数控编程基础篇

数控编程基础篇加工中心FANUCOI编程入门培训机加分厂刘勇1目标掌握数控机床坐标系的规则及用法。掌握F,S,T及常用M指令的意思及用法。掌握常用G指令的意思及用法。能够编制简单的铣圆，铣方及钻孔程序，如下视屏所示。2加工视屏3钻孔，铣圆及铣方程序模拟加工点击播放数控机床系统种类

FANUC(法兰克)

Siemens(西门子)三菱华中数控世纪星数控4数控编程的工艺步骤5数控编程的方法手工编程。电脑自动编程。软件有MASTERCAM，UG，CATIA，PRO/E，等等。数控仿真，有斯沃数控仿真，VERICUT数控仿真等等。6一、数控机床编程基本知识二、数控铣床编程基本指令三、数控铣床编程实例

数控机床编程基础

1、机床坐标系统2、机床原点、机床坐标系3、参考点4、工件原点和工件坐标5、程序内容构成与流程一、数控编程基本知识

1、机床坐标系统

1）基本坐标轴

数控机床的坐标轴和方向的命名制订了统一的标准，规定直线进给运动的坐标轴用X，Y，Z表示，常称基本坐标轴。一、数控编程基本知识

2）旋转轴

围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示，根据右手螺旋定则，如图1所示，以大姆指指向+X，+Y，+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动的+A，+B，+C方向。一、数控编程基本知识

+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A

+B+C+X

+Y

+Z+A+B+X’图1机床坐标轴一、数控编程基本知识

一、数控编程基本知识

+Y+X图3铣床坐标轴+Z2、机床坐标系、机床零点机床零点：通过已知参考点（已知点）、系统设置的参考点与机床零点的关系可确定一固定的机床零点，也称为机床坐标系的原点。（一般用G28表示）。机床坐标系：以机床原点为原点，机床坐标轴为轴，建立的坐标系即机床坐标系。一、数控编程基本知识

3、参考点定义：参考点是机床上的一个固定点。用参考点返回刀具功能，刀具可以非常容易的移动到刀具自动交换的位置。一般用G３０表示。参考点可以用参数（N0.1240—1243)在机床中设置。一、数控编程基本知识

4、工件坐标系、程序原点定义：工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一点为原点（也称程序原点），建立一个坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。一般用G54G55…等等表示。一、数控编程基本知识

图5一、数控编程基本知识

工件坐标系G54为:X()Y()Z()一、数控编程基本知识O666程序号M6T1G90G0G54X_Y_S_M_。。。。。。。。程序内容（各程序段组成）G91G30Z0M30程序结束17５,程序结构一、数控编程基本知识程序号一般为OXXXX，用于区别加工不同的零件，或同样零件不同工序的代号。程序结束为

M30

或

M2。18一、数控编程基本知识程序内容由程序段组成程序段由程序字构成程序字包括“地址”和“数字，程序字是组成数控加工程序的最基本单元，程序字必须是字母＋数字，不能数字＋字母。如G90而不能是90G19一、数控编程基本知识准备功能，主要是G代码辅助功能，主要M指令。其它功能的一些字符组成。如进给指令F，暂停指令P，选刀指令T模态代码。非模态代码，又叫单段有效代码。只在本程序段有效。20例G1

X10Y10该范围内G１有效G1模态代码Z10G0Z40G4P3000只在本段有效G4非模态代码Y100继续以G0速度移动Z10021数控机床的三大机能数控机床的三大机能１进给机能（F），毫米每分钟mm/min(G94)或毫米每转mm/n(G95)模态代

