第 3章 数控机床的程序编制
3.1概述
3.2数控编程基础
3.3数控系统的指令代码
3.4手工编程
3.5自动编程
3.1 概述
3.1.1 数控编程的基本概念从零件图纸分析到获得数控机床所需 控制介质 的全部过程 。 即把待加工零件的工艺过程及参数,刀具轨迹,
切削参数等,按照规定的代码及格式编写程序单,并通过控制介质输入到的数控装置里用于控制数控机床 。
零件程序,根据被加工零件的图纸,技术要求及其工艺要求等切削加工的必要信息,按照数控系统所规定的指令和格式编制的加工指令序列 。
数控编程,制备数控加工程序的过程 。
程序样本如编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、
可靠、高效的工作。
3.1.2 编程的内容和步骤
1,确定加工方案首先分析零件图纸，明确加工的内容，根据零件的材料、
形状、尺寸、精度、毛坯及热处理状态，并选择能够实现该方案的合适的数控机床、刀具、夹具和装夹方法。
3.1.2 编程的内容和步骤
2.工艺处理确定以下参数：
1）选择对刀点和换刀点。
2）确定走刀路线。
3）确定切削参数
3.1.2 编程的内容和步骤
3,数学处理编程中需知道工件每段轮廓的 起点,终点及线形 。 其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出的,需要计算,如某些角度的直线到圆弧的切点 。
数控机床一般只能加工直线或圆弧 。 若工件表面的轮廓是其它线形,例如渐开线等,则应该用直线和圆弧去拟合之 。
更加复杂的轮廓面需要用计算机才能进行拟合并进而进行数学处理 。 （ 求起点,终点,线形等 ）
3.1.2 编程的内容和步骤
4,编写程序根据所用机床和刀具以及指令格式,按照轮廓段逐段编写程序,一段轮廓一句程序 。
5,制备控制介质 制作程序的载体 。
6,程序检验和输入机床检验内容：刀具路径是否错误,是否发生干涉,加工出来的工件是否符合要求 。
检验方法：空走刀,或加工模拟 。
3.1.3 数控编程方法
1,手工编程人工完成程序编制的全部工作,包括使用计算机进行数值计算,称为手工编程 。 当零件比较简单时可以用手工编程 （ 零件轮廓仅由直线和圆弧组成 ） 。
2,数控语言编程 早期的自动编程语言 。 采用数控语言定义零件几何形状不易描述复杂的几何图形,缺乏对零件形状,刀具运动轨迹的直观显示等 。
3,交互式图形编程 人机对话自动编程 。 有的软件能在三维造型的基础上通过交互式对话自动生成数控程序 。 常用的软件有 Mastercam,制造工程师 （ CAXA）,开目 CAD
等 。
手工编程零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修 改编程手册自动编程自动编程是指在编程过程中,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 。
采用计算机自动编程时,数学处理,编写程序,检验程序等工作是由计算机自动完成的,由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹,使编程人员可及时检查程序是否正确,需要时可及时修改,以获得正确的程序 。 又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算,可提高编程效率几十倍乃至上百倍,因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题 。 因而,自动编程的特点就在于编程工作效率高,可解决复杂形状零件的编程难题 。
3.2 数控编程的基础
3.2.1 编程的几何基础机床相对运动的规定在数控机床上,机床的动作是由数控装置来控制的,为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动,
必须先确定机床上运动的位移和运动的方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标系被称之为机床坐标系 。
例如铣床上,有机床的纵向运动,横向运动以及垂向运动 。 在数控加工中就应该用机床坐标系来描述 。
在机床上,我们始终认为工件静止,
而刀具是运动的 。
这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下,就可以依据零件图样,确定机床的加工过程 。
3.2 数控编程的基础
3.2.1 编程的几何基础
1.机床坐标系 ---笛卡尔直角坐标系
X,Y,Z为移动坐标,A,B,C为旋转坐标 。 实行 右手定则标准机床坐标系中 X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角 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)围绕 X,Y,Z坐标旋转的旋转坐标分别用 A,B、
C表示,根据右手螺旋定则,大拇指的指向为 X、
Y,Z坐标中任意轴的正向,则其余四指的旋转方向即为旋转坐标 A,B,C的正向 。
第 1章 数控机床加工程序编制基础
2,轴及方向规定
（ 1） Z轴 将传递切削力的主轴轴线定为 Z坐标轴 。
对于刀具旋转的机床 （ 铣,钻,镗床 ） 旋转刀具的轴线定为 Z轴 。
对于工件旋转的机床 （ 车,外圆磨床 ） 工件的轴线定为 Z
轴 。
当机床有几个主轴时,选择一个垂直于工件装夹面的主轴定为 Z轴 。
对于工件和刀具都不旋转的机床 （ 刨,插床 ） Z轴垂直于工件装夹面 。
Z轴的正方向以刀具远离工件的方向为准 。
车床
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的,即平行于主轴轴线的坐标轴即为 Z坐标,Z坐标的正向为刀具离开工件的方向 。
轴及方向规定
（ 2） X坐标轴 一般是水平的,平行于工件的装夹面且与 Z轴垂直 。
对于刀具旋转的机床：
① 当 Z轴是水平方向时,从刀具主轴向工件看,＋ X运动方向指向右方；
② 当 Z轴为垂直方向时,对于单立柱机床,
从刀具主轴向立柱看,＋ X运动方向指向右方 。
对于工件旋转的机床,X轴在工件的径向上,且平行于横滑座,以刀具离开工件旋转中心方向为正方向 。
对于龙门式机床,从主轴向左侧看,＋ X
运动方向指向右方 。
轴及方向规定
（ 3） Y坐标轴 由 X轴和 Z轴按右手定则来确定 。
X,Y,Z坐标系是按刀具相对于工件运动的原则命名的,
而带撇 （,’,） 的坐标 X’,Y’,Z’ 则表示工件相对于刀具运动的坐标系 。
（ 4） 回转轴绕 X轴旋转的刀具 （ 工件 ） 称为 A轴,绕 Y轴旋转的刀具 （ 工件 ） 称为 B轴,绕 Z轴旋转的刀具 （ 工件 ） 称为 C
轴 。
＋ X,＋ Y,+Z方向,大拇指所指方向 。
（ 5） 其它附加轴,X,Y,Z为主坐标系通常称为第一坐标系,还有平行于主坐标系轴的第二直线运动时为第二坐标系,对应命名为 U,V,W轴；若还有第三直线运动,
则对应命名为 P,Q,R轴,称为第三坐标系 。
数控车和铣床的标准坐标系数控车床立式升降工作台数控铣床牛头刨床卧式升降台铣床
3,坐标系机床坐标系,机床本身固有的坐标系 。
机床原点,机床坐标系的原点 。
在数控车床上,机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处 。 同时,
通过设置参数的方法,也可将机床原点设定在 X,Z坐标的正方向极限位置上 。
机床参考点,用于对机床工作台,滑板以及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点 。
机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的,坐标值已输入数控系统中 。 因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数 。
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点 。 下图 为数控车床的参考点与机床原点 。
3,坐标系工件坐标系,用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系 。
工件原点,工件坐标系的原点 。
编程坐标系,编程人员为方便编制数控程序所设定的坐标系 。 一般情况下,编程坐标系与工件坐标系一致 。 编程坐标系一般供编程使用,确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置 。 如 下图 所示,
其中 O2即为编程坐标系原点 。
从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以,但实际上,
为了换算尺寸尽可能简便,减少计算误差,应选择一个合理的编程原点 。
车削零件编程原点的 X向零点应选在零件的回转中心 。 Z向零点一般应选在零件的右端面,设计基准或对称平面内 。 车削零件的编程原点选择见右图 。
铣削零件的编程原点,X,Y向零点一般可选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。 Z向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后 Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。铣削零件的编程原点见 下图 。
编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。
为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，
按尺寸公差的中值来计算坐标值。
3,坐标系绝对坐标系,刀具 （ 或工件 ） 运动位置的坐标值均是相对于某一固定坐标原点计算的坐标系 。
相对坐标系,刀具 （ 或工件 ） 运动位置的终点坐标值均是相对于起点坐标计算的坐标系 。
加工坐标系的确定加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系 。
加工原点也称为程序原点,是指零件被装夹好后,
相应的编程原点在机床坐标系中的位置 。
4,绝对坐标编程和增量坐标编程
G90,按绝对坐标编程 。
G91,按相对坐标编程 。
G90和 G91均用第一坐标系 X,Y,Z表示,在没有设定相对坐标系前,常用第二坐标系 U,V,W表示 。
X
Y
B（ 40,50）
A（ 20,20）
O
如图中所示,B点的绝对坐标为 （ 40,50）,是相对于坐标系 XOY； B点相对于 A点的相对坐标为 （
20,30） 。
模态和非模态代码模态代码,指一经在一个程序段中使用,便保持有效到以后的程序段中出现同组的另一代码时才失效,也称为续效代码 。
非模态代码,指一旦在一个程序段中使用,不能保持在以后的程序段中有效 。
参看教材 P281附表 1。
3.3 数控系统的指令代码常用的数控标准有以下几个方面：
(1)专用的名词术语；
(2)数控机床的坐标轴和运动方向；
(3)数控机床的字符代码 (ISO代码 )；
(4)数控编程的程序段结构与格式；
