编程与指令应用

1、数控加工中心数控加工中心程序编制与指令介绍程序编制与指令介绍主讲人：梁春辉（20102010年年1111月）月） 数控加工中心具有丰富的加工功能和较宽的工工艺范围，面对的工艺性问题也较多。在开始编制加工程序前，一定要仔细分析数控加工工艺性，掌握加工工艺装备的特点，以保证充分发挥数控加工中心的加工功能。 各种类型数控加工中心所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。1、 点位控制功能2、 连续轮廓控制功能3、 刀具半径补偿功能4、 刀具长度补偿功能5、 比例及镜像加工功能6、 旋转功能7、 子程序调用功能8、 宏程序功能数控加工中心的主要功

2、能数控加工中心的主要功能一、 数控加工中心程序编制的基础1 1）程序的组成）程序的组成 一个完整的零件加工程序，由若干程序段组成，每个程序段又由若干个代码字组成，每个代码字则由文字（地址符）和数字（有些数字还带有符号）组成。字母、数字和符号统称为字符。二、零件加工程序的结构举例如下：%N01 G91 G00 X50 Y60 LFN02 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03 LF N10 G00 X-50 Y-60 M02 LF 上例为一个完整的零件加工程序，它由10个程序段组成，每个程序段以序号“N”开头，用LF结束。M02代表整个程序的结束。有些数控系统还规定，

3、整个程序要求以符号“%”开头，以符号“EM”结尾。SIMENS（西门子） 每个程序段中有若干个代码字，如第二程序段有9个代码字，一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。2 2）程序段格式）程序段格式 程序段格式是指一个程序段中字的排列书写方式和顺序，以及每个字和整个程序段的长度限制和规定。不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符规定，则数控系统不能接受。常见的程序段格式： 这种格式是用分隔符“HT” 代替地址符，而且预先规定了所有可能出现的代码字的固定排列顺序，根据分隔符出现的顺序，就可判定其功能。不需要的字或与上一程序段相同功能的字可以不写，但其分隔符必须保留。如下： H H H H

4、H H H H L 01 91 00 50 60 T T T T T T T T F H H H H H H H H L 02 01 1000 5000 150 300 12 03 T T T T T T T T F H H H H H H H H L 10 00 -50 -60 02 T T T T T T T T F 我国数控线切割机床采用的“3B”或“4B”格式指令就是典型的分隔符固定顺序格式。其3B格式的一般表示为：BX BY BJ GZ。 这种格式的特点是：程序简单，可读性强，易于检查。因此现代数控机床广泛采用这种格式。三、数控程序常用功能字及编程方式1 1）坐标功能字）坐标功能字用

5、来设定机床各坐标的位移量。 2 2）进给功能字）进给功能字 F代码为进给速度功能代码，它是续效代码，用来指定刀具相对于工件的进给速度，单位一般为mm/min。F代码常有两种表示方法。编码法：即在地址符F后跟一串数字代码，这些数字不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度数列的序号，具体的进给速度需要查表确定。直接指定法：即F后面跟的数字就是进给速度的大小3 3）主轴功能字）主轴功能字 S代码为主轴功能代码。该代码为续效代码，用来指定主轴的速度。它以地址符S为首，后跟一串数字。4 4） 刀具功能字刀具功能字 当系统具有换刀功能时，刀具功能字用以选择替换刀具。 T代码 ： 为刀具功能代码。常用文字

6、码及其含义见表：常用文字码及其含义见表：功能功能 文字码文字码 含义含义 程序号 O：ISO /： EIA 表示程序名代号(19999) 程序段号 N 表示程序段代号(19999) 准备机能 G 确定移动方式等准备功能 坐标字X、Y、Z 、A、B、C 坐标轴移动指令(99999.999mm) R 圆弧半径(99999.999mm) I、J、K 圆弧圆心坐标(99999.999mm) 进给功能 F 表示进给速度(11000mm/min) 主轴功能 S 表示主轴转速(09999r/min) 刀具功能 T 表示刀具号(099) 辅助功能 M 冷却液开、关控制等辅助功能(099) 偏移号 D、H表示偏

