机床参考点 （一般用 R 表示） ，通过让机床返回参考点来建立起 数控机床的坐标系。 参考点 R 是由机床制造厂家定义的一个点,R 和 M 的坐标位臵关系是固定的， 其位臵参数存 放在数控系统中。这样只要让机床返回到 R 点，就能确定 M 点，从而建立起机床坐标系。参考点 R 的位臵是在每个坐标轴上用档块和限位开关精确地预先确定好，参考点 R 多位于 加工区域的边缘。 在绝对行程测量的控制系统中，不需设定参考点，而在增量行程测量的控制系统中，必须设 臵参考点。 在 FANUC 系统中用 G28指令来使机床返回参考点， 一般情况下， 指令格式为 G91G28X0Y0Z0； 3.工件坐标系数控机床坐标系是进行设计和加工的基础， 但是利用机床坐标系进行数控编程 却不方便，因此往往 选择工件上的某点为坐标原点（一般用 W 来表示） ，平行于机床坐标 轴建立一个新坐标系，称为工件坐标系,以方便编程。在进行加工时，通过一些特定的方法 测量出工件坐标系零点在机床坐标系里的坐标值，并把这个值输入到数控系统中， 这样就可以建立起工件坐标系与机床坐标系之间的关系。 工件坐标系零点 W 选择的原则： ?尽量与工件的尺寸基准重合。 ?让工件图中的尺寸容易换算成坐标值。 ?零点应选在容易找正，在加工过程中便于测量的位臵。 工件坐标系的建立，主要是确定零点，有：可设定零点偏臵，可编程零点偏臵和外部零点偏 臵。 3.工件坐标系 (1) 可设定零点偏臵指令 G54～ G57： G54～ G57指令的四个工件坐标系的零点偏臵值，可以通过数控系统的操作面板或通用接口 预先存入 G54～ G57对应的存储单元中， 在执行程序时， 遇到 G54～ G57的指令后就建立了 相应的工件坐标系， 即将对应的零点偏臵值取出参加计算。 G54是数控系统复位时自动设定 状态。 如图 2-10所示的零件，可将工件零点 w 对机床零点 M 的零点偏臵值 (X=0， Z=90)存入 G54的相应的存储单元中，编出程序如下： N10 G00 G54 G90 X0.0 Z2.0 T101 $200 M03* N15 G01 Z-58.0 F0.2* N10程序段中的 G54表示建立了工件坐标系，工件坐标系的零点就是工件零点 w,T101为 Φ 20的钻头，主轴转速为 200 r／ min 并正转、快速运动到工件坐标系的 X=0.0,Z=2.0位臵。 N15程序段表示以 O.2 mm／ min 的进给速度钻 Φ 20的孔。 3.工件坐标系 (2)可编程零点偏臵指令 G58,G59,该指令的格式为 G58 X--Y--Z--* G59 X--Y--Z--* G58,G59的功能是将可设定零点偏臵 (G54～ G57)和可编程零点偏臵值相加，建立一个新的 工件坐标系，所以也称 G58,G59为变换工件坐标系指令。 在图 2-1l 所示的例子中，可设 定零点偏臵输入值为 XMWl 和 ZMWl，可编程零点偏臵输人值为 XMW2和 ZMW2。总有效零点偏臵为 XMW=XMWl+XMW2 ZMW=ZMWl+ZMW2 编程： N30? N35 G54* N40 G59 X600.0 Y600.0* 3.工件坐标系(3)外部零点偏臵,来自 PLC(可编程控制器 )的外部零点偏臵。 如果三种零点偏臵均采用了，则采用如下算式： 零点偏臵总和 =可设定零点偏臵 (G54--G57之一 )+可编程零点偏臵 (G58或 G59)+外部零 点偏臵对于复杂零件，有时有两个或多个尺寸设计基准，为编程方便，在一个零件的加工程 序中可使用多个工件坐标系。 (4)零点偏臵的注销指令 G53,它是按程序段注销零点偏臵，即 G53为非模态指令。例如,N35 G90 G00 G53 X Y *，即注销所有零点偏臵并返回到机床坐标 系中的 X Y 规定的位臵。 3.工件坐标系 (5)用 G92指令建立工件坐标系,我国颁布的准备功能 G 指令 (JB)中，采用 G92指令建立工件坐标系，其指令格式为 G92X——Y——Z—— G92后面的坐标字表示当前刀具刀位点在工件坐标系中的坐标位臵。执行 G92指令，数控装 臵便自动将编程值臵人命令位臵寄存器中， 数控机床并不产生运动。 例如当 G92代码后坐标 值为零，则对应坐标轴的当前位臵即为工件 (坐标系 )零点 W； 若其后坐标值为非零， 则该非零值就表示坐标轴的当前位臵离开所设臵的工件零点的实际距 离。 CRT 显示的位臵数据将是以此工件坐标系表示的坐标值，但在系统内部仍以机床坐标 系的绝对零点进行位臵计算。 用 G99撤销所设臵的工件零点。 机床回参考零点时撤销 G92的预臵。 4．绝对坐标系与增量 (相对 )坐标系在数控系统中，移动到坐标系特定点的运动可用绝对 坐标或增量 (相对 )坐标描述。