第2章数控编程技术基础

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1、第第2 2章章 数控编程技术基础数控编程技术基础从零件图的分析到生成程序单的全过从零件图的分析到生成程序单的全过程叫数控程序的编制。程叫数控程序的编制。2.1、数控编程概述普通机床：普通机床：工艺人员 加工工艺规程 操作人员 零件零件的加工过程由人工手动完成。数控机床：数控机床：按照事先编制好的加工程序自动地对被加工零件进行加工。所谓的加工程序，就是把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把程序单的内容通过控制介质或直接输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工零件。这种从零件图的分析到生成程序单的

2、全过程叫数控程序数控程序的编制的编制。零件图纸工艺规程2.1.1、数控编程的内容和步骤1.数控编程的内容数控编程的主要内容有：分析零件图纸，确定加工工艺过程，计算数值，编写零件加工程序，制作控制介质，校验程序及首件试切。2.数控编程的步骤数控编程的一般步骤如下图所示：零件图 数值计算工艺处理 编制程序单 制备控制介质 和 试 切 程 序 校 验加工出合格零件分析零件图分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状、热处理要求等，确定是否适用在数控机床上加工，以及哪类数控机床。工艺处理这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具

3、；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。数值计算在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计

4、算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。编写程序单在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。此外，还应填写有关的工艺文件，如编程任务书、工件安装和零点设定卡片、数控加工工序卡片等，并编制数控加工程序单。制备控制介质把程序单上的内容记录在控制介质上，并通过它输入到数控装置。在操作面板上手工输入和计算机通信输入时可不用控制介质程序校验和试切将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对

5、程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。3 3、数控编程的方法、数控编程的方法、数控编程的方法、数控编程的方法手工编程手工编程编程的全过程都是由人工完成特点：耗费时间

6、较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。适用于形状简单的零件编程。3 3、数控编程的方法、数控编程的方法、数控编程的方法、数控编程的方法第5章数控编程基础自动编程自动编程除分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作利用计算机软件辅助完成。特点：编程效率高，可解决复杂形状零件的编程。适用于形状复杂，由曲面组成的零件。UG软件编程属于图形交互式自动编程。分析加工图样编程开始制作控制介质运行调试程序编写程序单数值计算确定工艺过程满足要求编程结束NY图2.1.1自动编程的内容和步骤2.1.2 数控机床的坐标系数控机床的坐标系一、机床坐标系一、机床坐标系一、机床坐标系一、机床坐标系 .机床

7、坐标系的确定机床坐标系的确定在机床上，永远假定刀具相对于静止的工件运动，即我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定加工过程。为了描述机床的运动和编写程序的互换性，国际标准化组织对数控机床的坐标系作了规定。机床相对运动的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向如图所示为数控车床上两个运动的正方向。运动方向的规定例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，用机床坐标系来描述。机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。机床坐标系的规定伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代

8、表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向先确定先确定Z轴，再确定轴，再确定X轴和轴和Y轴！轴！应该先定义应该先定义哪个轴？哪个轴？2.机床坐标轴的确定机床坐标轴的确定qZ坐标的运动 标准规定：标准规定：Z轴与主轴轴线轴与主轴轴线或重合。或重合。若没有主轴若没有主轴(牛头刨床牛头刨床)或者有多个主轴，则选或者有多个主轴，则选择垂直于工件装夹面的方向

9、为择垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。坐标。若主轴能摆动：若主轴能摆动：在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这个坐标便是则这个坐标便是Z坐标；坐标；若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为装夹面的方向为Z坐标。坐标。2.机床坐标轴的确定机床坐标轴的确定qX坐标的运动坐标的运动 标准规定：标准规定：X坐标一般是水平的，坐标一般是水平的，工件的装夹面。工件的装夹面。对于工件旋转的机床（车床、磨床等），对于工件旋转的机床（车床、磨床等），X轴的运动轴的运动方向是工件的径向并平

10、行于横向拖板方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工，且刀具离开工件旋转中心的方向是件旋转中心的方向是X轴的正方向。轴的正方向。对于刀具旋转的机床（铣床、钻床、镗床等）。对于刀具旋转的机床（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（轴水平（卧式卧式），则），则从刀具从刀具(主轴主轴)向工件看向工件看时，时，X坐标的坐标的正方向指向右边。正方向指向右边。Z轴垂直（轴垂直（立式立式）：）：单立柱机床，单立柱机床，从刀具向立柱看从刀具向立柱看时，时，X的正方向指向右边；的正方向指向右边；双立柱机床双立柱机床(龙门机床龙门机床)，从刀具向左立柱看从刀具向左立柱看时，时，X轴的正轴的正方向指向右边。方向指向

