第三章 数控加工程序编制

第三章数控机床加工程序编制基础一、数控程序 将加工过程所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理和运算发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。在数控机床上加工零件，首先要编制零件的加工程序，然后才能加工零件。 根据零件几何形状的复杂程度、程序的长短以及编程精度要求的不同，可采用不同的编程方法，主要由手工编程和计算机零件编程（即自动编程）。手工编程： 手工编制程序就是编程全过程中，全部或主要有人工进行。 对于几何形状不太复杂的简单零件，所需的加工程序不多，坐标计算也较简单，穿孔带不长，出错的几率小，这时用手工编程就显得经济而且及时。 因此，手工编程至今仍广泛的应用于简单的点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。第三章数控机床加工程序编制基础自动编程： 但对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线、曲面的表面（如叶片、复杂模具）； 或者零件的几何元素并不复杂，单程序量很大的零件（如复杂的箱体或一个零件上有千百个矩阵钻孔）； 或者是需要进行复杂的工步与工艺处理的零件（如数控车削和加工中心机床的多工序集中加工）。第三章数控机床加工程序编制基础 用手工编制这些零件的程序，其编程时间与在机床上实际加工时间之比平均为30：1，甚至由于加工程序一时编不出而影响数控机床的开动率。 因此必须解决程序编制的自动化问题，即利用计算机进行辅助编程。由于这些零件的编程计算相当繁琐，程序量大，手工编程就很难胜任，即使能够编程，往往耗用时间长、效率低，而且出错几率高。第三章数控机床加工程序编制基础1、程序编制：