7、移代号(099) 暂停 P 、X 表示暂停时间(099999.999s) 子程序号及子程序调用次数 P 子程序的标定及子程序重复调用次数设定(19999) 宏程序变量 P、Q、R 变量代号 数控机床所使用的程序是按照一定格式并以代码的形式编制的，一般称为“加工程序”。 目前零件的加工程序编制方法及编制步骤：）手工编程）手工编程 利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹运算，并进行指令编制，这种方式比较简单，容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程序，计算量不大的零件编程。2 2）自动编程）自动编程 自动编程时，程序员根据零件图样的工艺要求，利用通用的微机及专用自动编程软件，以人机对

8、话方式确定加工对象和加工条件，自动进行运算和生成指令。就可以通过DNC传输软件，传给数控机床。由此可见，自动编程与手工编程比较，具有编程时间短、可减轻编程人员的劳动强度、出错机会少、编程效率高等优点。这种方法目前中小企业普遍采用，编制较复杂的零件加工程序效率高，可靠性好。3 3）程序编制步骤）程序编制步骤a. 点【程序】键点编辑键输入地址“O0001”，按“EOB”（注意：地址要是里面没有的程序号）新程序即建立好。b. 逐词逐行输入程序内容，输入时均按【插入】键使用【上光标】或【下光标】可对程序内容进行插入、修改和删除。c. 完成输入/修改后，必须按【复位】键结束。四、数控机床坐标系统 数控机

9、床的坐标系规定已标准化，按右手直角笛卡尔坐标系确定。 一般假设工件静止，通过刀具相对工件的移动来确定机床各移动轴的方向。 标准机床坐标系中标准机床坐标系中X X、Y Y、Z Z坐标轴的相互关系用右手坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定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)数控加工中心是以机床主轴轴线方向为Z轴方向，刀具远离工件的方向为Z轴正方向。 机床原点（机床零点）：机床上的一个用作加工基准的特定点。 机床

10、坐标系：以机床原点为坐标原点建立的坐标系。 机床坐标系是机床上固有的坐标系，机床坐标系的方位是参考机床上的一些基准确定的。1)1)机床坐标系机床坐标系2 2）工件坐标系）工件坐标系 工件坐标系（也称编程坐标系）是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，是程序的参考坐标系。 工件坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。 工件坐标系一般供编程使用，确定工件坐标系时也需要考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。 工件原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的工件坐标系的原点。 工件原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。 选

11、择原则： 尽量与工件的尺寸基准重合。 让工件图中的尺寸容易换算成坐标值。 零点应选在容易找正，在加工过程中便于测量的位置。 工作坐标系的位置以机床坐标系为参考，一般在机床中可以用G54-G59来设置六个工件坐标系，这六个工件坐标系的作用是相同的。 用G54-G59设置工件坐标系时，必须预先测量出工件坐标系的零点W在机床坐标系里的坐标值，并把这个坐标值存放在坐标偏置画面的相应的参数中，编程时再用指令G54 - G59调用。 注：另外还有G54.1 P01-G54.1 P48 共48个附加坐标系可用。注意： 在使用G92之前必须保证刀具处于对刀点，执行该程序段只建立工件坐标系，并不产生坐标轴移动；

12、G92G92建立的工件坐标系在机床建立的工件坐标系在机床重开机时消失。重开机时消失。 使用G54G59建立工件坐标系时，指令可单独指定，也可与其它指令同段指定，如果该程序段中有移动指令（G00、G01）就会在社顶的坐标系中运动； G54G54G59G59建立工件坐标系在机床重新开机后建立工件坐标系在机床重新开机后并不消失并不消失，并与刀具的起始位置无关。 工 件X1(-301.333)Y1(-170.123)工 件通用 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000G54 X 301.333 Y 170.123 ZG56 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000G55 X 0.000 Y

13、 0.000 Z 0.000机械坐标系中的坐标值（X1，Y1）工件补偿画面Z(-411.909)工 件工作台工件上的Z0平面刀 具通用 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000G54 X 301.333 Y 170.123 Z 411.909G56 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000G55 X 0.000 Y 0.000 Z 0.000机械坐标系中的坐标值工件补偿画面 如图所示，当工件坐标系G54、G59设置以后，要把刀具移到A点，程序指令为： G90 G54 X30.0 Y40.0 同样，要把刀具移到B点，程序指令为： G90 G59 X30.0 Y30.0B3040AG5