11、右边。ZXZXYqY坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为食指指向。右手螺旋法则：在X Z平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。q 对于工件运动的方向规定工件运动的机床，必须将刀具运动所作的规定作相反的安排，用带用带的字母的字母，表示工件相对于刀具的正向运动指令。对于编程、工艺人员只考虑不带的运动方向。q 主轴旋转运动的方向主轴的顺时针旋转运动方向（正转），是按右旋按右旋螺纹进入工件的方向螺纹进入工件的方向。（铣床）3.机床坐标系数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标系。机床坐标系机床坐标系是机

12、床上固有的坐标系，是机床制造和调整的基准，也是工件坐标系设定的基准。数控机床出厂时，生产厂家是通过预先在机床上设定一固定点来建立机床坐标系的，这个点就称为机床原点或机床零点。q 机床原点机床原点 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。机床原点与机床参考点机床原点与机床参考点在数控车床上，机床在数控车床上，机床原点一般取在原点一般取在卡盘后端卡盘后端面与主轴中心线的交点面与主轴中心线的交点处处，同时，通过设置参，同时，通过设置参数的方法，数的方法，也可将机床也可将机床原点设定在原点设定在X X、Z Z坐标的

13、坐标的正方向极限位置上正方向极限位置上。机床原点，各个生产厂家不一致机床原点，各个生产厂家不一致 机床原点一般取在机床原点一般取在X X、Y Y、Z Z坐标的正方向极限位置上。坐标的正方向极限位置上。在数控铣床上在数控铣床上机床参考点 用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。其位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。通常在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。而数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的。数控机床开机时，必须先数控机床开机时，必须先确定机床原点，确定机床原点，而确定机床原而确定机床原点的运动

14、就是回参考点的操作，点的运动就是回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定这样通过确认参考点，就确定了机床原点。了机床原点。只有机床参考点只有机床参考点被确认后，机床原点才被确认，被确认后，机床原点才被确认，刀具（或工作台）移动才有基刀具（或工作台）移动才有基准。准。4.4.工件坐标系工件坐标系 工件坐标系是编程人员在编程时设定工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。通常编程的坐标系，也称为编程坐标系。通常编程人员选择工件上的某一已知点为原点，建人员选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。该立一个新的坐标系，称为工件坐标系。该坐标系的原点称为程序原

15、点或编程原点。坐标系的原点称为程序原点或编程原点。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。新的工件坐标系所取代。工件坐标系坐标轴的确定工件坐标系坐标轴的确定：工件坐标系的Z轴与机床坐标系的Z轴平行，正方向一致，选择零件的主要进给切削方向为X轴。在数控车床上加工工件时，工件原点一般设置在主轴中心线与工件有在数控车床上加工工件时，工件原点一般设置在主轴中心线与工件有断面的交点处；在数控铣床上加工工件时，工件原点一般设置在进刀断面的交点处；在数控铣床上加工工件时，工件原点一般设置在进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称中心上。方向一侧工件外轮

16、廓表面的某个角上或对称中心上。vv 应尽量选择在零件的应尽量选择在零件的应尽量选择在零件的应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准设计基准或工艺基准设计基准或工艺基准设计基准或工艺基准上；上；上；上；vv尽可能选在尽可能选在尽可能选在尽可能选在尺寸精度高、粗糙度低的表面尺寸精度高、粗糙度低的表面尺寸精度高、粗糙度低的表面尺寸精度高、粗糙度低的表面上；上；上；上；vv最好选择在最好选择在最好选择在最好选择在对称中心对称中心对称中心对称中心上。上。上。上。程序原点：程序原点：工件坐标系的原点，工件坐标系的原点，它是零件图上最重要的设计基准点，它是零件图上最重要的设计基准点，它是零件图上最重要的设计基准

17、点，它是零件图上最重要的设计基准点，一般用一般用一般用一般用G92G92G92G92或或或或G54G59G54G59G54G59G54G59指定。指定。指定。指定。选选择择原原则则5.绝对坐标与相对坐标绝对坐标与相对坐标、绝对坐标：坐标系内所有坐标点的坐标植均从某、绝对坐标：坐标系内所有坐标点的坐标植均从某 一固定点一固定点坐标原点坐标原点计量的坐标系，称计量的坐标系，称 为绝对坐标系。为绝对坐标系。绝对坐标表示法绝对坐标表示法 5.绝对坐标与相对坐标绝对坐标与相对坐标、相对坐标：坐标系内某一位置的坐标尺寸用相对、相对坐标：坐标系内某一位置的坐标尺寸用相对 于于前一位置的坐标尺寸的增量前一位置

