數(shù)控編程步驟方法格式五大功能指令和數(shù)控機床編程及加工

第三講數(shù)控車削編程準(zhǔn)備主講：赫煥麗?任務(wù)描述：

?任務(wù)目標(biāo)：熟悉數(shù)控編程的步驟與方法，掌握數(shù)控車削編程的格式及五大功能指令。掌握簡單零件的編制方法。任務(wù)難點重點：

1、數(shù)控編程的格式2、數(shù)控編程的五大功能指令

3、編制產(chǎn)品零件程序?一、數(shù)控編程的步驟與方法1、數(shù)控編程的步驟任務(wù)準(zhǔn)備：?2、數(shù)控編程的方法（1）手工編程（2）自動編程注意：數(shù)控車削加工中的幾個特殊點1、刀位點刀位點是在編制加工程序時用來表示刀具位置的坐標(biāo)點，一般是刀具上的一點。尖形車刀的刀位點為理想的刀尖點，刀尖帶圓弧的車刀，刀位點在圓弧中心；鉆頭的刀位點為鉆尖。??2、對刀點對刀點是用來確定刀具與工件相對位置的點，是確定工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系關(guān)系的點。在數(shù)控機床上加工零件時，對刀點是刀具相對于零件運動的起點，因為數(shù)控加工程序是從這一點開始執(zhí)行的，所以對刀點也稱為起刀點。對刀就是將刀位點置于對刀點上，以便建立工件坐標(biāo)系。?3、換刀點所謂換刀點，就是數(shù)控程序中制定用于換刀位置。該點可以是某一固定點，也可以是任意的一點。換刀點應(yīng)設(shè)在零件或夾具的外部，避免刀架轉(zhuǎn)位時刀具與工件、夾具和機床產(chǎn)生干涉。?二、數(shù)控編程的格式1.數(shù)控車床編程基礎(chǔ)(1)數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)與格式

程序結(jié)構(gòu)：數(shù)控程序由程序編號、程序內(nèi)容和程序結(jié)束段組成。?FANUC0i-TB數(shù)控系統(tǒng)編制的程序無論是主程序還是子程序都是由程序開始符、程序號、程序段和程序結(jié)束語、結(jié)束符組成。一個程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)、句法和格式規(guī)則的若干個程序段組成的，而每個程序段是由若干個指令字組成的。如圖3-1所示。?例如：O0001；程序編號N001G50X40.0Y30.0；N002G00X28.0T0101S800M03；N003G01X-8.0Y8.0F200；程序內(nèi)容N004X0Y0；N005X28.0Y30.0；N006G00X40.0；N007M02；程序結(jié)束段?3.1數(shù)控車床程序的結(jié)構(gòu)組成1程序的文件名（1）程序起始符：%或O符；（2）程序名：FANUC0i-TB數(shù)控系統(tǒng)要求每個主程序和子程序有一個程序號。O××××(地址O后面可以有四位數(shù)字0-9999，數(shù)值前的0可以省略)。2程序段的格式程序段含有執(zhí)行工序所需要的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容。它是由若干個字和程序段結(jié)束符“；”所組成。每個字是由地址符和數(shù)值所組成。

?

(2)程序段格式Nx…..x

GxxX(U)±x…xZ(W)x…x程序段號準(zhǔn)備功能坐標(biāo)運動尺寸Fx…..xSx…xMxxTxxxx

;工藝性指令結(jié)束代碼FANUC系統(tǒng)默認的程序段號從5開始，以5為遞增數(shù)。程序結(jié)束符FANUC數(shù)控系統(tǒng)的程序結(jié)束符為“%”。地址符：一般是一個字母，擴展地址符也可以包含多個字母。?數(shù)值：數(shù)值是一個數(shù)字串，可以帶正負號和小數(shù)點，正號可以省略。程序段格式及說明程序段格式:

N…

字1…

字2…

字3……；注釋...；符號和說明見表符號說明N…程序段號數(shù)值為1-9999的正整數(shù)，一般以5或10間隔以便以后插入程序段時而無須重新編排程序段號字1…表示程序段指令；注釋...表示對程序段進行說明,位于程序段最后但需用分號隔開；表示程序段結(jié)束

