西门子840d数控编程基础

目录第一章数控机床简介111数控机床的组成12数控机床的分类第二章数控加工工艺21数控加工工艺的主要内容22数控加工程序及其编制过程第三章数控加工基础知识31坐标系32绝对/增量尺寸33加工平面第四章数控程序的格式和编制41程序结构42注解和编程信息43常用数控系统功能简介44常用数控编程工艺指令45坐标系偏置指令46刀具补偿指令47参数变量与程序跳转48子程序的调用49固定循环410编程举例G功能的综合应用第五章数控刀具的选择51硬质合金刀具52陶瓷刀具53切削用量的选择第六章数控机床的操作61数控机床的操作方式简介62数控机床的操作方式63数控机床其他操作介绍1数控机床11数控机床的组成数控机床主要是由数控系统、伺服系统、辅助控制装置、机床本体、控制介质组成。111控制介质控制介质是指将零件加工信息传递到控制介质去的程序载体。常用的有磁盘、U盘、移动硬盘等。112数控系统数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。它接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。113伺服系统伺服系统是数控机床的执行机构，是由驱动和执行两大部分组成。它接受数控系统的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。常用的位移执行机构有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机，后两者均带有光电编码器等测量元件。114辅助控制装置辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。115机床本体机床本体是数控机床的主体。12数控机床的分类按照执行机构的控制方式分类1）开环控制开环数控机床一般采用由功率步进电机驱动的开环进给伺服系统，即不带反馈装置的控制系统。其执行机构通常采用功率步进电动机。数控装置发出的脉冲指令通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角度，再经过传动系统，带动工作台或刀架移动。2）闭环控制闭环数控机床的进给伺服系统，是将位置检测装置安装于机床运动部件上，加工中心将测量到的实际位置值反馈。数控装置将反馈信号与位移指令进行比较，根据其差值与指令进给速度的要求，按一定规律转换后，得到进给伺服系统的速度指令。另外与伺服电动机刚性联接的测速元件，随时实测电动机的转速，得到速度反馈信号，将其与速度指令信号相比较，以其比较的差值对伺服电动机的转速随时进行校正，直至实现移动部件工作台的最终精确定位。3）半闭环控制半闭环控制数控机床，是将位置检测装置安装于驱动电动机轴端或安装于传动丝杠端部，间接地测量移动部件的实际位置或位移，其精度高于开环系统，低于闭环系统。2数控加工工艺21数控加工工艺的内容数控加工工艺，就是用数控机床加工零件的一种方法。数控加工与普通机床加工在方法和内容上很相似，但加工过程的控制方式确有很大区别。在用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与顺序安排、刀具的几何形状、走刀路线及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑而决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体工艺问题，不仅仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中，由数控机床自动执行。也就是说，本来是由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。数控加工工艺方案是编制数控加工程序的依据。数控加工工艺主要包括以下几方面的内容1）数控加工内容的选择选择并决定对某个零件进行数控加工时，一般情况下，并非全部加工内容都采用数控加工，通常只是选择其中一部分进行数控加工。2）数控加工工艺性分析A）构成零件轮廓的几何元素B）数控加工的定位基准3）数控加工的工业路线设计A）工序的划分B）工步的划分C）加工顺序的安排D）数控加工工序与普通工序的衔接4）数控加工工序的设计A）进给路线的确定B）工件安装的选择C）数控刀具的选择D）切削用量的选择E）对刀点与换刀点的确定22数控加工程序及编制过程221数控加工程序的概念数控加工程序，就是按照系统规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。（按照数控加工工艺用数控指令把加工工艺过程表现出来的一种文件）这种数控系统可以识别的指令集称为程序，制作程序的过程称为数控编程。222程序编制的分类1）手工编程由编程员或操作者以人工方式完成整个加工程序编制工作的方法。2）自动编程自动编程又称为计算机辅助编程。定义利用计算机（含外围设备）和相应的前置、后置处理程序对零件源程序进行处理，得到加工程序单的一种编程方法。223程序编制的一般过程无论是手工编程或自动编程，编程的一般过程图样分析辅助准备制定加工工艺数学处理填写程序单制备控制介质程序校正首件试切。224手工编程的步骤1）图样分析包括对零件轮廓形状、尺寸、表面粗糙度、材料等技术要求进行的分析。2）辅助准备包括确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、对刀点等。