２主轴机能（S），转／分钟

r/mm如S100表示为100r/min

３转速Ｎ＝１０００Ｖ（线速度）／ＰＩ×Ｄ（刀具直径）４辅助机能（M），控制机床动作的机能称为辅助机能22O1(程序号为O1)G91G30Z0.0（Z轴回到换刀参考点）M06T2(DRILL-D12)（换2号刀）G0G90G54X0Y0S400M3(G54为零件坐标系）G43H2Z10.M8(调用2号刀具深度补偿值,开冷却液）G1Z-10.F100（直线下刀至Z-10处）Y100.（向Y正向铣到100MM处）M5

（主轴停止转动）M9

（冷却液关闭）G91G30Z0（Z轴回到换刀参考点）M30(M30程序结束）注：小括号内为注释内容。FANUCOi-MD系统修改系统参数3204＃0＝13204＃2＝1则按键上的［］符号才会变成（）23总结重点掌握机床坐标系，机床原点及各轴的的方向规定。重点掌握工件坐标系，编程原点及各轴的的方向规定。掌握程序的结构及基本规则。24练习１.如下图所示，标出G55各坐标值。G55:X(

)

Y(

)

Z(

)252.如上图所示，标出G56各坐标值。G5６:X(

)

Y(

)

Z(

)３，如果零件要求只钻孔，且尺寸要求到上端面为１１，则G5６应该调整为G5６:X(

)

Y(

)

Z(

)264，标出G56：X()Y()Z()5,如果图中紫色尺寸要求为21,12,6。则G56应该调整为X（）Y（）Z（）27标出图中第１，２，３，４各圆心点的坐标，其中正中为X0Y01

:X(

)

Y(

)

2:X(

)

Y(

)3:

X(

)

Y(

)

4:X(

)

Y(

)28坐标标注例２29详见斯沃仿真。30

1、G指令(或准备功能)

二、数控铣床常用编程指令

32G代码类型１，非模态代码，又叫单段有效代码，Ｇ代码只在指令它的程序段中有效。２，模态代码，在指令同组其它Ｇ代码前该指令一直有效。33例G1

X10F50Y10该范围内G１有效G1模态代码Z10Y50G0Z40此段G1被G0代替

G０模态代码

G4P3000只在本段有效G4非模态代码X100

Y100继续以G0速度移动Z10034二、数控铣床常用编程指令

有关坐标和坐标系的指令1、绝对值编程G90与相对值编程G91

格式：G90GXYZ G91GXYZG90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原点的。G91为相对值编程，每个轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。绝对值和增量值编程（G90和G91）模态指令G90：程序中指定的坐标值是运动终点在当前坐标系中的坐标值。G91：程序中指定的坐标值是终点的坐标值减去起点的坐标值。36绝对值和增量值编程如下图所示：37G90编程N1X10Y20N2G1G90X30

Y5G91编程N1X10Y20N2G1G91X20

Y－15三、进给控制指令1、快速定位指令G00格式：G00X_Y_Z_A_

其中，X、Y、Z、A为快速定位终点，

G90时为终点在工件坐标系中的坐标；

G91时为终点相对于起点的位移量。

G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。指令中的快速速度由机床系统参数1420中设定。不由F决定。二、数控铣床常用编程指令

3、线性进给指令G01格式：G01X_Y_Z_A_F_

其中，X、Y、Z、A、为终点，G90时为终点在工件坐标系中的坐标；G91时为终点相对于起点的位移量。G01和F都是模态代码，G01可由G00、G02、G03功能注销。二、数控铣床常用编程指令

4、圆弧进给指令G02，G03

圆弧进给格式：其中用G17代码进行XY平面的指定，省略时就被默认为是G17，但当在ZX（G18）和YZ（G19）平面上编程时，平面指定代码不能省略。

二、数控铣床常用编程指令

F_

二、数控铣床常用编程指令

起点

I、J、K分别表示X（U），Y（V），Z（W）轴圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如图21所示二、数控铣床常用编程指令

圆心

终点(X,Y)

起点

J

I

O

X

Y

圆心

终点(Y,Z)

K

J

O

Y

Z

圆心

终点(X,Z)

