第二章 数控加工的信息处理

第二章数控加工的信息处理及编程提要本章介绍数控加工信息处理及编程的有关内容，握数控加工加工编程的基本方法，数控机床常用的功能指令，能熟练进行数控手工编程，了解数控加工自动编程。重点：数控加工工艺和典型数控加工方法、手工加工程序编制的方法及编程实例。难点：数控加工工艺和典型数控加工方法、手工编程学时：6学时。第二章数控加工的信息处理及编程

掌握用ISO标准代码编制数控程序的一般格式，常用的功能字，数控机床坐标及运动方向的规定

掌握数控编程的方法和步骤

掌握数控编程中工艺处理的特点及数值计算的方法

熟练用手工编程方法编制简单的数控加工程序

了解自动编程的特点及实现方法目标第二章数控加工的信息处理及编程建议

数控编程是实践性和理论性都很强的一门技术，既要掌握零件制造工艺方面的知识，又要有扎实的数学知识，同时还必须充分熟悉数控机床的功能和编程规则。建议在学习中同时学习和掌握上述相关知识，并多动手编制数控程序。第二章数控加工的信息处理及编程一.程序编制的基本概念

数控加工程序编制概念

从零件图纸到数控加工指令的有序排列的全过程。将零件加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定文字、数字、符号组成的代码按一定格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的全过程。

第一节概述

编程方法：手工编程和自动编程

手动编程

定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）适用：①几何形状不太复杂的零件；②三坐标联动以下加工程序

第一节概述

自动编程：

定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，编程系统将根据数控系统的类型输出数控加工程序。适用：①形状复杂的零件，②虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件）③虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）

比较用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为30：1。数控机床不能开动的原因中，有20-30%是由于加工程序不能及时编制出造成的编程自动化是当今的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！第一节概述

图纸工艺分析

在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上：确定加工机床、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序；切削用量（f、s、t）等工艺参数。二、手工编程的内容和步骤第一节概述

计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改计算运动轨迹

根据图纸尺寸及工艺线路的要求：选定工件坐标系计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值；将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。错误计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸修改第一节概述

编制程序及初步校验根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。

计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改第一节概述

制备控制介质

将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁盘上），作为数控系统的输入信息，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。第一节概述

计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改

程序的校验和试切

所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的原因，进行相应的修改。第一节概述

计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误修改常用的校验和试切方法：阅读法模拟法:检查程序的正确性平面轮廓：用笔代刀具坐标纸代工件→空运转绘图。空间曲面：用蜡块、塑料、木料或价格低的材料作工件→试切。用静态（机床不动）或动态显示（空运行）的方法.试切法：检查运动轨迹正确性和加工精度上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别加工误差。首件试切(在允许条件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。

当发现错误时，应分析错误的性质或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止.三、数控加工工艺简介和数控加工方法

数控加工的工艺分析

数控加工零件除按一般方式对零件进行工艺分析外，还须注意：

选择合适的对刀点对刀点（起刀点）是数控加工时刀具相对零件运动的起点，也是程序的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。对刀点可是工件或夹具上的点，或与它们相关的易于测量的点。对刀点确定后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系亦确定。CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XYZ35对刀点选择示例

刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。刀具在机床上的位置是由“刀位点”的位置来表示的。不同的刀具，刀位点不同。镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀车刀

对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。YZ3530工件对刀示意图刀具夹具垫板螺栓工件螺帽选择对刀点的原则：

为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上-如以孔定位的零件，则以孔中心为对刀点较为适宜。选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方

对刀点的确定例子

a）对称零件的对刀点选择

b）钻孔加工时的对刀点选择图2-4对刀点的选择常用对刀方法1）一般对刀

一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。右图以Z向对刀为例说明对刀方法。

刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成刀具Z向对刀过程。

手动对刀是基本对刀方法，但它还是传统车床的“试切-测量-调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。

2）机外对刀仪对刀

机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。

机外对刀仪对刀

3）自动对刀

自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值。自动对刀

工件工件选择合理的切削参数切削深度切削宽度主轴转速进给速度刀具切削宽度切削深度

①切削深度(吃刀量ap)

一般与刀具直径d成正比，与切削宽度L、切削速度V反比。主要根据机床、夹具、工件、刀具的刚性决定。在允许情况下，最好一次切除余量，提高加工效率。有时为了改善表面粗糙度和加工精度，留一点余量(0.2~0.5mm)最后光加工一次。②主轴转速n(转/分)其中D—工件或刀具直径(mm)

v—允许的切削速度(m/分)

