《數(shù)控機床及加工技術》第三章　 數(shù)控加工程序

第三章數(shù)控加工程序３.１加工程序基本規(guī)定３.２刀具補償指令及其應用返回３.１加工程序基本規(guī)定３.１.１加工程序概述編制加工程序過程是：先通過分析工件圖樣，明確加工內容、加工要求。然后進行工藝設計，確定加工方法，確定機床、刀具、夾具等加工條件，確定進給加工路線及數(shù)據(jù)，確定工藝參數(shù)及補償數(shù)據(jù)。最后將上述加工意圖和數(shù)據(jù)結果按ＣＮＣ系統(tǒng)所規(guī)定的程序格式填寫成加工程序，

如圖３－２所示。加工程序輸入到數(shù)控機床，成為數(shù)控機床自動控制工件加工的基本依據(jù)。下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定在學習和理解數(shù)控加工程序描述格式時，應注意到數(shù)控加工程序的描述格式具有下面幾個特點：①加工程序指令應可以清楚、方便地表達機床一系列的加工運動。它是人的加工意圖的描述形式，能被方便地理解和接受。②它是ＣＮＣ系統(tǒng)自動控制加工的基本依據(jù)和信息處理的素材，應能容易地被計算機所接受處理，加工程序的表達的格式應是具體機床數(shù)控系統(tǒng)所能接受處理的、規(guī)定的表達格式。③為了方便交流和應用，加工程序的指令格式、程序編寫格式應符合國際通用標準規(guī)定。３.１.２加工程序指令字格式１.組成加工程序指令的字符上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定構成加工程序的指令的字符是加工程序的最小組成單位，數(shù)控標準規(guī)定選用Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……２６個字母，０、１、２、３、４、５…１０個數(shù)字字符，標點符號和數(shù)學運算符號等作為表達加工程序的最基本的組成符號。在加工程序的描述中，字符用來組織成為表示某種控制功能的指令字或表示數(shù)據(jù)。２.字符的二進制數(shù)字代碼加工程序的指令一般由計算機鍵盤上的字符組成，加工程序的字符如：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……２６個字母、０、１、２、３、４、５…１０個數(shù)字字符、標點符號和數(shù)學運算符號等，計算機并不能直接接受處理這些字符形式。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定人們把加工程序指令的每個字符對應一個二進制數(shù)字碼代號，如指令“Ｇ０１”中：字符“Ｇ”對應的二進制ＩＳＯ代碼字碼是“１０００１１１”，字符“０”對應的二進制ＩＳＯ代碼字碼是“０１１００００”，字符“１”對應的二進制ＩＳＯ代碼字碼是“０１１０００１”。每個字符的二進制數(shù)字碼代號稱為該字符的數(shù)字碼，二進制數(shù)字碼是能作為數(shù)控裝置傳遞信息的語言，也是字符的數(shù)字化信息的形式。我們通過計算機鍵盤鍵入這些字符時，這些字符就轉變成二進制數(shù)字化電信號，成為計算機集成電路能接受、傳輸、存儲、處理的形式。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定３.加工程序的指令字結構加工程序的指令字簡稱“字”。它是一套有規(guī)定次序的字符，對編程員而言，它是指揮機床動作的指令；對計算機而言，它可以作為一個信息單元進行存儲、傳遞和操作，如Ｘ２３０.５６就是由７個字符組成的一個字。加工程序的指令字一般有兩種組成形式：（１）數(shù)據(jù)字———由地址字符與其后的具體的數(shù)據(jù)組成（２）指令字———由地址字符與其后數(shù)字代號組成數(shù)控加工程序指令中，位于字頭的字符或字符組，用以識別其后的數(shù)據(jù)，稱為地址字符，在傳遞信息時，它表示其在計算機存儲單元的出處或目的地。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定在加工程序中常用的地址有Ｎ、Ｇ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｆ、Ｓ、Ｔ和Ｍ等字符，都有標準所規(guī)定的含義。地址符含義參見表３－１。３.１.３加工程序指令字的種類根據(jù)指令的地址符和指令功能的不同，加工程序指令字可分為如下種類：①順序號字。順序號字又稱程序段號，用地址符Ｎ和后面的若干位數(shù)字來表示。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定②準備功能字。準備功能字地址符是Ｇ，故又稱Ｇ功能或Ｇ指令，它指令數(shù)控機床做好某種控制方式的準備，或ＣＮＣ系統(tǒng)準備處于某種工作狀態(tài)的指令。ＦＡＮＵＣ數(shù)控銑削系統(tǒng)Ｇ指令參見表３－２。③輔助功能字。輔助功能字又稱Ｍ功能，主要用于數(shù)控機床開關量的控制，表示一些機床輔助動作的指令。用地址碼Ｍ和后面的兩位數(shù)字表示。④坐標尺寸字。尺寸字給定機床在各種坐標軸上的移動方向、目標位置或位移量，由尺寸地址符和帶正、負號的數(shù)字組成。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定⑤進給速率指令。由地址符Ｆ和若干位數(shù)字組成，稱Ｆ功能指令，指定進給速率。⑥主軸旋轉速率指令。由地址碼Ｓ和若干位數(shù)字組成，故又稱Ｓ功能或Ｓ指令。⑦刀具功能字。由地址符Ｔ和若干位數(shù)字組成，故又稱Ｔ功能或Ｔ指令，主要用來指定加工所用的刀具。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定３.１.４ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)常用Ｇ指令格式及應用Ｇ指令用于指令ＣＮＣ系統(tǒng)準備處于某種工作狀態(tài)的指令，如表３－２所示ＦＡＮＵＣ銑削系統(tǒng)Ｇ代碼指令，Ｇ代碼指令是數(shù)控系統(tǒng)最多且最重要的指令，下面主要介紹ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)描述進給軌跡的Ｇ指令。數(shù)控加工前必須用程序指令準確描述進給運動軌跡，進給運動軌跡一般由若干直線段、圓弧線段連接而成，描述進給運動軌跡程序指令主要包括如下要素：上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定①指令工件坐標系位置指令。ＣＮＣ應先確切知道工件坐標系原點位置，因為表示進給運動軌跡的數(shù)據(jù)是在工件坐標系中得到。②表達各線段起點、終點的尺寸坐標指令。尺寸的坐標值形式有絕對尺寸和相對尺寸模之分，尺寸的坐標值的單位又有公、英制之分。③連接線段端點的線型指令。最基本的軌跡線型插補指令是直線插補指令、圓弧插補指令、快速點定位指令。④刀具補償指令。刀具相對工件的進給運動軌跡位置，還可能因為刀具幾何形狀的變化而偏離，因此，程序中還應給出刀具幾何形狀變化的補償指令。如長度補償、半徑補償指令。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定

