第二章数控编程原理课件

数控机床之所以能够自动地加工出符合图纸要求的数控机床之所以能够自动地加工出符合图纸要求的零件，其关键是我们将载有零件加工信息的载体即控制零件，其关键是我们将载有零件加工信息的载体即控制介质输入到它的数控装置，这样它才能实现人的意愿。介质输入到它的数控装置，这样它才能实现人的意愿。因此，控制介质的制备是数控机床工作之前所必须做的因此，控制介质的制备是数控机床工作之前所必须做的准备工作。准备工作。通常，我们把从有了零件图后到获得控制介通常，我们把从有了零件图后到获得控制介质的全过程称为质的全过程称为程序编制程序编制程序编制程序编制。数控机床的程序编制有两种。数控机床的程序编制有两种方式：方式：手工编程手工编程和和自动编程自动编程。本章主要讲述用这两种方。本章主要讲述用这两种方式制备控制介质的过程和方法。式制备控制介质的过程和方法。第二章第二章数控机床的程序编制数控机床的程序编制第一节第一节数控机床编程概述数控机床编程概述 一、程序编制的一般过程一、程序编制的一般过程 工艺处理1）确定装夹方法和对刀点分析零件图纸，选择装夹方法和定位基准分析零件图纸，选择装夹方法和定位基准 对刀点对刀点对刀点对刀点是刀具加工零件时，刀具相对零件运是刀具加工零件时，刀具相对零件运动的起点，因此对刀点动的起点，因此对刀点也叫程序的坐标零点也叫程序的坐标零点。对刀。对刀点可以定在零件上，也可以定在零件外，但点可以定在零件上，也可以定在零件外，但必须与必须与零件的定位基准有一定的关系零件的定位基准有一定的关系，这样才能确定机床，这样才能确定机床坐标系与零件坐标之间的关系坐标系与零件坐标之间的关系2）确定加工路线加工路线加工路线加工路线加工路线就是加工过程中刀具运动的轨迹就是加工过程中刀具运动的轨迹加工路线的选取加工路线的选取：保证零件的加工精度和表面粗糙度保证零件的加工精度和表面粗糙度使数值计算工作简单、程序段少使数值计算工作简单、程序段少应使加工路线最短应使加工路线最短加工精度高加工精度低3）选择刀具和确定切削用量选择刀具的要求是选择刀具的要求是：安装调整方便，刚性好，精度高，耐用度好。对于粗安装调整方便，刚性好，精度高，耐用度好。对于粗精加工，可以采用不同的刀具精加工，可以采用不同的刀具切削用量切削用量：包括包括主轴转速、切削深度和宽度、进给速度主轴转速、切削深度和宽度、进给速度主轴转速、切削深度和宽度、进给速度主轴转速、切削深度和宽度、进给速度等。当粗等。当粗加工、精加工、钻孔、攻丝、拐角处铣削等切削用量不同加工、精加工、钻孔、攻丝、拐角处铣削等切削用量不同时，都应编在程序单内。具体数值应根据机床使用说明书时，都应编在程序单内。具体数值应根据机床使用说明书和切削原理中有关方法，并结合实践予以确定和切削原理中有关方法，并结合实践予以确定4）确定编程中的工艺指令大体上分为两大类大体上分为两大类：一类是准备性工艺指令一类是准备性工艺指令为插补运算做好准备的工艺指令；如为插补运算做好准备的工艺指令；如G00 另一类是辅助性工艺指令另一类是辅助性工艺指令与插补运算无关，如主轴的起停、正反转等，与插补运算无关，如主轴的起停、正反转等，如：如：M025）确定程序编制中的误差程序程序编编制中的制中的误误差由三部分差由三部分组组成成P=f（a，b，c）式式中中 a逼逼近近误误差差：即即采采用用近近似似计计算算方方法法逼逼近近零零件件轮轮廓廓 时产时产生的生的误误差；差；b插插补补误误差差：即即采采用用插插补补段段(直直线线，圆圆弧弧等等)逼逼近近 零件零件轮轮廓曲廓曲线时产线时产生的生的误误差；差；c圆圆整整误误差差：即即在在编编程程数数据据处处理理时时，把把小小数数圆圆整整 成脉冲数而成脉冲数而产产生的生的误误差。差。在零件图中给出的允许公差，分配给编程的只是一小部分。在零件图中给出的允许公差，分配给编程的只是一小部分。因为数控机床的加工误差还包括：控制系统误差、伺服系统误因为数控机床的加工误差还包括：控制系统误差、伺服系统误差、零件的定位误差、对刀误差以及刀具和机床弹性变形误差，差、零件的定位误差、对刀误差以及刀具和机床弹性变形误差，其中伺服系统和零件定位误差是主要的，其中伺服系统和零件定位误差是主要的，一般取编程误差一般取编程误差P为为允许公差的允许公差的15110数值计算 各几何元素之间的连接点称为各几何元素之间的连接点称为基点基点，在相邻在相邻基点间只能是一个几何元素基点间只能是一个几何元素 在一次插补的数控系统中，任一几何元素均以在一次插补的数控系统中，任一几何元素均以直线逼近应根据允许编程误差，将曲线分割成若直线逼近应根据允许编程误差，将曲线分割成若干段直线，相邻两直线的交点称为干段直线，相邻两直线的交点称为节点节点。显然，。显然，由直线组成的零件轮廓其基点也就是节点由直线组成的零件轮廓其基点也就是节点基点节点1）基点和节点 对于没有刀具偏移运动的数控系统，应计算出刀具对于没有刀具偏移运动的数控系统，应计算出刀具中心轨迹的基点和节点。而在一次插补的数控系统中，中心轨迹的基点和节点。而在一次插补的数控系统中，虽然具有刀具偏移功能，但除要求算出零件轮廓的基点虽然具有刀具偏移功能，但除要求算出零件轮廓的基点和节点外，往往还要求算出刀具中心轮廓的基点和节点和节点外，往往还要求算出刀具中心轮廓的基点和节点2）刀具中心轨迹的计算不同的数控系统有不同的辅助计算：不同的数控系统有不同的辅助计算：增量计算增量计算增量计算增量计算对于增量坐标的数控对于增量坐标的数控系统，应该计算出后一节点相系统，应该计算出后一节点相对于前一节点的增量值对于前一节点的增量值计算脉冲数计算脉冲数计算脉冲数计算脉冲数数值计算是以毫米数值计算是以毫米(mm)为单位进行的，为单位进行的，而数控系统要求输入脉冲数，故应将计算数值换算而数控系统要求输入脉冲数，故应将计算数值换算为脉冲数为脉冲数辅助程序的数值计算辅助程序的数值计算辅助程序的数值计算辅助程序的数值计算由对刀点到切入点的程序，由由对刀点到切入点的程序，由切削完了返回到对刀点的程序都是切削完了返回到对刀点的程序都是辅助程序辅助程序。