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1、2020/5/27,1,数控技术,主讲：蒋群科,2020/5/27,2,数控技术,第一章数字控制机床概述第二章计算机数控（CNC）装置第三章数字控制机床的物理运动系统第四章进给伺服系统第五章典型数字控制机床的结构与控制第六章数控机床的自动换刀装置第七章数控车床编程第八章数控铣床编程第九章加工中心编程第十章宏程序及其应用第十一章数控电火花线切割机床编程第十二章自动编程,2020/5/27,3,7.1.5程序段的构成与格式,编程图例,数控程序段组成及格式,2020/5/27,4,1、程序号：程序编号，区别数控系统中存储的程序。,不同的数控系统,程序号地址符也不一样，一般常用O、P、%等。编程时一定要按说明书
2、所规定的符号去编写指令，否则系统不会执行。,！,数控程序段组成及格式,2020/5/27,5,2、程序内容：是整个程序的核心。它由多个程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成，表示机床要执行的运动和动作。3、程序结束：程序结束一般以M02或M30作为整个程序的结束指令。,数控程序段组成及格式,2020/5/27,6,程序段是程序的基本组成部分，每个程序段由若干个数据字构成，而数据字又由表示地址的英文字母、特殊符号和数字构成，如X50、G90等。,字的组成：X-100.0,数字,符号（正、负，正号可以省略）,地址符,数控程序段组成及格式,2020/5/27,7,数控程序段组成及格式,2020/
3、5/27,8,各个功能字的意义如下：（1）程序段号（Sequencenumber）用来表示程序从起动开始操作的顺序，即程序段执行的顺序号，它用地址码“N”和后面的四位数字（19999）表示。（2）准备功能字（PreparatoryfunctionorG-function）也称为G代码，准备功能是使数控装置作某种操作的功能，它一般紧跟在程序段序号后面，用地址码“G”和两数字来表示。,数控程序段组成及格式,2020/5/27,9,（3）尺寸字（Dimensionword）尺寸字是给定机床各坐标轴位移的方向和数据的，它由各坐标轴的地址代码、“+”、“-”符号、数字构成。尺寸字一般安排在G功能字的后面
4、。尺寸字的地址代码，对于进给运动为：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；对于回转运动的地址代码为：A、B、C、D、E。此外，还有插补参数字：I、J、K等。,数控程序段组成及格式,2020/5/27,10,（4）进给功能字（FeedfunctionorF-function）它给定刀具对于工件的相对速度，由地址码“F”和其后面的若干位数字构成。这一个数字取决于每个数控装置所采用的进给速度指定方法。进给功能字应写在相应轴尺寸字之后，对于几个轴合成运动的进给功能字，应写在最后一个尺寸字之后。一般单位为：mm/min，切削螺纹时用mm/r表示，在英制单位中用英寸表示。,数控程序段组成及格式,2020/5/
5、27,11,（5）主轴转速功能字（SpindlespeedfunctionorS-function）主轴转速功能也称为S功能，该功能字用来选择主轴转速，它由地址“S”和在其后面的若干位数字构成。主轴速度单位用r/min表示。（6）刀具功能字（ToolfunctionorT-function）该功能也称为T功能，它由地址码“T”和后面的若干位数字构成。刀具功能字用于更换刀具时指定刀具或显示待换刀号，有时也能指定刀具位置补偿。,数控程序段组成及格式,2020/5/27,12,（7）辅助功能字（MiscellaneousfunctionorM-function）也称为M功能，该功能指定除G功能之外的
6、种种“通断控制”功能。它一般用地址码“M”和后面的两数字表示。,数控程序段组成及格式,2020/5/27,13,（8）程序段结束符（Endofblock）每一个程序段结束之后，都应加上程序段结束符。“；”是Fanuc系统的程序段结束符，如果将程序写在纸上，则各程序段单列一行；通过手动数据输入（MID）方式将程序输入到CNC时，是通过面板上的EOB来终止程序段的；电脑上编写程序时，回车键可以结束程序段。,数控程序段组成及格式,2020/5/27,14,辅助功能M指令,M00指令其实就是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。按下控制面板上的启动指令后，机床重新再启动，继续执行后面的程序
