1.3.1　數(shù)控編程概念

　　數(shù)控機(jī)床通過(guò)采集各種工藝參數(shù)后，選擇合理的參數(shù)編寫(xiě)程序指令，從而進(jìn)行數(shù)控加工。同一張零件圖紙，用 普通機(jī)床加工，操作者的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)就起著重要作用；而使用數(shù)控機(jī)床加工，針對(duì)該零件的加工程序必不可少。由于程序設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到加工過(guò)程中遇到的許多工藝問(wèn) 題，所以編程人員要掌握所有的加工方法和工藝參數(shù)。首先，要確定零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具位移軌跡、主軸轉(zhuǎn)速、切削用量等，以及一些輔助功能， 如換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液控制等按照不同數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的指令代碼和格式寫(xiě)成程序清單，然后，直接或用文本格式通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控機(jī) 床會(huì)自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。

　　一個(gè)合格零件與編程等其他方面的關(guān)系。

　　同時(shí)，編程人員還要掌握不同型號(hào)數(shù)控機(jī)床編程中的不同要求，如機(jī)床性能、代碼符號(hào)規(guī)定、面板按鈕功能等。這些內(nèi)容在以后章節(jié)中再做詳細(xì)描述。

　　1.3.2　工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系

　 　數(shù)控機(jī)床通常以直線和旋轉(zhuǎn)的形式執(zhí)行加工操作，不同的機(jī)床制造廠家生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動(dòng)形式是不一樣的。如數(shù)控車(chē)床主要是對(duì)回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行加工，X 軸、Z軸方向的運(yùn)動(dòng)是在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。M是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，它是在機(jī)床生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)確定了的。圖中Z軸沿著主軸軸線，正方向?yàn)殡x開(kāi)工件向右；X軸 垂直Z軸向外，從俯視圖看，X軸和Z軸都在水平面內(nèi)。

　　W是被加工零件程序設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系原點(diǎn)（或稱工件坐標(biāo)系原點(diǎn)），它是根據(jù)被加工零 件的形狀確定的。一般情況下，在數(shù)控車(chē)床上加工零件時(shí)，程序設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在工件右端面的中心。數(shù)控車(chē)床原點(diǎn)在M點(diǎn)，即卡盤(pán)中心，工件原點(diǎn)在W點(diǎn)，即 工件右端面中心點(diǎn)。是數(shù)控銑床加工，其中，M是數(shù)控銑床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，它也是在機(jī)床生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)確定了的。W是被加工零件程序設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系原點(diǎn)，一般情況 下，在數(shù)控銑床上加工時(shí)，工件原點(diǎn)設(shè)在工件面的中心。

　　對(duì)于數(shù)控銑床或加工中心，其機(jī)床原點(diǎn)和工件原點(diǎn)（或稱為編程原點(diǎn)）也往往不在同 一點(diǎn)上。一般而言，機(jī)床原點(diǎn)是固定的，是在機(jī)床設(shè)計(jì)制造時(shí)確定下來(lái)的，而工件原點(diǎn)要根據(jù)工件不同的形狀而有所不同。工件在這些機(jī)床上的坐標(biāo)通常用X、Y、 Z三個(gè)方向表示。可用右手法則表示之。

　　按照相關(guān)國(guó)標(biāo)，X、Y、Z各直線坐標(biāo)及其正方向內(nèi)容有：

　　①機(jī)床直線坐標(biāo)系可按右手法則判定，即機(jī)床某一運(yùn)動(dòng)部件的正方向，規(guī)定為增大工件與刀具之間距離的方向。

　　②Z軸方向?yàn)閭鬟f切削動(dòng)力的主軸的運(yùn)動(dòng)方向，與主軸軸線平行的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸即Z軸。

　　③X軸是水平的，平行于工件裝夾面，是刀具或工件定位平行面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的主要坐標(biāo)。如車(chē)床、磨床等，X軸垂直軸線，沿著徑向朝著操作者是正方向；對(duì)于數(shù)控銑床或加工中心，X軸正方向確定為在操作者面前向右。

　　④Y坐標(biāo)的方向根據(jù)X和Z的運(yùn)動(dòng)方向，按照右手標(biāo)準(zhǔn)直角坐標(biāo)系確定。

　　數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的形式確定。對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，還要考慮旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C對(duì)應(yīng)X、Y、Z軸，A、B、C各旋轉(zhuǎn)軸的正向按右手旋螺紋判定。

　　1.3.3　一個(gè)簡(jiǎn)單零件的程序設(shè)計(jì)舉例

　 　一個(gè)完整的加工程序通常由一個(gè)主程序和若干子程序組成。每一個(gè)程序又都是由若干條程序段組成，每一個(gè)程序分為三個(gè)部分，即程序開(kāi)始部分、程序內(nèi)容部分和 程序結(jié)束部分。程序名首字符必須使用字母。SIEMENS系統(tǒng)（德國(guó)西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)，中國(guó)代理在南京）和FANUC系統(tǒng)（日本富士通公司開(kāi)發(fā)，中國(guó)代理在 北京）規(guī)定，首字符為O或P；有些系統(tǒng)使用%作為首字符。首字符后是4～16位表示程序號(hào)的數(shù)值。

