第2章 数控机床的程序编制

刀具以各轴独立的快速移动速度定位。
通常刀具的轨迹不是直线。 要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。 而快速运动状态下的碰撞就更加危险。
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2.3.4 与定位和加工相关的G指令
（2）直线插补指令G01

G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置 沿直线移动到指令给出的目标位置 指令格式： Nxx G90（或G91）G01 X__ Y__ Z__ F__ LF

分为：顺时针圆弧插补指令G02和逆时针插补指令G03
所谓顺圆和逆圆是指从垂直于所选择的运动平面的坐
标轴的正方向-》负方向看，判断圆弧的顺逆。
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2.3.4 与定位和加工相关的G指令
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2.3.4 与定位和加工相关的G指令

圆弧编程示例（1） 把图上的轨迹分别用绝对值方式和 增量方式编程： G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F30.0；
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2.3.2 子程序和用户宏程序
（2）变量参数编程与用户宏程序

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在常规的主程序和子程序内，几乎所有的功能字，尤其是 尺寸字，都有严格的地址和随后的数字（数值）。 所谓宏程序就是含有变量的子程序，在程序中调用宏程序 的指令称为用户宏指令，系统可以使用用户宏程序的功能 叫做用户宏功能。 执行时只需写出用户宏命令，就可以执行其用户宏功能。 在用户宏程序中，可以使用运算式及转向语句，有的还可 以使用多种函数。
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2.1 程序编制的基本知识

数控机床是按照事先编制好的加工程序自动地对工件进行 加工的高效自动化设备。 在数控机床上加工零件时，要把加工零件的全部工艺过程、 工艺参数和轨迹数据，以信息的形式记录在控制介质上，

用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部加工过
程。

从零件图纸到获得数控机床所需控制介质的全部过程称为
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2.3.1 程序段格式

典型的程序段可书写成下列格式： ： N__ Gxx X__ Y__ Z__ F__ S__ T__ Mxx LF（或CR） 例如： N10 G01 X40.0 Z20.0 F0.2；

其中，N为程序段地址码，用于指令程序段号；G为指令动作 方式的准备功能地址， G01 为直线插补指令； X 为坐标轴 地址，后面的数字表示刀具移动的目标点坐标； F 为进给 量指令地址，后面的数字表示进给量。
系统运行开始，一般要通过自动或手动进行返回参考点 运行，以便建立机床的坐标系。
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2.2.3 数控机床的坐标系统
（2）机床参考点R

在大多数情况下，当已经装好刀具和工件时，机床的零点 已不能返回，因而需设机床参考点。 机床参考点是由机床制造厂家定义的一个点，R和M的坐 标位置关系是固定的，其位置参数存放在数控系统中。 当数控系统启动时，都要执行返回参考点R，由此建立各 种坐标系。
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2.3.3 与坐标相关的G指令
（2）工件坐标系设定的预置寄存指令G92

工件编程坐标系的预置寄存指令，用G92指令指定参考点在工 件坐标系中的位置 指令格式：G92 X _ Y_ Z_ *

程序编制时，使用的是工件坐标系，其编程起点即为刀具开
始运动的起刀点。

在开始运动之前，应将工件坐标系告诉系统。通过把编程中 起刀点的位置在工件坐标系中设定，来确定工件坐标系。
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2.2.3 数控机床的坐标系统
（3）绝对坐标系与增量坐标系

刀具（或机床）运动位置的坐标值是相对于固定的坐标原 点给出的，称为绝对坐标值,该坐标系称为绝对坐标系。 刀具（或机床）运动位置的坐标值相对于前一位置，而不

是相对于固定的坐标原点给出的，称为增量（或相对）坐
标值,该坐标系称为增量（或相对）坐标系。



参考点R用挡块和限位开关精确地预先确定好的，多位于 加工区域的边缘。
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2.2.3 数控机床的坐标系统
（3）工件坐标系

