常用编程指令练习

1、数控技术概论与加工编程实验一：常用编程指令练习（2学时）实验目的：（1）熟悉OpensoftCNC数控系统及主要操作界面；（2）掌握Opensoft CNC系统的数控程序结构；（3）常用编程指令练习。一、熟悉OpensoftCNC数控系统的基本功能1.1 OpensoftCNC数控系统的特点 OpenSoftCNC具有开放式的体系结构、其硬件平台采用标准工控机（IPC）、软件平台采用Windows NT操作系统，具有可移植、可伸缩、可互换的特点。它不要求专用的硬件或运动控制卡，所有的数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，通过标准的接口卡送出指令，控制机床运动，其核心技术为软件技术。其基本结构为：

2、PC+软件+I/O+硬件系统，如下图所示：OpenSoftCNC数控系统具有现代先进数控系统的功能和性能，同时还具有下列目前在国内乃至国际上属于先进领先的技术特点：（1）基于IPC体系结构的开放式硬件平台、系统配置灵活、性价比高，升级换代容易。（2）基于Windows NT+实时扩展的开放式软件平台，通用性强，资源丰富，可和众多厂家生产的大量商业软件如数据库、CAD/CAM等集成，构成网络数控。（3）采用标准的驱动系统和板卡，利用软件集成技术灵活地配置出用户需要的不同档次、不同品种的数控机床，安装、调试方便，故障定位、隔离准确，配件易于获得，维护容易。 （4）采用ISO-840数控代码标准，且

3、与大多数数控系统的代码兼容。（5）采用软件PLC技术，控制灵活，可移植性强。（6）采用OpenGL标准图形技术进行三维实体仿真，动态同步显示刀具轨迹跟踪图形。（7）采用超前读技术，程序段之间可以不停刀地速度平滑过渡，具有微直线段高速加工能力，加工速度快，精度高。（8）具有三次样条实时插补功能，可以实现对离散点构成的复杂曲线不停刀地快速平滑插补，加工速度快，精度高。（9）可以一次处理100000行以上的加工程序，在加工复杂零件或执行长程序时无须将程序分段处理。（10）软件界面采用Windows风格，操作面板布局简洁、清晰、实用，系统操作直观简单，易学易用，培训费用低。1.2 Opensoft C

4、NC系统的数控程序结构（1）程序组成(a) 一个完整的程序有各个程序段组成；(b) 每个程序段执行一个加工步骤；(c) 程序段以“；”结尾，分号后的文字为注释，在编译时将被忽略；(d) 结尾的程序段包括程序结束代码：M02。例如： N10 G92 X20 Z10 ； 程序段 1 N20 G00 X30 ； 程序段 2 N30 G01 Z-5 ； 程序段 3 N40 ； 程序段 4 N50 M02 ； 程序段 5 （2）程序段的结构(a) 程序段由若干个字组成；(b) 每个字是控制系统的具体组成；(c) 字由地址符（一般为一个字母）和数值构成。 表1 程序段结构字字字地址数值地址数值地址数值例如

5、G 01Z 40F 500注释直线插补Z轴位移或终点位置40mm进给速度500mm/min1.3 OpenSoftCNC数控车床加工系统OpenSoftCNC是设计为中高档数控机床配套的车床系统，其功能强大，适应性强。（1）系统指令代码：G指令：代码功能模态 初态参数G00快速点定位 X，ZG01直线插补X，ZG02顺时针圆弧插补X，Z，I，K，RG03逆时针圆弧插补X，Z，I，K，RG04延时PG05三点圆弧插补X，Z，I，KG10参数设置D，H，R，W，X，ZG11三次样条曲线插补X，ZG20英制输入G21公制输入G28返回程序参考点G33恒螺距螺纹切削X，Z，KG54 G59选择工作坐标