14、430XG59YY30X机床原点X0Y模态代码模态代码：在指令同组其它G代码前该G代码一直有效。非模态代码非模态代码：只在指令它的程序段中有效。一、数控系统的编程指令G90 X _ Y _ ；绝对坐标 G90增量坐标 G91G91 X _ Y _ ；60. 150. -140. 90.XY6020060150起点起点终点终点 G90 G01 _Y_； G91格式： 17：平面 18：平面 19：平面 一般，数控车床默认在XZ平面内加工，数控铣床默认在XY平面内加工。171819 用G00指令点定位，命令刀具以点位控制方式，从刀具所在点以最快的速度移动到目标点。 三轴联动时的程序格式： G00

15、X_ Y_ Z_ 其中X、Y、Z轴也可单独移动或任意组合。其速度由参数设定。 由于是快速，所以只用于空程，不能用于切削。快速定位快速定位G00G00（X,Y,Z)G00G00走刀方式：走刀方式：直线切削直线切削G01G01 刀具以直线方式按照程序段中指定的速度作进给运动，用于加工直线轨迹。 三轴联动的程序格式： G01 X_ Y_ Z_ F_G01 X_ Y_ Z_ F_ XYZ ：目标点坐标值 F F：进给率。单位：mmmin,mm/rG01G01走刀方式：走刀方式：（X,Y,Z)F单铣外形，走直线。G00 X0 Y0；G01 Y65. F100； X70.； Y25.； X55. Y0；

16、X0；【例】【例】圆弧切削圆弧切削G02G02、 G03G03G02 G02 顺时针圆弧插补顺时针圆弧插补G03 G03 逆时针圆弧插补逆时针圆弧插补方向判别方法：沿圆弧所在平面的另一坐标轴的负方向看去，顺时针方向为02，逆时针方向为03。G02G02G03G03格式：格式：02 03 _:表示圆弧终点坐标,可用绝对值,也可用相对值.：为圆弧的半径值。起点终点圆心2圆心1当圆心角180时，R以正值表示；当圆心角180时，R以负值表示。_ F_I_J_：为圆弧圆心相对于圆弧起点 的矢量(矢量方向:指向圆心)在X,Y坐标上的分量，即圆弧中心坐标减去圆弧起始点坐标即得I,J。_ I_ J_ F_XY

17、6020060圆心圆心I IJ J终点终点起点起点G02G02G03G03另一种格式：另一种格式：XY6040起点起点终点终点R150R150F100;G03 X60 Y190 G03 X60R150I-150F100;【例】【例】Y190J0 当圆弧小于360时可用，也可用、两种方法。但当圆弧为整圆时，一定得用、方法。0100XYG02 X100. Y0 I-100.J0 F100;F【例】【例】注意:G00 X0 Y0；G01 Y22.5 F100；G03 Y42.5 R10.；G01 Y65.； X62.；G03 X70. Y57. R8.；G01 Y8.；G02 X62. Y0 R8.

18、；G01 X0；单铣外形，走直线、圆弧。【例】【例】暂停功能：暂停功能：0404 04暂停功能指令可使刀具作短时间无进给加工或机床空转使加工表面降低表面粗糙度。 格式：04 _ 单位：秒 或04 _ 单位：1/1000秒 04为非模态指令。对常用的对常用的M M代码作简要的说明代码作简要的说明M00M00程序停止。 用以停止主轴转动，进给和冷却液，以便执行某一固定的手动操作。如手动变速，换刀，工件调头等。M01M01计划停止。 该指令与M00基本相似，所不同的是，只有在操作面板上的 “任意停止”按键被按下时，M01才有效，否则这个指令不起作用。该指令常用于工件关键尺寸的停机抽样检查或其它需要临