在数。在数值计算中，也应算出辅助程序所需数据值计算中，也应算出辅助程序所需数据XYOBCDA3）辅助计算编写程序单 根据计算出根据计算出的数值和已确定的数值和已确定的运动顺序、刀的运动顺序、刀号、切削参数以号、切削参数以及辅助动作，按及辅助动作，按照数控装置规定照数控装置规定使用的功能指令使用的功能指令代码及程序段格代码及程序段格式，逐段编写加式，逐段编写加工程序单。在程工程序单。在程序段之前加上程序段之前加上程序的顺序号，在序的顺序号，在其后加上程序段其后加上程序段结束符号结束符号 程序单编写完之后，还必须将其内程序单编写完之后，还必须将其内容记录在控制介质上，作为数控机床数容记录在控制介质上，作为数控机床数控装置的输入信息。控制介质多为穿孔控装置的输入信息。控制介质多为穿孔带，也可以是磁带。对于有的数控机床带，也可以是磁带。对于有的数控机床也可以将程序单的内容直接用数控装置也可以将程序单的内容直接用数控装置的键盘输入存储的键盘输入存储制备控制介质程序校验和首件试切 程序单和程序介质制备完毕后必须经过程序单和程序介质制备完毕后必须经过校验和试切才能正式输入使用。校验和试切才能正式输入使用。一般方法一般方法是是将控制介质上内容直接输入到将控制介质上内容直接输入到将控制介质上内容直接输入到将控制介质上内容直接输入到CNCCNC装置进行装置进行装置进行装置进行机床的空运转检查。在具有机床的空运转检查。在具有机床的空运转检查。在具有机床的空运转检查。在具有CRTCRT屏幕图形显屏幕图形显屏幕图形显屏幕图形显示的数控机床上，可用图形模拟刀具相对于示的数控机床上，可用图形模拟刀具相对于示的数控机床上，可用图形模拟刀具相对于示的数控机床上，可用图形模拟刀具相对于工件的运动工件的运动工件的运动工件的运动。但这些方法只能检查运动是否。但这些方法只能检查运动是否正确，不能检查由于刀具调整不当或编程计正确，不能检查由于刀具调整不当或编程计算不准而造成的工件误差的大小。因此，算不准而造成的工件误差的大小。因此，还还还还必须用首件试切的方法进行实际切削检查必须用首件试切的方法进行实际切削检查必须用首件试切的方法进行实际切削检查必须用首件试切的方法进行实际切削检查。它不仅可检查出程序单和控制介质的错误，它不仅可检查出程序单和控制介质的错误，还可知道加工精度是否符合要求。当发现尺还可知道加工精度是否符合要求。当发现尺寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改程序单，或者进行尺寸补偿程序单，或者进行尺寸补偿二、手工编程与自动编程二、手工编程与自动编程 手工编程手工编程适用于适用于几何形状不太复杂的简单零件几何形状不太复杂的简单零件，因，因为加工这种零件所需的程序不多，坐标计算也较筒单，为加工这种零件所需的程序不多，坐标计算也较筒单，穿孔带也不长，出错的可能性小，用手工编程既经济又穿孔带也不长，出错的可能性小，用手工编程既经济又及时及时 自动编程自动编程适用于适用于复杂零件复杂零件，或者是，或者是需要进行复杂的需要进行复杂的工步与工艺处理的零件工步与工艺处理的零件，其编程计算相当繁琐，程序量，其编程计算相当繁琐，程序量大，手工编程很难完成大，手工编程很难完成 自动编程也称计算机辅助编程，它是用一台配有打自动编程也称计算机辅助编程，它是用一台配有打印机和自动穿孔机的通用计算机来完成图印机和自动穿孔机的通用计算机来完成图2-1所示的全过所示的全过程程比 较EIA代码 美国电子工业协会第二节第二节有关编程代码及格式有关编程代码及格式 一、穿孔带和代码一、穿孔带和代码 数控机床的信息读入方式有两种：数控机床的信息读入方式有两种：1 1、手动输入、手动输入 键盘、波段开关、插销板等键盘、波段开关、插销板等 2 2、自动输入、自动输入 穿孔带穿孔带、磁带等、磁带等五单位五单位八单位八单位多用于线切割简易数控及点位控制等简单功能的数控机床 广泛用于车、铣、自动换刀等多功能的数控机床上 ISO代码 国际标准化组织 EIA代码补奇列5 58 8特点：特点：EIA代码为补奇代码代码为补奇代码;第第8列孔只用作程序列孔只用作程序段结束段结束CR符号符号;其容量为其容量为 2664Iso代码补偶列ISO代码为补偶代码代码为补偶代码;ISOISO代码有特征可寻，代码有特征可寻，其数字码在第其数字码在第5 5列第列第6 6列都有孔，字母码在列都有孔，字母码在第第7 7列都有孔列都有孔 ;ISOISO代码的容量则为代码的容量则为 2 27 7128 128 8 8 由此可见，与由此可见，与EIA代码相比，代码相比，ISO代码具代码具有信息量大、可靠性高、与当今数据传输系有信息量大、可靠性高、与当今数据传输系统统一等优点，所以目前许多国家生产的软统统一等优点，所以目前许多国家生产的软线与硬线数控系统已采用线与硬线数控系统已采用ISO代码。在代码。在19711973年间，英国、日本等国已在有关数控机年间，英国、日本等国已在有关数控机床国家标准中采用床国家标准中采用ISO代码，美国电子工业协代码，美国电子工业协会也在会也在EIARS-358标准中规定了标准中规定了ISO代码与代码与EIA代码并存，作为过渡措施。