第3章數控加工程序的編制

數控機床是嚴格按照數控加工程序來自動地對被加工工件進行加工的。所謂數控加工程序就是把零件的工藝過程、工藝參數、機床的運動以及刀具位移量等信息用數控語言編寫的程序。無論對于手工編程還是自動編程，理想的數控加工程序不僅應該保證能加工出符合圖樣要求的合格零件，還應該使數控機床的功能得到合理的應用與充分地發揮，以使數控機床能安全、可靠、高效的工作。3.1

數控機床編程基礎

3.1.1

數控機床編程的內容與步驟

要編寫出合理的數控加工程序，其內容與步驟如圖所示。1.分析零件圖

通過對工件材料、形狀、尺寸精度及毛坯形狀和熱處理的分析，確定工件在數控機床上進行加工的可行性。2.工藝處理

選擇適合數控加工的加工工藝，是提高數控加工技術經濟效果的首要因素。制定數控加工工藝除需考慮通常的一般工藝原則外，還應考慮充分發揮所有數控機床的指令功能；正確選擇對刀點；盡量縮短加工路線，減少空行程時間和換刀次數；盡量使數值計算方便，程序段要少等。3.數值計算

分析零件圖，確定工件原點。工件原點是人為設定的，設定的依據是既要符合零件圖尺寸的標注習慣，又要便于編程。一般情況下，零件圖的設計基準點就是工件原點。對于形狀較復雜的零件輪廓，需要計算出零件輪廓的基點坐標等；對于形狀比較復雜的零件(如非圓曲線、曲面組成的零件)，需要用直線段或圓弧段逼近，計算出逼近線段的節點坐標。節點坐標計算一般由計算機自動完成。4.編寫程序單

在完成工藝處理和數值計算工作后，可以編寫零件加工程序，編程人員根據所使用數控系統的指令、程序段格式，逐段編寫零件加工程序。編程人員應對數控機床的性能、程序指令以及數控機床加工零件的過程等非常熟悉，才能編寫出合理的加工程序。5.輸入數控系統

程序編寫好之后，最好通過數控加工仿真軟件或CAM軟件進行模擬仿真程序檢驗，然后再通過機床編程面板直接將程序輸入數控系統，也可通過磁盤驅動器、USB接口或RS232接口輸入數控系統。6.程序校驗和首件試切

程序送入數控系統后，通常需要經過試運行和首件試切兩步檢查后，才能進行正式加工。通過試運行，校對檢查程序，也可利用數控機床的空運行功能進行程序檢驗，檢查機床的動作和運動軌跡的正確性。對帶有刀具軌跡動態模擬顯示功能的數控機床可進行數控模擬加工，以檢查刀具軌跡是否正確；通過首件試切可以檢查其加工工藝及有關切削參數設定得是否合理，加工精度能否滿足零件圖要求，加工工效如何，以便進一步改進，直到加工出滿意的零件為止。3.1.2

數控機床程序編制方法

1.手工編程

手工編程是指各個步驟均由手工編制，即從零件圖分析、工藝處理、數據計算、編寫程序單、輸入程序到程序檢驗等各步驟主要由人工完成的編程過程。對形狀簡單的工件，計算比較簡單，程序不多，采用手工編程較容易完成，而且經濟、及時。因此在簡單的點定位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應用。2.自動編程

自動編程也稱為計算機輔助編程，即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成。典型的自動編程有人機對話式自動編程及圖形交互式自動編程。在人機對話式自動編程中，從工件的圖形定義、刀具的選擇、起始點的確定、走刀路線的安排，到各種工藝指令的插入等都可由計算機完成，最后得到所需的加工程序。圖形交互式自動編程是一種可以直接將零件的幾何圖形信息自動轉化為數控加工程序的計算機輔助編程技術。3.1.3字符與代碼

1.字符與代碼的含義

字符(character)是用來組織、控制或表示數據的一些符號，如數字、字母、標點符號、數學運算符等。它是加工程序的最小組成單位。常規加工程序用的字符分四類。第一類是字母，它由26個大寫字母組成。第二類是數字和小數點，它由0～9共10個數字及一個小數點組成。第三類是符號，由正號(+)和負號(-)組成。第四類是功能字符，它由程序開始(結束)符“%”、程序段結束符“；”、跳過任選程序段符“/”等組成。2.數控機床功能代碼

數控機床功能代碼主要包括準備功能代碼和輔助功能代碼。

準備功能(又稱G功能)是使數控機床建立起某種加工方式的指令，如插補、刀具補償、固定循環等。G功能代碼由地址符G和后面的兩位數字組成。

輔助功能(又稱M功能)用于指定主軸的旋轉方向、啟動、停止、切削液的開關，工件或刀具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。M功能代碼由地址符M和后面的兩位數字組成。3.1.4

