第四节 数控车削编程-“1+X证书”制度下的数控加工理论与实践

②装夹刀具。 刀具要装正，刀头伸出长度为 ２０～２５ ｍｍ（特殊情况除外），对正中心高（主 轴中心位置）。 三、对刀的基本方法 目前绝大多数的数控车床采用手动对刀，其基本方法有以下几种。 （１）光学对刀法 这是一种按非接触式设定基准重合原理而进行的对刀方法，其定位基准通常由光学显微 镜（或投影放大镜）上的十字基准刻线交点来体现。 这种对刀方法比定位对刀法的对刀精度 高，并且不会损坏刀尖，是一种广泛采用的方法。 （２）定位对刀法 定位对刀法的实质是按接触式设定基准重合原理而进行的一种粗定位对刀方法，其定位 基准由预设的对刀基准点来体现。 对刀时，只要将各号刀的刀位点调整至与对刀基准点重合 即可。 该方法简便易行，因而得到较广泛的应用，但对刀精度受到操作者技术熟练程度的影 响，一般情况下其精度都不高，还需在加工或试切中修正。 （３）试切对刀法 在以上各种手动对刀方法中，均因可能受到手动和目测等多种误差的影响而使其对刀精 度十分有限，往往需要通过试切对刀，以得到更加准确和可靠的结果。 第四节　 数控车削编程 一、数控编程 （一）数控编程的定义 为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识 别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程序，制作程序的过程称为 数控编程。 数控编程不仅仅指编写数控加工指令的过程，它包括从零件分析到编写加工指令，再到 制成控制介质及程序校核的全过程。 在编程前，首先要进行零件的加工工艺分析，确定加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动 轨迹、位移量、切削参数（切削速度、进给量、背吃刀量）及各种辅助功能（换刀、主轴正反转、 切削液开 ／关等）；然后根据数控机床规定的指令及程序格式编写加工程序单；再把这一程序 单中的内容记录在控制介质（如移动存储器、硬盘、ＣＦ 卡）上。 程序正确无误后，采用手工 输入方式或计算机传输方式将数控程序输入数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工 零件。 （二）数控编程的分类 数控编程可分为手工编程和自动编程两种。 （１）手工编程 手工编程是指所有编制加工程序的全过程（图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、 ５０１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 制作控制介质、程序校验）都是由手工来完成的。 手工编程不需要计算机、编程器、编程软件等辅助设备，只需要合格的编程人员。 手工编 程具有编程快速、及时的优点，但其缺点是不能进行复杂曲面的编程。 手工编程比较适合批 量较大、形状简单、计算方便、轮廓由直线或圆弧组成的零件的加工。 对于形状复杂的零件， 特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件，采用手工编程则比较困难，最好采用自动编程 的方法进行编程。 （２）自动编程 自动编程是指通过计算机自动编制数控加工程序的过程。 自动编程的优点是效率高、程序正确性好。 自动编程由计算机替代人完成复杂的坐标计 算和书写程序单的工作，它可以解决许多手工编程无法完成的复杂零件的编程难题，但其缺 点是必须具备自动编程系统或编程软件。 自动编程的方法主要有语言式自动编程和图形交互式自动编程两种。 