数控加工编程

1.数控编程的方法

数控编程的方法有两种：手工编程和自动编程。

1）手工编程　手工编程时，编程的各个步骤均由人工完成，适用于形状不太复杂的简单几何零件加工。手工编程的工作量大、容易出错，很难满足实际生产需要，对于一些复杂零件、特别是具有曲面的零件等，常需采用自动编程。

2）自动编程　自动编程也称计算机辅助编程，是编程人员采用APT语言或采用人机交互方式将零件几何信息输入计算机，然后采用人机交互方式指定加工部位、走刀路径、加工环境条件等技术参数，由计算机自动完成数控加工程序编制的方法。常用的自动编程系统软件有Pro／Engineer、UG、MasterCAM和CAXA等。自动编程方法可以大大减轻编程人员的劳动强度，缩短编程时间，提高编程精度和效率，已在生产中获得广泛使用。

2.数控程序格式

数控程序格式指程序和程序段的书写规则。数控机床的程序段格式通常有三种，目前国内外广泛采用的是 “字地址可变长度程序段”格式，其示例为：N05·G02·X±043· Y±043·Z±043·F04·S04·T03·M02·LF。数控程序段格式规定：由N05（开头）至LF（结束）之间的若干个指令字构成一条 “程序段”，表示需要同时执行的机床运动或操作；由若干条程序段构成 “数控加工程序”，表示一个零件的某一部分完整的加工过程。数控程序格式规定：一个完整的数控加工程序由程序名、程序主体、程序结束三部分组成，用于实现零件某一加工部位的连续自动加工。其中，程序主体由许多条程序段按程序段号（N05）的大小顺序依次排列组成，每一条程序段又由程序段号、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字、程序段结束符等组成。

3.准备功能G指令

常用的功能指令包括准备功能指令（G指令）和辅助功能指令（M指令），它们的指令功能通常有统一规定，可以在指令表中查找。

准备功能G指令代码的功能如表12－1所示，主要用于定义加工方式、坐标系选择、坐标平面选择、刀具半径补偿、刀具长度补偿等机床操作功能。必须注意，在不同的机床数控系统中，同一个G指令代码的功能可能完全不同，我们在编写数控加工程序时需要认真阅读数控机床的编程说明书，严格按说明书的规定编写程序，防止产生重大失误和事故。

表12－1　准备功能G代码（JB3208—1983）

1）G00～G03（运动控制指令）　其中G00为快速移动指令，编程格式为：G00X ______Y______Z______，表示将刀具快速移动到指定点（X，Y，Z）位置，移动过程中刀具不切削工件；G01为直线进给指令，编程格式为G01X Y Z F ______，表示刀具以F进给量由当前位置出发，加工直线到达点（X，Y，Z）处。因为“G01”、“F”均为模态指令，所以前面的程序段一经指定，若不改变进给速度，则后面的程序段不必重复书写。

G02、G03为圆弧插补指令，G02表示顺时针方向圆弧插补，G03表示逆时针方向圆弧插补，编程格式为：G02（G03）X______Y______I______J______（R______）F______。其中X、Y为圆弧的终点坐标值。I、J分别为从圆弧起点到圆心的矢量在X、Y轴上的投影。无论是绝对值还是增量值编程，I，J均按增量值计算。G02、G03均为模态指令。

2）G40、G41、G42（刀具半径补偿指令）　其中G40为取消刀具半径补偿功能；G41为刀具左补偿，称为左刀补；G42为刀具右补偿，称为右刀补。刀具半径补偿的编程格式为：G01（G00）G41（G42）D______X______Y______F______；其中D的数值为刀具补偿值寄存器序号。如D01表示第1号刀具的刀具补偿值存放于D01刀具补偿值寄存器中，该刀具补偿值需要预先由操作者现场输入。

3）G04（暂停指令）　该指令可使刀具在短时间内暂停进给运动，常用于车削环槽、锪孔和棱角加工等。其编程格式为：G04X 或G04P ；其中X值或P值为暂停的时间。G04为非模态指令。

4）固定循环指令　在数控加工中有许多典型的连续加工过程常常需要多次重复使用，如钻孔、镗削和攻螺纹等。为了简化编程，常将这些典型加工过程定义为相应的固定循环加工指令。以数控车床的普通螺纹车削固定循环指令为例，其编程格式为：G86U W ______L______D______F______；其中G86为螺纹车削固定循环加工指令，U、W为第一刀终点X、Z的相对坐标值；L为循环次数；D为X方向的循环增量值，单位为mm；F为螺纹的导程，单位为mm。

4.辅助功能M指令

辅助功能M指令代码的功能如表12－2所示，是用于控制机床辅助操作的一类命令，如开、停切削液泵，主轴正转、反转、停转，以及程序结束等。

1）M02、M30　程序结束指令。其中，M30可使数控加工程序返回起始点。

2）M03、M04、M05　主轴顺时针旋转、逆时针旋转、停转指令。

3）M06　换刀指令，执行自动换刀动作。

4）M98、M99　子程序调用指令。M98用于从主程序中调用子程序；M99用于子程序结束返回主程序。

5.子程序的使用

子程序的编程格式为：M98P______L______；其中P后的数字为子程序号，L后的数字为子程序调用次数。L的默认值为1，即调用一次。

6.S、F、T指令

1）S指令　主轴速度指令。由地址S和后面的数字表示，单位常用m／min或r／min。

2）F指令　进给速度指令。由地址F和后面的数字表示，单位常用mm／min或mm／r（切削螺纹时用）。

3）T指令　刀具选择指令。由地址T和后面的2～4位数字表示。T后的数字为待使用的新刀刀具号，或表示待用的新刀具在刀库或刀塔上的位置。

表12－2　辅助功能M代码（JB3208—1983）

续表