數控機床的坐標系

1.坐標系及運動方向的規定

標準的坐標系采用右手笛卡爾直角坐標系，如圖所示。這個坐標系的各個坐標軸與機床的主要導軌相平行。直角坐標系X、Y、Z三者的關系及其方向用右手定則判定；圍繞X、Y、Z各軸回轉的運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則確定。2.機床坐標軸的確定1）Z軸的確定Z軸的方向是由傳遞切削力的主軸確定的，標準規定：與主軸軸線平行的坐標軸為Z軸，并且刀具遠離工件的方向為Z軸的正方向，如圖3.3~圖3.6所示。對于沒有主軸的機床，如牛頭刨床等，則以與裝夾工件的工作臺面相垂直的直線作為Z軸方向。如果機床有幾根主軸，則選擇其中一個與工作臺面相垂直的主軸，并以它來確定Z軸方向(如龍門銑床)。圖3.3刀架前置臥式數控車床圖3.4刀架后置臥式數控車床（標準型）圖3.5立式銑床或立式加工中心圖3.6臥式銑床2）X軸的確定

平行于導軌面，且垂直于Z軸的坐標軸為X軸。X坐標是在刀具或工件定位平面內運動的主要坐標。對于工件旋轉的機床(如車床、磨床等)，X軸的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導軌面。刀具遠離工件旋轉中心的方向為X軸正方向，對刀架前置數控車床如圖3.3所示；對刀架后置數控車床（標準型）如圖3.4所示。對于刀具旋轉的機床(如數控銑床、數控鉆床、加工中心等)，如果Z軸是垂直的，則面對主軸看立柱時，右手所指的水平方向為X軸的正方向，如圖3.5所示。3）Y軸的確定Y軸垂直于X、Z軸。Y軸的正方向根據X坐標和Z坐標的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標系來判斷。4）旋轉運動的確定

圍繞坐標軸X、Y、Z旋轉的運動，分別用A、B、C表示。它們的正方向用右手螺旋定則判定，如圖3.2和圖3.3所示。5）附加軸

如果在X、Y、Z主要坐標以外，還有分別平行于它們的坐標，可分別指定為U、V、W，I、J、K和P、Q、R等。6）工件運動方向

對于工件旋轉類機床，如數控車床等，刀具的實際運動就是刀具相對工件運動；而對刀具旋轉類機床，如數控銑床、數控鏜床、數控鉆床和加工中心等，實際上是工件運動而不是刀具運動，為了編程，只能看成是刀具相對工件運動。如圖3.3~圖3.6所表示的X、Y、Z方向都是刀具相對工件的運動方向。3.數控機床坐標系的原點與參考點

數控機床坐標系是機床的基本坐標系，其原點又稱機床原點或機械零點(M)，這個點是機床固有的點，由生產廠家確定，不能隨意改變，它是其他坐標系和機床參考點的出發點。不同的數控機床，其原點也不同，數控車床的原點在主軸前端面的中心上，如下圖左所示M點。數控銑床和立式加工中心的原點，在機床工作臺的左前下方。如下圖右所示M點。3.1.5程序段與程序格式

1.程序字和程序段

在數控機床上，把程序中出現的英文字母及其字符稱為“地址”，如：X、Y、Z、A、B、C、%等；數字0~9(包含小數點、“+”、“-”號)稱為“數字”。“地址”和“數字”的組合稱為“程序字”(亦稱代碼指令)，程序字是組成數控加工程序的最基本單位，如N10、G01、X100、Z-20、F0.1等。2.常規加工程序的格式

加工零件不同，數控加工程序也不同，但有的程序段是所有程序都必不可少的，有的卻是可以根據需要選擇使用的。下面是一簡單的加工程序實例。

從上面的程序中可以看出；程序以O1000開頭，以M30結束。在數控機床上，將O1000稱為程序號或程序名，M30稱為程序結束標記。程序中的每一行以“；”作為分行標記，稱為段結束符。程序號、程序段、程序結束標記是任何加工程序都必須具備的三個要素。3.2

數控車削加工程序編制

數控車床主要用來加工軸類零件的內外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成形回轉體表面等。對于盤類零件可進行鉆、擴、鉸、鏜孔等加工。數控車床還可以完成車端面、切槽等加工。本節以配置FANUC-0系統的MJ-460數控車床為例介紹數控車床的編程。圖3.9為MJ-460數控車床的外觀圖。圖3.9MJ-460數控車床的外觀圖1—腳踏開關2—主軸卡盤3—主軸箱4—機床防護門5—數控裝置6—對刀儀7—刀具8—編程與操作面板9—回轉刀架10—尾座11—床身1—腳踏開關2—主軸卡盤3—主軸箱4—機床防護門5—數控裝置6—對刀儀7—刀具8—編程與操作面板9—回轉刀架10—尾座11—床身1—腳踏開關2—主軸卡盤3—主軸箱4—機床防護門5—數控裝置6—對刀儀7—刀具8—編程與操作面板9—回轉刀架10—尾座11—床身3.2.1數控車床的編程特點