粗加工：↑ap、↓v/h、↑F

粗加工：↓ap、↑v/h、↓F据工厂经验，由于受机床、刀具的限制，v常选为

100-200米/分，现代CNC机床多是将n直接编入程序单。根据

③进给速度（进给量）F(mm/min或mm/转)。

根据零件的加工精度、表面粗糙度、切削方式、刀具刚度、工件材料选择。加工精度要求高时，F选少一些。（20-50）mm/min轮廓加工中，拐角较大且进给速度较高时，应在接近拐角处适当降低速度。

F在程序中的表示法随控制机不同而异。选择合理的刀具立铣刀球头刀环形铣刀端铣刀径向铣刀倒角铣刀槽铣刀螺纹铣刀锥铣刀棒铣刀麻花钻铰刀镗刀右旋丝锥左旋丝锥中心钻点钻中心镗沉头铣刀用户定义各种数控加工刀具常用车刀的主要类型及刀具材料

外圆车刀、车槽、车断刀内圆车刀、镗刀螺纹车刀确定走刀路线走刀路线：在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹。走刀路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。确定走刀路线的原则

1)应保证被加工工件的精度和表面粗糙度；

2)应使加工路线最短，减少空行程时间，提高加工效率；

3)在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况下，尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作。选择合理的走刀路线和走刀方式保证零件的加工精度和表面粗糙度尽量减少走刀路线，减少空行程有利于刀位计算，减少程序量孔类加工（钻孔、镗孔）

原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减少空行程：

n个))(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段

孔系加工时，应尽量按规律运动切向切入径向切入车削或铣削：

原则：尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。

原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减少空行程：

在轮廓加工时应避免进给停顿加工内槽时，为达到表面粗糙度，采用环切法。若用行切法，则需最后环切一切，光整表面车螺纹及钻孔时，增加必要辅助尺寸增加必要的停顿时间

精铣时，尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金，应尽量采用顺铣，以利于提高零件的表面质量。旋转体类零件的加工方法

采用数控车床或数控磨床加工，车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，在编程中，粗车加工线路要重点考虑。4321先用直线程序进行粗加工，再按零件轮廓进行精加工

可先按图中的方法进行1-4次粗加工，再精加工成形。

难加工部位的工艺问题：图(1)圆圈所示的加工部位较难加工。图(2)方法：当处在轴向进刀时，切削力会陡增而且排屑不畅，极易引起崩刃。图(3)方法：由于没有单独的轴向进刀，切削条件大为改善，切程序段数可减少一半。123

平面轮廓零件的加工方法采用数控铣床加工。为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段，若平面轮廓为数控系统不具备插补功能的线型时，应先采用直线、圆弧去逼近该零件的轮廓。

空间轮廓表面的加工方法

空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法。(c)(b)(a)三轴两联动加工-----“行切法”。以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性进给。这时一般采用球头或指状铣刀，在可能的条件下，球半径应尽可能选择大一些，以提高零件表面光洁度。方法加工的表面光洁度较差。三轴联动加工下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用自动编程。

四轴联动加工方法飞机大梁加工面为直纹扭曲面，若采用三座标联动加工，则只能用球头刀。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联动机床上进行加工。由于计算较复杂，故一般采用自动编程。

五轴联动加工：螺旋桨是典型零件一般采用端铣刀加工，为保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合，铣刀除了需要三个移动轴（X、Y、Z）外，还应作与螺旋角、后倾角摆动运动。并且还要作相应的附加补偿运动。综上所述，叶面的加工需要五轴（X、Y、Z、A、B）联动，这种编程只能采用自动编程系统。

加工过程误差是加工误差的主体，主要包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床-刀具-夹具-毛坯）内部的各种因素对加工精度的影响。编程误差：即用NC系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生的误差。加工过程误差程序编制中的误差

数控编程的误差可分为四类：逼近误差---用近似方法逼近零件轮廓时产生的误差。它出现在用直线段或圆弧逼近曲线轮廓及用样条曲线拟合曲线或曲面的情形。插补误差---用样条曲线拟合零件轮廓后，在计算加工刀位点时，仍需用微直线段或圆弧段作二次逼近，由此产生插补误差。其大小可根据零件的加工精度确定。圆整误差---在编程中，由于数据处理、脉冲当量转换、小数圆整时产生的误差。残余高度误差---加工时两条切削路径之间刀具切削产生的材料余留高度。工件插补误差残余高度误差刀具切削方向刀具工件表面第二节

