《数控机床加工工艺与编程（智媒体版）》课件 项目1.3 数控编程基础

数控机床与编程1.3.1数控编程的概念数控程序：从数控系统外部输入并直接用于加工的一种计算机所能识别的数字信息。%0001N1G42X100Y50Z150N2S1500M03M08N3T0202N4G17G90G16N5G81X100.0Y30.0Z-20.0R-5.0F200.0N6Y150.0N7Y270.0N8G15G80任务三

数控编程基础数控程序编制的定义1.数控程序编制的内容及步骤控制介质零件图样数控程序机床数控系统工艺方案成品零件1.手工编程指零件图样的分析、工艺处理、数值计算、书写程序单和校验等均由人工完成。手工编程的内容与步骤：适用范围：零件形状相对单一所需编制加工程序较短相关几何尺寸链计算不复杂分工序加工简单化特点：方便、不需要其他编程工具耗时较长，易出现编程过程中出错无法胜任复杂形状零件的程序编制2.自动编程：

是借助数控自动编程系统由计算机辅助生成程序。自动编程的内容与步骤如下：

除分析零件图样和制定工艺方案之外，其余均由计算机辅助软件来完成。计算机的工作范围数学处理编写程序检查程序绘制刀具运动轨迹常用的数控标准和指令代码1.3.2数控编程的有关标准及术语字指程序中的代码和数字1、字符与代码

用于组织、控制或表示数据的一些符号。包括（数字、字母、标点符号及数学运算符号）代码

因数控系统只能接收二进制信息。

必须采用“G”（英文字母）和“2”（数字）组合的代码进行表示。标准代码ISO标准代码国际标准化组织代码EIA标准代码美国电子工业协会代码2、字的组成X1500地址符数

字

数控程序中的“字”为一系列按规定排列的字母作为一个信息单元实现存储、传递、操作。（是由英文字母加若干十进制数字组成。）3、字的功能（1）顺序号字N

0000

顺序号位于程序段首位，是由字母“N”加后续数字组成。

“N”是地址符，后续数字一般为1～4位数字。在程序中只代表一个程序段的名称，与程序执行的先后无关。例：N00…

…N10…

…N20…

…N30…

…N0010…

…N0020…

…N0030…

…N0040…

…

程序格式

程序段是由程序字组成。程序段可作为一个单位来处理，是整个程序中的一条语句。

一个完整的数控加工程序是由若干个程序段组成。程序段中的字长不固定程序段的长度和功能字均可变更程序段中功能字可采用续效字符例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90

N40程序段中除X轴坐标值有变动，其余功能均按上一段程序中功能执行。（续效字功能）程序段编写的内容要求移动目标要素（终点坐标）X、Y、Z轨迹移动要素（准备功能）G进给速度要素（进给功能）F切削速度要素（主轴旋转功能）S所用刀具要素（刀具功能）T辅助功能要素（辅助功能）M（1）开始符和结束符ISO

“%”EIA

“EP”

使用中，开始符和结束符均为同一字符，在编写或输入数控系统时，应为独立程序段。（2）程序名

即一个数控加工程序的名称。要求独立书写为一程序段根据各系统的要求，程序名分为“%”“O”+0000“P”（3）程序主体

程序主体应为该加工工序的整体数控加工的全部操作过程，是由若干个程序段所组成，每个程序段应为独立的一行数字和代码。

由于各数控系统的差异，要注意每个程序段的字节数，应按系统要求进行编写。如一个程序段不能描述完整，可将此分为二个程序段来完成。字地址可变程序段格式的编排顺序如下：

N—G—X—Y—Z—I—J—K—P—Q—R—A—B—C—F—S—T—M—例如N60G01X50.0Y80.0F200S630T02M03（4）程序结束指令“M02”或“M30”与程序名一样，要求在程序段中独立一段排列M02——表示程序结束M30——表示程序结束并自动返回该程序的起始部位。例：N10G00G54X50Y30M03S3000N20G01X88.1Y30.2F500T02M08N30X90O1000程序名%开始符…