起点

I

K

O

Z

X

I

F_

图9IJK的选择

园弧插补注意事项：

1、当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，

2、当圆弧圆心角大于180°时,R为负值，

3、整圆编程时不可以使用R，只能用I、J、K；

4、F为编程的两个轴的合成进给速度。

二、数控铣床常用编程指令

G2,G3应用实例1,G2应用实例44I＝X圆心坐标－X起点坐标

＝50－50

＝0J=Y圆心坐标－Y起点坐标

＝50－20

＝30程序为：N1X50Y20N2G2X20Y50I0J30或者N1X50Y20N2G2X20Y50R+30 G2,G3应用实例2,G3应用实例45I=X圆心坐标－X起点坐标=50－20=30J=Y圆心坐标－Y起点坐标=50－50=0程序为N1X20Y50N2G3X50Y20I30J0或者N1X20Y50G3X50Y20R30 G2,G3应用实例3,整圆铣削实例46I=X圆心坐标－X起点坐标=0－0=0J=Y圆心坐标－Y起点坐标=0－（－30）=30程序为N1X0Y－30N2G3X0Y－30I0J30或者N2G3J30注意：XY与上一段坐标重合是，可以省略;I,J为零时，可以省略。铣整圆时，不能用R编程。 G2,G3应用实例4,大于180度圆弧铣削实例47I=X圆心坐标－X起点坐标=0－0=0J=Y圆心坐标－Y起点坐标=0－（－30）=30程序为N1X0Y－30N2G2X30Y30I0

J30或者N2G2X30Y30R－30注意：当圆角度大于180时R应为负。练习１，分别用Ｒ和I

,J编程来完善圆弧的程序。N1X7.07Y7.07N2(）

N1X7.07Y7.07N2(）

482，分别用Ｒ和I

,J编程来完善圆弧的程序。N1X10Y0N2(）

N1X10Y0N2(）

493，分别用Ｒ和I

,J编程来完善圆弧的程序。N1X0Y-10N2(）

N1X0Y-10N2(）

504，分别用Ｒ和I

,J编程来完善圆弧的程序。N1X18Y4N2(）

N1X18Y4N2(）

515，填空，完善圆弧的程序。N1X0Y0N2(）

52详见斯沃仿真53二、数控铣床常用编程指令

停刀(G04）G4

X_指定时间（可以用十进制小数点）G4

P_指定时间（不能用十进制数点）例G4

P1000表示停顿１秒G4

X1表示停顿１秒（注意：系统参数3401#0=1)545、坐标平面选择G17，G18，G19格式： G17 G18 G19该指令选择一个平面，在此平面中进行圆弧插补和刀具半径补偿。G17选择XY平面，G18选择ZX平面，G19选择YZ平面。移动指令与平面选择无关。例如在规定了G17Z_时，Z轴照样会移动。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。二、数控铣床常用编程指令

二、有关单位的设定1、尺寸单位选择G20，G21，G22格式： G20G21G22本系统采用3种尺寸输入制式：英制由G20指定，公制由G21指定，脉冲当量由G22指定，缺省时采用公制。3种制式下线性轴、旋转轴的尺寸单位如表4所示。二、数控铣床常用编程指令

线性轴旋转轴英制(G20)英寸度公制(G21)毫米度脉冲当量(G22)移动轴脉冲当量旋转轴脉冲当量表3尺寸输入制式及其单位

这3个G代码必须在程序的开头坐标系设定之前用单独的程序段指令。G20，G21，G22不能在程序的中途切换。二、数控铣床常用编程指令

四、回参考点控制指令1、自动返回到参考点G28格式：G28X_Y_Z_A_其中，X、Y、Z、A、为指令的终点位置该指令的终点称之为“中间点”，而非参考点。该指令是指定轴先定位到中间点，再移动到参考点。例：G91G28X0Y0Z0表示直接返回到机械坐标零点一般每次换刀前，都要指定Ｚ轴回到参考点，如：G91G28Z0

