数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 第十七讲 一、备课教案 适用专业机械设计制造及其自动化讲次 上课 第十七讲时间 年月日节 第六章数控机床加工程序编制基础 第一节数控程序编制的概念 学 数控程序编制的定义 二、字与字的功能 了解数控程序编制的定义；掌握 字与字的功能、程序格式 提 三、程序格式 及 要 求 第二节数控机床的坐标系 一、机床坐标系 掌捉机床坐标系、编程坐标系的 含义及规定方法 二、编程坐标系 教学实施手段 效果记录 字与字的功能： 课堂讲授 积序格式， 机床坐标系、编程坐标系的含义及 课堂讨论 规定方法。 现场示教 小结讲评 难 其它 编程华标系的含义及规定方法 教具 CAI,黑板 陈德道主绵数控技术及应用北京 荐参考 国防工业出版社，2009 蕾玉红主绵机床数控技术哈尔滨 后 哈尔滨工业大学出版社2003 记 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 1 第十七讲 一、备课教案 适用专业 机械设计制造及其自动化 讲次 第十七讲 上课 时间 年 月 日 节 教 学 内 容 提 纲 及 要 求 第六章 数控机床加工程序编制基础 第一节 数控程序编制的概念 一、 数控程序编制的定义 了解数控程序编制的定义；掌握 字与字的功能、程序格式 二、字与字的功能 三、程序格式 第二节 数控机床的坐标系 一、机床坐标系 掌握机床坐标系、编程坐标系的 含义及规定方法 二、编程坐标系 重 点 字与字的功能； 程序格式； 机床坐标系、编程坐标系的含义及 规定方法。 教学实施手段 效果记录 课堂讲授 √ 课堂讨论 √ 现场示教 小结讲评 难 点 编程坐标系的含义及规定方法 其 它 教具 CAI，黑板 推 荐 参 考 书 陈德道主编.数控技术及应用.北京: 国防工业出版社,2009 董玉红主编.机床数控技术.哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,2003 教 学 后 记
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 二、讲稿 第六章数控机床加工程序编制基础 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工 它是相床数控系按的 应用软件，与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件是用于数控系统工作控制的。本章 的种类繁老 第一节数控程序编制的概念 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的 工作步塞 每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序（如图6 所示的程序样本)。 00001 程序编号 N001 G92X40.0Y30.0: G90G00X28.0T01S800M03 N003 G01X-8.0 Y8.0F200: N004 X0Y0: 程序内容 N005 X28.0Y30.0: N006 G00 X40.0: N007 M02: 程序结束段 程序样本 一，数控程序编制的定义 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该 保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与 东分的发挥，使数控机床能安全、可靠、 高效的工作 1.数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图6-2所示，编 程工作主要包括： 分零 程 学 图和定艺案 样工方 处 理 修改 图6-2数控程序编制的内容及步骤 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 2 二、讲稿 第六章 数控机床加工程序编制基础 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。 我们把从数控系统外部输入的直接用于加工工件的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的 应用软件。与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件是用于数控系统工作控制的。本章 主要介绍数控加工程序的编制。 数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，本教材以 ISO 国际标准为主来介绍加 工程序的编制方法。当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。 第一节 数控程序编制的概念 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的 工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序（如图 6-1 所示的程序样本）。 O0001 程序编号 N001 G92 X40.0 Y30.0 ； N002 G90 G00 X28.0 T01 S800 M03； N003 G01 X-8.0 Y8.0 F200； N004 X0 Y0 ； 程序内容 N005 X28.0 Y30.0 ； N006 G00 X40.0 ； N007 M02 ； 程序结束段 图 6-1 程序样本 一、 数控程序编制的定义 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该 保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与 充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。 1．数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图 6-2 所示，编 程工作主要包括： 图 6-2 数控程序编制的内容及步骤 分 析 零 件 图 样 和 制 定 工 艺 方 案 数 学 处 理 编 写 程 序 程 序 校 验 修 改
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 (1)分析零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容句括：对零件图样讲行分析，明确加工的内容和要求，确定加工方 洗择活合的控机宋.洗择或设十刀耳和来且。确定合理的刀路线及洗择合理的 切削用量等。 这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性 几何形状 及 艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数 统的功能等，确定加工方法和加工路线。 (2)数学处理 在确定了丁艺方案后，战需要根据秀件的几何尺十、加丁路线笔.计算刀且中心污 动轨迹，以获得刀位数据。数控系统 一般均具有 直线 补与圆弧插补功能 ,对于加工由 圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切 点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。 当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算， 般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。 (3)编写零件加工程序 在完成上述工艺处 理及数值计算工作后 ,即可编写零件加工程序。程序编制人员使 用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对 数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 (4)程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。 