一些数控机床代码并存，作为过渡措施。一些数控机床中设立了中设立了EIAISO代码转换的功能，允许采代码转换的功能，允许采用两种代码中的任意一种。用两种代码中的任意一种。比较二、程序段格式二、程序段格式二、二、程序程序段格式段格式程序段格式程序段格式又称为数控纸带的格式，或穿孔纸带信息又称为数控纸带的格式，或穿孔纸带信息安排格式。安排格式。所谓所谓程序段程序段，就是指为了完成某一动作要求所需的功，就是指为了完成某一动作要求所需的功能能“字字”的组合。的组合。“字字”是表示某一功能的一组代码符号，是表示某一功能的一组代码符号，如如X2500为一个字，表示为一个字，表示x向尺寸为向尺寸为2500；F20为一个字，为一个字，表示进给速度为表示进给速度为20。下面介绍。下面介绍ISO标准中常用功能字。标准中常用功能字。例如：例如：N001G00X-20Y12F300S300T02起始起始中间中间结尾结尾程序段组成：程序段组成：NXXX若干个功能字若干个功能字LF序号字 程序段结束符 字地址符功功能能代代码码备备注注程序号程序号O或或%程序号程序号程序段序号程序段序号N顺序号顺序号准备功能准备功能G定义运动方式定义运动方式坐标地址坐标地址X、Y、ZA、B、C、U、V、WRI、J、K轴向运动指令轴向运动指令附加轴运动指令附加轴运动指令圆弧半径圆弧半径圆心坐标圆心坐标进给速度进给速度F定义进给速度定义进给速度主轴转速主轴转速S定义主轴转速定义主轴转速刀具功能刀具功能T定义刀具号定义刀具号辅助功能辅助功能M机床的辅助动作机床的辅助动作偏置号偏置号H、D偏置号偏置号子程序号子程序号P子程序号子程序号重复次数重复次数L子程序的循环次数子程序的循环次数参数参数P、Q、R固定循环参数固定循环参数暂停暂停P、X暂停时间暂停时间准备功能字准备功能字坐标功能字坐标功能字进给功能字进给功能字主轴转速功能字主轴转速功能字刀具功能字刀具功能字辅助功能字辅助功能字1、常用功能字、常用功能字 1、常用功能字、常用功能字准备功能字G准备功能字准备功能字 以地址符以地址符G为首，后跟为首，后跟二位数字二位数字(GOOG99)组成组成坐标功能字坐标功能字坐标功能字 用来设定机床多坐标的位移量。它一般用来设定机床多坐标的位移量。它一般使用使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E等地址符为首，在地址符后紧等地址符为首，在地址符后紧跟着带有正跟着带有正()、负、负(一一)的一串数字，该数的一串数字，该数字一般以系统脉冲当量为单位，不使用小数字一般以系统脉冲当量为单位，不使用小数点。一个程序段中有多个尺寸字时，一般按点。一个程序段中有多个尺寸字时，一般按上述地址符顺序排列上述地址符顺序排列。如：如：X20Y-17X50.如：如：X50.0都可以表示沿都可以表示沿X轴移动轴移动50mmX50000进给功能字进给功能字用来指定刀具相对工件运动的速度，其用来指定刀具相对工件运动的速度，其单位一般为单位一般为mmmin。当进给速度与主轴转当进给速度与主轴转速有关时，如车螺纹、攻丝或套扣等使用的速有关时，如车螺纹、攻丝或套扣等使用的单位为单位为mmr。进给功能字以地址符进给功能字以地址符“F”为为首，其后跟一串数字代码。具体有以下几种首，其后跟一串数字代码。具体有以下几种指定方法指定方法：三位数代码法三位数代码法二位数代码法二位数代码法一位数代码法一位数代码法直接指定法直接指定法进给功能字FF后跟三位数字，第一位为进给速度的整后跟三位数字，第一位为进给速度的整数位数加上数位数加上“3”，后二位是进给速度的前二，后二位是进给速度的前二位有效数字。位有效数字。例如：例如：三位数代码法三位数代码法1728mmminF71715.25mmminF5150.1537mmminF315FXXXFXX对对F后后跟跟的的二二位位数数字字代代码码，规规定定了了与与0099相相对对应应的的速速度度表表,除除F00与与F99外外，进进给给速速度度由由F01向向F98递递增增，递递增增按按等等比比系系数数上上升升二位数代码法二位数代码法一位数代码法一位数代码法对于速度档较少的数控机床可用对于速度档较少的数控机床可用F后跟一位后跟一位数，即数，即O9指定对应的十种预定进给速度指定对应的十种预定进给速度直接指定法直接指定法象尺寸字中的坐标位移量一样，在象尺寸字中的坐标位移量一样，在F后面按后面按照预定的单位直接写上要求的进给速度照预定的单位直接写上要求的进给速度FX主轴转速功能字S、刀具功能字刀具功能字刀具功能字主轴转速功能字主轴转速功能字主轴转速功能字的作用是用来指定主轴主轴转速功能字的作用是用来指定主轴速度，单位为速度，单位为rpm，它以地址符它以地址符S为首，后最为首，后最一串数字。它一串数字。它与以与以F为首的进给功能字一样可为首的进给功能字一样可采用三位、二位、一位数字代码法或直接指采用三位、二位、一位数字代码法或直接指定法定法。数字的意义、分档办法及对照表与进。数字的意义、分档办法及对照表与进给功能字通用，只是单位改为转分给功能字通用，只是单位改为转分在具有换刀功能的机床上，刀具功能字用以在具有换刀功能的机床上，刀具功能字用以选择替换刀具。刀具功能由地址符选择替换刀具。刀具功能由地址符T为首，其后为首，其后一般跟二位数字，代表刀具的编号。一般跟二位数字，代表刀具的编号。