19、时停车才场合。当检查完成后，按启动键继续执行以后的程序。二、辅助功能代码 辅助功能代码，也称M功能，M指令或M代码。它由地址码M和其它两位数组成。共有100种（M00-M99）。它是控制机床辅助动杂的指令，主要用作机床加工时的工艺性指令。如主轴的开，停，正反转，切削液的开，关，运动部件的夹紧与松开等。M02M02程序结束。当全部程序结束后，用此指令使主轴，进给，冷却全部停止，并使数控系统处于复位状态。该指令必须出现在程序的最后一个程序段中。M03M03、M04M04、M05M05分别命令主轴正转，反转，和停转。M06M06换刀指令M07-M07-切削雾开M08M08切削液开M09M09 冷切削

20、停M30M30 程序结束。和M02相似，但M30可使程序返回到开始状态。固定循环的基本动作固定循环指令通式固定循环指令介绍 钻孔循环指令镗孔循环指令螺纹循环指令取消固定循环指令本节重要，快提神吧！ 在前面介绍的常用加工指令中，每一个G指令一般都对应机床的一个动作，它需要用一个程序段来实现。为了进一步提高编程工作效率， 数控系统设计有固定循环功能，它规定对于一些典型孔加工中的固定、连续的动作，用一个G指令表达，即用固定循环指令来选择孔加工方式。 常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、铰孔、攻螺纹和镗孔等。动作1孔心定位： 使刀具快速定位到孔加工的位置。动作2快进到R点： 刀具自起始点快速进给到

21、R点。动作3孔加工：以切削进给的方式执行孔 加工的动作。(Z点）动作4孔底动作：包括暂停、主轴准停、 刀具移动等动作。动作5返回到R点：继续加工其它孔时， 安全移动刀具。动作6返回起始点：孔加工完成后一般应 返回起始点。孔加工六动作孔加工六动作固定循环复归方式98：起始点复归99：点复归 固定循环指令指令指令钻孔钻孔孔底动作孔底动作逃离动作逃离动作用用 途途G73中间进给快速进给高速啄式深孔钻循环G74进 给暂 停进 给攻左牙循环G76进 给主轴定位停止快速进给精镗孔循环G80取 消G81进 给快速进给钻 孔 循 环G82进 给暂 停快速进给钻 孔 循 环G83中间进给快速进给啄式钻孔循环G8

22、4进 给暂 停进 给攻右牙循环G85进 给进 给铰 孔 循 环G86进 给主 轴 停 止快速进给镗 孔 循 环G87进 给主轴定位停止快速进给反镗孔循环G88进 给暂 停进 给镗 孔 循 环G89进 给暂 停进 给平底铰孔循环式中：G孔加工固定循环（G73G89）。 X、Y孔在xy平面的坐标位置（绝对值或增量值）。 Z孔底的Z坐标值（绝对值或增量值） 。 RR点的Z坐标值（绝对值或增量值） 。 Q每次进给深度（G73、G83）；刀具位移量（G76、G87）。 P暂停时间，ms。 F切削进给的进给量,mm/min。 L固定循环的重复次数。只循环一次时L可不指定。注意： G73G89是模态指令。

23、G01G03取消。 固定循环中的参数（Z、R、Q、P、F）是模态的。 在使用固定循环指令前要使主轴启动。 固定循环指令不能和后指令M代码同时出现在同一程序段。 在固定循环中，刀具半径尺寸补偿无效，刀具长度补偿有效。 当用G80取消固定循环后，那些在固定循环之前的插补模态恢复。（一）钻铰循环指令1 1）高速深孔啄钻循环指令）高速深孔啄钻循环指令格式：G73 X Y Z R Q F G73 X Y Z R Q F ； 式中：Q每次进给深度（23）。格式：格式：G81 X Y Z R F G81 X Y Z R F ；2）钻孔循环指令）钻孔循环指令3 3）沉孔钻削循环指令）沉孔钻削循环指令格式：G8

24、2 X Y Z R P G82 X Y Z R P F F ；式中：P孔底暂停时间（ms）。4 4）深孔啄钻循环指令）深孔啄钻循环指令格式：G83 X Y Z R Q F ；式中： Q每次进给深度。5 5）铰孔循环指令）铰孔循环指令格式：G85 X Y Z R F ；【例】【例】加工图示工件的5个孔，分别用G81和G83编程。G81（增量方式）编程：G90 G54 G00 X0 Y0 Z100. S200 M03；G91 G99 G81 X10. Y-10. Z-30. R-95. F150；Y30.；X10. Y-10.；X10.；G98 X10. Y20.；G80 X-40. Y-30.