程序编制的代码及格式第二节程序编制的代码及格式

经过多年的发展，程序用代码已标准化，现在有ISO（InternationalStandardizationOrganization）和EIA(ElectronicIndustriesAssociation)两种。一、代码及其分类

1.定义

系统操作指令的总称，又称指令或编程指令。它由文字、数字、符号以及它们的组合组成，它是程序的最小功能单元。

字：一套有规定次序的字符，可以作为一个信息单元存储、传递和操作。

常规加工程序中的字：

一个英文字母＋若干位10进制数字组成。顺序号字－地址符:N地址符作用：程序校对和检索修改；在加工轨迹图几何节点处标上相应顺序号字，可直观检查程序；可作为条件转向的目标；可进行程序段的复归操作。使用规则：数字为整数；数字可以不连续；可只在部分程序段中设顺序号，也可全设，也可全不设。表2-3地址字符含义字符位置意义字符位置意义A4/1关于X轴的角度尺寸N4/14顺序号B4/2关于Y轴的角度尺寸O4/15程序号C4/3关于Z轴的角度尺寸P5/0固定循环参数D4/4第二刀具功能Q5/1固定循环参数E4/5第二进给功能R5/2固定循环参数F4/6第一进给功能S5/3主轴速度功能G4/7准备功能T5/4刀具功能H4/8刀具偏置号U5/5平行X轴的第二尺寸I4/9X轴分量V5/6平行Y轴的第二尺寸J4/10Y轴分量W5/7平行Z轴的第二尺寸K4/11Z轴分量X5/8基本X尺寸L4/12不指定Y5/9基本Y尺寸M4/13辅助功能Z5/10基本Z尺寸

模态（续效）指令：一经指定，直到出现同组其它G指令才失效。

准备功能字：G00～G99，前置“0”可省略

尺寸字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；

A、B、C、D、E；

I、J、K。

进给功能字：F

主轴转速功能字：S

刀具功能字：T

辅助功能字：M非模态指令第二节程序编制的代码及格式2.代码或指令分类

G指令——准备功能功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成：G后带二位数字组成，共有100种（G00～G99）

。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等 FANUC系统中常用G代码表代码功能模态组别G00点定位模态G01直线插补模态G02顺时针圆弧插补模态G03逆时针圆弧插补模态G04暂停指令非模态G17XY平面选择模态G18ZX平面选择模态G19YZ平面选择模态FANUC系统中常用G代码表（续）代码功能模态组别G28参考点符复归模态G40刀具补偿注销模态G41刀具左补偿模态G42刀具右补偿模态G43刀具长度补偿非模态G49刀具长度补偿注销模态G52局部坐标系设定模态G53机床坐标系模态FANUC系统中常用G代码表（续）代码功能模态组别G54-G59工件坐标系设定模态G80固定循环注销模态G81-G89固定循环模态G90绝对尺寸模态G91增量尺寸非模态G94每分钟进给模态G98初始点返回模态G99参考点返回模态第二节程序编制的代码及格式

M指令——辅助功能功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00～M99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：M02，M03，M08等

M代码功能M代码功能M00程序停止M12尾顶尖伸出M01计划停止M13尾顶尖缩回M02程序结束M21门打开可执行程序M03主轴顺时针转动M22门打开无法执行程序M04主轴逆时针转动M30程序结束返回程序头M05主轴停止M98调用子程序M08冷却液开M99子程序结束M09冷却液关常用M指令

（一）程序停止指令M00

在完成包括M00指令的程序段的其它指令后，主轴停止转动、进给停止、冷却液关断，程序停止。当重新按下控制面板上的循环启动按钮，继续执行下一程序段。加工中需停机检查、测量零件或手工换刀和交接班等，可使用M00指令。一般情况下，M00指令单独位于一个程序段内。

（二）计划停止指令M01

该指令的作用与M00相似。不同的是必须在操作面板上预先按下“任选停止”按钮，当执行完编有M01指令的程序段后，程序就停止运行。如果不预先按下“任选停止”按钮，则M01指令不起作用，程序继续执行。

（三）主轴控制指令M03、M04、M05指令⒈M03的功能是控制主轴顺时针方向转动，与S代码一起使用。S1000M03表示主轴以1000转/min的速度顺时针方向旋转。⒉M04的功能是控制主轴逆时针方向转动，与S代码一起使用。S1000M04表示主轴以1000转/min的速度逆时针方向旋转。⒊M05的功能是控制主轴停止转动。⒋M17的功能是控制主轴在某一固定方向停止。（四）换刀指令M06