编写加工程序时，根据数控系统的坐标功能，从编程方便 (即按零件图尺寸标注 )及加工精度等要求出发选用坐标系。 绝对坐标系与增量坐标系可通过 ISO 和国标的准备功能指令 G90,G91进行选择。 G90表示 输入的尺寸字数值为绝对值,G91表示输入的尺寸字数值为增量值， 这个绝对值与增量值的位 臵数值就指定了对应坐标系的目标位臵。 4,绝对值与增量值编程 (G90/G91) 所有零件廓形点的坐标值均以某一固定坐标原点作为计算起点的坐标系称为绝对坐标系。 如 图 2-12中 P1～ P9点的描述。例如 P8～ P9的直线段加工尺寸字可写成： G90 G01 X0.0 Y70.0 4,绝对值与增量值编程 (G90/G91) 运动轨迹的终点坐标以其起点坐标计算的坐标系称为增量 (相对 ) 坐标系。 如果是直线段轮廓， 则相当于以直线段的起点 (前段程序的终点 )为坐标原点作平 行于工件坐标系各轴的平行线建立一个新坐标系， 称为相对 (增量 )坐标系。 如果是圆弧段轮廓， 则相当于以圆弧的圆心为坐标原点建立起相 对坐标系。如图 2-13中的 P1～ P9点的描述。例如 P8～ P9的直线段尺寸字可写成： G91 G01 X-70.0 Y0.0 相当于在 P8点建立了一个相对坐标系 XP8Y,P9点的坐标值为 x=70.0,y=0.0。 4,绝对值与增量值编程 (G90/G91) 有些数控系统的增量值尺寸不用 G91指令，而是在运动的起点建立平行 X,Y,Z 的相对坐标 系 U,V,W，其程序用 G01 U——V——W——，与用 G91 G01 X——Y——Z——等效。在一个零件加工程序中， 可以采用绝对值尺寸或者增量值尺寸， 或者绝对值和增量值尺寸同 时使用。选用绝对坐标系还是相对坐标系编程，与零件图的尺寸标注方法有关。如图 2-12 中零件尺寸为基准尺寸标注法，适宜用绝对值尺寸 (G90)，而图 2-13中零件尺寸为链接尺寸（相对尺寸）标注法， 适宜用增量尺寸（ G91） 。 绝对值编程 G90例子10 10 60 Y X G 9 0 X 6 0,Y 1 0,; 10 10 60 Y X G 9 0 X 1 0,Y 1 0,; Y X 10 5 60 G 9 0 X1 0,Y 6 0,; Y X 10 5 60 G 9 0 X1 0,Y 5,; 增量值编程 G91例子 1 0 6 0 10 Y X 1 0 6 0 10 Y X G 9 1 X 5 0,; G 9 1 X - 5 0,; Y X 10 5 60 G 9 1 Y 5 5,; YX 10 5 60 G 9 1 Y - 5 5,; （一） 数控加工工艺路线设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区 别是：它仅是数控加工工序的概括，而不是指毛坯到成品的整个工艺过程。因此，在工艺路 线设计中一定要全面考虑，瞻前顾后，应注意以下几个问题： 1．工序的划分在划分工序时，一定要根据零件的结构与工艺性、机床的功能、 零件数控加工内容的多少、 安装次数及本单位生产组织状况等灵活掌握。 通常按下列方法划 分工序： (1)以一次安装、加工作为一道工序。 (2)以同一把刀具加工的内容划分工序。 (3)以加工部位划分工序。 (4)以粗、精加工划分工序。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理数控加工工艺处理的主要内容为： 确定走刀路线和安排工步顺序、 确定定位基准与夹紧方案、选择夹具、选择刀具、确定对刀点和换刀点， 确定测量方法、确定加工用量等。 （一）数控加工工艺路线设计 2．顺序的安排应根据零件结构和毛坯状况、定位与夹紧的需要，重点是以零件的刚性不被 破坏来考虑顺序的安排。顺序安排一般应按下列原则进行： (1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧， 中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。 (2)先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序。 (3)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。 (4)以相同定位、夹紧方式或用同一把刀具加工的工序， 最好接连进行。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计数控加工工艺路线设计之后，就可进行加工工序设计。 