机床数控技术-数控加工程序编制

数控技术2第二章数控加工程序编制2-1概述2-2编程的基础知识2-3常用准备功能指令的编程格2-4数控编程的工艺处理2-5程序编制中的数值计算3

第一节

概述4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（制成控制介质）的全过程。根据零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上，再按规定把程序单制备成控制介质，变成数控系统能读取的信息，并通过输入设备送入数控装置。即将加工的工艺分析、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，用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。第一节概述

5记录数控加工程序的控制介质早期都用穿孔纸带。目前在大多数情况下，都以磁盘、磁带取代了纸带；或者通过计算机通信接口，将编好的程序传送到机床数控系统中；一些简单的零件程序，一般都在数控系统的键盘上用手动数据输入方式（MDI）传送到数控系统中。在编程过程中，用来记录工艺过程、工艺参数和位移数据的表格文件称为“零件加工程序单”，简称“程序单”，它是制备介质的依据。编程的关键问题是如何根据零件图纸正确地编写出程序单。62.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7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，编程系统将能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）第一节概述8

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9二、数控机床程序编制的内容和步骤

第一节概述10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。

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11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；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12

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13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14

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。常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。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15第二节

编程的基础知识16一、数控加工程序的结构

1.程序的构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2.2编程的基础知识17

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

程序体它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

它是以程序结束指令M02或M30，结束整个程序的运行。第三节程序编制的代码及格式

2.2编程的基础知识18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；程序段号:查找、跳转

注意，程序段标号与程序的执行顺序无关，不管有无括号，程序都是按排列的先后次序执行。

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；第三节程序编制的代码及格式

2.2编程的基础知识192、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。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。

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三节程序编制的代码及格式

2.2编程的基础知识20程序段格式的相关概念

1程序由若干个“程序段（block）”组成，每个程序段由一定的顺序和规定排列的“字”（word）组成。

2字：表示地址的英文字母和数字集合，表示某一功能的一组代码符号，是控制带或程序的信息单位。

3格式：指一个程序段中各个字的排列顺序及其表达形式。*字-地址程序段格式（wordaddressformat）如:N100G01X3200Y2500Z-150F180S240T12M05;地址字第二节编程的基础知识21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。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。国际标准6983-I-1982和我国的GB8870-88标准都推荐使用这种字地址程序段格式，并作了具体规定。*字-地址程序段格式（wordaddressformat）如:N100G01X3200Y2500Z-150F180S240T12M05;第二节编程的基础知识22233、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；二节程序编制的代码及格式

第二节编程的基础知识24二、数控机床的坐标系1、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。2.2数控编程的基础知识

2023年8月2日1.坐标轴及运动方法的规定（1）标准坐标系的确定为了确定机床的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就称为机床坐标系。数控机床上标准坐标系采用右手笛卡儿坐标系统。

2.2数控编程的基础知识

二、数控机床的坐标系

26二、数控机床的坐标系

进给运动坐标系

ISO和中国标准规定：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。数控装备坐标系统标准：右手笛卡儿坐标系统2.2数控编程的基础知识

27二、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。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A2.2数控编程的基础知识

28二、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。增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。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。

29二、数控机床的坐标系

1)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：在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标；若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。（2）坐标轴的确定方法确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。30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。+Z+Z二、数控机床的坐标系

31+Z二、数控机床的坐标系

二、数控机床的坐标系

2）X坐标

标准规定：X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的夹装面在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式），则从刀具主轴后端向工件看时，X坐标的正方向指向右边。Z轴垂直（立式）：单立柱机床，面对刀具主轴向立柱看时，X的正方向指向右边；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。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。对于无主轴的机床：如刨床等，则选定主要切削方向为X轴方向。32二、数控机床的坐标系

332)X坐标

在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。Z轴水平（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。+Z+X二、数控机床的坐标系

34Z轴垂直（立式）：

单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X二、数控机床的坐标系

35+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二、数控机床的坐标系

36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。+Z+X二、数控机床的坐标系

373)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。

二、数控机床的坐标系

38立、卧式数控铣床+Z+X+Z+X+Y+Y二、数控机床的坐标系

39+Z+X+Y立式5轴联动数控铣床+Z+X+Y龙门数控铣床二、数控机床的坐标系

40+Z+X+Y+Z+X+Y+C+A+C5)回转坐标A、B、C:围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用A、B、C表示。它们的正方向用右手螺旋法则判定。