6、系16G60精确定位G64连续路径加工G71内（外）径粗车复合循环U，X，P，Z，RG72端面粗车复合循环W，X，P，Z，RG73闭环车削复合循环U，W，X，Z，R，LG76螺纹车削复合循环X,Z,I,K,U,W,R,QG77内（外）径车削固定循环X，Z，IG90绝对坐标编程G91相对坐标编程G92建立初始工作坐标系X，Z例1： 快速定位指令 G00功能： 在加工过程中，常需要刀具空运行到某一点，为下一步加工做好准备，利用指令G00可以使刀具快速移动到目标点。指令格式：G00 X_Z_；（模态、初态）执行G00指令时，刀具的移动速度由系统参数设定，不受进给功能指令F的影响。刀具的移动方式有三种

7、：1) 各轴以其最快的速度同时移动，通常情况下因速度和移动距离的不同先后到达目标点，刀具移动路线为任意的。2) 各轴按设定的速度以联动的方式移动到位，刀具移动路线为一条直线。3) 各轴按输入的坐标字顺序分别快速移动到位，刀具的移动路线为阶梯形。 用户可以根据自身需要，选择其中一种刀具移动方式在OpenSoftCNC配置系统中设置。该指令执行时一直有效，直到被同样具有插补功能的其它指令（G01/G02/G03/G05）取代。编程举例： 如图所示，命令刀具从点A快速移动到点B，编程如下：1） 绝对编程：N20 G90 G00 X25 Z30；2） 相对编程：N20 G91 G00 X15 Z20；

8、例2: G01 直线插补命令功能：G01用来指定直线插补，其作用是切削加工任意斜率的平面或空间直线。指令格式：G01 X_ Z_ F_；（模态）说明： 执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补加工至目标点。移动路线为一直线。该指令一直有效，直到被具有插补功能的其它指令（G00/G02/G03/G05）取代。编程举例： 如图所示，命令刀具从点A直线插补至点C， 1）绝对编程 N20G90 G01 Z-30； 刀具由点A直线插补至点B N30X60 Z-48； 刀具由点B直线插补至点C2）相对编程 N20G91 G01 Z-30； 刀具由点A直线插补至点B N30X20 Z-18； 刀

9、具由点B直线插补至点C 例3：G02顺圆插补、G03逆圆插补功能： G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。指令格式：指令说明：项 指令含义 指令 功能 1 圆弧旋转方向 G02 指定为顺时针旋转 G03 指定为逆时针旋转 2 目标点位置 G90方式 X,Z 指定工作坐标系的目标点位置 G91方式 指定从起始点到目标点的距离 3 从起始点到圆心的距离 I，K 指定从起始点到圆心的矢量 圆弧半径 R 指定圆弧半径 4 刀具进给速度 F 指定沿圆弧移动的速度 圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：利用右手定则为工作坐标系加上Y轴，沿Y轴正向往负向看去，

10、顺时针方向用G02，反之用G03，如下图：   I，K分别为平行于X，Z的轴，用来表示圆心的坐标，因I，K后面的数值为圆弧起点到圆心矢量的分量，故始终为增量值。 当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径，当圆心角小于180度时R为正；大于180度时R为负。 指令F指定刀具切削圆弧的进给速度，若F指令缺省，则默认系统设置的进给速度或前序程序段中指定的速度。 执行G02/G03指令时，刀具以坐标轴联动的方式从当前位置插补加工至目标点。 G02（或G03）一直有效，直到被具有插补功能的其它指令G00/G01/G03（或G02）/G05/G33取代。 编程举例1

11、： 如图所示，加工圆弧AB、BC，加工路线为ABC，采用圆心和终点（IJK）的方式编程。1)绝对编程 N10G92 X40 Z110；定义起刀点的位置 N20G90 G03 X120 Z70 I0 K-40；加工AB N30G02 X88 Z38 I0 K-20；加工BC 2) 相对编程 N10G91 G00 X40 Z110； 相对编程 N20G03 X80 Z-40 I0 K-40 F200； 加工AB N30G02 X-32 Z-32 I0 K-20；加工BC 编程举例2：采用圆弧半径方式编程加工圆弧AB和BC如下： 1)绝对编程 N10G92 X40 Z110；定义起刀点的位置 N20

