第2章 数控加工程序编制

第2章

数控加工程序的编制第2章数控加工程序的编制2.1数控加工程序编制的基本概念2.1.1数控编程的一般步骤数控加工：在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。2.1数控加工程序编制的基本概念加工程序：按规定的代码及格式，记录加工过程的全部信息（工艺过程、工艺参数、位置数据和方向、操作步骤等）的软件。

数控机床是严格按照数控加工程序来自动地对被加工工件进行加工的。

为了与数控系统的的内部程序（系统软件）相区别，把加工的程序称为数控加工程序。它是数控机床的应用软件。2.1数控加工程序编制的基本概念

加工程序编制：从分析零件图，将加工过程所需的全部信息（工艺过程、工艺参数、位置数据和方向、操作步骤等）按规定的代码及格式记录的全过程软件。2.1数控加工程序编制的基本概念2.1.2数控加工程序编制方法程序编制分为手工和自动编程两种：２.程序编制工作的大部分在计算机及相应软件系统的支持下，自动完成，称谓自动编程。１.用手工完成程序编制的全部工作（包括用计算机进行辅助数值计算），称为手工编程。3.图形交互编程系统是建立在CAD/CAM系统基础上的，利用其进行零件的设计、分析及加工编程。2.1.2数控加工程序编制方法1手工编程2.1.2数控加工程序编制方法手工编程是指从零件图纸分析、工艺处理、数值计算、编写程序单直到程序校核等各步骤的数控编程工作均由人工完成的全过程。手工编程适合于编写进行点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工程序，以及程序坐标计算较为简单、程序段不多、程序编制易于实现的场合，这种方法比较简单，容易掌握，适应性较强。手工编程方法是编制加工程序的基础，也是机床现场加工调试的主要方法，对机床操作人员来讲是必须掌握的基本功，其重要性是不容忽视的。图2-2为手工编程的一般过程。1手工编程2.1.2数控加工程序编制方法自动编程：自动编程是指在计算机及相应的软件系统的支持下，自动生成数控加工程序的过程。它充分发挥了计算机快速运算和存储的功能。

图形交互式编程系统：自动编程是指在计算机及相应的软件系统的支持下，自动生成数控加工程序的过程。它充分发挥了计算机快速运算和存储的功能。2.1.3数控机床的坐标在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证记录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO和我国都拟定了相关标准。1、机床坐标系（1）机床坐标系的确定（a）机床相对运动的规定无论机床的实际运动是如何分配的，我们都假定工件静止，刀具运动实现进给，这并没有改变其相对运动关系。这样编程人员必不考虑机床实际运动的情况，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。b）机床坐标系的规定在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。标准机床坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，其X、Y、Z坐标轴的相互关系右手定则决定：1、机床坐标系伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°，则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向,见图2-3。2.1.3数控机床的坐标2.1.3数控机床的坐标2）坐标轴方向的确定如图2-4和图2-5所示为数控车床和数控铣床的坐标系。2.1.3数控机床的坐标机床坐标轴的确定方法将机床主轴沿其轴线方向运动的平动轴定义为Z轴。所谓主轴是指产生切削动力的轴，例如铣床、钻床、镗床上的刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。如果主轴能够摆动，即主轴轴线方向是变化的，则以主轴轴线垂直于机床工作台装卡面时的状态来定义Z轴。对于Z轴的方向，标准规定以增大刀具与工件间距离的方向为Z轴的正方向。(a).Z坐标轴(b).X坐标轴将在垂直于Z轴的平面内的一个主要平动轴指定为X轴，它一般位于与工件安装面相平行的水平面内。对于不同类型的机床，X轴及其方向有具体的规定。例如对于铣床、钻床等刀具旋转的机床，若Z轴是水平的，则X轴规定为从刀具向工件方向看时沿左右运动的轴，且向右为正。若Z轴是垂直的，则X轴规定为从刀具向立柱

(若有两个立柱则选左侧立柱)方向看时沿左右运动的轴，且向右为正。

(3).Y坐标轴

Y轴及其方向则是根据X和Z轴按右手法则确定。(4).机床原点的设置机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。2.1.3数控机床的坐标2.1.3数控机床的坐标机床参考点:是用于对机床工作台、滑板以及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点，也称为机床零点。参考点相对于机床原点来讲是一个固定值。它是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按钮使移动部件移动到机床坐标系中的一个固定不变的极限点。数控机床在工作时，移动部件必须首先返回参考点，测量系统置零，之后测量系统即可以以参考点作为基准，随时测量运动部件的位置。2、编程坐标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如图2-8所示，其中O2即为编程坐标系原点。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。2、编程坐标系3、加工坐标系加工坐标系又称为工件坐标系，是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的，这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。2.1.4零件加工程序的结构零件程序是指一组被传送到数控装置中去的指令和数据，是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的，如图2-9所示。1、指令字的格式一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G代码）的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义，在数控程序段中包含的主要指令字符如表2-1所示。如O