就是将零件的工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向以及其它辅助功能（换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单，再将程序单中的全部内容记录在控制介质上，然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。 这种从零件图纸到控制介质的过程称为数控加工的程序编制。二、编程步骤第三章数控机床加工程序编制基础程序编制的一般步骤：零件图工艺处理数值计算编写程序程序输入首件试切程序校核机床加工修改第三章数控机床加工程序编制基础选择适合数控加工的工件和合理的加工工艺是提高数控加工技术经济效果的首要因素。只有那些属于小批量特别是重复轮番投产、表面复杂、加工中需要测量、需要精密钻镗夹具等类零件，才是数控加工最合适的加工对象。1、工艺处理第三章数控机床加工程序编制基础 利用图纸对工件形状、技术条件、毛坯及工艺方案等进行详细分析，从而确定加工方法，定位夹紧及工步顺序，并合理选用机床、刀具及切削用量等。 制定数控加工工艺除考虑通常的一般工艺原则外，还用考虑充分发挥所用数控机床的指令功能，要求走刀路线要短、走刀次数和换刀次数尽可能少、加工安全可靠等。 由于零件加工程序是事先编制好的，每次走刀尺寸固定，因此对零件毛坯的基准面和余量应有一定要求。第三章数控机床加工程序编制基础 根据零件图的几何尺寸、走刀路径以及设定的坐标系计算粗、精加工个运动轨迹的坐标值， 诸如运动轨迹的起点和终点、圆弧的圆心等坐标尺寸；对圆心刀具，有时还要计算刀心运动轨迹的坐标；对非圆曲线，还要计算逼近线段的交点（亦称节点）坐标值，并限制在允许误差范围之内。2、数值计算第三章数控机床加工程序编制基础 根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的运动顺序、刀号、切削参数以及辅助动作， 按照数控装置规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。 在程序段之前加上程序的顺序号，在其后加上程序段结束符号。 此外还应附上必要的加工示意图、刀具布置图、机床调正卡、工序卡以及必要说明（如零件名称与图号、零件程序号、机床型号以及日期等等）。3、编写加工程序单第三章数控机床加工程序编制基础 程序单只是程序设计完后的文字记录，还必须将程序单的内容记录在控制数控机床的数控介质上作为数控装置的输入信息。 程序输入有手动数据输入、介质输入、通讯输入等方式。 现代CNC系统存储容量大、可存储多个零件加工程序，且可在不占用加工时间的情况下输入，可以方便、及时手动数据输入不太复杂的零件。控制介质多为穿孔带，也有用磁盘、磁带的。也可将程序单的内容直接用数控装置的键盘健入存储。4、程序输入第三章数控机床加工程序编制基础 程序单和所制备的控制介质必须经过校验和试切削才能正式使用。 一般的方法是将控制介质上的内容直接输入到CNC装置进行机床的空运转检查。 亦即在机床上用笔代替刀具，坐标纸代替工件进行空运转画图，检查机床轨迹的正确性。5、程序校验和首件试切第三章数控机床加工程序编制基础 但这些方法只能检查运动是否正确，不能查出由于刀具调整不当或编程计算不准而造成工件误差的大小。因此必须用首件试切的方法进行实际切削检查。它不仅可以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。在具有CRT屏幕图形显示的数控机床上，用图形模拟刀具相对工件的运动，则更为方便。第三章数控机床加工程序编制基础三、坐标系统1、笛卡儿坐标系统一规定数控机床坐标轴名称及其运动的正、负方向，可使编程简便，并使所编程序对同类型机床有互换性。目前国际上已统一了标准的坐标系。我国也已制订了JB3051-82《数控机床坐标和运动方向的命名》专业标准，它与ISO841等效。第三章数控机床加工程序编制基础数控机床的标准坐标系（基本坐标系）采用笛卡儿直角坐标系。+X+Y+Z+X’+Z’+Y’+A+B+C规定：直角坐标X、Y、Z三者的关系及正方向用右手定则判定。围绕X、Y、Z各轴的回转运动坐标分别为A、B、C，其正方向用右手螺旋法则判定。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础2、坐标轴统一规定标准坐标系X、Y、Z作为刀具（相对于工件）运动的坐标系并增大刀具与工件之间距离的方向为正方向．方向：由于机床的运动可以是刀具相对于工件的运动，也可以是工件相对于刀具的运动，所以统一规定不带“′”的坐标表示工件固定、刀具运动的坐标；带“′”的则表示刀具固定，工件的运动。第三章数控机床加工程序编制基础规定平行于机床主轴(传递切削动力)的刀具运动坐标为Z轴，取刀具远离工件的方向为正方向(+z)。当机床有几个主轴时，则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z轴(如龙门铣床)。Z轴：X轴：X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。第三章数控机床加工程序编制基础对于工件旋转运动的机床(车床、磨床)，取平行于横向滑座的方向(工件径向)为刀具运动的X坐标，同样，取刀具远离工件的方向为X的正向。第三章数控机床加工程序编制基础对于刀具旋转运动的机床(如铣床、镗床)：当Z轴为水平时，沿刀具主轴后端向工件方向看，向右方向为X的正向。第三章数控机床加工程序编制基础当为立式主轴时，对单立柱机床，面对刀具,主轴向立柱方向看，向右方向为X轴的正向。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础Y轴：Y坐标轴垂直于x及Z坐标。当+Z、+X确定以后，按右手定则不难确定+Y方向。3、附加坐标轴X、Y、Z为主坐标系或第一坐标系。如有第二组坐标和第三组坐标平行于X、Y、Z，则分别指定为U、V、W和P、Q、R。所谓第一坐标系是指靠近主轴的直线运动，稍远的为第二坐标系。如在镗铣床，镗杆运动为Z轴，立柱运动为W轴，而镗头径向刀架运动为平行于X轴，故称U轴。第三章数控机床加工程序编制基础规定：直角坐标X、Y、Z三者的关系及正方向用右手定则判定。＋A、＋B、＋C为各轴的回转方向，用右手螺旋法则判定。＋X、＋Y、＋Z的反方向用＋X’、＋Y’、＋Z’表示。4、旋转运动+X+Y+Z+X’+Z’+Y’+A+B+C第三章数控机床加工程序编制基础 正由于工件与刀具是一对相对运动，+X与+x′、+Y与+y′，+Z与+z′、是等效的，所以在数控机床的程序编制中，为使编程方便，一律假定工件固定不动、全部用刀具运动的坐标系编程，亦即能用标准坐标系X、Y、Z、A、B、C在图纸上进行编程。这样，即使编程人员在不知刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，也能编出正确的程序。注意：实际编程时，正号可省略，负号不可省且紧跟在字母之后。5、编程坐标第三章数控机床加工程序编制基础6、机床零点、机床参考点、工件零点机床零点（M）即机床基本坐标系的原点，平行于机床坐标系且是一个被确定的点。机床参考点又称机械原点（R），它指机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个固定点（由限位开关精密定位）。工件零点即工件坐标系的原点（P），一般选择工件图样上的设计基准作为编程零点。在工件上以编程零点建立的坐标系称为工件坐标系，其坐标轴及方向与机床坐标系一致。第三章数控机床加工程序编制基础在加工时，工件随夹具安装在机床上后，测量工件原点与机床原点（通过测量某些基准面、线之间的距离确定），此方法称为工件原点偏置。加工前，将偏置输入到数控装置中，加工时工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统按机床坐标系确定的工件的坐标值进行加工。有了原点偏置，编程人员可在编程时不考虑工件在机床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，补偿工件的转卡误差。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础7、起刀点与对刀点起刀点指刀具起始运动的刀位点，亦即程序开始执行时的刀位点。所谓刀位点即刀具的基准点，如圆柱铣刀底面中心、球头刀中心、车刀与镗刀的理论刀尖。当用夹具时常用与工件零点有固定联系尺寸的圆柱销等进行对刀，则用对刀点作为起刀点。第三章数控机床加工程序编制基础如图，对刀元件在夹具上，X1与Y1为固定尺寸，X0与Y0为零点偏置，可用MDI方式以对刀点相对于机床零点间的显示值确定偏置值并予以记忆，由补偿号调用。第三章数控机床加工程序编制基础四、字符编码标准数控机床经过四十多年来的不断实践与发展，穿孔带代码、机床坐标系的约定、准备功能和辅助功能的代码以及程序格式等方面已逐步趋向统一。目前，国际标准化组织已在这方面制订了一系列的ISO标准供各成员国或成员集团使用。这对数控机床的设计、使用(特别是程序编制)以及产品进入国际市场都会带来方便与效益。第三章数控机床加工程序编制基础我国在这方面基本沿用ISO标准，也已制订了相应的数控标准。必须注意：目前国内外各式各样的数控机床所使用的标准尚未完全统一，有关指令代码及其含义不尽完全相同，编程时务必严格遵守具体机床使用说明书中的规定。数控机床多用八单位纸带，根据孔道上孔的有无状态的不同组合，可表示各种不同的信息代码。国际上通用的八单位数控孔带有EIA(美国电子工业协会)代码和ISO代码，分别见附表。第三章数控机床加工程序编制基础数控机床用ISO代码表第三章数控机床加工程序编制基础编码表中有数字字符0一9、字母字符A-Z及其它符号字符。 这些字符根据每排孔的个数及其位置的不同予以区别。“1”表示有孔，“0”表示无孔，从而形成二进制码位。第3列和第4列之间的连续小孔称中导孔(或同步孔)，用作每排大孔的定位基准，并产生同步信号。

