數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系

1、第1章 數(shù)控編程基礎(chǔ)第1章 數(shù)控編程基礎(chǔ)1.1 數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工是20世紀(jì)40年代后期發(fā)展起來的一種自動(dòng)化加工技術(shù)，它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電機(jī)、電氣傳動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控和機(jī)械制造等學(xué)科的內(nèi)容。目前在制造業(yè)中數(shù)控加工已得到了廣泛應(yīng)用，并在制造業(yè)中已開始占據(jù)主導(dǎo)地位。數(shù)控機(jī)床是數(shù)控加工的執(zhí)行單元，它是數(shù)字控制機(jī)床（numerically controlled machine tool）的簡(jiǎn)稱，是為了滿足單件、小批、多品種自動(dòng)化生產(chǎn)的需要而研制的一種靈活的、通用的、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的、以數(shù)字化控制為基本特征的柔性自動(dòng)化機(jī)床，具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。1.

2、1.1 數(shù)控與數(shù)控機(jī)床數(shù)控（numerical control，nc）是以數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。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，可以自動(dòng)地對(duì)被加工工件進(jìn)行加工。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。本書主要介紹數(shù)控程序的編制。1數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理數(shù)控機(jī)床一般包括3個(gè)基本組成部分：控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)及機(jī)床主體（如圖1.1所示）?？刂葡到y(tǒng)是數(shù)控

3、機(jī)床的核心，主要作用是對(duì)輸入的零件加工程序進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，然后向伺服系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)，它由硬件和軟件組成，有些數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)就是將pc機(jī)配以控制系統(tǒng)軟件而構(gòu)成的。圖1.1 數(shù)控機(jī)床的基本組成伺服系統(tǒng)的主要作用是根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行元件組成，其中常用的執(zhí)行元件有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)3種。機(jī)床主體是加工運(yùn)動(dòng)的實(shí)際部件，包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（如工作臺(tái)、刀架）和支撐部件（如床身、立柱）等。有些數(shù)控機(jī)床還配備了特殊的部件，如刀庫、自動(dòng)換刀裝置和托盤自動(dòng)交換裝置等。數(shù)控機(jī)床本體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)機(jī)床相比

4、有很大的變化，普遍采用了滾珠絲杠、滾動(dòng)導(dǎo)軌，傳動(dòng)效率更高。由于減少了齒輪的使用數(shù)量，使傳動(dòng)系統(tǒng)更為 簡(jiǎn)單。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床還具有位置檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)實(shí)際的位移量。伺服系統(tǒng)中的位移比較環(huán)節(jié)就是對(duì)控制位移量與實(shí)際位移量進(jìn)行比較，根據(jù)比較的差值，調(diào)整控制信號(hào)，適時(shí)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)位置。2數(shù)控機(jī)床的分類圖1.2 典型數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的分類方法有多種，如果從數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的角度分類，可分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、多軸數(shù)控銑床和加工中心等。（1）數(shù)控車床。數(shù)控車床的機(jī)床本體與普通車床在結(jié)構(gòu)布局上相差不大（如圖1.2所示）。在普通車床上能夠完成的加工內(nèi)容都可以在數(shù)控車床上完成，另外由于具有數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，

5、數(shù)控車床還能加工各種復(fù)雜的回轉(zhuǎn)成形面。（2）數(shù)控銑床。典型的立式數(shù)控銑床如圖1.3所示。其中主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，且主軸箱可上下移動(dòng)（z軸），工作臺(tái)可沿橫向和縱向移動(dòng)（x、y軸）。二軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床可以加工復(fù)雜的內(nèi)外型輪廓和簡(jiǎn)單的型腔；具有復(fù)雜曲面的零件可以在三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床上加工。圖1.3 典型的立式數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)（3）多軸數(shù)控銑床。如果使數(shù)控銑床的工作臺(tái)和主軸箱實(shí)現(xiàn)圍繞x、y、z坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)（分別為a、b、c軸），則就成了多軸（四、五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)）數(shù)控銑床。如 圖l.4所示的a向和b向的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給就構(gòu)成了五軸數(shù)控銑床，它可以加工更為復(fù)雜的空間曲面。（4）加工中心。如果給數(shù)控銑床配上刀庫和自動(dòng)換刀

6、裝置就構(gòu)成了加工中心，如 圖1.5所示為立式加工中心。加工中心的刀庫可以存放數(shù)十把工具，由自動(dòng)換刀裝置進(jìn)行調(diào)用和更換。工件在加工中心上的一次裝夾可完成多項(xiàng)加工內(nèi)容，生產(chǎn)效率與數(shù)控銑床相比大大提高。有些高端加工中心，不僅具有回轉(zhuǎn)刀庫，還具有交換托盤，當(dāng)一個(gè)工件正在加工時(shí)，可以在交換托盤內(nèi)裝夾下一個(gè)工件。當(dāng)前一個(gè)工件加工完畢，下一個(gè)將要加工的工件會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到工作臺(tái)上，從而節(jié)約了由于工件裝夾而用機(jī)床的時(shí)間，提高了機(jī)床的有效加工時(shí)間。 圖1.4 典型的多軸數(shù)控銑床結(jié)構(gòu) 圖1.5 立式加工中心的結(jié)構(gòu)1.1.2 插補(bǔ)原理與控制系統(tǒng)1插補(bǔ)原理無論是簡(jiǎn)單的零件形狀（由直線、圓弧等構(gòu)成）還是包含復(fù)雜的曲線、曲面

7、的零件，都需要在給定的誤差范圍內(nèi)離散成直線、圓弧等，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。在數(shù)控機(jī)床上加工直線或圓弧等，實(shí)際上是數(shù)控裝置根據(jù)有關(guān)的信息指令進(jìn)行的“數(shù)據(jù)密化”工作。例如加工如圖1.6所示的一段圓弧，已知條件僅是該圓弧的起點(diǎn)a和終點(diǎn)b的坐標(biāo)以及圓心o的坐標(biāo)和半徑r，如果要把該圓弧光滑地描繪出來，就必須在預(yù)定的插補(bǔ)誤差范圍內(nèi)將圓弧段ab之間各點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出來，再把這些點(diǎn)填補(bǔ)到a、b之間，這種“數(shù)據(jù)密化”工作就是插補(bǔ)，計(jì)算插補(bǔ)點(diǎn)的運(yùn)算稱為插補(bǔ)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算的裝置稱為插補(bǔ)器。 由于數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算的功能，所以只需記錄有限的信息指令，如加工直線只需記錄直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)信息；加工圓弧只需記錄圓弧半