0600程序的编号（600号程序）程序号的地址码O(%）nnnn2.1.4零件加工程序的结构1.指令字的格式常用地址码的含义如表所示机能地址码意义程序号

顺序号

准备机能O

N

G程序编号

顺序编号

机床动作方式指令坐标指令X.Y.Z

A.B.C.U.V.W

R

I.J.K坐标轴移动指令

附加轴移动指令

圆弧半径

圆弧中心坐标进给机能

主轴机能

刀具机能F

S

T进给速度指令

主轴转速指令

刀具编号指令辅助机能M

B接通、断开、启动、停止指令

工作台分度指令补偿

暂停

子程序调用

重复

参数H.D

P.X

I

P.Q.R刀具补偿指令

暂停时间指令

子程序号指定

固定循环重复次数

固定循环参数

２.程序段格式程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式，如图2-10。现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写，这种功能字称之为续效功能字。２.程序段格式程序段格式举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90（本程序段省略了续效功能字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：移动目标：终点坐标值X、Y、Z；沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；进给速度：进给功能字F；切削速度：主轴转速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；机床辅助动作：辅助功能字M。２.程序段格式3、加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列一段。（2）程序名程序名有两种形式：一种是由英文字母O和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。（3）程序主体程序主体是由若干个程序段组成的，每个程序段一般占一行（4）程序结束指令例1、如图2-11所示，用直线插补指令编程。%程序开始符O0211程序名N10G21；程序主体N20T0101；N30G96S1000M04；N40G00X100Z10；N50G01X16Z2F100N60G01X26Z-3N70Z-48 N80X60Z-58 N90X70Z-73 N100X90 N110G00X100Z10 N120M05 N130M30 程序结束指令%程序结束符2.1.5数控程序编制的有关标准为了满足设计、制造、维修和普及的需要，在输入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式等方面，国际上已经形成了两种通用的标准，即国际标准化组织(1SO)标准和美国电子工业学会(EIA)标准。我国机械工业部根据ISO标准制定了JB3050—82《数字控制机床用七单位编码字符》、JB3051—82《数字控制机床坐标和运动方向的命名》、JB3208—99《数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码》。但是由于各个数控机床生产厂家所用的标准尚未完全统一，其所用的代码、指令及其含义不完全相同，因此在编制程序时必须按所用数控机床编程手册中的规定进行。目前国内外各种数控机床所使用的有关指令代码及其含义不尽完全相同，编程时必须严格遵守具体机床使用说明书中规定。2.2程序编制的基本指令（1）G指令——准备功能指令是使CNC机床准备好某种运动方式的指令分为模态指令和非模态指令。 模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组其它任一G指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指令取代为止。 非模态指令只在本程序段中有效。组成：G后带二位数字组成，从G00到G99共100种。（2）M指令——辅助功能指令作用：用于控制CNC机床开关量，如主轴正反转、冷却液的开停、工件的夹紧松开等。组成：M后带二位数字组成，即Mnn。（3）F指令——进给速度指令续效代码，一般直接指定，即F后跟的数字就是进给速度的大小，如F100表示进给速度为100mm/min在程序启动第一个G01或G02或G03功能时，必须同时驱动F功能。2.2程序编制的基本指令（4）S指令——主轴速度功能指令Snn代码后的数值为主轴转速，要求为整数在零件加工之前一定要启动主轴运转（M03或M04）（5）T指令——刀具功能指令Tnn代码用于选择刀具库中的刀具，nn表示刀号2.2程序编制的基本指令2.2.1准备功能G指令1有关坐标系和坐标的G指令（1）．绝对坐标与增量坐标指令－G90、G91绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出，如图2-12（a）所示；增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出，如图2-12(b)所示。绝对坐标与增量坐际例2、如图2-13所示，使用G90、G91编程：要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3点，然后回到原点。选择合适的编程方式可使编程简化：当图纸尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对方式编程较为方便；而当图纸尺寸是以轮廓顶点之间的间距给出时，采用相对方式编程较为方便。G90、G91可用于同一程序段中，但要注意其顺序所造成的差异。(2).坐标系设定指令—G92用以建立工件坐标系与机床坐标系的关系

将工件坐标系中，刀具位置起始点的坐标，通过G92指令通知数控系统，并把这一设定值存储在数控装置的存储器中。由于刀具位置起始点在机床坐标系中的坐标以知，所以间接建立起工件坐标与机床坐标系的关系。机床原点工件原点机床参考点数控车床坐标系、工件坐标系及相关点的关系G92：指令是用来建立工件坐标系的，它规定了工件坐标系原点的位置。编程时通过G92指令将工件坐标系的原点告诉数控装置，并把这个设定值记忆在数控装置的存储器中，执行该指令后就确定了起刀点与工件原点的相对位置。例如，图2-14所示坐标系的设定，当以工件左端面为工件原点时，应按下行建立工件坐标系。G92X180Z254；当以工件右端面为工件原点时，应按下行建立工件坐标系。G92X180Z44；（3）坐标系选择G54~G59说明：G54~G59是系统预定的6个坐标系(如图2-15)，可根据需要任意选用。加工时其坐标系的原点，必须设为工件坐标系的原点在机床坐标系中的坐标值，否则加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险。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方式输入，系统自动记忆。例3、如图2-16所示，使用工件坐标系编程，要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。（4）直接机床坐标系编程G53G53是机床坐标系编程，在含有G53的程序段中，绝对值编程时的指令值是在机床坐标系中的坐标值，为非模态指令。（5）直径方式和半径方式编程格式：不同的数控系统设定不同，具体格式参见所用数控系统的编程说明书。数控车床的工件外形通常是旋转体，其X轴尺寸可以用两种方式加以指定：直径方式和半径方式。机床出厂一般设为直径编程。例4、按同样的轨迹分别用直径、半径编程，车削加工图2-17工件。下面以华中数控系统的格式为例编程（6）坐标平面选择指令G17、G18、G19

