牛毅

摘 要 随着科学技术的发展，数控技术与装备的发展得到了高度重视，取得了相当大的进步。数控技术，简称数控，这种技术是用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。所以，需要我们掌握数控编程方法，即手工编程、自动编程和计算机CAD/CAM软件编程。

关键词 数控技术 数控机床 手工编程 自动编程 指令代码

中图分类号：G71 文献标识码：A

数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服装置、辅助控制装置、检测装置和机床本体组成。数控装置是数控机床的核心。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。

数控机床的工作原理如下所示：

数控编程的方法有手工编程、自动编程和CAD/CAM软件编程。手工编程是所有编程的基础。在学习编程之前，首先要了解工件坐标系、机床坐标系、工件原点、机床原点及机床参考点。工件原点是编程原点，程序中所有坐标点都以工件原点为基准。

其次，要熟知编程所需的各种指令代码。程序段顺序号N，用在程序段首，用来标记程序段，根据顺序号可以找到所需的程序段；若发生程序语法错误时，数控系统可以提示存在语法问题的程序段位置；可用于对于加工程序的校对和检索；顺序号可以不按照从小到大依次排列，不过依照咱们正常思路，大数情况下仍以递增方法编程，并且可以以间隔增量2、4、5或10递增的方法，这样的话，如果漏掉某一程序，可以插入该程序，原程序仍然可以按照依次递增的顺序排列，比如N1—N20—N10三段程序段；准备功能G，用来控制机床刀具坐标轴的运动。G0～G99分为模态指令和非模态指令。最常用的指令有快速点定位G00，直线插补G01，圆弧插补G02/G03，（后置刀架顺时针圆弧插补G02，逆时针圆弧插补G03；前置刀架顺时针圆弧插补G03，逆时针圆弧插补G02）；暂停指令G04，地址码X或U或P为暂停时间。其中X或U后面可用带小数点的数，单位为s，P后面不允许用小数点，单位为ms。如G04 X5.0，执行完前面的程序后，暂停5秒，再接着执行下面的程序段；不同的机床可能使用不同的单位，可以用r/min和m/min两种单位。如：S1200 —主轴转速为1200 r/min，G96 S200--其恒线速度值为200 m/min；进给功能F，用来指定机床的进给速度。不同的机床可能使用不同的单位，即：mm/min和mm/r两种单位；刀具功能T，用来指定切削时的刀具号或刀架号和刀补号。加工中心Txx，数控车床Txxdd，比如T0202-选择第4号刀具、使用刀具偏置表中4号偏置地址的尺寸；辅助功能M，用来控制机床的辅助动作和加工程序的流程，它由辅助功能地址符M和两位数字组成：Mxx，常用指令有：指定数控程序停止M00、主轴启动及顺逆时针旋转M02、M03、主轴停止M05、换刀M06、程序结束并返回M30、冷却液开与关M07 M08等等；坐标尺寸字X Y Z （U V W ）A B C Q D E R 等；特殊符号结束语CR、 Lf或者不书写，一般可以省略不写。

在熟知以上内容后，还要了解数控加工的工艺分析，根据工艺分析的加工路线可以确定正确的走刀路线，之后才可进行编程。在这里主要讲述手工编程。对于数控机床编程，有车削编程、铣削编程和加工中心，各自有其特点。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。车削中心则可在一次装夹中完成更多的加工工序。

数控铣削主要用于加工平面及曲面轮廓的零件，例如凸轮、模具、叶片、螺旋桨等，可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过二轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。以数控铣床主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴正方向。X轴位于与工件安装面相平行的水平面内：对于卧式铣床，人面对机床主轴，左侧方向为X轴正方向；对于立式铣床，人面对机床主轴，右侧方向为X轴正方向。Y轴方向则根据X，Z轴按右手笛卡儿直角坐标系来确定。编程特点有：尽量按刀具集中法安排加工工序，减少换刀次数，合理设计进、退刀辅助程序段，选择换刀点的位置；检查，试运行，以减少程序出错率。

再次我们要熟知数控机床的系统类型，确定编程的程序名。最常见的是发那科FANUC系统，其程序名为O；西门子SINUMERIK系统，其程序名为%，等等。下面举个简单的车削编程的例子。

以上的编程例子是一个简单的阶梯轴的车削编程。首先确定程序名发那科O，就如咱们每个人的名字的姓一样，0123是名字，0123可以自己任意确定；第二，顺序号N，从程序来看，顺序号之所以没有依次递增，是因为检查程序有误时便于修改插入程序段；第三，建立工件坐标系，车削通常用G50建立工件坐标系G50 X100 Z50，铣削通常用G92建立工件坐标系；第四，机床的准备工作，比如选择刀具T0101，主轴正转800r/minS800 M03；第四，确定刀具起点，G00 X25 Z2；或者G00 U-75 W-48，前者为绝对值编程，后者为增量值编程，特别注意车削编程时绝对值采用的尺寸字为XYZ，增量值为UVW，但是铣削编程时不管绝对值还是增量值编程的尺寸字均为XYZ，不需改变；第五，直线插补G01，依据走刀路线确定各点坐标；第六，车削完成退刀，GOO快速回到起刀原点；最后结束程序M30。

编程之后仔细检查程序是否正确，如有错误，修改程序；没有错误，即可将程序输入数控机床的数控装置中，首先试运行，如无警报，则可进行大批量加工零件。在此要注意，进行加工零件之前，最重要的一步操作即是对刀；车削对刀有三种手动对刀、机外对刀仪对刀和自动对刀；手动对刀的过程大致如下：

（1）返回参考点；

（2）试切外圆。工件安装好后，用MDI（手动数据输入）方式操纵机床将工件外圆表面试切一刀，然后保持刀具在X轴方向上的位置不变，沿Z轴方向退刀、停止主轴转动，测量试切后的直径d，此即当前位置上刀尖在工件坐标系中的X值；

（3）试切端面。用同样的方法再将工件右端面试切一刀，保持刀具Z坐标不变，沿横向（X向）退刀。当取工件右端面0为工件原点时，对刀输入为Z0，当取工件左端面为工件原点时，测出试切端面至预定的工件原点的距离L，此即当前位置处刀尖在工件坐标系中的Z值。数控铣削对刀点的确定机床坐标系是机床出厂后已经确定不变的，工件在机床加工尺寸范围内的安装位置却是任意的。对刀点是工件在机床上找正、装夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。为保证加工的正确，在编制程序时，应合理设置对刀点。

数控机床自动化程度高、适应性强、精度高、效率高、功能强、可靠性高、减轻劳动强度、改善劳动条件、有利于生产管理的现代化，等等，诸多优点使数控技术越来越得到广泛的应用，所以，数控技术的研究刻不容缓。

参考文献

[1] 王润孝，秦现生.机床数控原理与系统[M].西安：西北工业大学出版社，1997.

[2] 李善术.数控机床及其应用[M].北京：机械工业出版社，2001.