１.坐標系零點偏置對于ＣＮＣ系統(tǒng)，通過回零操作，確定了機床坐標系及原點，但人設定的工件坐標系原點在何處ＣＮＣ系統(tǒng)事先不知道。加工程序應首先向ＣＮＣ系統(tǒng)指令工件坐標系原點的位置，以便ＣＮＣ確立工作坐標系。向ＣＮＣ指令工件坐標系位置的指令，可用零點偏置指令Ｇ５４～Ｇ５９。大多類似ＦＡＮＵＣ的數(shù)控系統(tǒng)，都使用工件坐標系偏置功能，坐標系零點偏置指令采用Ｇ５４、Ｇ５５、Ｇ５６、Ｇ５７、Ｇ５８、Ｇ５９等。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定首先編程時選用Ｇ５４～Ｇ５９中的一個（或幾個）作為零點偏置值的存貯地址。然后操作工測量工件零點相對機床零點的偏置值，如圖３－３（ａ）所示工件Ｘ、Ｙ向零點偏移。再通過零點偏置畫面，存入零點偏置值到相應地址的存儲器，如圖３－３（ｂ）所示。當計算機執(zhí)行程序時，根據(jù)指令地址調用零點偏置值實現(xiàn)零點偏置。１.坐標尺寸指令字坐標、尺寸指令字與數(shù)學坐標表達習慣相似。數(shù)控銑削系統(tǒng)各基點坐標，由Ｘ、Ｙ、Ｚ為地址符的坐標指令字表示點的空間位置。例如，用“Ｘ３０Ｙ３０”表示圖３－４中ＸＹ坐標平面Ａ點位置。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定由Ｉ、Ｊ、Ｋ為地址符的坐標指令字表示圓心位置。Ｉ、Ｊ、Ｋ軸方向與Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向一一對應。Ｉ、Ｊ、Ｋ地址符后數(shù)值一般是相圓弧對起點的增量值。如圖３－４中，圓?。粒聢A心Ｏ相對圓弧線段起點Ａ位置在Ｘ正向３０；Ｙ正向４０，則圓心的坐標可寫成“Ｉ３０Ｊ４０”。由Ｒ為地址符的尺寸指令字表示圓弧半徑。例如，用“Ｒ５０”指定圖３－４圓?。粒碌陌霃酱笮　Ｉ弦豁撓乱豁摲祷兀?１加工程序基本規(guī)定２.坐標尺寸字尺寸單位Ｇ指令在程序中，應明確程序每個坐標尺寸字的尺寸數(shù)值的單位，“Ｇ２１”設定程序中坐標尺寸字尺寸數(shù)值的單位是公制，如“ｍｍ”；“Ｇ２０”設定程序中坐標尺寸字尺寸數(shù)值的單位是英制單位，如：“ｉｎ”。Ｇ２０、Ｇ２１為同組Ｇ代碼，都是模態(tài)的。同一程序中，不應讓Ｇ２０、Ｇ２１指令任意“切換”。同一程序中混合使用公制和英制單位指令將導致數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的混亂，引起錯誤結果。應注意尺寸字的數(shù)值有米制或英制的區(qū)分。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定３.尺寸坐標模式（絕對或增量）尺寸必須有一指定的基準測量點。例如，尺寸Ｘ３０.０可能從選擇的程序原點開始測量。Ｘ３０.０的值也可能是從線段起始點位置開始測量。應注意尺寸字的數(shù)值有絕對坐標值和增量坐標值的區(qū)分?？刂葡到y(tǒng)需要更多的信息來表達尺寸值的測量起點。編程中有兩種測量起點。①以工件上同一個基準點，如工件坐標系零點，作為測量起點———稱為絕對輸入的零點。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定②以線段起始點作為測量起點———稱為增量輸入零點。圖３－５（ａ）中，ＣＮＣ程序中從工件零點（公共原點）開始測量Ａ、Ｂ的尺寸得到的是絕對尺寸：Ａ點（Ｘ３０，Ｙ３０）；Ｂ點（Ｘ１１０，Ｙ７０）圖３－５（ｂ）中，在程序中表達ＡＢ線段軌跡，Ｂ點坐標如果從起始點Ａ開始測量得到的是增量尺寸。Ｂ點增量坐標寫成：（Ｘ８０，Ｙ４０）由于坐標數(shù)值有兩種測量方式，并且坐標尺寸指令字的地址符相同，數(shù)控程序中必須加以區(qū)分。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定ＦＡＮＵＣ數(shù)控銑削系統(tǒng)中，尺寸測量模式由同組的兩種模態(tài)Ｇ指令區(qū)分。準備功能Ｇ９０設定絕對尺寸模式；準備功能“Ｇ９１”設定增量尺寸模式。使用格式為：如圖３－５中，Ａ→Ｂ點的運動，分別用絕對尺寸與增量尺寸表示Ｂ點坐標位置。當數(shù)控系統(tǒng)當前處于Ｇ９０絕對值編程方式時，Ｂ點的坐標是（Ｘ１１０，Ｙ７０），表示為：G90X110Y70；上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定當數(shù)控系統(tǒng)當前處于Ｇ９１增量值編程方式時，Ｂ點的坐標是（Ｘ８０，Ｙ４０），表示為：G91X80Y40；一般開機后，Ｇ９０作為默認狀態(tài)被設置。在同一程序中，允許絕對值和增量值交替使用，正確交替使用，能給編程帶來很大方便。４.快速定位指令Ｇ００程序中，切削刀具的進給運動的軌跡一般包括兩種運動一種是生產性的切削進給運動，另一種則是非生產性的快速定位運動。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定快速運動定位的目的就是縮短非切削操作時間，指令刀具從起點按機床提供的最快速度移到規(guī)定的目標位置，此時刀具跟工件要確定沒有接觸?？焖俣ㄎ唬牵埃俺绦蛑噶罡袷綖椋浩渲校亍?、Ｙ～、Ｚ～為目標點在工件坐標系中的絕對坐標值或增量坐標值。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定如圖３－６所示，若刀具開始位置點Ａ，指令刀具快速進給到點Ｂ，Ｂ絕對值坐標（Ｘ１１０，Ｙ７０），相對起點的增量值是（Ｘ８０，Ｙ４０），其程序為：G90G00X110Y70；（絕對值方式）或：G91G00X80Y40；（增量值方式）如圖３－６所示，在執(zhí)行Ｇ００指令的過程中，刀具的運動軌跡若不是平行于坐標軸直線軌跡時，ＣＮＣ控制的點定位軌跡為一折線。刀具先以雙軸聯(lián)動的方式（Ｘ、Ｙ向的速度相同）快速移動，然后再單軸向運動到終點。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定５.直線插補Ｇ０１指令在編程中，使用直線插補使刀具從起點到終點做直線切削運動，以精確加工連接起點和終點的直線輪廓。如圖３－６所示，Ｇ０１模式與Ｇ００模式相比，多軸運動時的軌跡并不一樣。直線插補Ｇ０１指令應用格式：其中：Ｘ～Ｙ～Ｚ～是目標點的坐標值，可以用絕對坐標，也可以用增量坐標。Ｆ代碼指令刀具沿直線運動的進給速度。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定處于Ｇ０１進給模式時，進給速率必須指令，否則，視進給速度為零。指令進給速率用“Ｆ～”指令（Ｆ指令在下文將有論述）。如圖３－６所示，若刀具開始位置點Ａ，指令刀具快速進給到點Ｂ，Ｂ絕對值坐標（Ｘ１１０，Ｙ７０），相對起點的增量值是（Ｘ８０，Ｙ４０），其程序為：G90