一般在正式加 工之前 要对程序进行检验 通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动软 迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀 迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也 可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认 程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材 料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可 修改程序或采取尺寸补偿等措施 2.数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。 (1)手工编程 手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图6-3所示。 编程手册 加 夹 程 机床 刀具表 修改 图6-3手工编程 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 3 （1）分析零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方 案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的 切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工 艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系 统的功能等，确定加工方法和加工路线。 （2）数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运 动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由 圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切 点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。 当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一 般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。 （3）编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使 用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对 数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 （4）程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加 工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨 迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨 迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也 可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认 程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材 料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可 修改程序或采取尺寸补偿等措施。 2．数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。 （1）手工编程 手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图 6-3 所示。 图 6-3 手工编程 零 件 图 样 工 艺 人 员 夹具表 机床表 刀具表 工 艺 规 程 编 程 人 员 加 工 程 序 初 稿 加 工 程 序 修 改 编程手册
数控技术及应用数案及讲癌 上部分：数控技术及编程 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编 程比较合适。 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程」 据国外资料统计，当采用手工编程时 段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实 际时间之比，平均约为30：1，而数控机床不能开动的原因中有20%-30%是由于加工程序 编制困难，编程时间较长。但手工编程不需要价格昂贵的CAD/CAM软件，同时随着宏程 序的应用，手工编程可以胜任形状较复杂的零件的编程。 (2)计算机白动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其 余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完 成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正 确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员 完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法 解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高 可解 决复杂形状零件的编程难题。 根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和 语音数控自动编程等。图形数控自动编程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过 自动编程软件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的 自动编程方式。语言数控自动编程指将加工零件的几何尺寸、工艺要求 切削参数及辅 助信息等用数控语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由计算机进 一步处理得到零 件加工程序。语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转 变为加工程序。 二、字与字的功能 1.字符与代码 字符是用来组织 ,控制或表示数据的一些符号，如数字、字母 、标点符号 、数学运 算符等。数控系统只能接受 进制信息，所以必须把字符转扮 成8BIT信息组合成的字 节，用“0”和“1”组合的代码来表达。国际上广泛采用两种标准代码： (1)IS0国际标准化组织标准代码 (2)EIA国由子业协会标准代 这两种标准代码的编码方 法不同，在大多数现代数控机床上这两种代码都可以使 用， 只需用系统控制面板上的开关来选择，或用G功能指令来选择 2. 在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传 递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地 如 “X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容 3.字的功能 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以FANUC--OM数控系统的规范 为主来介绍的，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。 (1)顺序号字N 顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续 数字组成。