18、的坐标尺寸的增量进行计进行计 量的坐标系，称为相对坐标系。量的坐标系，称为相对坐标系。相对坐标表示法相对坐标表示法 6.对刀点、换刀点的确定（1）对刀 目的：告诉数控系统工件在机床坐标系中的位置。意义：将工作原点（编程零点）在机床坐标系中的位置坐标值预存到数控系统。工件进行加工前，必须通过对刀来建立机床坐标系和工件坐标系的位置关系。所谓对刀，是指将刀具移向对刀点，并使刀具的刀位点和对刀点重合的操作。刀位点：用以表示刀具特征的点，如车刀、镗刀的刀位点是指刀尖点或刀尖圆弧中心，立铣刀的刀位点是指刀具底面的中心，球头铣刀的刀位点是球心，钻刀的刀位点是钻尖。对刀精度的高低直接影响工件的加工精度。目前，

19、数控机床可以采用人工对刀，但对操作者的技术要求较高；也可以采用高精度的专用对刀仪进行对刀，以保证对刀精度。对刀点的确定对刀点不仅是加工程序的起点，而且往往还是加工程序的终点。对刀点选择的正确与否，将直接影响最终的加工精度。选择对刀点应遵循以下原则：在机床上容易找正；加工过程中便于检查；引起的加工误差要小；为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准上。如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点；应便于坐标值的计算，对于建立了绝对 坐标系的数控机床，对刀点最好选择在坐标系的原点上，或选在已知坐标值的点上；尽量使加工程序中刀具引入路线短并便于换刀；必要时，对刀点可设定在工件的某一要素或其延

20、长线上，或设定在与工件定位基准有一定坐标关系的夹具某位置上。对刀方法l定位对刀法：将刀位点调整到与对刀基准点（预设）重合。l光学对刀法：将刀位点调整到与对刀基准点（光学显微镜或投影放大镜的十字基准刻线交点）重合。lATC对刀法：光学对刀镜与CNC组合，需将显微镜十字刻线交点调整到机床固定原点。以上三种方法均可能受手动和目测误差影响，对刀以上三种方法均可能受手动和目测误差影响，对刀精度精度有限有限。l试切对刀法：通过试切对刀，结果更加准确可靠。换刀点的确定需要在加工过程中进行自动换刀的加工中心、数控车床等多刀加工的机床，编程时还要设置换刀点。为防止换刀时碰伤工件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件

21、外面，并要有一定的安全量。一般在编程中，换刀点就选在起刀点上。2.2.程序的结构与格式2.2.1 程序的结构一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。加工程序的一般格式举例：O1000 /程序号N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 /程序内容N300 M30 /程序结束1）程序号程序号有两种形式：一种是英文字母O和14位正整数组成；另一种是由英文字母（P、等）开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。2）程序内容程序主体是由若干个程序段组成的，是整个程序的核心，表示机床要完成

22、的加工内容。每个程序段一般占一行。3）程序结束程序结束指令可以用M02或M30，它位于整个主程序的最后。程序段程序段程序段程序段是组成程序的基本单元，它由若干个程序字（或称功能字）组成，用来表示机床执行的某一个动作或一组动作。程序字是由英文字母表示的地址符和若干位数字组成。2.2.2 程序段格式表示地址符的英文字母的含义功能地址字母意义程序号O、P程序编号，子程序号的指定程序段号N程序段顺序编号准备功能G指令动作的方式坐标字X、Y、Z坐标轴的移动指令A、B、C；U、V、W附加轴的移动指令I、J、K圆弧圆心坐标进给速度F进给速度的指令主轴功能S主轴转速指令（rmin-1）刀具功能T刀具编号指令辅

23、助功能M主轴、冷却液的开关，工作台分度等补偿功能H、D补偿号指令暂停功能P、X暂停时间指定循环次数L子程序及固定循环的重复次数圆弧半径R实际是一种坐标字 程序段的格式程序段的格式程序段的格式程序段的格式是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。目前广泛采用的是地址符可变程序段格式地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式），其编排格式如下：N _ G _ X _ Y _ Z _ I _ J _ K _ P _ Q _ R_ A _ B _ C _ F _ S _ T _ M _ LF 这种格

24、式的特点是：程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。2.程序段内各字的说明在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符。如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”

25、为地址中的内容。顺序号字顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般为19999中的任意数字。数控加工中的顺序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和

26、N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12等。准备功能字G G G指令指令准备功能准备功能 作用：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、作用：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀补刀补 、刀偏、暂停等多种操作，使数控机床作好某种、刀偏、暂停等多种操作，使数控机床作好某种操作准备的指令。操作准备的指令。组成：组成：G G后带二位数字组成，后带二位数字组成，G00G00G99 G99。100100种模态（又称续效代码）指令与非模态（非续效代码）种模态（又称续效代码）指令与非模态（非续效代码）指令。指令。续效代码续效代码，在程序中执行后，一直有效，直到被同组，在程序中执行后，一直有效，直到被同