(5)准备功能 (代码 G)和辅助功能 (代码 M)
(6)加工功能,主轴功能和刀具功能 。
3.3.1 程序结构与格式
1.地址,数字和字
2.程序的组成,程序段例,% 程序段开始标记；
O0001 程序号； O000～ O9999
N10 G92 X25.0 Y45.0 Z15.0； 对刀点 （ 25,45,15）
程序段
N20 G00 Z2.0； 快进刀至 Z=2mm处
N30 M30；
％ 程序结束标记；
程序段格式
（ 2） 为了完成某一动作要求所需功能,字,的组合。
每一个字是一个控制机床的具体指令，它由一个英文字母开头，其后是几个数字构成。
顺序号 准备功能 进刀速度 主轴转速 刀具编号坐标值
N080 G01 X100,Y25.8 Z-10.56 F100,S200 T01 M05 ；
辅助功能
3,主程序与子程序通过 M97或 M98调用子程序并结合 P代码,P代码后是要调用的子程序号 。
① N10 M98 P0l00； 作用：调用子程序 O0100一次
② N10 M98 P0l00 L3； 作用：调用子程序 O0100三次
㈢ N10 M98 P60100； 作用：调用子程序 O0100六次调用子程序的命令
M99作为子程序的结束指令,M98调用 M99定义的子程序 。
格式,M98 PXXXX LXXXX
%XXXX 子程序
N10 XXXX ％ 1234
,,
M98 P1234 M99
子程序编号 调用次数，省略时调用一次
3.3.2 数控加工指令
1,G代码准备功能指令 G代码是由字母,G” 后缀 2位或 3位数字组成 。 从 G00到 G150,该指令的作用是指定数控机床的运动方式,包括坐标系的设定,平面选择,坐标尺寸表示方法,插补,固定循环等方面的指令 。 ISO标准及我国有关技术标准中规定的 G代码如表 3— l所示 。
指令代码模态功能说明 指令代码 模态功能说明
G00 1 快速定位运动 G44 1 刀具长度负补偿
G01 1 直线插补 G54-59 1 选定工件坐标系 1～ 6
G02 1 顺时针圆弧插补 G73-85 1 固定循环用指令
G03 1 逆时针圆弧插补 G90 1 用绝对坐标编程
G04 # 暂停 G91 1 用相对坐标编程
G17-19 1 XY/XZ/YZ平面选择 G92 # 设定工件临时坐标系
G20 1 英制 G98 1 固定循环后返初点
G21 1 公制 G99 1 固定循环后返 R点
G40 1 取消刀补 G100 1 取消镜像
G41 1 刀具左补偿 G101 1 镜像
G42 1 刀具右补偿 G110-129 1 选定工件坐标系 7～
30
G43 1 刀具长度正补偿
2,G代码的功能
1)和坐标系相关的 G代码
2)选择平面指令 G17,G18和 G19（ 02组,模态 ）
3)和刀具运动相关的指令代码
4)和刀具补偿相关的指令代码
5)固定循环指令
6)车削固定循环指令
1)和坐标系相关的 G代码
(1)绝对坐标编程 G90和增量坐标编程 G91
G90使各轴的运动均以用户坐标为参照系进行定位
G91使各轴的运动以它们的前一位置为参照点进行定位 。
相对坐标编程：
N0010 G91 G00 X20 Y20 M03
N0020 G01 Y30 F100
N0030 X30
N0040 Y-30
N0050 X-30
N0060 G00 X-20 Y-20 M05
N0070 M02
绝对坐标编程：
N0010 G90 G00 X20 Y20 M03
N0020 G01 Y50 F100
N0030 X50
N0040 Y20
N0050 X20
N0060 G00 X0 Y0 M05
N0070 M02
1) 和坐标系相关的 G代码
(2)设定工件坐标系指令 G92,G50
编程时,第一个程序段就用 G92设定起刀点到工件原点的距离,以确定起刀点与工件坐标系间的相对位置关系 。
工件原点一般设定在工件基准或工艺基准上,亦可设在卡盘端面中心上,对于车床,通常将其取在主轴轴线与零件精加工后的右端面的交点处 。
设定工件坐标系指令 G92
编程格式,G92 X Y Z
G92指令是将工件坐标系原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上 。
例,G92 X20 Y10 Z10
设定工件坐标系指令 G92
说明：
1 车削编程时,X尺寸字中的数值一般用坐标值的 2倍,即用刀尖相对于回转中心的直径值编程；
2 该指令程序段要求坐标值 X,Z
必须齐全,不可缺少,并且只能使用绝对坐标值,不能使用增量坐标值；
3 在一个零件的全部加工程序中,
根据需要,可重复设定或改变编程原点 。
2 0 0
4
0
0
O p
X
Z
例 设置图中工件坐标系指令：
G92 X400 Z200；
N10 G90；
绝对坐标编程,编程原点位于机床参考点
N15 G92 X10,Y10,;
将编程原点定义在第一零件的工件原点上 w1
# 加工第一个零件
N45 G00 Z260,;
为了安全,将刀具提高到一个安全高度
N50 G92 X30,Y20,;
将编程原点定义在第二零件的工件原点上 w2
# 加工第二个零件
N75 G00 Z260,；
为了安全,将刀具提高到一个安全高度
N80 G92 X20,Y35,;
将编程原点定义在第三零件的工件原点上 w3
# 加工第三个零件
（ 3）选择工件坐标系指令 G54-G59
格式,G54 G90 G00 (G01) X Y Z ；
该指令执行后,所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置 。
通过 CRT/MDI方式设置的 。
G54,X-66.79 Y35.84
G55,X36.09 Y54.25
与 G92的比较
（ 1） G92 X10 Y10 G92指令程序段只是设定工件坐标系，
并不产生任何动作，这时刀具已在加工坐标系中的 X10
Y10点上。
（ 2） G54-G59指令程序段可以和 G00,G01指令组合，如
G54 G90 G01 X10 Y10时，运动部件在选定的工件坐标系中进行移动。程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的 X10 Y10点上。
（ 3）机床断电后 G92设定工件坐标系的值将不存在，而
G54-G59设定工件坐标系的值是存在的。
加工坐标系设置 G50
编程格式 G50 X Z
X,Z的值是起刀点相对于加工原点的位置 。 G50
使用方法与 G92类似 。
在数控车床编程时,所有 X坐标值均使用直径值 。
例 G50 X128.7 Z375.1
2）选择平面指令（ G17,G18,G19）
G17,G18,G19指令分别表示在 XY,ZX,YZ
坐标平面内进行加工 。 其中,
G17可缺省 。
3）和刀具运动相关的指令代码
（ 1） 快速移动定位指令 G00(01组,模态 ),刀具分别按照各轴快速进给速度从当前位置移动到给定的坐标点 。
辅助轴 A,B,C,U,V,W也可用 G00指定快速移动 。 快速移动的速度由各轴的最高速度与快速倍率决定 。
说明：
1 G00运动轨迹 视具体数控机床而议；
2 指令了 G00的程序段不需要指定进给速度 F,如果指定了,无效；
3 G00移动的速度已由机床生产厂家设定好,一般不允许修改 。
快速定位指令 G00
当用绝对值编程时,X,Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标 。 当用相对值编程时,U,W后面的数值则是现在点与目标点之间的距离与方向 。
设定工件坐标系
G50 X200.0 Z263.0;
绝对值指令编程 A→C
G00 X40.0 Z212.0；
相对值指令编程 A→C
或 G00 U-160.0 W-51.0；
和刀具运动相关的指令代码
（ 2） 直线插补指令 G01 (01组,模态 )
说明：
1.刀具的当前位置是直线的起点,在程序段中指定的是终点的坐标值；
2.G01程序段中必须指定进给速度 F；
3.G01与 F都是续效指令 。
直线插补指令 G01
指令格式,G01 X(U)__Z(W)__F ；
使用 G01指令时可以采用绝对坐标编程,也可采用相对坐标编程 。 当采用绝对坐编程时,数控系统在接受 G01指令后,
刀具将移至坐标值为 X,Z的点上；当采用相对坐编程时,
刀具移至距当前点的距离为 U,W值的点上 。
绝对值指令编程
G01 X40.0 Z20.1 F0.2;
相对值指令编程
G01 U20.0 W-25.9 F0.2;
例：实现 左图 中从 A点到 B点的直线插补运动,
其程序段为：
绝对方式编程：
G90 G01 X10 Y10 F100
增量方式编程：
G91 G01 X-10 Y-20 F100
和刀具运动相关的指令代码
（ 3） 圆弧插补指令 G02,G03 (01组,模态 )
其中 G02－ 顺时针圆弧插补,G03－ 逆时针圆弧插补 。
G04,暂停指令顺,逆判断：
沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用 G02,反之用 G03。
(1)XY平面圆弧
(2)XZ平面圆弧
(3)YZ平面圆弧说明：
1.X,Y,Z是圆弧终点坐标值，其值可以用绝对坐标，也可以用增量坐标；
2.R是圆弧半径，当 R>=0时，加工 0°～ 180°的圆弧； ；当 R<0时，加工 180°～ 360°的圆弧；
3.I,J,K由从 圆弧起点指向圆心的矢量在坐标系中的分矢量来决定；
4.加工整圆，不能用 R,只能用圆心坐标 I,J,K编程。
在格式 1中的 I,J,K分别表示在 x,Y,Z轴方向起点和圆心之间的增量距离 。 根据起点和圆心的相对位置,
它可能是正值,也可能是负值 。 从起点向圆心画一箭头,
如果箭头所指的方向为所在轴的正方向,则其值为正,
反之为负 。 另一种判定方法是用圆心的坐标值减去起点的坐标值,如果得到的值是正值,其值为正,反之为负,
如图 3— 14所示 。
圆弧插补指令 G02,G03
格式,G02 X(U)_Z(W)_I_K_F_； 或 G02 X(U)_Z(W)_R_ F_；
G03 X(U)_Z(W)_I_K_F_； 或 G03 X(U)_Z(W)_R_F_；
绝对坐标,直径编程
G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3；
相对坐标,直径编程
G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3；
绝对坐标,直径编程
G02 X 50,0 Z30.0 R25.0 F0.3；
相对坐标,直径编程 r
G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3；
10
圆弧插补举例
（ 1） 当圆弧 A的起点为 P1,终点为 P2，
G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50
或,G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50
（ 2） 当圆弧 A的起点为 P2,终点为 P1时,
G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50
