第一章数控编程基础.docx

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第一章数控编程基础

第一章数控编程基础

1.4编程格式及内容

国际上已形成了两个通用标准：

国际标准化组织（ISO）标准和美国电子工业学会（EIA）标准。

我国根据ISO标准制定了JB3051-82《数字控制机床坐标和运动方向的命名》等国标。

由于生产厂家使用标准不完全统一，使用代码、指令含义也不完全相同，因此需参照机床编程手册

1.4.1数控程序的结构

一个完整的数控程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。

例如，

％

Ｏ0029

N10G00Z100；

N20G17T02；

N30G00X70Y65Z2S800；

N40G01Z-3F50；

N50G03X20Y15I-10J-40；

N60G00Z100；

N70M30；

％

1.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

2.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。

3.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。

表示一个完整的加工程序，由14个程序段组成。

开头有程序名O0000，结束有M02结束指令。

1.4.2程序段格式

零件的加工程序是由程序段组成。

程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规则，通常有字—地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的为字—地址程序段格式。

一个程序段由若干个“字”组成；字则由地址字（字母）和数值字（数字及符号）组成。

如上述程序的第一个程序段，由8个字组成，其中N、G、X、Y、2、T、S、M为地址字，后面跟相应的数值字。

每个字均有一定的功能含义。

如

OXXXX

NXXXXGXXX_Y_Z_I_J_K_F_S_T_MXX

其中O——程序名（号），由字母O或P或符号（如％）以及3～4位数字组成；

N——程序段号，后跟2～4位数字；

G、M——指令代码，后跟2位数字；

X

Y±XXXX·XXX——坐标值，其值可正或负，小数点前4位，后3位；

Z

I

J±XXXX·XXX——圆弧的圆心坐标；

K

F——进给速度功能；

S——主轴功能；

T——刀具功能。

1.4.3数控系统的准备功能和辅助功能

数控机床的运动是由程序控制的，而准备功能和辅助功能是程序段的基本组成部分。

目前国际上广泛应用的是ISO标准，我国根据ISO标准制订了JB3208-83《数控机床的准备功能G和辅助功能的代码》

一、准备功能（G功能）：

使机床做某种操作的指令。

用地址G和两位数字表示，从G00-G99共100种。

如图表1-1所示

1.非模态G功能：

只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销；

例:

N10G04P10.0（延时10s）

N11G91G00X-10.0F200（X负向移动10mm）

N10程序段中G04是非模态G代码，不影响N11程序段的移动。

2.模态G功能：

一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，

直到被同一组的G功能注销为止。

例：

N15G91G01X-10.0F200

N16Y10.0（G91,G01仍然有效）

N17G03X20Y20R20（G03有效,G01无效）

二、辅助功能M代码

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后带二位数字组成，共有100种（M00～M99），如图表1-2所示。