G01

X110

Y70

F100；（絕對值方式）G91

G01

X80Y40F100；（增量值方式）６.圓弧插補Ｇ０２、Ｇ０３指令（１）圓弧插補指令格式上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定圓弧插補指令Ｇ０２、Ｇ０３用來命令刀具在指定的平面內，以給定的Ｆ進給速度進行圓弧進給，切削出圓弧輪廓。Ｇ０２用于順時針圓弧進給，Ｇ０３用于逆時針圓弧進給。如圖３－７所示。圓弧插補進給指令的程序格式分別為：或上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定（２）圓弧所在平面設定指令Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ１９如果只規(guī)定圓弧的起點、終點，半徑、順逆方向，在三維空間，這樣的圓弧應該有無窮個，而我們表達給ＣＮＣ系統(tǒng)的圓弧應該是唯一確定的。數(shù)控銑削規(guī)定圓弧所在的平面應該是笛卡兒直角坐標系的ＸＹ平面、ＸＺ平面和ＹＺ平面三個平面之一。假如指定了圓弧的插補平面，如ＸＹ平面，并規(guī)定圓弧的起點、終點、半徑、順逆方向，則圓弧便唯一確定了。一般數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定用指令Ｇ１７選擇ＸＹ平面；用Ｇ１８選擇ＸＺ平面；用Ｇ１９選擇ＹＺ平面內加工。如果程序中沒有選擇平面，那么銑床或加工中心控制器會自動默認為Ｇ１７（ＸＹ）平面。圖３－８所示為３個選擇平面的指令與所選擇的平面。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定對于三坐標運動的數(shù)控銑床，在使用圓弧插補指令Ｇ０２或Ｇ０３、刀具半徑補償指令Ｇ４１或Ｇ４２、固定循環(huán)等指令應用時，需要進行平面選擇。數(shù)控銑削系統(tǒng)往往把ＸＹ平面設成默認的平面。在編程時，我們應盡量編寫平面選擇指令，選擇平面的Ｇ代碼應位于需要設定坐標平面的加工指令的前面，以確定機床在哪一個平面內進行圓弧插補進給運動、刀具半徑補償?shù)?。３）圓弧順時針、逆時針方向判斷如圖３－７，如果選擇了插補平面，并確定了圓弧的起點、終點，半徑，連接兩點的圓弧仍有順時針、逆時針方向的區(qū)分。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定直角坐標系中，圓弧的順時針、逆時針回轉方向的判斷方法是：從垂直于圓弧所在平面的坐標軸由正到負的方向看平面內圓弧的順逆方向。如當從Ｚ軸的由正到負的方向看ＸＹ坐標平面內圓弧的順、逆方向。（４）圓弧半徑的正、負如圖３－９所示，在已知圓弧起點和終點的情況下，如果半徑Ｒ為５０，幾何作圖會出現(xiàn)兩段逆時針圓弧，如何區(qū)分它們呢？首先這兩個圓弧圓心不同，圓心為Ｏ１的圓?。?，圓心為Ｏ２的圓?。?。圓弧插補編程時指令圓心即可。比如，圓心為Ｏ１的圓?。辈逖a程序：上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定G90G00X30Y30；（刀具快速點定位到Ａ點）G03X110Y70I30J40F100；（逆時針圓弧插補到Ｂ點，圓心為Ｏ１，相對Ａ點增量Ｉ３０Ｊ４０）圓心為Ｏ２的圓?。膊逖a程序：G90G00X30Y30；（刀具快速點定位到Ａ點）G03