二、数控机床的坐标系

2023年8月2日+Z+Y+Z+Y/+C/+A+C/4）回转坐标A、B、C:围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用A、B、C表示。它们的正方向用右手螺旋法则判定。

+X+X二、数控机床的坐标系

42立式5轴数控铣床的坐标系+Z+X+Y+A+C+W5).辅助坐标U、V、W:平行于基本坐标系中坐标轴的进给轴，用U、V、W和P、Q、R表示二、数控机床的坐标系

2023年8月2日（3）编程坐标对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定作相反的安排。用加“′”字母，如+X′，表示工件相对刀具负方向运动指令。而不加“′”字母，如+X，则表示刀具相对于工件负向运动指令。二者表示的运动方向相反。对于编程人员之考虑不加“′”的运动方向，对于机床制造者，则需要考虑带“′”的运动方向。机床在实际编程时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。二、数控机床的坐标系

2.2数控编程的基础知识2023年8月2日2.2数控编程的基础知识（4）分辨率（Resolution）分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。分辨率对控制系统而言，它是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，视具体机床而定。）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。编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。编程尺寸有两种表示法：

1、以最小设定单位为最小单位来表示；

2、以毫米为单位，以有效位小数来表示。如：X=524.295㎜，Y=36.52㎜，最小设定单位为0.01㎜，则：

1法表示：X52430Z36522法表示：X524.30Z36.52

452、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。2.2数控编程的基础知识46机床原点与机床坐标系及机床参考点机床原点（零点）机床坐标系原点（机械原点）是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。数控机床进行加工运动的基准参考点.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。

2.2数控编程的基础知识47机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，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。2.2数控编程的基础知识2023年8月2日

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（如图2-8），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。2.2数控编程的基础知识49Y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2.2数控编程的基础知识50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。现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G指令进行换。2.2数控编程的基础知识2023年8月2日

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：

（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。注意：设定编程坐标系时，假定工件固定不动，用刀具运动的坐标系来编程。2.2数控编程的基础知识2023年8月2日3）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。（图2—9）2.2数控编程的基础知识2023年8月2日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2.2数控编程的基础知识543、绝对坐标编程和相对坐标编程定义绝对坐标编程：编程中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。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。相对坐标编程：编程中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）。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。2.2数控编程的基础知识55绝对坐标增量坐标如图，加工直线AB，在绝对坐标系中表示B点坐标值：XB＝25，YB＝50；在增量坐标系中表示B点坐标值为：UB＝15，VB＝30

2.2数控编程的基础知识56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。三、程序编制的代码57三、程序编制的代码1、代码及其分类（1)定义

系统操作命令的总称，又称代码或编程指令。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。2023年8月2日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)四、

功能代码简介

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。

59（2）代码（指令）分类

G指令——准备功能

功能：规定机床做某种操作的指令，包括运动线型、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。其中一部分代码未规定具体含义，等待将来修订标准时在指定。另一部分为“永不指定”代码，由机床设计者自行规定其含义。G代码有两种：一种是模态代码（续效代码），它一经被运用，就一直有效，直到出现同组的其它G代码才被取代；另一种是非模态代码（非续效代码），它只在出现的程序段中有效。坐标值字：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等地址码加上”+(可略)”、”-”及数字。示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等

三、程序编制的代码、2023年8月2日四、功能代码简介代码组意

义代码组意

义代码组意

义G00a快速点定位G40G41G42d刀具补偿/刀具偏置注销刀具补偿—左刀具补偿—右G80G81-89e固定循环取消固

定循

环G01G02G03G06直线插补顺圆插补逆圆插补抛物线插补G90G91j绝对坐标编程增量坐标编程G43-52G68-69(d)刀具偏置G93G94G95k时间倒数，进给率每分钟进给主轴每转进给G33-35螺纹切削G04G08G09暂停延时加速减速G53G54-59f直线偏移，注销直线偏移G96G97i恒线速度每分钟转数（主轴）G17G18G19cXY平面选择ZX平面选择YZ平面选择G60G61G62h准确定位1准确定位2快速定位G64-67G70-79G98-99不指定G36-39永不指定G63攻螺丝G92预置寄存G05G07不指定G10-16G20-32不指定JB/T3208－1999G指令字母（d）表示：可以被同栏中没有括号的字母d所注销或代替，亦可被有括号的字母（d）所注销或代替。红色指令：续效代码；蓝色指令：非续效代码6162四、