表示中間空格?由于程序段中有很多指令建議程序段的順序和格式為:N…G…

X…

Z…

T…

D…

M…

S…

F…

；注釋…

；3.1.3指令字的格式一個指令字是由地址符(指令字符)和帶符號（如定義尺寸的字）或不帶符號（如準(zhǔn)備功能字G代碼）的數(shù)字數(shù)據(jù)組成的。程序段中不同的指令字符及其后續(xù)數(shù)值確定了每個指令字的含義。在數(shù)控程序段中包含的主要指令字符如表3-2所示。?準(zhǔn)備功能X，Y，ZA，B，CU，V，W坐標(biāo)軸的運動指令R功能地址意義零件程序號O程序號：1～9999程序段號N程序段號：N1～9999G指令運動方式(直線、圓弧等)G00-G99

尺寸字圓弧的半徑，固定循環(huán)的參數(shù)I，J，K圓心相對于起點的坐標(biāo)表3-2指令字符一覽表?程序號的指令P子程序號的指令進給速度F進給速度指令主軸功能S主軸速度指令刀具功能T刀具編號指令輔助功能M機床輔助動作指令M00～M99補償號D刀具半徑補償號的指令D00-D99暫停P，X暫停時間的指令重復(fù)次數(shù)L子程序的重復(fù)次數(shù)，固定循環(huán)的重復(fù)次數(shù)參數(shù)P,Q車削復(fù)合循環(huán)參數(shù)倒角、倒圓C,R倒角、倒圓參數(shù)指令??三、數(shù)控編程的五大功能指令1、準(zhǔn)備功能（G代碼）準(zhǔn)備功能也稱G功能或G代碼，是用來指令機床動作方式的功能。準(zhǔn)備功能是用地址符G及其后面的數(shù)字來指令機床的動作。注意：G功能有非模態(tài)G功能和模態(tài)G功能二種形式：非模態(tài)G功能（當(dāng)段有效代碼）：只在書寫了該代碼的程序段中有效；模態(tài)G功能（續(xù)效代碼）：一組可相互注銷的G功能，這些功能在被同一組的另一個功能注銷前一直有效。??2、輔助功能（M代碼）?輔助功能是用來指令機床輔助動作的一種功能，它由地址符M及其后的兩位數(shù)字組成。（1）M00——程序停止當(dāng)執(zhí)行有M00指令的程序段時，主軸的轉(zhuǎn)動、刀具的進給、切削液都將停止。它與單程序段停止相同，模態(tài)信息全部被保存，以便進行某種手動操作，如換刀、測量工件的尺寸等。重新啟動機床后，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。?（2）M01——選擇停止與M00的功能基本相同，只有在按下“選擇停止”鍵后，M01才有效，否則機床繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段；按下“啟動”鍵后，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。（3）M02——程序結(jié)束該指令編在程序的最后一段，表示執(zhí)行完程序內(nèi)所有指令后，主軸、進給停止，切削液關(guān)閉，機床處于復(fù)位狀態(tài)，但程序結(jié)束后不返回到程序的開頭位置。?（4）M30——程序結(jié)束使用M30時，除執(zhí)行M02的功能之外，還自動返回到程序的第一條語句，準(zhǔn)備下一個工件的加工。?3、進給功能（F代碼）進給功能是指令刀具切削進給的速度。它由地址符F及其后面的數(shù)字組成。F代碼用G98和G99兩G指令來設(shè)定進給速度的單位。用G98來指令刀具每分鐘移動的距離，用G99來指令主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具移動的距離。如：G98G01X

Z

F12.3；mm，即進給F=12.3mm/min。G99G01X

Z

F1.23；mm，即進給速度F=1.23mm/r。?4、主軸功能（S代碼）主軸功能主要用來指令主軸的轉(zhuǎn)速或速度。它由地址符S及其后面的數(shù)字組成。主軸轉(zhuǎn)速的計量單位有兩種，一種是r/min，另一種m/min。（1）恒線速度控制指令G96在車削端面、圓錐面或圓弧面時，用G96指令恒線速度，使工件上任意一點的切削速度都一樣。例如：G96S125

主軸恒線速度為125m/min。?（2）主軸速度直接指令G97直接指令主軸速度。例如：G97S1000主軸速度為1000r/min。（3）主軸最高轉(zhuǎn)速限制指令G50恒線速度指令后，隨著工件直徑變小，主軸轉(zhuǎn)速會隨之自動提高，為防止飛車，在用G96指令恒線速度的同時，要用G50指令來限制主軸最高轉(zhuǎn)速。例如：G50S1800（指令主軸最高轉(zhuǎn)速1800r/min）G96S100（指令恒線速度為100m/min）?一、準(zhǔn)備功能