3）工艺处理明确加工内容，决定加工方案、加工顺序，选择刀具、分配加工余量、确定合理的走刀路线和方向以及切削用量等。4）数学处理零件尺寸分析，在工件坐标系上计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。对于形状复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），数控系统的插补功能不能满足零件的几何形状时，必须计算出曲面或曲线上一定数量的离散点，点与点之间用直线或圆弧逼近，根据要求的精度计算出节点间的距离。5）填写加工程序单按照数控系统规定的指令代码及程序段格式，逐段编写零件程序。6）制备控制介质数控机床在自动输入加工程序时，必须有输入用的控制介质，如U盘等。7）程序校正程序清单必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是将程序内容输入到数控装置中，机床空刀运转，若是平面工件，可以用笔代刀，以坐标纸代替工件，画出加工路线，以检查机床的运动轨迹是否正确。若数控机床有图形显示功能，可以采用模拟刀具切削过程的方法进行检验。但这些过程只能检验出运动是否正确，不能检查被加工零件的精度，因此必须进行零件的首件试切。首次试切时，应该以单程序段的运行方式进行加工，监视加工状况，调整切削参数和状态。3、数控加工基础知识本章主要建立和强调几个重要的基本概念1、坐标系及分类2、绝对/增量尺寸3、机床零点M、工件零点W、参考点R4、加工平面（G17/G18/G19）31坐标系在数控加工中规定，机床坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。坐标系中X、Y、Z坐标轴及方向如图所示坐标系用于定义空间或平面上各点和轮廓的位置，空间上任意一点可用坐标值XYZ来确定。当一个工件的各点和轮廓用角度和半径表示时，可用“极坐标”来表示更方便。极坐标的极点称为“极”是其它各点和轮廓的基准点，半径称为极半径，角度称为极角。坐标系分为机床坐标系、基础坐标系、工件坐标系、当前工件坐标系。311机床坐标系数控机床是用来加工工件的平面、内外轮廓、孔等工序，通过三轴或多轴联动来加工空间曲面零件，为了在加工零件中确定工件在机床中的位置，必须建立机床坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床加工运动的基本坐标系。它是考察刀具在机床上的实际运动位置的基准坐标系。数控机床坐标系为右手笛卡儿坐标系，由机床所有实际存在的三个几何轴建立的坐标系，三个坐标轴互相垂直。机床坐标系的位置与机床的类型有关，各轴的方向可由右手直角坐标系的规则来判断。机床坐标系中各轴的零点为机床坐标系零点M数控龙门镗铣床主要轴XYZ；数控落地铣镗床主要轴XYZW。数控加工人员首先应熟练掌握本机床所有各轴及各轴的正、负方向，判定机床坐标系的构成。坐标系是工件加工编程的依据，对实际加工操作和程序编制极为重要。如图机床坐标轴方向不同的坐标系，其G02/G03判定也就不同，G02/G03的判定不能简单的用顺时针/逆时针定论，而要根据机床坐标系来定。312工件坐标系为了方便起见，在数控编程时往往采用工件上的局部坐标系（称为工件坐标系），即以工件上的某一点（工件原点）为坐标系原点进行编程。工件坐标系用于描述工件的几何轮廓，数控加工程序中的几何数据一般是参照工件坐标系。工件坐标系一般是直角坐标系，并且与具体的工件相联系。是用来确定工件几何形体上个要素的位置而设置的坐标系。313机床零点、工件零点、编程零点机床坐标系的原点称为机床零点M，它是固定的点，由机床生产厂家在设计机床时确定。也出机床零点M是机床坐标系的设计零点，在机床安装后是固定不变的。工件坐标系的原点称为工件零点W，它是由编程人员在编制程序时，根据零件的特点选定的（是为工件加工编程而选择的编程零点）。工件零点的位置是任意的，它可由编程者任意选择工件上一点作为工件零点（也可在工件之外选择一点作为工件零点）。有些情况下必须使用反方向位置的参数，因此在零点左边的位置就具有负号，在选定工件零点的位置时应注意。工件零点W和机床零点M的相互关系。在加工时，工件安装在机床上，这时只要测量工件原点相对机床原点的位置坐标（称为零点偏置，由零点偏置G54/G57确定），并将该坐标值输入到数控系统中，数控系统则会自动将原点偏置加入到刀位点坐标中，使刀位点在编程坐标系下的坐标值转化为机床坐标系下的坐标值，从而使刀具运动到正确的位置。既工件装夹到机床后，工件编程零点W在机床坐标系内一点的坐标值（X、Y、Z），作为零点偏置写入设置偏置G54/G57内。测量原点偏置实际上就是我们在数控机床操作中通常所说的“对刀”操作。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精确调整设置的位置，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。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具返回参考点的操作，这样通过返回参考点，就确定了机床原点。当控制系统启动是返回参考点后，可使控制系统与机床同步，各种补偿和软限位设置生效。数控编程采用的坐标系称为编程坐标系，数控程序中的加工刀位点坐标均以编程坐标系为参照进行计算。一般情况下，编程零点是编程人员在计算坐标植时的起点，编程人员在编制程序的时候，不考虑工件在机床上的安装位置，它只是根据零件的特点及尺寸来编程。