编程时直接使用机床坐标系计算被加工工件的坐标点会 很不方便，所以一般要建立工件坐标系，也称为编程坐 标系。 工件坐标系的原点应该尽可能选择在零件的设计基准或 工艺基准上，并考虑到编程的方便性。 工件原点也称编程原点，可以设定在工件（或夹具）的 适当位置上。当工件安装在机床上之后要使工件原点与 机床原点建立起尺寸联系。
第2章 数控机床的程序编制

本章主要介绍数控加工程序编制的基本概念、数控加工程
序结构和指令、编程中的数学处理和图形交互自动编程等
内容。

学习数控机床零件程序编制的基本原理，能使编程人员编 制出理想的加工程序；能使工程技术人员理解数控机床的 工作原理，合理进行数控机床的使用，维护与管理；能使
产品设计人员在产品设计中保证产品零件的结构工艺性。
该指令表示程序中的编程尺寸是按相对坐标给定的
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②G91相对坐标值编程指令

2.3.3 与坐标相关的G指令
③有的数控系统为了编程尺寸计算方便，可以允许采用
绝对尺寸和相对尺寸混合编制，

即允许在同一程序段内即可用绝对尺寸来表示，也有用 相对尺寸来表示。

这样就不用 G90 或 G91 来进行绝对或相对编程设定，而 采用地址符 X 、 Y 、 Z 表示绝对尺寸，地址符 U 、 V 、 W 表示相对尺寸。
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2.3.3 与坐标相关的G指令
（4）工件坐标零点偏置指令G54~G59

许多 CNC 系统可分别用 G54 ， G55 ， G56 ， G57 ， G58 ， G59指令设定多种不同的工件坐标系，称为零点偏置。 有的可直接用程序指令设定，多数是事先在相应的参数表 中设定。 事先用手动（MDI）输入或者程序设定各轴参考点到机床 各轴坐标系零点的距离，然后使用G54-G59调用

在数控系统中，移动到一个坐标系的特定点运动可以用绝
对坐标系或增量坐标系。绝对与增量坐标系可通过指令
G90/G91进行选择
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2.3 指令代码和程序结构
2.3.1 程序段格式



程序段格式指程序中的字、字符、数据的安排规则。 不同的数控系统有不同的程序段格式，格式不符合规定， 数控系统便不能接受，则程序将不被执行而出现报警提 示。 完整的数控加工程序由程序号和程序段构成，每个程序 段由顺序排列的功能字或指令代码构成，功能字一律由 字母及其后续的数字组成，称为字地址格式。 我国的GB8870-1988标准对零件加工程序的结构与格式已 做了具体规定。



若在工作台上同时加工多个零件时，可以设定不同的程序 原点，可建立G54-G59 6个加工坐标系。
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2.3.4 与定位和加工相关的G指令
（1）G00：快速点定位
G90 格式： G00 LF(CR) G91
Nxx G90（或G91） G00 X__ Y__ Z__ LF
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2.3.3 与坐标相关的G指令

准备功能是确定机床的一种工作状态，由G代码及后接2位 数表示，规定其所在的程序段的意义。 (1)一次性代码：只在被指令的程序段有效；
G代码有以下两种类型：

(2)模态G代码：在同组其它G代码指令前一直有效。
所谓模态方式 G 指令是一旦设定其功能在后续程序段中保 持有效，直到被同组中其他指令字所代替或注销。非模态 方式的G指令仅在其出现的单程序段中有效。
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2.2.2 机床的坐标轴与运动方向
图2-1 右手直角笛卡尔坐标系
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2.2.3 数控机床的坐标系统
（1）机床坐标系

在确定了机床各坐标轴及方向后，须进一步确定坐标系 原点的位置。
机床坐标系原点是机床上的一个固定点。


可通过机床参考点间接确定，机床制造厂在机床装配时 要使用行程开关等精确地确定机床参考点的坐标尺寸。
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2.2.2 机床的坐标轴与运动方向