8、徑、起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)、順時(shí)針和逆時(shí)針加工等信息，數(shù)控裝置就能利用控制介質(zhì)上的這些有限的信息指令進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，將直線和圓弧的各插補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出來，并根據(jù)脈沖當(dāng)量換算成脈沖數(shù)，然后發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過伺服機(jī)構(gòu)控制并加工出直線和圓弧。圖1.6 插補(bǔ)原理在數(shù)控系統(tǒng)中，常用的插補(bǔ)方法有逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、時(shí)間分割法等?，F(xiàn)將數(shù)控系統(tǒng)中用得最多的方法逐點(diǎn)比較法的插補(bǔ)過程和直線圓弧插補(bǔ)運(yùn)算方法簡(jiǎn)介如下。逐點(diǎn)比較法的插補(bǔ)原理可概括為“逐點(diǎn)比較，步步逼近”，分為以下4個(gè)步驟：（1）偏差判別：根據(jù)偏差值判斷刀具當(dāng)前位置與理想線段的相對(duì)位置，以確定下一步的走向。（2）坐標(biāo)進(jìn)給：根據(jù)判別結(jié)果，使刀具向x或y方向移

9、動(dòng)一步。（3）偏差計(jì)算：當(dāng)?shù)毒咭频叫挛恢脮r(shí)，再計(jì)算與理想線段間的偏差以確定下一步的 走向。（4）終點(diǎn)判別：判斷刀具是否到達(dá)終點(diǎn)。未到終點(diǎn)，則繼續(xù)進(jìn)行插補(bǔ)。若已達(dá)終點(diǎn)，則插補(bǔ)結(jié)束。圖1.7是應(yīng)用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理進(jìn)行直線插補(bǔ)的情形。機(jī)床在某一程序中要加工一條與x軸夾角為a的oa直線，在數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡并不是嚴(yán)格地走oa直線，而是一步一步地走階梯折線，折線與直線的最大偏差不超過插補(bǔ)精度允許的范圍，因此這些折線可以近似地認(rèn)為是oa直線。當(dāng)加工點(diǎn)在oa直線上方或在oa直線上，該點(diǎn)的偏差值，若在oa直線的下方，則偏差值，機(jī)床數(shù)控裝置的邏輯功能，就是能夠根據(jù)偏差值自動(dòng)判別走步。當(dāng)時(shí)朝+x方

10、向進(jìn)給一步，當(dāng)時(shí)，朝+y方向進(jìn)給一步，每走一步自動(dòng)比較一下，邊判別邊走刀，刀具依次以折線o-1-2-3-4a逼近oa直線。就這樣，從o點(diǎn)起逐點(diǎn)插補(bǔ)進(jìn)給一直加工到a點(diǎn)為止，這種具有沿平滑直線分配脈沖的功能稱為直線插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)這種插補(bǔ)運(yùn)算的裝置稱為直線插補(bǔ)器。數(shù)控機(jī)床中，相對(duì)于每一個(gè)脈沖信號(hào)，機(jī)床移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量稱為脈沖當(dāng)量。在插補(bǔ)運(yùn)算中，進(jìn)給一步的移動(dòng)量即一個(gè)脈沖當(dāng)量，它是機(jī)床移動(dòng)的最小移動(dòng)量。有一些數(shù)控系統(tǒng)直接用脈沖當(dāng)量數(shù)作為坐標(biāo)計(jì)算單位。例如，當(dāng)脈沖當(dāng)量是0.001mm/脈沖時(shí)，要求向x軸正方向移動(dòng)7.75mm，向y方向移動(dòng)14.89mm，用x7750y14890表示。應(yīng)用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原

11、理進(jìn)行圓弧插補(bǔ)的情形如圖1.8所示。機(jī)床在某一程序中要加工半徑為r的ab圓弧，在數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一步一步地走階梯折線，折線與圓弧的最大偏差不超過插補(bǔ)精度允許的范圍，因此這些折線可以近似地認(rèn)為是ab圓弧。當(dāng)加工點(diǎn)在ab圓弧外側(cè)或在ab圓弧上，偏差值（該點(diǎn)到原點(diǎn)o的距離與半徑r的比值）；若該點(diǎn)在圓弧的內(nèi)側(cè)即偏差值。加工時(shí)，當(dāng)時(shí)，朝-x方向進(jìn)給一步；當(dāng)時(shí)，朝+y方向進(jìn)給一步，刀具沿折線a-1-2-3-4b依次逼近圓弧，從起點(diǎn)a逐點(diǎn)穿插進(jìn)給一直加工到b點(diǎn)為止。這種沿圓弧分配脈沖的功能稱為圓弧插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)這種插補(bǔ)運(yùn)算的裝置稱為圓弧插補(bǔ)器。一般的數(shù)控裝置都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，一些高檔

12、的數(shù)控系統(tǒng)還具有樣條和nurbs插補(bǔ)功能，樣條和nurbs插補(bǔ)特別適應(yīng)高速數(shù)控加工。 圖1.7 直線插補(bǔ) 圖1.8 圓弧插補(bǔ)2控制系統(tǒng)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控（numerical control，nc）系統(tǒng)有了較大的發(fā)展，從硬件數(shù)控發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)控（computer numerical control，cnc）。cnc與nc系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：cnc機(jī)床采用專用的或通用的計(jì)算機(jī)控制，系統(tǒng)軟件安裝于內(nèi)存中，只要改變計(jì)算機(jī)的控制軟件，就能實(shí)現(xiàn)一種新的控制方式。 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（cnc）是采用計(jì)算機(jī)元件與結(jié)構(gòu)，并配備必要的輸入/輸出部件構(gòu)成的。采用控制軟件來實(shí)現(xiàn)加工程序存儲(chǔ)、譯碼、插補(bǔ)運(yùn)算、輔助動(dòng)作

