第二章数控加工指令
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第2章 数控加工程序
15
7、刀具功能字：T
由刀具地址符和数字组成，数字表示刀具库中刀具号。
刀具和刀具参数的选择是数控编程的重要内容，其编程格式因数控系 统不同而异，主要格式有以下两种： ①采用T指令编程 由T和数字组成。有T××和T××××两种格式，数字的位数由所 用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。 例如：T04表示选择4号刀；T0404表示选择4号刀，4号偏置值； T0400表示选择第4号刀，刀具偏置取消。 ②采用T、D指令编程 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。 在定义这两个参数时，其编程的顺序为T、D。T和D可以编写在一 起，也可以单独编写，例如：T4 D04表示选择4号刀，采用刀具偏置 表第4号的偏置尺寸；D12表示仍用4号刀，采用刀具偏置表第12号的 偏置尺寸；T2表示选择2号刀，采用与该刀具相关的刀具偏置尺寸。
第2章 数控加工程序
5
零件图样 制定工艺过程 编写零件 源程序
APT自动编程的基本步骤
选用设计工夹具,安排工艺路线,选择工艺参数 按自动编程系统规定的“语言”描述被加工零件的 几何形状,加工时刀具相对于工件的运动轨迹 翻译程序
将源程序翻译成计算机能接受和 处理的形式 刀具中心轨迹计算 刀位数据
加工程序由若干个程序段组成。 程序段由一个或若干个指令字组成，字是数控程序的最小单位。 每个指令字由地址符和数字组成（字―地址结构），代表机床的 一个位置或一个动作。地址符由字母组成，每个字母、数字、符 号（正负号）称为字符。 程序的起始符：%
程序结束符：M02或M30。
每一行程序以分号结尾。 注释符：括号“（）”内或分号“；”后的内容为注释文字。
程序段 指令字
图2.1 程序的结构
第2章 数控加工程序
10
1、程序的文件名（程序名） 格式：O _ _ _ _ 说明： 1) „O‟：文件名首字母，后面必须有四位数字或字母，如 日本 FANUC 系统如‘O001，O002‟；华中数控HNC21/22T系统扩展了标识程序文件的方法，可以使用任意 DOS文件名（即 8+3 文件名：1 至 8 个字母或数字加小 数点，再加 0至 3个字母或数字组成，如 “MYPART.001”、 “ O1234”等）标识零件程序。
系统可以识别的加工程序。由此可见，APT语言不能直接控制机床。 APT几经发展，形成了诸
如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、 APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface） (增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版本。
第2章 数控加工程序
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8、辅助功能字：M
由辅助操作地址符和两位数字组成。M功能的代码已标准 化。 M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于 完成加工操作时的辅助动作。 M 功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。 ● 非模态M功能（当段有效代码）：只在书写了该代 码的程序段中有效； ● 模态M功能（续效代码）：一组可相互注销的 M功 能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直 有效。 如：M02或M30 、M03、M04、M05 等。
第2章 数控加工程序
4
APT语言格式举例：
点的定义：P=POINT/10，20，15；直线的定义： L＝LINE/16，8，0，16，32，0。 机床主轴转数及旋转方向的定义：SPINDL/n， CLW 轮廓加工的外容差和内容差的定义： OUTTOL/τ INTOL/τ 刀具起始点为P：From/P； 刀具从P点以最短距离运动向L运动，直至与L相 切：GO/TO，L
2) O1、O01、O001、O0001等价； 3) 范围O1～O7999 O8000～O8999 O9000～O9999 用户区 用户区（加密、加锁） 扩展区（厂方修改）（FANUC0i）
11
第2章 数控加工程序
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、顺序号 （标识作用）
格式：N _ _ _ _ 说明： 1）范围：N1～N9999 2）N1、N01、N001、N0001等价
第2章 数控加工程序
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6、主轴转速功能字：S
由主轴地址符和数字组成，单位为‘r/min’ S指令表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成， 其表示方法有以下三种： ①转速 S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴转速 为1000r/min。 ②线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为 m/min如G96 S60表示切削点的线速度恒定为60 m/min。 ③代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速 或线速的数值，而只是主轴速度的代号。如某机床用 S00～S99表示100种转速，S40表示主轴转速为1200r/min， S41表示主轴转速为1230r/min，S00表示主轴转速为 0r/min，S99表示最高转速。
天津工程师范学院 机械系
第2章 数控加工程序
1
第1节 程序编制的基本概念
一
数控编程概述
编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的 尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度） 以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹 紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成 的代码，按一定格式编写成加工程序。