辅助功能字M辅助功能字辅助功能字辅助功能字辅助功能字以地址符以地址符M为首，为首，其后跟两位数字其后跟两位数字MOOM99程序举例下下面面通通过过一一个个简简单单零零件件的的加加工工实实例例说说明明程程序序格格式式的的构构成成，如如图图所所示示，加加工工矩矩形形轮轮廓廓的的工工件件，工工作作坐坐标标系系设设在在工工件件的的上上表表面面中中心心，刀刀具具从从中中心心出出发，逆时针加工一周，加工程序为：发，逆时针加工一周，加工程序为：O0001N0001G90G00X0Y0Z100.0S300M03；N0002G00X0Y-50.0;N0003G01Z-50.0F100;N0004X100.0;N0005Y50.0;N0006X-100.0;N0007Y-50.0；N0008X0;N0009Z100.0;N0010Y0M05;N0011M30;2、常用的程序段格式、常用的程序段格式2、常用的程序段格式、常用的程序段格式固定顺序程序段格式固定顺序程序段格式带有分隔符的固定顺序程序段格式带有分隔符的固定顺序程序段格式字地址程序段格式字地址程序段格式（又称字地址可（又称字地址可变程序段格式）变程序段格式）固定顺序程序段格式固定顺序程序段格式固定顺序程序段格式早早期期由由于于数数控控装装置置简简单单，规规定定了了固固定定顺顺序序式程序段格式，例如：式程序段格式，例如：007010250013400153002LFNGXYFSM带分隔符的带有分隔符的固定顺序程序段格式带有分隔符的固定顺序程序段格式 在在固固定定顺顺序序程程序序段段之之后后又又产产生生了了一一种种具具有有分分隔隔符符TAB的的固固定定顺顺序序程程序序段段格格式式。其其基基本本形形式式与与上上述述格格式式相相同同，只只是是各各字字间间用用分分隔隔符隔开，以表示地址的顺序，如上例可写为；符隔开，以表示地址的顺序，如上例可写为；007TAB01TAB+02500TAB一一13400TAB15TAB30TAB02LFNGXYFSM字地址程序段格式字地址程序段格式字地址程序段格式字地址程序段格式 这这是是目目前前使使用用最最多多的的程程序序段段格格式式。以以这这种种格格式式表表示示的的程程序序段段每每一一个个字字之之前前有有地地址址码码用用以以识识别别地地址址，因因此此对对不不需需要要的的字字或或与与上上程程序序段段相相同同的的字字都都可可省省略略。一一个个程程序序段段内内的的各各字字也也可可以以不不按按顺顺序序排排列列，但但为为了了编编程程序序方方便便，常常按按一一定定顺顺序序排排列列。采采用用这这种种程程序序段段格格式式虽虽然然增增加加了了地地址址读读入入电电路路，但但编编程程直直观观灵灵活活，便便于于检检查查，可可缩缩短短穿穿孔孔带带，广广泛泛用用于于车车、铣铣等数控机床等数控机床。对对于于字字地地址址格格式式的的程程序序段段可可以以用用一一般般形形式式来来表表示示。如如：N3G2X23Y23F4S4T2M2，式中式中:N3字地址字地址N后跟三位数表示程序段序号；后跟三位数表示程序段序号；G2准备功能字后跟二位数；准备功能字后跟二位数；X23Y23意义与意义与X23相同；相同；F4进给功能字后跟四位数字指定进给速度；进给功能字后跟四位数字指定进给速度；S4-主轴转速功能字后跟四位数字指定主轴转速；主轴转速功能字后跟四位数字指定主轴转速；T2-刀具功能字后跟二位数来选择刀具；刀具功能字后跟二位数来选择刀具；M2-辅助功能字后跟二位数字。辅助功能字后跟二位数字。小数点后三位小数点后三位小数点前两位小数点前两位具有方向具有方向+、号号坐标轴地址坐标轴地址右右手手笛笛卡卡尔尔坐坐标标系系统统 三、数控机床坐标系和运动方向的规定三、数控机床坐标系和运动方向的规定坐标轴规定各坐标轴及正方向的规定方法各坐标轴及正方向的规定方法 Z轴轴由由传传递递切切割割动动力力的的主主轴轴所所规规定定，使使工工件件与与刀刀具具的的距距离离增增加加的的方方向向为为Z的的正正方方向向，即即刀刀具具进入工件的方向为进入工件的方向为Z方向。方向。X轴轴一一般般是是水水平平的的，且且与与工工件件装装夹夹面面平平行行。在在工工件件旋旋转转的的机机床床上上，X运运动动方方向向是是径径向向的的，与与横横向向导导轨轨平平行行。刀刀具具离离开开工工件件旋旋转转中中心心的的方方向向是是+X方方向向。在在刀刀具具旋旋转转的的机机床床上上，若若Z坐坐标标水水平平时时，由由主主轴轴向向工工件件看看时时+X方方向向向向右右。若若Z坐坐标标是是垂垂直直的，由主轴向立柱看时的，由主轴向立柱看时+X方向向右。方向向右。Y轴及正方向按右手笛卡尔坐标系统决定。轴及正方向按右手笛卡尔坐标系统决定。车床举例数控机床坐标系数控机床坐标系机床坐标系与机床原点工件坐标系和工件原点绝对坐标与相对坐标编程原点、对刀点、起刀点是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。机床上有一些固定的基准线，如主轴中心线如主轴中心线；固定的基准面，如工作台面、主轴端面、工作台侧如工作台面、主轴端面、工作台侧面和面和T T型槽侧面。型槽侧面。当机床的坐标轴手动返回各自的原点(又称零点)以后，用各坐标轴部件上的基准线和基准面之间的距离来决定机床原点的位置，该点在该点在数控机床的使用说明书上均有说明。数控机床的使用说明书上均有说明。图图例例机床坐标系机床坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图以工件图样上的某一固定点为原点，样上的某一固定点为原点，(也称也称工件原点工件原点)所建立的所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。在加工时，工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点之间的距离通过测量某些基准面、线之间的距离来确定)，这个距离称为工件原点偏置，如图例所示。