13、邏輯聯(lián)鎖以及其他復(fù)雜功能。 完整的cnc系統(tǒng)分為pc部分與nc部分。pc部分稱為可編程控制器，它主要接收程序中輔助功能指令或操作控制面板的操作指令，控制各種輔助動(dòng)作及其聯(lián)鎖等，并顯示各種控制信號(hào)狀態(tài)。nc部分稱為數(shù)控部分，是cnc系統(tǒng)的核心，主要控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，它又可分為計(jì)算機(jī)部分、位置控制部分和數(shù)據(jù)輸入/輸出接口及外部設(shè) 備等。與通用計(jì)算機(jī)一樣，nc的計(jì)算機(jī)部分由中央處理器（cpu）及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與程序的存儲(chǔ)器等組成。存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)控制軟件存儲(chǔ)器（rom）、加工程序存儲(chǔ)器及工作區(qū)存儲(chǔ)器（ram）。rom中的系統(tǒng)控制軟件程序是由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家寫入的，用來完成cnc系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。數(shù)控機(jī)

14、床操作者將各自的加工程序存儲(chǔ)在ram中，以供數(shù)控系統(tǒng)用來控制機(jī)床加工工件。工作區(qū)存儲(chǔ)器是系統(tǒng)程序執(zhí)行過程中的活動(dòng)場(chǎng)所，用于堆棧、參數(shù)保存、中間運(yùn)算結(jié)果保存等。cpu執(zhí)行系統(tǒng)程序，讀取加工程序，經(jīng)過加工程序段譯碼、預(yù)處理計(jì)算，然后根據(jù)加工程序段指令，進(jìn)行實(shí)時(shí)插補(bǔ)與機(jī)床位置伺服控制，同時(shí)將輔助動(dòng)作指令通過計(jì)算機(jī)送往機(jī)床，并接受通過計(jì)算機(jī)返回機(jī)床的各部分信息，以確定下一步操作。位置控制部分有兩種，一種是進(jìn)給位置控制，另一種是主軸位置伺服控制。兩者均由位置控制單元、速度控制單元和進(jìn)給或主軸伺服電動(dòng)機(jī)組成。主軸位置伺服只用于主軸多點(diǎn)定向和螺紋切削。在一般切削時(shí)不需要位置控制，僅用速度控制就可以了。數(shù)據(jù)輸

15、入/輸出接口和外部設(shè)備用來實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與操作者之間的信息交換。操作者通過光電閱讀器、磁盤驅(qū)動(dòng)器、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置（鍵盤）、dnc（direct numerical control，直接數(shù)字控制）以及以太網(wǎng)等將加工程序等輸入數(shù)控系統(tǒng)，并通過顯示器（crt）顯示已輸入的加工程序以及其他信息，也可以將存儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)的、經(jīng)過修改并經(jīng)實(shí)際加工檢驗(yàn)的加工程序復(fù)制在磁盤或穿孔紙帶上。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵。目前，數(shù)控系統(tǒng)正在發(fā)生根本性變革。在集成化方面，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化方面，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種學(xué)科技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速、高精度、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正

16、、調(diào)節(jié)和補(bǔ)償各種參數(shù)以及在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化方面，cad/cam與數(shù)控系統(tǒng)集成一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。1.1.3 數(shù)控加工的特點(diǎn)所謂數(shù)控加工就是用數(shù)控機(jī)床按照程序指令加工零件的方法，是伴隨數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，數(shù)控加工的主要內(nèi)容包括：在數(shù)控機(jī)床加工前，首先考慮操作內(nèi)容和動(dòng)作，如工步的劃分和順序、走刀路線、位移量和切削參數(shù)等，按規(guī)定的代碼形式編排程序，再將程序輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，使數(shù)控機(jī)床按所編程序運(yùn)動(dòng)，從而自動(dòng)加工出所要求的零件輪廓。數(shù)控加工與普通機(jī)床加工相比具有以下特點(diǎn)： 加工的零件精度高、一致性好。數(shù)控機(jī)床在整體設(shè)計(jì)中

17、考慮了整機(jī)剛度和零件的制造精度，又采用高精度的滾珠絲杠傳動(dòng)副，機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度都很高。特別是有的數(shù)控機(jī)床具有加工過程自動(dòng)監(jiān)測(cè)和誤差補(bǔ)償?shù)裙δ?，因而能可靠地保證加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。同時(shí)由于數(shù)控加工消除了操作者的主觀誤差，從而保證了零件加工的一致性，確保加工質(zhì)量的穩(wěn)定。 生產(chǎn)效率高。數(shù)控加工零件的裝夾次數(shù)較少，一次裝夾可加工出很多表面，省去了畫線找正和檢測(cè)等許多中間環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，普通機(jī)床的凈切削時(shí)間一般占總切削時(shí)間的15%20%，而數(shù)控機(jī)床可達(dá)65%70%，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的帶刀庫數(shù)控機(jī)床甚至可達(dá)75%80%，加工復(fù)雜工件時(shí)，效率可提高510倍。有交換托盤的數(shù)控機(jī)床，幾乎可以實(shí)現(xiàn)“零

18、時(shí)間”裝夾。 特別適合加工復(fù)雜的輪廓表面。如在航空、汽車等行業(yè)普遍存在的復(fù)雜自由曲 面等。 數(shù)控機(jī)床是柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元，有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。目前在制造業(yè)領(lǐng)域中，cad/cam已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)正是計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床是柔性制造系統(tǒng)（flexible manufacturing system）的基礎(chǔ)單元，它使用數(shù)字信息，可以方便地與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及其他流水線、自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)。 初始投資大，加工成本高。數(shù)控機(jī)床的價(jià)格一般是普通機(jī)床的若干倍，機(jī)床備件的價(jià)格也高；另外加工首件需要進(jìn)行編程、調(diào)試程序和試加工，時(shí)間較長(zhǎng)，從而使零件的加工