EIA编码与ISO编码的区别点之一是：EIA每行为奇数孔，其第5列为补奇列；ISO每行为偶数孔，其第8列为补偶列。第三章数控机床加工程序编制基础例如对EIA，数字5按二进制应在第1列和第3列有孔，但孔为偶数，故在第5列补上一只孔成奇数，若孔为奇数，则第5列不再补孔。补奇或补偶的作用是可以检验纸带的孔是否少穿、孔道是否被弄脏、堵塞、断裂以及阅读装置线路元件是否完好。而这些因素影响一只孔信息通过的机率最大。正由于补奇列或补偶列是用作检验用的，它并不构成信息代码的组成部分，故通常称的八单位孔带又称为《七单位编码字符》。第三章数控机床加工程序编制基础我国七十年代设计的数控机床大都采用EIA编码。考虑到国际上趋向于采用ISO编码，故我国根据ISO编码制订了JB3050-82《数控机床用七单位编码字符集》标准，它与ISO840标准等效(参见表2-2b)，并规定新设计的产品一律采用JB3050-82标准。

第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础五、程序结构与格式1、程序结构一个完整的加工程序由若干程序段组成，而程序段是由一个或若干字组成，每个字又由字母和数字数据组成(有时，还包括代数符号)，每一个字母、数字，符号称为字符。例:%O020N001G01X80.0Z-30F0.2S300T0101M03；N002X120.0Z-60.0；....N125G00X500.0Z200.0M02；第三章数控机床加工程序编制基础上例表示一个完整的加工程序,

由125条程序段按顺序排列而成。

%：N：表示整个程序的开始。每个程序段的开始。;每个程序段的结束。M02：作为全程序结束。第三章数控机床加工程序编制基础%0020表示程序号（或称程序名），在“％”后的O020表示从数控装置的存储器中调出加工程序编号为0020的加工程序。也可用字母O或P作程序号开头。这是由于目前的计算机数控(CNC)系统都靠存储器运转，在存储器中可事先存入多种加工程序，需要时即可调出使用。但不是所有CNC机床都具备此功能，有些机床则采用人工调出。第三章数控机床加工程序编制基础每条程序段表示一种操作。它由若干字组成，每个字表示一种功能。如第一条程序除程序段结束字符“；”外由8个字组成；N001表示第一条运行的程序段，称程序段号。G01字定义为直线插补，由准备功能G和功能种类代码01共3个字符组成，X80字表示工轴正向位移至80(此指毫米数，也有用脉冲数表示)，由3个字符组成，Z-30字表示刀具位移至Z轴负方向30处。2、程序段第三章数控机床加工程序编制基础其中，X80相当于X+80，一般规定正号“+”可省略，但负号“-”不可省。一个程序段的字符数有一定限制。