发出的加工指令声音转变为加工程序。
4）视觉系统编程：采用计算机视觉系统来自动阅读、理解图样，
由程编员在编辑过程中实时给定起刀点、下刀点和退刀点，然后自动 计算出刀位点的有关坐标值，并经后置处理，最后输出数控加工的程 序单。视觉系统编程首先由图样扫描器（常用的CCD传感器扫描器和 扫描鼓两种）扫描图样，取得一幅图像，对该图像进行预处理是为了 校正图像的几何畸变和灰度畸变，并将它转化为易处理的二值图像， 同时作断口校正、几何交点部分检测、细线化处理，以消除输入部分 分辨率的影响；然后分离并识别图样上的文字、符号、线划等元素， 并记忆它们之间的关系，对线划还需进行矢量化处理，并用直线或曲 线拟合，得到端点和分支点；将这些信息综合处理，确定图样中每条 线的意义及其尺寸大小，最后作编辑处理及刀位点坐标计算。再连接 适当的后置处理，就能输出数控加工程序单。视觉系统在编程时不需 要零件源程序和编程员，只要事先输入工艺参数即可，操作简单，能 直接与CAD的数据相连接，实现高度自动化。
数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工 艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。
第2章 数控加工程序
2
二、编程方法分类 程序编制可分成手工编程和自动编程两类。 1、手工编程：
整个程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控 代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对 于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不 多，手工编程即可实现。
3
2）语言自动编程（APT语言） •为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零 件数控加工 程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。是编程人员根据零件图纸要 求用一种直观易懂的编程语言（包括几何、工艺等语句定义）手工编写一个简短的零件源程序， 然后输给计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨迹处理，再经过后置处理，自动生成数控
注：一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序 段号的大小顺序执行的，但书写或输入程序时，建议按升序。
第2章 数控加工程序
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一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规 则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个 指令字组成的。如图2.1 所示。
程 O1000 N01 G00 U50 W60; N10 G01 U100 W500 F150 S300 M03; N…… N200 M30 ; 序
第2章 数控加工程序
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二、程序代码 国际标准化组织ISO(international standard organization)
美国电子工业协会EIA(electronic industries association) 国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。
第2章 数控加工程序
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三、程序结构
•采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机
床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.。APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件 几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直 观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高 度的自动化，集成化。 •针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体 化的系统，称为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH， Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零 件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推 动了CAD和CAM向一体化方向发展。
3、准备功能（简称G功能） 由地址符‘G‟和两位数字组成，G01，G02 等等，G功能的代号已标准化；G1、G01等 价。
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4、尺寸字（坐标字）： 由坐标地址符和数字组成，各组数字必须有 作为地址代码的字母开头。 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R； A、B、C、D、E； I、J、K。 其中， X50. X50.0 在相对坐标编程时， 都表示沿X轴移动50mm X50000
前置处理
数值计算
后置处理
将刀位数据及工艺参数等信息转换成数控机床要求的 指令代码
接口
加工程序单或纸带 NC 这里用“语言”编写的源程序和手工编程的加工程序有本质差 别:手工编程的加工程序可直接控制数控机床进行零件加工;自动 编程的源程序要经编译处理后才可被数控机床接受.
