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数控机床程序编制的有关规定
来源：www.elecfans.com 作者：本站日 22:00
[导读] 数控机床的有关功能规定
前已叙述，数控机床的核心是数控装置，这实际上是一台控制计算机，它是执行运算功能、指挥数控机床进行自动加工的主要组成部分。这些年来
数控机床的有关功能规定
前已叙述，数控机床的核心是数控装置，这实际上是一台控制计算机，它是执行运算功能、指挥数控机床进行自动加工的主要组成部分。这些年来，随着技术的发展，数控系统的功能不断扩大，人们使用起来日益方便。因此，学习数控系统的功能，弄清它的概念，是数控入门的重要一环。限于篇幅，这里只能把一些常用的基本功能作以介绍。
数控机床程序编制的有关规定
众所周知，使用数控机床的目的是要有效地高质量地加工出合格的零件来，所谓合格的零件必须是符合图纸要求的产品。而机床怎么会知道图纸的要求呢？这必须由人来告诉它。人又是以何种方式、以什么规则和约定告诉给机床的呢？这就必须制定出数控机床程序编制的规则来。换言之，我们必须把零件的图纸尺寸、工艺路线、切削参数等内容，用数控机床能够接受的数字及文字代码来表示，再根据代码的规定形式制成输入介质（如穿孔带、磁带、卡片等），然后将输入介质所记载的信息输入到数控装置中去，从而才能自动控制机床进行加工。
这种从零件图到制成输入介质的过程叫做数控机床的程序编制。数控机床的程序编制分为手工编程和自动编程两种。手工编程的一般步骤包括工艺处理、运动轨迹的坐标计算、填写程序单、制备输入介质和程序校核等。自动编程过程也是按上述步骤进行的，只不过其中的大部分工作是由计算机或自动编程器来完成的。根据输入方式的不同，自动编程分为语言输入、图形输入和语音输入三种方式。自动编程语言常见的有APT，SKC—1，ZCX—1等。为了使机床能够接收所编制的程序，必须有相应的规定。下面分别叙述这些概念。
1、穿孔带和代码
数控机床的信息读入方式有两种：一是手动输入方式；二是自动输入方式。因此作为数控机床信息载体的控制介质也有两类：一类是自动输入时的穿孔带、穿孔卡片、磁带、磁盘等；另一类是控制台手动输入时的键盘、波段开关、手动数据输入（MDI）等等。穿孔带由于有机械的固定代码孔，不易受环境（如磁场）的影响，便于长期保存和重复使用，且程序的存储量大，故至今仍是许多数控机床主要的常用的信息输入方式。
2、程序段格式
在编制数控机床程序时，首先要根据机床的脉冲当量确定坐标值，然后根据其程序段格式编制数控程序。所谓程序段，就是指为了完成某一动作要求所需的功能“字”的组合。“字”是表示某一功能的一组代码符号，如X2500为一个字，表示X向尺寸为2500；F20为一个字，表示进给速度为20。程序段格式是指一个程序段中各字的排列顺序及其表达形式。常用的程序段格式有三种，即固定顺序程序段格式、带有分隔符的固定顺序程序段格式和字地址程序段格式。由于程序段是由功能“字”组成的，因此，以下先介绍常用功能字，然后再介绍程序段格式。
1） 常用功能字
一个程序段中，除了由地址符N为首的三位数组成的序号字（N×××）外，常用的功能字有：准备功能字G；坐标功能字X，Y，Z；辅助功能字M；进给功能字F；主轴转速功能字S和刀具功能字T等。
（1） 准备功能字。 准备功能字以地址符G为首，后跟二位数字(G00-G99)。 ISO1056 标准对准备功能G的规定见表1—3。我国的标准为JB3208—83，其规定ISO(E)等效。 这些准备功能包括：坐标移动或定位方法的指定；插补方式的指定；平面的选择；螺纹、攻丝、固定循环等加工的指定；对主轴或进给速度的说明；刀具补偿或刀具偏置的指定等。 当设计一个机床数控系统时，要在标准规定的G功能中选择一部分与本系统相适应的准备功能，作为硬件设计及程序编制的依据。标准中那些“不指定”的准备功能，必要时可用来规定为本系统特殊的准备功能。
