数控技术教程第三章数控加工程序编制

第三章数控加工程序编制

第一节程序编制基础

第二节程序编制中的工艺处理

第三节程序编制中的数值计算

第四节数控车床的程序编制

第五节镗铣加工中心的程序编制

第六节自动编程

第三章第一节程序编制基础

一概述

二数控程序指令代码

三数控程序结构与格式

四常用功能指令的编程方法

一、概述

随着科学技术和社会生产力的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的重要措施之一。

数控机床就是将加工过程所需要的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示。

通过控制介质将数字信息送入专用或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理和运算发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。

在数控机床上加工零件，首先要编制零件的加工程序，然后才能加工程序。

本章介绍数控车床和数控铣床的程序编制部分，主要讨论程序编制的步骤与方法、代码及程序的结构。

在数控机床上加工零件，首先要编制零件加工程序，然后才能加工。

程序编制：就是将零件的工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向以及其他辅助功能（换刀、冷却、夹紧等）。

按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单。

再将程序单中的全部内容记录在控制介质上，

然后输给数控装置，

从而指挥数控机床加工。

这种从零件图纸到控制介质的过程称为数控加工的程序编制。

1．程序编制的一般步骤

程序编制的一般过程

零件图

工艺处理

数值计算

编写程序

程序输入

程序校核，首件试切——修改

机床加工

（1）工艺处理：

选择适合数控加工的工件和合理的加工工艺是提高数控加工技术经济效果的首要因素。

只有那些属于小批量特别是重复轮番投产、

便面复杂、

加工中需要测量、

需要精密钻镗夹具等类零件，

才是数控加工是最合适的加工对象。

利用图纸对工件形状、技术条件、毛坯及工艺方案等进行详细分析，

从而确定加工方法，定位夹紧及工步顺序，

并合理选用机床、刀具及切削用量等。

制定数控加工工艺除考虑通常的一般工艺原则外，还用考虑充分发挥所用数控机床的指令功能，

要求走刀路线要短、走刀次数和换刀次数尽可能少、加工安全可靠等。

由于零件加工程序是事先编制好的，每次走刀尺寸固定，因此对零件毛坯的基准面和余量应有一定要求。

（2）数值计算：

根据零件图的几何尺寸、走刀路径以及设定的坐标系计算粗、精加工个运动轨迹的坐标值，

诸如运动轨迹的起点和终点、圆弧的圆心等坐标尺寸；

对圆心刀具，有时还要计算刀心运动轨迹的坐标；

对非圆曲线，还要计算逼近线段的交点（亦称节点）坐标值，并限制在允许误差范围之内。

（3）编写加工程序单：

根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的运动顺序、刀号、切削参数以及辅助动作，

按照数控装置规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。

在程序段之前加上程序的顺序号，在其后加上程序段结束符号。

此外还应附上必要的加工示意图、刀具布置图、机床调正卡、工序卡以及必要说明（如零件名称与图号、零件程序号、机床型号以及日期等等）。

（4）程序输入：

程序单只是程序设计完后的文字记录，还必须将程序单的内容记录在控制数控机床的数控介质上作为数控装置的输入信息。

程序输入有手动数据输入、介质输入、通讯输入等方式。

现代CNC系统存储容量大、可存储多个零件加工程序，且可在不占用加工时间的情况下输入，可以方便、及时手动数据输入不太复杂的零件。

控制介质多为穿孔带，也有用磁盘、磁带的。也可将程序单的内容直接用数控装置的键盘键入存储。

（5）程序校验和首件试切：

程序单和所制备的控制介质必须经过校验和试切削才能正式使用。

一般的方法是将控制介质上的内容直接输入到CNC装置进行机床的空运转检查。

亦即在机床上用笔代替刀具，坐标纸代替工件进行空运转画图，检查机床轨迹的正确性。

在具有CRT屏幕图形显示的数控机床上，用图形模拟刀具相对工件的运动，则更为方便。

但这些方法只能检查运动是否正确，不能查出由于刀具调整不当或编程计算不准而造成工件误差的大小。

因此必须用首件试切的方法进行实际切削检查。他不仅可以查出程序单和控制介质的错误，还可知道加工精度是否符合要求。当发现尺寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改程序单，或者进行尺寸补偿。