该偏置值需预存到数控系统中，在加工时，工件原点偏在加工时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。坐标系确定加工时的坐标值。因此，编程人员可以不必考虑工件在机床上的安装位置和安装精度，而利用数控系统的原点偏置功能，通过工件原点偏置值，来补偿工件在工作台上的装夹位置误差，使用起来十分方便，现在大多数数控机床均有这种功能。图图例例工件坐标系工件坐标系运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系，称为相对坐标系(或增量坐标系)。所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点计量的坐标系，称为绝对坐标系。在图例中的A、B两点，若以工件绝对坐标系计则 XA=12，YA=15；XB=30，YB=35 若以相对坐标计，则月点的坐标是在以A为原点建立起来的坐标系内计量的，则终点B的相对坐标为：XB=18，YB=20。在编程时，可根据具体机床的坐标系，从编程方便(如根据图纸尺寸的标注方式)及加工精度要求选用坐标系的类型。图图例例绝对坐标与相对坐标绝对坐标与相对坐标坐坐标标原原点点偏偏置置直径编程与半径编程直径编程与半径编程 在数控车削编程中，X坐标值有两种表示方法，即直径编程和半径编程。1直径编程 由于在图样上和在测量时，零件的径向尺寸均以直径表示，所以多数数控车床系统采用直径编程。即绝对坐标方式编程，X值为零件的直径值；相对坐标方式编程，X为刀具径向实际位移量的二倍。如图所示，从A点加工到B点，B点绝对坐标为(40，-20)，增量坐标为(10，-20)。2半径编程 有的数控车床，采用半径编程，即X值为零件半径值或刀具径向实际位移量。如图所示，从A点加工到B点，B点绝对坐标为(20，-20)，增量坐标为(5，-20)。直径半径编程实例对刀点编程原点 对刀点对刀点是刀具加工零件时，刀具相对零件运动的起点，因此（对于无对刀仪的机床而言）对刀点也叫程序的坐标零点（编程原点、工件原点）。对刀点可以定在零件上，也可以定在零件外，但必须与零件的定位基准有一定的关系，这样才能确定机床坐标系与零件坐标之间的关系 编程原点设置 如图所示，在数控车床上，编程原点一般设在工件右端面与主轴回转中心线交点 O Op p上，这种情况下在程序中Z Z坐标是负值；也可以选在工件左端面与主轴回转中心的交点 上，这种情况下在程序中Z坐标是正值。在加工中，编程原点的设置过程称为对刀过程，该过程可在程序中用编程指令设置，也可直接通过操作面板的手动操作设置。编程坐标系设定1设定方法1(一)通过操作面板设置 通过操作面板手动操作使刀具自起刀点移至编程原点处，如图(b)所示。此时将系统置零，使系统各坐标值均为零，完成对刀过程。(二)用编程指令设置 下面介绍两种用指令设定编程坐标原点的方法。1通过起刀点相对编程原点的坐标值来设置 常用指令为G92(有的系统用G50)，其指令格式为 G92 X_Z_ 其中，X、Z为起刀点距编程原点在X向和Z向的距离。该指令一般作为第一条指令放在整个程序的最前面，执行该指令后，即建立了以编程原点为坐标原点的坐标系。用此方法设定编程原点前，刀具位于起刀点处使用对刀仪确定X、Z值。如图(a)所示，已知X值为a，Z值为b，则其指令写为 G92 Xa Zb (b)所示，此时X值为0，Z值为0，其指令写为 G92 X0 Z0设定方法22通过编程原点相对机床零点的坐标值来设置 如图所示(所示两图的编程原点位置不同)机床坐标系为XOZXOZ，编程坐标系为X Xp pO Op pZ Zp p，机床零点O和编程原点O Op p并不重合。假设编程原点O Op p相对机床坐标系的坐标值为(O O，L L)，则设置编程原点指令格式为 G X0 ZL 不同机床，G指令不同，具体使用请参考机床编程说明书。编程坐标系设定2准备功能字准备功能字G详细介绍详细介绍坐标系有关指令坐标系有关指令1、绝对尺寸与增量尺寸指令、绝对尺寸与增量尺寸指令G90G91(ISO代码）代码）uvyxABC3030505040403030oBC程序段加工：程序段加工：G90G01X30Y40（绝对坐标）绝对坐标）或或G91G01X-50Y-30（增量坐标）增量坐标）或或G01U-50V-30（增量尺寸）增量尺寸）2、工件坐标系设定指令、工件坐标系设定指令G92（在（在EIA代码中为代码中为G54）编制程序时首先要设定一个坐标系，程序上的坐标值编制程序时首先要设定一个坐标系，程序上的坐标值均以此坐标系为依据，此坐标系称为工件坐标系。均以此坐标系为依据，此坐标系称为工件坐标系。G92指指令是规定工件坐标系零点的指令。令是规定工件坐标系零点的指令。执行执行G92指令后，也就指令后，也就确定了刀具刀位点的初始位置与工件坐标系坐标原点的相确定了刀具刀位点的初始位置与工件坐标系坐标原点的相对距离。对距离。注意：注意：G92指令执行前的刀具位置，须放在程序所要指令执行前的刀具位置，须放在程序所要求的位置上求的位置上，因刀具在不同的位置，所设定出的工件坐标，因刀具在不同的位置，所设定出的工件坐标系的零点位置也不同。系的零点位置也不同。G92为续效为续效(模态模态)指令，只是在重新设定时，先前的指令，只是在重新设定时，先前的设定才无效。该坐标系在机床重开机时消失设定才无效。