前者是通过高级 语言的形式，表示出全部加工内容，计算机采用批处理方式，一次性处理、输出加工程序。 后 者是采用人机对话的处理方式，利用 ＣＡＤ ／ ＣＡＭ 功能生成加工程序。 ＣＡＤ ／ ＣＡＭ 软件的编程与加工过程为：图样分析、工艺分析、三维造型、生成刀具轨迹、后 置处理生成加工程序、程序校验、程序传输并进行加工。 当前常用的数控车床自动编程软件有 Ｍａｓｔｅｒｃａｍ 数控车床编程软件、ＣＡＸＡ 数控车床编 程软件等。 （三）手工编程的步骤 手工编程的步骤如图 ４⁃１９ 所示，主要有以下几个方面的内容。 图 ４⁃１９　 手工编程的步骤 ①分析零件图样。 分析零件图样包括零件轮廓分析，零件尺寸精度、几何精度、表面粗糙 度、技术要求的分析，零件材料、热处理等要求的分析。 ②确定加工工艺。 确定加工工艺包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方 式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点等。 ③数值计算。 选择编程原点，对零件图样各基点进行正确的数学计算，为编写程序单做 好准备。 ④编写程序单。 根据数控机床规定的指令及程序格式，编写加工程序单。 ⑤制作控制介质。 简单的数控程序直接采用手工输入机床，当程序自动输入机床时，必 须制作控制介质。 现在大多数程序采用移动存储器、硬盘作为存储介质，采用计算机传输来 ６０１ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 输入机床。 目前，老式的控制介质———穿孔纸带已基本停止使用了。 ⑥程序校验。 程序必须经过校验，且正确后才能使用。 程序校验一般采用机床空运行的 方式进行校验，有图形显示卡的机床可直接在 ＣＲＴ 显示屏上进行校验，现在有很多学校还采 用计算机数控模拟进行校验。 以上方式只能进行数控程序、机床动作的校验，如果要校验加 工精度，则要进行首件试切校验。 二、数控加工程序的格式与组成 每一种数控系统，根据系统本身的特点与编程的需要，都有一定的程序格式。 不同的数 控系统，其程序格式也不尽相同。 因此，编程人员在按数控程序的常规格式进行编程的同时， 还必须严格按照系统说明书的格式进行编程。 本书以 ＦＡＮＵＣ ０ｉ 系统为例来进行说明。 （一）程序的基本结构 数控加工程序可分为主程序和子程序，但不论主程序还是子程序，每个程序都是由程序 名、程序内容和程序结束三部分组成， （１）程序名 程序名位于程序的开头，由大写字母 О 及其后的 ４ 位数字构成。 如果输入的数字不够 ４ 位，系统会自动在其前面加 О 补足 ４ 位。 每个程序都有唯一的程序名（程序名不允许重复）。 （２）程序内容 程序内容由若干条程序段构成。 每条程序段由以程序段号（如 Ｎ１０、Ｎ２０ 可以省略）开 始、以“＋”结束的若干个代码字构成。 代码字由一个英文字母（称代码地址）和其后的数值 （称为代码值）构成。 （３）程序结束 程序结束中要加入取消刀补段时（Ｔ０１００），注意系统参数的设定，对应地修改程序。 程序 的基本结构示例见表 ４⁃４。 表 ４⁃４　 程序的基本结构示例 程序 结构 Ｏ０００１ 程序名 Ｎ１０ Ｇ９９ Ｇ４０Ｇ２１ Ｎ２０ Ｔ０１０１ Ｎ３０ Ｇ００ Ｘ１００．０ Ｚ１００．０ Ｎ４０ Ｍ０３Ｓ８００ … Ｎ２００ ＧＯ０ Ｘ１００．０ Ｚ１００．０ 程序内容 Ｎ２１０ Ｍ３０ 程序结束 注：１．ＦＡＮＵＣ 系统程序号的书写格式为 Ｏ××××，其中 О 为地址符，其后为四位数字，数值从 Ｏ０００１ 到 Ｏ９９９９。 ２．Ｏ００００ 被数控系统 ＭＤＩ（人工数据输入）方式所占用，不能作为程序号。 ７０１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 （二）程序段的基本结构 （１）程序段基本格式 程序段是程序的基本组成部分，每个程序段由若干个数据字构成，而数据字又由表示地 址的英文字母、特殊文字和数字构成，如 Ｘ３０．０、Ｇ０１ 等。 程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的排列、书写方式和顺序。 目前，字———地址程序段格式是常用的格式，具体格式如图 ４⁃２０ 所示。 图 ４⁃２０　 程序段格式 例如，“Ｎ５０ Ｇ０１ Ｘ３０．０ Ｚ３０．０ Ｆ１００ Ｓ８００ Ｔ０１ ＭＯ３；”。 （２）程序段的组成 ①程序段号。 程序段号由地址符“Ｎ”开头，其后为若干位数字。 在大部分系统中，程序段号仅作为“跳转”或“程序检索”的目标位置指示。 因此，它的大 小及次序可以颠倒，也可以省略。 程序段在存储器内以输入的先后顺序排列，而程序的执行 是严格按信息在存储器内的先后顺序一段一段地执行的，也就是说执行的先后次序与程序段号 无关。 但是，当程序段号省略时，该程序段将不能作为“跳转”或“程序检索”的目标程序段。 程序段号也可以由数控系统自动生成，程序段号的递增量可以通过机床参数进行设置， 一般可设定增量值为 １０。 ②程序段内容。 程序段的中间部分是程序段的内容，程序段内容应具备 ６ 个基本要素，即准备功能字、尺 寸功能字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字等，但并不是所有程序段都必须 包含所有功能字，有时一个程序段内仅包含其中一个或几个功能字也是允许的。 例如，如图 ４⁃２１ 所示，为了将刀具从 Ｐ１ 点移到 Ｐ２ 点，必须在程序段中明确以下几点： ａ．移动的目标是哪里？ ｂ．沿什么样的轨迹移动？ ｃ．移动速度有多快？ ｄ．刀具的切削速度是多少？ ｅ．选择哪一把刀移动？ ｆ．机床还需要哪些辅助动作？ 对于图 ４⁃２１ 中的直线刀具轨迹，其程序段可写成如下格式： Ｎ１０ Ｇ９０ Ｇｏ１ Ｘ１００．０ Ｚ６０．０ Ｆ１００ Ｓ３００ Ｔ０１０１ Ｍ０３； 如果在该程序段前已指定了刀具功能、转速功能、辅助功能，则该程序段可写成： Ｎ１０ ＧＯ１ Ｘ１００．０ Ｚ６０．０ Ｆ１００； ③程序段结束。 程序段以结束标记“ＣＲ（或 ＬＦ）”结束，实际使用时，常用符号“；”或“∗”表示“ＣＲ（或 ＬＦ）”。 ８０１ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 图 ４⁃２１　 程序段的内容 ＦＡＮＵＣ ０ｉ 系统的程序段以结束标记“ＬＦ”结束，实际使用时，常用符号“；”。 （３）程序的斜杠跳跃 有时，在程序段的前面有“ ”符号，该符号称为斜杠跳跃符号，该程序段称为可跳跃程序 段。 如下列程序段： ／ Ｎ１０ Ｇ００ Ｘ１００．０； 这样的程序段，可以由操作者对程序段和执行情况进行控制。 当操作机床使系统的“跳 过程序段”信号生效时，程序执行时将跳过这些程序段；当“跳过程序段”信号无效时，程序段 照常执行，此时该程序段和不加“！”符号的程序段相同。 （４）程序段注释 为了方便检查、阅读数控程序，在许多数控系统中允许对程序进行注释，注释可以作为对 操作者的提示显示在屏幕上，但注释对机床动作没有丝毫影响。 程序的注释应放在程序段的最后，不允许将注释插在地址和数字之间，ＦＡＮＵＣ 系统的程 序注释用“（）”括起来。 