数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、 加工用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹都具体确定下来，为编制加工程序做好 准备。 1．确定走刀路线和安排工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它包括了 工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线的原则主 要有： (1)应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。 (2)应尽量缩短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。 (3)应使数值计算简单：程序段数量少，以减少编程工作量。 (4)刀具的进退刀路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀而留下刀痕，也要避免在零件 轮廓面上垂直上下走刀而划伤零件表面。 第一节 数控加工程序编制基础六、 数控加工的 工艺处理图 2—14所示的平面零件， 为避免 铣刀沿法向直接切入零件或切出时在零件轮廓处直接抬刀而留下刀痕，可采用外延法。图 2—15所示为铣削封闭内轮廓表面的情况，可采用内延法。如果内轮廓曲线不允许延伸，刀具只能沿着轮廓曲线的法向切入和切出， 那么刀具的切入和切出点应尽量选在内轮廓曲线两 几何元素的交点处。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计 1．确定走刀路线和安排工步顺序 (5)应选择零件加工后变形小的路线。对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走 刀或对称去余量法。 (6)注意数控加工工序与普通机床加工工序的衔接。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计 2．确定零件的安装方法和选择夹具在确定定位基准与夹紧方案时应注意： (1)力求设计、工艺和编程计算的基准统一。 (2)尽量减少装夹次数，尽可能做到一次定位装夹就能加工出全部待加工表面。 (3)避免采用占机人工调整式方案。 数控加工对夹具的基本要求： 一是保证夹具本身在机床上安装准确； 二是要能协调零件与机 床坐标系的尺寸关系。 在选用或设计夹具时，应注意以下几点： (1)尽量选用可调式、组合式等标准化、通用化和自动化夹具，尽量避免设计专用夹具，必 须设计专用夹具时也应力求结构简单。 (2)装卸零件要迅速、方便、可靠，以缩短准备时间。 (3)夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计 3． 确定对刀点和换刀点对刀点是指在数控机床上加工零件时， 刀具相对零件运动的起始点。 由于程序也是从这一点开始， 所以对刀点也称为程序起点或起刀点或程序原点。 对刀点可以 选择零件上某一点，也可以选择零件外 (如夹具上或机床上 )某一点 (图 2—16)。 但所选对刀点必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系、 找正容易、 编程方便、 对刀误差小、加工时检查方便而且可靠。 对刀精度要求不高时， 可直接选用零件上或夹具上的某些表面作为对刀面； 对刀精度要求较 高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件， 可选用孔的中心作为对刀点。采用增量值编程时，对刀点可选在零件孔的中心上、夹具上的 专用对刀孔上或两垂直平面的交线上； 采用绝对值编程时， 对刀点可选在机床坐标系的原点 上或距原点为确定值的点上。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计 3．确定对刀点和换刀点对刀时，采用对刀装臵使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点，就是 刀具定位的基准点。例如：立铣刀是指刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是指球头铣刀 的球心；车刀和镗刀是指刀头的刀尖等。 对于具有自动换刀装臵的数控机床 (如加工中心、 有转塔刀架的车床等 )， 由于自动换刀的 需要还要设臵换刀点。 