（1）在一個程序段中，可以用絕對坐標編程，也可用增量坐標編程或二者混合編程。（2）由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和在測量時都以直徑值表示，所以直徑方向用絕對坐標(X)編程時以直徑值表示，用增量坐標(U)編程時以徑向實際位移量的2倍值表示，并附上方向符號。（3）不同組G代碼可編寫在同一程序段內均有效；相同組G代碼若編寫在同一程序段內，后面的G代碼有效，G代碼的分組及功能見表3-1。M代碼功能見表3-2。3.2.2

數控車床工件坐標系的設定

1.數控車床機床坐標系的建立

在數控車床開機之后，當完成了刀具返回參考點的操作時，CRT屏幕上立即顯示刀架中心在機床坐標系中的坐標值，即建立起了機床坐標系。MJ-460數控車床的機床坐標系及機床參考點與機床原點的相對位置如下圖所示。

在以下三種情況下，數控系統失去了對機床參考點的記憶，因此必須使刀架重新返回參考點R。(1)數控車床關機以后重新接通電源開關時。(2)數控車床解除急停狀態后。(3)數控車床超程報警信號解除之后。2.工件坐標系的設定

工件坐標系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素(如點、直線、圓弧等)的位置而建立的坐標系，是編程人員在編程時使用的。工件坐標系的原點就是工件原點，而工件原點是人為設定的。數控車床工件原點一般設在主軸中心線與工件左端面或右端面的交點處。3.程序名FANUC數控系統要求每個程序有一個程序名，程序名由字母O開頭和4位數字組成。如O0001、O1000、O9999等3.2.3