功能代码简介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----程序暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新按启动按钮后，再继续执行后面的程序段。主要用于编程者想在加工中使机床暂停（检验工件、调整、排屑等）。M01----程序选择性暂停指令。程序执行时控制面板上“选择停止”键处于“ON”状态时此功能才能有效，否则该指令无效。执行后的效果与M00相同，常用于关键尺寸的检验或临时暂停。四、功能代码简介63M02---程序结束.编程时表示编程结束.执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭,数控系统处于复位状态.但程序光标停在程序末尾。

M03,M04,M05

分别命令主轴正转,反转,停转.M06.换刀指令用与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，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。换工件时用.64

F、S、T、D指令

F指令——指定（合成）进给速度指令用它规定直线插补G01和圆弧插补G02/G03方式下刀具中心的进给运动速度。进给速度是指沿各坐标轴方向速度的矢量和。进给速度的单位取决于数控系统的工作方式和用户的规定，它可以是mm/min、in/min、°/min、r/min、mm/r、in/r。例如在公制编程的零件程序中，F220.0就表示进给速度为220mm/min。1.直接指定法组成：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：

150mm/min；3500mm/min。

三、程序编制的代码65F

指令——指定（合成）进给速度指令

2.时间倒数法(进给速率数-FRN)表示:直线插补:FRN=1/TORFRN=V/L

圆弧插补:FRN=

/TORFRN=V/R

单位：1/min,用G93指令指定三、程序编制的代码66F

指令——指定（合成）进给速度指令

3.几何级数法

单位：

与主轴转速无关:mm/min

与主轴转速有关:mm/r

切螺纹/攻丝/套扣:mm/r

进给仅用于回转运动:rad/min三、程序编制的代码67

S指令（切削速度）——主轴转速字,指定主轴转速指令

组成：由S字母和后面的若干位数字组成，这个数值就是主轴的转速值，单位是r/min。，例如：S300表示主轴的转速为300r/min。它是模态指令。有的表示转速挡位代号，如S10表示主轴第10挡转速

单位：r/min或mm/min。对于具有恒线速度控制机床，用G96或G97配合S指令实用。G96恒线速度指令，G96S200－200mm/minG97注销恒线速度指令，G97S2000－2000r/min三、程序编制的代码68T、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

车床:

1.T后跟两位数字，如T11，其中数字表示存放的在库中的刀具号

2.T后跟四位数字,前两位表示刀具号,后两位表示刀具补偿号

3.T后跟六位数字,前两位表示刀具号,两位表示刀具刀尖圆弧半径补偿号,两位表示长度补偿号,刀具补偿号00表示撤销刀补

加工中心T后跟数字(1~4位),均表示刀具号

D(H)存储器存储刀具补偿值,D(H)00表示撤销刀补三、程序编制的代码69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.

三、程序编制的代码70

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.三、程序编制的代码71I、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.四、程序编制的代码72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）三、程序编制的代码2023年8月2日第3节常用准备功能指令的编程方法

前面已介绍有关程序编制的预备知识，这节将通过一些编程实例，对编程方法和某些常用指令的用法作进一步介绍，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。

2023年8月2日G90/G91、G50/G92、G53～G59、G17～G191.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）图2-11G90——绝对坐标指令，G91——增量坐标指令。说明：1G90在绝对坐标系中确定终点的坐标值，G91在增量坐标系中确定终点的坐标值；2有些机床的增量坐标尺寸不用G91指定，而是在运动轨迹的起点建立平行于X、Y、Z的增量坐标系U、V、W；3对绝对坐标系，若后一程序段的某一尺寸值同上一程序段相同，可省略不写，对增量坐标系，若后一程序段的某一尺寸值为零，可省略不写。例3编制图2—11中的移动量。绝对尺寸指令：G90G01X30Y50；增量尺寸指令：G91G01X20Y30；或G01U20V30；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。一、与坐标系有关指令2023年8月2日

工件坐标系的建立方法对于不同的系统有所差别，一般用零点偏置指令54~59，工件坐标系设定指令G50或G92、调用刀具长度补偿值等方法。2.坐标系设置指令一、与坐标系有关指令2023年8月2日（1）用G92/G50指令设定坐标系