X110Y70I50J0F100；（逆時針圓弧插補到Ｂ點，圓心為Ｏ２，相對Ａ點增量Ｉ５０Ｊ０）上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定上述編程方法雖然能區(qū)別兩個圓弧，但必須指定圓心，編程時，圓心坐標往往難以從圖樣中直接得到，有時還要通過計算得到，但半徑是比較容易從工件圖中得到。ＦＡＮＵＣ數(shù)控系統(tǒng)為區(qū)別兩種不同的圓弧，規(guī)定圓心角小于等于１８０°的圓弧半徑用正值表示，圓心角大于１８０°的圓弧半徑用負值表示。因此圓心為Ｏ１的圓?。辈逖a程序又可寫成：G90G00X30Y30；（刀具快速點定位到Ａ點）G03X110Y70R50F100；（逆時針圓弧插補到Ｂ點，圓心為Ｏ１，圓心角小于１８０°）圓心為Ｏ２的圓?。膊逖a程序：上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定G90G00X30Y30；（刀具快速點定位到Ａ點）G03X110Y70R-50F100；（逆時針圓弧插補到Ｂ點，圓心為Ｏ２，圓心角大于１８０°）顯然，指令半徑值的編程簡單多了。（４）整圓編程格式加工整圓時，應該用Ｉ、Ｊ、Ｋ指令圓心來編程，整圓不能用圓弧半徑Ｒ編程。如圖３－１０所示。從Ａ點順時針一周時整圓編程：G54G90G01X25Y0；（到達整圓起點Ａ）G02I-25.0F100；（整圓周進給回到起點Ａ）上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定從Ｂ點逆時針一周時整圓編程：G54G90G01X0Y-25；（到達整圓起點Ｂ）G03J25.0

