一個簡單零件的程序設(shè)計舉例

1.3.1　數(shù)控編程概念

　　數(shù)控機床通過采集各種工藝參數(shù)后，選擇合理的參數(shù)編寫程序指令，從而進行數(shù)控加工。同一張零件圖紙，用 普通機床加工，操作者的生產(chǎn)經(jīng)驗就起著重要作用；而使用數(shù)控機床加工，針對該零件的加工程序必不可少。由于程序設(shè)計時要考慮到加工過程中遇到的許多工藝問 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)控機床系統(tǒng)的指令代碼和格式寫成程序清單，然后，直接或用文本格式通過計算機輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控機 床會自動地對被加工零件進行加工。

　　一個合格零件與編程等其他方面的關(guān)系。

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

　　1.3.2　工件坐標系與機床坐標系

　 　數(shù)控機床通常以直線和旋轉(zhuǎn)的形式執(zhí)行加工操作，不同的機床制造廠家生產(chǎn)的數(shù)控機床的實際運動形式是不一樣的。如數(shù)控車床主要是對回轉(zhuǎn)體零件進行加工，X 軸、Z軸方向的運動是在水平面內(nèi)運動實現(xiàn)的。M是機床坐標系的原點，它是在機床生產(chǎn)時就已經(jīng)確定了的。圖中Z軸沿著主軸軸線，正方向為離開工件向右；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)計的坐標系原點（或稱工件坐標系原點），它是根據(jù)被加工零 件的形狀確定的。一般情況下，在數(shù)控車床上加工零件時，程序設(shè)計的坐標系原點設(shè)在工件右端面的中心。數(shù)控車床原點在M點，即卡盤中心，工件原點在W點，即 工件右端面中心點。是數(shù)控銑床加工，其中，M是數(shù)控銑床坐標系的原點，它也是在機床生產(chǎn)時就已經(jīng)確定了的。W是被加工零件程序設(shè)計的坐標系原點，一般情況 下，在數(shù)控銑床上加工時，工件原點設(shè)在工件面的中心。

　　對于數(shù)控銑床或加工中心，其機床原點和工件原點（或稱為編程原點）也往往不在同 一點上。一般而言，機床原點是固定的，是在機床設(shè)計制造時確定下來的，而工件原點要根據(jù)工件不同的形狀而有所不同。工件在這些機床上的坐標通常用X、Y、 Z三個方向表示�？捎糜沂址▌t表示之。

　　按照相關(guān)國標，X、Y、Z各直線坐標及其正方向內(nèi)容有：

　�、贆C床直線坐標系可按右手法則判定，即機床某一運動部件的正方向，規(guī)定為增大工件與刀具之間距離的方向。

　�、赯軸方向為傳遞切削動力的主軸的運動方向，與主軸軸線平行的標準坐標軸即Z軸。

　�、踃軸是水平的，平行于工件裝夾面，是刀具或工件定位平行面內(nèi)運動的主要坐標。如車床、磨床等，X軸垂直軸線，沿著徑向朝著操作者是正方向；對于數(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坐標的方向根據(jù)X和Z的運動方向，按照右手標準直角坐標系確定。

　　數(shù)控機床坐標系要根據(jù)數(shù)控機床的形式確定。對于多軸聯(lián)動的數(shù)控機床，還要考慮旋轉(zhuǎn)坐標系，旋轉(zhuǎn)運動A、B、C對應(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　一個簡單零件的程序設(shè)計舉例

　 　一個完整的加工程序通常由一個主程序和若干子程序組成。每一個程序又都是由若干條程序段組成，每一個程序分為三個部分，即程序開始部分、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)（德國西門子公司開發(fā)，中國代理在南京）和FANUC系統(tǒng)（日本富士通公司開發(fā)，中國代理在 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位表示程序號的數(shù)值。

　　程序內(nèi)容是整個程序的核心部分。其 中的程序段由順序號和若干程序字組成。順序號為大寫字母N加若干數(shù)字，順序號也可以不寫。程序字由地址字和數(shù)值字組成。如程序段 N0010T0101：N0010是順序號；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；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個字母；非尺寸地址字有N、G、F、S、T、M、L、O等8個字母。

　　不同的系統(tǒng)對地址字的描述稍有不同，國際標準化組織有相應(yīng)的規(guī)定。

　　下面通過一個簡單零件的加工實例來對數(shù)控加工程序設(shè)計做一個簡要概述。

　　例　是數(shù)控車床上一個待加工的零件。其程序設(shè)計的坐標系原點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)控機床為前置刀架。

　　從以上加工同一個零件而使用的不同加工程序可以看出，無論什么系統(tǒng)的數(shù)控機床，其程序結(jié)構(gòu)總是由三部分組成。

　�、俪绦蛎�：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。

　�、诔绦蛑黧w：這是加工程序的主要部分。

　�、鄢绦蚪Y(jié)束語句：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。

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

　　程序結(jié)束語句對于不同的數(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。

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

　　例如上例中的語句：N020　G0　X41.Z0.5　S500　M3。

　　其中，N020是程序中的語句序號或程序序號，也叫一個字。N是地址碼，020是語句號。

　　G0是準備功能字。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。后跟目的坐標值，要考慮“+”“-”之分和數(shù)字后加小數(shù)點（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是兩個重要的地址碼，它們和其后的數(shù)字構(gòu)成許多不同的準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、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的工藝參數(shù)有關(guān)。