G92/G50指令是通过设定刀具起点（对刀点）相对于工件坐标原点的相对位置建立工件坐标系。此坐标一旦建立，后边的绝对值指令都是此工件坐标系中的坐标值。编程格式：

G50/G92X

a_Y_b

Z_c_a、b、c为为工件坐标原点到刀具起点的有向距离

起刀点就是刀具从这点开始对工件进行切削。当需要换刀时，刀具也要定位到这点(若采用的是自动换刀要进行刀具长度补偿)，所以这点也称为换刀点。要考虑换刀，所以这点离工件就要求有一定的距离，因为要考虑工件回转时不要碰上刀具。这种建立工件坐标系的方法实际上是通过刀具的位置来确定工件坐标系的原点。2.坐标系设置指令一、与坐标系有关指令2.坐标系设置指令（1）坐标系建立指令G50（G92）当用绝对尺寸编程时，必需先建立一坐标系，用来确定绝对坐标原点(又称编程原点)设在距刀具现在位置多远的地方，或者说要确定刀具起始点在坐标系中的坐标值。这个坐标系就是工件坐标系。

1)G50指令——数控车床工件坐标系设定1)坐标原点设置在卡盘端面如图a所示，例如，G50X85Z210；／*将刀尖当前位置的坐标值定为工件坐标系中的一点(85，2l0）。

2.坐标系建立指令G50（G92）当用绝对尺寸编程时，必需先建立一坐标系，用来确定绝对坐标原点(又称编程原点)设在距刀具现在位置多远的地方，或者说要确定刀具起始点在坐标系中的坐标值。这个坐标系就是工件坐标系。1)G50指令——数控车床工件坐标系设定2)坐标原点设置在零件右端面如图b所示，例如G50X85Z60；在这种情况下，如果设置指令写成：

G50X0Z0；则编程坐标系的原点即为程序起点。数控系统不同程序起点的设置指令也不同，有的数控系统用G92来代替G50。2.坐标系建立指令G50（G92）2)用G92确定工件坐标系---数控镗铣床类机床

在编程中，一般是选择工件或夹具上的某一点作为编程零点，并以这一点作为零点，建立一个坐标系，这个坐标系是通常所讲的工件坐标系。这个坐标系的原点与机床坐标系的原点(机床零点)之间的距离用G92(EIA代码中用G50)指令进行设定。即确定工件坐标系原点距刀具现在位置多远的地方。也就是以程序的原点为准，确定刀具起始点的坐标值，并把这个设定值存于程序存储器中，作为零件所有加工尺寸的基准点。因此，在每个程序的开头都要设定工件坐标系，其标准编程格式如下：

G92X_Y_Z_X_Y_Z_为刀位点在工件坐标系中的初始位置，程序内绝对指令中点的坐标，即为点在这个坐标系中的坐标值。基本编程指令2.坐标系建立指令G50（G92）2)用G92确定工件坐标系---数控镗铣床类机床

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了变化。以图2-27为例，在加工工件前，用手动或自动的方式，令机床回到机床零点。此时，刀具中心对准机床零点(图a)，CRT显示各轴坐标均为0。当机床执行G92X-10Y-10后，就建立起了工件坐标系(图b)。即刀具中心(或机床零点)应在工件坐标系的X-10Y-10处，图中虚线代表的坐标系，即为工件坐标系。Ol为工件坐标系的原点，CRT显示的坐标值为X-10.000Y-10.000，但刀具相对于机床的位置没有改变。在运行后面的程序时，凡是绝对尺寸指令中的坐标值均为点在X1O1Y1这个坐标系中的坐标。基本编程指令2.坐标系建立指令G50（G92）2)用G92确定工件坐标系---数控镗铣床类机床

G92指令是一个非运动指令，只是设定工件坐标系原点，设定的坐标系在机床重开机时消失。图2-28所示给出了用G92确定工件坐标系的例子图2-28工件坐标系原点的确定