F100；（整圓周進給回到起點Ｂ）７.進給暫停（延遲）指令Ｇ０４暫停指令應用在程序中，是有目的的進給運動時間延遲。在程序指定的延遲時間內，軸的進給運動將停止，主軸卻仍在運轉，所以仍應看作是一個加工的動作。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定進給暫停的常見準備功能指令是Ｇ０４，并指定暫停時間，暫停時間指令的常用的地址是Ｘ、Ｐ。Ｘ地址字指令的數(shù)值單位一般是秒，Ｐ地址字指令的數(shù)值單位是毫秒，１秒＝１０００毫秒，暫停時間往往只是幾毫秒或幾秒。暫停指令格式如下：G04X～；（除固定循環(huán)外，所有機床都適用）G04P～；上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定８.自動返回參考點—Ｇ２８Ｇ２８指令能使受控的坐標軸從任何位置以快速定位方式經中間點自動返回參考點，到達參考點時，相應坐標軸的指示燈亮。格式：Ｇ２８Ｘ～Ｙ～Ｚ～；參數(shù)說明：Ｘ～Ｙ～Ｚ～為返回運動中間點的坐標值。選擇返回運動過程中的中間點，其目的的為了避免刀具與工件、機床和夾具相碰撞。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定３.１.５ＦＡＮＵＣ銑削系統(tǒng)常用Ｍ指令數(shù)控機床的一些開關動作由Ｍ指令控制，ＦＡＮＵＣ銑削系統(tǒng)的Ｍ指令見表３－３所示。分析表３－３中的Ｍ指令，可以看出Ｍ功能常常有兩種狀態(tài)的選擇模式，比如“開”和“關”，“進”和“出”，“向前”和“向后”“進”和“退”，“調用”和“結束”，“夾緊”和“松開”等相對立的輔助功能。下面對常用的輔助功能指令加以說明。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定１.Ｍ００、Ｍ０１、Ｍ０２、Ｍ３０指令在ＦＡＮＵＣ數(shù)控系統(tǒng)中，執(zhí)行Ｍ００、Ｍ０１、Ｍ０２、Ｍ３０指令加工程序將停止，而啟動執(zhí)行程序則要求操作人員按下操作面板“循環(huán)啟動”鍵。（１）Ｍ００表示程序停。當執(zhí)行了Ｍ００之后，完成編有Ｍ００指令的程序段中的其他指令后，主軸停止、進給停止、冷卻液關斷、程序停止，此時可執(zhí)行某一手動操作，重新按“循環(huán)啟動”按鈕，機床將繼續(xù)執(zhí)行下一程序段。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定（２）Ｍ０１表示計劃停止。當執(zhí)行到這一條程序時，以后還執(zhí)行下一條程序與否，取決于操作人員事先是否按了面板上計劃停止按鈕，如果沒按，那么這一代碼就無效，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。所以采用這種方法是給操作者一個機會，可以對關鍵尺寸或項目進行檢查，這樣在程序編制過程中就留下這樣一個環(huán)節(jié)，如果不需要的話，只要不按計劃停止按鈕即可。（３）Ｍ０２表示加工程序結束。Ｍ０２是程序中最后一段，它使主軸、進給、冷卻液都停下來，并使數(shù)控系統(tǒng)處于復位狀態(tài)。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定（４）Ｍ３０表示指令程序結束并返回。Ｍ３０指令與Ｍ０２有類似的作用，但Ｍ３０可以使程序返回到開始狀態(tài)，即光標回到程序頭，如按“循環(huán)啟動”，程序又始執(zhí)行。常用于批量生產情境。２.Ｍ０３、Ｍ０４和Ｍ０５Ｍ０３、Ｍ０４分別表示主軸正轉、反轉。Ｍ０５表示主軸停，指令表示在執(zhí)行完所在程序段的其他指令之后停止主軸。３.Ｍ０７、Ｍ０８和Ｍ０９Ｍ０８、Ｍ０７表示冷卻液開。Ｍ０９表示冷卻液關。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定Ｍ０９表示冷卻液關。４.Ｍ９８和Ｍ９９Ｍ９８表示調用子程序。Ｍ９９表示子程序結束，返回主程序。３.１.６其他指令應用說明１.進給速率指令進給功能字：由地址符Ｆ和若干位數(shù)字組成，故又稱Ｆ功能或Ｆ指令。它的功能是指定切削的進給速率，具體的進給速率由Ｆ后的數(shù)字給出，如：Ｆ２００。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定Ｆ進給速率的單位有每轉進給量（ｍｍ／ｒ）和每分鐘進給速度（ｍｍ／ｍｉｎ）兩種。在ＦＡＮＵＣ數(shù)控銑削系統(tǒng)用Ｇ９４、Ｇ９５來區(qū)分單位是每分鐘進給速度還是每轉進給量。進給速率指令應用如下例：

G94F200；（“Ｆ２００”單位是ｍｍ／ｍｉｎ）或：G95F02；（“Ｆ０.２”單位是ｍｍ／ｒ）有時Ｆ還可用來指定螺紋導程，如Ｆ１.５在螺紋加工程序段中表示螺紋導程為１.５ｍｍ。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定２.主軸旋轉速率指令主軸轉速功能字，由地址碼Ｓ和若干位數(shù)字組成，故又稱Ｓ功能或Ｓ指令，后面的數(shù)字直接指定主軸的轉速，單位為轉／分鐘（ｒ／ｍｉｎ）。例如：Ｓ６００表示主軸轉速為６００ｒ／ｍｉｎ。Ｓ后面的數(shù)字還可指定切削線速度，單位為ｍ／ｍｉｎ。用Ｇ９７、Ｇ９６來選擇是指定每分鐘轉速還是線速度。例如：