表 1 — 3 ISO 标准对准备功能 G 的规定
XY 平面直线位移
XZ 平面直线位移
顺时针圆弧插补
YZ 平面直线位移
逆时针圆弧插补
准确定位（精）
按规定公差定位
执行本段程序前暂停一段时间
准确定位（中）
按规定公差定位
准确定位（粗）
按规定之较大公差定位
抛物线插补
内角刀具偏置
外角刀具偏置
选择 XY 平面
取消固定循环
取消 G81- G89 的固定循环
选择 ZX 平面
选择 YZ 平面
钻或扩孔循环
钻深孔循环
切削等螺距旋纹
切削增螺距旋纹
镗孔循环 1
切削减螺距旋纹
镗孔循环 2
镗孔循环 3
取消刀具补偿
镗孔循环 4
刀具补偿 - 左侧
按运动方向看，
刀具在工件左侧
镗孔循环 5
刀具补偿 - 右侧
按运动方向看，
刀具在工件右侧
绝对值输入方式
刀补值加给给定坐标值
增量值输入方式
刀补值从给定坐标值减
修改尺寸字
不产生运动
用于刀具补偿
按时间倒数给定进给速度
用于刀具补偿
& 进给速度 &&& （mm/min）
直线位移功能取消
（mm/r（主轴））
X 轴直线位移
主轴恒线速度
（ m/min ）
Y 轴直线位移
（ r/min ）
取消 G96 的指定
Z 轴直线位移
（2） 坐标功能字。坐标功能字(又称为尺寸字)用来设定机床各坐标之位移量。它一般使用 X，Y，Z ，U ，V ，W ，P ，Q ，R ，A ，B ，C ，D ，E 等地址符为首，在地址符后紧跟着“+”(正)或“—”(负)及一串数字， 该数字一般以系统脉冲当量为单位，不使用小数点。一个程序段中有多个尺寸字时，一般按上述地址符顺序排列。
（3） 进给功能字。进给功能字用来指定刀具相对工件运动的速度。其单位一般为 mm/min。当进给速度与主轴转速有关时，如车螺纹、攻丝等，使用的单位为mm/r。进给功能字以地址符“ F”为首，其后跟一串数字代码。具体有以下几种指定方法 ：
① 三位数代码法：F后跟三位数字，第一位为进给速度的整数位加上“3”，后二位是进给速度的前二位有效数字。如 1728mm/min的进给速度用F717指定；15.25mm/min的进给速度用F515指定；0.1537mm/min 的进给速度用 F315 指定等。
② 二位数代码法：对于F后跟的二位数字代码，规定了与00-99相对应的速度表，除00与99外，数字代码由01向98递增时，速度是按等比关系上升的。比例系数为10的20次方根( ≈1.12)，即相邻的后一速度比前一速度增加约12%。如 F20为10mm/min，F21为11.2 mm/min，F54为50 mm/min，F55为560mm/min等。 F00-F99的进给速度对照关系见表1—4。
表 1 — 4 二位数码法进给速度对照表 mm/min
& ③ 一位数代码法：对于速度挡较少的数控机床可用F后跟一位数字，即0-9来对应10种预定的速度。
&&& ④ 直接指定法：像尺寸字中的坐标位移量一样，在 F 后面按照预定的单位直接写上要求的进给速度。
&& （4） 主轴速度功能字。主轴速度功能字用来指定主轴速度，单位为r/min，它以地址符S为首，后跟一串数字。它与F为首的进给功能字一样可采用三位、二位、一位数字代码法或直接指定法。数字的意义、分挡办法及对照表与进给功能字通用。只是单位改为r/min。
&& （5） 刀具功能字。当系统具有换刀功能时，刀具功能字用以选择替换的刀具。刀具功能字以地址符T为首，其后一般跟二位数字，代表刀具的编号。