因此，对一般的零件来讲，工件零点既为编程零点。有时，同一工件在加工时根据加工需要可选择不同的点作为工件零点或编程零点。总之，工件装夹到机床上时，需要根据机床坐标系确定工件坐标系的位置。工件坐标系零点W，是编程人员在编写程序时，在工件上建立的坐标系，理论上工件零点设置是任意的，但实际上，它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。选择工件坐标系时应注意1）工件零点应选择在零件的尺寸基准上，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）对于对称零件，工件零点设在对称中心上；4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；5）Z轴方向上零点一般设在工件表面；6）编程时应将刀具起点和程序原点设在同一处，这样可以简化程序，便于计算。314运动方向对于具体机床来说，有的是刀具移动工作台（工件）不动，有的则是刀具不动而工作台（工件）移动。然而无论工件的结构是刀具移动还是工件移动，机床坐标系的运动永远假定刀具相对于静止的工件而运动。同时，运动的正方向是增大工件和刀具之间距离的方向。315工件点描述举例在坐标系中每个点均可以通过方向（X、Y和Z）和数值明确定义。工件零点始终为坐标X0、Y0和Z0，为了简化起见，我们在此示例中仅采用坐标系的X/Y平面。因此，点P1到P4具有以下坐标P1为X100Y50P2为X50Y100P3为X105Y115P4为X70Y75在铣削加工中还必须给出进给深度。因此我们也必须给第三个坐标赋值（在此情况下为Z坐标）举例点P1到P3具有以下坐标P1为X10Y45Z5P2为X30Y60Z20P3为X45Y20Z15316极坐标在之前我们所说明的坐标均在直角坐标系中，我们称之为“直角坐标系”。但是另外还有一种坐标系可以使用，也就是“极坐标系”。如果一个工件或者工件中的一部分是用半径和角度标注尺寸，则使用极坐标非常方便。标注尺寸的原点就是“极点”举例点P1和P2可以以极点为基准，具有以下坐标P1为半径100角度30P2为半径60角度75317空间坐标系转换（可编程零点偏置）空间坐标包含了把一个直角坐标系转换为另一个直角坐标系的运算规则。在一个空间坐标中可以使用以下功能1、零点偏置2、旋转3、镜像4、比例以上功能可单独使用，也可一起使用。在实际加工中，加工一个倾斜轮廓的方法是将倾斜轮廓沿着机床轴平行装夹。另一个方法是利用可编程的空间坐标系来移动或旋转坐标系，按工件方向生成生成一个坐标系。工件可任意摆放，使加工和编程简化。利用可编程的空间坐标1、可以把零点移动到工件的任何地方。2、旋转坐标系使其与所需要的工件加工面平行。3、可以在与机床轴倾斜位置处装夹的工件平面上加工孔。4、一次装夹加工多个平面。32绝对/增量尺寸绝对尺寸在坐标系中用绝对尺寸描述各点的位置时，其坐标值都是参考当前坐标系的零点。所有各点只有一个基准点。增量尺寸在坐标系中用增量尺寸描述各点位置时，其坐标值不是参考当前坐标系的零点，下一点的坐标用当前点到下一点的距离和方向表示。33加工平面平面定义一个平面由坐标系中的两个坐标轴确定，或者说每两个坐标轴确定一个平面，如XY平面，第三个坐标轴始终垂直于该平面，并定义刀具进给深度（比如用于2D加工）。如垂直于XY平面的第三坐标轴Z，成为第三轴或进给轴。34走刀路线与对刀点的选择341走刀路线的选择走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序，是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意1寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率；2为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来；3考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件；4选择使工件在加工后变形小的路线。342对刀点的选择对刀点是指程序起点处刀具刀位点；换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上；换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件及其其它部件为准。常用刀具的刀位点规定立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀刀位点为球心；镗刀、车刀刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。4。认识理解和编制程序数控程序是由为使机床运转而给与数控装置的一系列指令的有序集合所构成的。靠这些指令使刀具按直线或者圆弧及其他曲线运动，控制主轴的回转、停止、切削液的开关、自动换刀装置和工作台自动交换装置的动作等。不同控制系统，其程序结构、G指令、M指令、程序名及子程序调用格式不尽相同，我们后面主要学习的内容是SINUMERIK840D数控系统。41程序结构零件程序的结构形式要求符合DIN66025标准。一个（NC/零件）程序由程序名和一系列程序段构成（参见下表），每个程序段描述一个加工步骤，在一个程序段中以字的形式写出各个指令。