数控编程基础(修订)

河南理工大学工程训练中心

主讲人：吴亚辉数控编程基础内容提纲一、数控技术基础知识二、数控车床编程基础三、数控车床加工仿真四、数控铣床编程基础五、数控铣床加工仿真前言

自从20世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上；数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业；专家们预言:

二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。一、数控技术基础知识数字控制（NumericalControlNC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（NumericalControlTechnology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控技术就是利用数字化信号进行控制的技术。数控机床（NumericalControlMachineTools）是采用数控技术对机床的加工过程进行控制的机床。具体地说，凡是将刀具相对于工件的运动轨迹和相关的工艺信息用代码进行编程，然后送入数控系统经过数字运算、处理，并通过高性能的驱动单元控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。它数控技术典型应用的例子。1.1.1数控技术的基本概念数控技术一、数控技术基础知识工艺分析数控加工程序工序卡传统加工数控加工数控加工与传统加工的比较一、数控技术基础知识加工零件的适应性强，灵活性好加工精度高，产品质量稳定生产效率高减少工人劳动强度，改善工作条件有利于生产管理便于实现自动化便于实现网络化便于实现智能化1.1.2数控技术的特点一、数控技术基础知识在数控机床上加工零件时,要首先把加工零件所需的所有机床动作以程序的形式记录下来,登载到某种存储物上,该存储物质称为控制介质,并且输入到数控装置中,由数控装置处理程序,发出控制信号指挥机床的伺服系统驱动机床,协调指挥机床的动作,使其产生主运动和进给运动,完成零件的加工。1.2.1数控机床的工作原理原理与分类当改变加工不同的零件时,在数控机床只要改变加工程序,就可以继续加工新零件。一、数控技术基础知识控制介质数控装置伺服系统机床本体检测装置数控机床的组成一、数控技术基础知识数控加工时，机床必须按人们的意图去加工零件。

为了得到图纸上所规定的零件形状和加工精度，在加工过程中，机床所需要的全部操作动作和刀具相对于零件的运动轨迹，要求由人们按照一定的要求和顺序编制成控制指令，然后把这些所需要的全部控制指令（数控机床的加工程序）存放在一种存储物上。这种在人和数控机床之间建立联系的媒介物，称为控制介质。控制介质一、数控技术基础知识数控装置是数控机床的控制中枢，一般由微处理器计算机（8031单片机）和小型计算机来担任，这样的数控系统称为计算机数控系统（CNC）。它用存放在计算机存储器里的系统程序（系统内控软件）来实现数控机床的控制。数控装置一、数控技术基础知识在数控装置中，系统程序存储在计算机的内存中，零件加工程序（用户软件）由控制介质通过常规输入设备读入内存。CNC系统经接口电路与常规输入/输出设备、操作面板、机床的控制部件、测量部件等联接。根据执行零件加工程序（用户软件）的程序和指令，在系统内控软件的调动下，自动进行零件加工。一、数控技术基础知识伺服系统的作用是把来自数控装置的插补脉冲信号转换成机床位移部件的移动。相当于手工操作时的人的手，使工作台（或拖板、或主轴箱）移动，并能按规定的轨迹作严格的相当运动。

因此，伺服电动机的性能是决定数控机床的加工精度、表面质量（表面粗糙度）和生产效率的主要因素之一。数控系统发出的每一个脉冲信号，控制机床部件移动的位移量称为脉冲当量（步进位移控制精度）。

伺服系统一、数控技术基础知识①调节放大单元是将来自计算机的指令信号和反馈信号加以比较，变换成为电压信号并放大，去驱动执行元件的有关电路。②执行单元又称为驱动单元。它是将电信号转换成为机械运动，产生一定的功率，用电动机来驱动工作台移动。③电机数控系统能够控制的电动机有步进电动机，交流伺服电动机，直流伺服电动机。