例： ００００１；（程序号） Ｇ９８ Ｇ４０ Ｇ２１；（程序初始化） Ｔ０１０１；（换 １ 号刀，取 １ 号刀具补偿） 三、数控车床编程程序的基础指令 （一）常用功能指令的属性 （１）指令分组 所谓指令分组，就是将系统中不能同时执行的指令分为一组，并以编程号区别。 例如 Ｇ００、Ｇ０１、Ｇ０２、Ｇ０３ 就属于同组指令，其编号为 ０１ 组。 类似的同组指令还有很多，详见表 ４⁃５。 同组指令具有相互取代作用，同一组指令在一个程序段内只能有一个生效，当在同一程 序段内出现两个或两个以上的同组指令时，一般以最后输入的指令为准，有的数控机床还会 ９０１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 出现机床系统报警。 因此，在编程过程中要避免将同组指令编入同一程序段内，以免引起混 淆。 对于不同组的指令，在同一程序段内可以进行不同的组合。 例： Ｇ９８ Ｇ４０ Ｇ２１；该程序段是规范的程序段，所有指令均为不同组指令。 例： Ｇ０１ Ｇ０２ Ｘ３０．０ Ｚ３０．０ Ｒ３０．０ Ｆ１００；该程序段是不规范的程序段，其中 Ｇ０１ 与 Ｇ０２ 是同组 指令。 （２）模态指令 模态指令（又称为续效指令）表示该指令在一个程序段中一经指定，在接下来的程序段中 一直持续有效，直到出现同组的另一个指令时，该指令才失效；与其对应的仅在编入的程序段 内才有效的指令称为非模态指令（或称为非续效指令）。 如 Ｇ 指令中的 Ｇ０４ 指令，Ｍ 指令中 的 Ｍ００、Ｍ０６ 等指令是非模态指令。 除此之外，还有初态指令，是指开机后或运行加工程序之 前的系统指令。 模态指令的出现，避免了在程序中出现大量的重复指令，使程序变得简洁明了。 同样地， 在尺寸功能字中出现前后程序段的重复，则该尺寸功能字也可以省略。 如下例中有下画线的 指令可以省略： Ｇ０１ Ｘ２０．０ Ｚ２０．０ Ｆ１５０； Ｇ０１ Ｘ３０．０ Ｚ２０．０ Ｆ１５０； Ｇ０２ Ｘ３０．０ Ｚ－２０．０ Ｒ２０．０ Ｆ１００； 上例中有下画线的指令可以省略。 因此，以上程序可写成如下形式： Ｇ０１ Ｘ２０．０ ７２０．０ Ｆ１５０； Ｘ３０．０ Ｆ１５０； Ｇ０２ Ｚ－２０．０ Ｒ２０．０ Ｆ１００； 对于模态指令与非模态指令的具体规定，通常情况下，绝大多数的 Ｇ 指令与所有的 Ｆ、Ｓ、 Ｔ 指令均为模态指令，Ｍ 指令的情况比较复杂，需查阅有关系统的出厂说明书。 （３）开机默认指令 为了避免编程人员出现指令遗漏，数控系统中对每一组的指令，都选取其中的一个作为 开机默认指令，该指令在开机或系统复位时可以自动生效，因而在程序中允许不再编写。 常见的开机默认指令有 Ｇ０１、Ｇ１８、Ｇ４０、Ｇ５４、Ｇ９９、Ｇ９７ 等。 当程序中没有 Ｇ９６ 或 Ｇ９７ 指 令时，用指令“Ｍ０３ Ｓ２００；”指令的主轴正转转速是 ２００ ｒ ／ ｍｉｎ。 （二）数控系统常用代码 数控系统常用的系统功能有准备功能、辅助功能、其他功能 ３ 种，这些功能是编制数控加 工程序的基础。 （１）准备功能（Ｇ 代码） 准备功能也称 Ｇ 功能或 Ｇ 指令，是控制数控机床做好某些准备动作的指令。 Ｇ 代码由代 码地址 Ｇ 和其后的多位代码值组成，用来规定刀具相对工件的运动方式，进行坐标设定等多 种操作。 Ｇ 代码字分为 ００、０１、０２、０３、０６、０７、１２、１４、１６、２１ 组。 除 ００ 与 ０１ 组代码不能共段外，同 ０１１ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 一程序段中可以输入几个不同组的 Ｇ 代码字，如果在同一个程序段中输入了两个或两个以上 的同组 Ｇ 代码字时，最后一个 Ｇ 代码字有效。 