而字是由地址符和数值所构成的，如X（地址符）1000（数值）Y（地址符）500（数值）。在加工步骤中，最后一个程序段包含一个特殊字，表明程序段结束M2,M17,M30。411零件加工程序包含内容1）程序名称如XNLW每个程序有一个程序名，程序名可以自由选取，但必须遵守以下规则开始的两个符号必须为字母（也可以一个字母带下划线）、其它字母、数字举例_MPF100或者WELLE或者WELLE_2。程序名中只有开始的24个字符可以显示2）编程语言单元符号集在编制NC程序时，下面的符号可以使用大写字母A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z需要注意字母“O”不要与数字“0”混淆。小写字母A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z数字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9小写字母和大写字母没有区分。特殊符号3）程序段如同语言一样，NC程序由程序段组成；程序段又由字构成。“NC语言”的一个字由一个地址符和一个数字或者一串数字组成，它们表示一个算术值。一个字的地址符通常为一个字母。数字串可以包含一个符号和小数点，符号位于地址字母和数字串之间。正号（）可以省去。一个程序段中字由程序段号、准备功能、尺寸字、进给速度、主轴功能、刀具功能、辅助功能、刀补功能等构成的。一个程序段中字的顺序，为了使程序段结构清晰明了，程序段中字应按如下顺序排列N10GXYZFSTDM2有些地址也可以在一个程序段中多次使用（比如G,M,D主程序段/辅助程序段在主程序段中，必须定义所有所要求的字，从而可以加工以此主程序段开始的操作顺序。程序段号主程序段通过一个主程序段号标识符号“”和一个正整数（程序段号）构成。程序段号总是位于一个程序段的起始处。在一个程序中主程序段号必须非常明确，这样在查找时会有一个明确的结果。举例10D2F200S900M3辅助程序段也称程序段号或顺序号字。一个辅助程序段号由一个字符“N“和一个正整数构成。程序段号总是位于一个程序段的起始处。举例N20G1X14Y35N30X20Y40在一个程序中辅助程序段号必须非常明确，这样在查找时会有一个明确的结果。程序段号的顺序可以任意，但是一般推荐使用上升的程序段序列。也可以编程NC程序段而不带程序段号。需要注意的是，数控程序是按程序段的排列次序执行的，与顺序段号的大小次序无关，即程序段号实际上只是程序段的名称，而不是程序段执行的先后次序。4）程序结束字M02/M30/M17412加工程序分类加工程序分主程序如FD12，以M02/M30结束。子程序如L123或TK12以M17结束，和各种固定循环程序，如CYCLE81，固定循环程序也是一种子程序。子程序的结构与主程序相同，子程序与主程序基本没有什么区别，子程序包含一些重复出现的轮廓形状及加工循环。在一个主程序内可调用一个或几个子程序，子程序还可以调用其它子程序。子程序也可以用RET代替M17表示子程序结束，RET必须在单独的程序段编程。42跳越块、注解信息在每次程序通过不能执行的数据块都能跳越。要跳越的数据块应在块号前面标明“；”。几个相连块亦可跳越，跳越块的指令不执行，程序从下一个不跳越的块继续。例N10；执行；N20；跳越N30；执行；N40；跳越注解为了使其它用户和程序员更容易理解NC程序，建议在程序中插入有意义的注解。注解只对当前的程序段起显示说明其内容的作用，并不执行。注解附加在程序段后面，用分号（“；”）将它与NC程序段的的程序节隔开。例N10G2F100X30CR20；XIYUANR20分号（“；”）后面的内容说明在加工中执行半径R20MM的顺时针的圆弧插补。注解必需在“；”后面，XIYUANR20在屏幕上显示其内容并不执行。43常用数控系统功能简介在数控加工程序中，是用各种准备功能G指令、辅助功能M指令以及F、S、T等其他指令功能来描述工艺过程的各种操作和运动的特征，G指令和M指令是程序的基础，G指令称为准备性工艺指令，M指令称为辅助性工艺指令。431准备功能G指令准备功能亦称G功能，它是由地址字G及其后面的两位数字组成，共有100种（G00G99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。主要是用来规定机床运动的类型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。右表是目前较为流行的三种数控系统的部分功能指令。432辅助功能字辅助功能也称为M功能，由地址字“M”及其后两位数字组成，共有100个（M00M99）。常用的M代码如表。辅助功能主要用于控制数控机床及其辅助装置的接通和断开（即开关动作），表示机床各种辅助动作及其状态。常用的M指令有以下几种。1）M00程序暂停用以停止主轴旋转、进给和冷却液。以便执行某一个手动操作，如手动变速、换刀等工作。在此以前的模态信息全部被保存下来，相当于单程序段停止。按下控制面板上的循环启动键后，可继续执行下一段程序。2）M01程序计划停止与M00相似，不同的是必须在控制面板上预先按下“任选停止”开关，当执行完编有M01指令的程序段的其他指令后，程序即停止。若不按“任选停止”开关，则M01不起作用，程序将继续向下执行，一般用于关键尺寸的抽样检查或临时停车。