单元02：数控铣床程序编制基础 主讲教师：王小虎.

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1 单元02：数控铣床程序编制基础 主讲教师：王小虎

2 数控机床坐标系 数控铣床程序编制基础 基本运动指令G01、G00及其应用

3 一、数控机床坐标系 1.机床坐标系 2.机床原点、机床参考点 3.编程坐标系 4.加工坐标系

4 机床坐标系 1 在数控机床上加工零件，机床动作是由数控系统发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系，也叫标准坐标系。机床坐标系是机床上固有的，用来确定工件坐标系的基本坐标系。 立式升降台铣床坐标系 卧式升降台铣床坐标系

5 1.机床坐标系的确定原则 （1）右手笛卡尔直角坐标系原则 （2）刀具相对于静止工件运动原则 （3）运动方向判断原则
工件不动，刀具相对于工件运动。 （3）运动方向判断原则 以增大工件和刀具间距离的方向为正方向。

6 2.机床坐标系的确定方法 1.Z轴 机床坐标轴的确定 2.X轴 3.Y轴 4.旋转轴 由传递切削力的主轴所决定， 与主轴轴线平行 。
与主轴轴线平行 。 2.X轴 机床坐标轴的确定 一般为水平方向， 垂直于Z轴且平行于工件装夹面。 3.Y轴 用右手笛卡儿直角坐标系判别。 4.旋转轴 用右手螺旋定则判别。

7 机床原点、机床参考点 2 1.机床原点 机床原点（亦称为机床零点）是机床上设置的一个固定点，用以确定机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已设置好，一般情况下不允许用户进行更改，机床原点又是数控机床加工运动的基准参考点，数控铣床的机床原点一般设在刀具远离工件的极限点处，即各坐标轴正方向的极限点处。

8 2.机床参考点 机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，机床参考点与机床原点的距离由系统参数设定。如果其值为零，则表示机床参考点与机床原点重合，则机床开机返回机床参考点（回零）后显示的机床坐标系的值为零；如果其值不为零，则机床开机回参考点后显示的机床坐标系的值即是系统参数中设定的距离值。 对于大多数数控机床，开机第一步总是首先进行返回机床参考点操作。开机回参考点的目的就是为了建立机床坐标系，并确定机床坐标系的原点。该坐标系一经建立，只要机床不断电，将永远保持不变，并且不能通过编程对它进行修改。

9 编程坐标系 3 编程坐标系是针对某一工件，根据零件图样而建立的用于编制加工程序的坐标系。编程坐标系的原点称为编程原点，它是编制加工程序时进行数据计算的基准点。 编程原点的一般选择方法 非对称图形 编程原点在高度方向一般取在工件的上表面。编程原点在水平方向的选择有两种情况：当工件对称时，一般以对称中心作为编程原点；当工件不对称时，一般选取工件其中的一角或尺寸标注基准作为编程原点，另外，还需要考虑编程数据计算是否方便等因素。 对称图形

10 加工坐标系 4 加工原点 加工原点亦称工件原点。是指工件（毛坯）在机床上被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的坐标位置。加工原点与编程原点的区别在于它们的确定位置不同，加工原点是在实际被加工工件（毛坯）上确定的加工基准，而编程原点是在图纸上确定的编程基准；加工原点相对于实际工件（毛坯）的位置可以发生改变，编程原点相对于图纸上工件位置是固定的。 当毛坯上的加工余量不均匀时，需要合理选择加工原点，才能保证工件加工结果的完整性。 加工原点的设置

11 加工坐标系 4 加工坐标系 加工坐标系亦称工件坐标系，当加工原点确定后，加工坐标系便随之确定。加工坐标系的各坐标轴方向与编程坐标系各坐标轴方向相同。

12 二、数控铣床程序编制基础 1.数控编程基础知识 2.数控系统常用基本指令

13 1 数控编程基础知识 1.数控编程定义 2.数控编程的分类
为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程序，制作程序的过程称为数控编程。 2.数控编程的分类 手工编程 分类 自动编程

14 3.数控编程的内容与步骤 分析零件图样 确定加工工艺 数值计算 编写程序单 制作控制介质 校验程序 零件图样 数控机床

15 4.数控编程的数学运算 对零件图形进行数学处理是数控编程前的主要准备工作之一。根据零件图样，用适当的方法将数控编程有关数据计算出来的过程，称为数学运算。数学运算的内容包括零件轮廓的基点和节点坐标以及刀位点轨迹坐标的计算。 （1）基点的计算 ①人工求解 基 点 坐标值 O X0 Y0 A Y12.0 B X64.279 Y51.551 C X110.0 Y26.0 D