换刀点的位臵应根据换刀时刀具不得碰伤零件、 夹具和机床的原则来定。 换刀点常常设臵在 被加工零件的外面，并要有一定的安全量，如图 2—16所示。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计4．选择刀具和确定加工用量数控加工的特点是对刀具的刚性和耐用度较传统加工有更高的 要求。在选择刀具时，应根据加工内容、工件材质、 形状、加工余量及与夹具的关系等来决定刀具的种类及式样。 确定刀具后， 还要进行刀具预调对刀， 通常在对刀仪上分别测出刀具半径值及刀长值 (刀具 前端到刀柄校准面的距离 )， 为刀具补偿和自动换刀作准备。 然后将刀具规格、 尺寸、 专用刀具的代号、 加工内容等列表， 供编程时使用。 加工用量主要指切削速度、 切削深度、 进给量。 对不同的零件材质， 有一个最佳的加工用量， 即最佳切削参数。 所以加工用量应按最佳切削参数选择， 可查数控加工用量手册并结合实践经验来确定。 尤其 对大零件、稀有金属零件、 贵重零件，编程员应努力摸索出其最佳切削参数。 第一节 数控加工程序编制基础六、数控加工的 工艺处理 (二 )数控加工工序的设计 5．测量方法的确定一般情况下，数控加工零件尺寸的测量方法与通用机床加工零件尺寸的 测量方法没有多大差别。但在特殊情况下， 需在加工中或加工后采用特殊测量工具 (如超声波测厚仪等 ) 来进行检测。有时需要在加工中安排几次计划停车，用人工介入的方法进行中间检测，以便 随时掌握零件质量情况。 第一节 数控加工程序编制基础六、 数控加工的 工艺处理根据零件图要求， 按照已定的加工 路线和编程允许误差，计算出数控系统所需的输人数据，称为数学处理或数值计算。具体地 说， 数学处理就是计算出零件轮廓上或刀具刀位点 (中心 )轨迹上一些点的坐标数据、 增量 数据。 数学处理的内容繁简悬殊甚大。 点位控制系统只需进行简单的尺寸计算， 而轮廓控制系统则 复杂得多。 不同的轮廓系统的编程计算差别也很大， 如两坐标联动的比多坐标联动的编程计 算简单。 所以当零件的形状比较复杂以至采用两轴联动的方法不能加工时， 通常采用自动编 程。或者采用工程中常用的曲线、曲面和曲线、曲面拟合 (求通过给定点的曲线或曲面的过 程 )的多轴联动数控加工计算方法， 进行计算机辅助计算。 下面简介平面轮廓零件编程的数 值计算。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (一 )数值计算的主要内容 1．编程的允许误差编程中的误差△ 程 由三部分组成，即△ 逼,△ 插,△ 圆, △ 程 = f (△ 逼,△ 插,△ 圆 ) 式中 △ 逼 ——采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的逼近误差； △ 插 ——采用直线段或圆弧段插补逼近零件轮廓曲线时产生的误差； △ 圆 ——数据处理中为满足分辨率 (最小设定单位 )的要求， 进行数据圆整 (四舍五入 ) 产生的误差。 零件图上给出的公差，只有一小部分允许分配给△ 程,一般取△ 程 =(0.1～ 0.2)零件公 差。 要想缩小编程误差△ 程,就要增加插补段，而减小△ 逼 将增加数值计算等编程的工作量。 所以，合理的选择△ 程 是编程中的重要问题之一。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (一 )数值计算的主要内容 2．基点坐标的计算通常把零件轮廓的各个几何元素间的连接点 (交点或切点 )称为基点，如两直线的交点、直线与圆弧的切点或交点、 圆弧与圆弧的切点或交点、圆弧与二次曲线的切点或交点等。 大多数零件轮廓由直线和圆弧段组成， 这类零件的基点计算较简单， 用零件图上已知尺寸数 值就可计算出基点坐标，如若不能，可用联立方程求解法求出基点坐标。 3．节点坐标的计算 CNC 系统一般都具有直线和圆弧插补功能， 当加工非圆曲线轮廓时， 常用直线或圆弧段逼近。 这种人为的逼近线段的交点称为节点。编程时要计算出各线段长度和节点坐标值。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (一 )数值计算的主要内容 4．刀具中心轨迹的计算现代数控系统具有完善的刀具补偿功能。编程时，只要计算出零件 轮廓上的基点和节点坐标值或增量值， 给出有关的刀具补偿指令和刀具补偿值， 数控装臵便 可自动进行刀具偏移计算，算出所需的刀具中心轨迹坐标值，控制刀具运动。 有的经济型数控系统没有刀具补偿功能， 此时应计算出刀具中心轨迹的基点和节点坐标， 包 括尖角 (拐点 )过渡处的计算，作为编程的输入数据。