M06为自动换刀指令，与T功能指令一起使用。在FANUC系统中，指令换刀有两种方式：固定顺序和随机方式两种。 固定顺序方式：

N10G91G28Z0M05； Z轴回到参考点(换刀位置) N20T__; 指定第一把刀

N30M06; 把第一把刀换到主轴上

…… 省略的加工程序

N50G91G28Z0M05； Z轴回到参考点(换刀位置) N60M06; 把第一把刀放回刀库原位置

N70T__; 指定第二把刀

N80M06; 把第二把刀换到主轴上

…… 省略的加工程序 这种换刀方式的好处是从那里取出的刀，再放回到那儿，不会混乱。缺点是换刀速度慢。 随机方式：

N10G91G28Z0M05； Z轴回到参考点(换刀位置) N20T__; 指定第一把刀

N30M06; 把第一把刀换到主轴上

…… 省略的加工程序

N50G91G28Z0M05； Z轴回到参考点(换刀位置) N60T__; 指定第二把刀

N70M06; 把第一把刀放到第二把刀所在的 刀库同时把第二把刀换到主轴上

…… 省略的加工程序 这种换刀方式的好处是换刀速度快，效率高；缺点是刀库中的刀具容易弄混。（五）冷却液控制指令M07、M08、M09M07的功能是开2号冷却液，此种方式的冷却液为雾状，冷却效果比较好。M08的功能是开1号冷却液，此种方式的冷却液为液状。M09的功能是注销M07、M08 N10G91G28Z0M05；

N20T1；

N30M06；

N40G90G00G54X0Y0S1200M03；

N50G43Z100.H01; N60Z2.M08; 接近工件表面之后打开冷却液

…… N80G00Z10.M09; 刚离开工件表面就关掉冷却液（六）程序结束指令M02、M30

M02的功能是在完成工件加工程序段的所有指令后，使主轴、进给和冷却液停止。常用来使数控装置和机床复位。

M30指令除完成M02的指令功能外，还包括将纸带卷回到“程序开始”字符。

M02和M30位于数控程序的最后一个程序段，单独位于一行。

O1000；

N10G80G40G49M05；

N20G91G28Z0；

…… N100M30(M02);第二节程序编制的代码及格式

F、S、T、D指令

F

指令——指定（合成）进给速度指令

组成：F后带若干位数字，如F150、F3500等。其中数字表示实际的合成速度值。它是模态指令。单位：mm/min（公制）或inch/min（英制）

。视用户选定的编程单位而定，若为公制单位，则上述两个指令分别表示：

F=150mm/min；F=3500mm/min。

第二节程序编制的代码及格式

S指令（切削速度）——指定主轴转速指令

组成：S后带若干位数字，如S500、S3500等。其中数字表示实际的主轴转速值。它为模态指令。单位：r/min。上述两个指令分别表示主轴转速：

500r/min；3500r/min。

第二节程序编制的代码及格式

T、D指令指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。

组成：T、D后跟两位数字，如T11、D02等。其中数字分别表示存放的在库中的刀具号和刀具长度、半径补偿寄存器号。上述两个指令分别表示后续加工将选择刀库中11号刀具和采用D02寄存器中的数值进行补偿。第二节程序编制的代码及格式尺寸指令指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令

X、Y、Z

、U、V、W指令指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令

组成：后带符号的数字组成。如X100、Y-340等，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。

单位：

mm、μm（公制）或inch（英制）

。视用户选定的编程单位而定.

A、B、C

指令指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令

组成：后带符号的数字组成。如A100、C-340等，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。

单位：

度°、弧度。视用户选定的编程单位而定.第二节程序编制的代码及格式第二节程序编制的代码及格式I、J、K、R

指令圆弧插补圆心位置和半径指定指令

组成：后带符号的数字组成。如I10、J-34、R30等，其中带符号数字表示圆心位置和半径值。

单位：mm、μm（公制）或inch（英制）。视用户选定的编程单位而定.其它指令

子程序名和子程序调用指令用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。

组成：①子程序名指令

地址符（字母或符号，如O、%等）后带若干数字组成；

②子程序调用指令

地址符+调用子程序名部分+调用次数部分。示例：M98P08L12（FANUC、华中数控系统）第二节程序编制的代码及格式第二节程序编制的代码及格式程序段标号，程序段结束字符以及变量组成：①程序段标号指令地址符N后带若干数字组成；②程序段结束指令每一个程序段都应有结束符，它是数控系统编译程序的标志。常用的有：“*”、“；”、“LF”、“NL”、“CR”等视具体数控系统而定。③变量为简化编程有些系统还允许采用变量编程，从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如#