在开环数控系统中的执行单元一般为步进电动机；

在闭环数控系统中的执行单元一般为交流伺服电动机和直流伺服电动机。④控制对象是指机床的工作台、刀架或主轴箱等传动机构。他们也是组成伺服系统的一个重要部分。

一、数控技术基础知识在数控机床中，数控装置通过伺服系统和机床进给传动元件，最终控制机床的运动部件（工作台、主轴箱、刀架或拖板）作准确的位移。因为机床在加工中是自动控制的，所以，数控机床应该具有比一般普通机床更高的稳定性、抗震性、运行精度的性能和精度要求。机床本体一、数控技术基础知识数控机床中，数控装置是依靠指令值与位移检测装置的反馈值进行比较，来控制工作台运动的。数控机床中检测元件的种类很多，采用较多的有光电编码器和光栅。编码器是一种旋转式的检测角位移的传感器。编码器是数控机床中使用较多的一种传感器。检测装置一、数控技术基础知识数控机床规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可以按照多种原则来进行分类。但归纳起来，常见的是以下面6种方法来分类的。按工艺用途分类按运动轨迹分类按联动轴数分

按伺服系统的控制方式分类按数控装置分类按功能水平分类

1.2.2数控机床的分类一、数控技术基础知识切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。其它非加工设备：数控装配机、数控测量机、机器人等。按工艺用途一、数控技术基础知识点位控制数控机床：点——点位置精确控制，保证的是定位精度，以慢~快~慢的运动方式如：钻床、冲床、测量机

点位直线控制数控机床：位置控制+速度和路线控制，只能沿某个坐标轴方向（平行或45°）切削加工轮廓控制数控机床：每点的位置+速度+路线控制，可对2坐标或2坐标以上坐标轴进行控制。按运动轨迹一、数控技术基础知识2轴联动（平面曲线）：能同时控制两个坐标轴联动，适于数控车床加工旋转曲面或数控铣床铣削平面轮廓。两轴半联动：在两轴的基础上增加了Z轴的移动，当机床坐标系的X、Y轴固定时，Z轴可以作周期性进给。两轴半联动加工可以实现分层加工。3轴联动（空间曲面）：能同时控制三个坐标轴的联动，用于一般曲面的加工，一般的型腔模具均可以用三轴加工完成。4轴联动（空间曲面）5轴及5轴以上联动（空间曲面）：多轴联动能同时控制四个以上坐标轴的联动。多坐标数控机床的结构复杂，精度要求高、程序编制复杂，适于加工形状复杂的零件，如叶轮叶片类零件。按联动轴数联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。一、数控技术基础知识全闭环控制系统半闭环控制系统闭环控制系统开环控制系统按控制方式一、数控技术基础知识开环数控系统这种控制方式不带位置测量元件。数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。这种控制方式没有来自位置测量元件的反馈信号，对执行机构的动作情况不进行检查，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。一、数控技术基础知识无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。一、数控技术基础知识半闭环数控系统这种控制系统不是直接测量工作台的位移量，而是通过旋转变压器、光电编码盘或分解器等角位移测量元件，测量伺服机构中电动机或丝杠的转角，来间接测量工作台的位移。这种系统中滚珠丝杠螺母副和工作台均在反馈环路之外，其传动误差等仍会影响工作台的位置精度，故称为半闭环控制系统。半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈一、数控技术基础知识闭环数控系统这是一种自动控制系统，其中包含功率放大和反馈，使输出变量的值响应输入变量的值。数控装置发出指令脉冲后，当指令值送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动，即没有位置反馈信号时，指令值使伺服驱动电动机转动，经过齿轮、滚珠丝杠螺母副等传动元件带动机床工作台移动。装在机床工作台上的位置测量元件，测出工作台的实际位移量最后，反馈到数控装置的比较器中与指令信号进行比较，并用比较后的差值进行控制。若两者存在差值，经放大器放大后，再控制伺服驱动电动机转动，直至差值为零时，工作台才停止移动。这种系统称为闭环伺服系统。一、数控技术基础知识半闭环伺服系统介于开环和闭环之间，由于角位移测量元件比直线位移测量元件结构简单，因此装有精密滚珠丝杠螺母副和精密齿轮的半闭环系统被广泛应用。目前已经把角位移测量元件与伺服电动机设计成一个部件，使用起来十分方便。半闭环伺服系统的加工精度虽然没有闭环系统高，但是由于采用了高分辨率的测量元件，这种控制方式仍可获得比较满意的精度和速度。系统调试比闭环系统方便，稳定性好，成本也比闭环系统低，目前，大多数数控机床采用半闭环伺服系统。一、数控技术基础知识①采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构得到简化，传动链较短；②为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高的动态刚度及耐磨性，热变形小；③更多的采用高效率、高精度的传动部件，如滚珠丝杠、直线滚动导轨等；④加工中心带有刀库、自动换刀装置⑤采用辅助装置：冷却、排屑、防护、润滑、储运等装置。1.3.1数控机床的设计特点及优势发展方向设计特点一、数控技术基础知识●适应性强，适合加工单件小批量、复杂零件●加工零件一致性好、重复精度高●高自动化、高效率●只要改变程序就可改变加工件，不需要大量复杂工装夹具●可以采用复合工艺●有利于生产管理的现代化优势一、数控技术基础知识进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展：●运行高速化●加工高精化●功能复合化●控制智能化●体系开放化●驱动并联化●交互网络化1.3.2数控机床的发展方向一、数控技术基础知识速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。因为它直接关系到加工效率和产品质量。新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。运行高速化使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。①进给率高速化：在分辨率为1m时，Fmax=240m/min。在Fmax下可获得复杂型面的精确加工；在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率；一、数控技术基础知识②主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。主轴最高转速达200000r/min。主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。③换刀速度0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）④工作台（托盘）交换速度：6.3秒一、数控技术基础知识提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。①提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上

