第1章 数控技术基础

1、第1章 数控技术基础 数控加工（数控加工（Numerical Control MachiningNumerical Control Machining），是指在数控机床），是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。从上进行零件加工的一种工艺方法。从19521952年美国麻省理工学院研制年美国麻省理工学院研制出三坐标数控铣床以来，数控加工技术在全世界发展迅速。数控加工出三坐标数控铣床以来，数控加工技术在全世界发展迅速。数控加工技术不仅涉及机械加工设备，还涉及自动化技术，加工过程自动控制技术不仅涉及机械加工设备，还涉及自动化技术，加工过程自动控制以及计算机网络。数控加工技术现在已经广泛应用于航空

2、航天技术、以及计算机网络。数控加工技术现在已经广泛应用于航空航天技术、汽车制造、模具制造、轮船制造、电子制造等各个制造行业中。汽车制造、模具制造、轮船制造、电子制造等各个制造行业中。 1.1 1.1 概述概述1.1.1 1.1.1 数控加工数控加工 （1）数控（）数控（NC）的含义）的含义 数控：是数字控制（数控：是数字控制（Numerical control ）的简称，通常称为）的简称，通常称为NC，是用数，是用数字信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种控制方法。字信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种控制方法。 数控系统中的译码、处理、计算公式和控制的步骤一般都是通过预先设计数控系

3、统中的译码、处理、计算公式和控制的步骤一般都是通过预先设计好的，是专门用于数控的专用微型计算机来实现的，所以好的，是专门用于数控的专用微型计算机来实现的，所以NC也称为硬件控制，也称为硬件控制，反之采用小型通用计算机或微型计算机来实现控制的称为软件控制，简称为反之采用小型通用计算机或微型计算机来实现控制的称为软件控制，简称为CNC (Computer Numerical Control) 数控加工的优点：数控加工的优点： 加工精度高，质量稳定可靠；加工精度高，质量稳定可靠； 自动化生产，效率高，周期短；自动化生产，效率高，周期短； 可直接从可直接从CADCAD系统中提取数据，保证数据处理的一致

4、性；系统中提取数据，保证数据处理的一致性； 减轻劳动强度减轻劳动强度 改善劳动条件改善劳动条件 有利于生产管理有利于生产管理（2）数控加工的含义）数控加工的含义 一种在数控机床上加工零件的工艺方法。一种在数控机床上加工零件的工艺方法。 实质：用数控装置（系统）代替人操作机床进行零件加工的一种自动实质：用数控装置（系统）代替人操作机床进行零件加工的一种自动化加工方法。化加工方法。（1）组成）组成输入装置数控系统伺服系统机床执行部件指令驱动位置、速度反馈温度反馈1.1.2 1.1.2 数控机床数控机床输入介质 控制介质控制介质 数控加工时，所需的各种控制信息要靠某种中间载体携带和传输，这种数控加工

5、时，所需的各种控制信息要靠某种中间载体携带和传输，这种载体称为控制介质。在控制介质上保存着加工零件所必需的全部操作信息和载体称为控制介质。在控制介质上保存着加工零件所必需的全部操作信息和刀具及工件移动的信息，它记载着零件的加工程序。刀具及工件移动的信息，它记载着零件的加工程序。 控制介质有：穿孔纸带、磁带或磁盘控制介质有：穿孔纸带、磁带或磁盘 数控装置数控装置 数控装置是数控机床的中枢，它接收输入装置送来的脉冲信号，经过数控数控装置是数控机床的中枢，它接收输入装置送来的脉冲信号，经过数控装置的系统软件或逻辑电路编译、运算及逻辑处理后，输出各种信号及指令，装置的系统软件或逻辑电路编译、运算及逻辑