或,G03 X160 Y60 R-145.6 F50
参考 P77范例,写出下图插补程序段
4）和刀具补偿相关的指令刀具补偿功能包括刀具半径补偿 (G40,G41,G42)，
刀具长度补偿 (G43,G44,G49)。 数控车床需要对刀尖的 X,Z向的位置和刀尖半径进行补偿；数控铣床或加工中心需要对刀具长度和半径进行补偿 。
G43,G44和 G49分别为刀具长度正补偿,负补偿和取消刀具长度补偿指令 。
书写格式,Z— H— ； 其中 Z值是程序中给定的坐标值,H值是刀具长度补偿值寄存器的地址号 。
44
43
G
G
1)刀具长度补偿指令 (G43,G44,G49)(05组，模态 )
G43,Z实际值 =Z指令值 +（ H— ）
G44,Z实际值 =Z指令值 -（ H— ）
G40为取消刀补。
刀具半径补偿
(2)刀具半径补偿指令 (G40,G4l,G42)(04组，模态 )
根据刀具半径和编程轮面,数控系统自动计算刀具中心点移动轨迹的功能,称为刀具半径补偿功能 。 即刀具中心轨迹偏离理论轨迹一个刀具半径,由计算机自动完成 。 刀具半径补偿功能用于铣刀半径或车刀刀尖半径的自动补偿 。
刀具半径补偿指令
G41---左刀补,刀具的进给方向在工件轮廓的左边
G42---右刀补,刀具的进给方向在工件轮廓的右边
G40---取消刀补
G17---XY平面 （ 刀补平面 ）
G18---ZX平面
G19---YZ平面
D00,D01,?,D32---刀具偏置号 （ D
代码 ）
D功能字指定刀具半径补偿值寄存器的地址号,补偿值在加工前用 MDI方式输入相应的寄存器,
加工时由 D指令调用 。
刀具补偿的优点刀具补偿功能,除了可免去刀具中心轨迹的人工计算外,还可以利用同一加工程序去适应不同的情况,如：
1利用 刀具补偿功能 作粗,精 加工余量补偿；
2刀具磨损后,重输刀具半径,不必修改程序；
3利用刀补功能进行凹凸模具的加工 。
刀具半径补偿的实现过程刀具补偿的建立：以 G41（ 或 G42） 与 G01（ 或 G00） 配合实现 。
格式,G41 G01（ G00） （ G42） X Y Z
刀具补偿的执行刀具补偿的撤销：以 G40与 G01（ 或 G00） 配合实现格式,G40 G01（ G00） X Y Z
建立刀补执行刀补撤销刀补建立刀补执行刀补撤销刀补左刀补 （ G41） 的实现过程 右刀补 （ G42） 的实现过程加工轮廓面加工轮廓面刀具半径补偿的计算直线：刀补后刀具中心轨迹仍然与原直线平行,计算刀具中心轨迹的起点和终点的坐标值 。
圆弧：刀补后刀具中心轨迹仍然是一个与原圆弧同心的圆弧,
计算刀补后圆弧的起,终点坐标值和刀补后的圆弧半径 。
X
Y
O O X
Y
α
α α
α
A（ x,y）
A’（ x’,y’）
A’（ x’,y’）
r rA（ x,y）
B刀补和 C刀补
B刀补,一般的刀补只能计算出直线或圆弧终点的刀具中心值,而对于两个程序段之间在刀补以后可能出现的一些特殊情况没有给予考虑,这种刀补方法称为 B刀补 。
C刀补,能实现程度段间的尖角过渡,能自动进行拐点处刀具中心轨迹交点计算的刀补方法称为 C刀补 。
内外轮廓加工时的半径补偿铣削外轮廓时,两个程序段之间会出现间断 DC’ 和 EC’； 对于铣削内轮廓,
两个程序段之间会出现交叉重合 （ 交叉点 C’’ ） 。
B刀补无法在自动实现对间断或交叉重合情况的处理,
只能事先予以考虑,
给出一定的处理方法 。
A
C
BA’
C’
D E
B’
C’’
刀具内轮廓外轮廓
C刀补程序段间转接情况分析
（以直线与直线转接为例） 有时以圆弧代替直线插入圆弧与圆弧、圆弧与直线的转接情况均可以采用类似于直线与直线转接的处理方法。如圆弧与圆弧之间的转接，可以采用上一段圆弧（加入刀补半径后）终点处的切线与下一段圆弧
（加入刀补半径后）起点处的切线进行转接处理。
刀具中心并非始终偏离工件轨迹一个刀具半径距离缩短型 伸长型 插入型
r
r
r
r
零件加工面刀具中心轨迹转接点刀具半径补偿举例
%2113
N05 G92 X0.0Y0.0 Z50.0； 对刀点
(0,0,50)
N10 G91 G17 G41 T01 G00
X75.0Y75.0Z-48.0；
N15 G01 X100.0 Y170.0 Z-12.0
F150；
N20 X200.0；
N25 X60.0 Y-70.0；
N30 Y-40.0；
N35 G02 X-60.0 Y-60.0 I-60.0；
N40 G01 X-300.0；
N42 G00 Z60.0
N45 G40 X-75.0 Y-75.0 M03；
N50 M30
编程举例%0002N1 G91 G42 G00 X80 Y50 Z-48 D01
N2 G01 X50 Z-12 F120
N3 Y40
N4 X40
N5 Y-40
N6 X30
N7 G03 X30 Y30 J30
N8 G01 Y20
N10 G02 X-30 Y30 J30
N11 G01
N12 X-120
N13 Y-80
N14 G40 G00 X-80 Y-50 Z60
N20 M02
N100 G92 X0 Y0 Z10
N110 G01 G42 X40 Y-40 F300 S300 M03
N120 Z-5
N130 Y80
N140 X20
N150 G02 X-40 Y20 I-60
N160 G03 X-80 Y-20 J-40
N170 G01 Y-40
N180 X40
N190 Z-10
N200 G40 X0 Y0
N210 M02
N220 M05
凸轮铣削加工举例
N5 G92 X0 Y0 Z10
N10 G00 X50 Y50 F300
N20 G01 Z-2
N30 G01 G42 X0 Y50
N40 G03 X0 Y-50 I0 J-50
N50 G03 X18.86 Y-36.67 I0 J20
N60 G01 X28.28 Y-10
N70 G03 X28.28 Y10 I-28.28 J10
N80 G01 X18.86 Y36.67
N90 G03 X0 Y50 I-18.86 J-6.67
N100 G01 Z10
N110 G01 G40 X50 Y50
N120 M30
镜像命令 G24,G25
G24 X0－ 对称于 Y轴镜像；
G24 Y0－ 对称于 X轴镜像；
G24 X0 Y0－ 对称于坐标原点镜像；
G25－ 取消镜像 。
格式：
G24 X Y
G98 PXXXX
G25 X Y
%100 (子程序 ) %1(主程序 )
N100 G41 X10 Y10 D01 N1 G91 G00 X0 Y0 Z5
N110 G01 Z-10 F100 N2 M98 P100
N120 Y20 N3 G24 X0
N130 X10 N4 M98 P100
N140 G03 X10 Y-10 I10 N5 G25 X0
N150 G01 Y-10 N6 G24 X0 Y0
N160 X-20 N7 M98 P100
N170 G40 X-10 Y-10 N8 G25 X0 YO
N180 Z10 N9 G24 Y0
N190 M99 N10 M98 P100
N11 G25 YO
N12 M02
坐标旋转命令 G68； 取消旋转 G69
指令格式,G68 X Y P ；
X Y,旋转中心坐标值；
P,旋转角度，逆时针为正方向，顺时针为负方向。
%100 子程序
N100 G01 X20 Y0 F100
N110 G02 X10 Y0 I5
N120 G03 X10 Y0 I5
N130 X-20 Y0 I-10
N140 G01 X-20 Y0
N150 M99
%1 主程序
N10 G91 M03
N20 M98 P100
N30 G68 X0 YO P45
N40 M98 P100
N50 G69
N60 G68 X0 Y0 P90
N70 M98 P100
N80 G69 M05 M02
5 0
1 0 0
5 0
%100 子程序 %1234 主程序
N100 G01 X50 F100 N10 G91 M03
N105 Z-5 N20 M98 P100
N110 G02 X100 Y0 I50 N30 G68 X0 Y0 P180
N120 G03 X100 Y0 I50 N40 M98 P100
N130 X-200 I-100 N50 G69 M05 M02
N135 G01 Z10
N140 G01 X-50
N150 M99
5）固定循环功能指令
X轴和 Y轴定位快进到参考平面 （ R平面 ）
以切削进给方式执行孔加工孔底刀具动作返回参考平面快速返回初始点
1,固定循环的动作
在点位－直线控制功能数控机床加工的工序：钻孔、锪孔、镗孔、铰孔、攻丝。
可以由固定循环功能完成，用一个 G代码程序完成多个工步才能完成的动作。
G90,G91指令的用法
G98,G99指令的用法初始平面：为安全下刀而设置的平面 。 用 G98返回 。
R点平面,R参考平面,刀具下刀由快进转为工作进给而设置的平面 。 用 G99返回 。
孔底平面固定循环指令格式
G91 G98
G X_Y_Z_R_Q_P_F_L_
G90 G99
G,包括 G73,G74,G76以及 G81～G89。
X_Y_,孔的位置 （ 与 G90,G91有关 ） 。 Z,孔底位置 （ G90：
孔底位置,G91,R点到孔底的距离 ） 。
R,R点平面位置 （ G90,R点的坐标值； G91,初始点到 R的距离 ） 。
Q,每次加工的深度,使用增量值 (与 G90,G91无关 ) 。 G73或
G83－ 每次的加工深度,G76或 G87－ 位移量 。
P,在孔底的暂停时间 （ 毫秒 ） 。
F,加工切削进给时的速度 。 L,循环次数 。
G98
G73 X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_L_F_
G99
用于 Z轴的间歇进给,深孔加工时有利于排屑 。
Q为每次进刀深度 。
I为第一次切削深度 。
J为每次切削深度的递减数量 。
K为切削的最小深度 。
d为退刀量 。 机床参数设定,
(2)高速深孔加工循环指令 G73(08组，模态 )
(3)反攻螺纹固定循环指令 G74(08组，模态 )
G98 攻反 (左旋 )螺纹主轴反转 。
G74 X_Y_Z_R_P_F_ 到孔底主轴正转,并退回 。
G99
(4)精镗循环指令 G76(08组，模态 )
精镗指令,G76 X-Y-Z-R-Q-P-F-； 格式中,地址 Q指定退刀位移量,Q值必须是正值 。 即使用负值,符号也不起作用位移的方向是土 X,土 Y,它可以事先在操作面板上进行设定 。
(5)取消固定循环 G80(08组，模态 )
指令 G80用于取消固定循环 G73,G74,G76和 G81-
G89。 它可以取消固定循环的模态状态,使机床退出固定循环状态,进行其他动作 。
(6)钻孔循环指令 G8l(08组，模态 )
钻孔指令,G81 X Y Z R F ；
钻孔加工举例 G81
(7)钻孔循环指令 G82(08组，模态 )
钻,扩和镗阶梯孔指令,G82 X Y Z R P F ；
例
%0009
G92 X-100,Y-50,Z50.
G90 G00 X0,Y0.
M03 S800
G91 G99 G81 X40,Y40,Z-
13,R- 47,F100
X40.Y0,L3
X0,Y50.
X-40,Y0,L3
G90 G80 X-100,Y-50,Z50.
