數(shù)控編程常用指令應(yīng)用探討

數(shù)控程序是數(shù)控行業(yè)中人與機對話的基礎(chǔ)語言，對程序的掌握程度與在實踐中能否靈活應(yīng)用和能否熟練操作機床息息相關(guān)，數(shù)控編程課的教學(xué)對于應(yīng)用型、操作型人才的培養(yǎng)至關(guān)重要，數(shù)控專業(yè)的學(xué)生必須掌握數(shù)控機床的操作和加工程序的編制。由于數(shù)控機床編程指令繁多，在講授數(shù)控編程內(nèi)容時，必須對參考點、機床原點、起始點及程序段中各代碼執(zhí)行順序的理解與認(rèn)識，工件坐標(biāo)系設(shè)定指令區(qū)別，返回參考點指令的用法，一些M代碼的區(qū)別和使用場合，刀具半徑補償?shù)淖笃噶詈陀移噶畹撵`活應(yīng)用，刀具長度補償?shù)恼煤拓?fù)偏置的使用等數(shù)控編程的一些基本概念及容易混淆的一些指令等重點、難點問題，一定要講清、講透，使學(xué)生理解透徹，不然編程時就會錨漏百出，產(chǎn)生錯誤的刀具路徑，影響安全操作。因此，如何通過有限的課堂教學(xué)提高學(xué)生的數(shù)控理論知識水平，更高效地提高教學(xué)效率，是職業(yè)學(xué)校老師永恒的探討主題。本文就數(shù)控編程常用指令的應(yīng)用問題談幾點看法。

1．對數(shù)控編程中基本概念的認(rèn)識

1．1 機床坐標(biāo)系，機床零點和機床參考點

機床坐標(biāo)系是機床固有的坐標(biāo)系，是用來確定工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，機床坐標(biāo)系的原點也稱為機床原點、機械原點、參考點。在機床經(jīng)過設(shè)計、制造和調(diào)整后，這個點便被確定下來，它是固定的點，不能隨意改變，其位置由機械擋塊決定。該坐標(biāo)系的位置必須在開機后，通過手動返回參考點的操作建立。機床在返回參考點時，操作是分別按各軸進(jìn)行的，各軸沿正方向返回極限位置。當(dāng)某一坐標(biāo)軸返回參考點后，該軸的參考點指示燈亮，即完成返回參考點操作。機床各軸完成回參考點操作后，即建立了機床坐標(biāo)系，為建立工件坐標(biāo)系做準(zhǔn)備。

1．2 工件坐標(biāo)系，程序原點和對刀點(起始點)

大部分?jǐn)?shù)控機床在建立好機床坐標(biāo)系后，才能建立工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時使用的，選擇工件上某一已知點為原點(也稱程序原點)，建立一個新的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。

程序原點應(yīng)選在尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)點。對稱零件或以同心圓為主的零件，程序原點應(yīng)選在對稱心線或圓心上。z軸的程序原點通常選在工件的上表面。

對刀點是零件程序加工的起刀點，對刀的目的是確定原點在機床坐標(biāo)系的位置，對刀點可與原點重合，也可在任何便于對刀之處，但該點與程序原點之間必須有確定的坐標(biāo)聯(lián)系。

1．3 同一條程序段中

相同指令(相同地址符)或同一組指令后出現(xiàn)指令的起作用。例如：GOOG90Z50，OZ70，OF200：執(zhí)行的是Z70.0，Z軸直接到達(dá)ZT0.0，而不是Z50.0。G01GOOX30.OY20 OF200：執(zhí)行的是G00(雖有F值，但G00、G01屬同一組指令，不執(zhí)行G01)。而不同組的指令代碼，在同一程序段中互換先后順序執(zhí)行效果相同。又如G90G54G01XOYOZ60.O和G01G90G54XOYOZ60.0相同。

1．4 程序段順序號

程序段順序號用地址N表示。一般數(shù)控裝置本身存儲器空間有限(64K)，為了節(jié)省存儲空間，程序段順序號都省略不要。N只表示程序段標(biāo)號，可以方便查找編輯程序，對加工過程不起任何作用，順序號可以遞增也可遞減，也不要求數(shù)值有連續(xù)性。但在使用某些循環(huán)指令，跳轉(zhuǎn)指令，調(diào)用子程序及鏡像指令時不可以省略。

2．對常用及容易混淆指令的理解和應(yīng)用

2．1 數(shù)控銑，加工中心刀具長度補償指令的應(yīng)用

G43(或G44)Z_H_當(dāng)?shù)毒吣p或換刀時，可在程序中使用刀具補償?shù)毒唛L度的變化，而不必重新調(diào)整刀具和重新對刀。

格式中G43為刀具長度正補償，G44為刀具長度負(fù)補償；Z值為指令值；補償值多少由H××指定的寄存器輸入。至于什么情況用正補償，補償值多少的問題上，學(xué)生難以掌握，應(yīng)用起來容易出錯。如果強調(diào)統(tǒng)一使用G43，不用G44指令，對刀時，標(biāo)準(zhǔn)刀的補償值為O，比標(biāo)準(zhǔn)刀長的。補償值為正差值，比標(biāo)準(zhǔn)刀短的為負(fù)差值。如標(biāo)準(zhǔn)刀長L=150，第二把刀長為L2=158，執(zhí)行G43Z_H02，H02=8；第三把刀長L3=140，執(zhí)行G43Z_H03，H03=-10。這樣學(xué)生就容易理解了。

