数控机床NC2

国际上通用的八单位数控穿孔带有ISO(国际标准化协 会)和EIA(美国电子工业协会)代码。分别见表2-1和表 2-2。 代码中有数字码(0-9)、文字码(A-Z)和符号码。这些 代码根据每排孔的个数及其位置的不同予以区别。第 三列和第四列之间的连续小孔称中导孔(又称同步孔) 作为每行大孔的定位基准，并产生同步信号。 EIA代码和ISO代码的主要区别在于：EIA代码每行为 奇数孔，其第五列为补奇列；ISO代码各行为偶数孔， 其第八列为补偶列。补奇或补偶的作用是鉴别纸带的 穿孔是否有错。因为，一般其中的一个孔未穿孔或未 完全穿孔的可能性较大，而少穿两个孔的可能性则极 小。
(三)Y坐标轴

在确定了X、Z轴的正方向后，可按右手直角 笛卡尔坐标系，用右手螺旋法则来确定Y坐标 的正方向，即在ZX平面内，从+Z转到+X时， 右螺旋应沿+Y方向前进。
二、机床坐标系与工件坐标系

(一)机床坐标系与机床原点 机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定 的坐标原点；机床上有一些固定的基准线，如主 轴中心线；固定的基准面，如工作台面、主轴端 面和T型槽侧面。当机床的坐标轴手动返回各自 的原点(又称零点)以后，用各坐标轴部件上的基 准线和基准面之间的给定距离来决定机床原点的 位置，该点在数控机床的使用说明书上均有说明。 如立式数控铣床的机床原点为X、Y轴返回原点后， 在主轴中心线与工作台面的交点处，可由主轴中 心线至工作台的两个侧面的给定距离来测定。

模态代码
(又称续效代码)，字母相同的为一组，同组的任意两个代码 不能同时出现在一个程序段中，模态代码表示这种代码一经 在一个程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出现同 组的另一代码时才失效，在某一程序中一经应用某一模态G 代码，如果其后续的程序段中还有相同的功能的操作且没有 出现过同组的G代码时，则在后续的程序中可以不再指令和 书写这一功能代码。 表内第二栏中没有字母的表示对应的G代码为非模态代码， 即只有书写了该代码时才有效。第四栏功能说明中的“不指 定”代码，用作将来修订标难时供指定新的功能之用。“永 不指定”代码，说明即使将来修订标推时，也不指定新的功 能。但是这两类代码均可由数控系统设计者根据需要自行定 义表中所列功能以外的新功能，但必须在机床说明书中予以 说明，以便用户使用。
第二节 数控机床的坐标系


一、直线进给和圆周进给运动坐标系 一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐 标轴。在ISO和EIA标难中都规定直线进给运动用右 手直角笛卡尔坐标系X、Y、Z表示，常称基本坐标系。 X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定。如图22所示，图中大拇指的指向为x轴的正方向，食指指向 为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。 围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、 C表示，根据右手螺旋定则，以大拇指指向+X、+Y、 +Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动的 +A、+B、+C方向。
（二）G指令、M指令和其他指令

1．准备功能G指令 准备功能G指令，用来规定刀具和工件的 相对运动轨迹(即规定插补功能)、机床坐标系、 坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操 作。JB3208-83标准中规定：G指令由字母G 及其后面的二位数字组成，从G00到G99共 100种代码．如表2-3所示。
一、坐标指令

G90、G91、G92为坐标指令，分述如下： 1．G90是绝对坐标指令 该指令表示程序段中的编程尺寸是按绝对坐标 给定的，如上例程序(a)中所有坐标地址字符 后紧跟的尺寸数字都是相对于编程原点(又称 工件原点)O工给定的。

2．G91是相对坐标指令

该指令表示程序中的编程尺寸是按相对坐标给 定的。如上例程序(b)中的尺寸都是相对于前 一个定位点给定的。一般在同一个程序中只用 一种坐标指令，但是也有数控系统，允许在同 一程序中混合使用G90和G91两种指令，而且 两种指令的坐标地址用不同的文字表示，如绝 对坐标用义X、Y、Z，相对坐标用U、V、W。

数控机床的进给运动，有的由刀具向工件运动来 实现；有的由工作台带着工件向刀具运动来实现。 为了便于在不知道刀具、工件之间如何作相对运 动的情况下，确定机床的进给操作，上述坐标轴 运动的正方向都是假定工件不动，刀具相对于工 件(静止的)而运动来确定的。如果是工件相对于刀 具运动，则用加‘”的字母表示，按相对运动的 关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方 向相反，即有：


(一)程序的组成 一个完整的加工程序，由若干程序段组成；一 个程序段由若干代码字组成；每个代码字则由 文字(地址符)和数字(有些数字还带有符号)组 成。字母、数字、符号统称为字符。举例如下：
（二）程序段格式


所谓程序段格式，即一个程序段中字的排列、书写方 式和顺序，以及每个字和整个程序段的长度限制和规 定。不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式 不符合规定，数控系统便不能接受。 目前较常用的程序段格式是字-地址程序段格式，如 前面举例介绍的程序格式。程序段中每个字都以地址 符开始，其后再跟有符号和数字。代码字的排列顺序 没有严格的要求，不需要的代码字以及与上段相同的 续效字可以不写，这种格式的特点是：程序简单，可 读性强，易于检查。因此，现代数控机床广泛采用这 种格式。