2．手工编程与自动编程

以上是数控机床加工程序编制的一般内容与步骤。

根据零件几何形状的复杂程度、程序的长短以及编程精度要求的不同，可采用不同的编程方法，由手工编程和计算机零件编程（即自动编程）

手工编制程序就是编程全过程中，全部或主要有人工进行。

对于几何形状不太复杂的简单零件，所需的加工程序不多，坐标计算也较简单，穿孔带不长，出错的几率小，这时用手工编程就显得经济而且基石。

因此，手工编程至今仍广泛的应用于简单的点位加工及直线与圆

弧组成的轮廓加工中。

但对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线、曲面的表面（如叶片、复杂模具），

或者零件的几何元素并不复杂，单程序量很大的零件（如复杂的箱体或一个零件上有千百个矩阵钻孔），

或者是需要进行复杂的工步与工艺处理的零件（如数控车削和加工中心机床的多工序集中加工），

由于这些零件的编程计算相当繁琐，程序量大，手工编程就很难胜任，即使能够编程，往往耗用时间长、效率低，而且出错几率高。

用手工编制这些零件的程序，其编程时间与在机床上实际加工时间之比平均为30：1，甚至由于加工程序一时编不出而影响数控机床的开动率。

因此必须解决程序编制的自动化问题，即利用计算机进行辅助编程。

二、数控程序指令代码

不论何种数控机床的加工，都是将代表各种不同功能的指令代码输入数控装置，经过转换与处理，以控制机床的各种操作。

因此，编程人员应熟知有关指令代码的基本知识。

数控机床经过三十多年的不断实践与发展，穿孔带代码、机床坐标系的约定、准备功能和辅助功能的代码以及程序格式等方面已逐步趋向统一。

目前，国际标准化组织已在这方面制订了一系列的ISO标准草案供各成员国或成员集团使用。

这对数控机床的设计、使用（特别是程序编制）以及产品进入国际市场都会带来方便与效益。

我国在这方面基本沿用ISO标准，也已制订了相应的数控标准。

必须注意：目前国内外各式各样的数控机床所使用的标准尚未完全统一，有关指令代码及其含义不尽完全相同，编程时务必严格遵守具体机床使用说明书中的规定。

1.字符与穿孔带代码

数控机床加工程序的输入可以是穿孔带、磁带、磁盘，或手动数据输入（MDI）。

穿孔带由于有机械的固定代码孔，不易受环境（如磁场）影响，便于长期保存和重复使用，且程序的存储量大，故至今仍是数控机床主要的、常用的信息输入方式。

数控机床多用八单位纸带，根据孔道上孔的有无状态的不同组合，可表示各种不同的信息代码。国际上通用的八单位数控孔带有

EIA（美国电子工业协会）代码和ISO代码，分别见附表。

编码表中有数字字符0—9、字母字符A—Z及其他符号字符。

这些字符根据每排孔的个数及其位置的不同予以区别。

“1”表示有孔，“0”表示无孔，从而形成二进制代码位。第3列和第4列之间的连续小孔称中导孔（或同步孔），用作每排大孔的定位基准，并产生同步信号。

EIA编码与ISO编码的区别点之一是：EIA每行为奇数孔，其第5列为补奇列；ISO每行为偶数孔，其第8列为补偶列。

例如对EIA，数字5按二进制应在第1列和第3列有孔，但孔为偶数，故在第5列补上一只孔成奇数，若孔为奇数，则第5列不再补孔。

补奇或补偶的作用是可以检验纸带的孔是否少穿、孔道是否被弄脏、堵塞、断裂以及阅读装置线路元件是否完好。而这些因素影响一只孔信息通过的机率最大。

正由于补奇列或补偶列是用作检验用的，它并不构成信息代码的组成部分，故通常称的八单位孔带又称为《七单位编码字符》。

国际通用的八位数控孔带有（ISO）和（EIA）两种代码。

编码表中：0—9表示数字字符；

A—Z表示字母字符及其他符号字符。

我国七十年代设计的数控机床大部分采用EIA编码。考虑到国际上趋向于采用ISO编码，故我国根据ISO编码制订了JB3050-82《数控机床用七单位编码字符集》部颁标准，

它与ISO840标准等效（参见表2-2b），并规定新设计的产品一律采用JB3050-82标准。

2.数控机床坐标系和运动方向的规定