10^6脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲）；位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。加工高精化一、数控技术基础知识②采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术;设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为±0.1m。一、数控技术基础知识复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。

●镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）；●车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）；●铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车刀架）；●铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）；●可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；功能复合化一、数控技术基础知识随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：①加工过程自适应控制技术通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。控制智能化一、数控技术基础知识②加工参数的智能优化与选择将工艺专家或技工的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间的目的。采用经过优化的加工参数编制的加工程序，可使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。一、数控技术基础知识③智能故障诊断与自修复技术

智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法（AI、ES、ANN等），实现故障快速准确定位的技术。

＊智能故障自修复技术：指能根据诊断确定故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。智能自修复技术集故障自诊断、故障自排除、自恢复、自调节于一体，并贯穿于加工过程的整个生命周期。

＊智能故障诊断技术在有些日本、美国公司生产的数控系统中已有应用，基本上都是应用专家系统实现的。

＊智能化自修复技术还在研究之中。一、数控技术基础知识支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。＊网络资源共享。＊数控机床的远程（网络）监视、控制。＊数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）。＊数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）。交互网络化一、数控技术基础知识并联加工中心（又称6条腿数控机床、虚轴机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。特点并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物；由于它没有传统机床所必需的床身、立柱、导轨等制约机床性能提高的结构，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。驱动杆机架

动平台主轴电机伺服电机主轴刀具柔性夹具工件静平台图

并联机床结构示意图驱动并联化一、数控技术基础知识二、数控车削编程基础（1）数控编程（2）常用编程指令及程序结构（3）机床坐标系（4）常用G指令（5）数控车削相关（6）刀尖半径补偿主要内容：2.数控车床编程基础二、数控车削编程基础所谓程序编制，就是将加工零件的工艺过程、工艺参数(F、S、T)、刀具位移量与方向以及辅助动作（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写加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等）然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。这种从零件图纸到制成控制介质的过程称为数控加工的程序编制。数控编程的基本概念数控编程二、数控车削编程基础分析零件图样对零件图仔细分析，包括零件尺寸、加工精度、表面质量、零件材料、热处理等内容。制定加工工艺根据对零件图的分析，选择加工方法，确定加工顺序、加工路线、装夹方法、刀具及切削参数，选择正确的下刀点、退刀点及换刀点等。数值计算按已确定的加工路线和允许的零件加工误差，计算出所需的输入数控装置的数据，称为数值计算。数值计算的主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值。（基点和节点）计算运动轨迹程序编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误图纸工艺分析修改2.1.1数控编程的内容及步骤二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础编写零件加工程序按照数控系统规定的功能指令代码及程序格式，编写加工程序，并输入数控系统。程序校验和首件试切①在正式加工前需对程序进行校验，以保证加工质量和避免质量损失。②启动数控机床，按照输入的程序进行空运转，检查机床动作和运动轨迹是否正确。在有图形显示的数控机床上，利用模拟加工的图形显示，检查运动轨迹的正确性。③进行首件试切，此时，可用易加工材料替代零件材料。当发现零件不符合加工技术要求时，分析误差产生的原因，找出问题，修改程序或进行尺寸补偿。首件试切之后，方可进行正式切削加工。2.2.1编程指令二、数控车削编程基础代码：是文字、数字、符号以及它们组合的总称，又称指令，它是程序的最小单元。编程指令：系统操作代码的总称。

