1.3.1　數控編程概念

　　數控機床通過采集各種工藝參數后，選擇合理的參數編寫程序指令，從而進行數控加工。同一張零件圖紙，用 普通機床加工，操作者的生產經驗就起著重要作用；而使用數控機床加工，針對該零件的加工程序必不可少。由于程序設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。首先，要確定零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具位移軌跡、主軸轉速、切削用量等，以及一些輔助功能， 如換刀、主軸正反轉、切削液控制等按照不同數控機床系統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控裝置中，數控機 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系。

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

　　1.3.2　工件坐標系與機床坐標系

　 　數控機床通常以直線和旋轉的形式執行加工操作，不同的機床制造廠家生產的數控機床的實際運動形式是不一樣的。如數控車床主要是對回轉體零件進行加工，X 軸、Z軸方向的運動是在水平面內運動實現的。M是機床坐標系的原點，它是在機床生產時就已經確定了的。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。

　　W是被加工零件程序設計的坐標系原點（或稱工件坐標系原點），它是根據被加工零 件的形狀確定的。一般情況下，在數控車床上加工零件時，程序設計的坐標系原點設在工件右端面的中心。數控車床原點在M點，即卡盤中心，工件原點在W點，即 工件右端面中心點。是數控銑床加工，其中，M是數控銑床坐標系的原點，它也是在機床生產時就已經確定了的。W是被加工零件程序設計的坐標系原點，一般情況 下，在數控銑床上加工時，工件原點設在工件面的中心。

　　對于數控銑床或加工中心，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，是在機床設計制造時確定下來的，而工件原點要根據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。可用右手法則表示之。

　　按照相關國標，X、Y、Z各直線坐標及其正方向內容有：

　　①機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，規定為增大工件與刀具之間距離的方向。

　　②Z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。

　　③X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X和Z的運動方向，按照右手標準直角坐標系確定。

　　數控機床坐標系要根據數控機床的形式確定。對于多軸聯動的數控機床，還要考慮旋轉坐標系，旋轉運動A、B、C對應X、Y、Z軸，A、B、C各旋轉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、程序內容部分和 程序結束部分。程序名首字符必須使用字母。SIEMENS系統（德國西門子公司開發，中國代理在南京）和FANUC系統（日本富士通公司開發，中國代理在 北京）規定，首字符為O或P；有些系統使用%作為首字符。首字符后是4～16位表示程序號的數值。

　　程序內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加若干數字，順序號也可以不寫。程序字由地址字和數值字組成。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。

　　不同的系統對地址字的描述稍有不同，國際標準化組織有相應的規定。

　　下面通過一個簡單零件的加工實例來對數控加工程序設計做一個簡要概述。

　　例　是數控車床上一個待加工的零件。其程序設計的坐標系原點在工件右端面的中心。試分別用SIEMENS數控系統和FANUC數控系統編制其加工程序，設數控機床為前置刀架。

　　從以上加工同一個零件而使用的不同加工程序可以看出，無論什么系統的數控機床，其程序結構總是由三部分組成。

　　①程序名：如SIEMENS系統的主程序名為EX001.MPF，子程序名為EX001.SPF；FANUC數控系統加工程序名為O0001。

　　②程序主體：這是加工程序的主要部分。

　　③程序結束語句：如SIEMENS系統的M2和FANUC數控系統的N130　M05、N140　M30。

　　程序名由字符和數字組成，其中第一位應是字符而不能使用數字，如EX001.MPF、EX001.SPF和O0001等。使用什么字符要視不同的數控系統而定。例如在SIEMENS系統中，“.MPF”表示主程序，“.SPF”表示子程序。

　　程序主體由許多語句組成，有的數控系統要求每條語句前有語句序號，如FANUC系統中的N010、N020、N030……。語句序號有利于子程序的調用，使程序結構清晰，也有利于修改和編輯。

　　程序結束語句對于不同的數控系統有不同的要求。例如，SIEMENS系統用M02（M2），FANUC系統用M30。

　　程序由若干條語句組成，語句又由數條指令組成，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中不同數字構成共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“+”“-”之分和數字后加小數點（FANUC數控系統）。

　　S500是主軸轉速功能字。S是地址碼，后跟主軸轉速值，單位是r/min。

　　M3是輔助功能字。M是地址碼，后面可跟00～99中不同數字構成共100種不同的輔助功能指令。

　 　G和M是兩個重要的地址碼，它們和其后的數字構成許多不同的準備功能字指令和輔助功能字指令。X、Y、Z和其后的數字構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。F和S及其后數字構成的刀架進給功能字和主軸轉速功能字以及刀具功能字都和加工時的工藝參數有關。