用G17、G18、G19分别表示在XY、ZX、YZ坐标平面内的加工功能，程序段中的坐标地址符也应按平面指令规定的坐标轴来书写，有的数控机床只有一个坐标平面内的加工功能，则在程序中只写出坐标地址符及其后的编程尺寸，不必书写坐标平面指令。2、运动控制指令（1）.快速点定位指令——Ｇ00功用：该指令是使刀具从当前位置以系统设定的速度快速移动到目的点。它只是快速定位，不进行切削加工，一般用作为空行程运动。其运动轨迹视具体系统的设计而定。注意：G00指令中不需要指定速度，即F指令无效。在G00状态下，不同数控机床坐标轴的运动情况可能不同。

快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动到目标位置，其移动速度由参数来设定。指令执行开始后，刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动，最后减速到达终点，如图a所示。注意：在各坐标方向上有可能不是同时到达终点。刀具移动轨迹是几条线段的组合，不是一条直线。例如，在FANUC系统中，运动总是先沿45度角的直线移动，最后再在某一轴单向移动至目标点位置，如图b所示。编程人员应了解所使用的数控系统的刀具移动轨迹情况，以避免加工中可能出现的碰撞。

G00指令的运动轨迹YYYXXXAAABBBa)b)c)（２）.直线插补指令——G01功用：该指令是直线运动控制指令，它命令刀具从当前位置以两坐标或三坐标联动方式按指定的F进给速度作任意斜率的直线运动到达指定的位置。该指令一般用作为轮廓切削。格式：G01X－Y－Z－Ｆ－；

其中：X、Y、z为直线终点的绝对或增量坐标

F为沿插补方向的进给速度。注意：(1)G01指令既可双坐标联动插补运动，又可三坐标联动插补运动，取决于数控系统的功能，当G01指令后面只有两个坐标值时，刀具将作平面直线插补，若有三个坐标值时，将作空间直线插补。

(2G01程序段中必须含有进给速度F指令，否则机床不动作。

(3)G01和F指令均为续效指令。空间直线插补ZXY起点A(x0,y0,z0)终点B(x,y,z)例：实现图1中从A点到B点的直线插补运动,其程序段为绝对方式编程：G90G01X10Y10F100增量方式编程：G91G01X-10Y-20F100%程序开始符O0211程序名N10G21；公制单位编程N20T0101；换1号刀，1号刀补，建立工件坐标系N30G96S1000M04；主轴反转，恒线速度1000m/minN40G00X100Z10；快速走刀至X100Z10点N50G01X16Z2F100直线进给至X16Z2点N60G01X26Z-3倒3×45°角N70Z-48 加工Φ26外圆N80X60Z-58 切第一段锥N90X70Z-73 切第二段锥N100X90 退刀N110G00X100Z10 快速退回到X100Z10点N120M05 主轴停N130M30 程序结束并复位%程序结束符例5.车削加工如图2-18所示零件轮廓，用直线插补指令编程。（3）.圆弧插补指令——G02、G03功用：G02：顺时针圆弧(顺圆)插补。G03：逆时针圆弧(逆圆)插补。圆弧运动控制指令，用以实现圆弧插补加工。圆弧顺、逆的判断方法为：在圆弧插补中，沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向看，由圆弧起点Ａ——终点Ｂ，半径矢量Ｒ转动方向是顺时针方向为Ｇ02，是逆时针方向为G03。格式:G17G18G19G02G03I-J-I-K-J-K-或ＲＦ－；X-Y-X-Z-Y-Z-注意：

程序段中的终点坐标Ｘ、Y、Z可以用绝对坐标，也可以用增量坐标。取决于程序段中已指定的G90或G91，还可以用增量坐标字Ｕ、Ｖ、Ｗ指定(如车床)。程序段中的圆心坐标Ｉ、J、Ｋ一般用从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标系中的分矢量(投影)来决定。且对大部分数控系统来说，总是为增量值。即不受G90控制。有些数控系统允许用半径参数R代替圆心坐标参数Ｉ、Ｊ、Ｋ编程。加工圆弧时，不仅要用G02、G03指出圆弧的顺时针或逆时针方向，用X、Y、Z指定圆弧的终点坐标，而且还要指定圆弧的圆心位置。＋(3)圆弧插补指令—G02，G03G90G19G02Y-Z-J-K-F-;

XYZ起点(y0,z0)终点(y,z)O(Ｊ、K）G90G19G03Y-Z-J-K-F-;XYZ终点(y0,z0)起点(y,z)O(Ｊ、K）G90G19G02Y-Z-Ｒ-F-；XYZ起点(y0,z0)终点(y,z)O(J,K)R例3:

铣削如图2-21所示圆弧，使用G02对

所示劣弧a和优弧b编程。（2）说明1）采用绝对值编程时,X、Y、Z为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值；当采用增量值编程时，X、Y、Z为为圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量值。2）无论是绝对坐标编程还是增量坐标编程，I、J、K都为圆心坐标相对圆弧起点坐标的坐标增量值，如图2-6所示。（a）顺圆（G17G90G02）（b）逆圆（G17G90G03）图2-6圆弧圆心坐标的表示方法3）圆弧所对的圆心角＝<180时，用“+R”表示；当

180时，用“–R”表示，如图2-7中的圆弧1和圆弧2。图2-7圆弧插补时+R与-R的区别例7、车削如图2-22所示圆弧，用圆弧插补指令编程

图2-22G02/G03编程实例%O0222N1T0101（设立坐标系，定义对刀点的位置）N2G00X40Z5 (刀尖快速点定位到加工起点)N3M03S400 （主轴以400r/min旋转）N4G00X0 （到达工件中心）N5G01Z0F60 （工进接触工件毛坯）N6G03U24W-24R15（加工R15圆弧段）N7G02X26Z-31R5 （加工R5圆弧段）N8G01Z-40 （加工Φ26外圆）N9X40Z5 （回对刀点）N10M30 （主轴停、主程序结束并复位）%（４）.暂停(延迟)指令——G04功用：

G04指令可使刀具作短时间的无进给运动，进行光整加工，可用于车槽、镗平面、锪孔等场合。例如，车削环槽时，若进给完立即退刀，则其环槽外形为螺旋面，用暂停指令使工件空转几秒钟，即能光整成圆。格式：G04β△△注意：其中，符号β表示地址符，常用的地址符有X、U、P等，不同系统有不同的规定，△△为数字，表示暂停时间(以秒或毫秒为单位)，或表示工件转数，视具体机床而定。中断时间的长短可以通过地址P或X（U）来指定，值范围视不同的数控系统而定，一般为0.001～99999.999秒。其中地址P后面的数字为整数，单位为ms，如G04P3000表示暂停3秒；X（U）后面的数字为带小数点的数，单位为秒，如G04X3.2表示暂停3.2秒。有些机床，X（U）后面的数字表示刀具或工件空转的圈数。

G04为非续效指令，只在本程序段有效。3、刀具补偿指令刀具半径自动补偿的概念：在用圆头刀具进行轮廓加工时、必须考虑刀具半径的影响。现以铣床为例，如图所示。若要用半径为R的刀具加工外形轮廓为AB的工件，则刀具中心必须沿着与轮廓AB偏离R距离的轨迹A’B’移动，即铣削时，刀具中心运动轨迹（刀心轨迹）和工件的轮廓形状是不一致的。机床数控系统按刀心轨迹进行控制。按刀心轨迹编程很不方便，计算繁琐，当刀具磨损、重磨以及更换新刀具导致刀具半径变化时，又需要重新计算与编程。刀具半径补偿就是要求数控系统能根据工件轮廓（AB）和刀具半径自动计算出刀心轨迹（A’B’）。G41:刀具半径左偏置G42：刀具半径右偏置

1．刀具半径指令——G41、G42功用：格式：G41G42D(H)—；注意：

使用G41、G42时，用D功能字指定刀具半径补偿值寄存器的地址号。刀具半径补偿值在加工前用MDI方式输入相应的寄存器，加工时由D(H)指令调用。注意：（a）G40/G41/G42都是模态代码可相互注销；（b）刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行；（c）刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令不得是G02或G03。如图2-24所示，在轮廓加工中，由于刀具具有一定的半径，所以在加工时刀具中心轨迹与被加工工件的轮廓不相重合。只有与被加工轮廓偏置一个刀具半径值R的距离时，才能加工出与图样上一致的零件轮廓，这种偏置功能叫做刀具半径补偿。刀具补偿的范围为0～999mm，精度为0.001～0.01mm。例8、考虑刀具半径补偿编制图2-24所示零件的加工程序，要求建立如图所示的工件坐标系，按箭头所指示的路径进行加工，设加工开始时刀具距离工件上表面50mm，切削深度为10mm。%O1008G92X-10Y-10Z50（设立坐标系，定义对刀点的位置）G90G17（选择XY平面，绝对坐标编程）G42G00X4Y10D01Z2M03S900（点定位到加工起点，选择半径右补偿）G01Z-10F800（下刀，指定切削速度）X30（加工AB）G03X40Y20I0J10（加工BC段圆弧）G02X30Y30I0J10（加工CD段圆弧）G01X10Y20Y5（加工DE）G00Z50M05（提刀，主轴停转）G40X-10Y-10（取消半径补偿）M02(程序结束)%(2)．刀具长度补偿指令——G43、G44功用：

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方向上的实际位移大于或小于程序结定值，即:

实际位移量＝程序给定值＋补偿值上式中，二值相加称为正偏置，用G43指令来表示；二值相减称为负偏置，用G44指令来表示。给定的程序坐标值和输入的补偿值本身都可正可负，由需要而定。格式：G43G44Z—H—