12、G90 G03 X120 Z70 R40；加工AB段 N30G02 X88 Z38 R20；加工BC段 2)相对编程 N10G91 G00 X40 Z110；相对编程 N20X80 Z-40 R40 F200；加工AB段 N30G03 X-32 Z-32 R20；加工BC段 提示：插补圆弧的尺寸必须在一定的公差范围之内，否则编译将不能通过，同时，系统会发出报警信息。本系统的公差值为0.01mm；终点地址X，Z若某一项为零，表示该轴无位移，可以省略；I0，K0，可以省略；整圆插补时，只能采用终点圆心方式编程。 例4：G71内（外）径粗车复合循环指令功能：适于粗车圆柱毛坯外径和圆筒毛坯内径。 指令

13、格式：G71 U_ R_ X_ Z_ P_； 说明：  例5：G72 端面粗车复合循环指令功能：指令G72适用于圆柱棒料毛坯端面方向的粗车。 指令格式：G71 W_ R_ X_ Z_ P_； 说明：  例6：G73 闭环车削复合循环指令功能：指令G73适用于锻件、铸件等毛坯轮廓形状与工件轮廓形状比较接近的粗车。 指令格式：G73 U_ W_ X_ Z_ L_ P_ P_；说明：该指令生效时，刀具轨迹为一封闭回路，且随着刀具不断进给，封闭的切削回路逐渐接近零件最终的外形轮廓。M指令：代码功能 模态初态参数M00程序暂停M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M

14、08冷却液开M09冷却液关M96程序段调用P，LM97程序跳转PM98子程序调用P，LM99子程序返回例1: M03，M04和M05功能：指令M03，M04和M05用主于在加工过程中控制主轴，使主轴启动或停止。 指令格式：M03；（启动主轴正转，模态） M04；（启动主轴反转，模态） M05；（主轴停止，模态） 说明：      主轴正转是指从主轴向立柱看去，主轴顺时针运转；主轴反转则是指从主轴向立柱看去，主轴逆时针运转。 M03，M04和M05为一组指令，在执行时一直有效，直到被同组的指令取代，如指令M03被M04（或M05）取代。 编程举例

15、：  设置刀具进给速度为400mm/min，主轴转速为300r/min，主轴正转，刀具沿直线插补，主轴反转，刀具继续沿直线插补，编程如下： N30 G01 X20 Z60 F400 S300 M03；主轴正转直线插补 N40 M05；                             

16、0;  主轴停 N50 G01 X70 Z50 M04；     主轴反转，继续直线插补 提示：在指令M03和M04之间转换时（主轴正反转切换时）一般要求使用指令M05（主轴停）来进行过渡。 （2）系统主要操作功能表：功能描述读入程序从存储介质（软盘、硬盘、网络中）读入CNC加工程序 查错编译检查CNC加工程序的语法、数据错误并进行基本处理新建程序在线编写一个新的CNC加工程序保存程序将当前CNC加工程序保存到存储介质(软盘、硬盘、网络中)程序另存将当前CNC加工程序在存储介质（软盘、硬盘、网络中）建立一个复制备份查找替换查找字符串或替换内容图

17、形方式切换当前进行图形跟踪显示坐标方式切换当前进行实时坐标显示单步方式切换到单步运行方式连续方式切换到连续自动控制方式跳步选段切换到选段加工方式显示程序切换到加工程序显示方式加工信息切换到程序加工信息（加工时间等）方式调试断点设置并执行调试断点手脉控制切换到手摇脉冲方式，增量x1、x10、x100、x1000点动控制切换到连续点动控制方式，点动速度任意设置增量控制切换到增量控制方式，速度和移动距离可自由设置回机床零点回参考点G54-G59指定工件坐标系统参考点参数设置设置间隙、软限位、工件坐标系、图形显示参数等刀具管理设置刀具参数加工日志显示查看系统当前运行过程中所有重要信息记录历史日志显示查