16 （1）基点的计算 ② CAD软件绘图分析

17 （2）节点的计算 如果零件轮廓是由直线或圆弧之外的其它曲线构成，而数控系统又不具备该曲线的插补功能，其数据计算就比较复杂。为了方便这类曲线数据的计算，将其按数控系统的插补功能要求，在满足允许误差的条件下，用若干直线或圆弧来逼近，便能够为其数据计算提供方便。通常将这些相邻直线段或圆弧段的交点或切点称为节点。 在进行数控编程前，首先需要计算出各节点坐标值，但用人工求解的方法比较复杂，通常情况下需要借助CAD/CAM软件进行处理，按相邻两节点间的直线进行编程。如右图所示，通过选择7个节点，使用6个直线段来逼近该曲线，因而有6个直线插补程序段。当节点的数量越多，由直线逼近曲线而产生的误差越小，同时程序段则越多。可以看出，节点数目的多少，决定了加工精度及程序长度。

18 5.数控加工程序的格式 （1）程序的组成 一个完整的程序由程序名、程序内容和程序结束组成。 % 程序起始符 O0010； 程序名
N10 G90 G94 G40 G17 G21； 程序内容 N20 G54 G00 X Y150.0； N30 M03 S600； N40 G43 Z100.0 H01； N50 G00 Z5.0 M08； …… N100 G00 Z100.0 M09； N110 M30； 程序结束 程序结束符

19 ①程序名 ②程序内容 ③程序结束 ④程序起始符/结束符
区别零件加工程序的代号称为程序名，同一数控系统中的程序名不能重复，程序名必须单独占一行。 FANUC系统程序名的书写格式为O××××，其中O为地址符，其后为四位数字，值从0000到9999，在书写时其数字前的零可以省略不写。 ②程序内容 程序内容是整个加工程序的核心，它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令字构成，它表示数控机床中除程序结束外的全部动作。 ③程序结束 程序结束由程序结束指令构成，它必须写在程序的最后。可以作为程序结束标记的M指令有M02和M30，它们代表零件加工程序的结束。 ④程序起始符/结束符 程序起始符与结束符为同一字符，用以区分不同的程序文件。在手工输入程序时该符号被数控系统自动添加，不需要单独输入。

20 （2）程序段的组成 程序段是程序的基本组成部分，每个程序段由若干个地址字构成，而地址字又由表示地址的英文字母、特殊文字和数字构成。 N G X Y F M S T ； ( ) 程序 段号 准备 功能 尺寸字 进给 辅助 主轴 刀具 结束 标记 程序段注释 程序段中间部分 如：N10 G01 X20. Y30. F120 M03 S1000 T01；（FIRST LINE）

21 ①程序段号与程序段结束 程序段由程序段号N××开始，以程序段结束标记“；”结束，不同数控系统的程序段结束标记各不相同。本书介绍FANUC数控系统，故其结束标记为“；”。 N××为程序段号，由地址符N和后面的若干位数字表示。在大部分系统中，程序段号仅作为“跳转”或“程序检索”的目标位置指示。因此，它的大小及顺序可以颠倒，也可以省略。程序段在存储器内以输入的先后顺序排列，而程序的执行是严格按信息在存储器内的先后顺序逐段执行，即执行的先后顺序与程序段号无关。 ②程序段的中间部分 程序段的中间部分是程序段的内容，主要包括准备功能字、尺寸功能字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字等，但并不是所有程序段都必须包含这些功能字，有时一个程序段内可仅含有其中一个或几个功能字。 ③程序段注释 为了方便检查、阅读数控程序，可在程序中写入注释信息。注释不会影响程序的正常运行。FANUC系统的程序段注释用“( )”括起来放在程序段的最后，且只能放在程序段的最后，不允许插在地址和数字之间。 如：N10 G01 G43 Z H01； （Tool 1）

22 6.数控系统常用的功能 （1）准备功能 数控系统常用功能有准备功能、辅助功能、其他功能三种，这些功能是编制加工程序的基础。
准备功能又称G功能（G指令），是数控机床完成某些准备动作的指令。它由地址符G和后面的两位数字组成，从G00～G99共100种，如G01、G90等。 G指令 组别 功 能 ◤G00 01 快速点定位 ◤G01 直线插补（进给速度） G02 圆弧/螺旋线插补（顺圆） G03 圆弧/螺旋线插补（逆圆） G04 00 暂停 ◤G15 17 极坐标指令取消 G16 极坐标指令 右表是部分G指令

23 （2）辅助功能 辅助功能又称M功能（M指令）。它由地址符M和后面的两位数字组成，从M00~M99共100种。辅助功能主要控制机床或系统的各种辅助动作，如切削液的开与关、主轴的正反转及停止、程序的结束等。 指令 功 能 M00 停止程序运行 M06 换刀 M01 选择性停止 M08 切削液开启 M02 结束程序运行 M09 切削液关闭 M03 主轴正转 M30 程序结束运行且返回程序头 M04 主轴反转 M98 子程序调用 M05 主轴停转 M99 子程序结束