第2章 数控加工程序
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3）语音编程：语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员
2、自动编程： 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。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（APT）和语音数控自动编程、视 觉系统编程等。 1）图形数控自动编程：目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程 方式。 第2章 数控加工程序
第2章 数控加工程序
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5、进给功能字：F
由进给地址符和数字组成，单位一般为‘mm/min‟或 ‘mm/r‟ F指令表示刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干 数字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度 的指定方法。具体内容见所用机床的编程说明书。 注意事项如下： 1)当编写程序时，第一次遇到直线（G01）或圆弧 （G02/G03）插补指令时，必须编写进给率F，如果没有 编写F功能，CNC采用F0。当工作在快速定位（G00）方 式时，机床将以通过机床轴参数设定的快速进给率移动， 与编写的F指令无关。 2）F指令为模态指令，实际进给率可以通过CNC操作面 板上的进给倍率旋钮，在0～120%之间调整。
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（1）程序停止 指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此 时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重 新开始。 （对于Fanuc系统，M00为程序无条件暂停指令。程序执行到 此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回到JOG状 态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态 下，按下START键才能启动程序。） （2）程序计划停止 指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止 自动运行，只是当机床操作面板上的任选停机的开关置1时， 这个代码才有效。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。
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7、刀具功能字：T
由刀具地址符和数字组成，数字表示刀具库中刀具号。
刀具和刀具参数的选择是数控编程的重要内容，其编程格式因数控系 统不同而异，主要格式有以下两种： ①采用T指令编程 由T和数字组成。有T××和T××××两种格式，数字的位数由所 用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。 例如：T04表示选择4号刀；T0404表示选择4号刀，4号偏置值； T0400表示选择第4号刀，刀具偏置取消。 ②采用T、D指令编程 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。 在定义这两个参数时，其编程的顺序为T、D。T和D可以编写在一 起，也可以单独编写，例如：T4 D04表示选择4号刀，采用刀具偏置 表第4号的偏置尺寸；D12表示仍用4号刀，采用刀具偏置表第12号的 偏置尺寸；T2表示选择2号刀，采用与该刀具相关的刀具偏置尺寸。
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零件图样 制定工艺过程 编写零件 源程序
APT自动编程的基本步骤
选用设计工夹具,安排工艺路线,选择工艺参数 按自动编程系统规定的“语言”描述被加工零件的 几何形状,加工时刀具相对于工件的运动轨迹 翻译程序
将源程序翻译成计算机能接受和 处理的形式 刀具中心轨迹计算 刀位数据
加工程序由若干个程序段组成。 程序段由一个或若干个指令字组成，字是数控程序的最小单位。 每个指令字由地址符和数字组成（字―地址结构），代表机床的 一个位置或一个动作。地址符由字母组成，每个字母、数字、符 号（正负号）称为字符。 程序的起始符：%
程序结束符：M02或M30。
每一行程序以分号结尾。 注释符：括号“（）”内或分号“；”后的内容为注释文字。
程序段 指令字
图2.1 程序的结构
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1、程序的文件名（程序名） 格式：O _ _ _ _ 说明： 1) „O‟：文件名首字母，后面必须有四位数字或字母，如 日本 FANUC 系统如‘O001，O002‟；华中数控HNC21/22T系统扩展了标识程序文件的方法，可以使用任意 DOS文件名（即 8+3 文件名：1 至 8 个字母或数字加小 数点，再加 0至 3个字母或数字组成，如 “MYPART.001”、 “ O1234”等）标识零件程序。
系统可以识别的加工程序。由此可见，APT语言不能直接控制机床。 APT几经发展，形成了诸
如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、 APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface） (增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版本。
第2章 数控加工程序
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8、辅助功能字：M
由辅助操作地址符和两位数字组成。M功能的代码已标准 化。 M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于 完成加工操作时的辅助动作。 M 功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。 ● 非模态M功能（当段有效代码）：只在书写了该代 码的程序段中有效； ● 模态M功能（续效代码）：一组可相互注销的 M功 能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直 有效。 如：M02或M30 、M03、M04、M05 等。
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APT语言格式举例：
点的定义：P=POINT/10，20，15；直线的定义： L＝LINE/16，8，0，16，32，0。 机床主轴转数及旋转方向的定义：SPINDL/n， CLW 轮廓加工的外容差和内容差的定义： OUTTOL/τ INTOL/τ 刀具起始点为P：From/P； 刀具从P点以最短距离运动向L运动，直至与L相 切：GO/TO，L
2) O1、O01、O001、O0001等价； 3) 范围O1～O7999 O8000～O8999 O9000～O9999 用户区 用户区（加密、加锁） 扩展区（厂方修改）（FANUC0i）
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第2章 数控加工程序
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、顺序号 （标识作用）
格式：N _ _ _ _ 说明： 1）范围：N1～N9999 2）N1、N01、N001、N0001等价
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6、主轴转速功能字：S
由主轴地址符和数字组成，单位为‘r/min’ S指令表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成， 其表示方法有以下三种： ①转速 S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴转速 为1000r/min。 ②线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为 m/min如G96 S60表示切削点的线速度恒定为60 m/min。 ③代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速 或线速的数值，而只是主轴速度的代号。如某机床用 S00～S99表示100种转速，S40表示主轴转速为1200r/min， S41表示主轴转速为1230r/min，S00表示主轴转速为 0r/min，S99表示最高转速。
天津工程师范学院 机械系
第2章 数控加工程序
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第1节 程序编制的基本概念
一
数控编程概述