…N300M30或M02结束段%结束符…数控编程基础程序的格式数控程序：由一系列机床数控装置能识别的指令有序结合而构成组成：程序号、程序段、程序结束数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序号数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序号程序段数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序号程序段程序段数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；N20X60Z-10；N30Z-30；O0001；程序号程序段程序段程序段数控编程基础程序的格式O0001；程序号N10G01X40Z0F0.2；程序段程序字数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；O0001；程序号程序段程序字程序字程序字程序字程序字数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；O0001；程序号程序段程序字程序字程序字程序字程序字地址字数据字F0.2数控编程基础程序的格式N10G01X40Z0F0.2；O0001；程序号程序段程序字程序字程序字程序字程序字地址字数据字F0.2；程序段结束符数控编程基础数控程序代码概述（2）准备功能字G

00功能地址符功能数字代码

准备功能“G”又称G功能或G指令。

主要用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数为二位数字组成。

准备功能G代码及其编程方法表2-2

FANUC系统常用准备功能代码及其功能辅助功能M代码简称M功能,M指令或M代码,主要用来表示机床操作时的各种辅助动作及其状态,由地址码M和后面的两位数字组成,从M00~M99共100种。表2-3为我国GB/T8870.1—2012标准规定的M代码。辅助功能M代码及其应用表2-3辅助功能M代码F功能也称为F代码或F指令,用来指定进给速度,为续效代码。F、S、T代码的功能及应用每转进给量（mm/r）编程格式G99F_每分钟进给量（mm/min）编程格式

G98F_FFF功能指定主轴转速,单位为r/min,也是续效代码1.最高转速限制:编程格式

G50S_，

例：G50S30002.恒线速控制:编程格式

G96S_，例：G96M03S1503.恒转速控制：编程格式

G97S_，例：G97M03S1000关系公式：V=(πDN)/1000

如图所示，为保持A、B、C各点的线速度在150mm/min。则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000×150÷(π×40)=1193r/minB：n=1000×150÷(π×60)=795r/minC：n=1000×150÷(π×70)=682r/min注意：使用恒线速时，因受机床电机限制应有最高转速限制G50SXXXXS功能指令格式T刀具功能（T）后面四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。

例：T0303表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300表示取消刀具补偿。T功能

在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法，保证记录数据的互换性，因此我们必须先从了解机床运动及机床坐标系入手。重点机床坐标系编程坐标系加工坐标系数控机床坐标系和运动方向机床坐标系机床坐标系的命名规定

增大刀具与工件之间距离的方向为坐标轴运动的正方向。

不论机床在加工中是工件静止、刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动。数控机床的坐标系统标准坐标系及运动方向右手直角笛卡尔坐标系数控机床的坐标系统标准坐标系及运动方向右手直角笛卡尔坐标系增大刀具距离的方向为坐标轴正方向z坐标的运动是由传递切削动力的主轴所规定(无主轴机床除外)远离工件的刀具运动方向为z坐标正方向(+z)如果机床没有主轴，则z坐标垂直于工件装卡面x坐标的运动x坐标是水平的，它平行于工件的装卡面工件旋转：沿工件径向上刀具旋转：取决于z坐标的方向工件和刀具都不旋转：平行于主要切削方向y坐标的运动根据x和z坐标的运动方向，右手直角笛卡尔坐标系确定+Z-Z-X+X-Y+Y纵、横向工作台数控铣床主轴横向运动纵向运动垂直运动控制操作系统数控机床的坐标系统旋转运动A、B、C?

根据x、y、z坐标的运动方向，利用右手直角笛卡尔坐标系统即可确定轴线平行于x、y、z坐标的旋转运动A、B、C的方向

数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统机床坐标系和工件坐标系机床坐标系以机床原点为坐标原点建立的直角坐标系机床原点：机床上一个固定点，由设计和制造单位确定用户不能任意更改工件坐标系编程时使用的坐标系，又称为编程坐标系其原点称为工件原点或编程原点工件原点：编程人员在编程序时确定刀具和程序的起点可由编程人员根据具体情况确定对于工件运动的相反方向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。用带“´”的字母，如＋X´，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“´”的字母，如＋X，则表示刀具相对于工件的正向运动指令。二者表示的运动方向正好相反，对于编程人员、工艺人员只考虑不带“´”的运动方向。主轴旋转运动方向主轴的顺时针旋转运动方向（正转），是按照右旋螺纹旋入工件的方向。4．绝对坐标系与增量（相对）坐标系数控编程时表示刀具（相对）运动位置的坐标值通常有两种形式，一种是绝对坐标，另一种是增量（相对）坐标。数控机床的坐标系统绝对坐标及增量坐标编程绝对坐标：以工件原点为依据来表示坐标位置增量坐标：以相对于“前一点”位置坐标尺寸的增量来表示坐标位置绝对编程A（30，35）相对编程A（18，20）数控机床坐标系的原点和参考点