3）M02程序结束G代码组别SIEMENS系统G00快速移动点定位G01直线插补G02顺时针圆弧插补G0301逆时针圆弧插补G0400暂停G17XY平面选择G18ZX平面选择G1908YZ平面选择G40刀具补偿注销G41刀具补偿左G4209刀具补偿右G54零点偏置G55G56G5711G70英制G7106米制G90绝对编程G9113增量编程该指令编写在最后一条程序段中，用以表示加工程序全部结束，使主轴、进给、冷却液都停止，数控系统复位。4）M03、M04、M05主轴指令分别指令主轴顺时针、逆时针旋转和主轴旋转停止。5）M06换刀指令用于具有自动换刀装置的机床。6）M07、M08、M09切削液开关指令M07、M08分别命令2号冷却液（雾状）和1号冷却液（液状）开，M09命令冷却液关7）M30程序结束数控系统复位，光标返回到程序的第一条语句，准备下一个零件的加工。表32常用的M代码功能433、其他功能指令（1）尺寸字也叫尺寸指令，主要用来指令刀位点坐标位置。如X、Y、Z主要用于表示刀位点的坐标值，而I、J、K用于表示圆弧刀轨的圆心坐标值（参见G02、G03指令中的内容）。（2）进给功能字以字符F开头，因此又称为F指令，用于指定刀具插补运动（即切削运动）的速度，称为进给速度，单位是毫米/分钟（MM/MIN）。（3）主轴转速功能字以字符S开头，因此又称为S指令。用于指定主轴的转速，以其后的数字给出，单位是转/分钟（R/MIN）。代码功能说明代码功能说明M00程序暂停M03主轴正转M01有条件程序暂停M04主轴反转M02程序结束M05主轴停止M30程序结束并返回程序起点M071号切削液打开M09冷却液关M082号切削液打开M99子程序结束M09切削液关闭（4）刀具功能字用字符T及随后的号码表示，因此也称为T指令。用于指定加工时采用的刀具号，该指令在加工中心上经常使用。434固定循环代码固定循环指令是指数控系统产家为了编程方便，简化程序而设计的，利用一条指令即可由数控系统自动完成一系列的固定加工的循环动作功能。也就是数控系统产家的加工子程序。因为固定循环多用于孔加工,因此也称之为“钻孔循环“。常用的固定循环指令能完成的工作有钻孔、攻螺纹和镗孔等。435常用功能代码的属性1代码分组G代码分组功能G0001定位（快速移动）G0101直线插补（进给速度）G0201顺时针圆弧插补G0301逆时针圆弧插补G1702选择XY平面G1802选择ZX平面G1902选择YZ平面G9003绝对值指令方式G9103增量值指令方式G4007取消刀具半径补偿G4107左侧刀具半径补偿G4207右侧刀具半径补偿G代码被分为了不同的组，这是由于大多数的G代码是模态的，同组的模态G代码控制同一个目标但起不同的作用，它们之间是不相容的。同一程序段中可以有几个G代码出现，但当两个或两个以上的同组G代码出现时，最后出现的一个（同组的）G代码有效。2模态代码模态代码是指这些G代码不只在当前的程序段中起作用，而且在以后的程序段中一直起作用，直到程序中出现另一个同组的G代码为止。举例N10G01F500X10N20X10；进给一直有效，直至3开机默认代码标有号的G代码是上电时的开机默认代码。比如G90、G17等上电时就默认。44常用数控编程工艺指令（一）定位指令1尺寸参数，绝对值指令/相对值指令，G90/G91功能使用G90/G91指令您可以确定如何描述到给定位置的运行（1）绝对尺寸输入G90指定NC程序中的刀位坐标是在某个坐标系原点为基准来计算和表达的。比如在工件坐标系G54中,G90以当前有效的坐标系零点为基准,用绝对尺寸编程刀具应该往哪个方向运行（2）相对尺寸输入G91则指定NC程序中每一个刀位点的坐标都是以其相对于前一个刀位点的坐标增量来表示的。即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序中可以混用，同一个程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。3公制、英制尺寸转换指令，G70/G71编程调用G70或者G71指令说明G70英制尺寸说明长度INCHG71公制尺寸说明长度MM功能在生产图纸中工件相关的几何数据可以用公制尺寸编程，也可以用英制尺寸编程。3坐标平面选择指令调用格式G17/G18/G19G17为XOY坐标平面选择指令；G18为XOZ坐标平面选择指令；G19为YOZ坐标平面选择指令。平面定义一个平面由坐标系中的两个坐标轴确定，如XY平面，垂直于XY平面的第三坐标轴Z，成为第三轴或进给轴。功能在数控加工程序中，需要定义当前平面，正确选定加工平面，它们是控制系统确定刀具半径补G41/G42、圆弧插补G02/G03的重要依据和条件偿。根据图示，注意区别各加工平面G17/G18/G19内，各轴的名称、位置和方向的相互关系。在NC程序中，工作平面用G17、G18和G19表示平面名称横向进给X/YG17ZZ/XG18YY/ZG19X2工件坐标系零点偏移指令（G54G57指令）G505到G599,G53G53为选择机床坐标系；G54G57为选择工件坐标系1工件坐标系4，这类指令是续效指令。3指令说明G53以程序段方式取消当前可设定零点偏移和可编程零点偏移。G54BISG57调用第二个到第五个可设定零点偏移/框架不包括偏移、旋转、镜像或者比例）。G505G599调用第6到第99可设定的零点偏移。功能G54G57是数控系统上设定的寄存器地址，其中存放了加工坐标系（一般是对刀点）相对于机床坐标系的偏移量。当数控程序中出现该指令时，数控系统即根据其中存放的偏移量确定加工坐标系。通过可设定的零点偏移在所有轴中，工件零点以基本坐标系中的零点为基准进行调节。这样可以通过G指令，在不同的程序之间调用不同夹具时的零点。