24 （3）其它功能 ①坐标功能字 坐标功能字又称尺寸功能字，用来设定机床各坐标的位移量。它一般以X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E以及I、J、K等地址符为首，在地址符后紧跟“+”或“–”号和一串数字表示，分别用于指定直线坐标、角度坐标及圆心坐标的尺寸。 如：X100.0； A-30.5； J ； ②刀具功能字 刀具功能字又称T功能，是系统进行选刀或换刀的功能指令。刀具功能用地址符T及后面的一组数字表示。常用刀具功能的指定方法有T4位数法和T2位数法。 在数控铣削编程中通常用T2位数法。该2位数用于指令刀具号， 如：T05；（选用5号刀具）

25 ③进给功能字 进给功能字又称F功能，用来指定刀具相对于工件运动速度，由地址符F和其后面的数字组成。根据加工的需要，进给功能分为每分钟进给（G94）和每转进给（G95）两种，并以其对应的功能字进行转换。 每分钟进给G94 其直线运动的单位为毫米/分钟（mm/min）， 角度运动的单位为度/分钟（o/min）。 每转进给G95 其单位为毫米/转(mm/r) 。 如：G94 G01 Y20.0 F200；（进给速度为100 mm/min） G94 G01 A90.0 F200；（进给速度为200O/min） G95 G33 Z-30.0 F1.5；（进给速度为1.5mm/r） G95 G01 Z30.0 F0.2；（进给速度为0.2 mm/r）

26 主轴正转：M03 主轴反转：M04 主轴停止：M05 ④主轴功能字
主轴功能字又称S功能，用以控制主轴转速，由地址符S及其后面的一组数字组成。其单位为r/min。在编程时，主轴转速不允许用负值来表示。在实际操作过程中，可通过机床操作面板上的主轴倍率修调旋钮来对其进行调节。 主轴正转：M03 主轴反转：M04 如：M03 S1000；（主轴正转，转速1000r/min） M04 S500；（主轴反转，转速500r/min） M05 ；（主轴停止转动） 主轴停止：M05

27 （4）常用功能字的属性 ①指令分组 所谓指令分组，即把系统中不能同时执行的指令分为一组，对其编号进行区别。同组指令具有相互取代的作用，同一组内的多个指令在一个程序段同时出现时，只执行其最后输入的指令，或出现系统报警。不同组的指令在同一程序段内可以进行不同的组合，各个指令均可执行。 如： 合理程序段： G90 G40 G80 G21 G17； 不合理程序段：G01 G02 G03 X40.0 Y20.0 R30.0 F100； ②模态与非模态指令 模态指令又称续效指令，表示该指令在某个程序段中一经指定，在接下来的程序段中将持续有效，直到被同组的另一个指令替代后才失效 ； 非模态指令又称非续效指令，表示仅当前程序段内有效的指令。

28 2 数控系统常用基本指令 1.公制/英制编程指令（G21/G20） 2.绝对坐标与增量坐标指令(G90/G91) 绝对方式编程：
G90 G01 X30.0 Y10.0 F200；（O→A） X20.0 Y20.0；（A→B） 增量方式编程： G91 G01 X30.0 Y10.0 F200；（O→A） X-10.0 Y10.0；（A→B）

29 3.返回参考点指令(G27、G28、G29) G27 编程格式：G27/G28/G29 X_ Y_ Z_； G28 G29 返回参考点校验
自动返回参考点 G28 编程格式：G27/G28/G29 X_ Y_ Z_； 自动从参考点返回 G29

30 4. 坐标系设定指令(G54～G59) G54 G00 X_ Y_ Z_； 编程格式：

31 三、基本运动指令 G01、G00及其应用 1.快速点定位G00指令 2.直线插补G01指令

32 1 快速点定位G00指令 G00 X_ Y_ Z_； 编程格式： 功能：该指令使刀具以点位控制方式从刀具当前点快速运动到目标点。
如： G90 G00 X50.0 Y25.0；（绝对坐标编程方式） G91 G00 X30.0 Y15.0；（增量坐标编程方式）

33 2 直线插补G01指令 G01 X_ Y_ Z_ F_； 编程格式：
功能：该指令使刀具以直线插补方式按指定速度以最短路线从刀具当前点运动到目标点。 G01 X_ Y_ Z_ F_； 编程格式： 其中：X、Y、Z——刀具目标点坐标值； F——进给速度。 如： G90 G01 X50.0 Y25.0 F200；（绝对坐标编程） G91 G01 X30.0 Y15.0 F200；（增量坐标编程）

34 例题 编写出42mm×35mm×4mm凸台加工程序，选用直径10mm的立铣刀（不考虑刀具大小对零件的影响）。

35 谢 谢!