2．2 G28X_Z_(數(shù)控車) G28X_Y_Z_(數(shù)控銑、加工中心)的應(yīng)用

該指令為返回參考點指令。x、Y、z為返回參考點途中刀具所經(jīng)過的中間點坐標(biāo)值。主要用于加工中心上返回參考點自動換刀；對于數(shù)車換刀時只要刀具不與工件、機床發(fā)生干涉現(xiàn)象征，沒必要返回參考點換刀，不必使用該指令：普通數(shù)銑主軸停轉(zhuǎn)的情況下人工換刀，不必使用該指令。

2．3 G41(或G42)x_Y_H××的應(yīng)用

刀具半徑補償指令：G41-左補償，G42-右補償，H××補償功能代號，后面的兩位數(shù)字是刀具補償寄存器的地址字，該地址存放補償值。在執(zhí)行該指令G41、G42時，刀具中心沿零件的輪廓法線方向偏移H×指定補償值。該補償值大小可以是刀具的半徑值，當(dāng)H××=R時，加工出的輪廓與零件的輪廓重合；當(dāng)補償值不等于半徑值時，加工出的輪廓與零件輪廓不重合，可對工件進(jìn)行多切或少切。所以通過設(shè)置不同的補償值，可實現(xiàn)對工件的分層加工(粗、精加工)。

2．4 G92與G54～G59的應(yīng)用

G92X_Y_Z_中的X、Y、Z為刀具起刀點(對刀點)相對工件坐標(biāo)系程序原點的坐標(biāo)值，如圖1中的程序段為G92X30Y30Z20，建立了工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立，絕對值編程時的指令值就是在此坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。執(zhí)行此程序只建立工件坐標(biāo)系，刀具不發(fā)生運動，屬非模態(tài)指令。若在工作臺上加工多個相同的零件時，可以設(shè)定不同的程序零點，如圖2所示，可建立G54-G59六個加工坐標(biāo)系。其坐標(biāo)原點(程序原點)可設(shè)在便于編程的某一固定點上，這樣建立的坐標(biāo)系，在系統(tǒng)斷電后仍有效，并與刀具的當(dāng)前位置無關(guān)，只需按選擇的坐標(biāo)系編程。這6個預(yù)定工件坐標(biāo)系的原點在機床坐標(biāo)系的值(工件零點偏移值)可用MDI方式輸入，系統(tǒng)自動記憶。例如G54對刀操作：(1)回零操作(2)移動刀具將刀尖點移到G54的程序原點上，此時屏幕CRT上顯示的坐標(biāo)值即工件坐標(biāo)原點相對于機床坐標(biāo)系原點的坐標(biāo)值，用MDI(錄入方式)輸入G54和此時顯示的坐標(biāo)值，按循環(huán)起動即完成G54刀。G55-G59對刀方法同樣。但必須注意，一旦使用了G92設(shè)定坐標(biāo)系，再使用G55-G59便不再起作用，除非斷電重新啟動系統(tǒng)：使用G92的程序結(jié)束后，若機床沒有回到G92設(shè)定的原點，就再次啟動此程序，機床當(dāng)前所在位置就成為新的工件坐標(biāo)原點，易發(fā)生事故。

2．5 M00、M01、M02和M30的區(qū)別與聯(lián)系

MOO、M01、MO 2和M30代碼之所以容易混淆，主要原因是學(xué)生對數(shù)控機床操作功能缺乏認(rèn)識，加上個別教材敘述不詳細(xì)。它們的區(qū)別與聯(lián)系如下：

MOO為程序暫停指令。程序執(zhí)行到此進(jìn)給停止，主軸停轉(zhuǎn)。重新按啟動按鈕后，再繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。主要用于編程者在加工中暫停機床(如檢驗工件、調(diào)整、排屑等)。

MO1為程序選擇性暫停指令。程序執(zhí)行時，當(dāng)控制面板上“選擇停止”鍵處于“ON”狀態(tài)時此功能才有效，否則該指令無效。執(zhí)行后的效果與MOO相同，常用于關(guān)鍵尺寸的檢驗或臨時暫停。

MO2為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到此指令，進(jìn)給停止，主軸停止，冷卻液關(guān)閉。但程序光標(biāo)停在程序末尾。

M30為主程序結(jié)束指令。功能同M02，不同之處是，光標(biāo)返回程序首位，不管M30后是否還有其他程序段。

3．結(jié)束語

總之，要實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。掌握數(shù)控編程的技巧，能夠更好地提高加工效率、加工質(zhì)量，避免加工中出現(xiàn)不必要的錯誤。這需要我們在教學(xué)實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷提高，從而使學(xué)生編程及應(yīng)用程序的技巧進(jìn)一步提高，為數(shù)控加工事業(yè)培養(yǎng)出更多更好的應(yīng)用型、操作型人才。

作者單位 廣西玉林市機電工程學(xué)校