M05 M30
编制右所示的孔加工程序（设 Z轴开始点距工作表面
50mm处，切削深度为 10mm）。
R面
50
初始面
3
钻孔循环指令编程举例
%0009
G92 X0.0 Y0.0 Z50.0
S800 M03 M08
G90 F70.0
G99 G81 X-50.0 Y0.0 Z-52.0 R-15.0
G98 Y-30.0 （ 钻 2）
G99 G73 X0.0 Y30.0 Z-52.0 R5.0
Q-10 K3.0 （ 钻 3）
G98 Y-30.0 （ 钻 4）
G99 G82 X50.0 Y30.0 Z-30.0 R-15.0
P2 （ 钻 5）
G98 Y0.0 （ 钻 6）
M05 M09
M30
钻 6-φ10的孔
(8)深孔加工循环指令 G83(08组，模态 )
深孔加工指令,G83 X Y Z R Q F ；
(9)攻螺纹循环 G84(08组，模态〕
G84 X— Y— Z— R— P— F— ；
攻螺纹 G84举例设 Z轴开始点距工作表面
100mm,切削深度 20mm
40.0
X-160.0 Y-90.0 Z93.0 M05
(10)镗孔循环指令 G85(08组，模态 )
G85 X— Y— Z— R— F— ；
它与 G81的区别是 G85的退刀动作是以进结速度退出 。
G85与 G84指令相同,只是在孔底主轴不反转 。
(11)镗孔循环指令 G86(08组，模态 )
G86 X— Y— Z— R— F— ；
G86与 G81指令相同,只是在孔底主轴停止,然后快速退回 。
(12)镗孔循环指令 G87(08组，模态 )
G87 X— Y— Z— R— Q— F—
(13)镗孔循环指令 G88(08组，模态 )
G88 X— Y— Z— R— P— F— ；
(14)镗孔循环指令 G89(08组，模态 )
G89 X— Y— Z— R— P— F— ；
G89,与 G86指令相同,但在孔底有暂停 。
G80,取消所有固定循环指令,同时 R点和 Z点也被取消 。
6) 车削固定循环指令
(1)外径、内径车削循环指令 (G77或
G90)
格式,G90 X(U)～ Z(W)～ F～
式中,X,Z－ 圆柱面切削的终点坐标值；
U,W－ 圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。
N10 G50 X200 Z200 T0101
N20 M03 S1000
N30 G00 X55 Z4 M08
N40 G01 G96 Z2 F2.5 S150（ G96,恒表面切削速度控制）
N50 G90 X45 Z-25 F0.2
N60 X40
N70 X35
N80 G00 X200 Z200
N90 M30
圆锥面切削循环 G90
格式,G90 X(U)～ Z(W)～ I～ F～
式中,X,Z- 圆锥面切削的终点坐标值；
U,W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标；
I- 圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的 X向坐标小于终点的 X向坐标,I值为负，反之为正。
G01 X65 Z2
G90 X60 Z-25 I-5 F0.2
X50
G00 X100 Z200
(2)螺纹车削循环指令 (G78或 G92)
螺纹切削循环指令把,切入 -螺纹切削 -退刀 -返回,四个动作作为一个循环，用一个程序段来指令。
格式,G92 X(U)~ Z(W)~ I~ F~
式中,X(U),Z(W) - 螺纹切削的终点坐标值；
I - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时,I=0。 加工圆锥螺纹时，当 X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时,I为负，反之为正。
F为与螺距有关的进给速度，
如主轴一转的进给量。
圆柱螺纹加工
G00 X35 Z104
G92 X29.2 Z53 F1.5
X28.6
X28.2
X28.04
G00 X200 Z200
圆锥螺纹加工
G00 X80 Z62
G92 X49.6 Z12 I-5 F2
X48.7
X48.1
X47.5
X47
G00 X200 Z200
(3)端面车削循环指令 (G79或 G94）
格式,G94 X(U)～ Z(W)～ F～
式中,X,Z- 端面切削的终点坐标值；
U,W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。
锥面端面切削循环 G94
格式,G94 X(U)～ Z(W)～ K～ F～
式中,X,Z- 端面切削的终点坐标值；
U,W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标；
K- 端面切削的起点相对于终点在 Z轴方向的坐标分量。当起点
Z向坐标小于终点 Z向坐标时 K为负，反之为正。
(4)复合型车削循环指令 (G70— G76)
G71－ 外圆粗车循环,是一种复合固定循环 。 适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工 。
G72－ 平端面粗车循环,是一种复合固定循环 。 端面粗切循环适于 Z向余量小,X向余量大的棒料粗加工 。
G73－ 封闭切削循环,是一种复合固定循环,适于对铸,锻毛坯切削,对零件轮廓的单调性则没有要求 。
G70－ 精车循环,由 G71,G72,G73完成粗加工后,可以用
G70进行精加工 。
G74－ 端面深孔钻削循环 。
G75－ 外径切槽循环,适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工 。
G76－ 复合螺纹切削循环,可以完成一个螺纹段的全部加工任务 。
G71－ 外圆 粗车循环格式,G71 U(△ d) R(e)
G71 P(ns) Q(nf) U(△ u) W(△ w) F(f) S(s) T(t)
式中：
△ d-切削深度（半径编程）；
e--退刀量；
ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；
nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；
△ u--X轴向精加工余量；
△ w--Z轴向精加工余量；
f,s,t--F,S,T代码。
注意：
1,ns→nf 程序段中的 F,S,T功能，即使被指定也对粗车循环无效。
2、零件轮廓必须符合 X轴,Z轴方向同时单调增大或单调减少； X轴,Z轴方向非单调时,ns→nf 程序段中第一条指令必须在 X,Z向同时有运动。
N10 G50 X200 Z140 T0101
N20 G00 G42 X120 Z10 M08
N30 G96 S120
N40 G71 U2 R0.5
N50 G71 P60 Q120 U2 W2 F0.25
N60 G00 X40//ns
N70 G01 Z-30 F0.15
N80 X60 Z-60
N90 Z-80
N100 X100 Z-90
N110 Z-110
N120 X120 Z-130//nf
N130 G00 X125
N140 X200 Z140
N150 M02
3.3.3 辅助功能指令 (M代码 )
主要辅助功能指令说明
M00,程序停止指令
M02,程序结束指令
M03,主轴正转指令
M04,主轴反转指令
M05,主轴停止指令
M30,返回原位指令主轴转速功能指令,S1200＝ 1200r/min
进给功能指令 F300＝ 300mm/min
3.4 手工编程
3.4.1 孔的加工程序编制
1） 编程选用坐标系应与图纸中标注方法尽量一致 。
2） 注意提高对刀精度和换刀点的位置 。
3） 使用刀具长度补偿功能去应付换刀后的长度偏差 。
孔加工实例：
孔加工工步如下：
（ 1） 中心钻点孔 （ Ф3mm中心钻 ）
（ 2） 钻孔 （ Ф8.5mm麻花钻 ）
（ 3） 攻螺纹 （ M10mm丝锥 ）
3.4.2 数控车削程序的编制工件如图所示,编制该工件的车削加工程序,包括粗精车端面,外圆,
倒角和圆角 。 零件的单边余量为 4mm,其左端 25mm为夹紧用,可预先在普通机床上完成夹紧面的车削 。
简单连杆的数控加工及其编程
R 20
R 12
3
82
114
6
2
5
4
1
Y
X
Z
7
8
分析
（ 1） 零件图 已知某连杆机构的零件图如上图所示,
要求对该连杆机构的轮廓进行精铣数控加工 。
（ 2） 刀具选择 φ16mm的立铣刀 。
（ 3） 安全面高度 30mm。
（ 4） 进刀 /退刀方式 圆弧引入切向进刀 /退刀 。
（ 5） 编程计算 连杆轮廓的特征点计算结果如下：
1,X=-82,Y=0
2,X=0,Y=0
3,X=-94,Y=0
4,X=-83.165,Y=-11.943
5,X=-1.951,Y=-19.905
6,X=-1.951,Y=19.905
7,X=-83.165,Y=11.943
8,X=-10,Y=0
O0009 /* 第 0009号程序,铣削连杆
N10 G54 G90 G00 X0 Y0
N15 Z20.
N20 X36.Y0 /* 将刀具移出工件一个刀具直径
N30 S1000 M3 M08
N40 G1 Z8,F20,/* 下刀至 8mm高度处,铣第一个圆
N50 G42 D1 G2 X20,I-8,J0 F100,/* 刀具半径右补偿,圆弧引入切向进刀至点 8
N60 G3 X-20,Y0 I-20,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N70 G3 X20,Y0 I20,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N80 G40 G2 X36,I8,J0 /* 圆弧引出切向退刀
N90 G0 Z20.
N100 X-110,Y0 /* 将刀具移出工件一个刀具直径
N110 G1 Z8,F20,/* 下刀至 8mm高度处,铣第二个圆
N120 G42 D1 G2 X-94,Y0 I8,J0 F100,/* 刀具半径右补偿,圆弧引入切向进刀至点 3
N130 G3 X-70,I10,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N140 G3 X-94,I-10,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N150 G40 G2 X-110,I-8,J0 /* 圆弧引出切向退刀
N160 G0 Z20.
N170 X36,Y0 /* 将刀具移出工件一个刀具直径
N180 G1 Z-1,F20 /* 下刀至 -1mm高度处,铣整个轮廓
N190 G42 D1 G2 X20,I-8,J0 F100,/* 刀具半径右补偿,圆弧引入切向进刀至点 8
N200 G3 X-1.951 Y19.905I-10,J0 /* 圆弧插补至点 6
N210 G1 X-83.165 Y11.943 /* 圆弧插补至点 7
N220 G3 Y-11.943I1.165 J-11.943 /* 圆弧插补至点 4
N230 G1 X-1.951 Y-19.905 /* 圆弧插补至点 5
N240 G3 X20,Y0 I1.951 J19.905 /* 圆弧插补至点 8
N250 G40 G2 X36,I8,J0 /* 圆弧引出切向退刀
N260 G0 Z20.
N270 M30
现代 CNC系统中的高级编程方法一,概述现代 CNC系统除能接受标准数控程序外,一般都提供一些高级的编程手段,目的是使待加工零件的数控编程更加灵活,方便,快捷 。
这些高级编程方法不是标准的,不同的数控系统提供的轮廓描述功能和方法都可能不同 。
二,轮廓描述
1,三点直线轮廓编程
G 90 G 01
A1… A2… Z3… X3…
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
A2
A1
现代 CNC系统中的高级编程方法
2,倒角编程
G90 G01 Z2… X2… B-
G01 Z3… X3
B-
Z3,X3
(Z1,X1)
(Z2,X2)
Z
X
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