顺序号字N是地址符，后续数字一般为1一4位的正整数。数控加工中的顺 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 4 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编 程比较合适。 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。 据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实 际时间之比，平均约为 30:1，而数控机床不能开动的原因中有 20%-30%是由于加工程序 编制困难，编程时间较长。但手工编程不需要价格昂贵的 CAD/CAM 软件，同时随着宏程 序的应用，手工编程可以胜任形状较复杂的零件的编程。 （2）计算机自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其 余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完 成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正 确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员 完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法 解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解 决复杂形状零件的编程难题。 根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和 语音数控自动编程等。图形数控自动编程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过 自动编程软件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的 自动编程方式。语言数控自动编程指将加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅 助信息等用数控语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由计算机进一步处理得到零 件加工程序。语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转 变为加工程序。 二、字与字的功能 1．字符与代码 字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运 算符等。数控系统只能接受二进制信息，所以必须把字符转换成 8BIT 信息组合成的字 节，用“0”和“1”组合的代码来表达。国际上广泛采用两种标准代码： （1）ISO 国际标准化组织标准代码 （2）EIA 美国电子工业协会标准代码 这两种标准代码的编码方法不同，在大多数现代数控机床上这两种代码都可以使 用，只需用系统控制面板上的开关来选择，或用 G 功能指令来选择。 2．字 在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传 递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地 址符。 如：“X2500”是一个字，X 为地址符，数字“2500”为地址中的内容。 3．字的功能 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以 FANUC-0M 数控系统的规范 为主来介绍的，实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。 （1）顺序号字 N 顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字 N 和后续 数字组成。顺序号字 N 是地址符，后续数字一般为 1～4 位的正整数。数控加工中的顺
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次 序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。 顺序号的作用：对程序的校对和检索修改：作为条件转向的目标，即作为转向目的 程序段的名称 有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开 始，或回到程序中断处开始。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序 号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、 NI2等。 (2)准备功能字G 准备功能字的地址符是G,又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工 作方式的一种指令。后续数字一般为1~3位正整数，见表6.1。 表6.1G功能字含义表 G功能字 SIEMENS系统 G00 快速移动点定位 快速移动点定位 G01 直线插补 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆插补 逆时针圆弧插补 G04 暂停 所亭 G05 通过中间点圆弧插 G17 XY平面选择 XY平面选择 G18 X平面洗择 7X平面洗择 G19 YZ平面选择 YZ平面选择 G32 螺纹切削 G33 恒螺距螺纹切 G40 刀具补偿注销 刀具补偿注销 G41 刀具补伴 刀具补伴 G42 刀具补偿 刀具补偿 G43 刀且长度补坐 G44 刀且长府补华 G49 刀具长度补偿注销 G50 主钠最高转速限制 G54~G5 加工坐标系设定 零点偏置 G65 用户宏指今 G70 精加工循环 革制 G7列 外圆粗切循环 米制 G72 瑞面粗切循环 G73 封闭切削循环 G74 深孔钻循环 G75 外径切槽循环 G76 复合螺纹切削循王 G80 辙销固定循环 撤销固定循环 G81 定点钻孔循环 固定循环 G90 绝对值编程 绝对尺寸 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 5 序号实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次 序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。 顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的 程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，这是指加工可以从程序的中间开 始，或回到程序中断处开始。 一般使用方法：编程时将第一程序段冠以 N10,以后以间隔 10 递增的方法设置顺序 号，这样，在调试程序时，如果需要在 N10 和 N20 之间插入程序段时，就可以使用 N11、 N12 等。 （2）准备功能字 G 准备功能字的地址符是 G，又称为 G 功能或 G 指令，是用于建立机床或控制系统工 作方式的一种指令。后续数字一般为 1～3 位正整数，见表 6.1。 表 6.1 G 功能字含义表 G 功能字 FANUC 系统 SIEMENS 系统 G00 快速移动点定位 快速移动点定位 G01 直线插补 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补 逆时针圆弧插补 G04 暂停 暂停 G05 --- 通过中间点圆弧插补 G17 XY 平面选择 XY 平面选择 G18 ZX 平面选择 ZX 平面选择 G19 YZ 平面选择 YZ 平面选择 G32 螺纹切削 --- G33 --- 恒螺距螺纹切削 G40 刀具补偿注销 刀具补偿注销 G41 刀具补偿——左 刀具补偿——左 G42 刀具补偿——右 刀具补偿——右 G43 刀具长度补偿—— 正 --- G44 刀具长度补偿—— 负 --- G49 刀具长度补偿注销 --- G50 主轴最高转速限制 --- G54～G59 加工坐标系设定 零点偏置 G65 用户宏指令 --- G70 精加工循环 英制 G71 外圆粗切循环 米制 G72 端面粗切循环 --- G73 封闭切削循环 --- G74 深孔钻循环 --- G75 外径切槽循环 --- G76 复合螺纹切削循环 --- G80 撤销固定循环 撤销固定循环 G81 定点钻孔循环 固定循环 G90 绝对值编程 绝对尺寸