19、成本高于普通機(jī)床。1.2 數(shù)控編程的基本概念1.2.1 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系1標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的確定在數(shù)控編程時(shí)，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記錄數(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，目前國(guó)際上數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向均已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。掌握機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、加工坐標(biāo)系等概念，是具備人工設(shè)置機(jī)床加工坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。（1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定。無論機(jī)床在實(shí)際加工中是工件運(yùn)動(dòng)還是刀具運(yùn)動(dòng)，在確定編程坐標(biāo)時(shí)，一般看作是工件相對(duì)靜止，而刀具運(yùn)動(dòng)這一原則可以保證編程人員在不確定機(jī)床加工零件時(shí)是刀具移向工件，還是工件移向刀具的情況下，都可以根據(jù)圖紙或數(shù)模進(jìn)行手工或自動(dòng)數(shù)控編程。 為了確定

20、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)距離，需要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就是機(jī)床坐標(biāo)系。數(shù)控機(jī)床上的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，如圖1.9所示。圖1.9 機(jī)床坐標(biāo)系（2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定。在確定機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí)，一般先確定z軸，然后確定x軸和y軸，最后確定其他軸。機(jī)床某一零件運(yùn)動(dòng)的正方向，是指增大工件和刀具之間距離的 方向。 z軸：z軸的方向是由傳遞切削力的主軸確定的，與主軸軸線平行的坐標(biāo)軸即是z軸，z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。如果機(jī)床上有幾個(gè)主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸方向?yàn)閦坐標(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)閦坐標(biāo)方向；如果機(jī)床無主軸，則選垂直于工件裝夾

21、平面的方向?yàn)閦坐標(biāo)方向。 x軸：x軸是水平軸，平行于工件的裝夾面，且垂直于z軸。這是在刀具或工件定位平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的主要坐標(biāo)。對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床（如車床、磨床等），x坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座。刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閤軸正方向。 y軸：y坐標(biāo)軸垂直于x、z坐標(biāo)軸。y運(yùn)動(dòng)的正方向根據(jù)x和z坐標(biāo)的正方向，按照右手直角笛卡兒坐標(biāo)系來判斷。 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸：圍繞坐標(biāo)軸x、y、z旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，分別用a、b、c表示。它們的正方向用右手螺旋法則判定，如圖1.9所示。 附加軸：如果在x、y、z主要坐標(biāo)以外，還有平行于它們的坐標(biāo)，可分別指定第2組u、v、w坐標(biāo)，第3組p、q、r坐標(biāo)。常見類型數(shù)控機(jī)床

22、的坐標(biāo)系如圖1.10圖1.16所示。 圖1.10 二軸數(shù)控車床的坐標(biāo)系 圖1.11 三軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系 圖1.12 帶旋轉(zhuǎn)頭的四軸銑床的坐標(biāo)系 圖1.13 帶旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)頭的四軸銑床的坐標(biāo)系 圖1.14 帶旋轉(zhuǎn)頭和工作臺(tái)的五軸銑床的坐標(biāo)系 圖1.15 帶雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的五軸銑床的坐標(biāo)系圖1.16 帶雙旋轉(zhuǎn)頭的五軸銑床的坐標(biāo)系2工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素（點(diǎn)、直線和圓?。┑奈恢枚⒌淖鴺?biāo)系。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)即是工件零點(diǎn)。選擇工件零點(diǎn)時(shí)，最好把工件零點(diǎn)放在工件圖的尺寸能夠方便地轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值的地方。車床工件零點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線上，工件的右端面或左端面。銑床工件零點(diǎn)，一般

23、設(shè)在工件外輪廓的某個(gè)角上，進(jìn)刀深度方向的零點(diǎn)，大多取在工件表面。工件零點(diǎn)的一般選用原則如下： 工件零點(diǎn)選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上，這樣可以直接用圖紙標(biāo)注的尺寸，作為編程點(diǎn)的坐標(biāo)值，減少計(jì)算工作量。 能使工件方便地裝夾、測(cè)量和檢驗(yàn)。 工件零點(diǎn)盡量選在尺寸精度較高的工件表面上。這樣可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。 對(duì)于有對(duì)稱形狀的幾何零件，工件零點(diǎn)最好選在對(duì)稱中心上。 1.2.2 數(shù)控編程的特征點(diǎn) 1機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)是指機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，即x=0，y=0，z=0。機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床的基本點(diǎn)，它是其他所有坐標(biāo)，如工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系，以及機(jī)床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)。從機(jī)床設(shè)計(jì)的角度看，該點(diǎn)位

24、置可以是任意點(diǎn)，但對(duì)某一具體機(jī)床來說，機(jī)床原點(diǎn)是固定的。數(shù)控車床的原點(diǎn)一般設(shè)在主軸前端的中心（如圖1.17所示）。數(shù)控銑床的原點(diǎn)位置各生產(chǎn)廠家不一致，有的設(shè)在機(jī)床工作臺(tái)中心，有的設(shè)在進(jìn)給行程范圍的終點(diǎn)（如圖1.18所示）。機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床工作臺(tái)、滑板以及刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)和控制的點(diǎn)，有時(shí)也稱機(jī)床零點(diǎn)。它是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按鈕使移動(dòng)部件退回到機(jī)床坐標(biāo)系中的一個(gè)固定不變的極限點(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)。數(shù)控機(jī)床在工作時(shí)，移動(dòng)部件必須首先返回參考點(diǎn)，

25、測(cè)量系統(tǒng)置零之后即可以參考點(diǎn)作為基準(zhǔn)，隨時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)部件的位置，刀具（或工作臺(tái)）移動(dòng)才有基準(zhǔn)。 圖1.17 車床的機(jī)床原點(diǎn) 圖1.18 銑床的機(jī)床原點(diǎn)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)。數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)如圖1.19所示。圖1.19 數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)2編程原點(diǎn)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1.20所示，其中o2即為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)。圖1.20 編程坐標(biāo)系和編程原點(diǎn)為了編程方便，需要在圖紙上選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?/p>