6、处理后，输出各种信号及指令，控制机床的各个部分进行规定的、有序的动作。控制机床的各个部分进行规定的、有序的动作。伺服系统伺服系统 伺服系统有伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。伺服系统有伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。（2）分类）分类点位控制数控机床点位控制数控机床 按加工功能按加工功能直线控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床点位控制数控系统点位控制数控系统仅能实现刀具相对于工件从一点到仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。运动过程中

7、不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。数控冲床和数控测量机。刀 具BA工 件123点位直线控制数控系统点位直线控制数控系统点位直线控制数控机床的特点是机床点位直线控制数控机床的特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能够一个位置的精确移动定位，而且能够实现平行坐标轴方向的直线切削加工实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动。运动。 点位直线数控机床虽然扩大了点位控点位直线数控机床虽然扩大了点位控制数控机床的工艺范围，但它的应用制数控机床的工艺范围，但它的应用仍然受到了很大的限制

8、仍然受到了很大的限制 运动过程中不进行任何加工。运动过程中不进行任何加工。适用范围：简易数控车床、数控铣镗适用范围：简易数控车床、数控铣镗床床 。刀 具工 件轮廓控制数控系统轮廓控制数控系统轮廓控制轮廓控制( (连续控制连续控制) )系统：具有控系统：具有控制几个进给轴同时谐调运动制几个进给轴同时谐调运动( (坐标坐标联动联动) )，使工件相对于刀具按程序，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控过程中进行连续切削加工的数控系统。系统。适用范围：数控车床、数控铣床、适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面加工中

9、心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。都是装备的这种数控系统。刀具工件 按工艺用途分类按工艺用途分类数控铣床数控铣床加工中心加工中心线切割机床线切割机床点火花机床点火花机床 按伺服系统的特点分类按伺服系统的特点分类按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统开环数控系统和和闭环数控系统闭环数控系统，在闭环数控系统中根据，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为位置测量装置安装的位置又可分为全闭环全闭环和和半闭环半闭环两种。两种。开环数控系统开环数控系统没有位

10、置测量装置，信号流是单向的（数控装置没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），进给系统），故系统稳定性好。故系统稳定性好。电机电机机械执行部件机械执行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插补指令插补指令脉冲频率脉冲频率f脉冲个数脉冲个数n换算换算脉冲环脉冲环形分配形分配变换变换功率功率放大放大CNC数 控 系 统步 进电 动 机工作台无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。一般以功率步进电机作为

11、伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。应用。一般用于经济型数控机床。 半闭环数控系统半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置( (常常用伺服电机用伺服电机) )或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。接检测运动部件的实际位置。

12、位置控制调节器位置控制调节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单元检测与反馈单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际位实际位置反馈置反馈实际速实际速度反馈度反馈伺服电动机G编 码 器CNC数 控 系 统伺 服驱 动系 统工 作 台位 置 测 量 反 馈 信 号半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间

13、隙引起的运动误差难以消由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代而在现代CNCCNC机床中得到了广泛应用。机床中得到了广泛应用。 全闭环数控系统全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。动部件的实际位置进行检测。位置控制调节

14、器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈工 作 台伺 服电 动 机位 置 测 量 反 馈 信 号伺 服驱 动系 统CNC数 控 系 统从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。和失动量。具有很高的位置控制精度。 由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试

15、都相当困难。统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。磨床以及较大型的数控机床等。 按联动轴数分按联动轴数分2 2轴联动（平面曲线）轴联动（平面曲线）3 3轴联动（空间曲面，球头刀）轴联动（空间曲面，球头刀）4 4轴联动（空间曲面）轴联动（空间曲面）5 5轴联动及轴联动及6 6轴联动（空间曲面）轴联动（空间曲面） 。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。 按控制系统的功能水平分类按控制系统的功能水平分类 不同联动轴数所能加工的型面不同联