、R等）后带若干数字组成；第二节程序编制的代码及格式二、数控加工程序的结构

1.程序的组成

一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成%0001；程序名N01G92X50.0Y20.0；N02………………；N03………………；程序体N04………………；N05…;M30；程序结束第二节程序编制的代码及格式

程序名

程序名是一个程序必需的标识符。组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。示例：国产华中I型系统“%”，日本FANUC系统“O”。后面所带的数字一般为4～8位。如：%2000第二节程序编制的代码及格式

程序体

表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。

程序结束

它以程序结束指令M02（程序结束）或M30（纸带结束）来结束整个程序的运行。第二节程序编制的代码及格式2.程序段的格式定义：程序段中指令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。

目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）N03

G91G01

X50Y60

F200

S400

M03M08

；程序段号G指令尺寸指令进给速度指令主轴转速指令M指令程序段结束符第二节程序编制的代码及格式

地址符可变程序段格式的特点：程序段中的每个指令均以字母（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，即可以任意顺序的书写。上段相同的模态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。第二节程序编制的代码及格式3、主程序、子程序主程序、子程序在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。

主程序：N01……；

N02……；

N11调用子程序1；

N28调用子程序8；

N××……M02；

……子程序1：N01……；

N××……M99；子程序8：N01……LFN××……M99；第二节程序编制的代码及格式示例：在工某件上要铣出10个几何形状完全相同的台阶，如下图所示，可采用子程序编程：

180050160R2550190957010160×10=1600O2002N01G91G00G41D01X50Y35S400M03M08；N02M98P01L10；N03M02；#01N01G00Z-25；N02G01Y60F100；N03X50；N04G02Y-50J-25；N05G01X-55；N06G00Z25；N07X165Y-10；N08M99；180050160R25501907010160×10=1600对刀点第二节程序编制的代码及格式第三节

数控机床的坐标系第三节

数控机床的坐标系

坐标轴的运动方向及其命名

统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，可使编程方便，并使编出的程序对同类型机床有通用性。同时也给

维修和使用带来极大的方便。ISO和我国都拟定了命名的标准。第三节数控机床的坐标系

进给运动坐标系

ISO和中国标准规定：数控机床的每个进给轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。数控机床坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统；第三节数控机床的坐标系基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转座标：绕X.Y.Z

轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A第三节

数控机床的坐标系

坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。附加坐标轴：平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U.V.W表示。

第三节数控机床的坐标系Z坐标（轴）方位Z坐标平行主轴轴线的进给轴。没有主轴或有多个主轴：垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。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，则这个坐标便是Z坐标；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Z坐标。立式5轴数控铣床的坐标系Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。第三节数控机床的坐标系+Z+Z第三节数控机床的坐标系+Z第三节数控机床的坐标系X坐标在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。对于机床主轴带动刀具旋转的机床，当主轴是水平的，如卧式加工中心等，人面对主轴，选定主轴左侧方向为X轴正方向；+Z+XZ轴垂直（立式）：单立柱机床，当主轴垂直地面，如立式加工中心，选定主轴右侧方向为X轴正方向。+Z第三节数控机床的坐标系

+X立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X第三节数控机床的坐标系+Z

Z轴垂直（立式）：双立柱机床(龙门机床)，从刀具向左立柱看时，X轴的正方向指向右边。+X在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。第三节数控机床的坐标系+Z+X第三节数控机床的坐标系Y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XZ平面，从Z至X，姆指所指的方向为+y。立、卧式数控铣床第三节数控机床的坐标系+Z+X+Z+X+Y+Y第三节数控机床的坐标系+Z+X+Y立式5轴联动数控铣床+Z+X+Y龙门数控铣床第三节数控机床的坐标系+Z+X+Y+Z+X/+Y/+C/+A+C/回转坐标A、B、C第三节数控机床的坐标系立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X/+Y/+A+C/+W辅助坐标U、V、W第三节数控机床的坐标系二、机床坐标系与工件坐标系编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。第三节数控机床的坐标系机床原点与机床坐标系机床原点机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的一个基准点。机床原点的建立：用回零方式建立。机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程第三节数控机床的坐标系机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的座标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。第三节数控机床的坐标系工件原点与工件坐标系工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。现代数控机床均可设置多个工件座标系，在加工时通过G指令进行换。