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 G91 增量情绵程 增最尺十 G92 螺纹切削循玉 主轴转速极佩 G94 每分钟讲给最 直线讲给率 G95 旋转进给率 G96 恒线速控制 恒线速度 G97■ 恒线速取消 注销G96 G98 返回起始平面 G99 返回R平面 (3)尺寸字 尺、计之用王确定庆上刀且动终占的位罗 其中，第 组X,Y,Z,U,V,,P,Q,R用于确定终点的直线坐标尺寸：第二组 A,B,C,D,E用于确定终点的角度坐标尺寸：第三组I,J,K用于确定圆弧轮廓的 圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。 多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如FANUC诸系统可用 G21/G22来选择米制单位或英制单位，也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。采用米 制时， 般单位为m, 如X100指令的坐标单位为100m。 当然 些数控系统可通过 参数来选择不同的尺寸单位。 (4)进给功能字F 进给功能字的地址符是F,又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对 于车床，下可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分 钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。 (5)主轴车 速 主轴转速功能字的地址符是S,又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位 为r/mi。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线 速度数。 (6)刀且功能字T 刀且h能 字的地址符是T,又称为T功能或T指令 用于指定加工时所用刀具的编 号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。 (7)辅助功能字M 辅助功能字的地址符是M,后续数字一般为1~3位正整数，又称为M功能或M指令 用于指定数控机床辅助装置的开关动作，见表6.2。 表6)M功能字今义表 M功能字 含义 M00 程序停止 计划停正 M02 程序停止 M03 主轴领时针旋转 M04 主轴逆时针旋转 M05 主轴旋转停止 M06 换刀 M07 2号冷却液开 M08 1号冷却液开 M09 冷却液关 M30 程序停止并返回 兰州交通大学机电工程学院 6
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 6 G91 增量值编程 增量尺寸 G92 螺纹切削循环 主轴转速极限 G94 每分钟进给量 直线进给率 G95 每转进给量 旋转进给率 G96 恒线速控制 恒线速度 G97 恒线速取消 注销 G96 G98 返回起始平面 --- G99 返回 R 平面 --- （3）尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。 其中，第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的 圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用 P 指令暂停时间、用 R 指令圆弧的半径等。 多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如 FANUC 诸系统可用 G21/G22 来选择米制单位或英制单位，也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。采用米 制时，一般单位为 mm，如 X100 指令的坐标单位为 100 mm。当然，一些数控系统可通过 参数来选择不同的尺寸单位。 （4）进给功能字 F 进给功能字的地址符是 F，又称为 F 功能或 F 指令，用于指定切削的进给速度。对 于车床，F 可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分 钟进给。F 指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。 （5）主轴转速功能字 S 主轴转速功能字的地址符是 S，又称为 S 功能或 S 指令，用于指定主轴转速。单位 为 r/min。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的 S 指令用来指定车削加工的线 速度数。 （6）刀具功能字 T 刀具功能字的地址符是 T，又称为 T 功能或 T 指令，用于指定加工时所用刀具的编 号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。 （7）辅助功能字 M 辅助功能字的地址符是 M，后续数字一般为 1～3 位正整数，又称为 M 功能或 M 指令， 用于指定数控机床辅助装置的开关动作，见表 6.2。 表 6.2 M 功能字含义表 M 功能字 含 义 M00 程序停止 M01 计划停止 M02 程序停止 M03 主轴顺时针旋转 M04 主轴逆时针旋转 M05 主轴旋转停止 M06 换刀 M07 2 号冷却液开 M08 1 号冷却液开 M09 冷却液关 M30 程序停止并返回 开始处
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 M98 调用子程序 M99 返回子程序 三、程序格式 1.程序段格式 程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。 个数控加工程序是若干个程序段组成的。 程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。现在一般使用字地址可变 程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址 可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效， 可以不再重写。这种功能字称之为续效字 程序段格式举例 N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08; N40X90(本程序段省路了续效字“G01,Y30.2,F500,S3000,T02,M08”,但它们的 功能仍然有效) 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素： 移动目标：终点坐标值X、Y、Z 准备功能字G: 切削速度：主轴转速功能字S: 使用刀具：刀具功能字T: 机床辅助动作：辅助功能字M。 2.加工程序的 般格术 (1)程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，IS0代码中是%，EIA代码中是EP,书写时要单 列一段。 (2)程序名 程序名有两种形式：一种是英文字母0和1~4位正整数组成：另一种是由英文字母 开头， 字母数字混合组成的。一般要求单列一段。 (3)程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。 (4)程序结束指令 程序结束指令可以用M02或M30。 一般要求单列一段。 加工程序的一般格式举例： /1开始符 01000 /程序名 N10G00G54X50Y30M03S3000 N20G01X88.1Y30.2F500T02M08 N30X90 /程序主体 N300M30 /结束符 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 7 M98 调用子程序 M99 返回子程序 三、程序格式 1．