G96S200；（“Ｓ２００”單位是ｍ／ｍｉｎ）或：G97S1000；（“Ｓ１０００”單位是ｒ／ｍｉｎ）線速度和轉速之間的關系為：ｖ＝πＤｎ／１０００上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定或：ｎ＝１０００ｖ／πＤ式中：Ｄ—切削部位的直徑（ｍｍ）；ｖ—切削線速度（ｍ／ｍｉｎ）；ｎ—主軸轉速（ｒ／ｍｉｎ）。３.順序號字順序號字又稱程序段號。位于程序段之首，用地址符Ｎ和后面的若干位數(shù)字（常用２～４位）來表示。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定一般都將第一程序段冠以Ｎ１０，后面以１０為間隔設置，這主要是便于調試時插入新的程序段。如在Ｎ１０和Ｎ２０之間可插入Ｎ１１～Ｎ１９。順序號相當于程序段的名字，作用主要是便于程序編輯時的校對和檢索修改，還可用于程序轉移。程序執(zhí)行的順序和程序輸入的順序有關，而與順序號的大小無關。４.刀具功能字刀具功能字：由地址符Ｔ和若干位數(shù)字組成，故又稱Ｔ功能或Ｔ指令，主要用來指定加工所用的刀具。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定（１）數(shù)控車床的刀具功能。數(shù)控車床的Ｔ指令一般有兩個功能，一是用來指令轉塔上的刀具轉換到工作位置；二是指令刀具的補償號。ＦＡＮＵＣ數(shù)控車床的刀具功能字Ｔ字符后常用４位，一般前面２位表示刀具號，后面２位表示刀具補償號。（２）數(shù)控銑床的刀具功能數(shù)控銑床系統(tǒng)的刀具功能只表示刀具號，而刀補號由地址符Ｄ或Ｈ指定。由于是手動換刀，所以Ｔ指令沒有用來指令刀具自動換刀的功能。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定（３）數(shù)控加工中心的刀具功能數(shù)控加工中心用字符Ｔ及隨后的號碼表示指定加工時選用的該號刀具，在加工中心上使用Ｔ××指令刀庫選刀，用Ｍ０６指令主軸上刀具與刀庫所選刀實現(xiàn)交換，即新刀具被裝到工作位置。３.１.７加工程序格式數(shù)控加工中，工件一次裝夾的自動加工過程，一般用由若干個順序排列的程序段組成的一個加工程序來表示，程序中的各個程序段分別用來指令機床某時刻的加工運動或和狀態(tài)，每個程序段由若干個程序指令字組成。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定１.程序段及指令字格式ＣＮＣ系統(tǒng)將若干個指令字組成的程序段是作為一個整體單位來處理。指令字格式由特定的數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定，表明該ＣＮＣ系統(tǒng)能接受處理的數(shù)據(jù)格式。２.數(shù)控程序結構數(shù)控程序一般的結構形式包括程序起始符，程序名，程序頭，程序主體。（１）程序起始符。一般為“％”程序起始符單列一行，可省略。（２）程序名。單列一行，以規(guī)定的英文字母（通常為Ｏ）為首，后面接若干位（通常為４位）的數(shù)字，例如“Ｏ０６００”。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定（３）程序頭。注釋或程序編寫的一些說明，放在由圓括號內，對程序員和操作人員有用。（４）程序主體。由多個程序段組成，表示加工過程順序。（５）程序結束符。程序結束的標記符，一般與程序起始符相同，可省略。３.１.８編制數(shù)控加工程序舉例設要在厚度３０ｍｍ板上銑削如圖３－１１（ａ）所示寬１０、深５的環(huán)槽，槽中線軌跡由圖３－１１（ｂ）中尺寸確定，選擇直徑１０ｍｍ的鍵槽銑刀沿槽中線軌跡銑削完成槽加工，試編寫刀具沿環(huán)槽中線軌跡進給的程序。上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定如圖３－１１（ｃ），設環(huán)槽中心線軌跡左下角Ｏ點為Ｘ、Ｙ向零點，上表面為Ｚ向零點高度位置平面，槽中線軌跡由直線段ＯＡ，直線段ＡＢ，直線段ＢＣ，圓弧段ＣＤ，直線段ＤＯ組成。Ｏ為刀具路線的起始點，又是終止點。以Ｏ點建立ＸＯＹ直角坐標系，依據(jù)圖３－１１（ｂ）中尺寸，得到各點坐標如表３－４所示：刀具沿槽中心軌跡進給加工程序如下：O3101；（設定程序名Ｏ３１０１）N10G54G90G21G17G97G94；（Ｇ５４零點偏置，程序初始設定）上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定N20S300M03；（主軸正轉，３００ｒ／ｍｉｎ）N30G00X0Y0；（Ｘ、Ｙ向快速定位到點Ｏ上方）N40G00Z2；（Ｚ向移動刀具距上表面２ｍｍ的高度）N50G01Z-50F50；（刀具Ｚ向下鉆入工件，到達表面下５ｍｍ，進給速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）N60G01Y40F100；（直線銑削至Ａ，進給速度１００ｍｍ／ｍｉｎ）N70X110Y6947；（直線銑削至Ｂ，進給速度１００ｍｍ／ｍｉｎ）N80Y20；（直線進給至Ｃ，進給速度１００ｍｍ／ｍｉｎ）上一頁下一頁返回３.１加工程序基本規(guī)定N90G02X90Y0R20；（順圓銑削至Ｄ，進給速度１００ｍｍ／ｍｉｎ）N100G01X0；（直線銑削至Ｏ，進給速度１００ｍｍ／ｍｉｎ）N120G00Z500；（快速抬刀至工件表面上方５０ｍｍ高度）N130G28M05；（回參考點，主軸停）N140M30；（程序結束）上一頁返回３.