编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的 尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度） 以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹 紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成 的代码，按一定格式编写成加工程序。
发出的加工指令声音转变为加工程序。
4）视觉系统编程：采用计算机视觉系统来自动阅读、理解图样，
由程编员在编辑过程中实时给定起刀点、下刀点和退刀点，然后自动 计算出刀位点的有关坐标值，并经后置处理，最后输出数控加工的程 序单。视觉系统编程首先由图样扫描器（常用的CCD传感器扫描器和 扫描鼓两种）扫描图样，取得一幅图像，对该图像进行预处理是为了 校正图像的几何畸变和灰度畸变，并将它转化为易处理的二值图像， 同时作断口校正、几何交点部分检测、细线化处理，以消除输入部分 分辨率的影响；然后分离并识别图样上的文字、符号、线划等元素， 并记忆它们之间的关系，对线划还需进行矢量化处理，并用直线或曲 线拟合，得到端点和分支点；将这些信息综合处理，确定图样中每条 线的意义及其尺寸大小，最后作编辑处理及刀位点坐标计算。再连接 适当的后置处理，就能输出数控加工程序单。视觉系统在编程时不需 要零件源程序和编程员，只要事先输入工艺参数即可，操作简单，能 直接与CAD的数据相连接，实现高度自动化。
数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工 艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。
第2章 数控加工程序
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二、编程方法分类 程序编制可分成手工编程和自动编程两类。 1、手工编程：
整个程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控 代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对 于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不 多，手工编程即可实现。
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2）语言自动编程（APT语言） •为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零 件数控加工 程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。是编程人员根据零件图纸要 求用一种直观易懂的编程语言（包括几何、工艺等语句定义）手工编写一个简短的零件源程序， 然后输给计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨迹处理，再经过后置处理，自动生成数控
注：一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序 段号的大小顺序执行的，但书写或输入程序时，建议按升序。
第2章 数控加工程序
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一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规 则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个 指令字组成的。如图2.1 所示。
程 O1000 N01 G00 U50 W60; N10 G01 U100 W500 F150 S300 M03; N…… N200 M30 ; 序
第2章 数控加工程序
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二、程序代码 国际标准化组织ISO(international standard organization)
美国电子工业协会EIA(electronic industries association) 国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。
第2章 数控加工程序
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三、程序结构
•采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机
床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.。APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件 几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直 观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高 度的自动化，集成化。 •针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体 化的系统，称为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH， Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零 件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推 动了CAD和CAM向一体化方向发展。
3、准备功能（简称G功能） 由地址符‘G‟和两位数字组成，G01，G02 等等，G功能的代号已标准化；G1、G01等 价。
第2章 数控加工程序
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4、尺寸字（坐标字）： 由坐标地址符和数字组成，各组数字必须有 作为地址代码的字母开头。 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R； A、B、C、D、E； I、J、K。 其中， X50. X50.0 在相对坐标编程时， 都表示沿X轴移动50mm X50000
前置处理
数值计算
后置处理
将刀位数据及工艺参数等信息转换成数控机床要求的 指令代码
接口
加工程序单或纸带 NC 这里用“语言”编写的源程序和手工编程的加工程序有本质差 别:手工编程的加工程序可直接控制数控机床进行零件加工;自动 编程的源程序要经编译处理后才可被数控机床接受.
第2章 数控加工程序
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3）语音编程：语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员
2、自动编程： 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。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（APT）和语音数控自动编程、视 觉系统编程等。 1）图形数控自动编程：目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程 方式。 第2章 数控加工程序
第2章 数控加工程序
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5、进给功能字：F
由进给地址符和数字组成，单位一般为‘mm/min‟或 ‘mm/r‟ F指令表示刀具中心运动时的进给速度。由F和其后的若干 数字组成。数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度 的指定方法。具体内容见所用机床的编程说明书。 注意事项如下： 1)当编写程序时，第一次遇到直线（G01）或圆弧 （G02/G03）插补指令时，必须编写进给率F，如果没有 编写F功能，CNC采用F0。当工作在快速定位（G00）方 式时，机床将以通过机床轴参数设定的快速进给率移动， 与编写的F指令无关。 2）F指令为模态指令，实际进给率可以通过CNC操作面 板上的进给倍率旋钮，在0～120%之间调整。
第2章 数控加工程序
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（1）程序停止 指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此 时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重 新开始。 （对于Fanuc系统，M00为程序无条件暂停指令。程序执行到 此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回到JOG状 态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态 下，按下START键才能启动程序。） （2）程序计划停止 指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止 自动运行，只是当机床操作面板上的任选停机的开关置1时， 这个代码才有效。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。