数控机床坐标系的作用

数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置，机床运动部件特殊位置及运动范围而建立的几何坐标系。建立机床坐标系，可确定机床位置关系，获得所需的相关数据。工件坐标系原点机床坐标系原点第三节数控机床的坐标系Y轴偏置量X轴偏置量工件原点Z轴偏置量Y轴机床原点X轴Z轴卧式数控机床的坐标系X轴Z轴偏置量Y轴Y轴偏置量X轴偏置量机床原点工件原点立式数控机床的坐标系Z轴第三节数控机床的坐标系三、绝对坐标编程和相对坐标编程

定义绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的编程方式。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。表达方式：G90/G91；X.Y.Z绝对，U.V.W相对选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。注意：在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的。第三节数控机床的坐标系绝对坐标第三节数控机床的坐标系增量坐标

y40B302010AO204060x

绝对坐标和相对坐标的定义

设刀具当前位置在A点，快速移动到B点.以下代码功能一样：

G00G90X60.0Y40.0；

G00G91X40.0Y30.0；第三节数控机床的坐标系四、分辨率（Resolution）分辨率是控制系统可以控制的最小位移量。数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机））是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标，一般为0.0001-0.01mm。

脉冲当量——对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量。G指令编程方法与举例第四节第四节G指令编程方法与举例

尽管数控代码是国际通用的，但不同的生产厂家一般都有自定的一些编程规则，因此，在编程前必须认真阅读随机技术文件中有关编程说明，这样才能编制出正确的程序。

第四节G指令编程方法与举例图中OXYZ:机床坐标系，O′X′Y′Z′:工件坐标系，图中的相对位置表示工件在机床上安装后，工件坐标系与机床坐标系的相对位置。X′Y

35300100R100R10010050100O′Y′OXZ′

3510070200Z第四节G指令编程方法与举例编程方式：绝对坐标方式：机床坐标系绝对坐标方式：工件坐标系相对坐标方式。

编程参数

编程单位：mm，刀具半径(D01)：8mm

，

主轴转速：400r/min

进给速度：250mm/minX′Y

35300100R100R10010050100O′Y′OXZ′

3510070Z200第四节G指令编程方法与举例

绝对坐标编程（机床座标系）N01G90G17G00G42D01X50Y70S400M03M08；主轴转,冷却液开,G42右刀补N02Z-40；N03G01X400F250；N04X300Y370；N05G03X200Y270J-100；I=0省N06G02X100Y170I-100；J=0省N07G01Y50；Y50N08G00G40Z-165M05M09；主轴停,冷却液关N09X300Y120M02；程序停止X′Y

35300100R100R10010050100O′Y′OXZ′

3510070200Z第四节G指令编程方法与举例2.绝对坐标编程（工件坐标系）N01G92X0Y0Z35；G92指令–工件坐标系设定指令N02G90G17G00G42D01X-250Y-50S400M03M08；主轴转，冷却液启动N03Z-40；N04G01X100F250；N05X0Y250；N06G03X-100Y150J-100；N07G02X-200Y50I-100；N08G01Y-70；N09G00G40Z35M05M09；N10X0Y0M02；X′Y

35300100R100R10010050100O′Y′OXZ′

3510070Z200相对（增量）坐标编程N01G01G17G42D01G00X-250Y-50S400M03M08；N02Z-40；N03G01X350F250；N04X-100Y300；N05G03X-100Y-100J-100；N06G02X-100Y-100I-100；N07G01Y-120；N08G00G40Z75M05M09；N09X200Y70M02*X′Y

35300100R100R10010050100O′Y′OXZ′

3510070200第四节

G指令编程方法与举例

一、与坐标系有关的指令

G90/G91、G92、G53～G59、G17～G19G90/G91指令：G90指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。注意：这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。第四节

G指令编程方法与举例

第四节

G指令编程方法与举例２．G92指令–工件坐标系设定指令坐标系设定的预置寄存指令，它只有在采用绝对坐标编程时才有意义。编程格式：

G92X

a_Y_b

Z_c_a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的初始位置，执行G92指令时，机床不动作，即X，Y，Z轴均不移动，但CRT显示器上的坐标值发生变化。第四节G指令编程方法与举例使用该指令，便建立了工件坐标系，数控系统在加工之前送入系统的某个单元，其后的加工程序中的编程尺寸都是在这个工件坐标系的尺寸。该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能，即当首件零件加工完成后，测量工件尺寸精度。如果发现是由于工件安装不准引起的误差，则不必重新安装工件，只需修改所设的坐标值，即可消除这一加工误差。第四节G指令编程方法与举例G53,G54~G59：坐标系选择指令G53——选择机床坐标系；G54~G59——选择工件坐标系1~工件坐标系6。在使用该指令后，其后的编程尺寸都是相对于相应坐标系的。这类指令是续效指令，缺省值是G53。注意：这类指令只在绝对坐标下有意义（G90），在G91下无效。第四节G指令编程方法与举例