基本編程指令

1.快速定位指令G00格式：G00X(U)＿Z(W)＿；說明：(1)G00指令使刀具在點位控制方式下從當前點以快移速度向目標點移動，G00可以簡寫成G0。絕對坐標X、Z和其增量坐標U、W可以混編。不運動的坐標可以省略。(2)X、U的坐標值均為直徑量。(3)程序中只有一個坐標值X或Z時，刀具將沿該坐標方向移動；有兩個坐標值X和Z時，刀具將先以1∶1步數兩坐標聯動，然后單坐標移動，直到終點。(4)G00快速移動速度由機床設定(X軸：12m/min；Z軸：16m/min)，可通過操作面板上的速度修調開關進行調節。2.直線插補指令G01格式：G01X(U)＿Z(W)＿F＿；說明：(1)G01指令使刀具以F指定的進給速度直線移動到目標點，一般將其作為切削加工運動指令，既可以單坐標移動，又可以兩坐標同時插補運動。X(U)、Z(W)為目標點坐標。F為進給速度（進給量），在G98指令下，F為每分鐘進給(mm/min)；在G99(默認狀態)指令下，F為每轉進給(mm/r)。(2)程序中只有一個坐標值X或Z時，刀具將沿該坐標方向移動；有兩個坐標值X和Z時，刀具將按所給的終點直線插補運動。3.圓弧插補指令G02、G03格式：G02(G03)X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；或G02(G03)X(U)＿Z(W)＿I＿K＿F＿；說明：(1)該指令控制刀具按所需圓弧運動。G02為順時針圓弧插補指令，G03為逆時針圓弧插補指令；X、Z表示圓弧終點絕對坐標，U、W表示圓弧終點相對于圓弧起點的增量坐標，R表示圓弧半徑，I、K表示圓心相對圓弧起點的增量坐標，F表示進給速度。(2)X、U、I均采用直徑量編程。(3)本例是按照刀架后置（標準型）情況介紹。若刀架前置情況，G02為逆時針圓弧插補指令，G03為順時針圓弧插補指令，這一點要特別注意。4.程序延時(暫停)指令G04格式：G04X＿；或G04U＿；或G04P＿；說明：(1)G04指令按給定時間延時，不做任何動作，延時結束后再自動執行下一段程序。該指令主要用于車削環槽、不通孔及自動加工螺紋時可使刀具在短時間無進給方式下進行光整加工。(2)X、U表示s(秒)，P表示ms(毫秒)。程序延時時間范圍為16ms～9999.999s。5.英制和米制(公制)輸入指令G20、G21格式：G20(G21)說明：(1)G20表示英制輸入，G21表示米制(公制)輸入。G20和G21是兩個可以相互取代的代碼，但不能在一個程序中同時使用G20和G21。(2)機床通電后的狀態為G21狀態。6.進給速度控制指令G98、G99格式：G98(G99)說明：(1)G98為每分鐘進給(mm/min)，G99為每轉進給(mm/r)。G98通常用于數控銑床、加工中心類進給指令，G99通常用于數控車床類進給指令。G99為數控車床通電后的狀態。(2)在機床操作面板上有進給速度倍率開關，進給速度可在0~150%范圍內以每級10%進行調整。在零件試切削時，進給速度的修調可使操作者選取最佳的進給速度。7.參考點返回檢測指令G27格式：G27X(U)＿；(X向參考點檢查)； G27Z(W)＿；(Z向參考點檢查)； G27X(U)＿Z(W)＿；(X、Z向參考點檢查)。說明：(1)G27指令用于參考點位置檢測。執行該指令時刀具以快速運動方式在被指定的位置上定位，到達的位置如果是參考點，則返回參考點燈亮。僅一個軸返回參考點時，對應軸的燈亮。若定位結束后被指定的軸沒有返回參考點則出現報警。執行該指令前應取消刀具位置偏置。G27指令運動速度、模式與G00一樣。(2)X、Z表示參考點在編程坐標系的坐標值，U、W表示到參考點所移動的距離。(3)執行G27指令的前提是機床在通電后必須返回過一次參考點。8.自動返回參考點指令G28格式：G28X(U)＿；X向返回參考點 G28Z(W)＿；Z向返回參考點 G28X(U)＿Z(W)＿；X、Z向同時返回參考點說明：(1)G28指令可使被指令的軸自動地返回參考點。X(U)、Z(W)是返回參考點過程中的中間點位置，用絕對坐標或增量坐標指令。(2)X(U)、Z(W)是刀架出發點與參考點之間的任一中間點，但此中間點不能超過參考點。有時為保證返回參考點的安全，應先X向返回參考點，然后Z向再返回參考點。9.主軸控制指令G96、G97格式：G96S＿；G97S＿；說明：(1)G96指令用于接通機床恒線速控制，此處S指定的數值表示切削速度(m/min)。數控裝置從刀尖位置處計算出主軸轉速，自動而連續的控制主軸轉速，使之始終達到由S指定的數值。設定恒線速可以使工件各表面獲得一致的表面粗糙度。(2)G97指令用于取消恒線速控制，并按S指定的主軸轉速旋轉，此處S指定的數值表示主軸轉速(r/min)，也可以不指定S。(3)在恒線速控制中，由于數控系統是將X的坐標值當作工件的直徑來計算主軸轉速，所以在使用G96指令前必須正確的設定工件坐標系。(4)當刀具逐漸靠近工件中心時，主軸轉速會越來越高，此時工件有可能因卡盤調整壓力不足而從卡盤中飛出。為防止這種事故發生，在使用G96指令之前，最好設定G50指令來限制主軸最高轉速。10.主軸最高轉速設定指令G50格式：G50S＿；說明：(1)G50指令有坐標系設定和主軸最高轉速設定兩種功能，此處指后一種功能，用S指定的數值來設定主軸最高轉速(r/min)，如“G50S2000；”是把主軸最高轉速設定為2000r/min。(2)在設置恒線速度后，由于主軸的轉速在工件不同截面上是變化的，為防止主軸轉速過高而發生危險，在設置恒線速度前，可以將主軸最高轉速設定在某一個最高值，切削過程中當執行恒線速度時，主軸最高轉速將被限制在這個最高值。11.螺紋車削指令G32格式：G32X(U)＿Z(W)＿F＿；說明：(1)使用G32指令可進行等螺距的直螺紋、圓錐螺紋以及端面螺紋的切削。具體編程時，一般很少使用該指令，因為不如使用G92、G76指令方便，G92、G76指令將在后面介紹。(2)X(U)、Z(W)為螺紋終點坐標，F為長軸螺距，如圖3.20所示，若錐角

≤45°，F表示Z軸螺距，否則F表示X軸螺距。F=0.001mm～500mm。圖3.20螺紋加工(3)δ1、δ2為車削螺紋時的切入量與切出量。一般δ1=2~5mm，δ2=(1/2~1/4)δ1左右。(4)背吃刀量及進給次數可參考表2-2，否則難以保證螺紋精度，或會發生崩刀現象。(5)車削螺紋時，主軸轉速應在保證生產效率和正常切削的情況下，選擇較低轉速。一般按機床或數控系統說明書中規定的計算式進行確定，其估算公式為：

式中：P—螺紋的螺距或導程（mm）；K—保險系數，一般為80。(6)在螺紋粗加工和精加工的全過程中，不能使用進給速度倍率開關調節速度，進給速度保持開關也無效。3.2.4