程序段格式 程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。 一个数控加工程序是若干个程序段组成的。 程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。现在一般使用字地址可变 程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址 可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效， 可以不再重写。这种功能字称之为续效字。 程序段格式举例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08; N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的 功能仍然有效） 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素： 移动目标：终点坐标值 X、Y、Z； 沿怎样的轨迹移动：准备功能字 G； 进给速度：进给功能字 F； 切削速度：主轴转速功能字 S； 使用刀具：刀具功能字 T； 机床辅助动作：辅助功能字 M。 2．加工程序的一般格式 （1）程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，ISO 代码中是%，EIA 代码中是 EP，书写时要单 列一段。 （2）程序名 程序名有两种形式：一种是英文字母 O 和 1～4 位正整数组成；另一种是由英文字母 开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。 （3）程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。 （4）程序结束指令 程序结束指令可以用 M02 或 M30。一般要求单列一段。 加工程序的一般格式举例： % // 开始符 O1000 // 程序名 N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 // 程序主体 …… N300 M30 // 结束符 %
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 第二节数控机床的坐标系 在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换 性，数控机床的坐标系和运动方向均己标准化，IS0和我国都拟定了命名的标准。通过 这一部分的学习，能够掌握机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的概念，具备实际动 手设置机床加工坐标系的能力。 机床坐标系 1.机床坐标系的确定 (1)机床相对运动的规定 在机床上，我们假设工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工 与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。 2 机床坐标系的 准机床坐标系中X、Y、乙坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定 在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运 动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实 现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，如图64所示。在数控 加工中就应该用机床坐标系来描述 怀，t试 标准机床坐标系中X、、Z坐标轴的相 图6-5直角坐标系 互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： 1)伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y 坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐 标的正方向 3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指 的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C 的正向，见图6-5。 (3)运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，如图6-6所示为数控车床上两 个运动的正方向。 2.坐标轴方向的确定 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 8 第二节 数控机床的坐标系 在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换 性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO 和我国都拟定了命名的标准。 通过 这一部分的学习，能够掌握机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的概念，具备实际动 手设置机床加工坐标系的能力。 一、机床坐标系 1．机床坐标系的确定 （1）机床相对运动的规定 在机床上，我们假设工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工 件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。 （2）机床坐标系的规定 标准机床坐标系中 X、Y、Z 坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。 在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运 动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实 现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，如图 6-4 所示。在数控 加工中就应该用机床坐标系来描述。 图 6-4 立式数控铣床 标准机床坐标系中 X、Y、Z 坐标轴的相 互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为 90°。则大拇指代表 X 坐标，食指代表 Y 坐标，中指代表 Z 坐标。 2)大拇指的指向为 X 坐标的正方向，食指的指向为 Y 坐标的正方向，中指的指向为 Z 坐 标的正方向。 3)围绕 X、Y、Z 坐标旋转的旋转坐标分别用 A、B、C 表示，根据右手螺旋定则，大拇指 的指向为 X、Y、Z 坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标 A、B、C 的正向,见图 6-5。 （3）运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，如图 6-6 所示为数控车床上两 个运动的正方向。 2．坐标轴方向的确定 图 6-5 直角坐标系