机床坐标系是机床上固有的坐标系，每一个直线运动和圆周 运动都要定义一个坐标轴，并设有固定的坐标原点。

标准的坐标系采用右手笛卡尔坐标系,基本坐标轴为X、Y、
Z直角坐标，对应每个坐标轴的旋转坐标符号为A、B、C。

工件运动坐标轴则用加“′”的字母表示，根据相对运动关系其 方向恰好与相应刀具运动坐标轴的方向相反，如图2-1所示
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2.3.3 与坐标相关的G指令
（3）机床坐标系选择指令G53 格式： G90 G53 X_ Y_ Z_ *

使刀具移动到机床坐标系中坐标值为X、Y、Z的点上。 G53为非模态指令，仅在它所在的程序段中和绝对值指令 G90时有效，在增量值指令G91时无效。 当刀具要移动到机床上某一预选点时，使用该指令 当执行 G53 指令时，应该取消刀具半径补偿、刀具长度 补偿和刀具位置偏置，机床坐标系必须在G53指令执行之 前建立，即在接通电源后，至少回过一次参考点。
对于点位加工或几何形状较为简单的零件 , 可采用手工 程序编制；

对于形状较复杂的零件，据统计手工编程时间与自动编 程时间比近似为30:1。

掌握手工编程是学习计算机辅助编程的基础
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2.2 程序编制的有关规定 2.2.1 程序编制的国际标准和国家标准

数控代码标准有美国电子工业协会制定的EIA-RS244和国 际标准化协会制定的ISO-RS840两种标准。 这两种代码的区别不仅仅是每种字符的二进制八位数的编 码不同，而且功能代码的符号、含义和数量都有很大区别。 ISO代码主要在计算机和数据通讯中使用，1965年以后才 开始在数控机床中使用。 ISO代码的特点是每一行的孔数必须为偶数，EIA代码的 每一行孔数是奇数。
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2.3.2 子程序和用户宏程序
（1）主程序和子程序

一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序要使 用它。可以把这组程序段摘出来，命名后单独存储，称为 子程序。 子程序是可由适当的机床控制指令调用的一段加工程序， 它在加工中具有独立的意义。 调用第一层子程序的指令所在的加工程序叫做主程序。调 用子程序的指令也是一个程序段，它一般是由子程序调用 指令、子程序名称和调用次数等组成。
或G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F30.0；
或G02 X50.0 Z30.0 R25.0 F30.0；
或G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F30.0；

圆弧插补的进给速度用F指定，为 刀具沿着圆弧切线方向的速度。
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2.3.5 刀具补偿指令
（1）刀具补偿原理与功能 数控机床安装刀具的刀架和主轴头上必须设置一个参考点， 称为刀架参考点，该点在机床完成参考点运行后应与机床 参考点重合。 在加工过程中， CNC 系统是通过对刀架参考点的控制来实 现对刀具的位置控制，但实际切削时是使用刀尖或刀刃边 缘完成切削。 因此需要在刀架参考点与刀具切削点之间进行位置偏置， 使数控系统的控制对象由刀架参考点变换到刀尖或刀刃边 缘，这种变换过程称之为刀具补偿。 刀具补偿有半径补偿和长度补偿两大类


由IP 指定的移动量，根据指令的X，Z/U，W分别为绝对 值或增量值。
由F指定进给速度，F在没有新的指令以前，总是有效。
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2.3.4 与定位和加工相关的G指令
（3）顺圆G02 、逆圆03插补指令

圆弧插补指令
控制刀具在指定平面内，按给定的进给
速度F作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。
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2.3.3 与坐标相关的G指令
（1）G90/G91：绝对增量坐标 ①G90绝对坐标值编程指令

表示后继程序中的所有编程尺寸是按绝对坐标值给定的， 在编程时用G92指令来设定一个工件绝对坐标原点，所有 编程尺寸都按这一原点来给定。

一般数控系统在初态时，自动设置为G90绝对值编程状态。
数控编程
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2.1.1 程序编制的步骤与内容


一般来说，程序编制过程主要包括：分析图纸、工艺处理、 数学处理、编制程序清单、输入程序及程序检验。 所谓数控编程是指由分析零件图纸到程序检验的全部过程。
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2.1.2 数控编程方法
（1）手工编程

人工完成程序编制过程中的全部工作称为手工程序编制