(Z2,X2)
B3,圆弧过渡编程
G90 G01… Z2… X2… B
G01 Z3… X3
现代 CNC系统中的高级编程方法
4,直线 /圆弧过渡编程
G90 G03（ 或 G02） A… B… Z3… X3…
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
A1
B
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
A
B
5,圆弧 /直线过渡编程
G90 G03（ 或 G02） B… A… Z3… X3…
现代 CNC系统中的高级编程方法
6,圆弧 /圆弧轮廓编程
G90 G02（ 或 G03） I1… K1… I2… K2… Z3… X3
（Z2，Z3）
I2
K2
K1
I1
(Z1,X1)
X
Z
六,型腔加工循环直角型腔铣削加工
(G87,Philips CNC系统 )
键槽型腔铣削加工
(G88,Philips CNC系统 )
现代 CNC系统中的高级编程方法圆形型腔铣削加工
（ G89,Philips CNC系统）
现代 CNC系统中的高级编程方法
G150通用铣腔加工循环现代 CNC系统中的高级编程方法原有零件图形图形转换
CA
D
造型
CA
M
刀具路径后置处理数控加工程序数控机床零件图纸一、自动编程流程
3.5 自动编程概述二,自动编程方式的 分类
1,语言自动编程
APT（ Automatically Programmed Tool） 语言是一种对工件,刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时所用的一种接近英语的符号语言 。 例如,CUTTER/10
LN1=LINE/20,20,20,70
CIR=CIRCLE/10,0,50,50,100
FROM/SETPT
FEDRAT/F01
GOTO/SETPT
3.5 自动编程概述
2.图形自动编程以图形要素为输入方式 。 从编程数据的来源,零件及刀具几何形状的输入,显示和修改,
刀具运动的定义,刀具轨迹的生成,加工过程的动态仿真显示,直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的 。
不需要使用数控语言 （ APT源程序 ） ；具有形象,直观,高效等优点
3.5 自动编程概述三,CAD/CAM系统的概念具有计算机辅助设计 (Computer Aided Design)和计 算 机 辅 助 制 造 ( C o m p u t e r Aided
Manufacturing),功能的系统简称 CAD/CAM系统,
它是指以计算机作为主要技术手段来生成和运用各种数字信息与图形信息,以进行产品设计和制造的系统 。
3.5 自动编程概述
CAD/CAM系统应具备的基本功能交互图形输入和输出功能几何造型功能 （ 曲线和曲面造型；实体造型；物体几何特性计算功能 ）
有限元分析功能优化设计功能处理数控加工信息功能统一的数据管理功能二维绘图功能
3.5 自动编程概述
CAD/CAM系统应具备的基本功能交互图形输入和输出功能几何造型功能 （ 曲线和曲面造型；实体造型；物体几何特性计算功能 ）
有限元分析功能优化设计功能处理数控加工信息功能统一的数据管理功能二维绘图功能
3.5 自动编程概述
3.1概述
3.2数控编程基础
3.3数控系统的指令代码
3.4手工编程
3.5自动编程
3.1 概述
3.1.1 数控编程的基本概念从零件图纸分析到获得数控机床所需 控制介质 的全部过程 。 即把待加工零件的工艺过程及参数,刀具轨迹,
切削参数等,按照规定的代码及格式编写程序单,并通过控制介质输入到的数控装置里用于控制数控机床 。
零件程序,根据被加工零件的图纸,技术要求及其工艺要求等切削加工的必要信息,按照数控系统所规定的指令和格式编制的加工指令序列 。
数控编程,制备数控加工程序的过程 。
程序样本如编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、
可靠、高效的工作。
3.1.2 编程的内容和步骤
1,确定加工方案首先分析零件图纸，明确加工的内容，根据零件的材料、
形状、尺寸、精度、毛坯及热处理状态，并选择能够实现该方案的合适的数控机床、刀具、夹具和装夹方法。
3.1.2 编程的内容和步骤
2.工艺处理确定以下参数：
1）选择对刀点和换刀点。
2）确定走刀路线。
3）确定切削参数
3.1.2 编程的内容和步骤
3,数学处理编程中需知道工件每段轮廓的 起点,终点及线形 。 其中一些参数是不能从零件的设计图纸直接得出的,需要计算,如某些角度的直线到圆弧的切点 。
数控机床一般只能加工直线或圆弧 。 若工件表面的轮廓是其它线形,例如渐开线等,则应该用直线和圆弧去拟合之 。
更加复杂的轮廓面需要用计算机才能进行拟合并进而进行数学处理 。 （ 求起点,终点,线形等 ）
3.1.2 编程的内容和步骤
4,编写程序根据所用机床和刀具以及指令格式,按照轮廓段逐段编写程序,一段轮廓一句程序 。
5,制备控制介质 制作程序的载体 。
6,程序检验和输入机床检验内容：刀具路径是否错误,是否发生干涉,加工出来的工件是否符合要求 。
检验方法：空走刀,或加工模拟 。
3.1.3 数控编程方法
1,手工编程人工完成程序编制的全部工作,包括使用计算机进行数值计算,称为手工编程 。 当零件比较简单时可以用手工编程 （ 零件轮廓仅由直线和圆弧组成 ） 。
2,数控语言编程 早期的自动编程语言 。 采用数控语言定义零件几何形状不易描述复杂的几何图形,缺乏对零件形状,刀具运动轨迹的直观显示等 。
3,交互式图形编程 人机对话自动编程 。 有的软件能在三维造型的基础上通过交互式对话自动生成数控程序 。 常用的软件有 Mastercam,制造工程师 （ CAXA）,开目 CAD
等 。
手工编程零件图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员加工程序初稿加工程序修 改编程手册自动编程自动编程是指在编程过程中,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 。
采用计算机自动编程时,数学处理,编写程序,检验程序等工作是由计算机自动完成的,由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹,使编程人员可及时检查程序是否正确,需要时可及时修改,以获得正确的程序 。 又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算,可提高编程效率几十倍乃至上百倍,因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题 。 因而,自动编程的特点就在于编程工作效率高,可解决复杂形状零件的编程难题 。
3.2 数控编程的基础
3.2.1 编程的几何基础机床相对运动的规定在数控机床上,机床的动作是由数控装置来控制的,为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动,
必须先确定机床上运动的位移和运动的方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标系被称之为机床坐标系 。
例如铣床上,有机床的纵向运动,横向运动以及垂向运动 。 在数控加工中就应该用机床坐标系来描述 。
在机床上,我们始终认为工件静止,
而刀具是运动的 。
这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下,就可以依据零件图样,确定机床的加工过程 。
3.2 数控编程的基础
3.2.1 编程的几何基础
1.机床坐标系 ---笛卡尔直角坐标系
X,Y,Z为移动坐标,A,B,C为旋转坐标 。 实行 右手定则标准机床坐标系中 X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角 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)围绕 X,Y,Z坐标旋转的旋转坐标分别用 A,B、
C表示,根据右手螺旋定则,大拇指的指向为 X、
Y,Z坐标中任意轴的正向,则其余四指的旋转方向即为旋转坐标 A,B,C的正向 。
第 1章 数控机床加工程序编制基础
2,轴及方向规定
（ 1） Z轴 将传递切削力的主轴轴线定为 Z坐标轴 。
对于刀具旋转的机床 （ 铣,钻,镗床 ） 旋转刀具的轴线定为 Z轴 。
对于工件旋转的机床 （ 车,外圆磨床 ） 工件的轴线定为 Z
轴 。
当机床有几个主轴时,选择一个垂直于工件装夹面的主轴定为 Z轴 。
对于工件和刀具都不旋转的机床 （ 刨,插床 ） Z轴垂直于工件装夹面 。
Z轴的正方向以刀具远离工件的方向为准 。
车床
Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的,即平行于主轴轴线的坐标轴即为 Z坐标,Z坐标的正向为刀具离开工件的方向 。
轴及方向规定
（ 2） X坐标轴 一般是水平的,平行于工件的装夹面且与 Z轴垂直 。
对于刀具旋转的机床：
① 当 Z轴是水平方向时,从刀具主轴向工件看,＋ X运动方向指向右方；
② 当 Z轴为垂直方向时,对于单立柱机床,
从刀具主轴向立柱看,＋ X运动方向指向右方 。
对于工件旋转的机床,X轴在工件的径向上,且平行于横滑座,以刀具离开工件旋转中心方向为正方向 。
对于龙门式机床,从主轴向左侧看,＋ X
运动方向指向右方 。
轴及方向规定
（ 3） Y坐标轴 由 X轴和 Z轴按右手定则来确定 。
X,Y,Z坐标系是按刀具相对于工件运动的原则命名的,
而带撇 （,’,） 的坐标 X’,Y’,Z’ 则表示工件相对于刀具运动的坐标系 。
（ 4） 回转轴绕 X轴旋转的刀具 （ 工件 ） 称为 A轴,绕 Y轴旋转的刀具 （ 工件 ） 称为 B轴,绕 Z轴旋转的刀具 （ 工件 ） 称为 C
轴 。
＋ X,＋ Y,+Z方向,大拇指所指方向 。
（ 5） 其它附加轴,X,Y,Z为主坐标系通常称为第一坐标系,还有平行于主坐标系轴的第二直线运动时为第二坐标系,对应命名为 U,V,W轴；若还有第三直线运动,
则对应命名为 P,Q,R轴,称为第三坐标系 。
数控车和铣床的标准坐标系数控车床立式升降工作台数控铣床牛头刨床卧式升降台铣床
3,坐标系机床坐标系,机床本身固有的坐标系 。
机床原点,机床坐标系的原点 。
在数控车床上,机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处 。 同时,
通过设置参数的方法,也可将机床原点设定在 X,Z坐标的正方向极限位置上 。
机床参考点,用于对机床工作台,滑板以及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点 。
机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的,坐标值已输入数控系统中 。 因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数 。
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点 。 下图 为数控车床的参考点与机床原点 。
3,坐标系工件坐标系,用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系 。
工件原点,工件坐标系的原点 。
编程坐标系,编程人员为方便编制数控程序所设定的坐标系 。 一般情况下,编程坐标系与工件坐标系一致 。 编程坐标系一般供编程使用,确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置 。 如 下图 所示,
其中 O2即为编程坐标系原点 。
从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以,但实际上,
为了换算尺寸尽可能简便,减少计算误差,应选择一个合理的编程原点 。
车削零件编程原点的 X向零点应选在零件的回转中心 。 Z向零点一般应选在零件的右端面,设计基准或对称平面内 。 车削零件的编程原点选择见右图 。