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (一 )数值计算的主要内容 5．辅助计算为编制特定数控机床加工程序还需做辅助计算。不同的数控系统，其辅助计算 内容和步骤也不尽相同。 (1)增量计算：用 G91编程时，输入的尺寸字为增量值。对于直线段要计算出直线终点相对 其起点的坐标增量值； 对于圆弧段要计算出圆弧终点相对起点的坐标增量值和圆弧的圆心相 对圆弧起点的坐标增量值 (J,J,K)或圆弧半径 R。 用 G90编程时， 直线段可直接用其终点坐标值而不必计算增量值； 圆弧段也直接用其终点坐 标值，但要计算圆心相对圆弧起点的增量值 (J,J,K)或圆弧半径 R。 (2)脉冲数计算：大多数数控系统均可用小数点编程，即尺寸字的数值是直接输入带小数点 的十进制数， 数控装臵能自动将其转换为所要求的数据。 低档数控系统不具有小数点编程功 能， 需要将尺寸字的数值除以脉冲当量 (分辨率或最小设定单位 )， 换算成脉冲数的形式输 入。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (一 )数值计算的主要内容 5．辅助计算 (3)辅助程序段的数值计算：由对刀点到切入点的切入程序， 由零件切出点返回到对刀点的返回程序以及尖角过渡程序等属辅助程序段， 需计算出辅助程 序段所需的尺寸字数值。 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算第一节 数控加工程序编制基础七, 手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算非圆曲线轮廓零件的种类很多，但 不管是哪一类的非圆曲线零件， 编程时所做的数学处理是相类似的。 一是选择用直线或圆弧 段逼近非圆曲线，二是如何计算节点坐标值。 1．用直线段逼近零件轮廓曲线的节点计算常用的计算方法有,等间距法、等弦长法、等误差 法和比较迭代法 等。 图 2—17(a)为等间距法，取变量坐标增量 AX 相等，然后求出曲线上相应的节点，再将相 邻节点连成直线，用这些直线段组成的折线代替原来的廓形曲线。坐标增量△ X 取得越小， 则△插越小， 但节点数增多， 程序段也就增多， 编程费用高。 等间距法的优点是计算较简单。 等弦长法 (见图 2—17(b))是使所有逼近直线段长度相等。与等间距法相比该方法的程序段数少一些， 但当曲线曲率半径变化较大时， 所求节点数将增 多，所以此法适用于曲线曲率变化不很大的零件廓形。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 1．用直线段逼近零件轮廓曲线的节点计算等误差法 是使逼近直线段与零件廓形的误差相 等，此误差为△插。所以此法较上两种方法合理，特别适用于轮廓曲线曲率变化较大且复杂 的零件。等误差法见图 2—18。等误差法计算节点坐标的方法如下： 设零件轮廓曲线的数学方程为 y= f (X)。 (1)以起点 a 为圆心，以允许的△插误差为半径画允差圆。 其圆方程为 △ =(X - Xa)2+(Y - Ya)2 (2—1) 式中,Xa,Ya 为已知的 a 点坐标值。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 1．用直线段逼近零件轮廓曲线的节点计算等误差法 (2)作允差圆 (△ 插圆 )与曲线 y= f (X)的公切线 MN，求公切线 MN 的斜率 K 为 K=(Yn – Ym)/(Xn - Xm) 为求出 Yn,Ym,Xn,Xm，需解下面的方程组： Yn= f (Xn) (曲线方程 ) (Yn – Ym)/(Xn - Xm) = f?(Xn) (曲线的切线方程 ) Ym = F (Xm) (允差圆方程 ) (Yn – Ym)/(Xn - Xm) = F‘(Xm) (允差圆切线方程 ) 式中，允差圆方程表示△插圆的方程，见 (2—1)式。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 1．用直线段逼近零件轮廓曲线的节点计算等误差法 (3)过口点作斜率为 K 的直线，得到直线段如，其方程式为 Y -Ya=K(X - Xa) (4) 求节点 b 的坐标，求解方程 Y= f (X) (曲线方程 ) Y= K(X-Xa)+Ya (直线段方程 ) 的交点 b(Xb,Yb)的坐标值，即为第一个节点坐标值。 再从 b 点开始重复上述步骤，依次求得后续的各节点坐标值。 用等误差法，虽然计算较复杂，但可在保证允许的△插条件下，使程序段数减少。