常用 Ｇ 代码见表 ４⁃５。 表 ４⁃５　 常用 Ｇ 代码表 Ｇ 指令 组别 功能 程序格式及说明 Ｇ００▲ Ｇ０１ Ｇ０２ Ｇ０３ ０１ 快速点定位 直线插补 顺时针方向圆弧插补 逆时针方向圆弧插补 Ｇ００ Ｘ＿Ｚ＿； Ｇ０１ Ｘ＿Ｚ＿Ｆ＿； Ｇ０２Ｘ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｆ＿； Ｇ０２Ｘ＿Ｚ＿Ｉ＿Ｋ＿Ｆ＿； Ｇ０４ ００ 暂停 Ｇ０４ Ｘ１．５； 或　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｇ０４ Ｕ１．５； 或　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｇ０４ Ｐ１５００； Ｇ１７ Ｇ１８▲ Ｇ１９ １６ 选择 ＸＹ 平面 Ｇ１７； 选择 ＺＸ 平面 Ｇ１８； 选择 ＹＺ 平面 Ｇ１９； Ｇ２０▲ Ｇ２１ ０６ 英寸输入 Ｇ２０； 毫米输入 Ｇ２１； Ｇ２７ Ｇ２８ Ｇ３０ ００ 返回参考点检测 Ｇ２７Ｘ＿Ｚ＿； 返回参考点 Ｇ２８Ｘ＿Ｚ＿； 返回第 ２、３、４ 参考点 Ｇ３０ Ｐ３ Ｘ＿Ｚ＿； 或　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｇ３０ Ｐ４ Ｘ＿Ｚ＿； Ｇ３２ Ｇ３４ ０１ 螺纹切削 Ｇ３２Ｘ＿Ｚ＿Ｆ＿；（Ｆ 为导程） 变螺距螺纹切削 Ｇ３４Ｘ＿Ｚ＿Ｆ＿Ｋ＿； Ｇ４０▲ Ｇ４１ Ｇ４２ ０７ 刀尖半径补偿取消 Ｇ４０； 刀尖半径左补偿 Ｇ４１ Ｇ０１ Ｘ＿Ｚ＿； 刀尖半径右补偿 Ｇ４２Ｇ０１ Ｘ＿Ｚ＿； Ｇ５０▲ ００ 坐标系设定或最高限速 Ｇ５０ Ｘ＿Ｚ＿； Ｇ５０ Ｓ＿； １１１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 续表 Ｇ 指令 组别 功能 程序格式及说明 Ｇ５２ Ｇ５３ Ｇ５４▲ Ｇ５５ Ｇ５６ Ｇ５７ Ｇ５８ Ｇ５９ １４ 局部坐标系设定 Ｇ５２ Ｘ＿Ｚ＿； 选择机床坐标系 Ｇ５３ Ｘ＿Ｚ＿； 选择工件坐标系 １ Ｇ５４； 选择工件坐标系 ２ Ｇ５５； 选择工件坐标系 ３ Ｇ５６； 选择工件坐标系 ４ Ｇ５７； 选择工件坐标系 ５ Ｇ５８； 选择工件坐标系 ６ Ｇ５９； Ｇ６５ ００ 宏程序非模态调用 Ｇ６５Ｐ＿Ｌ＿＜自变量指定＞； Ｇ６６ Ｇ６７▲ １２ 宏程序模态调用 Ｇ６６Ｐ＿Ｌ＿＜自变量指定＞； 宏程序模态调用取消 Ｇ６７； Ｇ７０ Ｇ７１ Ｇ７２ Ｇ７３ Ｇ７４ Ｇ７５ Ｇ７６ ００ 精车循环 Ｇ７０Ｐ＿Ｑ＿； 粗车循环 Ｇ７１Ｕ＿Ｒ＿； Ｇ７１Ｐ＿Ｑ＿Ｕ＿Ｗ＿Ｆ＿； 平端面粗车循环 Ｇ７２ Ｗ＿Ｒ＿； Ｇ７２Ｐ＿Ｑ＿Ｕ＿Ｗ＿＿Ｆ＿； 多重复合循环 Ｇ７３ Ｕ＿Ｗ＿Ｒ＿； Ｇ７３ Ｐ＿Ｑ＿Ｕ＿Ｗ＿Ｆ＿； 端面切槽循环 Ｇ７４Ｒ＿； Ｇ７４ Ｘ（Ｕ）＿Ｚ（Ｗ）＿Ｐ＿Ｑ＿Ｒ＿Ｆ＿； 径向切槽循环 Ｇ７５ Ｒ＿； Ｇ７５ Ｘ（Ｕ）＿Ｚ（Ｗ）＿Ｐ＿Ｑ＿＿Ｒ＿Ｆ＿； 螺纹复合循环 Ｇ７６Ｐ＿Ｑ＿Ｒ＿； Ｇ７６Ｘ（Ｕ）＿Ｚ（Ｗ）＿Ｒ＿Ｐ＿Ｑ＿Ｆ＿； Ｇ９０ Ｇ９２ Ｇ９４ ０１ 内、外圆切削循环 Ｇ９０ Ｘ＿Ｚ＿Ｆ＿； Ｇ９０ Ｘ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｆ＿； 螺纹切削循环 Ｇ９２Ｘ＿Ｚ＿Ｆ＿； Ｇ９２Ｘ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｆ＿； 