車削加工循環指令

1.單一外形固定循環指令G90、G92、G941)外徑、內徑車削循環指令G90圓柱面車削循環的編程格式：G90X(U)＿Z(W)＿F＿；圓錐面車削循環的編程格式：G90X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；2)螺紋車削循環指令G92直螺紋車削循環的編程格式(圖3.24b)：G92X(U)＿Z(W)＿F＿；圓錐螺紋車削循環的編程格式(圖3.24a)：G92X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；圖3.24G92螺紋車削循環說明：G92使螺紋加工用車削循環完成，式中X（U）、Z（W）為切削點坐標，F為螺紋的螺距或導程，R為錐螺紋大小端的半徑差（半徑量），其定義同圖3.23，R=0為加工圓柱螺紋。U、W的符號判別同G90指令。圖3.23G90圓錐面車削循環3)端面車削循環指令G94端面車削循環包括直端面車削循環和圓錐端面車削循環。直端面車削循環編程格式(圖3.26)：G94X(U)＿Z(W)＿F＿；圓錐端面車削循環編程格式(圖3.27)：G94X(U)＿Z(W)＿R＿F＿；G94各代碼的用法同G90指令。圖3.26G94直端面車削循環圖3.27G94圓錐端面車削循環2.復合固定循環指令復合固定循環指令主要用于無法一次走刀即能加工到規定尺寸的場合，例如粗車和多次走刀車螺紋的情況。主要有以下幾種復合固定循環指令。1)外徑、內徑粗加工循環指令G71格式：G71U△dRe；G71PnsQnfU△uW△wF＿；2)端面粗加工循環指令G72。格式：G72W△dRe；G72PnsQnfU△uW△wF＿；說明：G72指令適用于圓柱毛坯料端面方向的加工，刀具的循環路徑如圖3.29所示。G72指令與G71指令類似，不同之處就是刀具路徑是按徑向方向循環的。圖3.29G72端面粗加工循環3）固定形狀粗車循環指令G73格式：G73U△iW△kRd；G73PnsQnfU△uW△wF＿；4)精車循環指令G70格式：G70PnsQnf；說明：G70為執行G71、G72、G73粗加工循環指令以后的精加工循環指令。在G70指令程序段內要給出精加工第一個程序段的順序號ns和精加工最后一個程序段的順序號nf。5）深孔鉆削循環指令G74格式：G74Re；G74X（U）＿Z（W）＿P△iQ△kR△dF＿；3.2.5刀具補償指令

數控車床均有刀具補償功能，刀架在換刀時前一刀尖位置和更換新刀具的刀尖位置之間會產生差異，以及由于刀具的安裝誤差、刀具磨損和刀具刀尖圓弧半徑的存在等，在數控加工中必須利用刀具補償功能予以補償，才能加工出符合圖樣形狀要求的零件。此外合理的利用刀具補償功能還可以簡化編程。

刀具功能又稱為T功能，它是進行刀具選擇和刀具補償的功能。1.刀具位置補償刀具位置補償又稱為刀具偏置補償或刀具偏移補償，亦稱為刀具幾何位置及磨損補償。在下面三種情況下，均需進行刀具位置的補償。(1)在實際加工中，通常是用不同尺寸的若干把刀具加工同一輪廓尺寸的零件，而編程時是以其中一把刀為基準設定工件坐標系的，因此必須將所有刀具的刀尖都移到此基準點。利用刀具位置補償功能，即可完成。(2)對同一把刀來說，當刀具重磨后再把它準確的安裝到程序所設定的位置是非常困難的，總是存在著位置誤差。這種位置誤差在實際加工時便成為加工誤差。因此在加工前，必須用刀具位置補償功能來修正安裝位置誤差。(3)每把刀具在其加工過程中，都會有不同程度的磨損，而磨損后刀具的刀尖位置與編程位置存在差值，這勢必造成加工誤差，這一問題也可以用刀具位置補償的方法來解決，只要修改每把刀具在相應存儲器中的數值即可。例如某工件加工后外圓直徑比要求的尺寸大(或小)了0.1mm，則可以用U-0.1(或U0.1)修改相應刀具的補償值。當幾何位置尺寸有偏差時，修改方法類同。2.刀尖圓弧半徑補償編制數控車床加工程序時，將車刀刀尖看作一個點。但是為了提高刀具壽命和降低加工表面的粗糙度

Ra

的值，通常是將車刀刀尖磨成半徑不大的圓弧，一般圓弧半徑

R

在0.2mm~0.8mm之間。如下圖所示，編程時以理論刀尖點P來編程，數控系統控制P點的運動軌跡。而切削時，實際起作用的切削刃是圓弧的各切點，這勢必會產生加工表面的形狀誤差。而刀尖圓弧半徑補償功能就是用來補償由于刀尖圓弧半徑引起的工件形狀誤差。3.實現刀尖圓弧半徑補償功能的準備工作在加工工件之前，首先要把刀尖圓弧半徑補償的有關數據輸入到存儲器中，以便使數控系統對刀尖的圓弧半徑所引起的誤差進行自動補償。1)刀尖半徑工件的形狀與刀尖半徑的大小有直接關系，必須將刀尖圓弧半徑R輸入到存儲器中，如圖3.37所示。2)車刀的形狀和位置參數3)參數的輸入圖3.37CRT顯示刀具補償參數4.刀尖圓弧半徑補償的方向