等误差法 的不足之处是直线段的连接点 (节点 )处不光滑，采用圆弧段逼近，可以避免这一缺点。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 2．用圆弧段逼近零件轮廓曲线的节点计算零件轮廓曲线用 y= f(X)表示，并使圆弧段逼近 误差小于或等于△插。常采用相交圆弧法 (如圆弧分割法、三点作圆法等 ) 和相切圆弧法 (相邻圆弧段彼此相切 )。 采用相切圆弧段逼近法圆弧半径、 圆心坐标和节点 坐标的计算如下： (1)基本原理：图 2-19中粗实线表示零件廓形曲线，在曲线的一个计算单元上任选四个点 A,B,C,D，其中 A 点为给定的起点。 AD段 (一个计算单元 )曲线用两个相切圆弧 M 和 N 逼近。具体地说， 点 A 和 B 的法线交于 M，点 C 和 D 的法线交于 N，以点 M 和 N 为圆心， 以 MA 和 ND 为半径作两圆弧，则 M 和 N 圆弧相切于 MN 延长线的 G 点。 曲线与 M,N 圆弧的最大误差分别发生在 B,C 两点，应满足的条件是： 两圆弧相切于 G 点 |Rm—Rn|=MN (2-2) 满足△插 要求 AM-BM &= △ 插 (2-3) DN-CN &= △ 插第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 2．用圆弧段逼近零件轮廓曲线的节点计算 (2)计算方法： ①求圆心坐标的公式。点 A 和 B 处曲线的法线方程式为 (X—XA)一 kA(y—YA)=0 (X—XB)一 kB(y—YB)=0 式中,kA,kB 为曲线在点 A 和 B 处的斜率,k=dy／ dx。 解上两式得两法线交点,M(圆心 )的坐标为第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数 学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 2．用圆弧段逼近零件轮廓曲线的节点计算 (2)计算方法： ①求圆心坐标的公式。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 2．用圆弧段逼近零件轮廓曲线的节点计算 (2)计算方法： ①求圆心坐标的公式。 同理可通过 C,D 两点的法线方程求出 N(圆心 )点坐标为第一节 数控加工程序编制基础七, 手工编程的数学处理 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 2．用圆弧段逼近零件轮廓曲线的节点计算 (2)计算方法： ②求 B,C,D 三点坐标。根据 (2-2)式和 (2-3)式，得第一节 数控加工程序编制基础七,手 工编程的数学处理式中的 A,B,C,D 的 Y 坐标值分别由以下公式求出 YA=f(Xa),YB=f(Xb) YC=f(Xc),YD=f(Xd) 再代人 (2-6)式和 (2-7)式，用迭代法可求出 B,C,D 三点坐标值。 (二 )用数学方程式描述的非圆曲线轮廓零件的数值计算 2．用圆弧段逼近零件轮廓曲线的节点计算 (2)计算方法： ③求圆心 M,N 坐标值和 RM,RN 值。将 B,C,D 坐标值，代人 (2-4) 式和 (2--5)式即求出圆心 M 和 N 的坐标值，并由此求出 RM 和 RN 值。 应该指出的是， 在曲线有拐点和凸点时， 应将拐点和凸点作为一个计算单元 (每一计算单元 为四个点 )的分割点。 第一节 数控加工程序编制基础七,手工编程的数学处理 （ 一 ） 常用 G 指令（ 二 ） 常用 M 指令第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令 1 工件坐标系设定指令 G92 2 绝对值编程指令 G90和增量值编程指令 G91 3 坐标平面选择指令 G17,G18,G19 4 快速点定位指令 G00 5 直线插补指令 G01 6 圆弧插补指令 G02和 G03 7 刀具半径补偿指令 G40,G41,G42 8 刀具长度补偿指令 G43,G44,G40 9 暂停功能 G04 10 固定循环指令 G80~G89 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令 1．工件坐标系设定指令 G92 G92指令用来设定刀具的刀位点在工件坐标系中的坐标值。 G92属于模态指令。 格式,G92 X——Y——Z——LF 格式中的 X——,Y——,Z——为尺寸字， 用来指定刀位点在工件坐标系中的初始位臵。 