铣削零件的编程原点,X,Y向零点一般可选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。 Z向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后 Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。铣削零件的编程原点见 下图 。
编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。
为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，
按尺寸公差的中值来计算坐标值。
3,坐标系绝对坐标系,刀具 （ 或工件 ） 运动位置的坐标值均是相对于某一固定坐标原点计算的坐标系 。
相对坐标系,刀具 （ 或工件 ） 运动位置的终点坐标值均是相对于起点坐标计算的坐标系 。
加工坐标系的确定加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系 。
加工原点也称为程序原点,是指零件被装夹好后,
相应的编程原点在机床坐标系中的位置 。
4,绝对坐标编程和增量坐标编程
G90,按绝对坐标编程 。
G91,按相对坐标编程 。
G90和 G91均用第一坐标系 X,Y,Z表示,在没有设定相对坐标系前,常用第二坐标系 U,V,W表示 。
X
Y
B（ 40,50）
A（ 20,20）
O
如图中所示,B点的绝对坐标为 （ 40,50）,是相对于坐标系 XOY； B点相对于 A点的相对坐标为 （
20,30） 。
模态和非模态代码模态代码,指一经在一个程序段中使用,便保持有效到以后的程序段中出现同组的另一代码时才失效,也称为续效代码 。
非模态代码,指一旦在一个程序段中使用,不能保持在以后的程序段中有效 。
参看教材 P281附表 1。
3.3 数控系统的指令代码常用的数控标准有以下几个方面：
(1)专用的名词术语；
(2)数控机床的坐标轴和运动方向；
(3)数控机床的字符代码 (ISO代码 )；
(4)数控编程的程序段结构与格式；
(5)准备功能 (代码 G)和辅助功能 (代码 M)
(6)加工功能,主轴功能和刀具功能 。
3.3.1 程序结构与格式
1.地址,数字和字
2.程序的组成,程序段例,% 程序段开始标记；
O0001 程序号； O000～ O9999
N10 G92 X25.0 Y45.0 Z15.0； 对刀点 （ 25,45,15）
程序段
N20 G00 Z2.0； 快进刀至 Z=2mm处
N30 M30；
％ 程序结束标记；
程序段格式
（ 2） 为了完成某一动作要求所需功能,字,的组合。
每一个字是一个控制机床的具体指令，它由一个英文字母开头，其后是几个数字构成。
顺序号 准备功能 进刀速度 主轴转速 刀具编号坐标值
N080 G01 X100,Y25.8 Z-10.56 F100,S200 T01 M05 ；
辅助功能
3,主程序与子程序通过 M97或 M98调用子程序并结合 P代码,P代码后是要调用的子程序号 。
① N10 M98 P0l00； 作用：调用子程序 O0100一次
② N10 M98 P0l00 L3； 作用：调用子程序 O0100三次
㈢ N10 M98 P60100； 作用：调用子程序 O0100六次调用子程序的命令
M99作为子程序的结束指令,M98调用 M99定义的子程序 。
格式,M98 PXXXX LXXXX
%XXXX 子程序
N10 XXXX ％ 1234
,,
M98 P1234 M99
子程序编号 调用次数，省略时调用一次
3.3.2 数控加工指令
1,G代码准备功能指令 G代码是由字母,G” 后缀 2位或 3位数字组成 。 从 G00到 G150,该指令的作用是指定数控机床的运动方式,包括坐标系的设定,平面选择,坐标尺寸表示方法,插补,固定循环等方面的指令 。 ISO标准及我国有关技术标准中规定的 G代码如表 3— l所示 。
指令代码模态功能说明 指令代码 模态功能说明
G00 1 快速定位运动 G44 1 刀具长度负补偿
G01 1 直线插补 G54-59 1 选定工件坐标系 1～ 6
G02 1 顺时针圆弧插补 G73-85 1 固定循环用指令
G03 1 逆时针圆弧插补 G90 1 用绝对坐标编程
G04 # 暂停 G91 1 用相对坐标编程
G17-19 1 XY/XZ/YZ平面选择 G92 # 设定工件临时坐标系
G20 1 英制 G98 1 固定循环后返初点
G21 1 公制 G99 1 固定循环后返 R点
G40 1 取消刀补 G100 1 取消镜像
G41 1 刀具左补偿 G101 1 镜像
G42 1 刀具右补偿 G110-129 1 选定工件坐标系 7～
30
G43 1 刀具长度正补偿
2,G代码的功能
1)和坐标系相关的 G代码
2)选择平面指令 G17,G18和 G19（ 02组,模态 ）
3)和刀具运动相关的指令代码
4)和刀具补偿相关的指令代码
5)固定循环指令
6)车削固定循环指令
1)和坐标系相关的 G代码
(1)绝对坐标编程 G90和增量坐标编程 G91
G90使各轴的运动均以用户坐标为参照系进行定位
G91使各轴的运动以它们的前一位置为参照点进行定位 。
相对坐标编程：
N0010 G91 G00 X20 Y20 M03
N0020 G01 Y30 F100
N0030 X30
N0040 Y-30
N0050 X-30
N0060 G00 X-20 Y-20 M05
N0070 M02
绝对坐标编程：
N0010 G90 G00 X20 Y20 M03
N0020 G01 Y50 F100
N0030 X50
N0040 Y20
N0050 X20
N0060 G00 X0 Y0 M05
N0070 M02
1) 和坐标系相关的 G代码
(2)设定工件坐标系指令 G92,G50
编程时,第一个程序段就用 G92设定起刀点到工件原点的距离,以确定起刀点与工件坐标系间的相对位置关系 。
工件原点一般设定在工件基准或工艺基准上,亦可设在卡盘端面中心上,对于车床,通常将其取在主轴轴线与零件精加工后的右端面的交点处 。
设定工件坐标系指令 G92
编程格式,G92 X Y Z
G92指令是将工件坐标系原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上 。
例,G92 X20 Y10 Z10
设定工件坐标系指令 G92
说明：
1 车削编程时,X尺寸字中的数值一般用坐标值的 2倍,即用刀尖相对于回转中心的直径值编程；
2 该指令程序段要求坐标值 X,Z
必须齐全,不可缺少,并且只能使用绝对坐标值,不能使用增量坐标值；
3 在一个零件的全部加工程序中,
根据需要,可重复设定或改变编程原点 。
2 0 0
4
0
0
O p
X
Z
例 设置图中工件坐标系指令：
G92 X400 Z200；
N10 G90；
绝对坐标编程,编程原点位于机床参考点
N15 G92 X10,Y10,;
将编程原点定义在第一零件的工件原点上 w1
# 加工第一个零件
N45 G00 Z260,;
为了安全,将刀具提高到一个安全高度
N50 G92 X30,Y20,;
将编程原点定义在第二零件的工件原点上 w2
# 加工第二个零件
N75 G00 Z260,；
为了安全,将刀具提高到一个安全高度
N80 G92 X20,Y35,;
将编程原点定义在第三零件的工件原点上 w3
# 加工第三个零件
（ 3）选择工件坐标系指令 G54-G59
格式,G54 G90 G00 (G01) X Y Z ；
该指令执行后,所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置 。
通过 CRT/MDI方式设置的 。
G54,X-66.79 Y35.84
G55,X36.09 Y54.25
与 G92的比较
（ 1） G92 X10 Y10 G92指令程序段只是设定工件坐标系，
并不产生任何动作，这时刀具已在加工坐标系中的 X10
Y10点上。
（ 2） G54-G59指令程序段可以和 G00,G01指令组合，如
G54 G90 G01 X10 Y10时，运动部件在选定的工件坐标系中进行移动。程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的 X10 Y10点上。
（ 3）机床断电后 G92设定工件坐标系的值将不存在，而
G54-G59设定工件坐标系的值是存在的。
加工坐标系设置 G50
编程格式 G50 X Z
X,Z的值是起刀点相对于加工原点的位置 。 G50
使用方法与 G92类似 。
在数控车床编程时,所有 X坐标值均使用直径值 。
例 G50 X128.7 Z375.1
2）选择平面指令（ G17,G18,G19）
G17,G18,G19指令分别表示在 XY,ZX,YZ
坐标平面内进行加工 。 其中,
G17可缺省 。
3）和刀具运动相关的指令代码
（ 1） 快速移动定位指令 G00(01组,模态 ),刀具分别按照各轴快速进给速度从当前位置移动到给定的坐标点 。
辅助轴 A,B,C,U,V,W也可用 G00指定快速移动 。 快速移动的速度由各轴的最高速度与快速倍率决定 。
说明：
1 G00运动轨迹 视具体数控机床而议；
2 指令了 G00的程序段不需要指定进给速度 F,如果指定了,无效；
3 G00移动的速度已由机床生产厂家设定好,一般不允许修改 。
快速定位指令 G00
当用绝对值编程时,X,Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标 。 当用相对值编程时,U,W后面的数值则是现在点与目标点之间的距离与方向 。
设定工件坐标系
G50 X200.0 Z263.0;
绝对值指令编程 A→C
G00 X40.0 Z212.0；
相对值指令编程 A→C
或 G00 U-160.0 W-51.0；
和刀具运动相关的指令代码
（ 2） 直线插补指令 G01 (01组,模态 )
说明：
1.刀具的当前位置是直线的起点,在程序段中指定的是终点的坐标值；
2.G01程序段中必须指定进给速度 F；
3.G01与 F都是续效指令 。
直线插补指令 G01
指令格式,G01 X(U)__Z(W)__F ；
使用 G01指令时可以采用绝对坐标编程,也可采用相对坐标编程 。 当采用绝对坐编程时,数控系统在接受 G01指令后,
刀具将移至坐标值为 X,Z的点上；当采用相对坐编程时,
刀具移至距当前点的距离为 U,W值的点上 。
绝对值指令编程
G01 X40.0 Z20.1 F0.2;
相对值指令编程
G01 U20.0 W-25.9 F0.2;
例：实现 左图 中从 A点到 B点的直线插补运动,
其程序段为：
绝对方式编程：
G90 G01 X10 Y10 F100
增量方式编程：
G91 G01 X-10 Y-20 F100
和刀具运动相关的指令代码
（ 3） 圆弧插补指令 G02,G03 (01组,模态 )
其中 G02－ 顺时针圆弧插补,G03－ 逆时针圆弧插补 。
G04,暂停指令顺,逆判断：
沿垂直于要加工的圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看，刀具相对于工件的转动方向是顺时针用 G02,反之用 G03。
(1)XY平面圆弧
(2)XZ平面圆弧
(3)YZ平面圆弧说明：
1.X,Y,Z是圆弧终点坐标值，其值可以用绝对坐标，也可以用增量坐标；
2.R是圆弧半径，当 R>=0时，加工 0°～ 180°的圆弧； ；当 R<0时，加工 180°～ 360°的圆弧；
3.I,J,K由从 圆弧起点指向圆心的矢量在坐标系中的分矢量来决定；
4.加工整圆，不能用 R,只能用圆心坐标 I,J,K编程。
在格式 1中的 I,J,K分别表示在 x,Y,Z轴方向起点和圆心之间的增量距离 。 根据起点和圆心的相对位置,
它可能是正值,也可能是负值 。 从起点向圆心画一箭头,
如果箭头所指的方向为所在轴的正方向,则其值为正,
反之为负 。 另一种判定方法是用圆心的坐标值减去起点的坐标值,如果得到的值是正值,其值为正,反之为负,
如图 3— 14所示 。
圆弧插补指令 G02,G03
格式,G02 X(U)_Z(W)_I_K_F_； 或 G02 X(U)_Z(W)_R_ F_；
G03 X(U)_Z(W)_I_K_F_； 或 G03 X(U)_Z(W)_R_F_；
绝对坐标,直径编程
