数 控 技 术

1. 数 控 技 术 华中科技大学机械科学与工程学院

2. 第2章 数控加工程序编制 2.1 概述 2.2 指令及程序结构 2.3 编程应用举例 2.4 自动编程

3. 2.2 指令及程序结构 主要内容 2.2.1 指令字和地址 2.2.2 程序结构 2.2.3 部分指令详解

4. 2.2 指令及程序结构 2.2.1 指令字和地址 主要内容 1) 指令字 • 数控系统操作指令的总称，又称指令或编程指令 • 由文字、数字、符号以及它们的组合组成 • 程序的最小功能单元 例如: G01 X100 Y100 2) 地址 • 指令中的信息单位，如G、M、X、Y、Z等。

5. 2.2 指令及程序结构 主要内容

6. 2.2 指令及程序结构 常用地址码及其含义 主要内容

7. 2.2 指令及程序结构 • 2.2.1.1 准备功能G指令 主要内容 • 功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、补偿、暂停等操作。 • 组成：G后带二位数字组成，共有100种（G00～G99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。 • 示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等。 说明：随着数控技术的发展，一些数控系统中G指令已有用三位数字表示，超过100种。

8. 2.2 指令及程序结构 2.2.1.2 辅助功能M指令 主要内容 • 功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。 如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等。 • 组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00～M99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。 • 示例：M02，M03，M08等。 说明：随着数控技术的发展，一些数控系统中M指令已有用三位数字表示，超过100种。

9. 2.2 指令及程序结构 2.2.1.3 F、S、T指令 主要内容 F 指令 —— 指定（合成）进给速度指令 组成：F 后带若干位数字，如F150、F3500等。 其中数字表示实际的合成速度值。它是摸态指令。 S指令（切削速度）——指定主轴转速指令 组成：S 后带若干位数字，如S500、S3500等。 其中数字表示实际的主轴转速值。它是摸态指令。 T、D 指令 组成：T、D 后跟两位数字，如 T11、D02等。 指定刀具号和半径存放寄存器号指令。

10. 2.2 指令及程序结构 2.2.1.4 其他指令 尺寸指令 X、Y、Z 、U、V、W指令 指定直线坐标轴、移动方向和目标位置指令。 组成：后带符号的数字组成。如X100.987、 Y-340.6542等 ，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。 单位：mm、μm（公制）或 inch（英制） 。视用户 选定的编程单位而定。

11. 2.2 指令及程序结构 • I、J、K、R 指令 • 圆弧插补圆心位置和半径指定指令。 • 组成：后带符号的数字组成。如I10.321、J-34.542、R30.839等 ，其中带符号数字表示圆心位置或半径值。 • 单位：mm、μm（公制）或 inch（英制） 。 • 视用户选定的编程单位而定。

12. 2.2 指令及程序结构 程序名和子程序调用指令 用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。 组成：① 子程序名指令　地址符（字母或符号，如O、%等）后带若干数字组成； ② 子程序调用指令 地址符 +调用子程序名部分 +调用次数部分。 示例：M98P08L12（FANUC、华中数控系统） 主要内容

13. 2.2 指令及程序结构 程序段标号，程序段结束字符以及变量 组成： ① 程序段标号指令:地址符 N 后带若干数字组成； ② 程序段结束指令:每一个程序段都应有结束符，它是数控系统编译程序的标志。常用的有：“ * ” 、“；”、“LF”、“NL”、“CR”等, 视具体数控系统而定。 ③ 变量: 为简化编程有些系统还允许采用变量编程，从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如#、R等）后带若干数字组成。 主要内容

14. 2.2 指令及程序结构 主要内容 2.2.1 指令字和地址 2.2.2 程序结构 2.2.3 部分指令详解

15. 2.2 指令及程序结构 • 程序的组成 一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成. • %0001； 程序名 • N01 G92 X50.0 Y20.0 ； • N02 ………………； • N03 ………………； 程序体 • N04 ………………； • N05 …………………; • M30 ； 程序结束 2.2.2 程序的结构 主要内容