16、动轴数所能加工的型面(a) 2轴联动轴联动 (b) 2.5轴联动；轴联动； (c) 3轴联动轴联动ZXYYO(a)(b)(c)5轴联动铣削曲面零件轴联动铣削曲面零件 ZnP(X, Y, Z )O刀 位 点ZBYCX6轴加工中心坐标示意图轴加工中心坐标示意图 机床坐标系与工件坐标系机床坐标系与工件坐标系机床坐标系机床固有坐标系。机床坐标系机床固有坐标系。 机床坐标系原点的确定方法。机床坐标系原点的确定方法。工件坐标系建立在工件上的坐标系。工件坐标系建立在工件上的坐标系。 工件坐标系原点的确定由编程人员按加工工艺要求自定。工件坐标系原点的确定由编程人员按加工工艺要求自定。 工件原点偏置：工件原点偏

17、离机床原点的距离。工件原点偏置：工件原点偏离机床原点的距离。1.2 数控编程基础知识数控编程基础知识 工件上各点坐标的表示工件上各点坐标的表示绝对坐标表示绝对坐标表示相对（增量）坐标表示相对（增量）坐标表示 绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出, ,如图所示。如图所示。 增增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出 绝对尺寸绝对尺寸 增量尺寸增量尺寸 数控机床坐标系原点数控机床坐标系原点 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，在数控车床上，机床原

18、点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见左图。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在见左图。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X X、Z Z坐标的坐标的正方向极限位置上。正方向极限位置上。 数控铣床的原点在数控铣床上，机床原点一般取在数控铣床的原点在数控铣床上，机床原点一般取在X X、Y Y、Z Z坐标的正方坐标的正方向极限位置上，见右图向极限位置上，见右图 车床的机床原点车床的机床原点 铣床的机床原点铣床的机床原点 （1 1）运动方向的规定）运动方向的规定 增大刀具与工件距离的增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，方向即为各坐标轴的正方向，如图如图1-101-1

19、0所示为数控铣床上所示为数控铣床上三个运动的正方向。三个运动的正方向。机床运动的方向机床运动的方向 (2). 机床坐标系各轴判断机床坐标系各轴判断 （1）Z坐标坐标（2）X坐标坐标（3）Y坐标坐标数控立式铣床的坐标系数控立式铣床的坐标系 (3). (3). 机床原点与机床参考点机床原点与机床参考点 机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标系、编程坐标系、通常不允许用户改变。机床原点是

20、工件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。 机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点 。 机床原点与机床参考点机床原点与机床参考点 (4).(4).工件坐标系工件坐标系 工件坐标系的原点就是工件原点，也叫做工件零点。与机床坐标系不同，工件坐标系是人为设定的，选择工件坐标系的原点的一般原则是： 1尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，

21、以利于编程。 2尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3要便于测量和检验。 4对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。 5对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。 6Z轴方向的原点，一般设在工件表面。 工件坐标系工件坐标系 1.2.1 数控加工程序编制的内容与步骤数控加工程序编制的内容与步骤 编制程序的目的：编制程序的目的：用程序去实现数控加工的全部用程序去实现数控加工的全部工艺规范。工艺规范。 内容与步骤内容与步骤分析零件几何形状、分析零件几何形状、尺寸和精度要求尺寸和精度要求分析零分析零件图件图选择工夹具、确定装选择工夹具、确定装夹方式、加工路线和夹方式

22、、加工路线和切削用量等切削用量等 确定确定工艺过工艺过程程根据零件图和加工路根据零件图和加工路线计算基点和节点等线计算基点和节点等数控关键数据数控关键数据 数值计数值计算算按数控系统要求的格按数控系统要求的格式编写程序式编写程序编写程编写程序单序单制备信息载体制备信息载体校对检查信息载体校对检查信息载体试加工试加工修改修改1.3 数控（铣床）编程方法数控（铣床）编程方法 （1 1）分析零件图样和工艺处理）分析零件图样和工艺处理 对零件图样进行分析，以明确加工内容和要求、确定加工方案、选对零件图样进行分析，以明确加工内容和要求、确定加工方案、选 择合适的数控机床、择合适的数控机床、设计夹具、选择