G功能或G指令，是用于數(shù)控機床做好某些準(zhǔn)備動作的指令。它由地址G和后面的兩位數(shù)字組成，從G00～G99共100種，雖然從G00～G99共有100種G指令，但并不是每種指令都有實際意義.二、輔助功能M功能或M指令。它由地址M和后面的兩位數(shù)字組成，從M00～M99共100種。在同一程序段中，既有M指令又有其他指令時，M指令與其他指令執(zhí)行的先后次序由機床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。?三、其他功能

T功能。（1）T4位數(shù)法

T后的4位數(shù)中前兩位數(shù)用于指定刀具號，后兩位數(shù)用于指定刀具補償存儲器號，刀具號與刀具補償存儲器號不一定要相同。（2）T2位數(shù)法目前FANUC系統(tǒng)和國產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)控車床采用T4位數(shù)法；絕大多數(shù)的加工中心及SIEMENS系統(tǒng)數(shù)控車床采用T2位數(shù)法。1.坐標(biāo)功能2.刀具功能?三、其他功能

（1）每分鐘進給

直線運動的單位為mm/min；如果主軸是回轉(zhuǎn)軸，則其單位為°/min。準(zhǔn)備功能字G98（數(shù)控銑床及部分數(shù)控車床系統(tǒng)采用G94）來指定。（2）每轉(zhuǎn)進給

單位為mm/r，準(zhǔn)備功能字G99（數(shù)控銑床及部分數(shù)控車床系統(tǒng)采用G95）來指定。3.進給功能?三、其他功能

S功能（1）轉(zhuǎn)速S單位是r/min,準(zhǔn)備功能G97來指定（2）恒線速度v單位為m/min，用準(zhǔn)備功能G96來指定。式中v——切削線速度，單位為m/min；

D——刀具直徑，單位為mm；

n——主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。在實際操作過程中，可通過機床操作面板上的主軸倍率開關(guān)來對主軸轉(zhuǎn)速值進行修正，一般其調(diào)整范圍為50%-120%。4.主軸功能?三、其他功能

圖3-10線速度與轉(zhuǎn)速關(guān)系?三、其他功能

（3）主軸的啟、停

輔助功能M03/M04/M05進行控制（1）指令分組

就是將系統(tǒng)中不能同時執(zhí)行的指令分為一組，并以編號區(qū)別。

對于不同組的指令，在同一程序段內(nèi)可以進行不同的組合。而同組指令則應(yīng)避免編入同一程序段內(nèi)，以免引起混淆。四、常用功能指令的屬性?

（2）模態(tài)指令

（又稱為續(xù)效指令）表示該指令一經(jīng)在一個程序段中指定，在接下來的程序段中一直持續(xù)有效，直到出現(xiàn)同組的另一個指令時，該指令才失效。對于模態(tài)指令與非模態(tài)指令的具體規(guī)定，通常情況下，絕大部分的G指令與所有的F、S、T指令均為模態(tài)指令，M指令的情況比較復(fù)雜，請查閱有關(guān)系統(tǒng)出廠說明書。（3）開機默認指令四、常用功能指令的屬性?第五節(jié)數(shù)控機床的編程規(guī)則

一、絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)(1)FANUC系統(tǒng)中的絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)

直接以地址符X、Z組成的坐標(biāo)功能字表示絕對坐標(biāo)，而用地址符U、W組成的坐標(biāo)功能字表示增量坐標(biāo)。

FANUC數(shù)控車床可不能用G90/G91指令來指定絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)。(2)SIEMENS系統(tǒng)中的絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)絕對坐標(biāo)用指令G90表示，增量坐標(biāo)用G91表示。?第五節(jié)數(shù)控機床的編程規(guī)則

數(shù)字單位以米制為例分為兩種，一種是以mm為單位，另一種是以脈沖當(dāng)量即機床的最小輸入單位為單位，現(xiàn)在大多數(shù)機床常用的脈沖當(dāng)量為。數(shù)控編程時，不管那種系統(tǒng)，為保證程序的正確性，最好不要省略小數(shù)點的輸入。二、米制與英制編程