其它可设定的零点偏移,可以使用指令G505到599。这样，您可以在需要时通过4个预先设定的零点G54到G57,或者由机床数据在零点存储器中存放共计100个可设定的零点偏移。（二）常用加工工艺的指令1快速定位指令G00编程格式G00X_Y_Z_；功能快速点定位，即指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。用于刀具在非切削状态下的快速移动，其移动速度取决于机床本身的技术参数。如刀具快速移动到点（100，100，100）的指令格式为G00X1000Y1000Z1000G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易发生干涉。2直线插补指令G01编程格式G1XYZFG1APRPF参数说明XYZ直角坐标的终点AP极坐标的终点，这里指极角RP极坐标的终点，这里指极角F进给率，单位为毫米/分钟功能刀具用G1在与轴平行，倾斜的或者在空间里任意摆放的直线方向上运动，可以用直线插补功能加工3D平面，槽等，是进行切削运动的两种主要方式之一。|指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度F，使刀具相对于工件按直线方式由当前位置移动到程序段中规定的位置（A、B、C）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。4操作顺序刀具以进给率F从当前起始点向编程的目标点直线运行。工件在这个轨迹上进行加工。您可以在直角坐标或者极坐标中给出目标点。举例G1G94X100Y20Z30A40F100以进给100毫米/分钟的进给率逼近X,Y，Z上的目标点；回转轴A作为同步轴来处理，以便能同时完成四个运动。G1模态有效。在加工时必须给出主轴转速S和主轴旋转方M3/M4。3、圆弧插补指令G02、G03（1）常用指令格式G2/G3XYZIJK在XY平面上的圆弧G17G02/03X_Y_I_J_F_在XZ平面上的圆弧G18G02/03X_Z_I_K_F_在YZ平面上的圆弧G19G02/03Y_Z_J_K_F_G2/G3APRPG2/G3XYZCRCIPXYZI1J1K1（2）指令和参数说明G2顺时针方向沿圆弧轨迹运行G3逆时针方向沿圆弧轨迹运行CIP通过中间点进行圆弧插补XYZ直角坐标系的终点IJK直角坐标系的圆弧圆心（在X,Y,Z方向）AP极坐标的终点，这里指极角RP极坐标的终点，这里指符合圆弧半径的极半径AR圆弧角I1J1K1直角坐标的中间点（在X,Y,Z方向）CR圆弧半径实践中，对于最大可编程半径没有限制。圆弧插补的方向判别规则在直角坐标系中，沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴Z轴（Y轴或X轴）的正方向向负向看平面时，决定XY平面（XZ平面或YZ平面）的圆弧是顺时针G02还是逆时针G03，如图39所示。G032ZOXY图39圆弧插补方向判别圆弧上的移动距离用地址X、Y或Z指定圆弧的终点，并且根据G90或G91用绝对值或增量值表示，若为增量值指定则为从圆弧起点向终点看的距离矢量。从起点到圆弧中心用地址I、J和K指令X、Y和Z轴向的圆弧中心位置。I、J或K后的距离数值是从起点向圆弧中心看的矢量分量，并且不管是G90还是G91总是增量值表示，I、J和K必须根据方向指定其正或负号，I0、J0和K0可以省略，当X、Y和Z省略时，终点与起点相同，并且中心用I、J和K指定时是360度的圆弧整圆，如用G02I_指令一个整圆。在圆弧和包含该圆弧的圆的中心之间的距离能用圆的半径CR指定，以代替I、J和K。在这种情况下，可以认为是一个小于180度的圆弧，而当指定超过180度的圆弧时半径必须用负值指定。如果X、Y和Z全都省略，即终点和起点位于相同位置，并且用CR指定时，编程一个直径为0的圆弧（如G02R；），刀具不移动。功能刀具以指定的速度以圆弧运动到指定的位置。下面是一个编程实例，程序如表15所示，图纸如图120所示。表15序号程序说明N0010N0020N0030N0040N0050N0060G54T1D1S1500M03G00X0Y0Z20G01Z3F150G41X20Y14Y62G02X44Y86I24J0设工件零点于O点，主轴正转，1500R/MIN刀具快进至（0，0，2）刀具工进至深3MM处建立左刀补OA直线插补AB圆弧插补BCN0070N0080N0090N0100N0110N0120N0130N0140N0150G01X96G03X120Y62I24J0G01Y40X100Y14X20G40X0Y0G00Z100M02直线插补CD圆弧插补DE直线插补EF直线插补FG直线插补GA取消刀补AO刀具Z向快退取消工件零点偏置程序结束图120（三）路径控制特性的指令1准停特性指令,G60,G9指令说明G60,准停，模态有效G9,准停，非模态有效功能如果形成一个尖的外角，或者对内角进行精加工，则需要使用准停功能。G9在当前程序段中产生准停，G60在当前程序段和在所有后续程序段中产生准停。使用轨迹控制运行功能G64或者G641取消G60。2连续轮廓加工方式轨迹控制运行,G64,G641,G642,G643,G644编程G64G641ADIS指令说明G64,轨迹控制运行G641,轨迹控制运行，带可编程的过渡磨削ADIS精磨削距离，用于轨迹功能G1，G2，G3功能在轨迹控制运行时，轮廓以恒定的轨迹速度生成。均匀的速度运行可以产生较好的切削效果，提高表面质量，降低加工时间。