,或者G91G30Z0。但是如果用G90G28Z0则表示先回到工件坐标系的零点，再回到参考点。二、数控铣床常用编程指令

五、刀具补偿功能指令1、刀具半径补偿G40，G41，G42格式：其中刀补号地址D后跟的数值是刀具号，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。

G40二、数控铣床常用编程指令

在进行刀具半径补偿前，必须用G17或G18、G19指定补偿是在哪个平面上进行。G40是取消刀具半径补偿功能，注意取消半径补偿定位指定为G0或G1,不能用G2

,G3。补偿起始刀时，也一样只能用G0

G1G41是在相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补，也是顺铣补偿。如图31（a）所示。G42是在相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补，也是逆铣补偿如图31（b）所示。G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。

二、数控铣床常用编程指令

二、数控铣床常用编程指令

图15刀具补偿方向(a)左刀补(b)右刀补

二、数控铣床常用编程指令

62二、数控铣床常用编程指令

刀具半径补偿起始刀具移动如图１所示(A型式5003#0=0)63N1X0Y0N2G1G42D1X10Y10F100N3X50N1X0Y0N2G1G42D1X10Y10F100N3G2X50Y-30R60刀具半径补偿起始刀具移动如图１所示(A型式5003#0=0)64刀具半径补偿起始刀具移动如图１所示(A型式5003#0=0)65刀具半径补偿起始刀具移动如图１所示(B型式5003#0=1)66二、数控铣床常用编程指令

在偏置方式中的刀具半径补偿如图２所示：6768二、数控铣床常用编程指令

偏置取消方式中的刀具移动如图所示：69二、数控铣床常用编程指令

70G41,G42,G40应用实例

71X35

Y-10G1

G41

D1

X30

Y0

F100X0Y20X30Y0G0Z10G40注意：半径补偿值控值刀具中心到零件轮廓的距离。即半径补偿值越小，零件被切削量越（）外形尺寸越（

）练习如上图所示：刀具中心轨迹１铣削方式为（）如上图所示：刀具中心轨迹２铣削方式为（）72如图所示，当Ｄ１＝１０时，L=100（注：D1为半径值）如果L=99.6，则D1＝(

)73１，编四段程序程以左补偿方工加工内圆。２，编七段程序程以右补偿方工加工外形。74铣圆弧75要求，以左补偿方式完善下面程序，编写铣内梅花轮廓N1X0Y0N2N3N4N5N6N7顺铣逆铣比较1,当切削刃刚进行切削时，在顺铣中，切屑厚度可达到其最大值。而在逆铣中，为最小值。一般来说，在逆铣中刀具寿命比在顺铣中短。这是因为在逆铣中产生的热量比在顺铣中明显地高。在逆铣中当切屑厚度从零增加到最大时，由于切削刃受到的摩擦比在顺铣中强，因此会产生更多的热量。逆铣中径向力也明显高，这对主轴轴承有不利影响。762,在顺铣中，切削刃主要受到的是压缩应力，这与逆铣中产生的拉力相比，对硬质合金刀片或整体硬质合金刀具的影响有利得多。773,但是，当使用整体硬质合金立铣刀进行侧铣(精加工)时，特别是在淬硬材料中，逆铣是首选。这更容易获得更小公差的壁直线度和更好的90度角。不同轴向走刀之间如果有不重合的话，接刀痕也非常小。这主要是因为切削力的方向。如果在切削中使用非常锋利的切削刃，切削力便趋向将刀“拉”向材料。可以使用逆铣的另一个例子是，使用老式手动铣床进行铣削，老式铣床的丝杠有较大的间隙。逆铣产生消除间隙的切削力，使铣削动作更平稳。784,在加工铸造件，锻造件，线切割表面，或其它表面有杂质的零件时，应采用逆铣加工。79注意点：1,半径补偿进刀和取消补偿时，只能用G0或G1，而不能用圆弧。2,半径补偿进刀和退刀距离必须大于半径补偿值。否则程序报警。3,半补偿指令属于模态代码，必须用G40取消，否则易出错。80详见斯沃仿真812、刀具长度补偿G43，G44，G49