26、作為編程原點(diǎn)，即程序原點(diǎn)或程序零點(diǎn)。對(duì)于簡(jiǎn)單零件，工件零點(diǎn)一般就是編程原點(diǎn)，這時(shí)的編程坐標(biāo)系就是工件坐標(biāo)系。而對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，需要編制幾個(gè)程序或子程序。為了編程方便和減少坐標(biāo)值的計(jì)算，編程原點(diǎn)就不一定設(shè)在工件零點(diǎn)上，而設(shè)在便于程序編制的位置。3對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)就是在數(shù)控加工時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)（編制程序時(shí)，不論實(shí)際是刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)，或是工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)，都看作工件是相對(duì)靜止的，而刀具在運(yùn)動(dòng)），程序就是從這一點(diǎn)開始的。對(duì)刀點(diǎn)也可以稱為“程序起點(diǎn)”或“起刀點(diǎn)”。編制程序時(shí)應(yīng)首先考慮對(duì)刀點(diǎn)的位置選擇。選定的原則如下： 選定的對(duì)刀點(diǎn)位置應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單。 對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床上找正容易。 加工過

27、程中檢查方便。 引起的加工誤差小。 對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工零件上，也可以設(shè)在夾具上，但是必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系，這樣才能確定機(jī)床坐標(biāo)系與零件坐標(biāo)系的相互關(guān)系。對(duì)刀點(diǎn)不僅是程序的起點(diǎn)而且往往又是程序的終點(diǎn)。因此在批量生產(chǎn)中就要考慮對(duì)刀的重復(fù)精度，通常，對(duì)刀的重復(fù)精度在絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床上可由對(duì)刀點(diǎn)距機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值來校核，在相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床上，則經(jīng)常要人工檢查對(duì)刀精度。4原點(diǎn)偏置 當(dāng)工件在機(jī)床上固定以后，程序原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)的偏置量必須通過測(cè)量來確定。現(xiàn)代cnc系統(tǒng)一般都配有工件測(cè)量頭，在手動(dòng)操作下能準(zhǔn)確地測(cè)量該偏移量，存入g54到g59原點(diǎn)偏置寄存器中，供cnc系統(tǒng)原

28、點(diǎn)移置計(jì)算用。在沒有工件測(cè)量頭的情況下，程序原點(diǎn)位置的測(cè)量要靠對(duì)刀的方式進(jìn)行。 圖1.21描述了一次裝夾加工兩個(gè)相同零件的多程序原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)之間的關(guān)系及偏移計(jì)算方法。采用g54到g59實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)偏移的有關(guān)指令為： 圖1.21 原點(diǎn)偏置n01 g90 g54 /*加工第一個(gè)零件n02 g55 /*加工第二個(gè)零件當(dāng)然首先要設(shè)置g54到g56原點(diǎn)偏置寄存器： 零件1：g54 x10.0y15.0z0.0 零件2：g55 x55.0y40.0z0.0 顯然，對(duì)于多程序原點(diǎn)偏移，采用g54到g59原點(diǎn)偏置寄存器存儲(chǔ)所在程序原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量，然后在程序中直接調(diào)用g54到g59進(jìn)行原點(diǎn)偏移，無疑給

29、編制復(fù)雜零件的加工程序帶來很大方便。實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)偏置的另一種方法是采用g92。在使用絕對(duì)坐標(biāo)指令編程時(shí)，需要建立工件坐標(biāo)系，以確定絕對(duì)坐標(biāo)的原點(diǎn)（即程序原點(diǎn)）。建立工件坐標(biāo)系后，就可以確定刀具當(dāng)前點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。g92可以實(shí)現(xiàn)工件坐標(biāo)系的設(shè)定，其格式為：g92 x_y_z_，x_y_z_為刀具在工件坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置，如圖1.22所示的指令為g92x50.0y80.0z80.0。因此g92指令是通過設(shè)定刀具起點(diǎn)相對(duì)于工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的相對(duì)位置建立工件坐標(biāo)系，g92指令將該坐標(biāo)值寄存在數(shù)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器內(nèi)，執(zhí)行g(shù)92指令只是建立在工件坐標(biāo)系中刀具起點(diǎn)相對(duì)于程序原點(diǎn)的位置，刀具并不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，即x

30、、y、z軸均不運(yùn)動(dòng)，但機(jī)床顯示器上的坐標(biāo)值發(fā)生變化，該坐標(biāo)系在機(jī)床重開機(jī)時(shí)消失。例如在圖1.21中通過調(diào)零，使機(jī)床回到機(jī)床參考點(diǎn)，刀具中心對(duì)準(zhǔn)機(jī)床零點(diǎn)，顯示器中顯示的各軸坐標(biāo)值均為零，執(zhí)行g(shù)92x-10.0y-15.0z0.0后，建立了工件1的工件坐標(biāo)系，刀具中心（機(jī)床參考點(diǎn)）位于工件坐標(biāo)系的x=-10.0，y=-15.0，z=0.0處，刀具相對(duì)于機(jī)床的位置沒有改變，但顯示器中的坐標(biāo)值為x=-10.0，y=-15.0，z=0.0，在該指令以后的程序中，凡是絕對(duì)尺寸指令中的坐標(biāo)值均為點(diǎn)在工件1的工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)。在圖1.21中，采用g92實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)偏置的指令為：圖1.22 采用g92實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)偏置n

31、0l g90 /*絕對(duì)坐標(biāo)編程，刀具位于機(jī)床參考點(diǎn) n02 g92x-10.0y-15.0z0.0 /*將程序原點(diǎn)定義在第一個(gè)零件上的工件原點(diǎn) /*加工第一個(gè)零件n08 g00x0y0 /*快速回程序原點(diǎn) n09 g92x-45.0y-25.0z0.0 /*將程序原點(diǎn)定義在第二個(gè)零件上的工件原點(diǎn) /*加工第二個(gè)零件n12 g00x0y0 /*快速回程序原點(diǎn) 這里應(yīng)注意比較g92與g54到g59指令之間的差別和不同的使用方法。g92指令須后續(xù)坐標(biāo)值指定當(dāng)前工件坐標(biāo)值，因此須單獨(dú)一個(gè)程序段指定，盡管該程序段中有位置指令值，但并不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。另外，在使用g92指令前，必須保證機(jī)床處于加工起始點(diǎn)，該點(diǎn)稱