23、刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。工艺处理涉及的问题设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。工艺处理涉及的问题很多，编程人员需要注意以下几点：很多，编程人员需要注意以下几点： 1 1）确定加工方案，此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，以充分发挥数控机床）确定加工方案，此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，以充分发挥数控机床的功能。的功能。 2 2）工夹具的设计和选择，应特别注意要快速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助）工夹具的设计和选择，应特别注意要快速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标的尺寸关

24、系。时间。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标的尺寸关系。 3 3）正确选择编程原点及编程坐标系，编程原点及编程坐标系的选择原则为：所选的程）正确选择编程原点及编程坐标系，编程原点及编程坐标系的选择原则为：所选的程序原点及编程坐标系应使程序编制简单；编程原点应选在容易找正、在加工过程中便于检查序原点及编程坐标系应使程序编制简单；编程原点应选在容易找正、在加工过程中便于检查的位置；引起的加工误差小。的位置；引起的加工误差小。 4 4） 选择合理的走刀路线，合理地选择走刀路线选择应从以下几方面考虑：尽量缩短走选择合理的走刀路线，合理地选择走刀路线选择应从以下几方面考虑：尽量缩短走刀路线

25、，减少空走刀行程，提高生产效率；合理选择起刀点、切入点和切入方式，保证过刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率；合理选择起刀点、切入点和切入方式，保证过渡平稳无冲击；保证加工零件的精度和表面粗糙度；保证加工过程的安全性，避免刀具与渡平稳无冲击；保证加工零件的精度和表面粗糙度；保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉；有利于简化数值计算，减少程序段数和编制程序工作量。非加工面的干涉；有利于简化数值计算，减少程序段数和编制程序工作量。 5 5） 选择合理的刀具，根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削选择合理的刀具，根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以

26、及其他与加工有关的因素来选择刀具，并确定合理的切削用量。用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具，并确定合理的切削用量。 （2）数学处理）数学处理 在完成工艺处理后，需根据零件的几何尺寸、加工路线和刀具半径补偿方式计算刀具在完成工艺处理后，需根据零件的几何尺寸、加工路线和刀具半径补偿方式计算刀具运动轨迹，以获得刀位数据。一般数控系统都具有直线插补、圆弧插补和刀具补偿功能。运动轨迹，以获得刀位数据。一般数控系统都具有直线插补、圆弧插补和刀具补偿功能。 （3）编写零件加工程序单）编写零件加工程序单 按照所使用的数控装置规定使用的功能指令代码及规定的程序格，逐段编写零件加工按照所使用的数控装置规定使用

27、的功能指令代码及规定的程序格，逐段编写零件加工程序单。程序单。 附必要的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡以及必要的说明。附必要的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡以及必要的说明。 （4）制各控制介质）制各控制介质 控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、软盘和硬盘等。控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、软盘和硬盘等。 （5）程序验校和首件试切）程序验校和首件试切 程序单和制各的控制介质必须经过验校和试切才能正式加工。一般的方法是：对于平程序单和制各的控制介质必须经过验校和试切才能正式加工。一般的方法是：对于平面轮廓可在机床上采用空走刀检测，空运转、空运行面轮廓可在机床上采用空走刀检测

28、，空运转、空运行画图检验，在屏幕上模拟加工过程的轨迹和图形显示检测；对于空间曲面零件采用铝、塑画图检验，在屏幕上模拟加工过程的轨迹和图形显示检测；对于空间曲面零件采用铝、塑料、石蜡或木料等易切材料进行试切方法检验程序。料、石蜡或木料等易切材料进行试切方法检验程序。（1） 程序格式（编程规则）程序格式（编程规则） 以人工编程以人工编程G代码为例代码为例 程序组成程序组成 程序若干程序段（行）的集合；程序若干程序段（行）的集合； 程序段（行）完成某个或某些特定动作的指令（代码字）集合；程序段（行）完成某个或某些特定动作的指令（代码字）集合； 指令（代码字）由操作（地址）符和操作内容（数据）构成。指