N1G90；

N2G92X6Y6ZO；

…N8GOOX0Y0；

N9G92X4Y3；

…N13G00X0Y0；N14G92X4.5Y-1.2；图2-28工件坐标系原点的确定2023年8月2日对刀如车削图1所示的零件时，编程时是以工件右端面的轴心为原点建立了一个工件坐标系，起刀点E定义在离工件右端面30mm、径向70mm(直径值)的位置上。图中还表达了以机床参考点R为原点的机床参考点坐标系。粗加工40mm×φ30mm外圆表面的数控程序的编制如下O0001N10G92X70Z30;N20G00X30.2Z2S500;N30GO1Z-40F0.2;N40X70;N50G00Z30;N6OM30;从编程者的角度来说，上面这个加工程序已经编制完毕，它完全是一个基于工件坐标系的数控程序，丝毫看不出与机床参考点坐标系有任何联系，但要把工件装夹到机床上去加工时，就必须确定工件在机床上的正确位置。这个确定位置的过程就是通过操作者的对刀来实现的。“对刀”就是把刀尖准确地定位到G92所定义的起刀点E的位置上，也即是通过定义刀尖与工件零点的相对位置来保证工件在机床坐标系中的正确位置.2023年8月2日(2)对刀方法

“对刀”的功能就是把工件坐标系中起刀点E点的坐标值换算成机床参考点坐标系中的显示值，再根据这个显示值来精确地定义刀尖位置。其具体对刀的操作如下：先用车刀在工件右端面上车一刀，则这个试切端面在工件坐标系中的z值为零(Z=0)，这时屏幕上还显示了z方向的机床坐标值。即工件零点在机床参考坐标系中Z方向的坐标值，记作Zw。再试切一段外圆，这时可得到一个X方向的屏幕值，这个显示值在直径编程时，是表示刀尖在机床参考坐标系中的直径值，记作XE1。这时测量一下所车的外圆，可以得到一个直径测量值φ

。通过这2次试切所得到的数值就可以计算出工件零点在机床参考点坐标系中的坐标值，也即屏幕值。

由上可知，工件零点在机床参考点坐标系中的Z方向坐标值为Zw，设工件零点在机床参考坐标系中的方向坐标值为Xw，则：

Xw=XE1－φ根据G92后面的X、Z设定值，就很容易计算出起刀点E的显示值。设E点在机床坐标系的坐标值为XE、ZE，则：

XE=XW+XZE=ZW+Z其中X、Z为G92后面的设定值。2023年8月2日假如试切端面时得到的z方向的显示值Zw=-100.5，试切外圆时得到的X方向的显示值XE=-50，工件直径测得是φ30.5，则对\\刀点的机床坐标值

XE=XW+70=-50-30+70=-10ZE=ZW+30=-100.5+30=-70.5计算好了起刀点E的机床坐标值后，就可以用MDI方式将刀尖精确地运动到起刀点上。2023年8月2日

使用G92指令设定工件坐标系应特别注意：

a)G92指令只是设定坐标系原点位置，执行该指令后，刀具（或机床）并不产生运动，仍在原来位置。在执行G92指令前，刀具必须放在程序所要求的位置上。

b)工件坐标系原点的位置随起刀点位置的改变而改变。在批量生产时，加工完每一个工件后，编程时应有指令使刀具退回到工件坐标系设定的起刀点。（2)用G54~G59指令设置工件坐标系用G54~G59指令设置工件坐标系的方法是将工件定位于机床上后，将工件坐标系原点在机床坐标系下的机械原点X机、Y机、Z机存储在工件做小型存储地址G54~G59中，程序中用指令G54~G59调用工件原点的偏置值，来建立工件坐标系。此方法在数控铣床中用得较多。a）编程格式如下：

G54G55G56G57G58G59可以用G54一G59在6个预定的工件坐标系中选择当前工件坐标系，这6个预定工件坐标系的坐标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(见图2)。2023年8月2日图3所示的使用工件坐标系的程序如下：P2N10G54G00G90X30Y40N20G59N30G00x30Y30执行N10时，系统会选定G54坐标系作为当前工件坐标系，然后再执行G00移动到该坐标中的A点，执行N20语句时，系统又会选择G59坐标系作为当前工件坐标系，执行N30句时，机床就会移动到刚指定的G59坐标系为当前工件坐标系中的B点。2023年8月2日(b)采用G54G59设定工件坐标系时的对刀方法及偏置值的计算

在数控铣床和加工中心加工工件时，通常采用此种方法设定工件坐标系。下面以加工图4所示的工件为例来说明其对刀方法和有关坐标值的计算，编程时设定工件坐标系G54、G55。即如图所示的O1和02两点。对刀的目的是要把O1和02点的机床坐标值准确地找出来，输入数控系统的G54和G55的参数中。可采用试切法对刀。如图4所示，先用铣刀沿Y方向试切一刀左端面，则屏幕上显示机床坐标值，取X方向坐标值X1,则O1点的X向的机床坐标值