格式：，H为长度补偿偏置号。假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏置存储器中，该指令不改变程序就可实现对a轴运动指令的终点位置进行正向或负向补偿。

_H_Z_

二、数控铣床常用编程指令

用G43(正向偏置)，G44(负向偏置)指令偏置的方向。H指令设定在偏置存储器中的偏置量。无论是绝对指令还是增量指令，由H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在G43时加，在G44时则是从a轴运动指令的终点坐标值中减去。计算后的坐标值成为终点。偏置号可用H00-H99来指定。偏置值与偏置号对应，可通过MDI/CRT先设置在偏置存储器中。对应偏置号00即H00的偏置值通常为0，因此对应于H00的偏置量不设定。要取消刀具长度补偿时用指令G49或H00。G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。二、数控铣床常用编程指令

例H1:刀具长度偏置值为－１００。H1:刀具长度偏置值为－１５０。G43

H1Z10：Z将移动到－９０（在工件坐标系Ｚ值为０）G43

H２Z10：Z将移动到－１４０（在工件坐标系Ｚ值为０时）G43H1Z10：Ｚ将移动到Ｚ－１００（在工件坐标系

Ｚ值为－１０时)。G44H1Z10:Ｚ将移动到Ｚ+１００(在工件坐标系Ｚ值为０)实际Ｚ值＝程序Ｚ值＋Ｈ偏置值＋工件坐标系Ｚ值(G43)实际Ｚ值＝程序Ｚ值－Ｈ偏置值＋工件坐标系Ｚ值(G44)84练习H1:刀具长度偏置值为－１２５G54：X－400

Y－200

Z＋10程序:N1

M6T1N２G90G0G54X１０Y－１０N3

G43H1Z10.N4

G1Z-20.F500最终各轴机械坐标值是：X（）Y(

)Z(

)85详见斯沃仿真863、工件坐标系选择G54-G59格式： 二、数控铣床常用编程指令

例１88G56:X-200

Y20

G57:X-37

Y45坐标系旋转G68

G69该功能可将工件旋转某一指定角度。指令格式：G17

G68

X_

Y_

R_旋转Ｒ度G69取消旋转Ｒ_有效范围-360到36089旋转方向为右手定侧。90+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A

+B+C+X

+Y

+Z+A+B+X’例１91N1G90G0G55X0Y0N2G68X0Y0R+135N3

X10

Y0N4G1Z-10F500N5

G3

X6

Y6

I-10

J0N6

G69二、数控铣床常用编程指令

钻孔循环指令孔加工固定循环(G73,G74,G76,G80-G89)表8.1列出了所有的孔加工固定循环。一般地，一个孔加工固定循环完成下6步操作：1、X、Y轴快速定位。2、Z轴快速定位到R点。3、孔加工4、孔底动作。5、Z轴返回R点。6、Z轴快速返回初始点。二、数控铣床常用编程指令

93二、数控铣床常用编程指令

G98/G99决定固定循环在孔加工完成后返回R点还是起始点，G98模态下，孔加工完成后Z轴返回起始点；在G99模态下则返回R点。一般地，如果被加工的孔在一个平整的平面上，我们可以使用G99指令，因为G99模态下返回R点进行下一个孔的定位，而一般编程中R点非常靠近工件表面，这样可以缩短零件加工时间，但如果工件表面有高于被加工孔的凸台或筋时，使用G99时非常有可能使刀具和工件发生碰撞，这时，就应该使用G98，使Z轴返回初始点后再进行下一个孔的定位，这样就比较安全。参见图8.3(a)、图8.3(b)。94二、数控铣床常用编程指令