18、看系统过去运行过程中所有重要信息记录PLC输入诊测查看PLC输入点状态，便于故障定位 PLC输出诊测查看PLC输出点状态，便于故障定位进给保持自动加工过程暂停，可切换到手动状态进行调整进给恢复自动加工过程从暂停恢复运行，可切换到手动状态速度倍率控制0-200%加工速度实时调整主轴变频控制主轴无级调速，电压0-10V 主轴倍率控制20-150%主轴转速实时调整加工速度钳制加工速度限制软限位保护将加工范围控制在一个区域内硬限位保护超程保护并报警限位失效使硬限位逻辑失效，便于超程后解除限位报警急停保护运动停止并报警自动加减速控制定位：直线加减速，插补：S形刀具控制4工位回转刀架螺距补偿等间距补偿，2

19、00点PLC参数设置PLC编程支持T形图编程PLC程序测试三维仿真OpenGL标准实体三维加工过程仿真1.4 OpenSoftCNC数控铣床加工系统 OpenSoftCNC 01M/04M是设计为中高档数控机床配套的铣床系统，其功能强大，适应性强，同时可以适合于旧机床的数控化改造和传统数控系统的升级换代。 （1）系统指令代码：G指令：代码功能模态初态参数G00快速点定位X，Y，Z，AG01直线插补X，Y，Z，AG02顺时针圆弧插补X，Y，Z，I，J，K，RG03逆时针圆弧插补X，Y，Z，I，J，K，RG04延时PG05三点圆弧插补X，Y，Z，I，J，KG11三次样条曲线插补X，Y，Z，AG12

20、镜像设置X，Y，ZG13设置镜像轴X，Y，ZG17XY平面选择G18XZ平面选择G19YZ平面选择G20英制输入G21公制输入G28返回程序参考点G40撤消刀具半径补偿G41建立左侧刀具半径补偿DG42建立右侧刀具半径补偿DG43建立正向刀具长度补偿HG44建立负向刀具长度补偿HG49撤消刀具长度补偿G50撤消比例缩放G54 G59选择工作坐标系16G60精确定位G64连续路径加工G68设置坐标旋转X，Y，Z，RG69撤消坐标旋转G81钻孔固定循环(中心钻)X，Y，Z，R，LG82钻孔固定循环(扩孔)X，Y，Z，R，P，LG83钻孔固定循环（深孔）X，Y，Z，R，Q，LG90绝对坐标编程G91

21、相对坐标编程G92建立初始工作坐标系X，Y，Z,A例1：G01用来指定直线插补功能：G01用来指定直线插补，其作用是切削加工任意斜率的平面或空间直线。指令格式：G01 X_ Y_ Z_ F_；（模态）说明：地址X，Y和Z指定目标点坐标，该点在绝对坐标编程中，为工作坐标系的坐标；在相对坐标编程中，为相对于起点的增量，F指定刀具沿运动轨迹的进给速度。执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补加工至目标点。移动路线为一直线。该指令一直有效，直到被具有插补功能的其它指令（G00/G02/G03/G05）取代。编程举例： 如图所示，命令刀具从点A直线插补至点B。N30 G91 G01 X15

22、Y-15； 相对编程提示：G01指令中缺省的坐标轴视为该轴不运动，如上例中的Z轴不动；若F缺省，则按系统设置的速度进给或按前面程序段中F指定的速度进给。例2: G02为顺圆插补；G03为逆圆插补功能： G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。指令格式：G17 G02(G03) X_ Y_ I_ J_ F_；(XY平面，模态)G18 G02(G03) X_ Z_ I_ K_ F_；(XZ平面，模态)G19 G02(G03) Y_ Z_ J_ K_ F_；(YZ平面，模态)G17 G02(G03) X_ Y_ R_；(XY平面，模态，半径编程)G18 G