G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3；
相对坐标,直径编程
G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3；
绝对坐标,直径编程
G02 X 50,0 Z30.0 R25.0 F0.3；
相对坐标,直径编程 r
G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3；
10
圆弧插补举例
（ 1） 当圆弧 A的起点为 P1,终点为 P2，
G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50
或,G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50
（ 2） 当圆弧 A的起点为 P2,终点为 P1时,
G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50
或,G03 X160 Y60 R-145.6 F50
参考 P77范例,写出下图插补程序段
4）和刀具补偿相关的指令刀具补偿功能包括刀具半径补偿 (G40,G41,G42)，
刀具长度补偿 (G43,G44,G49)。 数控车床需要对刀尖的 X,Z向的位置和刀尖半径进行补偿；数控铣床或加工中心需要对刀具长度和半径进行补偿 。
G43,G44和 G49分别为刀具长度正补偿,负补偿和取消刀具长度补偿指令 。
书写格式,Z— H— ； 其中 Z值是程序中给定的坐标值,H值是刀具长度补偿值寄存器的地址号 。
44
43
G
G
1)刀具长度补偿指令 (G43,G44,G49)(05组，模态 )
G43,Z实际值 =Z指令值 +（ H— ）
G44,Z实际值 =Z指令值 -（ H— ）
G40为取消刀补。
刀具半径补偿
(2)刀具半径补偿指令 (G40,G4l,G42)(04组，模态 )
根据刀具半径和编程轮面,数控系统自动计算刀具中心点移动轨迹的功能,称为刀具半径补偿功能 。 即刀具中心轨迹偏离理论轨迹一个刀具半径,由计算机自动完成 。 刀具半径补偿功能用于铣刀半径或车刀刀尖半径的自动补偿 。
刀具半径补偿指令
G41---左刀补,刀具的进给方向在工件轮廓的左边
G42---右刀补,刀具的进给方向在工件轮廓的右边
G40---取消刀补
G17---XY平面 （ 刀补平面 ）
G18---ZX平面
G19---YZ平面
D00,D01,?,D32---刀具偏置号 （ D
代码 ）
D功能字指定刀具半径补偿值寄存器的地址号,补偿值在加工前用 MDI方式输入相应的寄存器,
加工时由 D指令调用 。
刀具补偿的优点刀具补偿功能,除了可免去刀具中心轨迹的人工计算外,还可以利用同一加工程序去适应不同的情况,如：
1利用 刀具补偿功能 作粗,精 加工余量补偿；
2刀具磨损后,重输刀具半径,不必修改程序；
3利用刀补功能进行凹凸模具的加工 。
刀具半径补偿的实现过程刀具补偿的建立：以 G41（ 或 G42） 与 G01（ 或 G00） 配合实现 。
格式,G41 G01（ G00） （ G42） X Y Z
刀具补偿的执行刀具补偿的撤销：以 G40与 G01（ 或 G00） 配合实现格式,G40 G01（ G00） X Y Z
建立刀补执行刀补撤销刀补建立刀补执行刀补撤销刀补左刀补 （ G41） 的实现过程 右刀补 （ G42） 的实现过程加工轮廓面加工轮廓面刀具半径补偿的计算直线：刀补后刀具中心轨迹仍然与原直线平行,计算刀具中心轨迹的起点和终点的坐标值 。
圆弧：刀补后刀具中心轨迹仍然是一个与原圆弧同心的圆弧,
计算刀补后圆弧的起,终点坐标值和刀补后的圆弧半径 。
X
Y
O O X
Y
α
α α
α
A（ x,y）
A’（ x’,y’）
A’（ x’,y’）
r rA（ x,y）
B刀补和 C刀补
B刀补,一般的刀补只能计算出直线或圆弧终点的刀具中心值,而对于两个程序段之间在刀补以后可能出现的一些特殊情况没有给予考虑,这种刀补方法称为 B刀补 。
C刀补,能实现程度段间的尖角过渡,能自动进行拐点处刀具中心轨迹交点计算的刀补方法称为 C刀补 。
内外轮廓加工时的半径补偿铣削外轮廓时,两个程序段之间会出现间断 DC’ 和 EC’； 对于铣削内轮廓,
两个程序段之间会出现交叉重合 （ 交叉点 C’’ ） 。
B刀补无法在自动实现对间断或交叉重合情况的处理,
只能事先予以考虑,
给出一定的处理方法 。
A
C
BA’
C’
D E
B’
C’’
刀具内轮廓外轮廓
C刀补程序段间转接情况分析
（以直线与直线转接为例） 有时以圆弧代替直线插入圆弧与圆弧、圆弧与直线的转接情况均可以采用类似于直线与直线转接的处理方法。如圆弧与圆弧之间的转接，可以采用上一段圆弧（加入刀补半径后）终点处的切线与下一段圆弧
（加入刀补半径后）起点处的切线进行转接处理。
刀具中心并非始终偏离工件轨迹一个刀具半径距离缩短型 伸长型 插入型
r
r
r
r
零件加工面刀具中心轨迹转接点刀具半径补偿举例
%2113
N05 G92 X0.0Y0.0 Z50.0； 对刀点
(0,0,50)
N10 G91 G17 G41 T01 G00
X75.0Y75.0Z-48.0；
N15 G01 X100.0 Y170.0 Z-12.0
F150；
N20 X200.0；
N25 X60.0 Y-70.0；
N30 Y-40.0；
N35 G02 X-60.0 Y-60.0 I-60.0；
N40 G01 X-300.0；
N42 G00 Z60.0
N45 G40 X-75.0 Y-75.0 M03；
N50 M30
编程举例%0002N1 G91 G42 G00 X80 Y50 Z-48 D01
N2 G01 X50 Z-12 F120
N3 Y40
N4 X40
N5 Y-40
N6 X30
N7 G03 X30 Y30 J30
N8 G01 Y20
N10 G02 X-30 Y30 J30
N11 G01
N12 X-120
N13 Y-80
N14 G40 G00 X-80 Y-50 Z60
N20 M02
N100 G92 X0 Y0 Z10
N110 G01 G42 X40 Y-40 F300 S300 M03
N120 Z-5
N130 Y80
N140 X20
N150 G02 X-40 Y20 I-60
N160 G03 X-80 Y-20 J-40
N170 G01 Y-40
N180 X40
N190 Z-10
N200 G40 X0 Y0
N210 M02
N220 M05
凸轮铣削加工举例
N5 G92 X0 Y0 Z10
N10 G00 X50 Y50 F300
N20 G01 Z-2
N30 G01 G42 X0 Y50
N40 G03 X0 Y-50 I0 J-50
N50 G03 X18.86 Y-36.67 I0 J20
N60 G01 X28.28 Y-10
N70 G03 X28.28 Y10 I-28.28 J10
N80 G01 X18.86 Y36.67
N90 G03 X0 Y50 I-18.86 J-6.67
N100 G01 Z10
N110 G01 G40 X50 Y50
N120 M30
镜像命令 G24,G25
G24 X0－ 对称于 Y轴镜像；
G24 Y0－ 对称于 X轴镜像；
G24 X0 Y0－ 对称于坐标原点镜像；
G25－ 取消镜像 。
格式：
G24 X Y
G98 PXXXX
G25 X Y
%100 (子程序 ) %1(主程序 )
N100 G41 X10 Y10 D01 N1 G91 G00 X0 Y0 Z5
N110 G01 Z-10 F100 N2 M98 P100
N120 Y20 N3 G24 X0
N130 X10 N4 M98 P100
N140 G03 X10 Y-10 I10 N5 G25 X0
N150 G01 Y-10 N6 G24 X0 Y0
N160 X-20 N7 M98 P100
N170 G40 X-10 Y-10 N8 G25 X0 YO
N180 Z10 N9 G24 Y0
N190 M99 N10 M98 P100
N11 G25 YO
N12 M02
坐标旋转命令 G68； 取消旋转 G69
指令格式,G68 X Y P ；
X Y,旋转中心坐标值；
P,旋转角度，逆时针为正方向，顺时针为负方向。
%100 子程序
N100 G01 X20 Y0 F100
N110 G02 X10 Y0 I5
N120 G03 X10 Y0 I5
N130 X-20 Y0 I-10
N140 G01 X-20 Y0
N150 M99
%1 主程序
N10 G91 M03
N20 M98 P100
N30 G68 X0 YO P45
N40 M98 P100
N50 G69
N60 G68 X0 Y0 P90
N70 M98 P100
N80 G69 M05 M02
5 0
1 0 0
5 0
%100 子程序 %1234 主程序
N100 G01 X50 F100 N10 G91 M03
N105 Z-5 N20 M98 P100
N110 G02 X100 Y0 I50 N30 G68 X0 Y0 P180
N120 G03 X100 Y0 I50 N40 M98 P100
N130 X-200 I-100 N50 G69 M05 M02
N135 G01 Z10
N140 G01 X-50
N150 M99
5）固定循环功能指令
X轴和 Y轴定位快进到参考平面 （ R平面 ）
以切削进给方式执行孔加工孔底刀具动作返回参考平面快速返回初始点
1,固定循环的动作
在点位－直线控制功能数控机床加工的工序：钻孔、锪孔、镗孔、铰孔、攻丝。
可以由固定循环功能完成，用一个 G代码程序完成多个工步才能完成的动作。
G90,G91指令的用法
G98,G99指令的用法初始平面：为安全下刀而设置的平面 。 用 G98返回 。
R点平面,R参考平面,刀具下刀由快进转为工作进给而设置的平面 。 用 G99返回 。
孔底平面固定循环指令格式
G91 G98
G X_Y_Z_R_Q_P_F_L_
G90 G99
G,包括 G73,G74,G76以及 G81～G89。
X_Y_,孔的位置 （ 与 G90,G91有关 ） 。 Z,孔底位置 （ G90：
孔底位置,G91,R点到孔底的距离 ） 。
R,R点平面位置 （ G90,R点的坐标值； G91,初始点到 R的距离 ） 。
Q,每次加工的深度,使用增量值 (与 G90,G91无关 ) 。 G73或
G83－ 每次的加工深度,G76或 G87－ 位移量 。
P,在孔底的暂停时间 （ 毫秒 ） 。
F,加工切削进给时的速度 。 L,循环次数 。
G98
G73 X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_L_F_
G99
用于 Z轴的间歇进给,深孔加工时有利于排屑 。
Q为每次进刀深度 。
I为第一次切削深度 。
J为每次切削深度的递减数量 。
K为切削的最小深度 。
d为退刀量 。 机床参数设定,
(2)高速深孔加工循环指令 G73(08组，模态 )
(3)反攻螺纹固定循环指令 G74(08组，模态 )
G98 攻反 (左旋 )螺纹主轴反转 。
G74 X_Y_Z_R_P_F_ 到孔底主轴正转,并退回 。
G99
(4)精镗循环指令 G76(08组，模态 )
精镗指令,G76 X-Y-Z-R-Q-P-F-； 格式中,地址 Q指定退刀位移量,Q值必须是正值 。 即使用负值,符号也不起作用位移的方向是土 X,土 Y,它可以事先在操作面板上进行设定 。
(5)取消固定循环 G80(08组，模态 )
指令 G80用于取消固定循环 G73,G74,G76和 G81-
G89。 它可以取消固定循环的模态状态,使机床退出固定循环状态,进行其他动作 。
(6)钻孔循环指令 G8l(08组，模态 )
钻孔指令,G81 X Y Z R F ；
钻孔加工举例 G81
(7)钻孔循环指令 G82(08组，模态 )
钻,扩和镗阶梯孔指令,G82 X Y Z R P F ；
例
%0009
G92 X-100,Y-50,Z50.
G90 G00 X0,Y0.
M03 S800
G91 G99 G81 X40,Y40,Z-
13,R- 47,F100
X40.Y0,L3
X0,Y50.
X-40,Y0,L3
G90 G80 X-100,Y-50,Z50.