例如国产JCS-0183立式加工中心机床的程序段字符数<90，

大于限定的字符数时，可分成两条程序段。第三章数控机床加工程序编制基础3、程序段格式程序段格式就是一个程序段中字、字符、数据的表现形式。不同的数控系统往往有截然不同或大同小异的程序格式，格式不合规定，数控装置会报警出错。数控发展的初期，常用固定顺序格式，现已不应用。目前广泛应用字一地址程序格式，也有少数数控系统采用分隔符的固定顺序格式(如线电极切割机床)。字一地址程序格式如上例所示：每个字前有地址(G、X、Z、F、……)；第三章数控机床加工程序编制基础 各字的先后排列并不严格：数据的位数可多可少(但不得大于规定的最大允许位数)，不需要的字以及与上一程序段相同的续效字可以不写(如上例N002程序段中，G01、FO．2、S300、T0101、M03这些续效字继续有效)。 这种程序格式的优点是程序简短、直观、不易出错，故广泛应用。 国际标准化组织已对这种可变程序段字一地址格式制订了IS06982—I-1982标准。这对数控系统的设计，特别是程序编制带来很大方便。第三章数控机床加工程序编制基础表示地址符后面接4位整数，前0可省略。N04G02X+043Z+043R043F043S04T04M02;表示地址符后面接4位整数，3位小数，前0可省略，+号可省略。整数后加小数点表示地址符后面接2位整数，前0可省略。字地址可变程序段格式第三章数控机床加工程序编制基础字地址格式的特点：1）由于字首为地址，可以区分字的功能类型与存储单元，从而一个程序段中字的数目与字的位数（自长）可按需给定，相同的模态字可省略，简化、缩短了程序。2）一个程序段除程序段号与程序段结束字符外，其余名字的顺序并不严格，习惯上按N,G,X,Y,Z,…,F,S,T,M的顺序编写。3）一个程序段的字符总数不得超过数控系统规定的程序段长度。第三章数控机床加工程序编制基础在一个加工程序中，如果有几个一连串的程序段完全相同(即一个零件中有几处的几何形状相同，或顺次加工几个相同的工件)，子程序以外的程序段为主程序。主程序在执行过程中，如需执行该子程序即可调用，并可多次重复调用，从而可大大简化编程工作。为缩短程序，可将这些重复的程序段串单独抽出，按规定的程序格式编成子程序，并事先存储在子程序存储器中。4、主程序与子程序第三章数控机床加工程序编制基础主程序%N001...N002...：呼叫子程序名：呼叫子程序名：主程序结束子程序子程序名N501...N502...子程序结束（如M17）并返回主程序主程序与子程序的内容不同，但二者的程序格式应相同。其具体编程方法应按具体机床的规定。主程序和子程序的关系如下：第三章数控机床加工程序编制基础它是使机床建立起某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿等。只有尺寸值没有指令字符的程序是没有意义的。如：N20X13.0Y10.0N20G20G91G00X13.0Y10.0G代码由地址G及其后的两位数字组成，从G00--G99共一百种。目前，有的数控系统也用到00-99以外的数字。如：G158指令——可编程的偏置功能（西门子）六、程序指令代码1、准备功能（G代码）第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础①代码表序号(2)中的a、c……k、i各字母所对应的G代码称为模态代码(即续效代码)。它表示一经被应用(如a组中的G01)，直到出现同组(a组)其它任一G代码(如G03)时才失效，否则保留继续有效，而且可省略不写。其它c、d、f等各组同理。②在同一程序段中出现非同组的几个模态代码时，并不影响G代码的续效。如：N001G01G17G42x.....y.......…；③程序中的指令冲突，为避免程序段中的指令冲突，同组代码不在同一程序中使用。如果同一程序中使用相互冲突的G代码后一个G代码失效。N20G00G01X3.5Y6.2F02④G代码通常位于程序段的开始，即在程序段后，在其它重要数据之前。如：N40G91G01Z-0.625F8.5N40G91Z-0.625F8.5G01第三章数控机床加工程序编制基础现列举一程序例说明之：N001G01G17G42x.....y.......…；N002x.....y.......…；N003G03x.....y.......…；N004x.....y.......…；N005G01x.....y.......…；N006G00G40x.....y.......…；上例中，NXXX为程序号，在N001程序段中，有3种G功能代码的要求，但它们不属同一组，故可编在同一程序段中，N002的功能与N001相同，因都为模态代码，故继续有效，N003

中出现G03，同组的GOl失效。第三章数控机床加工程序编制基础（1）G90——以绝对值编程

G91——以增量值编程常用G代码指令：在ISO代码中，绝对尺寸指令和增量尺寸指令分别用G90和G91准备功能代码指定。G90表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值，G9l则表示增量值。第三章数控机床加工程序编制基础图示AB和BC两个直线插补程序段的运动方向，由于BC运动的起点坐标与上一程序段AB运动的终点坐标一致，故对BC程序段只考虑C点的绝对值(相对于XY的坐标原点)或其相对值(C点相对于起点刀)。其程序分别为G90G01X30.0Y40.0(绝对尺寸）G91G01X-50.0Y-30.0(增量尺寸）第三章数控机床加工程序编制基础也有某些机床的增量尺寸不用G91指令，而是在运动的起点建立平行于X、Y、Z的相对坐标系U、V、W。如图在B点建立U，V坐标系，其程序为：

G01U-50.0V-30.0

(增量尺寸)它与程序段G91G01X-50.0Y-30.0

等效。二者的应用视机床的具体规定而定。第三章数控机床加工程序编制基础（2）G92——设定工件坐标系指令 当用绝对尺寸编程时，必须先建立刀具相对于工件起始位置的坐标系。 即确定零件的绝对坐标原点(又称程序原点或编程原点)设定在距刀具现在位置多远的地方。也就是以程序原点为准，确定刀具起始点的坐标值，并把这个设定值记忆在数控装置的存储器内，作为后续各程序段绝对尺寸的基准。第三章数控机床加工程序编制基础在一个零件的全部加工程序中，根据具体需要，可以只设定一次或多次设定。

G92为续效指令，只是在重新设定时，先前的设定才无效。用G92指令设定：即用刀架或刀具主轴在参考点位置时的起刀点建立工件坐标系。第三章数控机床加工程序编制基础如左图，“G92XAZA”表明起刀点A处在工件坐标系正向XA与ZA处，亦即在距离起刀点A的XA、ZA处为工件零点；此后程序都按工件坐标系编程。XA与ZA被记忆在系统中并建立工件坐标系但不运动。如右图，“G92