在進行刀尖圓弧半徑補償時，刀具和工件的相對位置不同，刀尖圓弧半徑補償的指令也不同。下圖表示了刀尖圓弧半徑補償的兩種不同方向。5.刀尖圓弧半徑補償的建立或取消指令格式：

說明：(1)刀尖圓弧半徑補償的建立或取消必須在位移移動指令(G00、G01)中進行。X(U)、Z(W)為建立或取消刀具補償程序段中刀具移動的終點坐標；T代表刀具功能，如T0707表示用07號刀并調用07號補償值建立刀具補償；F表示進給量，用G00編程時，F值可省略。G41、G42、G40均為模態指令。(2)刀尖圓弧半徑補償和刀具位置補償一樣，其實現過程分為三大步驟，即刀補的建立、刀補的執行和刀補的取消。(3)如果指令刀具在刀尖半徑大于圓弧半徑的圓弧內側移動，程序將出錯。(4)由于系統內部只有兩個程序段的緩沖存儲器，因此在刀具補償的執行過程中，不允許在程序里連續編制兩個以上沒有移動的指令，以及單獨編寫的M、S、T程序段等。3.2.6

輔助功能指令

1.程序停止指令M00格式：M00；說明：(1)系統執行M00指令后，機床的所有動作均停止，機床處于暫停狀態，重新按下啟動按鈕后，系統將繼續執行M00程序段后面的程序。若此時按下復位鍵，程序將返回到開始位置，此指令主要用于尺寸檢驗、排屑或插入必要的手工動作等。(2)M00指令應單獨設一程序段。2.選擇停指令M01格式：M01；說明：(1)在機床操作面板上有“選擇停”開關，當該開關置ON位置時，M01功能同M00，當該開關置OFF位置時，數控系統不執行M01指令，繼續執行后面的程序。(2)M01指令同M00一樣，應單獨設一程序段。3.程序結束指令M30、M02格式：M30(或M02)；說明：(1)M30表示程序結束，機床停止運行。執行完M30后系統復位，程序返回到開始位置。對最早使用穿孔帶和磁帶的數控機床，M30還具有倒帶功能；M02也表示程序結束，機床停止運行。但執行完M02后程序停在最后一句，要重復執行該程序，必須再按一下“復位鍵”，程序才能返回到開始位置。(2)M30或M02應單獨設置一個程序段。4.主軸旋轉指令M03、M04、M05格式：M03(M04)S＿；M05；說明：(1)M03啟動主軸正轉，M04啟動主軸反轉，M05使主軸停止轉動，S表示主軸轉速，如M04S500表示主軸以500r/min轉速反轉。從Z軸正方向看主軸，主軸逆時針轉動為正轉，反之為反轉。(2)M03、M04、M05可以和G功能代碼設在一個程序段內。5.切削液開關指令M08、M09格式：M08(M09)；說明：(1)M08表示打開切削液，M09表示關閉切削液。

(2)M00、M01、M02、M30指令均能關閉切削液，如果機床有安全門，則打開安全門時，切削液也會關閉。6.調子程序指令M98，子程序返回指令M99調子程序格式：M98P×××

××××；

子程序名

調子程序次數子程序返回格式：M99；3.3數控銑削加工程序編制

數控銑床是一種用途十分廣泛的機床，主要用于銑削平面、溝槽和曲面，還能加工復雜的型腔和凸臺，如各類凸輪、樣板、靠模、模具和弧形槽等平面曲線的輪廓。同時還可以進行鉆、擴、锪、鉸、鏜孔等加工。本節以配置西門子SINUMERIK802D系統的XK5032數控銑床為例介紹數控銑削加工程序的編制，該系統可實現三軸控制和三軸聯動加工。

3.3.1數控銑床的功能指令

西門子SINUMERIK802D基本編程功能指令如表3-3所示。3.3.2程序名和坐標系指令1.程序名SINUMERIK802D數控系統要求每個程序有一個程序名，程序名由不超過16個字符組成，字符可以是字母、數字或下劃線，但不允許使用分隔符。例如將程序命名為AB001、L10等。2.坐標系指令1）數控銑床的機床原點通常機床每次通電后，機床工作臺的三個坐標軸都要依次走到工作臺左前下方的一個極限位置，這個位置就是數控銑床的機床原點，是機床出廠時的固定位置。2）工件坐標系的原點工件坐標系的原點O是任意設定的，它在工件裝夾完畢后，以機床原點M為基準偏移，通過對刀來確定。當工件裝夾到機床上后求出偏移量，并通過操作面板輸入到規定的數據區。在程序中可以通過G54~G59激活此值。零點偏置的設置如圖3.46所示。圖3.46零點偏置的設定3）平面選擇G17~G19