7、。,1、M00程序停止指令,2、M01计划停止指令,M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。,3、M02程序结束指令,M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。该指令写在程序的最后一段。,2020/5/27,15,M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。,4、M03、M04、M05主轴正转、反转、停止指令,5、M06自动换刀指令,M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、
8、切削液不停。,6、M07、M08、M09冷却液开关指令,M07表示2号冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或液状冷却液开。M09表示关闭冷却液开关。,辅助功能M指令,2020/5/27,16,M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。,7、M30程序结束指令,8、M98、M99子程序调用与返回指令,M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。,辅助功能M指令,2020/5/27,17,作用：规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等。组成：G00G99说明：常
9、用的G代码的定义大多是固定,对不同的机床系统有不一样的定义,编程使用前必须熟悉了解所用机床的使用说明书或编程手册。,准备功能G指令,2020/5/27,18,自动返回参考点,1、自动返回参考点G28程序格式：G28XYZ；执行G28指令，可以使刀具以点位方式经中间点快速返回到参考点，中间点的位置由该指令后面的XYZ坐标值决定。,2020/5/27,19,尺寸单位设定指令,工程图纸中的尺寸标注有英制和公制两种形式，用G代码可以再一次进行选择输入的单位是英制还公制：,G20：英制尺寸（基本单位为英寸，in）；G21：公制尺寸（基本单位为毫米，mm）。,英寸与毫米的换算关系为：1mm0.0394in1in25
10、.4mm,2、尺寸单位设定指令,2020/5/27,20,尺寸单位设定指令,说明：（1）G20/G21必须在设定工件坐标系之前指定。（2）电源接通时，英/公制转换的G代码与断电前相同。（3）程序执行过程中不要变更G20、G21。（4）在有些数控系统中，英制、公制的转换采用G71/G70代码，如：SINMENS、FAGOR系统。,2020/5/27,21,编程方式的选择指令,1）绝对坐标值编程：G90,2）相对坐标值编程：G91,即所有点的坐标值都是基于工件原点计量,即某一点的坐标值是基于上一点计量,3、编程方式的选择指令,2020/5/27,22,坐标平面选择指令,4、坐标平面选择指令,2
11、020/5/27,23,设定工件坐标系指令,设定工件坐标系有两种指令方法：1）G92：指令直接指定法2）G54G59：零点偏置法,5、设定工件坐标系指令,2020/5/27,24,G92指令直接指定法,（1）含义：基于刀具的当前位置来设定工件坐标系。,（3）例：G92X0Y0Z30.0,2020/5/27,25,G54G59零点偏置法,（1）含义：基于机床原点来设定工件坐标系。,编程原点在X、Y、Z向与机床原点的偏置量，即编程原点在机床坐标系中的坐标值。,2020/5/27,26,（2）格式：,为模态指令，可相互注销。G54为缺省值,G54G59零点偏置法,2020/5/27,27,（3）说明
12、：可指定多个工件坐标系，因此一次装夹可加工多个工件。,G54G59零点偏置法,2020/5/27,28,（4）编程示例：一次装夹加工三个零件（多编程原点），其工件坐标系的设定方法有两种：,编程实例,2020/5/27,29,（1）采用G92法：,N12G92X210.Y100.Z0；,N22G92X120.Y200.；,N10G90,N30G00X0Y0；,N32G92X230.Y-140.；,绝对坐标编程，刀具位于机床参考点R点,设定第一个零件的工件原点W1,加工第一个零件,快速回编程原点,设定第二个零件的工件原点W2,加工第二个零件,快速回编程原点,设定第三个零件的工件原点W3,N20G0