常用编程指令主要用来描述机床的运动方式、加工类别、主轴的启停、冷却液的开关、主轴转速、进给速度、刀具选择等。(GMFSTXYZ)常用编程指令及程序结构二、数控车削编程基础功能：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2～3位数字组成，有100~1000种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。示例：G00，G01，G02、G03，G04，G41，G91，G18，G54等。模态代码（续效代码）：一经使用，便保持有效直到以后的程序段中遇同组代码失效。非模态代码（非续效代码）：只在本程序段有效。2.2.2代码分类G指令（准备功能）二、数控车削编程基础G指令通常位于程序段中尺寸字之前。N010G54；N020M03S1000；N030G00X16；N040G01X8Y6F200；N050X0Y0；N030程序段中，G90、G00是续效代码，但他们不属于同一组，故可编在同一程序段中；N040中出现G01，同组中的G00失效，G90不属同一组，所以继续有效；N050程序段的功能和N040程序段相同，因G01是续效代码，继续有效，不必重写。二、数控车削编程基础功能：控制机床及其辅助装置通断的指令。如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等。组成：M后带2~3位数字组成，共有100~1000种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。示例： M00----程序停止。实际上是一个暂停指令。程序运行停止后，模态信息全部被保存，利用机床的“启动”键，可使机床继续运转。该指令经常用于加工过程中测量工件的尺寸、工件调头、手动变速等固定操作。M01----计划(选择停止)与M00相似，但一定与机床面板上的选择停按钮配合使用。否则，这指令不起作用。M02----程序结束，编程时表示编程结束。主轴进给冷却停止，数控系统处于复位状态。M指令（辅助功能）二、数控车削编程基础M03,M04,M05----分别命令主轴正转，反转，停转。M06----换刀指令。加工中心换刀前的准备动作。M07,M08----命令1#2#冷却液开M09----命令1#2#冷却液停M10,M11----运动部件的夹紧与松开M19----主轴定向停止M30----程序结束与M02基本相同，但M30能自动返回程序头，为加工下一个工件作好准备。二、数控车削编程基础F指令（指定进给速度指令）单位mm/min或mm/r,分别用G94,G95指定组成：F后带若干位数字，如F150,F3500等。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F=150mm/min，F=3500mm/min。S指令（指定主轴转速指令）组成：同F，如S1000等T指令在自动换刀的数控车床中，该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。刀具用字母T及其后面的两位或四位数字表示。如T06表示6号刀具，T0602表示6号刀具选用2号刀补。F、S、T指令二、数控车削编程基础尺寸指令（指定的刀具沿坐标轴移动的方向和目标位置的指令）组成：由在X,Y,Z,(i,j,k,R),A,B,C后带符号的数字组成。如X100,Y200等。单位：数控系统规定的单位,如mm。其他指令二、数控车削编程基础一个完整的零件加工程序由程序号（名）和若干程序段组成，每个程序段由若干个指令字组成，每个指令字又由字母、数字、符号组成。例如：O0600；N0010G92X0Y0；N0020G90G00X50Y60；N0030G01X10Y50F150S300M03；……N0100M30；