有关 G92的详细说明参见本节第五部分中的 (三 )。 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令 2．绝对值编程指令 G90和增量值编程指令 G91 G90和 G91属于模态指令，详见本节第五部分中的 (三 )。 3．坐标平面选择指令 G17,G18,G19 G17,G18,G19分别用来指定坐标系中的 XY 平面,ZX 平面,YZ 平面，如图 2—20(a)所示，其 作用是使数控机床在指定坐标平面上进行插补计算和刀具补偿。 数控铣床和加工中心以 G17为默认状态，如果在 XY 坐标平面内进行轮廓加工，那么在程序 中可不编入 G17指令。数控车床总是在 ZX 平面内进行轮廓加工，在程序段中可不编入 G18 指令。 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令 4．快速点定位指令 G00 GOO 指令的功能是要求刀具以点位控制方式从刀具所在位臵以允许的最高速度移动到指定 位臵。 G00为模态指令。 G00程序段的点位运动速度和运动轨迹由数控机床生产厂家确定，运动过程中无切削，具有 升降速控制。 F 功能字对 G00程序段无效。 格式,G00G90（ G91） X Y Z LF 格式中的尺寸字也可以是 A B C 或 U,V,W (增量值编程时 )。尺寸字的数量表示数控机床允许轴联动的轴数。 若刀具的起点为 A(10,10)，要求快速运动到点 B(40， 30)，则用程序段表示为,G00 G90 X40.0 Y30.0 LF 或表示为,G00 G91 X30.0 Y20.0 LF 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令5．直线插补指令 G01 G01指令即直线插补指令，其功能是指令刀具相对于工件沿直线插补程序计算出来的直线轨 迹，以程序段 F 指令给出的进给速度，由某坐标点移动到另一坐标点，运动过程中对工件 进行加工，主轴以编程速度旋转。 在执行 G01的程序段中或在前面的程序段中必须编入 F 指令。 G01和 F 指令均属模态指令。 格式,G01 X Y Z F LF 或 G18 G01 G91 X Z F LF 或 G19 G01 G90 Y Z F LF 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令下面是应用 G00,G01编写的数控加工程序实例。 O X0 Y0 LF N10 G90 COO X10 Y12$600 T01 M03 LF N20 G01 Y28 F100 LF N30 X42 LF N40 Y12 LF N50 X10 LF N60 G00 X0 Y0 LF N70 M05 LF N80 M02 LF 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令 6．圆弧插补指令 G02和 G03 G02和 G03为圆弧插补指令，亦为模态指令。该指令的功能是使刀具 (或工件 )在给定的坐 标平面内沿着圆弧插补程序计算出来的圆弧轨迹， 以 F 指令给出的速度从起点移动到终点， 在运动过程中对工件进行加工，主轴以编程速度旋转。 G02和 G03分别为顺时针圆弧插补指令和逆时针圆弧插补指令。 在圆弧插补中， 沿垂直于圆 弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向看，刀具相对于工件的加工方向是顺时针方向为 G02，逆时针方向为 G03,见图 2-20(a)。图 2-20(b)(c)分别为在数控车床和铣床上加工工 件的 G02和 G03示例。 第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 （一）常用 G 指令第一节 数控加工程序编制基础七,常用的 G 指令和 M 指令 6．圆弧插补指令 G02和 G03 指令格式： 格式中,X,Y,Z 为圆弧的终点位臵。用 G90时，圆弧的终点坐标为工件坐标系中的圆弧终点 坐标值；用 G91时，则为圆弧终点相对起点的增量值。 圆心坐标 I,J,K 一般用圆心相对于圆弧起点 (矢量方向指向圆心 ) 的矢量在 X,Y,Z 坐标的分矢量，且总是为增量值。 R 为圆弧半径。如果将 I,J,K 中的任意 两个的平方和再开方，其值必等于圆弧半径 R，所以可用 R 代替 I,J,K。若圆弧的圆心角 ≤ 180°,R 为正值；若圆弧的圆心角 &180°,则 R 为负值。用 R 参数时不描述整圆，对整 圆只能用 I,J,K 圆弧插补编程还可用极