14、指令的暂停时间后再继续执行下一程序段，以获得平整而光滑的表面。G04指令为非模态指令。其程序段格式为：G04P,N05G90G1F120Z-50S300M03N10G04P2.5；暂停2.5秒N15Z70N20G04P30；主轴暂停30转N30G00XOY0；进给率和主轴转速继续有效N40,6、暂停指令G04,2020/5/27,32,基本移动指令,包括：G00、G01、G02、G03,7、基本移动指令,2020/5/27,33,快速点定位G00,（1）功能：控制刀具从当前点快速移动到指定的目标点。通常用于空行程走刀。,（2）格式：G00X_Y_Z_刀具移动的目标点坐标,注意：G90时X、Y、
15、Z为绝对坐标值；G91时X、Y、Z为增量坐标值（目标点相对于起点）。,2020/5/27,34,直线）功能：控制刀具以F指定的进给速度从当前位置沿直线移动到指定的目标点。,（2）格式：G01X_Y_Z_F_其中:X、Y、Z为刀具移动的目标点坐标F为刀具的进给速度,2020/5/27,35,例如图4.10所示，程序如下：N10G90G00X90Y70；刀具由起点A快速移动到目标点BN10G90G01X90Y70F100；刀具由起点A直线运动到目标点B，进给速度100mm/min。,图8.01,直线所示，刀心起点为工件零点O
16、，按OABCDE顺序运动,用G01指令分别写出绝对输入方式和增量输入方式下的程序段。,直线,加工如图所示的槽,已知槽宽8mm,槽深2mm,试编制加工程序.,直线所示“X、Y、Z”三个字母，深度为2mm，试编程。工件坐标系如图4-2所示，设程序启动时刀心位于工件坐标系的（0，0，300）处，下刀速度为50mm/min，切削速度为150mm/min，主轴转速为1000r/min.,直线,编程应注意的几个问题,1、程序初始状态设定程段:G90G80G40G49G17
17、G21G54当机床电源打开时,数控装置将处于初始状态,初态的G代码被激活。由于开机后数控装置的状态可通过MDI方式更改,且会因为程序的运行而发生明显的变化,为了能够更好的保证程序的运行安全,建议在程序开始应有程序初始状态设定程序段。,2、安全高度的确定对于铣削加工,起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面有一个安全高度,保证刀具在停止状态时,不与加工零件和夹具发生碰撞。,2020/5/27,40,指令：G02（顺时针）G03（逆时针）功能：使机床在各坐标平面内执行圆弧运动，加工出圆弧轮廓。,圆弧插补指令,2020/5/27,41,格式：,XY平面上的圆弧：,ZX平面上的圆弧：,YZ平面上的圆弧：,圆弧终点的坐标值
18、,圆弧的圆心,圆弧插补指令,2020/5/27,42,圆弧的顺逆方向是向垂直于运动平面的坐标轴的负方向看其顺、逆来决定的,圆弧插补指令,2020/5/27,43,说明：X、Y、Z为圆弧终点坐标值。为G90时X、Y、Z是圆弧终点的绝对坐标值；为G91时X、Y、Z是圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。I、J、K表示圆心相对于圆弧起点的增量值，F规定了沿圆弧切向的进给速度。R表示圆弧半径，因为在相同的起点、终点、半径和相同的方向时可以有两种圆弧。如果圆心角小于180，则R为正数；如果圆心角大于180，则R为负数,圆弧插补指令,2020/5/27,44,用R直接以圆弧半径值表示圆心位置；用I、J、K表示圆
19、心位置。,（3）圆心位置的两种表示方法:,圆弧插补指令,2020/5/27,45,此法在同一半径的情况下,从圆弧起点到圆弧终点可能有两个圆弧:,为区分两个圆弧,规定：圆弧圆心角180时,R取+值;圆弧圆心角180时,R取值。,用R直接以圆弧半径值表示圆心位置,圆弧插补指令,a.圆弧圆心角180的圆弧。,2020/5/27,46,用I、J、K表示圆心位置：,I、J、K分别表示圆弧起点到圆心在X、Y、Z轴的增量值，根据方向带有符号。,圆弧插补指令,2020/5/27,47,绝对值方式编程：G90G02X58Y48R15.26F100；增量方式编程：G91G02X26Y16R15.26F100；,如
22、90G03X0Y15R-15F100或G91G03X-15Y15R-15F100,G00/G01/G02/G03编程实例,2020/5/27,55,例右图所示的“S”字母是由直线编程实例,2020/5/27,56,刀具半径补偿功能,1.功能：使系统可以依据零件轮廓信息和刀具半径值自动计算出刀具中心的运动轨迹，使其自动偏离零件轮廓一定距离。,2020/5/27,57,2、刀具半径补偿的执行过程：,（1）建立刀补,（2）执行刀补,（3）取消刀补,刀具半径补偿功能,2020/5/27,58,3、指令格式：,XY平