　　程序內(nèi)容是整個(gè)程序的核心部分。其 中的程序段由順序號(hào)和若干程序字組成。順序號(hào)為大寫(xiě)字母N加若干數(shù)字，順序號(hào)也可以不寫(xiě)。程序字由地址字和數(shù)值字組成。如程序段 N0010T0101：N0010是順序號(hào)；T0101是程序字，其中T為地址字，0101是數(shù)值字。再如另一程序段 N0150G0X100Z150：N0150是順序號(hào)；G0X100Z150中G、X、Z是不同的地址字，而G0、X100、Z150分別是代表不同含義 的程序字。

　　地址字是大寫(xiě)英文字母，分為尺寸地址字和非尺寸地址字。表示尺寸地址字的有X、Y、Z、U、V、W、I、J、K、R等共18個(gè)字母；非尺寸地址字有N、G、F、S、T、M、L、O等8個(gè)字母。

　　不同的系統(tǒng)對(duì)地址字的描述稍有不同，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織有相應(yīng)的規(guī)定。

　　下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單零件的加工實(shí)例來(lái)對(duì)數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)做一個(gè)簡(jiǎn)要概述。

　　例　是數(shù)控車(chē)床上一個(gè)待加工的零件。其程序設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件右端面的中心。試分別用SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)和FANUC數(shù)控系統(tǒng)編制其加工程序，設(shè)數(shù)控機(jī)床為前置刀架。

　　從以上加工同一個(gè)零件而使用的不同加工程序可以看出，無(wú)論什么系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其程序結(jié)構(gòu)總是由三部分組成。

　　①程序名：如SIEMENS系統(tǒng)的主程序名為EX001.MPF，子程序名為EX001.SPF；FANUC數(shù)控系統(tǒng)加工程序名為O0001。

　　②程序主體：這是加工程序的主要部分。

　　③程序結(jié)束語(yǔ)句：如SIEMENS系統(tǒng)的M2和FANUC數(shù)控系統(tǒng)的N130　M05、N140　M30。

　　程序名由字符和數(shù)字組成，其中第一位應(yīng)是字符而不能使用數(shù)字，如EX001.MPF、EX001.SPF和O0001等。使用什么字符要視不同的數(shù)控系統(tǒng)而定。例如在SIEMENS系統(tǒng)中，“.MPF”表示主程序，“.SPF”表示子程序。

　　程序主體由許多語(yǔ)句組成，有的數(shù)控系統(tǒng)要求每條語(yǔ)句前有語(yǔ)句序號(hào)，如FANUC系統(tǒng)中的N010、N020、N030……。語(yǔ)句序號(hào)有利于子程序的調(diào)用，使程序結(jié)構(gòu)清晰，也有利于修改和編輯。

　　程序結(jié)束語(yǔ)句對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的要求。例如，SIEMENS系統(tǒng)用M02（M2），F(xiàn)ANUC系統(tǒng)用M30。

　　程序由若干條語(yǔ)句組成，語(yǔ)句又由數(shù)條指令組成，一個(gè)指令也稱作字。字分為準(zhǔn)備功能字、尺寸字、進(jìn)給功能字、主軸轉(zhuǎn)速功能字、刀具功能字、輔助功能字等。

　　例如上例中的語(yǔ)句：N020　G0　X41.Z0.5　S500　M3。

　　其中，N020是程序中的語(yǔ)句序號(hào)或程序序號(hào)，也叫一個(gè)字。N是地址碼，020是語(yǔ)句號(hào)。

　　G0是準(zhǔn)備功能字。G是地址碼，后面可跟00～99中不同數(shù)字構(gòu)成共100種不同的準(zhǔn)備功能指令。

　　X41.和Z0.5是尺寸字。X、Z是地址碼。后跟目的坐標(biāo)值，要考慮“+”“-”之分和數(shù)字后加小數(shù)點(diǎn)（FANUC數(shù)控系統(tǒng)）。

　　S500是主軸轉(zhuǎn)速功能字。S是地址碼，后跟主軸轉(zhuǎn)速值，單位是r/min。

　　M3是輔助功能字。M是地址碼，后面可跟00～99中不同數(shù)字構(gòu)成共100種不同的輔助功能指令。

　 　G和M是兩個(gè)重要的地址碼，它們和其后的數(shù)字構(gòu)成許多不同的準(zhǔn)備功能字指令和輔助功能字指令。X、Y、Z和其后的數(shù)字構(gòu)成的尺寸字直接與被加工零件的尺 寸形狀、精度指標(biāo)、表面粗糙度等有關(guān)。F和S及其后數(shù)字構(gòu)成的刀架進(jìn)給功能字和主軸轉(zhuǎn)速功能字以及刀具功能字都和加工時(shí)的工藝參數(shù)有關(guān)。