其中Z值是程序中给定的坐标值。H值是刀具长度补偿值寄存器的地址号该寄存器中存放着补偿值。刀具长度补偿指令G43、G44的注销也用取消刀补指令G40。四、固定循环指令

数控加工中，一般一个动作就要编制一条加工程序，但在许多情况下，常常重复一组固定的动作。如能用一条固定循环指令去执行，则程序段数就会大为减少。在G指令中，常用G80-G89作为固定循环指令。而在有些车床中，常用G33-G35和G76-G79作为固定循环指令。固定循环指令一般随机床的种类、型号、生产厂家等而变，是不通用的。2.2.2常用辅助功能指令（M代码）

辅助功能代码（M代码）是控制机床辅助动作的指令，主要用作机床加工时的工艺性指令。

1．M00程序停止。执行M00后程序停止，可按机床上的起动按钮使机床重新起动，继续执行以后的程序。

2．M01可选择的程序停止。当按下机床操作面板上的“选择开机”按钮时，执行M0l以后程序停止，重新起动则继续执行下段。

3．M02和M30程序结束。

4．M03、M04和M05主轴正转、反转和停转。

5．M06换刀。6．M07、M082号切削液（雾状）开、1号切削液（液状）开。7．Ml9主轴定位。执行M19后可使主轴正转后停在规定的角度上。8．M118主定位(反转)。执行M118后可使主轴反向旋转后停在规定的角度上。

9．M119主轴定位(以较短的路径转)。10．M52、M53和M54与G指令固定循环配合使用。2.2.3其他功能字1、进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给(mm/min)和主轴每转进给(mm/r)两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指定螺纹的导程。当工作在G01，G02或G03方式下，F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与F无关。2、主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速，单位为r/min。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。主轴的实际转速常用数控机床操作面板上的主轴倍率开关来调整，倍率开关通常在50％～200％之间设有许多档位，编程时总是假定倍率开关指在100％的位置上。3、刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀具半径补偿用。它以地址符T为首，其后跟一串数字，数字的位数和定义由不同的机床自行设定，一般用两位或四位数字来表示，如“Ｔ0102”前面“01”表示选用1号刀，后面“02”表示选用2号刀补。2.3数控加工程序编制中的数学处理