２刀具補償指令及應用３.２.１刀具半徑補償１.刀具半徑補償?shù)母拍钤O要在厚度３０ｍｍ板上加工如圖３－１２（ａ）工件輪廓，工件輪廓由圖中尺寸確定。如圖３－１２（ｂ），工件輪廓由直線段ＯＡ，直線段ＡＢ，直線段ＢＣ，圓弧段ＣＤ，直線段ＤＯ組成，設定如圖坐標系（Ｚ向零點高度設在上表面），依據(jù)尺寸標注，得到輪廓上相應基點Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ的坐標。如果把圖３－１２（ａ）的輪廓與圖３－１１（ａ）所示的槽中線比較，各基點坐標是一樣的，但是具有一定直徑的刀具，下一頁返回３.２刀具補償指令及應用如果讓刀具的端面中心代表刀具，以輪廓為進給軌跡銑削輪廓，將是一個錯誤，因為會出現(xiàn)如圖３－１２（ｃ）過切，過切量是一個刀具半徑。除非刀具的半徑為零，顯然這樣是不可能的。要成功切削出ＯＡＢＣＤ輪廓，必須讓刀具的走刀路線偏離零件輪廓一個半徑。如圖３－１３，設刀具的半徑１２ｍｍ，設計Ｏ１Ａ１Ｂ１Ｃ１Ｄ１走刀路線偏離工件輪廓一個刀具半徑。但這樣的設計還是有問題，因為刀具從Ｏ１下刀到切削深度時，刀具將碰撞上工件。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用因此還應完善路線設計，延長Ａ１Ｏ１到Ｐ１，延長Ｄ１Ｏ１到Ｑ１，Ｐ１、Ｑ１在工件之外，與工件間有一定的安全間隙，刀具從Ｐ１下刀到輪廓臺階面深度，然后從Ｐ１點出發(fā)，沿Ｐ１Ａ１，Ａ１Ｂ１，Ｂ１Ｃ１，Ｃ１Ｄ１進給，然后沿Ｄ１Ｑ１切出零件輪廓。編寫程序Ｏ３２０１如下：O3201（主程序號）N1G54G90G21G17；（零點偏置程序初始設定）N2S500M03；（旋轉主軸）N3G00X-12Y-29；（快進到點Ｐ１）N4Z-50；（Ｚ向下刀到Ｚ－５）上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用N5G01Y4921F100；（直線插補至Ａ１）N6X122Y8511；（直線插補至Ｂ１）N7Y20；（直線插補至Ｃ１）N8G02X90Y-12R32；（順圓插補至Ｄ１）N9G01X-29；（直線插補至Ｑ１）N10G00Z500；（快速抬刀至Ｚ５０高度平面）N11G28M05；（回參考點，主軸停）N12M30；（程序結束，復位）上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用半徑１２ｍｍ的刀具用上述程序加工似乎可以成功切削輪廓，但因為刀具軌跡與工件輪廓不重合，因此偏移輪廓一個半徑的進給軌跡需要重新計算，其計算常常比較復雜，尤其是當?shù)毒吣p、重磨或換新刀而使刀具直徑變化時，必須重新計算刀心軌跡，并修改程序。這樣的方法既復雜繁鎖，又不易保證加工精度?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能，數(shù)控程序只需按工件輪廓編寫，當機床操作工向數(shù)控系統(tǒng)的一個寄存器存入實際使用的刀具半徑值，當數(shù)控系統(tǒng)讀入刀具半徑補償值，會自動計算偏移輪廓一個半徑的刀路軌跡，即進行刀具半徑補償計算，這樣會降低了編程工作量。下面學習如何應用半徑補償。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用２.刀具半徑補償量的存入數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補償就是將計算刀具軌跡的過程交由數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行。編程員假設刀具的半徑為零，直接根據(jù)工件的輪廓形狀進行編程，提供輪廓數(shù)據(jù)信息；操作工人負責將刀具半徑則存放刀具半徑偏置寄存器中，ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)半徑補償值寄存器如圖３－１４。數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行程序時，根據(jù)輪廓數(shù)據(jù)和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡。當?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時，不需要修改加工程序，只需修改放在刀具半徑偏置寄存器中的刀具半徑值。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用在執(zhí)行程序加工前，操作工按下ＭＤＩ鍵盤的ＯＦＦＳＥＴ鍵，打開如圖３－１４ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)刀具長度、半徑補償值寄存器畫面，把半徑補償存入到程序指定的存儲器地址。通過鍵盤存入刀具半徑“１２”到Ｄ１位置（Ｄ列的００１行）。２.刀具半徑補償調用指令Ｇ４１、Ｇ４２加工程序如何調用存入的半徑補償？ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)半徑補償指令是Ｇ４１、Ｇ４２刀具半徑補償指令格式如下：G17/G18/G19