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 (1)Z坐标 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴 即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。 如果机床上有几个主轴， 则选 个垂直于工件装夹平面的主轴方向为坐标方向 如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为乙坐标方向：如果机床无主轴， 则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。图6-7所示为数控车床的Z坐标。 62 6-6 机床运 动的 图6- 数控车 床的坐 标系 (2)x坐 X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种 情况 1)如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 )加里刀且地旋转动。分为两种洁识 Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件 看时， +X运动方向指向右方：Z 时 观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动 方向指向右方。图6-7所示为数控车床的X坐标。 (3)Y坐标 所示赛费整袄酷桥的方向后可以用根紧X和2坐标的方向，按是右手直角坐标系来南定Y坐标的方向。图67 图6-8数控铣床坐标系 例：根据图6-8所示的数控立式铣床结构图，试确定X、Y、Z直线坐标。 (1)Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。 (2)X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。 (3)Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。 3.附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系。 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 9 （1）Z 坐标 Z 坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴 即为 Z 坐标，Z 坐标的正向为刀具离开工件的方向。 如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为 Z 坐标方向； 如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为 Z 坐标方向；如果机床无主轴， 则选垂直于工件装夹平面的方向为 Z 坐标方向。图 6-7 所示为数控车床的 Z 坐标。 图 6-6 机床运 动的 图 6-7 数控车 床的坐 标系 （2）X 坐 标 X 坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定 X 轴的方向时，要考虑两种 情况： 1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为 X 坐标的正方向。 2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况： Z 坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件 看时，+X 运动方向指向右方；Z 坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X 运动 方向指向右方。 图 6-7 所示为数控车床的 X 坐标。 （3）Y 坐标 在确定 X、Z 坐标的正方向后，可以用根据 X 和 Z 坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定 Y 坐标的方向。图 6-7 所示为数控车床的 Y 坐标。 图 6-8 数控铣床坐标系 例：根据图 6-8 所示的数控立式铣床结构图，试确定 X、Y、Z 直线坐标。 （1）Z 坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。 （2）X 坐标：Z 坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。 （3）Y 坐标：在 Z、X 坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。 3．附加坐标系 为了编程和加工的方便，有时还要设置附加坐标系
数控技术及应用数案及讲癌 上部分：数控技术及编程 对于直线运动，通常建立的附加坐标系有： (1)指定平行于X、Y、Z的坐标轴 可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。 (2) 指定不平行于X、Y、Z的坐标轴 也可以采用的附加坐标系：第二组U、V、W坐标，第三组P、Q、R坐标。 4.机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配 调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点 (1)数控车床的原片 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见图1.9。同 时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。 ,机床原点 机床原点 Z X 图6-9车床的机床原点 图6-10铣床的机床原点 (2)数控铣床的原点 在数控铣床上，机床原点一般取在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上，见图6-10。 机床坐标系 参老点 机东原点 900 图6-11数控车床的参考点 5.机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点 机床参考 点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐 标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的：而在数控车床上机床参考点是 离机床原点最远的极限点。图6-11所示为数控车床的参考点与机床原点。 必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考 点的操作，这样通过确 考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具 (或工作台)移动才有基准。 二、编程坐标系 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 10 对于直线运动，通常建立的附加坐标系有： （1）指定平行于 X、Y、Z 的坐标轴 可以采用的附加坐标系：第二组 U、V、W 坐标，第三组 P、Q、R 坐标。 （2） 指定不平行于 X、Y、Z 的坐标轴 也可以采用的附加坐标系：第二组 U、V、W 坐标，第三组 P、Q、R 坐标。 4．机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、 调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。 （1）数控车床的原点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见图 1.9。同 时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在 X、Z 坐标的正方向极限位置上。 图 6-9 车床的机床原点 图 6-10 铣床的机床原点 （2）数控铣床的原点 在数控铣床上，机床原点一般取在 X、Y、Z 坐标的正方向极限位置上，见图 6-10。 图 6-11 数控车床的参考点 5．机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。 机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐 标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是 离机床原点最远的极限点。图 6-11 所示为数控车床的参考点与机床原点。 数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考 点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具 （或工作台）移动才有基准。 二、编程坐标系