该坐标系在机床重开机时消失 G92格式：格式：G92X_Y_Z_；例：例：G92X150.0Y300.0Z200.0；G92实例实例平面选择指令平面选择指令(G17，G18，G19)平面选择指令平面选择指令(G17，G18，G19)在在三三坐坐标标机机床床上上加加工工时时，如如进进行行圆圆弧弧插插补补，要要规规定定加加工工所所在在的平面，用的平面，用G代码可以进行平面选择，如图所示。代码可以进行平面选择，如图所示。G17XY平面平面G18ZX平面平面G19YZ平面平面其中，其中，G17在使用时可以省略。在使用时可以省略。快速定位快速定位(G00)刀刀具具从从当当前前位位置置快快速速移移动动到到切切削削开开始始前前的的位位置置，在在切切削削完完了了之之后后，快快速速离离开开工工件件。一一般般在在刀刀具具非非加加工工状状态态的的快快速速移移动动时时使使用用，该该指指令令只只是是快快速速到到位位，其其运运动动轨轨迹迹因因具具体体的的控控制制系系统统不不同而异，进给速度同而异，进给速度F对对G00指令无效。指令无效。格式：格式：G00X_Y_Z_；例：例：G90G00X40.0Y20.0；如图所示。如图所示。G00直线插补指令直线插补指令(G01)刀刀具具作作两两点点间间的的直直线线运运动动加加工工时时用用该该指指令令，G01指指令令表表示示刀刀具具从从当当前前位位置置开开始始以以给给定定的的速速度度(切切削削速速度度F)，沿沿直直线线移移动到规定的位置。动到规定的位置。格式：格式：G01X_Y_Z_F_;例：例：G01X40.0Y20.0F100;如图如图2-14所示。所示。其中其中G01、F指令都是续效指令，即一直有效直到改变为止。指令都是续效指令，即一直有效直到改变为止。G01G02 G03圆弧插补指令圆弧插补指令(G02，G03)圆弧插补，圆弧插补，G02为顺时针加工，为顺时针加工，G03为逆时针加工为逆时针加工刀刀具具进进行行圆圆弧弧插插补补时时必必须须规规定定所所在在平平面面，然然后后再再确确定定回回转转方方向向，如如图图215所所示示，沿沿圆圆弧弧所所在在平平面面(如如XY平平面面)的的另另一一坐坐标标轴轴的的负负方方向向(-Z)看去，顺时针方向为看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为逆时针方向为G03。格式：格式：G02G03R_I_J_G17X_Y_F_G18G02G03X_Z_R_I_K_F_G19G02G03Y_Z_R_J_K_F_X、Y、Z表示圆弧终点坐标，可以用绝对值，也可以用增量值，表示圆弧终点坐标，可以用绝对值，也可以用增量值，由由G90或或G91指定。指定。圆心的位置圆心的位置圆心的位置圆心的位置通常有以下几种方法：通常有以下几种方法：由圆心指向起点的向量在由圆心指向起点的向量在由圆心指向起点的向量在由圆心指向起点的向量在X,Y,ZX,Y,Z轴上的分量用轴上的分量用轴上的分量用轴上的分量用I,J,KI,J,K表表表表示，如图示，如图示，如图示，如图1 1X XY YI IJ J起点起点起点起点 由起点指向圆心的向量在由起点指向圆心的向量在由起点指向圆心的向量在由起点指向圆心的向量在X,Y,ZX,Y,Z轴上的分量用轴上的分量用轴上的分量用轴上的分量用I,J,KI,J,K表示，表示，表示，表示，如图如图如图如图2 2X XY YI IJ J起点起点起点起点图图图图1 1图图图图2 2R表示法：用半径R带有符号的数值来表示：AB180：R 0 如 R100；BA180：R 0 如 R-100 说明：说明：说明：说明：1 1 1 1。具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定。2 2。G00,G01,G02,G03G00,G01,G02,G03G00,G01,G02,G03G00,G01,G02,G03是同组续效指令，缺省值是同组续效指令，缺省值是同组续效指令，缺省值是同组续效指令，缺省值G01G01G01G01。3 3 3 3。本段终点若与上一段终点位置相同，即起本段终点若与上一段终点位置相同，即起本段终点若与上一段终点位置相同，即起本段终点若与上一段终点位置相同，即起点与终点最终没有相对位移，则可省略不写点与终点最终没有相对位移，则可省略不写点与终点最终没有相对位移，则可省略不写点与终点最终没有相对位移，则可省略不写。ABAB ABABA AB BR100R100XYOABBAXYOG02G02ZZ暂停功能暂停功能G04 自动机床原点返回指令自动机床原点返回指令G28暂停功能暂停功能(G04)G04暂暂停停指指令令可可使使刀刀具具作作短短时时间间无无进进给给加加工工或或机机床床空空运运转转使使加加工表面降低表面粗糙度。工表面降低表面粗糙度。格式：格式：G04X1.6或或G04P1600;1.6或或1600表示表示1.6s，G04为非续效指令。为非续效指令。自动机床原点返回指令自动机床原点返回指令(G28)机机床床原原点点是是机机床床各各移移动动轴轴正正向向移移动动的的极极限限位位置置。如如刀刀具具交交换换时时常用到常用到Z轴参考点的返回。轴参考点的返回。格式：格式：G28X_Y_Z_；例例：G90G28X500.0Y350.0；如图。如图。该指令表示刀具经过中间该指令表示刀具经过中间点坐标返回机床原点。点坐标返回机床原点。(1)刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令(G40，G41，G42)(2)刀具长度偏置指令刀具长度偏置指令(G43，G44，G49)刀具的补偿与偏置指令刀具的补偿与偏置指令（车刀）（车刀）刀具的几何位置补偿刀具的几何位置补偿（车刀）（车刀）假想刀尖假想刀尖车圆锥产生的误差车圆锥产生的误差车圆弧面产生的误差车圆弧面产生的误差（车刀）刀具圆弧半径补偿（车刀）刀具圆弧半径补偿（车刀）刀具半径补偿（车刀）刀具半径补偿（车刀）刀具半径补偿实例（车刀）刀具半径补偿实例 如图(a)所示，未采用刀具半径补偿指令时，刀具以假想刀尖轨迹运动，圆锥面产生误差。