32、為對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)于編程員而言，一般只要知道工件上的程序原點(diǎn)即可，與機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)及裝夾原點(diǎn)無關(guān)。但對(duì)于機(jī)床操作者來說，必須分清楚所選用的數(shù)控機(jī)床上述各原點(diǎn)及其之間的偏移關(guān)系。數(shù)控機(jī)床的原點(diǎn)偏移，實(shí)質(zhì)上是機(jī)床參考點(diǎn)向編程員定義在工件上的程序原點(diǎn)的偏移。 5機(jī)床加工坐標(biāo)系設(shè)定的實(shí)例 下面以數(shù)控銑床（控制系統(tǒng)為fanuc 0m）加工坐標(biāo)系的設(shè)定為例，說明工作步驟，使讀者對(duì)數(shù)控加工中的坐標(biāo)系以及上述提到的基本概念有一個(gè)綜合性的理解。如圖1.23所示是被加工零件圖樣，在確定了編程原點(diǎn)位置后，可按以下方法進(jìn)行加工坐標(biāo)系設(shè)定。圖1.23 機(jī)床加工坐標(biāo)系設(shè)定零件圖樣（1）準(zhǔn)備工作。機(jī)床返回參考點(diǎn)，確認(rèn)機(jī)床坐

33、標(biāo)系。（2）裝夾工件毛坯。通過夾具使零件定位，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1.24所示。z=-31.833，如圖1.25所示。 圖1.24 x、y向的對(duì)刀 圖1.25 z向的對(duì)刀（4）計(jì)算設(shè)定值。按圖1.24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其中：-437.726mm為x坐標(biāo)顯示值，+5mm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

34、在x坐標(biāo)方向的距離。y坐標(biāo)設(shè)定值：y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mm其中：按照?qǐng)D1.24所示，-298.160mm為y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其中：-31.833為坐標(biāo)顯示值；-0.2為塞尺厚度，如圖1.25所示。通過計(jì)算，結(jié)果為：x=-392.626，y=-246.460，z=-32.033。（5）設(shè)定加工坐標(biāo)系。將開關(guān)放在mdi方式下，進(jìn)入加工坐標(biāo)系設(shè)定頁面。輸入數(shù)據(jù)為：x=-392.626，y=-246.460

35、，z=-32.033。這表示加工原點(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。在進(jìn)行了加工原點(diǎn)的設(shè)定后，為防止出錯(cuò)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。這說明在設(shè)定了g54加工坐標(biāo)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。這反過來也說明g54的設(shè)定值是正確的。有關(guān)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整可參閱1.4節(jié)。1.3 基本指令和手工編程

36、1.3.1 基本指令數(shù)控機(jī)床在加工過程中的動(dòng)作，都是事先由編程人員在程序中用指令的方式予以規(guī)定的。例如機(jī)床的啟停、正反轉(zhuǎn)、刀具的走刀路線的方向，粗、精切削走刀次數(shù)的劃分，加工過程中測(cè)量位置的安排，必要的停留等。這種控制機(jī)床動(dòng)作的指令稱為工藝指令，工藝指令可分為兩類：一類是準(zhǔn)備功能指令g指令，這類指令是在數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)運(yùn)算之前需要預(yù)先規(guī)定，為插補(bǔ)運(yùn)算作好準(zhǔn)備的功能指令，如刀具運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)平面，插補(bǔ)類型（直線插補(bǔ)還是圓弧插補(bǔ)）等；另一類是輔助功能指令m指令，這類指令與數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)運(yùn)算無關(guān)，它是根據(jù)操作機(jī)床的需要予以規(guī)定的工藝指令，如主軸的啟動(dòng)與停止、計(jì)劃停止、主軸轉(zhuǎn)向以及冷卻液開關(guān)等。g代碼和m代碼是

37、數(shù)控加工程序中描述零件加工過程的各種操作和運(yùn)行特征的基本單元，是程序的基礎(chǔ)。 國(guó)際上廣泛應(yīng)用的iso10561975e標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了g代碼和m代碼。我國(guó)根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)制定了jb 320883數(shù)控機(jī)床穿孔帶程序段格式中的準(zhǔn)備功能g和輔助功能m代碼標(biāo)準(zhǔn)，如表1.1、表1.2所示。需要注意的是，即使國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)也沒有完全遵照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定g、m指令，更不用說從國(guó)外進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床，用戶在編程時(shí)必須遵照機(jī)床編程系統(tǒng)說明書。表1.1 jb 320883準(zhǔn)備功能g代碼代 碼功能保持到被取消或被同樣字母表示的程序指令所代替功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有作用功 能（1）（2）（3）（4）g00a點(diǎn)定位g01a直線

38、插補(bǔ)g02a順時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)g03a逆時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)g04*暫停g05#不指定g06a拋物線插補(bǔ)g07#不指定g08*加速g09*減速續(xù)表代 碼功能保持到被取消或被同樣字母表示的程序指令所代替功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有作用功 能g10g16#不指定g17cxy平面選擇g18czx平面選擇g19cyz平面選擇g20g32#不指定g33a螺紋切削，等螺距g34a螺紋切削，增螺距g35a螺紋切削，減螺距g36g39#永不指定g40d刀具補(bǔ)償/刀具偏置，注銷g41d刀具補(bǔ)償-左g42d刀具補(bǔ)償-右g43#（d）#刀具偏置-正g44#（d）#刀具偏置-負(fù)g45#（d）#刀具偏置+/+g46#（d）#

39、刀具偏置+/-g47#（d）#刀具偏置-/-g48#（d）#刀具偏置-/+g49#（d）#刀具偏置0/+g50#（d）#刀具偏置0/-g51#（d）#刀具偏置+/0g52#（d）#刀具偏置-/0g53f直線偏移，注銷g54f直線偏移xg55f直線偏移yg56f直線偏移zg57f直線偏移xyg58f直線偏移xzg59f直線偏移yzg60h準(zhǔn)確定位1（精）g61h準(zhǔn)確定位2（中）g62h快速定位（粗）g63*攻螺紋g64g67#不指定g68#(d)#刀具偏置，內(nèi)角g69#(d)#刀具偏置，外角g70g79#不指定續(xù)表代 碼功能保持到被取消或被同樣字母表示的程序指令所代替功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有作