上面是一个完整的零件加工程序，它由一个程序号和10个程序段组成。最前面的“O0600”是整个程序的程序号，也叫程序名。每一个独立的程序都应有程序号，它可作为识别、调用该程序的标志。2.2.3程序结构（FANUC系统）程序的构成二、数控车削编程基础每个程序段用“；”表示结束，其中有若干个指令字，每个指令字表示一种功能。一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。程序段的长短、字数和字长都是可变的，字的排列顺序没有严格要求，不需要的字及与上一程序段相同的续效字可以不写。程序段格式二、数控车削编程基础

字地址程序段格式也叫地址符可变程序段格式，这种格式的特点是：程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟有符号或无符号的数字。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。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。二、数控车削编程基础坐标轴：数控装备的每个进给轴(直线进给、圆进给)定义为坐标系中的一个坐标轴。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。回转坐标：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。坐标轴方向：定义为刀具相对工件运动的方向。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A2.3.1机床坐标系的相关概念机床坐标系二、数控车削编程基础①坐标系中的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。②A、B、C分别表示绕X、Y、Z的轴线或绕与X、Y、Z轴线相平行的轴的转动。其正方向用右手螺旋定则确定。③加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，一律假定工件静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的运动方向为坐标轴的正方向。坐标轴的命名规定确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。二、数控车削编程基础Z轴：平行于机床主轴（传递切削动力）的轴线作为Z轴。+X+Z坐标轴及方向判断（数控车床）刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。X轴：水平方向，且垂直于Z轴。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。二、数控车削编程基础机床坐标系与机床参考点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。机床坐标系：数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点（机械原点，数控机床进行加工运动的基准参考点）。机床坐标系具有唯一性，是工件坐标系的参考坐标系。2.3.2机床坐标系与工件坐标系二、数控车削编程基础机床参考点：用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。是机床坐标系中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械挡块来确定。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重合，一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上；对数控车床（如下图），机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。二、数控车削编程基础工件原点：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。工件坐标系：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。工件坐标系与工件原点二、数控车削编程基础①工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于编程；②工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上；③工件原点最好选在工件的对称中心上；④要便于测量和检验。工件原点只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。工件原点的设置一般应遵循下列原则：二、数控车削编程基础机床坐标系与工件坐标系的关系机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。二、数控车削编程基础2.3.3绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X、Y、Z代码表示。增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标常用U、V、W代码表示（数控车床）。如右图，加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB＝30，YB＝50；在增量坐标系中表示B点坐标值：UB＝20，VB＝30二、数控车削编程基础G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点以数控系统预先设定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。

2.4.1快速点定位指令（G00）常用G指令编程格式：G00X__Y__Z__；说明：①G00运动轨迹视具体数控机床而定（通常是直线）；②含G00指令的程序段不需要指定进给速度F，如果指定了，无效；③G00移动的速度已由机床生产厂家设定好，一般不允许修改。二、数控车削编程基础说明：①刀具的当前位置是直线的起点，在程序段中指定的是终点的坐标值；②G01程序段中必须指定进给速度F；③G01与F都是续效指令。2.4.2直线插补指令（G01）G01用以指令两个坐标轴(或三个坐标轴)以联动的方式，按程序段中规定的进给速度F，插补加工出任意斜率的直线。二、数控车削编程基础相对坐标编程为：G01U0.0W-80.0F0.2;OG01指令运用40ZX80OG01指令运用40ZX80二、数控车削编程基础G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。2.4.3G02,G03指令（圆弧插补指令）顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察，顺时针为正，逆时针为负。二、数控车削编程基础书写格式：圆心坐标（i、j、k）编程：i、j、k为圆弧起点指向圆心的坐标值，且总为增量值（该定义以机床使用说明书为准）。半径R编程：小于或等于180度圆弧用+R，大于180度圆弧用-R编程。注意：不能用于整圆编程。G02G03X___Z___I___K___R___F__*二、数控车削编程基础实例1二、数控车削编程基础使刀具作短时间无进给光整加工，用于车槽、钻孔到孔底、镗平面、锪孔等对粗糙度有要求的场合。经过指令的暂停时间，再继续执行下一程序段。2.4.4G04指令（暂停指令）书写格式：G04β△△β一般用X或P，△△为暂停时间，当用X时单位为s；当用P时数值为整数，单位为ms。二、数控车削编程基础①尖形车刀——直线形切削刃为特征的车刀，这类车刀的刀尖（同时也为其刀位点）