如FANUC系統(tǒng)采用G21/G20來進行米、英制的切換，而SIEMENS系統(tǒng)和A-B系統(tǒng)則采用G71/G70來進行米、英制的切換。三、小數(shù)點編程?5、刀具功能（T代碼）

刀具功能主要用來選擇刀具，也可用來選擇刀具的長度補償和刀具半徑補償。它由地址符T及其后面的數(shù)字組成。刀具號和刀具補償號的形式：在FANUC0i系統(tǒng)中，這兩種形式均可通用。例如：T0101表示采用1號刀具和1號刀補。F、S、T代碼均為模態(tài)代碼。?絕對編程方式和增量編程方式GxxX(U)±x…xZ(W)x…x注：FANUC系統(tǒng)中，用X、Z表示絕對坐標(biāo)編程；用U、W表示相對坐標(biāo)編程。直徑編程和半徑編程注：FANUC系統(tǒng)中，采用的都是直徑編程?半徑編程：

G00X5.Z5.；直徑編程：

G00X10.Z5.；

★考慮使用上的方便，一般采用直徑編程。

★

CNC系統(tǒng)缺省的編程方式為直徑編程。?G00——快速點定位指令格式：G00X（U）Z（W）說明：（1）G00指令是模態(tài)代碼X、Z：為絕對編程時，快速定位終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

U、W：為增量編程時，快速定位終點相對于起點的位移量；?（2）刀具以點位控制方式從當(dāng)前點快速移動到目標(biāo)點。（3）快速定位，無運動軌跡要求，移動速度是機床設(shè)定的空行程速度，與程序段中指定的進給速度無關(guān)。（4）車削時快速定位目標(biāo)點不能直接選在工件上，一般要離開工件表面1～2mm。?如圖所示，從起點A快速運動到目標(biāo)點B，其絕對坐標(biāo)方式編程為：

G00X60.Z100.；

其增量坐標(biāo)方式編程為：G00U80.W80.；

執(zhí)行上述程序段時，刀具快速運動到點（60，60），再運動到點（60，100），所以使用G00指令時要注意刀具是否和工件及夾具發(fā)生干涉，忽略這一點，就容易發(fā)生碰撞。

?直線插補指G01說明：（1）刀具從當(dāng)前點出發(fā)，在兩坐標(biāo)或三坐標(biāo)間以插補聯(lián)動方式按指定的進給速度直線移動到目標(biāo)點。G01指令是模態(tài)指令。格式：G01X（U）

Z（W）Ｆ

；（2）進給速度由F指定。它可以用G00指令取消。在G01程序段中或之前必須含有F指令。

?G00X200.Z100.；

如圖所示，選右端面O為編程原點，絕對坐標(biāo)編程為：G00U-150.W-98.S800M03；G01W-42.F80；U30.W-20.；G00U120.W160.；……O0001;G99G97G21;S800M03；T0101;G01Z-40.F80；X80.0Z-60.

；增量坐標(biāo)編程為：?例2．1

工件如圖所示，刀尖從A點移動到B點，完成車外圓、車槽、車倒角的操作。

①車外圓G00X20.Z2.

；絕對坐標(biāo)方式：G01Z-26.F80；增量坐標(biāo)方式：G01U0W-28.F80；增量坐標(biāo)方式：G01U-17.F50；②車槽G00X35.Ｚ-26.；絕對坐標(biāo)方式：G01X18.F50；?增量坐標(biāo)方式：G01U6.W-3.F80；③車倒角G00X24.Z2.；絕對坐標(biāo)方式：G01X30.Z-1.F80；四、圓弧插補指令G02∕G03

格式：G02∕G03X（U）Z(W)

I

K

F；或：G02∕G03X（U）Z(W)

R

F；說明：（1）G02：順時針圓弧插補，

G03：逆時針圓弧插補。（2）采用絕對坐標(biāo)編程時，圓弧終點坐標(biāo)為工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，用X、Z表示，當(dāng)用增量坐標(biāo)編程時，圓弧終點坐標(biāo)為圓弧終點相對于圓弧起點的坐標(biāo)增量值，用U、W表示。??圓弧插補指令G02/G03

圓弧插補指令是使刀具在指定平面內(nèi)按給定的進給速度作圓弧插補運動，切削出圓弧曲線。順時針圓弧插補用G02指令，逆時針圓弧插補用G03指令。?