在計算刀具長度補償和半徑補償時必須先確定一個平面，在此平面中進行刀具長度補償和半徑補償。平面選擇見表3-4和圖3.48所示。圖3.48平面選擇和坐標軸布置4）絕對值指令G90和增量值指令G91G90和G91指令分別對應著絕對位置數據輸入和增量位置數據輸入。G90/G91適用于所有坐標軸。5）英制尺寸G70和公制尺寸G71G70或G71指令分別代表程序中輸入數據是英制或公制尺寸，模態有效。系統默認值為G71狀態。G70和G71指令在斷電前后是一致的，即停機前使用的G70或G71指令，在下次開機時仍然有效。6）極坐標系指令G110、G111、G112通常情況下工件上的點一般使用直角坐標系（X、Y、Z）定義，但也可以用極坐標定義，就是在極坐標系指令G110、G111、G112下輸入終點的坐標值。格式：G110或G111X__

Y__

Z__；G110、G111或G112

AP=__

RP=__；7）編程零點偏移和坐標軸旋轉TRANS、ATRANS、ROT、AROT

如果工件上有重復出現的形狀或結構，或者選用了一個新的參考點，在這種情況下就需使用編程零點偏移，由此就產生一個當前新的工件坐標系，新輸入的尺寸均為該坐標系中的尺寸。該指令可以在所有坐標軸上進行零點偏移。如下圖所示。8）鏡像編程MIRROR、AMIRROR用MIRROR、AMIRROR可以以坐標軸鏡像工件的幾何尺寸編程。格式：MIRRORX0Y0Z0；鏡像編程，取消以前的零點偏移、坐標軸旋轉和鏡像AMIRRORX0Y0Z0；附加于當前指令的鏡像編程MIRROR；

不帶數值，取消當前的零點偏移、坐標軸旋轉和鏡像3.3.3

基本編程指令

1.快速移動指令G0格式：G0X__Y__Z__；

直角坐標系G0RP=__AP__Z__；極坐標系說明：快速移動指令G0用于刀具的快速定位，X、Y、Z為目標點的直角坐標；RP、AP為目標點的極坐標。2.直線插補G1格式：G1X__Y__Z__F__；直角坐標系G1RP=__AP__Z__F__；極坐標系

說明：本指令使刀具以直線插補方式。X、Y、Z為目標點的直角坐標；RP、AP為目標點的極坐標；F為進給速度。3.圓弧插補G2、G3G2指令表示在指定平面順時針插補；G3指令表示在指定平面逆時針插補。圓弧插補可以用下述不同格式表示：圓心坐標和終點坐標、半徑和終點坐標、圓心和張角、張角和終點、極徑和極角、中間點和終點、切向過渡圓弧七種。但是，只有圓心坐標和終點坐標才可以編程一個整圓。下面介紹XY平面內圓弧插補格式。1）圓心坐標和終點坐標

格式：G2（G3）X__Y__I__J__F__；說明：格式中X、Y為圓弧終點坐標；I、J為圓心相對圓弧起點的增量坐標；F為切削進給速度。如圖3.54所示，程序如下：N05G0G90X30Y40；

N10G2X50Y40I10J-7F100；圖3.54圓心和終點坐標圓弧插補2）終點和半徑尺寸格式：G2（G3）X__Y__CR=__F__；說明：格式中X、Y為圓弧終點坐標；CR為圓弧半徑；F為切削進給速度。如圖3.55所示，程序如下：N05G0G90X30Y40；

N10G2X50Y40CR=12.207F100；

圖3.55終點坐標和半徑圓弧插補3）終點和張角尺寸

格式：G2（G3）X__Y__AR=__F__；說明：格式中X、Y為圓弧終點坐標；AR為圓弧圓心角（張角）；F為切削進給速度。如圖3.56所示，程序如下：N05G0G90X30Y40；

N10G2X50Y40AR=105F100；

圖3.56張角和終點坐標圓弧插補4）圓心和張角尺寸

格式：G2（G3）I__J__AR=__F__；說明：格式中I、J為圓心相對圓弧起點的增量坐標；AR為圓弧圓心角（張角）；F為切削進給速度。如圖3.57所示，程序如下：N05G0G90X30Y40；

N10G2I10J-7AR=105F100；圖3.57張角和圓心坐標圓弧插補5）極徑和極角

格式：G2（G3）RP=__AP=__F__；說明：格式中RP、AP為圓弧終點的極坐標；F為切削進給速度。如圖3.58所示，程序如下：N05G0G90X30Y40；