XO1=X1+铣刀半径再沿X方向试切一刀下端面，取屏幕上显示的Y方向的坐标值Y1,则O1点的Y向的机床坐标值

YO1=Y1+铣刀半径把XO1和YO1的机床坐标值通过MDI的方式输入对应的G54,即完成了G54的对刀，对应的G55的机床坐标值

XO2=Xo1+50YO2=Yo1+40同样把此对参数输入G55，即完成G55的对刀。2023年8月2日举例说明：将图5所示零件的x、y、z的零点设定成第一工件坐标系G54的原点，对刀方法如下：（1）安装工件，用手动方式回机床参考点（2）移动机床主轴，使主轴刀具侧面和零件x轴方向的对刀基准面正好接触。记录此时屏幕上显示的x坐标轴L1；用同样方法将主轴刀具侧面和工件y方向的对刀基面正好接触，记录此时屏幕上显示的y坐标轴L2；再用同样方法将主轴刀具下端面和工件z方向的对刀基面正好接触，记录此时屏幕上显示的Z坐标轴L3；（3）计算工件坐标系的原点和机床原点的距离。设刀具直径为8mm，则工件坐标系原点和机床原点的距离为：X方向：Lx=L1-4-40Y方向：Ly=L2+4+50Z方向：Lz=L3Lx、Ly、Lz即为欲设定的工件坐标系零点到机床零点的偏移值，由于机床零点在3轴正方向的极限位置，偏移值一般为负2023年8月2日（4）按“偏置量”键进入偏移设置页面，按翻页键使屏幕显示“工件坐标系”页面，移动光标到N0.01（对应G54）处，分别输入XLx、YLy、ZLz，这样第一工件坐标系就设定结束。（5）用同样方法可设定必要的其余工件坐标系7.坐标系选择指令G54～G59

注意：G92与G54～G59的应用(1)G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但它们在使用中是有区别的。G54～G59是调用加工前设定好的坐标系，而G92是在程序中设定的坐标系。G92指令是通过程序来设定工件加工坐标系的，G54～G59指令是通过CRT／MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一经设定，加工坐标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CRT／MDI方式更改。(2)G92指令程序段只是设定加工坐标系，而不产生任何动作；G54~G59指令程序段则可以和G00、G01指令组合，在选定的加工坐标系中进行位移。一旦使用了G92设定坐标系，再使用G54～G59不起任何作用，除非断电重新启动系统，或接着用G92设定所需新的工件坐标系。用了G54～G59就没有必要再使用G92，否则G54～G59会被替换，应当避免。（3）使用G92的程序结束后，若机床没有回到G92设定的原点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点，易发生事故。所以，一定要慎用。

2023年8月2日G92指令和G54一G59指令都能达到建立工件坐标的目的，但使用方法有区别：

G92指令对刀时，G92后面的坐标值一旦设定。对刀时刀尖只能按设定值要求设定，此时工件坐标系实际上是由刀具的具体位置决定，刀具位置移动，则工件坐标系也随之改变。此种建立坐标和对刀法一次只能对一把刀，且每次装夹工件都要重新对刀，一般适用于加工工序少的车削零件。

G54~G59指令建立坐标，因为设定的坐标偏置值已输入数控系统，工件坐标系完全由机床坐标值决定，一旦坐标偏置值被输入，一直有效。所以，对于用同一夹具加工同一工件，只对第1件工件对刀即可，且用该指令建立工件坐标一次可同时对6把刀，即可同时对同一工件完成6个工序，自动化程度高，一般适用于带自动换刀的数控机床，加工中心和数控铣床等。2023年8月2日零点偏置G54~G59指令