23、02(G03) X_ Z_ R_；(XZ平面，模态，半径编程)G19 G02(G03) Y_ Z_ R_；(YZ平面，模态，半径编程)项 指令含义 指令 功能 1 平面指定 G17 指定XY平面的圆弧 G18 指定ZX平面的圆弧 G19 指定YZ平面的圆弧 2 圆弧旋转方向 G02 指定为顺时针旋转 G03 指定为逆时针旋转 3 目标点位置 G90方式 X，Y，Z中的2轴 指定工作坐标系的目标点位置 G91方式 指定从起始点到目标点的距离 4 从起始点到圆心的距离 I，J，K中的2轴 指定从起始点到圆心的矢量 圆弧半径 R 指定圆弧半径 5 刀具进给速度 F 指定沿圆弧移动速度 指令说明：使用

24、圆弧插补指令，必须先用G17/G18/G19指定圆弧所在平面（XY、ZX、或YZ平面）。 圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：在右手直角坐标系中，沿X、Y、Z三轴中非圆弧所在平面（如：XY平面）的轴（如：Z轴）正向往负向看去，顺时针方向用G02，反之用G03，如图： 地址X，Y(或Z)指定圆弧的终点即目标点，在G90方式（绝对坐标编程）中该点为工作坐标系的坐标；在G91方式（相对编程方式）中该点为相对于起始点的增量。 I，J、K分别为平行于X，Y、Z的轴，用来表示圆心的坐标，因I，J、K后面的数值为圆弧起点到圆心矢量的分量，故始终为相对于圆弧起点的增量值。 当已知圆弧终点坐标和半径，可以选

25、取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径，当圆心角小于180度时R为正；大于180度时R为负。 指令F指定刀具沿轨迹的进给速度，缺省值为系统设置的进给速度或前序程序段中指定的速度， 执行G02/G03指令时，刀具以坐标轴联动的方式从当前位置插补加工至目标点。 G02（或G03）一直有效，直到被具有插补功能的其它指令G00/G01/G03（或G02）/G05取代。编程举例1： 如图2-6所示，在XY平面上，加工圆弧AB、BC，加工路线为ABC，采用圆心和终点（IJK）的方式编程。1)绝对编程N10 G92 X38 Y44 Z0； 定义起刀点的位置N20 G90 G17 G03 X70 Y60 I2

26、0 J16；加工ABN30 G02 X110 Y20 I0 J-40； 加工BC2)相对编程N10 G91 G17；相对编程，指定在XY平面加工N20 G03 X32 Y16 I20 J0 F200；加工AB圆弧N30 G02 X40 Y-40 I0 J-40； 加工BC圆弧编程举例2： 如图所示，设在XY平面上，加工圆弧CD和DC，加工路线为CDC，采用圆弧半径方式编程。1)绝对编程N10 G92 X-40 Y-30 Z0； 定义起刀点的位置N20 G90 G17 G02 X40 Y-30 R50； 加工CD段N30 G03 X-40 Y-30 R-50； 加工DC段2)相对编程N10 G9

27、1 G17；相对编程，指定在XY平面加工N20 G02 X60 Y0 R50 F200； 加工CD段圆弧N30 G03 X-60 Y0 R-50； 加工DC段圆弧编程举例3： 当插补整圆时，只能采用IJK编程方式，如图2-8所示，设在XY平面上加工R20整圆。1) 绝对编程N10 G92 X0 Y0 Z0； 定义起刀点的位置N20 G90 G17 G00 X20 Y0； 将刀具移至点AN30 G03 I-20 J0 F500； 加工整圆N40 G00 X0 Y0； 回到起刀点2) 相对编程N10 G91 G17；相对编程，指定在XY平面加工N20 G00 X20 Y0； 将刀具移至A点N30

28、G03 I-20 J0 F500； 加工整圆N40 G00 X-20 Y0； 回到起刀点提示：加工平面缺省为XY；插补圆弧的尺寸必须在一定的公差范围之内，否则编译将不能通过，同时，系统会发出报警信息。本系统的公差值为0.01mm；终点地址X，Y，Z若某一项为零，表示该轴无位移，可以省略；I0，J0，K0，可以省略。例3；G40/G41/G42功能： 利用G40指令撤消刀具半径补偿，为系统的初始状态；用G41/G42指令可以建立刀具半径补偿，在加工中自动加上所需的偏置量。指令格式：G40；（撤消刀具半径补偿，模态，初态）G41 D_；（设置左侧刀具半径补偿，模态）G42 D_；（设置右侧刀具半径