27、组的代码取代的代码取代或撤销它为止。如。如G01G01 非续效代码，非续效代码，只在所处的程序段中执行且有效。如只在所处的程序段中执行且有效。如G04 G04 尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。它由地址符、“+”、“-”号及绝对值的数值构成。尺寸中的“+”可以省略不写。其中，第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。组成：由在组成：由在X,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,CX

28、,Y,Z,(i,j,k,r)A,B,C后带符号的数字组成。后带符号的数字组成。如如X100,Y-20X100,Y-20等。等。单位：数控系统规定的单位单位：数控系统规定的单位,如如mmmm、度等。、度等。进给功能字F F F指令指令指令指令指定进给速度指令（续效指令）指定进给速度指令（续效指令）进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。组成：组成：直接代码法直接代码法：F F后带若干位数字，如后带若干位数字，如F150,F350F150

29、,F350等。等。后面所带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分后面所带的数字表示实际的速度值，上述两个指令分别表示别表示F=150mm/minF=150mm/min；F=350mm/minF=350mm/min。主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速（续效指令）。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。组成：同F，如S1、S3或S500、S800等。单位：r/min 刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用

30、。组成：组成：T T后跟两位数字后跟两位数字，如，如T11,T28T11,T28等。等。T11T11表示选择表示选择1111号刀具；号刀具；T28T28表示选择表示选择2828号刀具号刀具 或或T T后跟四位数字后跟四位数字，如，如T0101,T0203T0101,T0203等。等。T0101T0101表示选择表示选择1 1号刀具号刀具1 1号刀补号号刀补号 M00指令实际上是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。按下控制面板上的启动指令后，机床重新启动，继续执行后面的程序。M00程序停止指令 M01计划停止指令 M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面

31、板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。M02程序结束指令 M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。该指令写在程序的最后一段。辅助功能字M作用：控制机床及其辅助装置的通断的指令，用地址码M和后面两位数字表示，从M00M99。M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。M03、M04、M05主轴正转、反转、停止指令 M06自动换刀指令 M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。M07、M08、M09冷却液开关指令 M07表示2号

32、冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或液状冷却液开。M09表示关闭冷却液开关。M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。M30程序结束指令 M98、M99子程序调用与返回指令 M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。程序段结束字EIA:CRISO:NL/LF可省略。2.3 常用编程指令2.3.1快速定位和插补指令 快快速速点点定定位位指指令令控控制制刀刀具具以以点点位位控控制制的的方方式式快快速速移移动动到到目目标标位位置置，其其移移动动速速度度由由参参数数来来设设定定。指指令令执执行行开开始始后后，刀

33、刀具具沿沿着着各各个个坐坐标标方方向向同同时时按按参参数数设设定定的的速速度度移移动动，最最后后减减速速到到达达终终点点。注注意意：在在各各坐坐标标方方向向上上有有可可能能不不是是同同时时到到达达终终点点。刀刀具具移移动动轨轨迹迹是是几几条条线线段段的的组组合合，不不是是一一条条直直线线。例例如如，在在FANUC系系统统中中，运运动动总总是是先先沿沿45角角的的直直线线移移动动，最最后后再再在在某某一一轴轴单单向向移移动动至至目目标标点点位位置置，如如图图所所示示。编编程程人人员员应应了了解解所所使使用用的的数数控控系系统统的的刀刀具具移移动动轨轨迹迹情况，以避免加工中可能出现的碰撞情况，以避

34、免加工中可能出现的碰撞。书写格式：书写格式：G00 X(U)G00 X(U)Z(W)Z(W)式中式中X X、Z Z值值是快速点定位的是快速点定位的终终点坐点坐标值标值 例：从例：从A A点到点到B B点快速移点快速移动动的程序段的程序段为为：G00 X30.0 Z20.0 或或G00 U-20.0 W-10.0 XZ1.G00（快速定位）点定位书写书写格式：格式：G00 X G00 X Y Y Z Z 式中式中X X、Y Y、Z Z的的值值是快速点定位的是快速点定位的终终点坐点坐标值标值例：从例：从A A点到点到B B点快速移点快速移动动的程序段的程序段为为：G90 G00 X20 Y30 1

35、.G00快速定位a)同时到达终点b)单向移动至终点 说明：快移速度由系统设定，不由程序指令。移动轨迹通常为折线。快移速度可由快速修调旋钮修正。用于加工前快速定位或加工后快速退刀。为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。G01G01是是指指令令刀刀具具(或或工工件件)以以输输入入的的进进给给速速度度，直直线线移移动动到到程程序序中中的的目目标标点点，其其程序段格式为：程序段格式为：G01 XG01 X（U U）Z Z（W W）F F G01G01是是续续效效指指令令，可可被被G00G00、G02G02或或G03G03取代。取代。如图的编程指令为：如图的编程指令为：绝对绝对方式方式