1．机床原点机床原点又称为机械原点或零点，它是机床坐标系的零点。该点是机床上的一个固定点，其位置由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变，机床零点是工件坐标系、机床参考点的基准点。数控车床的机床零点一般设在卡盘后端面的中心，如图2.6所示，数控铣床的机床零点，各个生产厂家不一致，有的设在机床工作台的中心，有的设点进给行程的终点，如图2.7所示。图2.8为加工中心的机床零点。2．机床参考点机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的点，用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。机床参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置上，通过减速器开关粗定位，由零位点脉冲精确定位。机床参考点对机床原点的坐标量是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。在机床接通电源后，通常都要做回零操作，即利用CRT/MDI控制面板上功能键和机床操作面板上的有关按钮，使工作台运行到机床参考点。回零操作又称为返回参考点操作。当返回参考点的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表明机床坐标系已经建立。因此回零操作是对基准的重新校定，可以消除由于种种原因产生的基准偏差。在数控加工程序中，可以用相关指令使刀具经过一个中间点后自动返回参考点。机床参考点已由机床制造厂测定后输入数控系统，并且记录在机床说明书中，用户不能更改。3．工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，它由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。选择工件零点的位置时应注意：（1）工件零点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误。（2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。（3）对于对称的零件，工件零点应设在对称中心上。（4）对于一般零件，工件零点设在工件外轮廓的某一角上。（5）Z轴方向上的零点，一般设在工件表面。在加工时，工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点之间的距离，这个距离称为工件原点偏置，如图2.2示。该偏置值需预存到数控系统中，在加工时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的绝对坐标值。因此，编程人员可以不必考虑工件在机床上的安装位置和安装精度，而利用数控系统的原点偏置功能，通过工件的原点偏置值，来补偿工件在工作台上的位置误差，使用起来十分方便，现在大多数数控机床均有这种功能。1.3.4最小设定单位

数控机床的最小设定单位指的是最小输入增量和最小指令增量。最小输入增量是编程移动的最小单位，最小指令增量是数控机床上刀具移动的最小单位，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。1.3.5数控系统的编程功能1.子程序若一组程序段在一个程序中多次出现，或在几个程序中都要使用它，为了简化程序，可以把这组程序段抽出来，按规定的格式写成一个新的程序单独存储，以供另外的程序调用，这种程序就叫做子程序。主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子程序，执行完后返回到主程序，继续执行后面的程序段。子程序的编程格式O××××

…M99；在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令。2）子程序的调用格式M98P×××××××P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。3）子程序嵌套子程序执行过程中也可以调用其他子程序，这就是子程序嵌套。子程序嵌套的次数由具体控系统规定。编程中使用较多的是二重嵌套，其程序执行过程如图图2.9所示。2固定循环功能在数控加工中，一般一个动作就要编制一个加工程序段。一些加工工序的刀具动作是固定的，并且多次重复使用，如钻孔（快速接近工件，慢速钻孔，快速回退等3个固定动作），车螺纹（切入，切螺纹，径向退出，快速返回4个固定动作）等，这种情况下的编程就显得非常复杂。如果将这些典型而固定的几个连续动作用一条带G指令的程序段执行，就会使程序大为简化，这样的指令称为固定循环指令。实际上就是将典型而固定的连续动作编制成固定循环的子程序，预先存储在子程序存储器中，然后用一条G指令调出，即可实现加工。现代数控机床（如车床，铣床，加工中心等）都具备固定循环功能。3用户宏命令编程功能

在一般的程序编制中程序字为一常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和多样性。有些情况下机床需要按一定规律动作，如在钻孔循环中，用户应能根据工况确定切削参数，一般程序不能达到；在进行自动测量时人或机床对测量数据进行处理，这些数据存储在变量中，一般程序也是不能进行的。针对这种情况，数控机床提供了另一种编程方式即宏编程。在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能，这种有变量的程序叫宏程序。1．用户宏程序的结构用户宏程序由程序名、宏程序主体和宏程序结束返回主程序指令（如M99）组成。各种变量（局部变量、公用变量、系统变量）、运算指令和转向语句是用户宏程序的核心。2．用