-X1

-Y1”表明工件坐标系设定在距起刀点（X1，Y1）处，或起刀点在（-X1，-Y1）处。第三章数控机床加工程序编制基础图中，设刀具T01的初始位置在A点。其坐标系设定程序为

G92XAZA它表示T01号刀的刀尖点处在XOZ坐标系的XA和ZA处(通常规定车削的X数据用直径值表示)。第三章数控机床加工程序编制基础当刀架回到原位换T02号刀具时，由于刀具长度和安装位置的不同，刀尖的现在位置处在B点，这与存储器已记忆的起点坐标值不符。同理，当需要改变程序原点位置时，也必须重新设定。应注意的是，坐标系设定指令程序段只是设定程序原点的位置，并不产生运动，在原位置。为此，或增加一条程序使起点回到A点，则上述坐标系设定程序继续有效，或按起点重新设定坐标系，即G92XBZB第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础①X、Y、Z为程序原点到刀具起始点（对刀点）的有向距离，即对刀点在工件坐标系的坐标值。②该指令仅用于设定坐标系，并不使刀具或工件产生运动。③在程序开始处，应使用G92/G50建立工件坐标系。④加工开始刀具必须在对刀点位置。(3)G54－G59——用零点偏移设定工件坐标系又称自动设定，是将机床零点（参考点）与要设定的工件零点间的偏置坐标值事先输入系统并予以记忆，然后用G54－G59指令统一调用。如图，G54程序的X12与Y20（P1）及G59程序的X35与Y10（P2）的偏置值用MDI方式存于系统中，并分别由G54和G59调用。第三章数控机床加工程序编制基础图示程序为：A点程序：G90G54G00X12.0Y8.0…；B点程序：G90G59G00X15.0Y7.0…；G54－G59可设定六种不同的工件坐标系，适用于重复批量生产而程序不变或一个工作台上装几个工件加工的工件坐标系设定。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础①这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）可用MDI的方式输入，系统自动记忆。②工件坐标选定后，后续程序段中的绝对值编程时的指令均为相对工件坐标系原点的值。③G54~G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。④预设工件原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI方式修改。⑤加工开始时，刀具可以在任意位置。第六章数控机床加工程序编制基础（4）局部坐标系设定（G52）G52指令能在所有的工件坐标系（G92、G54~G59）内形成子坐标系，即局部坐标系。（1）编程格式N_G52G90X_Y_Z_；式中X、Y、Z是局部坐标系原点在当前工件坐标系中的坐标值。第六章数控机床加工程序编制基础（5）选择机床坐标系（G53）G53是机床坐标系编程。在含有G53的程序段中绝对编程时的指令值是在机床坐标系中的坐标值。（1）程序格式N_G53G90X_Y_Z_；式中X、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。（机床零点选定为机床参考点，应用比较少，主要用作调整机床使用）（2）说明①G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上。②G53指令为非模态指令。第六章数控机床加工程序编制基础（6）G17，G18，G19——坐标平面指令G17——XY坐标平面G18——ZX坐标平面G19——YZ坐标平面对于三坐标运动的铣床和加工中心镗铣床，常用这些指令命令机床按哪一平面进行运动。由于大都运动于XY平面，故G17可省略。对于车床总是在XZ平面内运动，故无需编写平面指令。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础说明①该组指令进行选择圆弧插补和刀具半径补偿的平面。②改组指令为模态功能可相互注销，G17（铣）\G18（车）为缺省值。③移动指令与平面选择无关，例如指令N4

G17

G01

Z10；这时Z轴照样会移动。G00命令刀具以点位控制方式从刀具所在点以最快速度移动到坐标系的另一点。它只是快速到位，而其运动轨迹根据具体控制系统的设计，可以是各种各样。（7）G00——快速点定位指令第三章数控机床加工程序编制基础如图，从A到C有四种方式:a路线是以折线方式到达C点，其初始角度是固定的，决定于各坐标的脉冲当量；b路线为直线AC；c路线由直线AB、BC构成；d路线由AD、DC构成。当为路线d和c时，则各为两条G00程序。应注意的是，进给速度F对G00程序无效。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础①指令中的快移速度由机床参数快移进给速度对各轴分别设定，不能用F规定。②一般用于加工前快速定位或加工后的快速退刀。③快移速度可由面板上的快速修调按钮修正。④01组模态功能，可由G01\G02\G03功能注销。注意：使用G00指令时，刀具的实际运动路线不一定是直线，而是一条折线。因此，要注意刀具是否与工件和夹具发生干涉。对不适合联动的场合，每轴可单动。（8）G01——直线插补指令它是直线运动指令。其特点是，两坐标(或三坐标)间以插补联动方式且按指定的F进给速度作任意斜率的直线运动。G01程序中必须含有F指令，若没有F指令，则直线进给速度为零，G01和F都是续效指令。第三章数控机床加工程序编制基础N001G92X28Y20.0；N002G90G00X16.0S_T_M_；N003G01X-8.0Y8.0F_；N004X0Y0；N005X16.0Y20.0；N006G00X28.0M02；用绝对值编程如图为G01程序举例，P点为刀具起点，刀具由P点快速移至A沿AB、BO、OA切削，再快速返回P点。其程序如下：第三章数控机床加工程序编制基础N001G91G00X-12.0Y0S_T_M_；N002G01X-24.0Y-12.0F_；N003X8.0Y-8.0；N004X16.0Y20.0；N005G00X12.0Y0.0M02；用增量值编程第三章数控机床加工程序编制基础（9）G02，G03——圆弧插补指令G02为顺时针圆弧G03为逆时针圆弧圆弧的顺、逆判断：沿圆弧所在平面(如XY)的另一坐标轴的负方向(即-Z)看去，顺针方向为G02，逆针方向为G03。圆弧程序应包括圆弧的顺逆、圆弧的终点坐标以及圆心坐标(或半径R)。其程序格式为：G17G18G19G02G03X_Y_Z_I_J_K_R_F_第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础当机床只有一个坐标平面时，平面指令可省略(如车床)，当机床有具有三个坐标时(如铣床)，G17可省略。终点坐标可以用绝对值，也可用终点相对于起点的增量值，决定于程序中已指定的G90或G91。圆心坐标I、J、K一般用圆心相对于圆弧起点(矢量方向指向圆心)在X、Y、Z坐标的分矢量确定，且总是为增量值，而与已指定的G90无关。第三章数控机床加工程序编制基础圆心参数也可用半径值。由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，当圆心角≤180°的圆弧用+R，圆心角>180°的圆弧用-R(见后例)。用R参数时，不能描述整圆（原因是此时圆心角为0°或360°，不能确定）。应注意的是，圆弧是由数控装置的圆弧插补器完成的，若给出的圆弧参数有误差时，圆弧的终点处必残留一个小的直线段而形成圆弧误差e，一般限制e≤10m