G17,G18,G19指令坐标平面指定指令。G17，G18，G19分别表示规定的操作在XY,ZX,YZ坐标平面内。程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有一个平面的加工能力，可不必书写。这类指令为续效指令，缺省值为G17。第四节G指令编程方法与举例二、与控制方式有关的指令

1、G00指令——快速定位指令编程格式：G00X__Y__Z__

；功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。第四节G指令编程方法与举例2、G01指令——直线插补指令编程格式：G01X_a_Y_b_Z_c_F_f_

；功能：指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位置（a、b、c）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。第四节G指令编程方法与举例

3、G02,G03指令——圆弧插补指令G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，来判别圆弧的顺、逆时针方向。第四节G指令编程方法与举例编程格式：

XY平面：G17X_a_Y_b_()F_f_；ZX平面：G18X_a_Z_c_()F_f_；YZ平面：G19Y_b_Z_c_()F_f_；G02G03G02G03G02G03

x,y,z为圆弧终点的坐标值（用绝对坐标或增量坐标均可），采用相对坐标时，其值为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。I，J，K分别表示圆弧圆心起点在X，Y，Z轴上的投影，I，J，K为零时，可以省略，F规定为沿圆弧切向的进给速度。第四节G指令编程方法与举例圆弧的终点坐标，由a、b、c后的数值指定。圆心的位置通常有以下几种方法：由圆心指向起点的向量在

X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示

由起点指向圆心的向量在

X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示XYIJ起点XXYIJ起点4、G40G41G42指令——刀具半径补偿指令

编程格式：其中：G41：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边

G42：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边

G40：取消刀补

D：偏置值寄存器选用指令。

xx：刀具补偿偏置值寄存器号刀补功能给数控加工带来方便，简化了编程，使编程人员可直接按零件轮廓编程，且还可用同一程序进行粗、精加工。刀具半径补偿的建立，只能在G00或G01方式下完成，不能G02、G03在或其他曲线插补方式下进行，刀具半径补偿一旦建立，在没被取消之前一直有效，编程曲线永远是铣刀回转圆的包络线。yy

工件轮廓

G41工件轮廓

G40G40G42oxox

a）左刀补G41b）右刀补G42

图

刀补功能的定义G40：取消刀补，通常写在程序开始的第一个程序段及取消刀具半径补偿的程序段；

G41：刀具左补偿，在编程路径前进方向上，刀具沿左侧进给，使用该指令；

G42：刀具右补偿，在编程路径前进方向上，刀具沿右侧进给，使用该指令。

G43刀具长度正补偿指令，作用是对刀具编程终点坐标值加上一个刀具偏差值e的运算，

G44刀具长度负补偿指令，作用是对刀具编程终点坐标值减去一个刀具偏差值e的运算，

当刀具长度<编程时的刀具长度时，e为负值；当刀具长度>编程时的刀具长度时，e为正值；右图中，e=+3，存储地址为D01，即D01=+3，第四节G指令编程方法与举例5、其它指令G04——暂停指令功能：可使刀具作短时的无进给运动编程格式：G04X____或G04F____其中：X,F其后的数值表示暂停的时间，单位为ms;或者是刀具、工件的转数，视具体数控系统而定。用途：用车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工用作时间匹配，对于那些动作较长的外部，或者为了使某一操作有足够的时间可靠的完成，可在程序中插入该指令。第四节G指令编程方法与举例G80、G81、G89——固定循环指令在用NC机床上加工零件，一些典型加工工序，如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等，所完成的动作循环十分典型，将这些动作预先编好程序并存储在存储器中，并用相应的G代码来指令。固定循环中的G代码所指令的动作程序，要比一般G代码所指令的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。第四节G指令编程方法与举例G80——取消固定循环G81——钻孔、中心孔G82——扩孔