端面切削循环 Ｇ９４Ｘ＿Ｚ＿Ｆ＿； Ｇ９４Ｘ＿Ｚ＿Ｒ＿Ｆ＿； ２１１ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 续表 Ｇ 指令 组别 功能 程序格式及说明 Ｇ９６ Ｇ９７▲ ０２ 恒定线速度 Ｇ９６ Ｓ２００；（２００ ｍ ／ ｍｉｎ） 每分钟转数 Ｇ９７ ｓ８００；（８００ ｒ ／ ｍｉｎ） Ｇ９８ Ｇ９９▲ ０５ 每分钟进给 Ｇ９８ Ｆ１００；（１００ ｍｍ ／ ｍｉｎ） 每转进给 Ｇ９９ Ｆ０．１；（０．１ ｍｍ ／ ｒ） 注：１．标记▲的指令是开机默认有效指令，但原有的 Ｇ２１ 或 Ｇ２０ 仍保持有效。 ２．表中 ００ 组 Ｇ 指令都是非模态指令。 （２）辅助功能（Ｍ 代码） 辅助功能也称Ｍ 功能或Ｍ 指令。 它由地址Ｍ 和后面的两位数字组成，从Ｍ００ 到 Ｍ９９ 共 １００ 种。 辅助功能主要控制机床或系统的开、关等辅助动作，如开、停冷却泵，主轴正、反转，程序 的结束等。 同样，由于数控系统以及机床生产厂家的不同，Ｍ 指令的功能也不相同，甚至有些 Ｍ 指 令与 ＩＳＯ 标准指令的含义也不相同。 因此，一方面，迫切需要对数控指令进行标准化；另一方 面，在进行数控编程时，一定要按照机床说明书的规定进行。 在同一程序段中，既有 Ｍ 指令，又有其他指令时，Ｍ 指令与其他指令执行的先后次序由 机床系统参数设定。 因此，为保证程序以正确的次序执行，有很多 Ｍ 指令如 Ｍ３０、Ｍ０２ 等，最 好以单独的程序段进行编程。 常用辅助功能指令见表 ４⁃６。 表 ４⁃６　 常用 Ｍ 代码表 代码 功能 备注 Ｍ００ 程序暂停 Ｍ０１ 程序选择停 Ｍ０２ 程序运行结束 Ｍ０３ 主轴顺时针转 Ｍ０４ 主轴逆时针转 Ｍ０５ 主轴停止 功能互锁，状态保持 Ｍ０８ 冷却液开 Ｍ０９ 冷却液关 功能互锁，状态保持 Ｍ１０ 尾座进 Ｍ１１ 尾座退 功能互锁，状态保持 ３１１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 续表 代码 功能 备注 Ｍ１２ 卡盘夹紧 Ｍ１３ 卡盘松开 功能互锁，状态保持 Ｍ１４ 主轴位置控制 Ｍ１５ 主轴速度控制 功能互锁，状态保持 Ｍ２０ 主轴夹紧 Ｍ２１ 主轴松开 功能互锁，状态保持 Ｍ２４ 第二主轴位置控制 Ｍ２５ 第二主轴速度控制 功能互锁，状态保持 Ｍ３０ 程序运行结束，光标返回程序开头 Ｍ３２ 润滑开 Ｍ３３ 润滑关 功能互锁，状态保持 Ｍ４１ Ｍ４２ Ｍ４３ Ｍ４４ 主轴自动换挡 功能互锁，状态保持 Ｍ５０ 取消主轴定向 Ｍ５１ 主轴定向第 １ 点 Ｍ５２ 主轴定向第 ２ 点 Ｍ５３ 主轴定向第 ３ 点 Ｍ５４ 主轴定向第 ４ 点 Ｍ５５ 主轴定向第 ５ 点 Ｍ５６ 主轴定向第 ６ 点 Ｍ５７ 主轴定向第 ７ 点 Ｍ５８ 主轴定向第 ８ 点 功能互锁，状态保持 Ｍ６３ 第二主轴顺时针转 Ｍ６４ 第二主轴逆时针转 Ｍ６５ 第二主轴停 功能互锁，状态保持 Ｍ９８ 子程序调用 Ｍ９９ 子程序结束，并返回主程序 Ｍ９０００～９９９９ 调用宏程序 ４１１ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 （３）其他功能 ①坐标功能。 坐标功能字（又称尺寸功能字）用来设定机床各坐标的位移量。 它一般以 Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖ、 Ｗ、Ｐ、Ｑ、Ｒ（用于指定直线坐标）和 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（用于指定角度坐标）及 Ｉ、Ｊ、Ｋ（用于指定圆心 坐标）等地址为首，在地址符后紧跟“＋”或“－”号及一串数字。 