36、编编程：程：G01 X10 Z10 F100G01 X10 Z10 F100增量方式编程：增量方式编程：G01 U-30 W-10 F100G01 U-30 W-10 F100 2.G01直线插补XZ 所谓插补就是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的起点和终点之间确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或插补原理。G01G01是是刀刀具具(或或工工件件)以以输输入入的的进进给给速速度度，直直线线移移动动到到程程序序中中的的目目标标点点，G01G01是是续续效效指指令令，可被可被G00G00、G02G02或或G03G03修正修正。其程序段格式为：。其程序段格式为：G01 XG01 X

37、 Z Z（或（或Y Y）F F （两坐标联动）两坐标联动）G01 X(ZG01 X(Z、Y)Y)F F （单坐标运动）单坐标运动）例：编程指令为例：编程指令为绝对绝对方式方式编编程：程：G90 G01 X10 Y10 F100G90 G01 X10 Y10 F100增量方式编程：增量方式编程：G91 G01 X-10 Y-20 F100 G91 G01 X-10 Y-20 F100 2.G01直线插补说明：（1）G01指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。（2）实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。（3）G0

38、1和F都是模态代码。（4）G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。2.3.1工作坐标系设定指令 2.32.3 与坐标和坐标系有关的指令与坐标和坐标系有关的指令 92(G50)模态指令程序段格式为：G92 X Y ZX、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。G92X25.0Z350.0设定工件坐标系为X1O1Z1G92X25.0Z10.0设定工件坐标系为X2O2Z2工件坐标系设定35010O2Z1、Z2O1X1X2252.3.2工件坐标系选择指令 工件坐标系选择指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均为模态指令。加工之前，通过MDI(手动键盘输入)方式设定这6个坐标系

39、原点在机床坐标系中的位置，系统则将它们分别存储在6个寄存器中。程序中出现G54G59中某一指令时，就相应地选择了这6个坐标系中的一个。程序段格式为：G54G59 G00/G01 X Y Z(F)2.32.3 与坐标和坐标系有关的指令与坐标和坐标系有关的指令 用G54到G59设置工件坐标系（又称零点偏置）所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。如图，可建立G54G59共6个加工坐标系。其中：G54加工坐标系1，G55加工坐标系2，G56加工坐标系3，G57加工坐标系4，G58加工坐标系5，G59加工坐标系6。注意：使用G54-G59时

40、，不用G92设定坐标系。G54-G59和G92不能混用。工件零点偏置 G52，属于非模态指令，仅在本程序段中有效。程序段格式为：G52 X Y Z A B C2.3.3局部坐标设定指令2.32.3 与坐标和坐标系有关的指令与坐标和坐标系有关的指令 2.3.4直接机床坐标系编程指令 直接机床坐标系编程指令G53，属于非模态指令，只在本程序段中有效。在含有G53指令的程序段中，利用绝对值编程的移动指令的坐标位置是相对于机床坐标系的。插补平面选择插补平面选择 2 2.3.5 G17,G18,G193.5 G17,G18,G19插补平面选择插补平面选择 qq坐标平面指定指令。坐标平面指定指令。G17，

41、G18，G19分别分别表示规定的操作在表示规定的操作在XY,ZX,YZXY,ZX,YZ坐标平面内。坐标平面内。qq程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。书写。qq这类指令为续效指令，这类指令为续效指令，数控机床开机默认平面为数控机床开机默认平面为XYXY平面，故平面，故G17可省略，但在数控车床上只有可省略，但在数控车床上只有ZX平面，所以数平面，所以数控车床编程时，控车床编程时，G18可省略可省略。q当存在刀补时，不得变换定义平面当存在刀补时，不得变换定义平面。qq考虑加工方便，考虑加工方便，考虑加工方便，考虑加工方便，Z Z Z Z坐标可单独编程

42、，坐标可单独编程，坐标可单独编程，坐标可单独编程，不必考虑平面的定义不必考虑平面的定义不必考虑平面的定义不必考虑平面的定义。但编入二。但编入二 轴联动时，必须考虑平面选择问题。轴联动时，必须考虑平面选择问题。2.32.3 与坐标和坐标系有关的指令与坐标和坐标系有关的指令 2.3.6绝对值编程指令与增量值编程指令 绝对值编程指令是G90，增量值编程指令是G91，它们是一对模态指令。G90出现后，其后的所有坐标值都是绝对坐标，当G91出现以后，G91以后的坐标值则为相对坐标 1、尺寸单位设定指令 2.42.4 运运动动路径控制指令路径控制指令 尺寸单位设定指令有G20、G21。其中G20表示英制尺