G00/G01

G41/G42

X～Y～D～；上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用其中：Ｇ４１為左偏置刀具半徑補償指令，Ｇ４２為右偏置刀具半徑補償指令。如圖３－１５所示，當沿著刀具前進方向看，刀具中心在工件輪廓左邊時為左偏置，刀具中心在工件輪廓右邊時為右偏置。刀具半徑補償指令格式中，“Ｄ～”指令半徑補償?shù)拇嫒氲刂?，如“Ｄ０１”指令調用存在寄存器Ｄ列的００１行的半徑補償值。當不需要進行刀具半徑補償時，則用Ｇ４０取消刀具半徑補償。指令格式：G00/G01

G40

X～Y～；上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用Ｇ４１和Ｇ４２均為模態(tài)指令，Ｇ４０指令取消模態(tài)，Ｇ４０必須與Ｇ４１或Ｇ４２成對使用。刀具半徑補償應在規(guī)定的平面內進行，此平面稱為補償平面，使用平面選擇指令Ｇ１７、Ｇ１８和Ｇ１９，可以分別選擇ＸＹ、ＸＺ或ＹＺ作為補償平面，數(shù)控銑床一般默認在ＸＹ平面內進行半徑補償，Ｇ１７可以省略不寫。３.半徑補償程序的編寫半徑補償程序編寫前，先要做一些準備工作，最重要的是確定刀具軌跡，刀具軌跡由一些點連接而成，除了工件輪廓上的點，我們還要選擇快速接近工件的點Ｓ，切入輪廓的點Ｐ，切出輪廓的點Ｑ。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用如圖３－１６所示，Ｓ、Ｐ、Ｑ都設在工件之外，其位置選擇保證了刀具與工件坯料之間有一定的安全間隙。半徑補償程序一般分為刀具半徑補償?shù)慕ⅰ⒌毒甙霃窖a償執(zhí)行、刀具補償撤銷三階段。圖３－１７中，通過ＳＰ運動建立補償；在ＰＡＤＣＤＱ軌跡運動中，刀具處于半徑補償加工狀態(tài)。如圖３－１８，通過ＱＳ運動取消補償。（１）刀具半徑補償?shù)慕⒌毒甙霃窖a償?shù)慕⒕褪窃诘毒邚钠鸬饵c，用Ｇ０１或Ｇ００進給方式接近工件時，刀具中心軌跡從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個刀具半徑值的過程。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用刀具半徑補償偏置方向由Ｇ４１（左補償）或Ｇ４２（右補償）確定。設?２４立銑刀編號為Ｔ０１，半徑補償號為Ｄ０１，在圖３－１４所示存儲器的Ｄ０１中存放半徑補償值Ｄ０１＝１２。圖３－１７中，當?shù)毒撸裕埃毕碌吨燎邢魃疃龋毒邚钠瘘cＳ用一個快速Ｓ→Ｐ運動建立半徑補償，程序段的終點是Ｐ，但經半徑補償后到達的點是Ｐ１點，Ｐ１點相對要加工輪廓的延長線向左偏移了一個半徑。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用（２）刀具補償撤銷當最后一段刀具半徑補償軌跡加工完成后，刀具撤離工件，回到起刀點，在這個過程中應取消刀具半徑補償，其指令用Ｇ４０。如圖３－１８所示，刀具從Ｑ點有用一個快速ＱＳ運動取消半徑補償，程序段的起點是Ｑ，但取消半徑補償前的實際刀具中心起點卻是Ｑ１，經取消半徑補償程序段執(zhí)行后，刀具中心實際從Ｑ１到達的終點是Ｓ。編寫圖３－１２（ａ）輪廓半徑補償加工程序Ｏ３２０２：上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用O3202；（主程序號）N1G21G54G17G90；（Ｘ、Ｙ、Ｚ向零點偏置）N2G00X-45Y-45；（快進到起刀點Ｓ）N3Z-50S500M03；（Ｚ軸下刀到Ｚ－５，主軸旋轉）N4G41G01X0Y-29F100D1；（在ＳＰ直線運動中建立半徑補償）N5G01Y40F100；（直線插補至Ａ）N6X110Y6947；（直線插補至Ｂ）N7Y20；（直線插補至Ｃ）上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用N8G02X90Y0R20；（順圓插補至Ｄ）N9G01X-29；（直線插補至Ｑ）N10G00G40X-45Y-45；（在ＱＳ點定位運動中取消半徑補償）N11Z500；（快速抬刀至Ｚ５０高度）N12G28M05；（回參考點，主軸停）N13M30；（程序結束，復位）Ｏ３２０２加工程序中，建立半徑補償?shù)某绦蚨螢椋危础Ｔ诎霃窖a償狀態(tài)下切削加工的程序段為Ｎ５、Ｎ６、Ｎ７、Ｎ８、Ｎ９，在刀具補償進行期間，刀具中心軌跡始終偏離程序軌跡一個刀具半徑值的距離。取消半徑補償?shù)某绦蚨螢椋危保啊Ｉ弦豁撓乱豁摲祷兀?２刀具補償指令及應用４.刀具半徑補償功能的應用現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有刀具半徑補償功能，是數(shù)控加工技術的一個重要發(fā)展，給數(shù)控加工帶來了很多的方便。刀具半徑補償功能一般有以下兩種應用。（１）當?shù)毒咭蚰p、重磨、換新而引起刀具直徑改變后，不必修改程序，只需在刀具參數(shù)設置中輸入變化后刀具直徑。如圖３－１９（ａ）所示，１為較大直徑的刀具，２為較小直徑的刀具，兩者直徑不同，只需將刀具參數(shù)表中的刀具半徑ｒ１改為ｒ２，即可適用同一程序。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用（２）用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半徑補償?shù)淖兓?，可進行粗、精加工。如圖３－１９（ｂ）所示，刀具半徑為ｒ，精加工余量為Δ。粗加工時，輸入刀具半徑補償值Ｄ＝ｒ＋Δ，則加工出虛線輪廓。精加工時，用同一程序、同一刀具，但輸入刀具半徑補償值Ｄ＝ｒ，則加工出實線輪廓。３.２.２刀具長度補償１.刀具長度補償?shù)母拍罴爸噶罡袷缴弦豁撓乱豁摲祷兀?２刀具補償指令及應用刀具長度補償是用來補償指定的刀具長度（位置）與實際的刀具長度（位置）之間的差值。數(shù)控銑床通常在Ｚ軸向使用刀具長度補償，來調整機床坐標與工件坐標在Ｚ方向上差別。刀具長度補償指令格式：G43

Z～H01；（刀具長度正補償）G44

Z～H01；（刀具長度負補償）G49或H00；（取消刀具長度補償）上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用格式中，Ｈ為刀長補償號，它后面的兩位數(shù)字是刀具補償寄存器的地址號，如Ｈ０１是指０１號寄存器，在該寄存器中存放刀具長度的補償值。刀長補償號可用Ｈ００～Ｈ９９來指定。執(zhí)行程序前，需在與地址Ｈ所對應的偏置量存儲器中，存入相應的偏置值，如圖３－１４。執(zhí)行G43時，Z實際值＝Z指令值+（Hxx）執(zhí)行G44時，Z實際值＝Z指令值-（Hxx）Ｈｘｘ值可以是正值或者是負值。當?shù)堕L補償量取負值時，Ｇ４３和Ｇ４４的功效將互換。上一頁下一頁返回３.２刀具補償指令及應用刀具長度補償指令通常用在下刀及提刀的直線段程序Ｇ００或Ｇ０１中，使用多把刀具時，通常是每一把刀具對應一個刀長補償號，下刀時使用Ｇ４３或Ｇ４４。以Ｚ軸補償為例，如程序段Ｎ２０指令：N20G91G00G43Z100.0H01；如果已經在“形狀（Ｈ）”第一行存入“－２００.０”，指令“Ｈ０１”調用長度補償“－２００.０”，執(zhí)行Ｎ２０程序段，將用Ｚ坐標值１００.０與Ｈ０１中所存“－２００.０”進行“加”運算，即１００.０＋（