数控编程工作中的工艺处理是一个十分重要的环节。它关系到所编零件加工程序的正确性和合理性。由于数控加工过程是在加工程序的控制下自动进行的。所以对加工程序的正确性与合理性要求极高，不能有丝毫差错，否则加工不出合格的零件。正因为如此，在编写程序前，编程人员必须对加工工艺过程、工艺路线、刀具切削用量等进行正确、合理地确定和选择。2.3.1数学处理的主要内容数学处理又称数值计算，数控编程中的数值计算是指根据工件的图样要求，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。对于带有自动刀补功能的数控装置来说，通常要计算出零件轮廓上一些点的坐标数值。2.3.1数学处理的主要内容基点和节点的计算刀位点轨迹的计算辅助计算2.3.2由直线和圆弧组成的轮廓的基点计算平面零件轮廓的曲线多数是由直线和圆弧组成的，而大多数数控机床都具有直线和圆弧插补功能、刀具半径补偿功能，所以，只需计算出零件轮廓的基点坐标即可。由直线、圆弧组成的零件轮廓的数值计算比较简单。基点计算时，首先选定零件坐标系的原点，然后列出各直线和圆弧的数学方程，利用初等数学的方法求出相邻几何元素的交点和切点即可。当数控装置没有刀补功能时，需要计算出刀位点轨迹上的基点坐标。这时，可根据零件的轮廓和刀具半径，先求出刀位点的轨迹，即零件轮廓等距线。对于所有直线的等距线方程可转化为对于所有圆的等距线方程可转化为解上述相关等距线联立方程，就可求出刀位点轨迹的基本坐标值。2.3.3非圆曲线的节点计算等间距法直线逼近的节点计算2.3.3非圆曲线的节点计算等弦长法直线逼近的节点计算2.3.3非圆曲线的节点计算等误差法直线段逼近的节点计算圆弧逼近的节点计算2.4数控加工程序编制实例1、数控车床的分类和特点2.4.1数控车床加工的程序编制数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类：（1）按车床主轴位置分类（a）立式数控车床（b）卧式数控车床（2）按加工零件的基本类型分类（a）卡盘式数控车床（b）顶尖式数控车床（3）按刀架数量分类（a）单刀架数控车床（b）双刀架数控车床1、数控车床的分类和特点2.4.1数控车床加工的程序编制（4）其他分类方法按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多类，如直线控制数控车床、两主轴控制数控车床等；按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控机床、活塞数控机床、曲轴数控机床等多种。2、数控车床编程特点2.4.1数控车床加工的程序编制在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。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。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。可进行多次重复循环切削。5.编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此为提高工件的加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。6.许多数控车床用X、Z表示绝对坐标指令，用U、W表示增量坐标指令。而不用G90、G91指令。7.第三坐标指令I、K，在不同的程序段中作用也不相同。I、K在圆弧切削时表示圆心相对圆弧的起点的坐标位置。而在有自动循环指令的程序中，I、K坐标则用来表示每次循环的进刀量。2.4.1数控车床加工的程序编制2.4.1数控车床加工的程序编制（1）内（外）径切削循环G90（a）圆柱面内（外）径切削循环G90格式：G90X__Z__F__；说明：X、Z：绝对值编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标，增量值编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定。该指令执行如图2-28所示A→B→C→D→A的轨迹动作。（b）圆锥面内（外）径切削循环G90格式：G90X__Z__I___F__；G90指令执行如图2-29所示A→B→C→D→A的轨迹动作。例9、如图2-30所示，用G90编程加工图示零件%O0230N1T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N2G90G00X50Z4M03（绝对坐标编程，主轴正转，到循环起点）N3G90X40.5Z-30Ｉ-8.5F100（加工第一次循环，吃刀深4.5mm）N4X36Z-30Ｉ-8.5（加工第二次循环，吃刀深4.5mm）N5X31.5Z-30Ｉ-8.5（加工第三次循环，吃刀深4.5mm）N6X27Z-30Ｉ-8.5 （加工第四次循环，吃刀深4.5mm）N7X25Z30Ｉ-8.5F40（加工第五次循环，吃刀深2mm，进给速度降到40mm/min做半精加工）N8G00X50Z50（将刀停放在（50，50）点）N9M05 （主轴停）N10M30 （主程序结束并复位）%（2）端面切削循环G94（a）圆柱端面切削循环G94格式：G94X__Z__F__；说明：X、Z：绝对值编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标，增量值编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定。该指令执行如图2-31所示A→B→C→D→A的轨迹动作。（b）圆锥端面切削循环G94格式：G94X__Z__K__F__；说明：X、Z：绝对值编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量值编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示。Ｋ：为切削起点B相对于切削终点C的Z向有向距离，该指令执行如图2-32所示A→B→C→D→A的轨迹动作。例10、如图2-33所示，用G94指令编程，点画线代表毛坯。分析此图，每次切削起点位，距工件外圆面3mm，由相似三角形得K=－18/15*5=－6可设计进刀量为3mm，3mm，3mm，1mm，第四次切削速度降低到40mm/min做半精加工。%O0233N1T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N2G90G00X56Z45M03（绝对坐标编程，主轴正转，到循环起点）N3G94X20Z37K-6F100 （加工第一次循环，吃刀深3mm）N4X20Z34K-6（加工第二次循环，吃刀深3mm，）N5X20Z31K-6（加工第三次循环，吃刀深3mm）N6X20Z30K-6F40 （加工第四次循环，吃刀深1mm，进给速度降到40mm/min做半精加工）N7G00X80Z100（将刀停放在（80，100）点）N8M05 （主轴停）N9M30 （主程序结束并复位）%（3）螺纹加工循环螺纹加工常用切削循环方式完成。螺纹车削加工为成型车削，尤其是在螺纹牙型较深、螺距较大时，一般要求分数次进给加工。注：1．从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；2．在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险，因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；3．在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能；4．在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段和降速退刀段，以消除伺服滞后造成的螺距误差；（a）普通螺纹加工指令Ｇ32/Ｇ33（英制/米制）格式：X(U)_Z(W)_R_E_P_F_说明:X、Z：为绝对编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标；U、W：为增量编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量；F：螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给值；R、E：螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量，E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其为正表示沿Z、X正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E可以省略，表示不用回退功能。根据螺纹标准R一般取0.75~1.75倍的螺距，E取螺纹的牙型高。P：主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹，如图2-34。例11、对图2-35所示的圆柱螺纹编程，螺纹导程为1.5mm。%O0235N1T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N2G90G00X50Z120 （绝对坐标编程）N3M03S300 （主轴以300r/min旋转）N4G00X29.2Z101.5（到螺纹起点，升速段1.5mm，吃刀深0.8mm）N5G32Z19F1.5（切削螺纹到螺纹切削终点，降速段1mm）N6G00X40 （X轴方向快退）N7Z101.5 （Z轴方向快退到螺纹起点处）N8X28.6 （X轴方向快进到螺纹起点处，吃刀深0.6mm）N9G32Z19F1.5 （切削螺纹到螺纹切削终点）N10G00X40 （X轴方向快退）N11Z101.5 （Z轴方向快退到螺纹起点处）N12X28.2 （X轴方向快进到螺纹起点处，吃刀深0.4mm）N13G32Z19F1.5（切削螺纹到螺纹切削终点）N14G00X40 （X轴方向快退）N15Z101.5 （Z轴方向快退到螺纹起点处）N16U-11.96 （X轴方向快进到螺纹起点处，吃刀深0.16mm）N17G32W-82.5F1.5（切削螺纹到螺纹切削终点）N18G00X40 （X轴方向快退）N19X50Z120 （回对刀点）N20M05 （主轴停）

N21M30 （主程序结束并复位）

%（b）螺纹切削循环G92I、直螺纹切削循环G92格式：G92X（U）__Z（W）__R__E__C__P__F__；说明：X、Z：绝对值编程时，为螺纹终点C在工件坐标系下的坐标，增量值编程时，为螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定；R、E：螺纹切削的退尾量，R、E均为向量，R为Z向回退量，E为X向回退量，R、E可以省略，表示不用回退功能；