16. 2.2 指令及程序结构 • 程序名 • 程序名是一个程序必需的标识符。 • 组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有： • “%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。 • 示例：国产华中I型系统 “%”，日本FANUC 系统 “O”。 • 后面所带的数字一般为4～8位。 • 如：%2000 主要内容

17. 2.2 指令及程序结构 程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。 组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。 程序结束 它是以程序结束指令M02 或M30，结束整个程序的运行。 主要内容

18. 2.2 指令及程序结构 程序段的一般格式 定义：程序段中指令的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式。 • 目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式） • N03G91 G01X50 Y60F200S400M03 M08； 主要内容 程序段结束符 进给速度指令 程序段号 尺寸指令 主轴转速指令 G指令 M指令

19. 2.2 指令及程序结构 主要内容 地址符可变程序段格式的特点： • 程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。 • 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 。 • 上段相同的摸态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。

20. 2.2 指令及程序结构 主程序与子程序 主要内容 主程序： N01……； N02……； N11 调用子程序1； N28 调用子程序8； N××……M02 ； …… 子程序1： N01……； N××……M99 ； 子程序8： N01……; N××……M99 ； 在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。

21. 2.2 指令及程序结构 主程序和子程序的关系 主要内容 O0010； …… M99; O0020； …… M98P0010 M99; O1000； …… M98P0020; M30; 子程序 子程序 主程序

22. 1800 2.2 指令及程序结构 O2002 N01 G91 G00 G41 D01 X-50 Y25 S400 M03 M08 ； N02 M98 P01 L10 ； N03 G40 M02 ； O0001 N01 G00 Z-25 ； N02 G01 Y-50 F100 ； N03 X50 ； N04 G03 Y50 J25 ； N05 G01 X-55 ； N06 G00 Z25 ； N07 X165 ； N08 M99 ； 对刀点 160×10=1600 R25 190 50 50 70 10 160

23. 2.2 指令及程序结构 2.2.1 指令字和地址 2.2.2 程序结构 2.2.3 部分指令详解 主要内容

24. 2.2 指令及程序结构 2.2.3 部分指令详解 2.2.3.1 与坐标系有关的指令 2.2.3.2 与控制方式有关的指令 2.2.3.3 刀具补偿指令 2.2.3.4 暂停指令 2.2.3.5 辅助功能指令 2.2.3.6 其它功能指令 2.2.3.7 宏指令

25. 2.2 指令及程序结构 2.2.3.1 与坐标系有关的指令 1）坐标编程方式指令:G90/G91 • 作用：规定是绝对值编程还是相对值编程。 • G90功能:绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的距离。 • G91功能:相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。 • 性质：G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。

26. 2.2 指令及程序结构 • G90/G91 应用举例： • 要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3点

27. (100,100) O 2.2 指令及程序结构 2）临时工件坐标系设定指令：G92 用于设定工件坐标系原点到刀具起点(当前点)的有向距离。 • 示例: • G92 X100 Y100 • 含义： • 起刀点(当前点)在工件坐标系下的坐标值为: (100, 100)

28. Y Y ′ 120 100 80 工件 60 刀具起始点 X 40 ′ O ′ 工件坐标系 X Y 20 （ 200， ） 20 X O 40 80 120 160 200 机床坐标系 2.2 指令及程序结构 主要内容 G92X160.0Y-20.0；

29. 2.2 指令及程序结构 3）工件坐标设定指令：G54-G59 操作者在实际加工前，测量工件原点与机床原点之间的偏置值，并在数控系统中预先设定。这个值叫做“工件零点偏置”。 主要内容