如 Ｘ１００．３２、Ａ３０．０、Ｉ－１０．０ 等。 ②刀具功能。 刀具功能是指系统进行选刀或换刀的功能指令，也称为 Ｔ 功能。 刀具功能用地址 Ｔ 及后 缀的数字来表示，ＦＡＮＵＣ 系统刀具功能指定方法是 Ｔ４ 位数法。 Ｔ４ 位数法可以同时指定刀具 和选择刀具补偿，其 ４ 位数的前两位数用于指定刀具号，后两位数用于指定刀具补偿存储器 号，刀具号与刀具存储器号允许不相同，但为方便编程与操作，一般将刀具号与刀具存储器号 设置成相同数字。 例： Ｔ０１０１：表示选用 １ 号刀具及选用 １ 号刀具补偿存储器号中的补偿值； Ｔ０１０２：表示选用 １ 号刀具及选用 ２ 号刀具补偿存储器号中的补偿值。 ③进给功能。 用来指定刀具相对于工件运动的速度功能称为进给功能，由地址 Ｆ 和其后缀的数字组 成。 根据加工的需要，进给功能分每分钟进给和每转进给两种。 ａ．每分钟进给。 直线运动的单位为 ｍｍ ／ ｍｉｎ。 每分钟进给通过准备功能字 Ｇ９８ 来指定， 其值为大于 ０ 的常数。 例： Ｇ９８ Ｇ０１ Ｘ２０．０ Ｆ１００；表示进给速度为 １００ ｍｍ ／ ｍｉｎ ｂ．每转进给。 直线运动的单位为 ｍｍ ／ ｒ。 每转进给通过准备功能字 Ｇ９９ 来指定，其值为 大于 ０ 的常数。 例： Ｇ９９ Ｇ０１ Ｘ２０．０ Ｆ０．２；表示进给速度为 ０．２ ｍｍ ／ ｒ 在编程时，进给速度不允许用负值来表示，一般也不允许用 Ｆ０ 来控制进给停止。 但在实 际操作过程中，可通过机床操作面板上的进给倍率开关来对进给速度值进行修正，因此，通过 倍率开关，可以控制进给速度的值为 ０。 至于机床开始与结束进给过程中的加、减速运动，则 由数控系统来自动实现，编程时无须考虑。 ④主轴功能。 用来控制主轴转速的功能称为主轴功能，又称为 Ｓ 功能，由地址 Ｓ 和其后缀数字组成。 根据加工的需要，主轴的转速分为线速度 ｖ 和转速 Ｓ 两种。 ａ．转速 ｎ。 转速 ｎ 的单位是 ｒ ／ ｍｉｎ，用准备功能 Ｇ９７ 来指定，其值为大于 ０ 的常数。 例： Ｇ９７ Ｓ１０００；表示主轴转速为 １ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ ｂ．恒线速度 ｖ。 有时，在加工过程中为了保证工件表面的加工质量，转速常用恒线速度来 指定，恒线速度的单位为 ｍ ／ ｍｉｎ，用准备功能 Ｇ９６ 来指定。 例： Ｇ９６ Ｓ１００；表示主轴转速为 １００ ｍ ／ ｍｉｎ ５１１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 采用恒线速度进行编程时，为防止转速过高引起事故，有很多系统都设有最高转速限定 指令，同时系统参数也可直接设置最高转速。 图 ４⁃２２　 线速度与转速换算关系 ｃ．线速度 ｖ 与转速 Ｓ 之间的换算。 线速度 ｖ 与转速 Ｓ 之间可以相互换算，换算关系如图４⁃２２ 所示。 即 ｖ ＝ πＤｎ ／ １ ０００ ｎ ＝ １ ０００ｖ ／ （πＤ） 式中　 ｖ———切削线速度， ｍ ／ ｍｉｎ； Ｄ———工件直径，ｍｍ； ｎ———主轴转速，ｒ ／ ｍｉｎ。 在编程时，主轴转速不允许用负值来表示， 但允许用 Ｓ０ 使转动停止。 在实际操作过程中， 可通过机床操作面板上的主轴倍率开关来对主轴转速值进行修正，一般其调速为 ５０％～１２０％。 ｄ．主轴的启停。 在程序中，主轴的正转、反转、停转由辅助功能 Ｍ０３、Ｍ０４、Ｍ０５ 进行控制。 