②圆弧形车刀——刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。

③成型车刀——样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。2.5.1常用车刀的种类和用途数控车削相关二、数控车削编程基础1）切断刀；2）90°左偏刀；3）90°右偏刀；4）弯头车刀；5）直头车刀；6）成型车刀；7）宽刃精车刀8）外螺纹车刀；9）端面车刀；10）内螺纹车刀；11）内槽车刀；12）通孔车刀；13）盲孔车刀二、数控车削编程基础数控车削加工时，为了减少换刀时间和方便对刀，尽量采用机夹车刀和机夹刀片，便于实现机械加工的标准化。常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。2.5.2机夹可转位车刀的选用

刀片材质的选择选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。二、数控车削编程基础刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。a-T型；b-F型；c-W型；d-S型；e-P型；f-D型；g-R型；h-C型刀片形状的选择二、数控车削编程基础被加工表面与适用的刀片形状二、数控车削编程基础在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。（X、Z与U、W混合使用）。用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。原因：为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环。编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀尖半径进行补偿。2.5.3数控车床编程特点二、数控车削编程基础进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，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。退刀时沿轮廓延长线工进退出至工件轮廓，再快速退刀。一般先退X轴，后退Z轴。2.5.4进刀和退刀的方式及换刀点的选择二、数控车削编程基础换刀点是指在编制数控车床多刀加工的加工程序时，相对于机床固定原点而设置的一个自动换刀或换工作台的位置。为了防止在换（转）刀时碰撞到被加工零件、夹具或尾座而发生事故，除特殊情况外，其换刀点都设置在被加工零件的外面，并留有一定的安全区。二、数控车削编程基础对刀就是确定刀尖在工件坐标系中的位置。常用的对刀方法为试切法，数控车床一般通过试切零件来建立工件坐标系与机床坐标系之间的联系。2.5.5对刀二、数控车削编程基础2.6.1为何要采用刀尖半径补偿二、数控车削编程基础实际车刀尤其是精车刀，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧（一方面可以提高刀尖强度，另一方面可以改善加工表面的表面粗糙度）。由于刀尖圆弧的存在，实际参与切削的是刀尖圆弧的各个切点。常用的对刀操作是以刀尖圆弧上X、Z方向上最突出点为准，这样得到的刀尖位置其实是一个假想刀尖。按假想刀尖车削与Z轴平行的表面是不存在误差的，但是车削右端面、锥面及圆弧是存在误差的，会造成零件的过切或者欠切。刀尖半径补偿二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础现代机床基本都具有刀具补偿功能，刀尖半径补偿通过G41、G42、G40代码及T代码指定的刀沿号加入或取消的。补偿方向的判断如下图所示。2.6.2刀尖半径补偿方式

二、数控车削编程基础建立和取消必须采取直线运动方式执行G71-G76固定循环时，循环过程中刀尖半径补偿暂时不生效，后面程序段中的G00、G01、G02、G03、G70指令，CNC会将补偿模式恢复。建立刀尖半径补偿后，在Z轴的移动量必须大于其刀尖半径补偿值，在X轴的移动量必须大于2倍刀尖半径补偿值二、数控车削编程基础①刀沿号（不同形式刀具的一种编码）2.6.3刀尖半径补偿的设定车外圆车内孔二、数控车削编程基础②补偿参数设置在补正/形状页面，R为刀尖半径补偿值，T为刀沿号二、数控车削编程基础实例2二、数控车削编程基础3.车削固定循环（1）单一固定循环（2）复合固定循环主要内容：二、数控车削编程基础车削循环指令是用含有G功能的一个程序段完成多个程序段指令的加工操作，免去了复杂的数学运算，使程序得以简化。车削循环指令有单一固定循环指令和复合循环指令。单一固定循环指令只能进行简单的重复加工，主要有外径/内径切削固定循环指令（G90）、螺纹切削固定循环指令（G92）和端面切削固定循环指令（G94）。3.1.1螺纹车削循环G92单一固定循环