操作顺序轨迹控制运行,G64在轨迹控制运行中，刀具按切向进行轮廓过渡，尽可能地按照恒定轨迹速度（在程序段转换处没有制动）。在到达拐角（G09）之前，在带准停的程序段之前将会预见性地制动。拐角同样始终绕行。为了减少轮廓发生损坏的可能性，速度要相应地降低，要考虑到加速度极限和过载系数轨迹控制运行，带可编程的过渡磨削，G641在G641程序段中，控制系统在轮廓过渡处插入过渡单元。使用ADIS或者ADISPOS可以确定拐角处如何磨削。G641作用与RNDM相似，但是不限制于工作平面的轴。举例N10G641ADIS05G1XY精磨削程序段最早在编程的程序段结束之前05毫米处开始，并且在程序段结束之后05毫米处结束。该设定模态有效。G641同样以可预见的速度执行。在弯度很大时，精磨削程序段以较小的速度执行。3、可编程暂停指令G04编程格式G4FG4S（在独立的NC程序段中编程）指令说明G4,开启停留时间F参数，单位秒S,主主轴转数说明功能使用G4指令，可以在两个程序段之间中断所编程的时间，暂停加工。比如用于自由切削。操作顺序举例N10G1F200Z5S300M3；进给率F，主轴转速SN20G4F3；停留时间3秒N30X40Y10N40G4S30；主轴停留30转相当于在S300转/分钟时并且转速倍率为100时T01分钟N40X；进给和主轴转速继续有效仅在带G4的程序段中，F和S字用作时间说明。在此之前编程的进给率F和主轴转速S仍然保存。45空间坐标系转换指令概述用于描述当前工件坐标系通过坐标系的平移或旋转等几何运算，到达下一个目标坐标系的坐标或角度变化。一个坐标系可以进行以下的转换偏移,TRANS,ATRANS旋转，ROT，AROT缩放，SCALE，ASCALE镜像,MIRROR,AMIRROR1、零点偏移指令TRANS,ATRANS在数控编程中，为了方便编程，有时需要给程序选择一个新的编程零点（参考基准），通常是将工件坐标系偏移一个距离，通过偏移指令实现。编程格式TRANSXYZATRANSXYZ指令和参数说明TRANS绝对可编程零点偏移,参考基准是以当前设定的有效的工件零点，即用G54到G599设定的工件坐标系。ATRANS附加可编程零点偏移，参考基准是以当前设定的或最后有效的工件零点，该零位也可以是通过指令TRANS偏置的零位。XYZ在所给定的几何轴方向的平移量。功能在一个工件中，多次出现相同的形状，该形状的加工程序存储在子程序中。这样只设置一个工件零点，通过零点偏移，然后调用子程序，就能完成整个工件的加工。注意事项1、所有的坐标系转换指令在程序中必须单独占一行，即要求在独立程序段中编程。2、取消程序中所有的坐标系转换指令，保留原工件坐标系，通过TRANS指令，后面没有轴移动参数。编程举例N10G54M3S500；工作平面X/Y，工件零点N20G0X0Y0Z2；回起始点N30TRANSX10Y10；绝对偏移N40L10；子程序调用N50TRANSX50Y10；绝对偏移N60L10；子程序调用N70TRANSX10Y50；绝对偏移N80L10；子程序调用N90TRANS；取消可编程的零点偏移N100M30；程序结束2、可编程的旋转指令,ROT,AROT对于某些围绕坐标轴旋转得到的特殊轮廓形状，如果根据旋转后的实际加工轨迹进行编程，就会使坐标值计算的工作量大大增加，而通过坐标系旋转功能，可以大大减少编程计算的工作量。编程格式ROTXYZROTRPLAROTXYZAROTRPL指令和参数说明ROT,绝对可编程旋转指令，参考基准是以当前设定的有效的工件坐标系，即用G54到G599设定的工件坐标系。AROT,附加可编程旋转指令，参考基准是以当前设定的或最后有效的工件坐标系。XYZ，在空间旋转，指定旋转所围绕几何轴及相应旋转的角度，可以单独指定，也可以同时指定。如果在程序中同时指定了X、Y、Z轴，则旋转的次序为绕第三几何轴Z轴旋转、绕第二几何轴Y轴旋转、绕第一几何轴X轴旋转。RPL,在平面的旋转角度，对于平面旋转指令，旋转轴为与该平面相垂直的轴，从旋转轴的正方向向该平面看，逆时针方向为正方向，顺时针方向为负方向。功能在一个工件中，一个程序之内多次出现所说明的形状，并且此形状与坐标轴的角度不同，所以必须进行坐标轴旋转。注意事项旋转指令的取消类同于坐标系平移取消指令，如果ROT指令后面没有轴参数，则前面所有编程的坐标系转换指令被取消。编程举例平面旋转N10G54G17M3S500；工作平面X/Y，工件零点N20TRANSX20Y10；绝对偏移N30L10；子程序调用N40TRANSX55Y35；绝对偏移N50AROTRPL45；坐标系旋转45N60L10；子程序调用N70TRANSX20Y40；绝对偏移（复位所有到目前为止的偏移）N80AROTRPL60；附加旋转60N90L10；子程序调用N100G0X100Y100；位移行程N110ROTN120M30；程序结束3、可编程的比例系数,SCALE,ASCALE在数控编程中，对于一些形状相同但尺寸不同的零件，为了达到方便编程的目的，常采用比例缩放指令进行编程，使用此功能指令后，系统会根据比例缩放量产生一个当前坐标系，并默认新输入的尺寸均是当前坐标系中的数据。编程格式SCALEXYZASCALEXYZ指令和参数说明SCALE,绝对比例缩放，参考当前有效的G54至G599设定的工件坐标系原点为基准进行放大或缩小。ASCALE,附加比例缩放，参考当前有效设定的或者编程的工件坐标系原点为基准进行放大或缩小。XYZ在所给定的几何轴方向的比例系数功能使用SCALE/ASCALE缩放指令可实现用同一个程序加工出形状相同，但尺寸不同的工件。