C：螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；

P：单头螺纹切削时，为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0)；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角；

F：螺纹导程，该指令执行如图2-36所示A→B→C→D→E→A的轨迹动作。注：螺纹切削循环同G32螺纹切削一样，在进给保持状态下，该循环在完成全部动作之后才停止运动。（b）螺纹切削循环G92II、锥螺纹切削循G92

格式：G92X__Z__I__R__E__C__P__F__；说明：

X、Z：绝对值编程时，为螺纹终点C在工件坐标系下的坐标，增量值编程时，为螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定；

I：为螺纹起点B与螺纹终点C的半径差，其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程)；R、E：螺纹切削的退尾量，R、E均为向量，R为Z向回退量，E为X向回退量，R、E可以省略，表示不用回退功能；C：螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；P：单头螺纹切削时，为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0)；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角；F：螺纹导程。例12、如图2-38所示，用G92指令编程，毛坯外形已加工完成。％O0238N1T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N2G90G00X35Z104（绝对坐标编程，到循环起点）N3M03S300 （主轴以300r/min正转）N4G92X29.2Z18.5C2P180F（第一次循环切螺纹，切深0.8mm）N5X28.6Z18.5C2P180F3 （第二次循环切螺纹，切深0.4mm）N6X28.2Z18.5C2P180F3 （第三次循环切螺纹，切深0.4mm）N7X28.04Z18.5C2P180F3（第四次循环切螺纹，切深0.16mm）N8M30 （主轴停、主程序结束并复位）%（4）多重复合循环应用G90、G92、G94这些固定循环还不能有效地简化加工程序，如果应用多重复合循环，只需制定精加工路线和粗加工的背吃刀量，系统就会自动计算出粗加工路线和加工次数，因此可以进一步简化加工程序和编制工作。多重复合循环应用于切除非一次性加工即能加工到规定尺寸的场合，主要在粗车和多次加工切削螺纹的情况下使用，如用棒料毛坯车削阶梯相差较大的轴，或切削铸、锻件的毛坯余量时都有一些多次重复进行的动作，每次加工的轨迹相差不大。利用复合固定循环功能，只要编出最终加工路线，给出每次切除的余量深度或循环次数，机床即可自动重复切削直到工件加工好为止。常用的多重复合循环指令如表2-5。（4）多重复合循环（a）外径粗加工循环G71格式：G71U(△d)R(r)G71P(ns)Q(nf)U(△x)W(△z)F(f)S(s)T(t)；G70P(ns)Q(nf)说明：该指令执行如图2-39所示的粗加工和精加工，其中精加工路径为A→A'→B'→B的轨迹。△d：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号，方向由矢量AA′决定；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序号；nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号；△x：X方向精加工余量；△z：Z方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。G71切削循环下，切削进给方向平行于Ｚ轴，X(△U)和Z(△W)的符号如图2-40所示。其中(+)表示沿轴正方向移动，(-)表示沿轴负方向移动。例13、用外径粗加工循环编制图2-41所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(46，3)，切削深度为2mm（半径量）），退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.4mm，Z方向精加工余量为0.1mm，其中点划线部分为工件毛坯。%O0241（见图2-41）T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N1G90G00X80Z80 （绝对坐标编程）

N2M03S400 （主轴以400r/min正转）

N3G01X46Z3F100 （刀具到循环起点位置）

N4G71U2R1N5G71P6Q14U0.4W0.1（粗切量：2mm精切量：X0.4mmZ0.1mm）N6G00X0 （精加工轮廓起始行，到倒角延长线）N7G01X10Z-2 （精加工2×45°倒角）N8Z-20 （精加工Φ10外圆）N9G02U10W-5R5 （精加工R5圆弧）N10G01W-10（精加工Φ20外圆）N11G03U14W-7R7 （精加工R7圆弧）N12G01Z-52 （精加工Φ34外圆）N13U10W-10 （精加工外圆锥）N14W-20 （精加工Φ44外圆，精加工轮廓结束行）N15G70P6Q14（精加工从N6到N14轮廓）N16X50 （退出已加工面）N17G00X80Z80 （回对刀点）N18M05 （主轴停）N19M30 （主程序结束并复位）

%（4）多重复合循环（b）端面粗加工循环G72格式：G72W(△d)R(r)G72P(ns)Q(nf)U(△x)W(△z)F(f)S(s)T(t)；G70P(ns)Q(nf)说明：该循环与G71的区别仅在于切削方向平行于X轴。该指令执行如图2-42所示的粗加工和精加工，其中精加工路径为A→A'→B'→B的轨迹。其中：△d：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号，方向由矢量AA′决定；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序号；nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号；△x：X方向精加工余量；△z：Z方向精加工余量；f、s、t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。G72切削循环下，切削进给方向平行于X轴，X(△U)和Z(△W)的符号如图2-43所示。其中(+)表示沿轴的正方向移动，(-)表示沿轴负方向移动。例14、编制图2-44所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(80，1)，切削深度为1.5mm，退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.2mm，Z方向精加工余量0.5mm，其中点划线部分为工件毛坯。%O0244（见图2-44） T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N1G90G00X100Z80 （绝对坐标编程）