第三章数控机床加工程序编制基础现代的数控机床都可跨象限编制圆弧程序。但有些旧式数控机床是按象限划分程序段的。如图为封闭圆，只能用I、J编程。设刀具起点在坐标原点O，快速至A，按箭头方向以F100速度切削整圆至A，再返回原点。第三章数控机床加工程序编制基础跨象限编程用绝对值：

G92X0Y0；G90G00X20.0Y0；

G03X20.0Y0I-20.0J0F100；G00X0Y0M02；注：I0和J0可以省略第三章数控机床加工程序编制基础用增量值：G92X0Y0；G91G00X20.0Y0；G03X0Y0I-20.0J0F100；G00X-20.0Y0M02；

注：I0和J0可以省略第三章数控机床加工程序编制基础如图为圆弧用及编程。设A为起刀点，从点A沿圆C1、C2、C3至D点停止(F100)。用绝对值：G92X0Y18.0；G90G02X18.0Y0R18.0F100；G03X68.0Y0R25.0；G02X88.0Y20.0R-20.0M02；第三章数控机床加工程序编制基础用增量值：G91G02X18.0Y-18.0R18.0F100；G03X50.0Y0R25.0；G02X20.0Y20.0R-20.0M02；

若要求如虚线所示的BD弧(<180)，则将上述C3圆程序的－R换成R即可，其余不变。

第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础说明①（X，Y，Z）表示圆弧终点，在G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量命令。②（I，J，K）表示圆心相对于圆弧起点的增量值，与G90和G91无关。可用从起点指向圆心的矢量表示，其在坐标轴上的投影值是I、J、K的值（方向由正负号表示）。③R编程，当圆弧所对的圆心角θ<180°或θ=180°时，R取正值；当圆弧所对的圆心角θ>180°时，R取负值。④整圆编程时不可以使用R，只能使用I、J、K。⑤同时编入R与I、J、K时，R有效。第三章数控机床加工程序编制基础例如车削环槽时，若进给完立即退刀，其环槽外形为螺旋面，用暂停程序使工件空转几秒钟，即能光整成圆。其程序格式为G04

bDD；符号b为地址，常用X、P等地址表示。“DD”为停留时间(0.001—99999．999秒)或工件转数，视具体机床而定。如：G04X5(刀具停留5秒)，G04X6(工件空转6转)。G04指令可使刀具作短时间(几秒钟)的无进给光整加工，用于车槽、镗平面、锪孔等场合。（10）G04——暂停(延迟)指令第三章数控机床加工程序编制基础图示为锪孔加工，孔底有表面粗糙度的要求，图示程序为：N1G91G01Z-7F60；N2G04X5；

(刀具停留5秒)N3G00Z7M02；G04为非续效指令，只本程序段有效。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础说明①X后面时间表示可用带小数点的数，单位为S；例如：N_G04X5.