单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。二、数控车削编程基础螺距牙深螺距螺距螺纹大径螺纹小径

为避免在加减速过程中进行螺纹切削，要设引入距离1和引出距离2，δ1—切入空刀行程量，一般为（3～5）F（导程）；δ2—切出空刀行程量，一般取0.5δ1。

进行横螺纹加工时，其进给速度F的单位采用旋转进给率，即mm/r（或inches/r）。车削螺纹相关知识二、数控车削编程基础

受车刀挤压,螺纹车削后其大径会涨大,因此,车削外螺纹前的外圆直径应比螺纹大径小,当螺距为1.5~3.5mm时,外径一般可以小0.2~0.4mm。

安装螺纹车刀时,刀尖必须与工件轴线等高,刀两侧刃角平分线与工件轴线垂直。

车削内螺纹时,孔径尺寸D孔可按以下近似公式计算:①车削塑性金属材料内螺纹时:D孔=D-P;②车削脆性金属材料的内螺纹时:D孔=D-1.05P(式中D为内螺纹大径,P为螺距)。

车削外螺纹时：h=0.6495P≈0.65P（三角型普通螺纹牙高）D大径＝D公称－0.1PD小径＝D公称－1.3P二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础①P1表示单边切削，每次切削量相等；②P2表示双边切削，每次切削量相等；③P3表示单边切削，每次背吃刀量相等；④P4表示双边切削，每次背吃刀量相等。切削量相等是指每次循环切削面积相等，保证螺纹车刀在车削过程中受力均匀。二、数控车削编程基础a)圆柱螺纹车削b)锥螺纹车削圆柱螺纹的编程格式为：

G92X（U）Z（W）F＿

；锥螺纹的编程格式为：

G92X（U）Z（W）R＿F＿；G92的格式R表示了螺纹的锥度，其值为锥螺纹大、小径的半径差。二、数控车削编程基础实例3二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础对数控车床而言，非一刀加工完成的轮廓表面、加工余量较大的表面，采用循环编程，可以缩短程序段的长度，减少程序所占内存。各类数控系统复合循环的形式和使用方法（主要是编程方法）相差甚大。3.2.1外圆粗车固定循环G71复合固定循环G71U(△d)R(e)；

G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)；

N(ns)……

………

N(nf)……

从序号ns至nf的程序段,指定A及B间的移动指令。二、数控车削编程基础△d:每次循环切削深度（半径指定）不指定正负符号。切削方向依照AA’的方向决定。e:每次循环退刀行程ns:粗加工形状程序的第一个段号。nf:粗加工形状程序的最后一个段号。△u:X方向精加工预留量的距离及方向。（直径值，内孔为负值）△w:Z方向精加工预留量的距离及方向。二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础实例4G72W(△d)R(e)；G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)；△d,e,ns,nf,△u,△w，f,s的含义与G71相同。二、数控车削编程基础3.2.2端面粗车固定循环G72二、数控车削编程基础实例5二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础3.2.3仿形粗车固定循环G73二、数控车削编程基础△i及d的经验计算公式：△i=(毛坯直径－零件最小尺寸)/2－第一刀吃深d=毛坯余量/每刀吃深二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础实例6二、数控车削编程基础二、数控车削编程基础3.2.4精加工循环指令G70G70P(ns)Q(nf)F(f)S(s)

；用于执行G71,G72,G73粗加工循环指令后的精加工循环。在G70指令程序段内要给出精加工第一个程序段的序号和精加工最后一个程序段序号。二、数控车削编程基础实例7二、数控车削编程基础4.宏程序（FANUC）（1）变量（2）算术和逻辑运算（3）控制指令（4）宏程序调用（5）实例主要内容：二、数控车削编程基础

二、数控车削编程基础

普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离；例如，GO1和X100.0。使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。当用变量时，变量值可用程序或由MDI设定或修改。

#1＝#2＋100.；

G01X#1F300；

例如：#1表达式可以用于指定变量号，必须封闭在括号中。

例如：#[#1+#2-12]