其中，Ｍ０３ 表示主轴正转，Ｍ０４ 表示主轴反转，Ｍ０５ 表示主轴停转。 例： Ｇ９７ Ｍ０３ Ｓ３００；表示主轴正转，转速为 ３００ ｒ ／ ｍｉｎ； Ｍ０５；表示主轴停转 四、坐标功能指令规则 （一）绝对坐标与增量坐标 在 ＦＡＮＵＣ 车床系统中，不采用指令 Ｇ９０ ／ Ｇ９１ 来指定绝对坐标与增量坐标，而直接以地 址符 Ｘ、Ｚ 组成的坐标功能字表示绝对坐标，用地址符 Ｕ、Ｗ 组成的坐标功能字表示增量坐标。 绝对坐标地址符 Ｘ、Ｚ 后的数值表示工件原点至该点间的矢量值，增量坐标地址符 Ｕ、Ｗ 后的 数值表示轮廓上前一点到该点的矢量值。 如图 ４⁃２３ 所示的 ＡＢ 与 ＣＤ 轨迹中，Ｂ 点与 Ｄ 点的 坐标如下。 Ｂ 点的绝对坐标为 Ｘ２０．０、Ｚ１０．０，增量坐标为 Ｕ－２０．０、Ｗ－２０．０； Ｄ 点绝对坐标为 Ｘ４０．０、Ｚ０，增量坐标为 Ｕ４０．０、Ｗ－２０．０。 图 ４⁃２３　 绝对坐标与增量坐标 ６１１ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 （二）公制与英制编程 坐标功能字决定编程单位使用公制还是英制，多数系统用准备功能字来选择，ＦＡＮＵＣ 系 统采用 Ｇ２１ ／ Ｇ２０ 来进行公 ／英制的切换。 其中 Ｇ２１ 表示公制，而 Ｇ２０ 表示英制。 例： Ｇ２０ Ｇ０１ Ｕ２０．０；表示刀具向 Ｘ 正方向移动 ２０ ｉｎ（１ ｉｎ ＝ ２５．４ ｍｍ） Ｇ２１ Ｇ０１ Ｕ５０．０；表示刀具向 Ｘ 正方向移动 ５０ ｍｍ 注意：公、英制对旋转轴无效。 （三）小数点编程 数字单位以公制为例分为两种，一种是以 ｍｍ 为单位，另一种是以脉冲当量（即机床的最 小输入单位）为单位，现在大多数机床常用的脉冲当量为 ０．００１ ｍｍ。 对于数字的输入，有些系统可省略小数点，有些系统则可以通过系统参数来设定是否可 以省略小数点，而有些系统小数点不可省略。 对于不可省略小数点编程的系统，当使用小数 点进行编程时，数字以 ｍｍ［英制为 ｉｎ，角度为（°）］为输入单位，而当不用小数点编程时，则以 机床的最小输入单位作为输入单位。 如从 Ａ 点（Ｘ０，Ｚ０）移动到 Ｂ 点（Ｘ５０，Ｚ０）有以下 ３ 种表达方式： Ｘ５０．０； Ｘ５０．；（小数点后的 ０ 可省略） Ｘ５００００；（脉冲当量为 ０．００１ ｍｍ） 以上 ３ 组数值均表示 Ｘ 坐标值为 ５０ ｍｍ，５０．０ 与 ５０ ０００ 从数学角度上看两者相差了 １ ０００倍。 因此，在进行数控编程时，不管哪种系统，为保证程序的正确性，最好不要省略小数 点的输入。 此外，脉冲当量为 ０．００１ 的系统采用小数点编程时，其小数点后的位数超过三位 时，数控系统按四舍五入处理。 例如，当输入 Ｘ５０．１２３４ 时，经系统处理后的数值为 Ｘ５０．１２３。 （四）直径、半径方式编程 由于被车削零件的径向尺寸在图样标注和测量时均采用直径尺寸表示，所以在直径方向 编辑时，Ｘ（Ｕ）通常以直径量表示。 如果要以半径量表示，则通常要用相关指令在程序中进行 规定。 直径、半径方式编程可通过程序中的编程指令或修改机床参数来改变。 对于 ＦＡＮＵＣ 车 削系统，只能通过修改机床参数来改变直径、半径方式编程，如在 ＦＡＮＵＣ Ｓｅｒｉｅｓ ０ｉ Ｍａｔｅ⁃ＴＣ 系 统中，半径编程或直径编程由 １００６ 号参数的第 ３ 位（ＤＩＡ）设定。 对于数控车床而言，开机默 认直径方式编程，即用直径尺寸对 Ｘ 轴方向的坐标数据进行表述。 ７１１ 第四章　 数控车削技术分析 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