表示5S的暂停时间②P后面时间表示不能用小数点，单位为ms；例如：N_G04P10000；表示10000ms的暂停，即10s.③G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作；④在执行含G04指令的程序段时先执行暂停功能；⑤G04为非模态指令，仅在其被规定的程序段中有效。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础（11）准停检验指令G09如果在一个切削进给的程序段中有G09指令给出，则刀具接近指令位置时会减速，NC检测到位置到达信号后才会继续执行下一程序段。这样，在两个程序段之间的衔接处刀具将走出一个非常尖锐的角，所以需要加工非常尖锐的角时可以使用这条指令。（12）精确停止校验G61在模态代码G61后的各程序段的移动指令都要在终点被减速到0，直到遇到G64指令为止，在终点处确定为到位状态后继续执行下个程序段。这样便可确保实际轮廓和编程轮廓相符。第三章数控机床加工程序编制基础（13）连续切削过渡G64在G64之后的各程序段直到遇到G61为止，所编程的轴的移动刚开始减速时就开始执行下一段程序。因此，加工轮廓转角处时就可能形成圆角过渡，进给速度F越大，则转角就越大。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能，见图（14）G41、G42、G40—刀具半径自动补偿指令当用圆形刀具编程时，利用刀具半径补偿功能，只需向系统输入刀具半径值，即可按零件轮廓尺寸编程，而不必计算刀心轨迹与按刀心轨迹编程。数控机床一般都具备刀具半径自动补偿机能，以适应用圆头刀具(如铣刀、圆头车刀)加工时，可简化程序编制。按刀心轨迹编程时，其数据的计算有时是相当复杂的，特别是当刀具磨损、重磨以及换新刀而导致刀具直径变化时，必须重新计算，这就更加繁琐，又不易保证加工精度。第三章数控机床加工程序编制基础图示为铣刀半径自动补偿示例。由于数控装置具备了刀具半径的自动补偿，只需按已知的起刀点P和轮廓A、B、C、D的图纸数据进行编程。在程序中只给出刀具偏置方向的指令G41（左偏）或G42（右偏）以及偏置号D，而刀偏半径值由操作者根据需要输给CNC装置并由D指令调用，CNC装置便能自动计算刀心轨迹并按刀心轨迹运动，使编程十分简便。

G41左偏指令是指顺着刀具前进方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边，若偏在右边则用G42右偏指令。G41、G42、D为续效指令。第三章数控机床加工程序编制基础图示的程序如下(按绝对值编程）P→AG90G00G41XAYAT01D01；A→BG01XBYB；B→CBCYC；C→DXDYD；D→AXAYA；A→PG40XPYPM02；G40为注销指令。即当G41或G42程序段完成后，用G40程序段消去偏置值，使刀具中心与编程轨迹重合。T01为1号刀，D01为存放刀具半径值于01号补偿寄存器的补偿号。也有机床用T0101。第六章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础图示用绝对值编程为：G92X0Y0；G90G00G41XAYAT1D01；GO1XBYBF_；…XAYA；G00G40X0Y0M02；如图，当机床不具有G41与G42指令时，须按A′、B′、C′…编程。具有补偿指令时，则按轮廓A、B、C…编程。第三章数控机床加工程序编制基础刀具半径自动补偿机能除上述可免除刀心轨迹的人工计算外，还可利用同一加工程序(纸带不变)适应不同的工况。如刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，只要手动输入改变后的刀具半径即可，而不必修改已编好的程序。又如，用同一纸带、同一尺寸的刀具可进行粗、精加工。第三章数控机床加工程序编制基础粗、精加工的补偿方法：设精加工余量为D。先人工输入(r+D)的偏置量，即可进行粗加工。精加工时，输入刀具半径为r的偏置量，即可进行最终轮廓的加工。同理，利用输入r值的大小，可控制轮廓尺寸的精度。刀具半径补偿指令应置于G00或G01程序段中，或于G02、G03程序段之前单设程序段。由于半径补偿是轮廓的法向偏置，在两几何元素转接点处可能出现刀心轨迹的不连续或干涉现象，因此可用B刀补、C刀补实现程序段间尖角过渡。第三章数控机床加工程序编制基础（15）G43、G44、G40（G49）