图(b)所示，采用刀具半径补偿指令后，系统自动计算刀尖圆弧圆心轨迹，并使刀具按刀尖圆弧圆心轨迹运动，无表面形状误差。A0A1为产生刀补过程，A4A5为取消刀补过程。解：编程如下。解：编程如下。N0040G00X10Z2(快进至快进至A0点点)N0050G41G01X10Z0F40(刀具左补偿刀具左补偿A0A1)N0060Z-20(车车20外圆外圆A1A2)N0070X35Z-55(车锥面车锥面A2A4)N0080G40G01X40Z-55(退刀并取消刀具补偿退刀并取消刀具补偿A4A5)刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令(G40，G41，G42)旋转刀具补偿旋转刀具补偿(1)刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令(G40，G41，G42)在在编编制制轮轮廓廓切切削削加加工工的的场场合合，一一般般以以工工件件的的轮轮廓廓尺尺寸寸为为刀刀具具轨轨迹迹编编程程，这这样样编编制制加加工工程程序序简简单单，即即假假设设刀刀具具中中心心运运动动轨轨迹迹是是沿沿工工件件轮轮廓廓运运动动的的，而而实实际际的的刀刀具具运运动动轨轨迹迹要要与与工工件件轮轮廓廓有有一一个个偏偏移移量量(即即刀刀具具半半径径)，如如图图2-18所所示示。利利用用刀刀具具半半径径补补偿偿功功能能可可以以方方便便地地实实现现这这一一转转变变，简简化化程程序序编编制制，机机床床可可以以自自动动判判断断补补偿偿的的方方向向和和补补偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。半径补偿（铣床）G40刀具补偿取消刀具补偿取消G41刀具左补偿刀具左补偿G42刀具右补偿刀具右补偿G41左补偿指令是沿着刀具前进的方向观察，刀具左补偿指令是沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边，而偏在工件轮廓的左边，而G42则偏在右边，如图则偏在右边，如图219所所示。示。G41、G42皆为续效指令。皆为续效指令。例：例：G90G01G41X100.0Y150.0D01；其中其中D01为补偿值，需提前输入机床内部。为补偿值，需提前输入机床内部。刀具长度偏置指令刀具长度偏置指令(G43，G44，G49)(2)刀具长度偏置指令刀具长度偏置指令(G43，G44，G49)刀刀具具长长度度偏偏置置指指令令用用于于刀刀具具轴轴向向的的补补偿偿，它它可可以以使使刀刀具具在在Z方方向向上上的的实实际际位位移移量量大大于于或或小小于于程程序序的的给给定定值值。另另外外，工工件件加加工工时时，所所选选用用的的刀刀具具长长度度各各异异，在在沿沿Z轴轴方方向向接接近近工工件件时时，为为便便于于统统一一定定位基准，在编程时就使用刀具长度偏置功能位基准，在编程时就使用刀具长度偏置功能(如图如图)。长度补偿（铣床）使用使用G43时时G43正向偏置正向偏置G44负向偏置负向偏置G49偏置取消偏置取消偏置方向的规定，不论程序使用绝偏置方向的规定，不论程序使用绝对坐标指令还是相对坐标指令，刀对坐标指令还是相对坐标指令，刀具沿具沿Z轴移动的坐标值，要考虑由轴移动的坐标值，要考虑由H代码设定的偏置量代码设定的偏置量(刀具长度刀具长度)，当使用当使用G43时时(图图2-20(a)，与程序与程序给定移动量的代数值做加法。使用给定移动量的代数值做加法。使用G44时做减法，从而得到实际的移时做减法，从而得到实际的移动的终点坐标，动的终点坐标，G43称正偏置，称正偏置，G44称负偏置。称负偏置。实例应用举例应用举例(刀具快速接近程序刀具快速接近程序)O0001G90G54X0Y0M03；G43Z100.0H01M08M02快速接近点快速接近点Z轴加工位置轴加工位置固定循环固定循环(G73，G74，G76，G80G89)固定循环固定循环(G73，G74，G76，G80G89)在数控加工中，一些典型的加工工序，如钻孔，一般需要快速接在数控加工中，一些典型的加工工序，如钻孔，一般需要快速接近工件、慢速钻孔、快速回退等固定的动作。又如在车螺纹时，需近工件、慢速钻孔、快速回退等固定的动作。又如在车螺纹时，需要切入、切螺纹、径向退出，再快速返回四个固定动作。将这些典要切入、切螺纹、径向退出，再快速返回四个固定动作。将这些典型的、固定的几个连续动作，用一条型的、固定的几个连续动作，用一条G指令来代表，这样，只须用指令来代表，这样，只须用单一程序段的指令程序即可完成加工，这样的指令称为固定循环指单一程序段的指令程序即可完成加工，这样的指令称为固定循环指令。对钻孔用循环指令，其固定循环指令由令。对钻孔用循环指令，其固定循环指令由6步形成，如图步形成，如图2-21所所示。示。快速移动到快速移动到(X，Y)坐标。坐标。沿沿Z轴快速移动，并达轴快速移动，并达R点。点。切削进给加工。切削进给加工。加工至孔底位置加工至孔底位置(暂停，主轴停，主轴暂停，主轴停，主轴反转等反转等)。返回到返回到R点点(快速返回和切削进给返回快速返回和切削进给返回)。快速返回到起始点。快速返回到起始点。