常用的标准纸带有五单位(每排五列孔，宽17.5mm)和 八单位(每排八列孔，宽25.4mm)两种。根据孔道上有 孔、无孔的不同组合，表示各种各样的代码。五单位 穿孔纸带多用于数控线切割机床。八单位穿孔纸带用 于数控机床，其尺寸规格如图2-1。由于科学技术的 发展以及加工零件的需要，目前在大多数情况下，都 以磁盘、磁带取代了纸带；或者通过计算机通信接口， 将编好的程序传送到机床数控系统中去；一些简单的 零件程序，一般都在数控系统的键盘上用手动数据输 入方式 (MDl)传送到数控系统中去。
(2)S指令为主轴转速指令

该指令是续效代码，用来指定主轴的转速， 单位为r／min，S后所跟的一串数字的指定 方法与F指令的指定方法完全相同。
(3)T指令为刀具号指令

在自动换刀的数控机床中，该指令用以选择 所需的刀具。指令以T为首，其后跟有二位 数字，以代表刀具的编号。
三、数控加工程序的结构
数控技术
郑州大学机械工程学院
第二章 数控加工的程序编制
第一节 概 述
第二节 数控机床的坐标系
第三节 G指令编程应用与举例
第四节 数控加工程序编制举例 第五节 程序编制中的数学处理 第六节 自动编程
第一节 概
述
一、什么叫数控编程 将零件加工的工艺顺序、运动轨迹与方向、位移 量、工艺参数(主轴转速、进给量、切深)以及辅 助动作(换刀、变速、冷却液开停等)，按动作顺 序，用数控机床的数控系统所规定的代码和程序 格式，编制成加工程序单(相当于普通机床加工的 工艺规程)，再将程序单中的内容记录在磁盘(或 纸带)等控制介质上，输送给数控系统，从而控制 数控机床自动加工。这种从零件图纸到制成控制 介质的过程称为数控机床的程序编制。
（三）主程序和子程序

在一个零件的加工程序中，若有一定 量的连续的程序段在几处完全重复出 现，如在一块较大的材料上加工多个 相同形状和尺寸的部位的程序，则可 将这些重复的程序串单独抽出来，按 一定的格式做成子程序，并存入子程 序存储器中。程序中子程序以外的部 分便称为主程序，在执行土程序的过 程中，如果需要．可调用于程序，并 可以多次重复调用，某些数控系统子 程序执行过程中还可以调出其他的子 程序，即所谓“多层嵌套”，从而大 大地简化了编程工作，缩短了程序长 度，节约程序对存储器的占用量．主 程序与子程序的关系举例如下：
2．辅助功能M指令




辅助功能指令也有M00-99，共计100种，见表2-4所示。M指令也 有续效指令与非续效指令。 M00——程序停止指令。在执行完含有M00的程序段后，机床的主 轴、进给及冷却液都自动停止。该指令用于加工过程中测量工件 的尺寸、工件调头、手动变速等固定操作。当程序运动停止时， 全部现存的模态信息保持不变，固定操作完成后，重按“启动” 键，便可继续执行后续的程序。 M01——计划(任选)停止指令。该指令与M00基本相似，所不同的 是：只有在“任选停止”按键被按下时，M01才有效，否则机床 仍不停地继续执行后续的程序段。该指令常用于工件关键尺寸的 停机抽样检查等情况，当检查完成后，按启动键继续执行以后的 程序。 M02——程序结束指令。当全部程序结束后．用此指令使主轴进 给、冷却全部停止，并使机床复位。该指令必须出现在程序的最 后一个程序段中。
二、数控编程的代码
（一）穿孔带及其代码 记录数控加工程序的控制介质，早期都用穿孔 纸带。因为穿孔纸带代码，清楚地反映了数字、 文字、符号，最终都变成了二进制的数字码指 令；数控机床用ISO编码也是按八单位穿孔纸 带格式规定的； 穿孔纸带是一种机械式的代码孔，不易受环境 影响，便于长期保存，且存储的程序量很大， 故在某些情况下仍有应用价值。
四、最小设定单位

数控机床的数控系统发出一个脉冲指令后， 经伺服系统的转换、放大、反馈后推动机 床上的工件(或刀具)实际移动或脉冲当量，一般为0．010．001mm，视不同档次的机床而选定。在 编程时，所有编程尺寸部应转换成与最小 设定单位相应的数值。
3．F、S、T指令

F指令为进给速度指令。该指令是续效代码，它们有 两种表示方法。
代码法：即F后跟二位数字，这些数字不直接表示进
给速度的大小，而是机床进给速度数列的序号，进给 速度数列可以是算术级数，也可以是几何级数。
直接指定法：即F后跟的数字也就是进给速度的大小，
例如F100表示进给的速度是100mm/min。这种指定 方法较为直观，因此现在大多数数控机床均采用这一 指定方法。
(一)Z坐标