29、令（代码字）由操作（地址）符和操作内容（数据）构成。 例如：例如：N001 G91 G00 X2700 X3000 Z15000 M03 LF N002 N017 X-5000 Y-4000 Z14800 M02 LF数控程序编制数控程序编制（重点）（重点） 程序行内指令（代码字）的顺序及其含义程序行内指令（代码字）的顺序及其含义 模态（续）代码与一次性代码模态（续）代码与一次性代码代码代码功功 能能代码代码功功 能能G00G01G02G03G04G06G08G09G17G18G19G33G34点位控制点位控制直线插补直线插补顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补暂停暂停抛物

30、线插补抛物线插补加速加速减速减速XY平面选择平面选择ZX平面选择平面选择YZ平面选择平面选择螺纹切削螺纹切削(等螺距等螺距)螺纹切削螺纹切削(增螺距增螺距)G35G3639G40G41G42G43G44G60G6579G80G8189G90G91螺纹切削螺纹切削(减螺距减螺距)内部保留内部保留取消刀具补偿取消刀具补偿刀具径向左补偿刀具径向左补偿刀具径向右补偿刀具径向右补偿刀具轴向正补偿刀具轴向正补偿刀具轴向负补偿刀具轴向负补偿准确定位准确定位保留用于点位控制保留用于点位控制取消固定循环取消固定循环固定循环固定循环#1 #9绝对坐标编程绝对坐标编程增量坐标编程增量坐标编程常用常用G功能代码摘要功

31、能代码摘要代码代码功功 能能代码代码功功 能能M00M01M02M03M04M05M06M07M08M09M10M11M13程序停机程序停机任选停机任选停机程序结束程序结束主轴顺时针方向旋转主轴顺时针方向旋转主轴逆时针方向旋转主轴逆时针方向旋转主轴停转主轴停转换刀换刀开开2号切削液号切削液开开1号切削液号切削液关闭切削液关闭切削液夹紧夹紧松开松开主轴顺转并开切削液主轴顺转并开切削液M14M15M16M19M30M31M3235M4045M50M51M60M68M69主轴逆转并开切削液主轴逆转并开切削液正向正向()运动运动反向反向()运动运动主轴定向停止主轴定向停止纸带结束纸带结束旁路互锁旁路互

32、锁固定切削速度固定切削速度保留保留开开3号切削液号切削液开开4号切削液号切削液换工件换工件工件夹紧工件夹紧工件松开工件松开常用常用M功能代码摘要功能代码摘要 模态代码模态代码，它表示组内某，它表示组内某G代码（如代码（如c组中组中G17）一旦被指定，功能一直保持）一旦被指定，功能一直保持到出现同组其它任一代码（如到出现同组其它任一代码（如G18或或G19）时才失效，否则继续保持有效。所以）时才失效，否则继续保持有效。所以在编下一个程序段时，若需使用同样的在编下一个程序段时，若需使用同样的G代码则可省略不写，这样可以简化加工代码则可省略不写，这样可以简化加工程序编制。程序编制。 非模态代码非模态

33、代码只在本程序段中有效。只在本程序段中有效。 M M、F F、S S功能功能 (1)(1)辅助功能辅助功能M M 代码代码 辅助功能由地址字辅助功能由地址字M M 和其后的一或两位数字组成，主要用和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。具体功能见下表。具体功能见下表。 注意：当机床移动指令和注意：当机床移动指令和M M指令编在同一程序段时，按下面两指令编在同一程序段时，按下面两种情况执行种情况执行: : 同时执行移动指令和同时执行移动指令和M M指令，该类指令，该类M M指令称为前指令码，指令称