25、M05；M30； G83（绝对方式）编程G90 G54 G00 X0 Y0 Z100. S200 M03；G99 G83 X10. Y-10. Z-25. R-5. Q5.0 F150；Y20.；X20. Y10.；X30.；G98 X40. Y30.；G80 X0. Y0. M05；M30； ：【例】【例】加工图示工件的5个孔，用G82编程。 G82（增量方式）编程：G90 G54 G00 X0 Y0 Z100. S200 M03；G91 G99 G82 X20. Y30. Z-30. R-95. P1000 F120；X20. Y10. L3；G80 Z95.；X-80. Y-60.；M3

26、0； 1 1）精镗孔循环指令）精镗孔循环指令格式：G76 X_ Y _ _ Z _ _ R_ Q_Q_ P_ F_ ； 式中：Q刀具移动量（正值、非小数、1.0）。 P孔底暂停（ms)。（二）镗孔循环指令格式：G86 X Y Z R F ；2 2）镗孔循环指令）镗孔循环指令（三）攻螺纹循环指令1 1）攻左旋螺纹循环指令）攻左旋螺纹循环指令格式：G74 X_ Y _ Z _ R_ F_ G74 X_ Y _ Z _ R_ F_ ； 式中：F攻螺纹的进给速度（/min）， vf（mm/min)=螺纹导程P(mm) 主轴转速n（r/min）。格式：格式：G84 X Y Z R F ；2 2）攻右旋螺

27、纹循环指令）攻右旋螺纹循环指令（四）取消固定循环指令格式：G80； 注意：当用G80取消孔加工固定循环后，固定循环指令 中的 孔加工数据也被取消。那些在固定循环之前 的插补模态恢复。（五）子程序1)1)子程序调用指令子程序调用指令M98M98 M98 PM98 P； 2)2)子程序结束指令子程序结束指令M99M99 M99M99；3)M993)M99特殊用法特殊用法（1）用于主程序最后程序段，作为热机程序；）用于主程序最后程序段，作为热机程序；（2）程序段格式为）程序段格式为M99 P_ ；（；（P后为程序段号）时应用后为程序段号）时应用转向执行。转向执行。（六）特殊功能指令XY2008-82

28、 0 O0001； G90 G54 G16 G00 X100.Y0； M03 S1000； G43 Z20.H01； G99 G81 R3. Z-23. F100； Y45.； Y90.； Y135.； Y180.；Y225.； Y270.； Y315.； G80 G15 Z100.； M30； G16G16极坐标极坐标用法:G16 X_半径 Y_角度G15G15取消取消 G68 G68 坐标旋转坐标旋转 格式:G68 X_ Y_ R_ XY为旋转中心,R为旋转角度. G69 G69 取消取消A(50,0)B(100,0)C(100,40)0XY45ABCO0001;O0001;G40G80G

29、69;G40G80G69;G00G90G54X0Y0;G00G90G54X0Y0;G43Z20.H1M03S1000;G43Z20.H1M03S1000;M98P2;M98P2;G68X0Y0R0;G68X0Y0R0;G68X0Y0R45.;G68X0Y0R45.;M98P2;M98P2;M30;M30;O0002;G00G90X0Y0;Z-10.;G01G41X50.D01F100;X100.Y40.;X50.Y0;G0G40G69X0Y0;Z20.;M99;(七)加工坐标系的建立1)G92 -1)G92 -设置加工坐标系设置加工坐标系编程格式：编程格式：G92 X Y ZG92指令是将加工

30、原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。若程序格式为G92 X a Y b Z c则将加工原点设定到距刀具起始点距离为X= -a ，Y= -b ，Z= -c的位置上。例：例：G92 X20 Y10 Z10G92 X20 Y10 Z10其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如图所示。2)G53 -2)G53 -选择机床坐标系选择机床坐标系 编程格式：编程格式：G53 G90 X Y Z ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。 例：例：G53 G90 X-100 Y-100 Z-20G53 G90 X-100 Y-100 Z-20在图中，用 CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系： G54：X-50Y-50Z-10 G55：X-100Y-100Z-20 这时，建立了原点在O的G54加工坐标系和原点在O