G83——深孔

G84——攻丝

G85-G89——镗孔编程格式：G8ХXYZ

R

Q

P

F

L孔位坐标切入点坐标每次进给深度在孔底停留时间重复次数进给速度四、数控加工程序实例

（一）钻孔加工程序1．孔加工程序的特点（1）编程中坐标性质（指绝对坐标或相对坐标）的选择应与图纸尺寸的标注方法一致，这样可以减少尺寸换算和保证加工精度；（2）注意提高对刀精度，如程序中需要换刀，在空间允许的情况下，换刀点应尽量安排在加工点上；（3）注意使用刀具补偿功能，可以在刀具长度变化时保证钻孔深度。（4）在钻孔量很大时，为了简化编程，应使用固定循环指令和对称功能；程序的最后应有返回原点检查，以保证程序的正确性。N01G92X0Y0Z0；

设定坐标系N02G91G00X120.0Y80.0；

定位到A点N03G43Z-32.0T1H01；

刀具快速移动到工进起点，刀具长度补偿N04S600M03；

主轴启动N05G01Z-21.0F1000；

加工A孔N06G04P2000；

孔底停留2秒N07G00Z21.0；

快速返回到工进起点N08X30.0Y-50.0；

定位到B点N09G01Z-38.0；

加工B孔N10G00Z38.0；

快速返回到工进起点N11X50.0Y30.0；

定位到C孔N12G01Z-25.0；

加工C孔N13G04P2000；

孔底停留2秒钟N14G00Z57.0H00；Z坐标返回到程序起点，取消刀补N15X-200.0Y-60.0；

X、Y坐标返回到程序起点N16M05；

主轴停止N17M02；

程序结束2．编程实例例1使用刀具长度补偿和一般指令加工图2-1所示零件中A、B、C三个孔。

A

20

C

30

Φ25钻头

B

30

120

3050

补偿值

b=4mm

35

3

18

22

30

5图2-1孔加工零件编程实例例2

使用固定循环指令加工例1中的三个孔。分析图纸和数据处理的过程同例1，使用固定循环指令编出的程序清单如下：N01G91T1M06；相对坐标Ｔ１刀号：换刀指令M06

换刀N02M03S600；主轴启动N02G43H01；设置刀具补偿：长度正补偿N03G99G81

X120.0Y80.0Z-21.0R-32.0P2000

F1000；钻孔AR-32.0：切入点位置G81钻孔循环N04G99G81X30.0Y-50.0Z-38.0R-32.0；钻孔BN05G99G81X50.0Y30.0Z-25.0R-32.0P2000；钻孔CN06G00X-200.0Y-60.0；返回起刀点N07M05；主轴停止转动N08M02；程序结束编程格式：G81XYZ

R

Q

P

F

L孔位坐标切入点坐标每次进给深度在孔底停留时间重复次数进给速度（二）车削程序1．车削加工程序的特点（1）坐标的取法及坐标指令。数控车床径向为x轴、纵向为z轴。x和z坐标指令，在按绝对坐标编程时使用代码X和Z，按增量编程时使用代码U和W。切削圆弧时，使用I和K表示圆心相对圆弧起点的坐标增量值或者使用半径R值代替I和K值。在一个零件的程序中或一个程序段中，可以按绝对坐标编程，或增量坐标编程，也可以用绝对坐标与增量坐标值混合编程。

X或U坐标值，在数控车床的程序编制中是“直径值”，即按绝对坐标编程时，X为直径值，按增量坐标编程时，U为径向实际位移值的两倍，并附上方向符号。（２）刀具补偿。由于在实际加工中，刀具会产生磨损，精加工时车刀刀尖需要磨出半径不大的圆弧；换刀时刀尖位置有差异以及安装刀具时产生误差等，都需要利用刀具补偿功能加以调整。现代数控机床中都有刀具补偿功能，以减少复杂的计算。（３）车削固定循环功能。车削加工一般为大余量多次切除过程，常常需要多次重复几种固定的动作。因此，在数控车床系统中具备各种不同形式的固定切削循环功能。如内、外圆柱面固定循环，内、外锥面固定循环，端面固定循环，内、外螺纹固定循环及组合面切削循环等，使用固定循环指令可以简化编程。2．车削加工程序实例例3手工编写图2-2所示零件的车削加工程序。该零件需要精加工，图中φ85表面不加工。选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工该零件。

R70

M48x1.5

φ85

φ78o

φ45z

φ80φ62

φ50

φ41.8

1x45o

φ2002xφ45

65

10

6020

60

602290350xA

图2-2车削零件图

Ⅰ355Ⅱ

5355

35

10Ⅲ

图2-3刀具布置图N01G92X200.0Z350.0；

N02G00X41.8Z292.0S31M03T11M08；移到刀路起点N03G01X47.8Z289.0F15；

倒角N04U0W-59.0；

切φ47.8圆N05X50.0W0；

切圆锥小头N06X62.0W-60.0