34、为前指令码，如如M03M03、M04M04等；等； 直到移动指令执行完成后再执行直到移动指令执行完成后再执行M M指令，该类指令，该类M M指令称为指令称为后指令码，如后指令码，如M09M09等。等。 M M指令可单独占一程序段，但同一程序段中如有两个以上指令可单独占一程序段，但同一程序段中如有两个以上的的M M指令时，后一个指令时，后一个M M指令有效。指令有效。 （2 2）主轴功能）主轴功能S S S S指令：用于控制主轴的转速，单位为指令：用于控制主轴的转速，单位为r/minr/min。如。如S500S500表示表示主轴转速为每分钟主轴转速为每分钟500500转。转。 （3 3）F F指

35、令指令 指定刀具的进给速度，该速度的上限值由系统参数设定。指定刀具的进给速度，该速度的上限值由系统参数设定。若程序中编写的进给速度超出限制范围，实际进给速度即为上若程序中编写的进给速度超出限制范围，实际进给速度即为上限值。限值。 F F的单位通常有两种：的单位通常有两种：mm/minmm/min和和mm/rmm/r，由，由G94G94和和G95G95分别指分别指定。如定。如G94 F100G94 F100表示进给速度为表示进给速度为100 mm/min100 mm/min 2.G2.G功能指令功能指令 G G功能指令有模态和非模态二种形式。功能指令有模态和非模态二种形式。模态模态G G 功能：

36、一组可相互注销的功能：一组可相互注销的G G 功能，这些功能一旦被功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的执行，则一直有效，直到被同一组的G G 功能注销为止。功能注销为止。非模态非模态G G 功能：只在所规定的程序段中有效，程序段结束功能：只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销；时被注销；每分钟进给每分钟进给每转进给每转进给G94G94、G95G95为模态功能，可相互注销，为模态功能，可相互注销，G94G94为缺省值。为缺省值。加工程序的一般格式举例：加工程序的一般格式举例：% / 开始符开始符O1000 / 程序名程序名N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3

37、000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 N300 M30 / 结束符结束符%/ 程序主体程序主体 （2） 点位、直线控制系统的程序编制点位、直线控制系统的程序编制 以点位控制系统为例以点位控制系统为例 编程原则：定位准确，进给路径短。编程原则：定位准确，进给路径短。 刀具到达孔位后的钻孔行程计算刀具到达孔位后的钻孔行程计算为刀尖高度）超出量（对于沉孔，刀具引入）通孔为板厚，沉孔见图钻孔的有效深度（式中：bbadbdaZZZZZZZh/dZbZZ =0ZoZrZs ZaZd Zb例如右图例如右图其中：其中：刀尖到工件距离刀具装夹后的长度srZZ

38、注意：注意：对于点位加工，孔径的精度由刀具自己保证（如，刀径、刀与主轴的同轴度、对于点位加工，孔径的精度由刀具自己保证（如，刀径、刀与主轴的同轴度、直线度、刚度、耐磨性等）；直线度、刚度、耐磨性等）； 孔距和孔位精度由机床控制系统、机械系统和编程保证。孔距和孔位精度由机床控制系统、机械系统和编程保证。点位加工举例：点位加工举例：N005 G91G00 X2700 Y3000 Z15000 M03;N010 Z-14800;N015 G01 Z-1700 F200;N020 G00 Z1700;N025 X1300 Y2000;N030 G01 Z-1700;N035 G00 Z1700;N04

39、0 X2000;N045 G01 Z-1700;N050 G00 Z1700;N055 X100 Y-1500;N060 G01 Z-1700;N065 G00 Z1700;N070 X-7000 Y-3500 Z14800 M02;（3） 轮廓控制系统的程序编制（轮廓控制系统的程序编制（以铣削平面为例）以铣削平面为例） 1）基点和节点计算）基点和节点计算 基点构成零件轮廓各相邻几何元素的交点和切点。基点构成零件轮廓各相邻几何元素的交点和切点。 节点逼近线段的交点，用于处理非标准曲线或曲面（对于标节点逼近线段的交点，用于处理非标准曲线或曲面（对于标准圆弧、直线和二次曲面，节点的计算可以省去）。