23、面：,XZ平面：,YZ平面：,刀具半径补偿功能,2020/5/27,59,4、说明：,G41：刀具半径左补偿,G42：刀具半径右补偿,左右补偿的判别方法为：沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边，为G41；刀具偏在工件轮廓的右边，为G42。,G40：取消刀具半径补偿,（1）指令说明：,模态指令，缺省值为G40,刀具半径补偿功能,2020/5/27,60,（2）D为刀具半径补偿号，也称刀具偏置号，后面常用两位数字表示（一般有D00D99）。注意：每一个偏置号都是内存地址，其中存放刀具半径值作为偏置值，用于数控系统计算刀具中心的运动轨迹。从开始取消偏置方式到刀具半径补偿以前，D代码在任何地
25、/5/27,62,例2：,刀具半径补偿功能,2020/5/27,63,（4）刀具长度补偿指令指令：G43G44G49格式：G43（G44）X/Y/ZH；G49；其中G43为加“”偏置，G44为减“”偏置，G49为取消长度补偿，G43、G44为模态代码，在本组的其他指令代码被指定前都有效。,补偿号代码,刀具长度补偿指令,2020/5/27,64,刀具长度补偿指令,2020/5/27,65,说明：无论是G90还是G91当用到G43时，将偏移存储器中用H代码设定的偏移量（包括符号的值）与程序中偏移轴移动的终点坐标值（包括符号的值）相加，G44时相减，举例：H01=10,G90G43Z100.0H01
26、;表示刀具在Z轴移动到110的位置,刀具长度补偿指令,2020/5/27,66,1）镜像功能指令：G24、G25格式：G24XYZM98PG25XYZ功能：G24建立镜像G25取消镜像说明：当工件相对于某一轴具有对称形状时，可通过镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分，这就是镜像功能，当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。,简化编程指令,2020/5/27,67,2）缩放功能G50/G51格式：G51XYZPM98PG50说明：G51建立缩放G50取消缩放XYZ缩放中心的坐标值P缩放倍数说明：G51既可以指定平面缩放也可以指定空间缩放，在有刀具补偿
27、的情况下，先进行缩放才进行刀具半径补偿和刀具长度补偿。示例：教材例85,简化编程指令,2020/5/27,68,3）旋转变换G68、G69格式：G17/G18/G19G68XYZPM98PG69说明：其中XYZ为各平面对应的旋转中心的坐标值，P为旋转角度，单位是度。G68为建立旋转G69为取消旋转在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转，在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀具补偿。示例：教材例86,简化编程指令,2020/5/27,69,固定循环指令,固定循环指令孔加工固定循环指令有;G73/G74/G76/G80-G89固定循环的指令格式如下：G98/G99G-X-Y-Z-R-Q-P-I-J-K-F-
30、9G84X-Y-Z-R-P-F-L-6）G80取消固定循环指令,固定循环指令,2020/5/27,77,固定循环指令G81,2020/5/27,78,固定循环指令G81,2020/5/27,79,说明：,固定循环指令G81,2020/5/27,80,使用固定循环指令时需要注意的几点：1）固定循环前应使用M03/M04指令使主轴回转2）在固定循环程序段中，X、Y、Z、R数据应至少指定一个才能进行孔加工。3）使用控制主轴回转运动的固定循环指令（G74/G84/G86）中，如果连续加工的一些孔间距比较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时，会出现在进入孔的切削动作前，主轴还未达到正常转速的情况下，
31、需要在固定循环动作之间插入G04指令，以获得足够的时间。4）当用G00-G03指令注销固定循环时，若他们出现在同一程序段，则后出现的有效。5）在固定循环程序段中，如果指定了M，则在最初定位时送出M信号，等待M信号完成后，才能进行孔加工循环。,固定循环指令,2020/5/27,81,1.用4mm的刀具刻图4-15所示形状，深2mm，试编程。,思考与练习,2020/5/27,82,2.用6mm的刀具刻图4-16所示形状，深3mm，试编程,思考与练习,2020/5/27,83,3.精铣图4-17、图4-18所示外轮廓。,思考与练习,2020/5/27,84,4.精铣图4-19所示内轮廓，其中内轮廓深