变量的表示变量符号（#）+变量号4.1.1变量的种类变量二、数控车削编程基础变量的种类二、数控车削编程基础局部变量和公共变量可以有0值或下面范围中的值:

-1047到-10-29或10-29到1047

如果计算结果超出有效范围,则发出P/S报警NO.111。

变量的范围二、数控车削编程基础#1=#2+100;#1=#2+#18＊SIN[#5];4.1.2变量的使用

#i=<表达式>将计算结果赋值给对应的变量号常数、变量、函数和运算符的组合变量的赋值二、数控车削编程基础小数点的省略当在程序中定义变量值时，小数点可以省略#1=123；#1123.000变量的引用

跟在地址后面的数值可用变量来代替。G01X10.0F#1；F把#1值作为F的指令值G01X-[#1+#2]F#1；把表达式放在括号中二、数控车削编程基础把变量用于地址数据的时候，被引用变量的值根据地址的最小设定单位自动地四舍五入G01X#1;当#1赋值为12.3456时，实际指令值为G01X12.346;改变引用变量的值的符号，要把负号放在#的前面G00X-#1;二、数控车削编程基础当引用未定义的变量时，变量及地址字都被忽略G00X#1Y#2;当#1=0，#2为空时， G00X0;从上面的例子可以看出，“变量值为零”与“变量值为空”是两个完全不同的概念，可以这样去理解：“变量值为零”相当于“变量的数值等于0”

，“变量值为空”则意味着“该变量所对应的地址根本就不存在，不生效”。二、数控车削编程基础

程序号、顺序号和任选程序段跳转号不能使用变量O#1;N#3Y200.0;/#2G00X10.;限制二、数控车削编程基础

4.2.1运算命令的种类算术和逻辑运算加减乘除二、数控车削编程基础

下取整(FIX)：舍去小数点以下部分上取整(FUP)：将小数后部分进位到整数部分数据处理二、数控车削编程基础

1.02.0-1.0-2.01.01.234-2.01.679计算相应的变量值#1在逻辑运算指令IF、WHILE中，ROUND函数在第一个小数位四舍五入。#2=1.2345;#1=ROUND[#2];变量1的值是1.0二、数控车削编程基础

三角函数的角度单位为度。如：90°30′表示为90.5三角函数二、数控车削编程基础

反三角函数的取值范围#1=SIN[90];#1=COS[90];#1=TAN[45];#1=ATAN[1]/[1];#1=ATAN[-1]/[-1];10145.000-135.000#1#1#1#1#1二、数控车削编程基础

其它函数#2=2;#1=SQRT[#2];1.414#1二、数控车削编程基础

逻辑运算

对32位的每一位按二进制进行逻辑运算二、数控车削编程基础29254000111010001100100000100二、数控车削编程基础4.2.2运算顺序①函数②乘除运算（＊，/，AND)③加减运算(+,-,OR,XOR)#1=#2+#3＊SIN[#4]；③①②参考资料

可以利用[]来改变运算顺序，可嵌套5次

可以使用函数名前面的两个字母来指定该函数。

ROUND→RO FIX→FI二、数控车削编程基础

4.3.1无条件转移（GOTO语句）控制指令GOTOn； n：程序段号（1-99999）无条件地转移到程序段n去。n也可用变量或表达式来代替

GOTO10；

GOTO#10；二、数控车削编程基础IF[<条件表达式>]GOTOn；若满足<条件表达式>，下步操作转移到程序段号为n的程序段去。若不满足，执行下个程序段。4.3.2条件转移（IF语句）IF[<条件表达式>]THEN…；若满足<条件表达式>，执行THEN后的宏程序语句，只执行一个语句。

IF[#1EQ#2]THEN#3=0；二、数控车削编程基础条件表达式条件不满足时执行的操作条件满足时是否IFGOTO二、数控车削编程基础常用格式（当前值）=（初值）；WHILE[（当前值）比较（目标值）]DOm;（执行循环操作）；（当前值）=（当前值）±1；ENDm;4.3.3循环（WHILE语句）二、数控