M05 M30
编制右所示的孔加工程序（设 Z轴开始点距工作表面
50mm处，切削深度为 10mm）。
R面
50
初始面
3
钻孔循环指令编程举例
%0009
G92 X0.0 Y0.0 Z50.0
S800 M03 M08
G90 F70.0
G99 G81 X-50.0 Y0.0 Z-52.0 R-15.0
G98 Y-30.0 （ 钻 2）
G99 G73 X0.0 Y30.0 Z-52.0 R5.0
Q-10 K3.0 （ 钻 3）
G98 Y-30.0 （ 钻 4）
G99 G82 X50.0 Y30.0 Z-30.0 R-15.0
P2 （ 钻 5）
G98 Y0.0 （ 钻 6）
M05 M09
M30
钻 6-φ10的孔
(8)深孔加工循环指令 G83(08组，模态 )
深孔加工指令,G83 X Y Z R Q F ；
(9)攻螺纹循环 G84(08组，模态〕
G84 X— Y— Z— R— P— F— ；
攻螺纹 G84举例设 Z轴开始点距工作表面
100mm,切削深度 20mm
40.0
X-160.0 Y-90.0 Z93.0 M05
(10)镗孔循环指令 G85(08组，模态 )
G85 X— Y— Z— R— F— ；
它与 G81的区别是 G85的退刀动作是以进结速度退出 。
G85与 G84指令相同,只是在孔底主轴不反转 。
(11)镗孔循环指令 G86(08组，模态 )
G86 X— Y— Z— R— F— ；
G86与 G81指令相同,只是在孔底主轴停止,然后快速退回 。
(12)镗孔循环指令 G87(08组，模态 )
G87 X— Y— Z— R— Q— F—
(13)镗孔循环指令 G88(08组，模态 )
G88 X— Y— Z— R— P— F— ；
(14)镗孔循环指令 G89(08组，模态 )
G89 X— Y— Z— R— P— F— ；
G89,与 G86指令相同,但在孔底有暂停 。
G80,取消所有固定循环指令,同时 R点和 Z点也被取消 。
6) 车削固定循环指令
(1)外径、内径车削循环指令 (G77或
G90)
格式,G90 X(U)～ Z(W)～ F～
式中,X,Z－ 圆柱面切削的终点坐标值；
U,W－ 圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。
N10 G50 X200 Z200 T0101
N20 M03 S1000
N30 G00 X55 Z4 M08
N40 G01 G96 Z2 F2.5 S150（ G96,恒表面切削速度控制）
N50 G90 X45 Z-25 F0.2
N60 X40
N70 X35
N80 G00 X200 Z200
N90 M30
圆锥面切削循环 G90
格式,G90 X(U)～ Z(W)～ I～ F～
式中,X,Z- 圆锥面切削的终点坐标值；
U,W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标；
I- 圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的 X向坐标小于终点的 X向坐标,I值为负，反之为正。
G01 X65 Z2
G90 X60 Z-25 I-5 F0.2
X50
G00 X100 Z200
(2)螺纹车削循环指令 (G78或 G92)
螺纹切削循环指令把,切入 -螺纹切削 -退刀 -返回,四个动作作为一个循环，用一个程序段来指令。
格式,G92 X(U)~ Z(W)~ I~ F~
式中,X(U),Z(W) - 螺纹切削的终点坐标值；
I - 螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时,I=0。 加工圆锥螺纹时，当 X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时,I为负，反之为正。
F为与螺距有关的进给速度，
如主轴一转的进给量。
圆柱螺纹加工
G00 X35 Z104
G92 X29.2 Z53 F1.5
X28.6
X28.2
X28.04
G00 X200 Z200
圆锥螺纹加工
G00 X80 Z62
G92 X49.6 Z12 I-5 F2
X48.7
X48.1
X47.5
X47
G00 X200 Z200
(3)端面车削循环指令 (G79或 G94）
格式,G94 X(U)～ Z(W)～ F～
式中,X,Z- 端面切削的终点坐标值；
U,W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。
锥面端面切削循环 G94
格式,G94 X(U)～ Z(W)～ K～ F～
式中,X,Z- 端面切削的终点坐标值；
U,W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标；
K- 端面切削的起点相对于终点在 Z轴方向的坐标分量。当起点
Z向坐标小于终点 Z向坐标时 K为负，反之为正。
(4)复合型车削循环指令 (G70— G76)
G71－ 外圆粗车循环,是一种复合固定循环 。 适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工 。
G72－ 平端面粗车循环,是一种复合固定循环 。 端面粗切循环适于 Z向余量小,X向余量大的棒料粗加工 。
G73－ 封闭切削循环,是一种复合固定循环,适于对铸,锻毛坯切削,对零件轮廓的单调性则没有要求 。
G70－ 精车循环,由 G71,G72,G73完成粗加工后,可以用
G70进行精加工 。
G74－ 端面深孔钻削循环 。
G75－ 外径切槽循环,适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工 。
G76－ 复合螺纹切削循环,可以完成一个螺纹段的全部加工任务 。
G71－ 外圆 粗车循环格式,G71 U(△ d) R(e)
G71 P(ns) Q(nf) U(△ u) W(△ w) F(f) S(s) T(t)
式中：
△ d-切削深度（半径编程）；
e--退刀量；
ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；
nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；
△ u--X轴向精加工余量；
△ w--Z轴向精加工余量；
f,s,t--F,S,T代码。
注意：
1,ns→nf 程序段中的 F,S,T功能，即使被指定也对粗车循环无效。
2、零件轮廓必须符合 X轴,Z轴方向同时单调增大或单调减少； X轴,Z轴方向非单调时,ns→nf 程序段中第一条指令必须在 X,Z向同时有运动。
N10 G50 X200 Z140 T0101
N20 G00 G42 X120 Z10 M08
N30 G96 S120
N40 G71 U2 R0.5
N50 G71 P60 Q120 U2 W2 F0.25
N60 G00 X40//ns
N70 G01 Z-30 F0.15
N80 X60 Z-60
N90 Z-80
N100 X100 Z-90
N110 Z-110
N120 X120 Z-130//nf
N130 G00 X125
N140 X200 Z140
N150 M02
3.3.3 辅助功能指令 (M代码 )
主要辅助功能指令说明
M00,程序停止指令
M02,程序结束指令
M03,主轴正转指令
M04,主轴反转指令
M05,主轴停止指令
M30,返回原位指令主轴转速功能指令,S1200＝ 1200r/min
进给功能指令 F300＝ 300mm/min
3.4 手工编程
3.4.1 孔的加工程序编制
1） 编程选用坐标系应与图纸中标注方法尽量一致 。
2） 注意提高对刀精度和换刀点的位置 。
3） 使用刀具长度补偿功能去应付换刀后的长度偏差 。
孔加工实例：
孔加工工步如下：
（ 1） 中心钻点孔 （ Ф3mm中心钻 ）
（ 2） 钻孔 （ Ф8.5mm麻花钻 ）
（ 3） 攻螺纹 （ M10mm丝锥 ）
3.4.2 数控车削程序的编制工件如图所示,编制该工件的车削加工程序,包括粗精车端面,外圆,
倒角和圆角 。 零件的单边余量为 4mm,其左端 25mm为夹紧用,可预先在普通机床上完成夹紧面的车削 。
简单连杆的数控加工及其编程
R 20
R 12
3
82
114
6
2
5
4
1
Y
X
Z
7
8
分析
（ 1） 零件图 已知某连杆机构的零件图如上图所示,
要求对该连杆机构的轮廓进行精铣数控加工 。
（ 2） 刀具选择 φ16mm的立铣刀 。
（ 3） 安全面高度 30mm。
（ 4） 进刀 /退刀方式 圆弧引入切向进刀 /退刀 。
（ 5） 编程计算 连杆轮廓的特征点计算结果如下：
1,X=-82,Y=0
2,X=0,Y=0
3,X=-94,Y=0
4,X=-83.165,Y=-11.943
5,X=-1.951,Y=-19.905
6,X=-1.951,Y=19.905
7,X=-83.165,Y=11.943
8,X=-10,Y=0
O0009 /* 第 0009号程序,铣削连杆
N10 G54 G90 G00 X0 Y0
N15 Z20.
N20 X36.Y0 /* 将刀具移出工件一个刀具直径
N30 S1000 M3 M08
N40 G1 Z8,F20,/* 下刀至 8mm高度处,铣第一个圆
N50 G42 D1 G2 X20,I-8,J0 F100,/* 刀具半径右补偿,圆弧引入切向进刀至点 8
N60 G3 X-20,Y0 I-20,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N70 G3 X20,Y0 I20,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N80 G40 G2 X36,I8,J0 /* 圆弧引出切向退刀
N90 G0 Z20.
N100 X-110,Y0 /* 将刀具移出工件一个刀具直径
N110 G1 Z8,F20,/* 下刀至 8mm高度处,铣第二个圆
N120 G42 D1 G2 X-94,Y0 I8,J0 F100,/* 刀具半径右补偿,圆弧引入切向进刀至点 3
N130 G3 X-70,I10,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N140 G3 X-94,I-10,J0 /* 圆弧插补铣半圆
N150 G40 G2 X-110,I-8,J0 /* 圆弧引出切向退刀
N160 G0 Z20.
N170 X36,Y0 /* 将刀具移出工件一个刀具直径
N180 G1 Z-1,F20 /* 下刀至 -1mm高度处,铣整个轮廓
N190 G42 D1 G2 X20,I-8,J0 F100,/* 刀具半径右补偿,圆弧引入切向进刀至点 8
N200 G3 X-1.951 Y19.905I-10,J0 /* 圆弧插补至点 6
N210 G1 X-83.165 Y11.943 /* 圆弧插补至点 7
N220 G3 Y-11.943I1.165 J-11.943 /* 圆弧插补至点 4
N230 G1 X-1.951 Y-19.905 /* 圆弧插补至点 5
N240 G3 X20,Y0 I1.951 J19.905 /* 圆弧插补至点 8
N250 G40 G2 X36,I8,J0 /* 圆弧引出切向退刀
N260 G0 Z20.
N270 M30
现代 CNC系统中的高级编程方法一,概述现代 CNC系统除能接受标准数控程序外,一般都提供一些高级的编程手段,目的是使待加工零件的数控编程更加灵活,方便,快捷 。
这些高级编程方法不是标准的,不同的数控系统提供的轮廓描述功能和方法都可能不同 。
二,轮廓描述
1,三点直线轮廓编程
G 90 G 01
A1… A2… Z3… X3…
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
A2
A1
现代 CNC系统中的高级编程方法
2,倒角编程
G90 G01 Z2… X2… B-
G01 Z3… X3
B-
Z3,X3
(Z1,X1)
(Z2,X2)
Z
X
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
(Z2,X2)
B3,圆弧过渡编程
G90 G01… Z2… X2… B
G01 Z3… X3
现代 CNC系统中的高级编程方法
4,直线 /圆弧过渡编程
G90 G03（ 或 G02） A… B… Z3… X3…
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
A1
B
Z3,X3
(Z1,X1)
Z
X
A
B
5,圆弧 /直线过渡编程
G90 G03（ 或 G02） B… A… Z3… X3…
现代 CNC系统中的高级编程方法
6,圆弧 /圆弧轮廓编程
G90 G02（ 或 G03） I1… K1… I2… K2… Z3… X3
（Z2，Z3）
I2
K2
K1
I1
(Z1,X1)
X
Z
六,型腔加工循环直角型腔铣削加工
(G87,Philips CNC系统 )
键槽型腔铣削加工
(G88,Philips CNC系统 )
现代 CNC系统中的高级编程方法圆形型腔铣削加工
（ G89,Philips CNC系统）
现代 CNC系统中的高级编程方法
G150通用铣腔加工循环现代 CNC系统中的高级编程方法原有零件图形图形转换
CA
D
造型
CA
M
刀具路径后置处理数控加工程序数控机床零件图纸一、自动编程流程
3.5 自动编程概述二,自动编程方式的 分类
1,语言自动编程
APT（ Automatically Programmed Tool） 语言是一种对工件,刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时所用的一种接近英语的符号语言 。 例如,CUTTER/10
LN1=LINE/20,20,20,70
CIR=CIRCLE/10,0,50,50,100
FROM/SETPT
FEDRAT/F01
GOTO/SETPT
3.5 自动编程概述
2.图形自动编程以图形要素为输入方式 。 从编程数据的来源,零件及刀具几何形状的输入,显示和修改,
刀具运动的定义,刀具轨迹的生成,加工过程的动态仿真显示,直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的 。
不需要使用数控语言 （ APT源程序 ） ；具有形象,直观,高效等优点
3.5 自动编程概述三,CAD/CAM系统的概念具有计算机辅助设计 (Computer Aided Design)和计 算 机 辅 助 制 造 ( C o m p u t e r Aided
Manufacturing),功能的系统简称 CAD/CAM系统,
它是指以计算机作为主要技术手段来生成和运用各种数字信息与图形信息,以进行产品设计和制造的系统 。
3.5 自动编程概述
CAD/CAM系统应具备的基本功能交互图形输入和输出功能几何造型功能 （ 曲线和曲面造型；实体造型；物体几何特性计算功能 ）
有限元分析功能优化设计功能处理数控加工信息功能统一的数据管理功能二维绘图功能
3.5 自动编程概述
CAD/CAM系统应具备的基本功能交互图形输入和输出功能几何造型功能 （ 曲线和曲面造型；实体造型；物体几何特性计算功能 ）
有限元分析功能优化设计功能处理数控加工信息功能统一的数据管理功能二维绘图功能
3.5 自动编程概述