43、寸，G21表示公制尺寸。G21为缺省值。SIMENS和FAGOR系统采用G71/G70代码。2、进给速度单位的设定指令 G96、G97，均为模态指令。程序段格式为：G96 S；或G97 S G96设定切削点的线速度始终保持在指定值，单位为m/min。G97设定主轴转速，单位为r/min。补充：进刀和退刀方式补充：进刀和退刀方式 对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起始点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起始点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则，如图所示。补充：数控车床的编程特点 1、加工坐标系加工坐标系应与机

44、床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为C向，顺时针为C向，如图所示：加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。2、半径和直径编程 半径和直径编程指令分别为G22和G23。注意，华中数控世纪星HNC-21/22T系统的直径/半径编程采用G36/G37代码。如图，刀尖从A到B时，以绝对值编程为例，程序段为：直径编程 G90 G01 X36 Z8 半径编程 G90 G01 X18 Z8补充：数控车床的编程特点在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图所示：图中A点的坐标值为（3

45、0，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。直径编程补充：倒角、倒圆角编程1、45倒角由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向X轴倒角，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向,如图a)所示。其编程格式为 G01 Z(W)Ii。由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向Z轴倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图b)所示。编程格式编程格式 G01 X(U)Kk。a)Z轴向X轴b)X轴向Z轴倒角指令倒角指令C_C_：倒：倒4545角角R_R_：倒：倒1/41/4圆角圆角格式：格式：(1)(1)倒角：倒

46、角：G01 X_C_G01 X_C_；或或G01 Z_C_G01 Z_C_；例：如图所示倒角部分的程序如例：如图所示倒角部分的程序如下：下：G01 Z-20.0 C4.0 F0.4G01 Z-20.0 C4.0 F0.4；X50.0 C-2.0X50.0 C-2.0；Z-40.0Z-40.0；（2 2）倒圆：倒圆：G01 X_R_G01 X_R_；或或 G01 Z_R_G01 Z_R_；例：如图所示倒圆部分的程序如下例：如图所示倒圆部分的程序如下G01 Z-20.0 R4.0 F0.4G01 Z-20.0 R4.0 F0.4；X50.0 R-2.0X50.0 R-2.0；Z-40.0Z-40.

47、0；注：注：其中其中X X、Z Z是倒角或倒圆切削后的位是倒角或倒圆切削后的位置；置；、是倒圆或倒角终点相对于起、是倒圆或倒角终点相对于起点的方向。点的方向。G02/G03G02/G03是指定刀具（或工件）以输入的进是指定刀具（或工件）以输入的进给速度给速度F F，以圆弧形式移动到程序中的以圆弧形式移动到程序中的目标点目标点，圆心点坐标通过插补参数圆心点坐标通过插补参数I I、J J、K K或圆弧半径值或圆弧半径值R R确定确定。程序段格式为：程序段格式为：G17 G02 XG17 G02 X Y Y I I J J（R R）F F G18 G02 XG18 G02 X Z Z I I K K

48、（R R）F F G19 G02 YG19 G02 Y Z Z J J K K（R R）F F 4.G02/G03顺/逆圆插补圆弧上的终点坐标可以是绝对坐标值，也可以是增量坐圆弧上的终点坐标可以是绝对坐标值，也可以是增量坐标值，由标值，由G90G90、G91G91来规定；来规定；G02与G03圆弧插补的方向除了旋转方向相反以外，其余同G02 从平面以外从平面以外的第的第3 3轴的正向看轴的正向看圆弧的插补方向，如上图。（1）G02/G03判别值得注意的是值得注意的是：圆心的坐标值（圆心的坐标值（I I、J J、K K）也可以是绝对坐也可以是绝对坐标值或增量坐标值，究竟采用哪一种形式，不受标值或

49、增量坐标值，究竟采用哪一种形式，不受G90G90、G91G91的影响，而是由数控系统所决定的。一的影响，而是由数控系统所决定的。一般的数控系统般的数控系统规定规定，圆心的坐标值（圆心的坐标值（I I、J J、K K）采用增量坐标值采用增量坐标值（是圆心相对于起点的增量）。（是圆心相对于起点的增量）。（2）I、J、K的使用（2）I、J的使用练习ABIJ（圆弧起点）（圆弧终点）中心YX102040402010G17 G03 X20 Y40 I-30 J-10 F100逆时针圆弧插补例G17 G90 G03 X5.00 Y25.00 I-20.00 J-5.00 LFG17 G91 G03 X-25