有模态（续效）指令与非模态指令之分。

表1-1JB3208-83准备功能G代码

代码

功能保持到被取消或被同样字母表示的程序指令所代替

功能仅在所出现的程序段内有作用

功能

代码

功能保持到被取消或被同样字母表示的程序指令所代替

功能仅在所出现的程序段内有作用

功能

（1）

（2）

（3）

（4）

（1）

（2）

（3）

（4）

G00

a

点定位

G50

#（d）

#

刀具偏置0/-

G01

a

直线插补

G51

#（d）

#

刀具偏置+/0

G02

a

顺时针方向圆弧插补

G52

#（d）

#

刀具偏置-/0

G03

a

逆时针方向圆弧插补

G53

f

直线偏移，注销

G04

*

暂停

G54

f

直线偏移X

G05

#

#

不指定

G55

f

直线偏移Y

G06

a

抛物线插补

G56

f

直线偏移Z

G07

#

#

不指定

G57

f

直线偏移XY

G08

*

加速

G58

f

直线偏移XZ

G09

*

减速

G59

f

直线偏移YZ

G10~G16

#

#

不指定

G60

h

准确定位1（精）

G17

c

XY平面选择

G61

h

准确定位2（中）

G18

c

ZX平面选择

G62

h

快速定位（粗）

G19

c

YZ平面选择

G63

*

攻丝

G20~G32

#

#

不指定

G64~G67

#

#

不指定

G33

a

螺纹切削，等螺距

G68

#（d）

#

刀具偏置，内角

G34

a

螺纹切削，增螺距

G69

#（d）

#

刀具偏置，外角

G35

a

螺纹切削，减螺距

G70~G79

#

#

不指定

G36~G39

#

#

永不指定

G80

e

固定循环注销

G40

d

刀具补偿/刀具偏置注销

G81~G89

e

固定循环

G41

d

刀具补偿—左

G90

j

绝对尺寸

G42

d

刀具补偿—右

G91

j

增量尺寸

G43

#（d）

#

刀具偏置—正

G92

*

预置寄存

G44

#（d）

#

刀具偏置—负

G93

k

时间倒数，进给率

G45

#（d）

#

刀具偏置+/+

G94

k

每分钟进给

G46

#（d）

#

刀具偏置+/-

G95

k

主轴每转进给

G47

#（d）

#

刀具偏置-/-

G96

I

恒线速度

G48

#（d）

#

刀具偏置-/+

G97

I

每分钟转数（主轴）

G49

#（d）

#

刀具偏置0/+

G98~G99

#

#

不指定

注：

①#号：

如选作特殊用途，必须在程序格式说明中说明。

②如在直线切削控制中没有刀具补偿，则G43至G52可指定作其他用途。

③在表中左栏括号中的字母（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。

④G45到G52的功能可用于机床上任意两个预定的坐标。

⑤控制机上没有G53到G59、G63功能时，可以指定作其他用途。

表1-2JB3208-83准备功能M代码

代码

功能开始时间

功能保

持到被

注销或

被适当

程序指

令代替

功能仅

在所出

现的程

序段内

有作用

功能

代码

功能开始时间

功能保

持到被

注销或

被适当

程序指

令代替

功能仅

在所出

现的程

序段内

有作用

功能

与程序

段指令

运动同

时开始

在程序

段指令

运动完成

后开始

与程序

段指令

运动同

时开始

在程序

段指令

运动完成

后开始

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

M00

*

*

程序停止

M36

*

#

进给范围1

M01

*

*

计划停止

M37

*

#

进给范围2

M02

*

*

程序结束

M38

*

#

主轴速度范围1

M03

*

*

主轴顺时针方向

M39

*

#

主轴速度范围2

M04

*

*

主轴逆时针方向

M40~M45

#

#

#

#

如有需要作为齿轮换档，此外不指定

M05

*

*

主轴停止

M46~M47

#

#

#

#

不指定

M06

#

#

*

换刀

M48

*

*

注销M49

M07

*

*

2号冷却液开

M49

*

#

进给率修正旁路

M08

*

*

1号冷却液开

M50

*

#

3号冷却液开

M09

*

*

冷却液关

M51

*

#

4号冷却液开

M10

#

#

*

夹紧

M52~M54

#

#

#

#

不指定

M11

#

#

*

松开

M55

*

#

刀具直线位移，位置1

M12

#

#

#

#

不指定

M56

*

#

刀具直线位移，位置2

M13

*

*

主轴顺时针方向，冷却液开

M57~M59

#

#

#

#

不指定

M14

*

*

主轴逆时针方向，冷却液开

M60

*

*

更换工作

M15

*

*

正运动

M61

*

工件直线位移，位置1

M16

*

*

负运动

M62

*

*

工件直线位移，位置2

M17~M18

#

#

#

#

不指定

M63~M70

#

#

#

#

不指定

M19

*

*

主轴定向停止

M71

*

*

工件角度位移，位置1

M20~M29

#

#

#

#

永不指定

M72

*

*

工件角度位移，位置2

M30

*

*

纸带结束

M73~M89

#

#

#

#

不指定

M31

#

#

*

互锁旁路

M90~M99

#

#

#

#

永不指定

M32~M35

#

#

#

#

不指定

注：

①#号表示：

如选作特殊用途，必须在程序说明中说明。

②M90~M99可指定为特殊用途。

1.4.4F、S、T功能指令

1.进给速度F

F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。

F的单位取决于G94（每分钟进给量mm/min）或G95（每转进给量mm/r）。

当工作在G01、G02或G03方式下，编程的F一直有效直到被新的F值所取代；而工作在G00、G60方式下快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。

借助操作面板上的倍率开关，F可在一定范围内进行倍率修调。

当执行攻丝循环G84、螺纹切削G33时倍率开关失效，进给倍率固定在100%。

2.主轴功能S

主轴功能S控制主轴转速。

是由地址码S和在其后面的若干数字组成，单位为转/每分钟（r/min）；S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。