&& （6） 辅助功能字。辅助功能字以地址符M为首，其后跟二位数字(M00-M99)。ISO1056标准对辅助功能M的规定见表1—5。此表等效于我国标准JB3208—83中关于M功能的规定。这些辅助功能包括：指定主轴的转向与启停；指定系统冷却液的开与停；指定机械的夹紧与松开；指定工作台等的固定直线与角位移；说明程序停止或纸带结束等。标准中一些不指定的辅助功能可选作特殊用途。当设计一个机床数控系统时，要在标准规定的M代码中选择一部分本系统所需要的辅助功能代码，作为有关部分线路设计及将来程序编制的依据。
表1—5 ISO 标准对辅助功能 M 的规定
主轴、冷却液停
计划的停止
需按钮操作确认才换行
进给速度范围 1
不停车齿轮变速范围
主轴、冷却液停，机床复位
进给速度范围 2
主轴顺时针方向转
右旋螺纹进入工件方向
主轴速度范围 1
不停车齿轮变转速范围
主轴逆时针方向转
右旋螺纹离开工件方向
主轴速度范围 2
冷却液关闭
可用于齿轮换挡
手动或自动换刀，不包括选刀
2 号冷却液开
1 号冷却液开
手动速度修正失效
回至程序规定的转速或进给率
冷却液停止
3 号冷却液开
工作台、工件、夹具、主轴等
4 号冷却液开
刀具直线位移到预定位置 1
主轴顺时针转，冷却液开
刀具直线位移到预定位置 2
主轴逆时针转，冷却液开
正向快速移动
反向快速移动
工件直线唯一到预定位置 1
刀具直线位移到预定位置 2
主轴缓转至预定角度停止
工件转动到预定角度 1
完成主轴冷却液停止、机床复位、纸带回卷等动作
工件转动到预定角度 2
互锁机构暂时失效
2） 程序段格式
不同的数控机床根据功能的多少、数控装置的复杂程度、编程是否简便直观等不同要求而规定了不同的程序段格式。如果输入程序的格式不符合规定，数控装置就会报警出错。常见的程序段格式有固定顺序式、带分隔符TAB的固定顺序式和字地址格式三种。
早期由于数控装置简单，规定了一种称之为固定顺序的程序段格式，例如：
以这种格式编制的程序，各字均无地址码，字的顺序即为地址的顺序，各字的顺序及字符行数是固定的(不管某一字的需要与否)，即使与上一段相比某些字没有改变，也要重写而不能略去。一个字的有效位数较少时，要在前面用“0”补足规定的位数。所以各程序段所占穿孔带的长度为一定。这种格式的控制系统简单，但编程不直观，穿孔带较长，应用较少。
后来又产生了一种具有分隔符号TAB的固定顺序段格式。其基本形式与上述格式相同，只是各字间用分隔符号隔开，以表示地址的顺序。如上例可写成：
由于有分隔符号，不需要的字或与上程序段相同的字可以省略，但必须保留相应的分隔符号( 即各程序段的分隔符号数目相等) 。此种格式比前一种格式好，常用于功能不多的数控装置，如线切割机床和某些数控铣床等。我国数控线切割机床采用的“ 3B ”或“ 4B ”格式指令就是典型的带分隔符号的固定顺序格式。其 3B 格式的一般表示为：
B X B Y B J G Z
其具体意义如下：
目前使用最多的则是字地址程序段格式(也称为使用地址符的可变程序段格式)。以这种格式表示的程序段，每一个字之前都标有地址码用以识别地址，即如前述的由字母和数据组成的各种功能字，因此对不需要的字或与上一程序段相同的字都可省略。一个程序段内的各字也可以不按顺序(但为了编程方便，常按一定的顺序)排列。采用这种格式虽然增加了地址读入电路，但编程直观灵活，便于检查，可缩短穿孔带，广泛用于车、铣等数控机床。
对于字地址格式的程序段常常可以用一般形式来表示。如：
&&&&&&&&&&&&&&& N134 G01X — 32000Y + S&&&&&& (1—1)若将式(1—1)写成一般形式，则为：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& N3G2X ± 23Y ± 23F4S4T2M2&&&&&& (1—2 )式中
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