50、.00 Y15.00 I-20.00 J-5.00 LFXZG18 G90 G03 X5.00 Z25.00 I-20.00 K-5.00 LFG18 G91 G03 X-25.00 Z15.00 I-20.00 K-5.00 LF：1）对整圆而言，圆弧起始点就是终点，）对整圆而言，圆弧起始点就是终点，不能使用半径编程。不能使用半径编程。2）输入半径若为）输入半径若为正值正值如如R30则表示则表示小小半圆弧半圆弧，若为，若为负值负值如如R-30则表示则表示大半圆大半圆弧弧。因为由起点到目标点，按同一方向。因为由起点到目标点，按同一方向（顺时针方向或逆时针方向）以半径（顺时针方向或逆时针方向）以

51、半径R作作圆，有两种答案，故圆，有两种答案，故规定规定圆心角圆心角180时，时，R值用负值值用负值表示，表示，180时，时，R值以值以正值表示正值表示，如下页图所示。，如下页图所示。（3）使用半径R编程时应注意半径R正、负号规定70202070XYR50起点终点G90G02X70Y20R50F100；圆弧插补实例：起点为圆弧插补实例：起点为A A，终点为终点为B B 的圆弧插补程序的圆弧插补程序G17 G90 G02 X55.00 Y15.00 R15.00 LFG17 G90 G02 X55.00 Y15.00 I15.00 J0.00 LFG17 G91 G02 X30.00 Y0.00

52、I15.00 J0.00 LFG02/G03的插补方向：从从Y Y轴的正方向看轴的正方向看凹圆弧凸圆弧（4）数控车床圆弧插补G02/G03数控车床圆弧指令练习G03 X35 Z-103 R18G03 X35 Z-103 R18G02 X24 Z-48 I0 K-5G02 X24 Z-48 I0 K-5G03 X20 Z90 I0 K-10G03 X20 Z90 I0 K-10G02 X40 Z-88.17 R25G02 X40 Z-88.17 R25图图 5-31(P129)5-31(P129)G03 X40 Z-58.17 R36G03 X40 Z-58.17 R36例例2：数控数控车车床床

53、G00G00、G01G01、G02G02、G03G03指令指令编编程程举举例，精加工如例，精加工如图图所示的零件外所示的零件外轮轮廓。廓。O O00020002N010 T0101N010 T0101 M03 S800M03 S800N020 G90 G00 X32 Z2N020 G90 G00 X32 Z2N030 X12N030 X12N040 G01 Z-8.202 F100N040 G01 Z-8.202 F100N050 G02 X18 Z-11.202 R3N050 G02 X18 Z-11.202 R3N060 G01 X20N060 G01 X20N070 Z-25.202N0

54、70 Z-25.202N080 G03 X28 Z-35 R14N080 G03 X28 Z-35 R14N090 G01 Z-48N090 G01 Z-48N100 G00 X32N100 G00 X32N110 X80 Z100 M05N110 X80 Z100 M05N120N120 M30M30练习练习1 1：数控车床：数控车床G00G00、G01G01、G02G02、G03G03指令指令编程练习，精加工零件轮廓。编程练习，精加工零件轮廓。O0003N010 T0101 M03 S800N020 G90 G00 X40 Z0N030 X0N040 G01 X15 Z-15 F100N0

55、50 Z-25N060 G02 X23 Z-29 R4N070 G01 X28 Z-55N080 G03 X38 Z-60 R5N090 G01 Z-72N100 G00 X40N110 X80 Z100 M05N120 M30数控车削加工的对象 概述概述 数控车床编程主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、精度要求高的零件、特殊的螺旋零件、淬硬工件的加工等等。数控车削编程要点 1、绝对、增量灵活运用2、直径编程更方便3、常用固定循环4、

56、按工作轮廓编程，采用刀具半径补偿5、进、退刀采用快速G32G32（螺纹切削指令）（螺纹切削指令）格式：格式：G32 Z_F_G32 Z_F_；圆柱螺纹；圆柱螺纹G32 X_Z_F_G32 X_Z_F_；圆锥螺纹；圆锥螺纹 其中其中F F指定螺纹的螺距。指定螺纹的螺距。例：如图所示圆柱螺纹切削部分的程序如例：如图所示圆柱螺纹切削部分的程序如下下G32 Z-40.0 F3.5G32 Z-40.0 F3.5；绝对坐标；绝对坐标G32 W-45.0 F3.5G32 W-45.0 F3.5；相对坐标；相对坐标注意：螺纹车削加工为成型车削，且切削注意：螺纹车削加工为成型车削，且切削进给量大，刀具强度较差，