40、用功 能g80e固定循環(huán)注銷g81g89e固定循環(huán)g90j絕對(duì)尺寸g91j增量尺寸g92*預(yù)置寄存g93k時(shí)間倒數(shù)，進(jìn)給率g94k每分鐘進(jìn)給g95k主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給g96i恒線速度g97i每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（主軸）g98g99#不指定注：（1）號(hào)表示如選作特殊用途，必須在程序格式說明中說明。（2）如在直線切削控制中沒有刀具補(bǔ)償，用g43到g52可指定作其他用途。（3）在表中左欄括號(hào)中的字母（d）表示可以被同欄中沒有括號(hào)的字母d注銷或代替，也可被有括號(hào)的字母（d）注銷或代替。（4）g45到g52的功能可用于機(jī)床上任意兩個(gè)預(yù)定的坐標(biāo)。（5）控制機(jī)上沒有g(shù)53g59、g63功能時(shí)，可以指定作其他用途。表1.2

41、jb 320883輔助功能m代碼代 碼功能開始時(shí)間功能保持到被注銷或被適當(dāng)程序指令代替功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有作用功 能與程序段指令運(yùn)動(dòng)同時(shí)開始在程序段指令運(yùn)動(dòng)完成后開始m00*程序停止m01*計(jì)劃停止m02*程序結(jié)束m03*主軸順時(shí)針方向m04*主軸逆時(shí)針方向m05*主軸停止m06#*換刀m07*2號(hào)冷卻液開m08*1號(hào)冷卻液開m09*冷卻液關(guān)m10#*夾緊m11#*松開m12#不指定m13*主軸順時(shí)針方向，冷卻液開續(xù)表代 碼功能開始時(shí)間功能保持到被注銷或被適當(dāng)程序指令代替功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有作用功 能與程序段指令運(yùn)動(dòng)同時(shí)開始在程序段指令運(yùn)動(dòng)完成后開始m14*主軸逆時(shí)針方向，冷卻液開

42、m15*正運(yùn)動(dòng)m16*負(fù)運(yùn)動(dòng)m17m18#不指定m19*主軸定向停止m20m29#永不指定m30*程序結(jié)束m31#*互鎖旁路m32m35#不指定m36*#進(jìn)給范圍1m37*#進(jìn)給范圍2m38*#主軸速度范圍1m39*#主軸速度范圍2m40m45#如有需要作為齒輪換檔，此外不指定m46m47#不指定m48*注銷m49m49#進(jìn)給率修正旁路m50#3號(hào)冷卻液開m51#4號(hào)冷卻液開m52m54#不指定m55*#刀具直線位移，位置1m56*刀具直線位移，位置2m57m59#不指定m60*更換工作m61*工件直線位移，位置1m62*工件直線位移，位置2m63m70#不指定m71*工件角度位移，位置1m7

43、2*工件角度位移，位置2m73m89#不指定m90m99#永不指定注：（1）#號(hào)表示如選作特殊用途，必須在程序說明中說明。*號(hào)表示可選項(xiàng)。（2）m90m99可指定為特殊用途。1.3.2 手工編程數(shù)控程序的格式因各類數(shù)控機(jī)床的控制器不同而有一些不同。在編程之前，程序員應(yīng)了解該機(jī)床編程手冊(cè)中的各項(xiàng)規(guī)則，嚴(yán)格按照規(guī)則進(jìn)行編程。1程序的格式一個(gè)完整的數(shù)控程序應(yīng)由程序號(hào)開始，后接程序的內(nèi)容并由程序結(jié)束符結(jié)束。例如：% 0001 /*程序號(hào)n010g92x60y40z0 /*程序內(nèi)容n020g91g00x30t01s600m03n030g01x20y-10z5f150n040x10n050x30y20n0

44、60g00x40n070m02/*程序結(jié)束其中： 程序號(hào)：程序號(hào)是程序的開始符。為了區(qū)分存儲(chǔ)器中的多個(gè)程序，每個(gè)程序必須以程序號(hào)開始。程序號(hào)一般由英文字母o、p、%或：等作為編號(hào)地址，后接數(shù)字。隨各數(shù)控機(jī)床的控制器不同，所采用的編號(hào)地址會(huì)有不同，可參考機(jī)床的編程手冊(cè)。 程序內(nèi)容：程序內(nèi)容表達(dá)了被加工零件的加工過程指令，包括準(zhǔn)備功能、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)及各種輔助指令等，是程序的主要部分。它由多個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段由一個(gè)到多個(gè)指令構(gòu)成。 程序結(jié)束：輔助指令m02或m30表示整個(gè)程序的結(jié)束。2程序段的格式整個(gè)數(shù)控程序是由若干個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段又是由一個(gè)或若干個(gè)“字”地址組成。所謂“字”是由表

45、示地址的字母、數(shù)字和符號(hào)組成。它表示控制數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一定的功能指令。目前國(guó)內(nèi)常用的是字地址可變程序段格式，所謂可變程序段就是其程序段的長(zhǎng)度是可變的。一個(gè)程序段是以程序段號(hào)開始，后接功能指令并由程序結(jié)束符結(jié)束。字地址程序段的格式如下所示：例如：n010 g01 x20 y30 z-10 f150 s500 t01 m30上面的程序段是由8個(gè)字地址組成的，其中包括： 程序段順序號(hào)字：表示程序段的順序號(hào)，例如字地址n010，它由字母n開頭，后接若干位數(shù)字表示，其號(hào)碼范圍不同的機(jī)床是不一樣的，如可以為n0001n9999，前零可以省略，順序號(hào)的增量由用戶定義，如增量為1，也可以為10等，便于程序段的增

46、加。大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都可以省略程序段順序號(hào)，這樣可以節(jié)省控制系統(tǒng)的內(nèi)存，程序的執(zhí)行也不按照程序段順序號(hào)，只是按程序的順序，但有程序段順序號(hào)可以方便程序的閱讀，所以在手工編程時(shí)建議采用有間隔的順序號(hào)。 準(zhǔn)備功能字g：g功能表示該數(shù)控機(jī)床作好某種操作準(zhǔn)備的指令，用字地址g后接兩位數(shù)字組成，有g(shù)00g99共100種指令。例如g01表示準(zhǔn)備功能中的直線插補(bǔ)。 尺寸字：由字地址、“+”、“-”符號(hào)以及絕對(duì)值或增量值組成。尺寸字的字地址按機(jī)床坐標(biāo)軸中的直線和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸符號(hào)，其尺寸字地址碼的含義如表1.3所示。例如x30 y20 z-10表示機(jī)床坐標(biāo)軸在x、y、z3個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)的距離分別為30mm、20m