注意事项旋转指令的取消类同于坐标系平移取消指令，如果SCALE指令后面没有轴参数，则前面所有编程的坐标系转换指令被取消。如果在比例缩放后，再进行坐标系的平移，则坐标系平移值也进行比例缩放。比例缩放对刀具偏置量和刀具补偿值无效。编程举例在这个工件中出现两个形状相同的槽，所不同的是尺寸大小不同，并且相互成35夹角。加工轮廓程序在子程序中编程。通过零点偏移和旋转可以设定所需的工件零点，通过缩放再缩小轮廓，然后再次调用该子程序。N10G54M3S500；工作平面X/Y，工件零点N20TRANSX15Y15；绝对偏移N30L10；加工大的凹槽N40TRANSX40Y20；绝对偏移N50AROTRPL35；平面中旋转35N60ASCALEX07Y07；比例系数，用于较小的凹槽N70L10；加工小的凹槽N80G0X300Y100；位移行程N90SCALE；取消比例系数，没有轴参数N100M30；程序结束4、可编程的镜像,MIRROR,AMIRROR当工件具有相对于某一轴对称的形状时，可以利用镜像功能和子程序的方法，只对工件的一部分进行编程，就能加工出工件的整体，这就是镜像功能。编程格式MIRRORX0Y0Z0AMIRRORX0Y0Z0指令和参数说明MIRROR,绝对可编程镜像指令，参考当前有效的G54至G599设定的工件坐标系进行绝对镜像。AMIRROR,绝对可编程镜像指令，参考当前有效设定的或者编程的工件坐标系为基准进行的补偿镜像指令。坐标系为XYZ几何轴值，这里所给定的值可以自由选择。功能使用可编程镜像指令，可实现沿某一坐标轴或某一坐标点的对称加工。注意事项镜像指令的取消类同于坐标系平移取消指令，如果MIRROR指令后面没有轴参数，则前面所有编程的坐标系转换指令被取消。编程举例这里给出的轮廓您可以作为子程序编程。其它的3个轮廓通过镜像产生。工件零点设定在轮廓中心。N10G54M3S500；工作平面X/Y，工件零点N20L10；右上方的第一个轮廓被加工。N30MIRRORX0；X轴镜像（X轴方向对调）N40L10；左上方的第二个轮廓被加工N50AMIRRORY0；Y轴镜像（Y轴方向对调）N60L10；左下方的第三个轮廓被加工。N70MIRRORY0；MIRROR复位以前的工件坐标系，Y轴镜像（Y轴方向对调）N80L10；右下方的第四个轮廓被加工。N90MIRROR；取消镜像。N100G0X300Y100；位移行程N110M30；程序结束46刀具的补偿功能在数控编程过程中，为了编程人员编程方便，通常将数控刀具假想成一个点，该点称为刀位点或刀尖点。在编程时，一般不考虑刀具的长度和半径，只考虑刀位点与编程轨迹的重合，但是在实际加工中，由于刀具半径和刀具长度各不相同，在加工中势必造成很大的加工误差。因此，实际加工中必须通过刀具补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸自动调整各坐标轴的移动量，确保实际加工轮廓与编程轨迹完全一致。数控机床的这种根据实际刀具尺寸，自动改变坐标轴位置，使实际加工轮廓和编程轨迹完全一致的功能，称为刀具补偿功能。461、刀具半径补偿指令如图示待加工工件轮廓，立铣刀直径为20MM，起刀点为（0，0），采用绝对编程，其程序为N010G54G90G00Z100F50S1000M03N020X0Y0N030Z10N040X10Y10OAN050G01Z1F50N060X50ABN070Y50BCN080X10CDN090Y10DAN100G00Z100N110X0Y0AON120M05N130M02在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能。1编程格式建立刀具补偿程序段G17/G18/G19G00/G01G41/G42XYZ补偿撤消程序段G00/G01G40XYZG41为刀具半径左补偿。G42为刀具半径右补偿。G40为取消刀具半径补偿指令。G41与G42的判断方法是处在补偿平面外坐标轴的正向，沿刀具的移动方向看，当刀具处在切削轮廓左侧时，称为刀具半径左补偿；当刀具处在切削轮廓右侧时，称为刀具半径右补偿。G41与G42为模态指令，可以在程序中保持连续有效。程序段中的X、Y、Z值是建立补偿直线段的终点坐标值；2刀具半径补偿的过程刀具半径补偿的过程分三步，即刀补的建立、刀补的进行和刀补的取消。如图示（1）刀补的建立刀补的建立指刀具由起刀点（位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近的刀具位置）以进给速度接近工件时，刀具的中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径偏置量的过程。刀具半径补偿建立时，一般是直线且为空行程，以防过切。以G41为例，说明建立刀具半径左补偿的程序如下N10G90G54G17G00X10Y10Z5；起刀点坐标为（10，10，5）N20S900M03T1D01；主轴正转，调用刀补N30G01G41X0Y0F500；建立刀具半径左补偿，N40Y50；定义首段零件轮廓（2）刀具半径补偿的进行。在G41或G42程序段后，程序进入补偿模式，此时刀具中心与编程轨迹始终相距一个刀具半径偏置量，直到刀补取消。（3）刀具半径补偿取销。刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重和的过程称为刀补取消。刀补的取消用G40取消，要特别注意的是G40必须与在G41或G42成对使用。取