57、一般要求分数进给量大，刀具强度较差，一般要求分数次进给加工。在螺纹加工轨迹中应设置足次进给加工。在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段够的升速进刀段 和降速退刀段和降速退刀段2 2，以消除伺服滞后造成的螺距误差。，以消除伺服滞后造成的螺距误差。螺纹切削G32 螺纹切削循环 固定循环固定循环 数控车床编程牙型较深，螺距较大时，可分数次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得之差按递减规律分配，常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量见下表(双边)（mm）.数控车床编程螺纹切削G32 螺纹切削循环 固定循环固定循环 数控车床编程螺纹切削G32 螺纹切削循环固定循环固定循环 例：车削如图所示

58、工件，车削M161的螺纹部分，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为0.65mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取=2mm、2 1mm，进刀方法为直进法。O032N10G90G50X30Z2N20M06T0302N30M03S100N40G00X15.4N50G32Z26F1N60G00X30N70Z2N80X15N90G32Z26F1N100G00X30N110Z2N120X14.7N130G32Z26F1N140G00X30N150Z2N160T0300N170M05N180M02数控车床编程2、螺纹切削循环G92 螺纹切削

59、循环固定循环固定循环 程序段格式：G92X(U)Z(W)RCF其中：C螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；程序段格式：G92X(U)Z(W)RCF其中：R螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。其符号为差的符号,加工圆柱螺纹时，R为0时，可省略。数控车床编程2、螺纹切削循环G92 螺纹切削循环固定循环固定循环 例：车削如图所示工件，车削M161的螺纹部分，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为0.65mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取1=2mm、21mm，进刀方法为直进法。O0082N10G90G50X30Z2N20M03N30M06

60、T0302N40G92X15.4Z26F1N50G92X15Z26F1N60G92X14.7Z26F1N70T0300N80M05N90M021、内(外)径切削循环G90 简单固定循环固定循环固定循环 (1)圆柱面内(外)径切削循环程序段格式为：G90XZF数控车床编程(2)圆锥面内(外)径切削循环程序段格式为：G90XZRF R值为切削起点B与切削终点C的X坐标值之差（半径值）。数控车床编程1、内(外)径切削循环G90 简单固定循环固定循环固定循环 例：如图所示，用G90指令编程，毛坯直径34，工件直径24，分三次车削。O080 N05 M03 S400;N10 G50 X60 Z80;N1

61、5 G00 X40 Z60;N20 G90 X30 Z20 F0.25;(AB1C1DA)N30 X27;(AB2C2DA)N40 X24;N50 G00 X60 Z80;N60 M02;2、端面切削循环G94 简单固定循环固定循环固定循环 (1)端平面切削循环程序段格式为：G94XZF数控车床编程(2)端锥面切削循环程序段格式为：G94XZKF K值为切削起点B与切削终点C的z坐标值之差（半径值）。G90与G94的区别只是切削方向的不同，G94的切削方向是X轴方向，主要适用于X向进给量大于Z向进给量的情况数控车床编程2、端面切削循环G94 简单固定循环固定循环固定循环 例：如图所示，每次吃刀

62、2mm，每次切削起点位距工件外圆面5mm。O0081N10 G00 X60 Z45 M03N20 G94 X25 Z33.5 K-3 F100N30 Z31.5N40 Z29.5 N50 Z27.5 N60 Z25.5 N70 M05N80 M02 刀具位置补偿 数控车床的刀具补偿数控车床的刀具补偿 数控车床编程基准刀刀具位置补偿刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿刀具半径补偿数控车床的刀具补偿数控车床的刀具补偿 数控车床编程刀尖圆弧半径和理想刀尖点刀尖圆弧半径对加工精度的影响图4.理想刀尖位置号数控车床编程刀具圆弧半径补偿的实现数控车床的刀具补偿数控车床的刀具补偿 G40(G41/G4

63、2)G01(G00)X Z FG40：取消刀尖圆弧半径补偿，也可用T00取消刀补；G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图（a）。G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图（b）。（a）（b）数控车床编程刀具圆弧半径补偿的实现数控车床的刀具补偿数控车床的刀具补偿 1、G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。2、当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序

64、。3、可以用同一把刀尖半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行粗、精加工。设精加工余量为，则粗加工的刀具半径补偿量为R，精加工的补偿量为R。例：车削如图所示工件。毛坯为锻件，用一把90偏刀分粗、精车两次进给，已知刀尖圆弧半径R0.2mm，精车余量0.3mm。数控车床编程刀具圆弧半径补偿的实现 数控车床的刀具补偿数控车床的刀具补偿 O0100主程序N10G50 X60 Z80N20M03N30M06T0101N40M98P0111N50T0100N60M06T0102N70M98P0111N80T0100N90M05N100M02O0111子程序N110G01G42X20Z62N120G01Z40N130X40Z15N140Z0N150G40G00X60Z80N160 M99第5章数控编程基础典型的数控机床