47、m和-10mm，有的數(shù)控機(jī)床用脈沖數(shù)表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)的距離，如脈沖當(dāng)量是0.001mm/脈沖，則上述數(shù)控程序可寫為x30000 y20000 z-10000，表示機(jī)床坐標(biāo)軸在x、y、z3個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)的距離分別為30000、20000和-10000個(gè)脈沖，也就是分別為30mm、20mm和-10mm。尺寸字的“+”一般可以省略。表1.3 尺寸字地址碼的含義字 地 址 碼功 能x、y、zx、y、z坐標(biāo)軸方向的運(yùn)動(dòng)u、v、w平行于x、y、z坐標(biāo)軸方向的第二坐標(biāo)軸p、q、r平行于x、y、z坐標(biāo)軸方向的第三坐標(biāo)軸a、b、c繞x、y、z坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸i、j、k圓弧中心坐標(biāo)d、h補(bǔ)償號(hào) 進(jìn)給功能字f：表示刀具進(jìn)

48、給速度，由字地址f后接若干位數(shù)字構(gòu)成，該數(shù)字的單位按不同控制系統(tǒng)的規(guī)定。例如f150可表示切削速度為150mm/min。 主軸轉(zhuǎn)速功能字s：表示主軸轉(zhuǎn)速，由字地址s后接若干數(shù)字構(gòu)成，其單位一般為r/min，例如s500表示主軸轉(zhuǎn)速500r/min。 刀具功能字t：表示所指定的刀號(hào)，由字地址t后接若干位數(shù)字組成，數(shù)字的位數(shù)由系統(tǒng)決定。例如t01表示1號(hào)刀具。 輔助功能字m：表示機(jī)床的輔助功能指令，由字地址m后接若干數(shù)字組成，例如m03是輔助功能中的主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 程序段結(jié)束符：位于每一程序段結(jié)束之后，表示該段程序段結(jié)束。當(dāng)用eia標(biāo)準(zhǔn)代碼時(shí)，結(jié)束符為“cr”，當(dāng)用“iso”標(biāo)準(zhǔn)代碼時(shí)，為“nl

49、”或“l(fā)f”，有的用“；”、“$”和“*”等符號(hào)表示。需要注意的是代碼的作用域，數(shù)控加工的代碼分為： 非模態(tài)代碼（又稱一次性代碼）：它只在所在的程序行中起作用，如g04。 模態(tài)代碼（又稱續(xù)效代碼）：指一旦被執(zhí)行，則一直到同一組的代碼出現(xiàn)或被取消為止都有效的代碼，具有繼承性。如g01，一旦被執(zhí)行，在下面的程序中一直有效，因此下面的程序行中g(shù)01可以省略，一直到g02（順時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)）等代碼出現(xiàn)為止。x、y、z等坐標(biāo)值以及f等代碼也具有這種繼承性。表1.1中序號(hào)（2）欄中標(biāo)有字母的所對(duì)應(yīng)的g代碼為模態(tài)代碼，字母相同的為一組。模態(tài)代表該代碼已經(jīng)在一個(gè)程序中指定（如a組中的g01），直到出現(xiàn)同組（

50、a組）的另一個(gè)代碼（如g02）時(shí)才失效；沒有字母的表示g代碼為非模態(tài)代碼，只在寫有該代碼程序段中才有效。表1.1中序號(hào)（4）欄中的“不指定”代碼，用作后來修改標(biāo)準(zhǔn)時(shí)指定新功能；“永不指定”代碼指的是即使修改標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也不指定新的功能。這兩類代碼可由機(jī)床的設(shè)計(jì)者根據(jù)需要定義新的功能，但必須在機(jī)床說明書中予以說明。3常用準(zhǔn)備功能與輔助功能（1）準(zhǔn)備功能。常用的g指令如下： g90、g91：在加工程序中，尺寸指令有絕對(duì)坐標(biāo)（g90）和相對(duì)坐標(biāo)（g91）兩種編程表達(dá)方法，絕對(duì)坐標(biāo)編程指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)給出，如圖1.26（a）所示。相對(duì)坐標(biāo)編程指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置

51、給出，如圖1.26（b）所示。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。（a）絕對(duì)坐標(biāo)編程 （b）相對(duì)坐標(biāo)編程圖1.26 絕對(duì)和相對(duì)坐標(biāo)編程 g92：上面所述的g92為預(yù)置寄存指令，預(yù)置寄存指令是按照程序規(guī)定的尺寸字值，通過當(dāng)前刀具所在位置來設(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)。g92編程格式如下：g92 x y z 程序中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。需要注意的是這種方式設(shè)置的加工原點(diǎn)是隨著刀具當(dāng)前位置（起始位置）的變化而變化的。 g17、g18、g19：為坐標(biāo)平面選擇指令，是用來選擇圓弧插補(bǔ)的平面和刀具補(bǔ)償平面的。g17表示選擇xy平面，g18表

52、示選擇zx平面，g19表示選擇yz平面，各坐標(biāo)平面的選擇如圖1.27所示。一般地，數(shù)控車床默認(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。圖1.27 坐標(biāo)平面選擇 g00：快速定位點(diǎn)指令。表示以點(diǎn)位方式控制刀具從所在的位置快速移動(dòng)到下一個(gè)目標(biāo)位置，由于點(diǎn)定位以快速進(jìn)給進(jìn)行，所以無須用f碼指定進(jìn)給速度。g00格式如下：g00x y z 例如g00x10y0zl00，使刀具快速移動(dòng)到（10，0，100）的位置。 g01：直線插補(bǔ)指令。表示機(jī)床在某個(gè)平面內(nèi)切削任意斜率的直線或用直線逼近的曲線，需要指定進(jìn)給速度，g01和f都是模態(tài)指令。g01格式如下：g01x y z f 例如g01x10y0zl00f120，即刀具從當(dāng)前位