注：

使用该类指令前须回一次参考点。2023年8月2日（3）调用刀具长度补偿值建立工件坐标系它是将刀具的长度补偿值测量出来存储在刀具几何补偿中，编写程序是直接调用刀具号及该刀具的补偿号，运行程序过程中即可建立该刀具的工件坐标系。(a)在手动方式下，手动切削端面后，将刀具沿X方向退出（Z方向不能动）按面板上按偏置/设置功能后，按“形状”软键，进入几何补偿界面，输入Z和刀尖距工件原点在Z轴方向距离(Z=0),按测量，Z方向工件原点的机床坐标值被存储并自动显示在界面上。2023年8月2日（b）手动切削外圆，将刀具沿Z轴方向退刀（X方向不能动），停车后测量被切削出工件直径φ，在刀具几何补偿界面中输入Xφ，按测量软键，系统自动用刀具当前位置的机械坐标值减去工件的直径值，即计算存储工件旋转中心的X机械坐标，同时将此值显示在界面中。此方法的特点是建立工件坐标系方法简单，在数控车床中经常采用，换刀后，因刀具几何尺寸之间有差异，调用刀具指令后，为了防止刀具产生干涉，须有一段调整距离；用此法建立工件坐标系，G54-G59中零点偏置值一般须清零，否则会相互干涉。2023年8月2日在数控车床上加工工件时，工件原点一般设在主轴中心线与工件右端面（或左端面）的交点处，刀尖位于端面处，机械坐标Z值由输入Z=0所得车外圆显示：刀尖位于直径（如43.80）处，机械坐标X=254.100计算：刀尖位于轴线处，机械坐标X=254.100-43.580=210.520（靠近工件为负，直径编程）基本编程指令3.坐标平面选择指令G17/G18/G19右手直角笛卡儿坐标系的三个互相垂直的轴X、Y、Z，分别构成三个平面(如图2-31所示)，即XY平面、XZ平面和YZ平面。对于三坐标的铣床和加工中心，常用这些指令确定机床在哪个平面内进行插补运动。用G17表示在XY平面内加工，G18表示在XZ平面内加工；G19表示在YZ平面内加工。由于数控铣床大都在X、Y平面内加工，故G17可以省略。两维平面不必设定（如数控车床）基本编程指令3.坐标平面选择指令G17/G18/G19在三坐标机床上加工时，如进行圆弧插补，要规定加工所在的平面，用G代码可以进行平面选择，如图2-32所示。100二、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。进给速度不能由程序改变，但可用倍率开关改变。不同的系统有不同的速度，一般都在10～30m/min之间.注意：G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。第三节程序编制的代码及格式

2023年8月2日2.直线插补指令（G01）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。编程格式：G01X_a_Y_b_Z_c_F_f_

；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，插补加工出任意斜率的直线。2023年8月2日2-3数控程序编制G01代码编程（相对坐标）N001G92X28Y20LFN004X8Y8LFN002G91G00X－12Y0N005X16Y20LFM05T00LFS200M03T01LFN006G00X12Y0M02LFN003G01X－24Y－12F100G01代码编程（绝对坐标）N001G92X28Y20LFN002G90G00X16Y20S200M03T01LFN003G01X－8Y8F100LFN004X0Y0LFN005X16Y20LFM05T00LFN006G00X28Y20LFN007M30LF2023年8月2日2.3

数控系统的指令代码2.3.1准备功能指令——G指令2.3.1.2与刀具运动方式有关的G指令2、直线插补指令（G01）如图所示为车削加工一个轴类零件，选零件右端面与轴线交点O为工件坐标系原点。ZXP0P1(不在零件上)P2P3P4P02023年8月2日2.3

数控系统的指令代码2、直线插补指令（G01）绝对值编程：

N01G00X200.0Z100.0；

N02G00X30.0Z5.0S800T01M03；

N03G01X50.0Z-5.0F80.0；

N04Z-45.0；

N05X80.0Z-65.0；

N06G00X200.0Z100.0；

N07M30；ZXP0P1(不在零件上)P2P3P4P0二、与控制方式有关的指令

2023年8月2日第3节G指令编程方法与举例3.圆弧运动控制指令G02、G03

(1)圆弧顺逆的判断圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。圆弧插补的顺逆按图2-34给出的方向判断：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察，来判别圆弧的顺、逆时针方向。

顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。2023年8月2日第3节常用准备功能指令的编程方法

2.3基本编程指令(2)G02/G03指令的格式

G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。3.圆弧运动控制指令G02、G03

加工圆弧时，不仅要用G02/G03指出圆弧的顺逆时针方向，用X(U)，Y(V)，Z(W)指定圆弧的终点坐标，而且还要指定圆弧的中心位置。

基本编程指令(2)G02/G03指令的格式

3.圆弧运动控制指令G02、G03

几点说明：①采用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Y、Z表示。当采用增量值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、V、W表示。②在G90或G91状态，圆心坐标I、J