（1）恒线速度控制（G96）

当数控机床的主轴为伺服主轴时，可以通过指令G96来设定恒线速度控制。

系统执行G96指令后，便认为用S指定的数值表示切削速度。

例如G96S200，表示切削速度为200m/min。

（2）主轴转速控制（G97）

G97是取消恒线速度控制指令。

编程G97后，S指定的数值表示主轴每分钟的转速。

例如G97S1200，表示主轴转速为1200r/min。

3.刀具功能（T机能）

T代码用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号。

T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的。

在加工中心上执行T指令刀库转动，选择所需的刀具，然后等待直到M06指令作用时自动完成换刀。

T指令同时调入刀补寄存器中的刀补值（刀补长度和刀补半径）。

T指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效直到再次换刀调入新的刀补值。

1.5常用的M指令和G指令

1.5.1常用的M功能

M功能也叫辅助功能，它是控制机床或系统开关功能的一种命令，常用的辅助功能代码见表1-3所示

注意：

各种机床的M代码规定有差异，编程时必须根据说明书的规定进行。

表1-3常用的辅助功能的M代码、含义及用途

功能

含义

用途

M00

程序停止

当执行有M00的程序段后，主轴旋转、进给、冷却液送进都将停止。

此时可执行某一手动操作，如工件调头、手动变速等。

如果再重新按下控制而板上的循环启动按钮，继续执行下一程序段。

M01

选择停止

与M00的功能基本相似，只有在按下“选择停止”后，M01才有效，否则机床继续执行后面的程序段；按“启动”键，继续执行后面的程序。

M02

程序结束

当全部程序结束时使用该指令，它使主轴、进给、冷却液送进停止，并使机床复位。

M03

主轴正转

用于主轴顺时针方向转动。

M04

主轴反转

用于主轴逆时针方向转动。

M05

主轴停转

用于主轴停止转动。

M06

换刀

用于加工中心的自动换刀动作。

M08

冷却液开

用于切削液开

M09

冷却液关

用于切削液关

M30

程序结束

M30和M02功能基本相同，只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头的作用。

使用M30的程序结束后若要重新执行该程序只需再次按操作面板上的循环启动键。

M98

子程序调用

用于调用子程序

M99

子程序返回

用于子程序结束及返回。

1.5.2常用的G功能指令

一、与坐标系相关的编程指令

1.工件坐标系的设定指令（G92/G50）

编程格式：

G92X_Y_Z_（数控铣床、加工中心）

G50X_Z_（数控车床）

坐标值X、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的坐标。

G92/G50只建立工件坐标系刀具并不产生运动。

如图1-5所示，建立工件坐标系。

G92X30Y30Z20；

2.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）图1-5工件坐标系的建立

坐标平面选择指令G17、G18、G19分别用来指定程序段中刀具的圆弧差补偿平面和刀具半径补偿平面。

在笛卡尔直角坐标系中，三个互相垂直的轴X、Y、Z分别构成三个平面，如图1-6所示。

G17—选择在XY平面内加工

G18—选择在XZ平面内加工

G19—选择在YZ平面内加工

3.绝对值编程G90与相对值编程G91

格式：

G90

G91

平面的选择：

G90绝对值编程，终点坐标值是相对于编程原点的绝对坐标；

G91相对值编程，终点坐标值是相对于本次运动起点的增量值，该值等于沿轴移动的距离。

G90G91为模态功能可相互注销，G90为缺省值。

二、运动路径控制指令的编程方法

1.快速定位方式G00（模态）

格式：

G00XYZ；

G00速度由系统确定，是以系统的最高速度进给，后面的坐标值为终点坐标值。

应用于空行程、快进、快退，节省时间，提高效率。

2.直线插补指令G01（模态）

格式：

G01XYZF；

X、Y、Z坐标值为直线终点坐标值，可为绝对坐标值或相对坐标值由G90/G91决定。

F为速度指令，改变F值可以改变直线插补速度。

注意：

程序中首次出现的插补指令（G01、G02、G03）一定要有F指令，否则出错！

后续程序中如速度相同可省略。

如速度改变不可省略。

例：

分别用绝对和增量方式编程（如图1-7所示）

绝对方式：

增量方式：

N1M03S640；主轴正转N1M03S640；

N2G90；选绝对（增量）N2G91；

N3G00X20Z60；快进A-BN3G00X-60Z-20；

N4G01X30Z40F100；工进B-CN4G01X10Z-20F100；

N5G01X30Z20；C-DN5G01X0Z-20；

N6G01X40Z20；D-EN6G01X10Z0；

N7M02；程序结束N7M02；

图1-7轴类零件

四、圆弧插补指令G02、G03（模态）

G02--顺圆插补

G03--逆圆插补

格式：

G17G02/G03XYIJ或（R）F；

G18G02/G03XZIJ或（R）F；

G19G02/G03YZIJ或（R）F；

说明：

X、Y、Z值为圆弧终点坐标值（G90），或是终点相对起点的增量值（G91）；

I、J、K值为圆心相对于圆弧起点的增量值，且总为增量值；

R值为圆弧半径，该值的正负取决于圆弧的大小，若圆弧小于或等于180度，则R为正值，若圆弧大于180度，则R值为负。

F值为圆弧插补的进给速度。

例1（如图1-9所示）：

绝对方式：

M03S500；

G90G00X42Y32；

G02X30Y20I-12J-12F80；

G03X10Y20I-10J0；

增量方式：

G91G00X-8Y-10；

G02X-12Y-12I-12J-12F80；

G03X-20Y0I-10J0；

用R编程：

G90G00X42Y32

G02X30Y20R-12F80图1-9零件图

G03X10Y20R10

例2：

综合运用G01、G02、G03等基本指令按照下图编写程序（路径O-A-B-C-D-E-F-G-O）

，如图1-10所示。

N1M03S300；

N2G90G54G00X0Y0；快速定位到O点

N3G01X0Y15F100；O-A

N4G01X10Y15；A-B

N5G02X15Y10I0J-5；B-C

N6G03X18Y7I3J0；C-D

N7G01X20Y7；D-E

N8G01X23Y5；E-F

N9G01X23Y0；F-G

N10G01X0Y0；G-O

N11M02；

课后习题：

图1-10零件图

1．简述数控技术、数控加工、数控机床和数控编程的含义。

2．数控编程的编程方法有哪些，手工编程的编程步骤。

3．数控加工的特点是什么？

数控加工的主要应用范围有哪些？

4．数控机床的坐标系是怎样确定的?

5.数控编程的指令格式

6.编写根据下图编写加工程序

加工路径为A-B-C-D-A