——刀具长度补偿（偏置）指令

刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向（Z方向）的补偿。它可使刀具在Z方向上的实际位移量大于或小于程序给定值。即实际位移量=程序给定值±补偿值上式中，二代数值相加(“+”)称正偏置，用G43指令表示，相减(“-”)称负偏置，用G44指令表示。给定的程序值与输入的补偿值都可正可负(+Z向为正，-Z向为负)，根据需要选取。第三章数控机床加工程序编制基础图为钻头快速接近工件时的长度补偿例。设Al为程序值且为-Z方向(-A1)，A2为补偿值且为-Z方向(-A2)，A3为实际位移值。图(b)用G43指令，图(c)用G44指令，其实际位移量及其程序分别为(用增量值)：图(b)-A3=-A1+(-A1)=-(Al+A2)G00G91G43Z-A1H01；(补偿号H01中存-A2值)图(c)-A3=-A1-(-A2)=-(A1-A2)G00G91G44Z-A1H01;(补偿号H02中存-A2值)G43与G44的注销仍用G40注销指令。第三章数控机床加工程序编制基础采用G43和G44指令后，程编人员就不一定要知道实际使用的刀具长度，可按假定的刀具长度进行编程。或者在加工过程中，若刀具长度发生了变化或更换新刀具时，不需要变更程序，只要把实际刀具长度与假定值之差值输至CNC系统的D存储器中即可。第三章数控机床加工程序编制基础又如图所示车削加工。图中，工件轮廓由直线与圆弧组成，双点划线为加工余量，刀具起点为A，沿箭头方向运动并回到起点。第三章数控机床加工程序编制基础按某数控车床编程的规定，加工程序编制如下：O0008（程序号）N0001G92X60.0Z25.0;（工件坐标系设定）N0002G00G90X20.0Z2.0S800T0101M03;（A→B）N0003G01Z-15.0F0.15;（B→C）N0004G02X30.0Z-20.0R5.0;（C→D）N0005G01X44.0F0.2;(D→E)N0006G00X60.0Z25.0;（E→A）N0007M02;（自动停车）第三章数控机床加工程序编制基础轮廓铣削加工实例：第三章数控机床加工程序编制基础它是控制机床开-关功能的指令。如主轴的开、停，冷却液的开、闭，与松开等辅助动作。运动部件的夹紧等，该指令和控制系统插补运算无关，一般书写在段尾。从M00--M99共一百种，目前，有的系统也用到了三位数字的M功能，例如FANUC的系统。M指令与准备功能一样也有模态指令和非模态指令。2、辅助功能（M代码）以下对常用的M代码作简要说明：第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础（1）程序停止指令M00——程序停止。在完成该程序段其它指令后，用以停止主轴转动、进给和冷却液，以便执行某一固定的手动操作，如手动变速、换刀等。此后，须重新启动，才能继续执行以下程序。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础M01——计划(任选)停止。它与M00相似，所不同的是，除非操作人员预先揿下面板上的任选停止按钮确认这个指令，否则这个指令不起作用，继续执行以下程序。该指令常用于关键尺寸的抽样检查或有时需要临时停车。当检查完成后，按启动按键继续执行以后的程序。M02——程序结束。它编在最后一条程序段中，用以表示加工结束。它使主轴、进给、冷却都停止，并使数控系统处于复位状态。因此该指令必须出现在程序的最后一个程序段中。为非模态功能，在程序段指令运动完成后开始。M30——程序结束。和M02相似，但M30可使程序返回到程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。第三章数控机床加工程序编制基础M03——主轴正转，启动主轴以程序中编制的主轴速度顺时针方向旋转，与程序段指令运动同时开始；M04——主轴反转，启动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转，与程序段指令运动同时开始；M05——主轴停转，命令主轴停止旋转。M05为缺省功能，在程序段指令运动完成后开始。一般在主轴停止的同时，进行制动和关闭冷却液。M19——主轴定向停止。指令主轴准停的方位和装刀标记方位一致，一般用于加工多头螺纹。（2）主轴转动指令第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础主轴旋转方向：①车削方向：从主轴往Z方向看去，主轴顺时针方向旋转为正转；逆时针方向则为反转。车床即从床头箱观看主轴旋转方向。第三章数控机床加工程序编制基础②铣削方向：从操作人员的位置，面向立式机床的前部观看，顺时针转动方向为正转；逆时针转动方向则为反转。（3）换刀指令M06——换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。M06指令不包括刀具选择功能，刀具需在之前程序段中选定，常用于加工中心机床刀库换刀前的准备动作。为非模态指令。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础M07——2号切削液(雾状)开(冷却泵启动)M08——1号切削液(液状)开(冷却泵启动)M09——切削液停，注销M07、M08。三个指令属于同组模态指令。M07、M08与程序段指令同时开始；MO9在程序段指令运动完成后开始。（4）切削液指令M10——运动部件夹紧M11——运动部件松开（5）工件装夹指令例如下列程序：N002G01X30Z50S800…M03；…N015G00X200Z400…M05；N002程序段中的M03是指在直线插补（G01）进给运动一开始就命令主轴按顺时针方向启动至每分钟800转（S800）；N015程序段则在快速点定位（G00）运动至（X200，Z400）处后，M05才命令主轴停止运转。M03－M05为模态代码。第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础（6）子程序调用与返回指令M98——调用子程序；M99——表示子程序结束，执行M99使控制返回到主程序。M98、M99为非模态功能。①子程序的格式

O0001 ……；

N_M99;

在子程序的结尾用M99以控制执行完该子程序后返回主程序；第三章数控机床加工程序编制基础②调用子程序的格式

O0002 ……；

N_M98P_L_; ……；

P为调用的子程序号；

L为重复调用次数。F指定切削进给速度；其单位为：mm/min

用G94指定（缺省）

mm/r

用G95指定。F后的数值有用直接法和二位十进制代码法指定。直接法按有关数控切削用量手册的数据或经验数据直接选用。代码法是F后跟00-99表示100种分级速度，按等比级数排列。3、进给功能（F代码）第三章数控机床加工程序编制基础第三章数控机床加工程序编制基础①若运动轨迹是平面上的一个斜线或一个圆弧，其F后的数值是指斜线方向或圆弧切线方向的进给速度。该速度在各坐标轴上的分速度不应超过允许值。②各轴的快速移动速度是在轴参数中设定的“最高允许速度”，可用“进给修调”进行调整，与F指令的经给速度无关。③F指令给定的进给速度在运行过程中可以通过“进给修调”即倍率器进行调整。注意，“进给修调”在加工螺纹时无效，进给倍率固定在100%，否则螺纹的螺距发生变化。S用以指定主轴转速（r/min）；S后的数值有用直接法和二位十进制代码法指定。由