95二、数控铣床常用编程指令

钻孔循环具体用法见附表：FANUC_O系统编程与操作(1编程).pdf中22页到31页。96二、数控铣床常用编程指令

G84刚性攻丝具体用法M29S__G84X_Y_Z_R_F其中F=S（转速）XP(螺距）如攻一螺纹孔M10,深20MM.经查P＝1.5N1M29S100N2G84X_Y_Z-23R+3.F15097钻孔循环实例着重掌握几个常用指令：G80

G81G82G83G84G85详见见仿真实例98练习1（钻孔，铰孔）99练习2（钻孔，扩孔，镗孔）100练习3（钻孔，铰孔，攻丝）1012.辅助功能M指令（1）M00：程序停止执行完M00指令的程序段之后，自动运行停止。模态信息被保存。按下自动循环起动按钮，自动运转重新开始。（如用于工件检测）（2）M01：任选停止与M00一样，执行完M01指令后，自动运行停止，但是只有当机床操作面板上的“任选停止开关”有效时，CNC才执行该功能。（3）M02，M30：程序结束表示主程序结束，自动运转停止，而M30变为复位状态，光标返回到程序的开头。（4）M03：主轴正转要使M03变成M04，首先使主轴M05。（5）M04：主轴反转注意：不同的生产厂家，设置不一样，在编程时用MDI方式运行一下，观察M03、M04旋转方向,再编写程序。（6）M05：主轴停止旋转（7）M08：冷却液开（8）M09：冷却液关（9）M98：调用子程序（10）M99：子程序结束，返回主程序注：每个程序段内只允许有一个M指令。总结1掌握常用G指令。2掌握常用M指令。3掌握常用其它指令。4掌握坐标系及坐标轴的意义及用法。总结1，常用G指令G0G1G2G3G28G30G40G41

G42

G43G54

G55

G56

G57

G58

G59G80G81G82G83G90G91总结2，常用M指令M0M3M5配对使用M6M8M9配对使用M30总结3，常用其它指令O__程序号T__选刀S__主轴转速H__深度补偿F__进给速度

D_半径补偿I__J__Ｒ_圆弧编程参数R__Q__钻孔循环参数（____）注释符号总结４，坐标系及坐标轴方向的规则109+X+X+Y’+Z+Y+Z+Y+C+Z’+A

+B+C+X

+Y

+Z+A+B+X’三、数控铣床编程实例1,分析图形，确定装夹定位，确定编程零点，确定加工刀具，并例出刀具清单。２，计算点坐标，确定加工路线。３，编制程序。４，启用斯沃软件仿真。５，上机床加工。三、数控铣床编程实例１－１要加工模型图形如下111三、数控铣床编程实例

毛坯为100X100X50正方体，图形要求如下。112三、数控铣床编程实例１－２，一般来说，编程零点尽量与作图基准重合，所以确定X,Y向编程零点为零件中心，Ｚ向为零件表面。采用平口钳装夹。１－３，确定加工刀具为:T1,直径为4的中心钻。T2,直径为11.8的钻头。T3,直径为12H9的铰刀。T4,直径12X25的立铣刀。113三、数控铣床编程实例２，确定加工工步，确定加工路径，计算点坐标。加工工步为：先钻中心孔，钻孔，铰孔，铣外圆，铣方形，铣内梅花形。铣外圆，铣方形，铣内梅花形加工路线及点坐标如下图所示。114115３，程序清单如下

O666（程序号为666）M6T1（换1号刀具）G90G0G54X40Y0S1200M3（快速定位到工件坐标系中X40Y0)G43H1Z10.M8(钻孔初始高度为Z10)G81X40Y0Z-3.F50R+2.F50（快速降到Z+2处后，以F50进刀到Z-3）X0Y40(钻第二个孔）X-40Y0X0Y-40X0Y0G80（钻孔循环取消）M5