40、准圆弧、直线和二次曲面，节点的计算可以省去）。交点交点切点切点节点节点节点节点 由于刀具中心轨迹是零件轮廓的等由于刀具中心轨迹是零件轮廓的等距线，所以，只要在基点或节点计算的距线，所以，只要在基点或节点计算的基础上，参照刀具半径和加工余量，便基础上，参照刀具半径和加工余量，便可计算出中心轨迹的全部坐标值。可计算出中心轨迹的全部坐标值。工件工件轮廓轮廓加工余量加工余量刀位点移刀位点移动轨迹动轨迹2）刀具中心轨迹（即刀位点移动轨迹）计算）刀具中心轨迹（即刀位点移动轨迹）计算3）辅助程序段计算）辅助程序段计算 主要对刀点到切入点、切出点到刀具停止点的路径计算。主要对刀点到切入点、切出点到刀具停止点的

41、路径计算。4）增量坐标计算）增量坐标计算（选项）（选项） 增量相当于平移变换中的平移量。增量相当于平移变换中的平移量。 规定：规定：插补类型插补类型计算对象计算对象直线插补直线插补终点相对起点的增量终点相对起点的增量圆弧插补圆弧插补 以起点为参考点，计算圆心相对起点的增量；以起点为参考点，计算圆心相对起点的增量； 以圆心为参考点，计算起点相对圆心的增量；以圆心为参考点，计算起点相对圆心的增量；注意：无论是增量编程或是绝对编程，圆弧插补均应采用增量方式。注意：无论是增量编程或是绝对编程，圆弧插补均应采用增量方式。5）脉冲数计算（选项）脉冲数计算（选项）脉冲当量距离两个基点或节点之间的脉冲数 要求

42、分别计算要求分别计算 X方向和方向和 Y方向上的脉冲数。方向上的脉冲数。程序段举例：程序段举例： 绝对坐标编程绝对坐标编程 N001 G00G17G90 X30 Y0; N002 G02 X30 Y0 I-30 F100; N003 G00 X0 Y0 M02; 增量坐标编程增量坐标编程 N001 G00G17G91 X30 Y0; N002 G02 X0 Y0 I-30 F100; N003 G00 X-30 Y0 M02;YXA0R306）刀具补偿）刀具补偿 径向补偿（刀具偏置）径向补偿（刀具偏置） 含义刀位点径向偏离工件轮廓。含义刀位点径向偏离工件轮廓。 补偿值补偿值 D = R + 式

43、中：式中：R刀具半径刀具半径 加工余量加工余量工件工件轮廓轮廓加工余量加工余量刀位点移刀位点移动轨迹动轨迹 采用刀具径向补偿编程的优越性：采用刀具径向补偿编程的优越性： 不考虑刀具半径，直接按工件轮廓尺寸编程；不考虑刀具半径，直接按工件轮廓尺寸编程； 适当适当 改变半径补偿量，以实现同一刀具，同一程序完成轮廓改变半径补偿量，以实现同一刀具，同一程序完成轮廓从粗到精的全部加工。从粗到精的全部加工。 长度补偿长度补偿 含义在含义在 Z 轴方向上实现对刀具移动距离的补偿。轴方向上实现对刀具移动距离的补偿。a 工件坐标系的工件坐标系的 Z 轴设定值，轴设定值，b 刀尖到刀柄校准面的距离，刀尖到刀柄校准面的距离，c 指令动作，指令动作，d 实际移动量，实际移动量，e 补偿量补偿量注：事先将测定的注：事先将测定的 a，b 值存入刀补表中。值存入刀补表中。Z 轴机械原点轴机械原点工件坐标系工件坐标系 的的Z 轴零点轴零点abcde+Z- Z 长度补偿指令：长度补偿指令： G43正补偿（如前图，正补偿（如前图，e = c - d） G44负补偿（如右