從與圓弧所在平面相垂直的坐標(biāo)軸的正方向向負方向看，順時針圓弧插補指令為G02，逆時針圓弧插補指令為G03。?（4）用半徑R指定圓心位置時（它不能與I、K同時使用），由于在同一半徑R的情況下，從圓弧的起點到終點有兩個圓弧路徑。為區(qū)別二者，規(guī)定圓心角α≤180°時，用“+R”表示，正號可省略；圓心角α>180°時用“-R”表示。用半徑R指定圓心位置時，不能進行整圓加工。（3）I為圓弧起點至圓弧中心在X方向上的距離（以半徑值表示），K為圓弧起點至圓弧中心在Z方向上的距離。I、K是增量值，并帶有“+、-”號。I、K方向是從圓弧起點指向圓心，其正負取決于該方向與坐標(biāo)軸方向是否相同，相同為正，反之為負。G02X40.Z-40.I10.K0F60；增量坐標(biāo)編程方式：G00U-80.W-18.；G01U0W-32.F80；G02U20.W-10.I10.K0F60；②使用圓弧半徑R編程G00X20.Z2.；；G02X40.Z-40.R10.F60；①使用圓心坐標(biāo)I、K編程絕對坐標(biāo)編程方式：G00X20.Z2.；G01Z-30.F80；?如圖所示，刀具從A點開始沿B→C→D移動的程序段如下：

①使用圓心坐標(biāo)I、K編程絕對坐標(biāo)編程方式：G00U-72.W-18.；G01W-42.F80；G03U12.W-6.I0K-6.F60；G00X28.Z2.；G01Z-40.F80；G03X40.Z-46.R6.F60；G00X28.Z2.；G01Z-40.F80；G03X40.Z-46.I0K-6.F60；增量坐標(biāo)編程方式②使用圓弧半徑R編程，絕對坐標(biāo)編程方式：?①選擇刀具，確定安裝位置：選擇60°刀，安裝于T01號位置；②確定加工路線：粗車、精車ф18外圓、半球SR7至圖紙尺寸。⑤編程例2．2

編制圖示零件的加工程序。③設(shè)置編程坐標(biāo)原點、換刀點：原點在右端面中心，換刀點A（30，10）。④計算刀具軌跡坐標(biāo)值O0001；S800M03T0101；G00X19.Z1.；G01Z-23.F80；G00X20.Z1.；X15.；G01Z-13.F60；G00X16Z1.5；X0；G03X16.Z-7.I0K-8.5F40；G01X15.；G02X0Z0.5I-7.5K0F40；G01X0Z0F20；G03X14.Z-7.I0K-7.F20；G01Z-13.；X18.；Z-23.；G00X30.Z10.；M30；?五、暫停指令G04例如：車削環(huán)形槽，刀具進給暫停2秒的程序為：格式：G04X（P）說明：（1）執(zhí)行該程序段暫停給定時間，暫停時間過后，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。（2）X（P）：暫停時間。其中X后面可用小數(shù)表示，單位為秒，如G04X5.表示前面的程序執(zhí)行完后，要經(jīng)過5秒的暫停，下面的程序段才能執(zhí)行。地址P后面用整數(shù)表示，單位為毫秒。如G04P1000表示暫停1000毫秒?！璆01U-6.F50；切槽G04X2.；主軸不停，刀具在槽底停留2秒G00U6.；退刀……?車圓法車圓法就是用不同半徑的同心圓來車削，最終將所需的圓弧車出來?任務(wù)實施：1、分析零件圖紙，從圖紙中可以確定，選擇工件毛坯為φ50×130mm的棒料；?2、工藝分析一號刀93度外圓車刀，分三次加工完成，每次的背吃刀量為。工件坐標(biāo)系建立在工件右端面的中心，起刀點在工件外面（X52，Z2),換刀點在（X100,Z100),主軸轉(zhuǎn)速800r/min,進給速度?3、加工程序采用G01編制程序O0001；G99；T0101；M03S1000；G00X52Z2；X45；G01Z-50F0.2；X52；G00Z2；X40；G01Z-30F0.2；X52；G00Z2；X35；G01Z-10F0.2；X52；G00Z2；G00X100Z100；T0100；M30；%?任務(wù)拓展：?機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結(jié)合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機床完成相應(yīng)的運動。數(shù)控編程的目的機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗及試切數(shù)控機床機械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返