29、补偿，模态）说明： 在本系统中刀具半径补偿只能针对XOY平面，对其它平面则无效。G41，G42分别指定左（右）侧刀具半径补偿，即从刀具运动方向看去，刀具中心在工件的左（右）侧； 本系统刀补的建立方法为：如果建立刀补后需切削的第一段轨迹为直线，则建立刀补的轨迹应在其延长线S上；若为圆弧，则建立刀补的轨迹应在圆弧的切线上。本系统刀补的撤消方法为：如果撤消刀补前的切削轨迹为直线，则刀具在移至目标点后应继续沿其延长线移动至少一个刀具半径后，再撤消刀补；若为圆弧，则刀具在移至目标点后应沿圆弧的切线方向移动至少一个刀具半径后，再撤消刀补。 刀补的建立和撤消只能采用G00或G01进行，而不能采用圆

30、弧插补指令如：G02/G03/G05等。 地址D后的数值指定刀具的参数号，系统根据此参数号取半径补偿值，半径补偿值可以在刀具参数中设置（参见刀具参数设置部分），也可以由指令G10设置，其范围为0999.999mm。 G40/G41/G42指令为一组，在执行时一直有效，直到被同组的其它指令替代。如G40被G41（或G42）替代。编程举例：如图，命令刀具切削工件外形轮廓，走刀路线为ABCDEFGBA，在BC段设置刀具半径补偿（加工开始前），在BA段撤消刀具半径补偿（加工完毕后），编程如下：1）绝对编程N10 G92 X0 Y0 Z0； 定义起刀点的位置N20 G90 G00 X10；N30 G42

31、 D01 G01 Y10； 建立右刀具半径补偿N40 X30； 加工CD段N50 Y20； 加工DE段N60 G03 X20 Y30 R10； 加工EF段圆弧N70 G01 X10； 加工FG段N80 Y0； 加工GB段N90 G40 G00 X0； 撤消刀具补偿N100 M02； 程序结束2）相对编程N10 G91 G00 X10；N20 G42 D01 G01 Y10； 建立右侧刀具补偿N30 G01 X20； 加工CD段N40 Y10； 加工DE段N50 G03 X-10 Y10 R10； 加工EF段圆弧N60 G01 X-10； 加FG段N70 Y-30； 加工GB段N80 G40 X

32、-10； 撤消刀具补偿N90 M02； 程序结束M指令：代码功能模态 初态参数M00程序暂停 M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M08冷却液开M09冷却液关M96程序段调用P，LM97程序跳转PM98子程序调用P，LM99子程序返回（2）系统主要操作功能表：功能描述读入程序从存储介质（软盘、硬盘、网络中）读入CNC加工程序查错编译检查CNC加工程序的语法、数据错误并进行基本处理新建程序在线编写一个新的CNC加工程序保存程序将当前CNC加工程序保存到存储介质（软盘、硬盘、网络中）程序另存将当前CNC加工程序在存储介质（软盘、硬盘、网络中）建立一个复制备份查找替换查找字符串或

33、替换内容图形方式切换当前进行图形跟踪显示坐标方式切换当前进行实时坐标显示单步方式切换到单步运行方式连续方式切换到连续自动控制方式跳步选段切换到选段加工方式显示程序切换到加工程序显示方式加工信息切换到程序加工信息（加工时间等）方式调试断点设置并执行调试断点手脉控制切换到手摇脉冲方式，增量x1、x10、x100、x1000点动控制切换到连续点动控制方式，点动速度任意设置增量控制切换到增量控制方式，速度和移动距离可自由设置 回机床零点回参考点G54-G59指定工件坐标系统参考点参数设置设置间隙、软限位、工件坐标系、图形显示参数等刀具管理设置刀具参数加工日志显示查看系统当前运行过程中所有重要信息记录历史日志显示查看系统过去运行过程中所有重要信息