N2M03S400 （主轴以400r/min正转）

N3X80Z1 （到循环起点位置）

N4G72W1.5R1N5G72P8Q17U0.2W0.5F100 （外端面粗切循环加工）

N6G00X100Z80 （粗加工后，到换刀点位置）

N7G42X80Z1 （加入刀尖圆弧半径补偿）

N8G00Z-56 （精加工轮廓开始，到锥面延长线处）

N9G01X54Z-40F80 （精加工锥面）

N10Z-30 （精加工Φ54外圆）

N11G02U-8W4R4 （精加工R4圆弧）

N12G01X30 （精加工Z26处端面）

N13Z-15 （精加工Φ30外圆）

N14U-16 （精加工Z15处端面）

N15G03U-4W2R2 （精加工R2圆弧）

N16Z-2 （精加工Φ10外圆）

N17U-6W3 （精加工倒2×45°角，精加工轮廓结束）

N18G70P8Q17（精加工从N8到N17轮廓）

N19G00X50 （退出已加工表面）

N20G40X100Z80 （取消半径补偿，返回程序起点位置）

N21M30 （主轴停、主程序结束并复位）%（4）多重复合循环（c）固定形状粗加工循环G73格式：G72U(△I)W(△K)R(r)G72P(ns)Q(nf)U(△x)W(△z)F(f)S(s)T(t)；

G70P(ns)Q(nf)说明：该功能在切削工件时刀具轨迹为如图2-45所示的封闭回路，刀具逐渐进给，使封闭切削回路逐渐向零件最终形状靠近，最终切削成工件的形状，其精加工路径为A→A'→B'→B。这种指令能对铸造，锻造等粗加工中已初步成形的工件，进行高效率切削。其中：△I：X轴方向的粗加工总余量；△K：Z轴方向的粗加工总余量；r：粗切削次数；ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序号；nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号；

Δx：X方向精加工余量；Δz：Z方向精加工余量；f、s、t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。例15、编制图2-46所示零件的加工程序：设切削起始点在A(60，5)；X、Z方向粗加工余量分别为3mm、0.9mm；粗加工次数为3；X、Z方向精加工余量分别为0.6mm、0.1mm。其中点划线部分为工件毛坯。%O0246T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）EN1G90G00X80Z80 （绝对坐标编程）N2M03S400 （主轴以400r/min正转）N3G00X60Z5 （到循环起点位置）N4G73U3W0.9R3N5G73P6Q14U0.6W0.1F120（闭环粗切循环加工）N6G00X0Z3 （精加工轮廓开始，到倒角延长线处）N7G01U10Z-2F80 （精加工倒2×45°角）N8Z-20 （精加工Φ10外圆）N9G02U10W-5R5 （精加工R5圆弧）

N10G01Z-35 （精加工Φ20外圆）

N11G03U14W-7R7 （精加工R7圆弧）

N12G01Z-52 （精加工Φ34外圆）N13U10W-10 （精加工锥面）N14U10 （退出已加工表面，精加工轮廓结束）N15G70P6Q14（精加工从N6到N14轮廓）N16G00X80Z80 （返回程序起点位置）N17M30 （主轴停、主程序结束并复位）

%（4）多重复合循环（d）螺纹切削复合循环G76格式：G76P（m）（r）（a）Q（△dmin）；G76X（U）Z（W）R（I）P（k）Q（△d）F（f）说明：螺纹切削固定循环G76执行如图2-47所示的加工轨迹。其单边切削及参数如图2-48所示。其中：m：精整次数(1~99)，为模态值；r：螺纹末端倒角量，为模态值；a：刀尖角度(二位数字)，为模态值；在80°、60°、55°、30°、29°和0°六个角度中选一个；x、z：绝对值编程时，为有效螺纹终点C的坐标；增量值编程时，为有效螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离(用G91指令定义为增量编程，使用后用G90定义为绝对编程)；i：螺纹两端的半径差，如i=0，为直螺纹(圆柱螺纹)切削方式；k：螺纹高度，该值由x轴方向上的半径值指定；△dmin：最小切削深度(半径值)，当第n次切削深度△d（）小于△dmin时，以△dmin为准，其为半径值，此数值不可以用小数点方式表示；△d：第一次切削深度(半径值)；L：螺纹导程(同G32)。例16、用螺纹切削复合循环G76指令编程，加工螺纹为ZM60×2，工件尺寸见图2-49，其中括弧内尺寸根据标准得到。%O3338N1T0101（选用1号刀，建立工件坐标系）N2G90G00X100Z100 （绝对坐标编程）

N3M03S400 （主轴以400r/min正转）

N4G00X90Z4 （到简单循环起点位置）

N5G90X61.125Z-30I-0.94F80（加工锥螺纹外表面）

N6G00X100Z100M05 （到程序起点或换刀点位置）

N7T0202 （换二号刀，二号刀补）

N8M03S300 （主轴以300r/min正转）

N9G00X90Z4 （到螺纹循环起点位置）

N10G76P021360Q0.1R0.9N11G76X58.15Z-24R-0.94P1.299F