30. 2.2 指令及程序结构 4）坐标平面选择指令G17、G18、G19

31. 2.2 指令及程序结构 5）其它坐标系指令 其它坐标系指令： G52 局部坐标系设定 G53 直接机床坐标系编程 参考所用数控系统的编程说明书

32. 2.2 指令及程序结构 2.2.3.2 与控制方式有关的指令 • 说明： 指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点 • 示例： • G90 G00 X100 Y10 Z150 • G91 G00 X10 Y-100 Z-130 1） 快速定位指令： G00

33. 2.2 指令及程序结构 • 模态指令与非模态的含义 -G90 G00 X100 Y100 Z100 • G90 G00 X200 Y100 Z100 • G90 G00 X200 Y200 Z100 • G90 G00 X100 Y200 Z100 • G90 G00 X100 Y100 Z100 G90 G00 X100 Y100 Z100 X200 Z200 X100 Y100 • 非模态G功能:只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。 • 模态G功能：一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。

34. 2.2 指令及程序结构 2）直线进给指令：G01 • 格式：G01 X _Y_ Z_F_ • X_ Y_ Z_ :终点位置 • F_ :合成的进给速度 • 说明： • 指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点. • 示例： • G90 G01 X100 Y100 Z100 F200 • G91 G01 X-100 Y130 Z110 F200

35. 2.2 指令及程序结构 • G01 与 G00 的区别 • G00 各轴独自以最大速度运动 • G01 各轴联动以指令速度为合成速度运动

36. 2.2 指令及程序结构

37. 2.2 指令及程序结构 课堂练习：试用G01完成下图轨迹O点为起刀点，A点为第一点

38. 2.2 指令及程序结构 3）圆弧进给指令:G02、G03 • 作用：圆弧进给，G02：顺时针圆弧；G03: 逆时针圆弧 • 性质：模态功能 • 格式： XY平面 XZ平面 YZ平面

39. 2.2 指令及程序结构 • 格式说明: • G17 XY平面 • G18 XZ平面 • G19 YZ平面 • XYZ:圆弧终点，在G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量 • IJK:圆心相对于圆弧起点的偏移值,等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标 • R: 圆弧半径，当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，否则R为负值 • F:被编程的两个轴的合成进给速度

40. 2.2 指令及程序结构 • 整圆编程示例

41. Y … G03 - G03 X60 Y10 G90 I 40 J0 F 3 00 … (20,10) (60,10) … … G 1 7 O X - G03 X0 Y0 G91 I 40 J0 F 3 00 … 2.2 指令及程序结构 • 整圆编程示例 G03

42. Y … G02 - G02 X60 Y10 G90 I 40 J0 F 3 00 … (20,10) (60,10) … … G 1 7 O X - G02 X0 Y0 G91 I 40 J0 F 3 00 … 2.2 指令及程序结构 • 整圆编程示例 G02

43. 2.2 指令及程序结构 • 圆弧编程示例

44. 2.2 指令及程序结构

45. 2.2 指令及程序结构

46. 2.2 指令及程序结构

47. 2.2 指令及程序结构 课堂练习：给出下列圆弧轨迹的四种编程指令

48. 2.2 指令及程序结构 2.2.3.3 刀具补偿指令 1）刀具半径补偿G40，G41，G42 • 刀具半径补偿问题的提出 • 对刀→刀位点 立铣刀、端铣刀 指状铣刀 球头铣刀 y 200 200 x

49. 刀 补偿量 具 刀具旋 前 转方向 刀 刀具旋 进 具 转方向 方 前 向 进 在前进方向 方 左侧补偿 在前进方向 向 右侧补偿 补偿量 (a) (b) (a) 左刀补 (b) 右刀补 2.2 指令及程序结构

50. 2.2 指令及程序结构 2) 刀具长度补偿G43，G44，G49 • 格式：G17/G18/G19 G43/G44 X_Y_Z_H_ • 说明： • G49：取消刀具长度补偿； • G43：正向偏置(补偿轴终点加上偏置值)； • G44：负向偏置(补偿轴终点减去偏置值)； • G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。 • H ：刀具长度补偿偏置号(H00-H99)，它代表了刀补表中对应的长度补偿值。