以下说明几个钻孔循环指令：以下说明几个钻孔循环指令：G73指令的格式：指令的格式：G98G99G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_;这里q是每次进刀深度，d是每次的退刀量 G76指令的格式 G76 X_ Y_ Z_ R_ P_ Q_ F_；G98G99G76常用于镗孔加工 G81指令的格式：G76 X_ Y_ Z_ R_ P_ Q_ F_；常用辅助功能常用辅助功能M指令指令M指令是用来控制机床各种辅助动作及开关状态的。如指令是用来控制机床各种辅助动作及开关状态的。如主轴的转与停、冷却液的开与关等等。程序的每一个语句中主轴的转与停、冷却液的开与关等等。程序的每一个语句中M代码只能出现一次。代码只能出现一次。下面介绍一下主要的下面介绍一下主要的M指令指令1M00程序停止程序停止执执行行含含有有M00指指令令的的语语句句后后，机机床床自自动动停停止止。如如编编程程者者想想要要在在加加工工中中使使机机床床暂暂停停(检检验验工工件件、调调整整、排排屑屑等等)，使使用用M00指令，重新启动程序后，才能继续执行后续程序。指令，重新启动程序后，才能继续执行后续程序。2M01选择停止选择停止执行含有执行含有M01的语句时，如同的语句时，如同M00一样会使机床暂时停止，一样会使机床暂时停止，但是，只有在机床控制盘上的但是，只有在机床控制盘上的“选择停止选择停止”键处在键处在“ON”状态时此功能才有效，否则，该指令无效。常用于关键尺状态时此功能才有效，否则，该指令无效。常用于关键尺寸的检验或临时暂停。寸的检验或临时暂停。3M02程序结束程序结束该该指指令令表表明明主主程程序序结结束束，机机床床的的数数控控单单元元复复位位，如如主主轴轴、进进给给、冷却停止，表示加工结束，但该指令并不返回程序起始位置。冷却停止，表示加工结束，但该指令并不返回程序起始位置。4M03主轴正转主轴正转主主轴轴正正转转是是从从主主轴轴+z方方向向看看(从从主主轴轴头头向向工工作作台台方方向向看看)，主主轴轴顺时针方向旋转。顺时针方向旋转。5M04主轴反转主轴反转主主轴轴逆逆时时针针旋旋转转是是反反转转，当当主主轴轴转转向向开开关关M03转转换换为为M04时时，不不需需要要用用M05先先使使主主轴轴停停转转。一一般般用用M03，因因为为刀刀具具一一般般都都是是右右刃刃切切削削。可可用用S指指定定主主轴轴转转速速，执执行行M03代代码码或或M04后后，主主轴轴转转速速并不是立即达到指令并不是立即达到指令S设定的转速。设定的转速。6M05主轴停转主轴停转主轴停止是在该程序段其他指令执行完成后才停止。主轴停止是在该程序段其他指令执行完成后才停止。7M06换刀指令换刀指令常用于加工中心刀库的自动换刀时使用。常用于加工中心刀库的自动换刀时使用。8.M07冷却液开冷却液开执行执行M07后，冷却液、雾状冷却液打开。后，冷却液、雾状冷却液打开。9M08冷却液开冷却液开执行执行G08后，液状冷却液打开。后，液状冷却液打开。10M09冷却液关冷却液关11M19主轴定向停止主轴定向停止主轴准停在预定的角度位置上。主轴准停在预定的角度位置上。12M21X轴镜像轴镜像使使x轴轴运运动动指指令令的的正正负负号号相相反反，这这时时x轴轴的的实实际际运运动动是是程程序序指指定定方向的反方向。方向的反方向。13M22Y轴镜像轴镜像使使Y轴轴运运动动指指令令的的正正负负号号相相反反，这这时时Y轴轴的的实实际际运运动动是是程程序序指指定定方向的反方向。方向的反方向。14M23镜像取消镜像取消15M30程序结束程序结束与与M02同同样样，表表示示主主程程序序结结束束，区区别别是是M30执执行行后后使使程程序序返返回回到开始状态。到开始状态。16M48取消取消G49指令指令17M49进给速度人工调整的功能取消进给速度人工调整的功能取消M49使使机机床床控控制制板板上上的的进进给给倍倍率率按按钮钮(FEEDRATEOVERRIDE无无效效，该该指指令令常常用用于于攻攻丝丝(但但固固定定循循环环如如G76、G84等等不不用用此此指指令令)一一个个以以程程序序号号O开开始始，以以M99结结束束的的程程序序称称作作子子程程序序，子子程程序序是是相相对对于于主主程程序序而而言言的的。当当一一个个零零件件包包括括重重复复的的图图形形时时，可可以以把把这这个个图图形形编编成成一一个个子子程程序序存存如：如：M98P_L_；其中，其中，P为程序号，为程序号，L为调用次数。为调用次数。18M98调用子程序调用子程序在在存存储储器器中中，使使用用时时反反复复调调用用。子子程程序序的的有有效效使使用用可可以以简简化化程程序序并并缩缩短短检检查查时时间间，子子程程序序调调用用命命令令是是M98，子子程程序序可可以以多多重重调调用用，一一般般可可达达四四重重。主主程程序序与与子子程程序序关关系系的的结结构构见见上上图图所所示示19M99子程序结束指令子程序结束指令子程序应用举例，如图子程序应用举例，如图2-26所示，编制加工程序。所示，编制加工程序。O001(主程序主程序)Z-125.0;G17G91G00S250M03;Y40.0F120;M98P100;X30.0；X60.0;Y-40.0；M98P100;X-40.0；X-60.0M05;G00Z125.0;M30;G40X-20.0Y-30.0；O100(子程序子程序)M99；G41X30.0Y30.0D01；A B25505指状铣刀铣削姓名的首字符，铣刀直径为指状铣刀铣削姓名的首字符，铣刀直径为3，设计要，设计要加工的字符的布局，并编制加工程序，刀具默认位加工的字符的布局，并编制加工程序，刀具默认位置在工件的左下角置在工件的左下角,切削深度切削深度3G00:Vmax=300G01G02G03Vmin=10010