N10G111X40Y33；

N20G2RP=12.207AP=21F100；

圖3.58極坐標系圓弧插補6）中間點和終點圓弧插補CIP如果不知道圓弧的圓心、半徑或張角，但已知圓弧輪廓上三個點的坐標，則可以使用CIP功能。通過起始點和終點之間的中間點位置確定圓弧的方向。格式：CIPX__Y__I1__J1__F__；XY平面圓弧插補說明：格式中X、Y為圓弧終點坐標；I1、J1為X、Y坐標軸對應圓弧中間點的絕對坐標；F為切削進給速度。如圖3.59所示，程序如下：N05G0G90X30Y40；

N10CIPX50Y40I1=40J1=45；

圖3.59終點和中間點坐標圓弧插補7）切向過渡圓弧CTCT指令可使圓弧與前面的軌跡（圓弧或直線）進行切向連接。切向過渡圓弧的半徑和圓心可以從前面的軌跡與編程的圓弧終點之間的幾何關系中自動求得。格式：CTX__Y__F__；說明：格式中X、Y為切向過渡圓弧的終點坐標；F為切削進給速度。如圖3.60所示，程序如下：N05G1G90X40Y45F100；

N10CTX50Y40；

圖3.60切向過渡圓弧插補4.返回參考點G74、返回固定點G75格式：G74（G75）X1=__Y1=__Z1=__；說明：G74使機床工作臺返回參考點。G75使機床返回到某個固定點，如換刀點。格式中的X1、Y1、Z1代表各坐標軸的名稱，輸入值是無效的，機床并不識別，但必須要編程，因為參考點、固定點是機床上的固定點，它不會因此值而產生偏移。每個軸的返回方向和速度也都存儲在機床數據中。如G74（G75）X1=0Y1=0Z1=0；G74、G75均需要一獨立程序段，非模態量，并按程序段方式有效。5.暫停G4格式：G4F__；說明：G4指令使加工中斷給定的時間。格式中F為暫停時間（秒），如G4F2.5表示加工中斷暫停2.5秒，暫停之后繼續執行下面程序。G4只對本程序段有效，在此之前編程的進給速度F和主軸轉速S保持存儲狀態。6.倒圓和倒角在輪廓拐角處可以插入倒角或倒圓，指令CHF=…或者RND=…與加工拐角的軸運動指令（G1、G2、G3）一起寫入到程序段中，只在當前平面中執行該功能。倒角CHF=…，為直線輪廓之間、圓弧輪廓之間以及直線輪廓和圓弧輪廓之間切入一直線并倒去棱角。7.F、S、T功能1）F功能F單位由G功能確定。G94編程下F為進給速度（mm/min）；G95編程下F為進給率（mm/r）.數控銑床和加工中心默認值為G94。2）S功能S功能指令表示主軸的轉速，單位為r/min。主軸的旋轉方向和停止通過M指令（M3主軸順時針轉動；M4主軸逆時針轉動；M5主軸停止轉動）來實現，如編程M3S1000表示主軸順時針轉動，轉速為1000r/min。其旋轉方向規定同數控車床。3）T功能T功能指令表示選擇刀具，用T1~T32表示，如T2表示選用2號刀具。系統中最多存儲32把刀具。因數控銑床一次只用一把刀具，所以在選用一把刀具后，程序運行結束以及系統關機或開機對此均沒有影響，該刀具一直有效。3.3.4

刀具補償指令

1.刀具半徑補償G41、G42格式：G41（G42）G0（G1）X＿Y＿D＿（F＿）；在XY面平面上2.取消刀具半徑補償G40所有的平面上取消刀具補償指令均為G40。最后一段刀具半徑補償軌跡加工完成后，與建立刀具半徑類似，也應在G0或G1指令下取消刀具半徑補償，以保證刀具從刀具半徑補償終點運動到取消刀具半徑補償點。G40、G41、G42是模態量，它們可以互相注銷。格式：G40G0（G1）X＿Y＿D＿（F＿）；在XY面平面上3.3.5

子程序與調用

用子程序編寫經常重復進行的加工，比如某一確定的輪廓形狀。子程序的結構與主程序的結構相同，在子程序中最后一個程序段用M02指令結束程序運行，也可以用RET指令結束子程序，但RET指令要求占用一個獨立的程序段。

為方便調用某一個子程序，必須給子程序取一個程序名。子程序命名方法與主程序一樣，但擴展名不同，主程序的擴展名為“.MPF”，在輸入程序名時系統能自動生成擴展名，而子程序的擴展名“.SPF”必須與子程序名一起輸入。3.3.6

計算參數和程序跳轉

要使一個數控程序適用于特定數值下的一次加工，或者必須要計算出數值的情況，這兩種情況均可以使用計算參數。在加工非圓曲面時，系統沒有定義指令，這就更需要借助計算參數R，并應用程序跳轉等手段來完成曲面的加工。1.計算參數

在本系統中，R參數設定從R0～R299，并可進行加、減、乘、除、開方、乘方、三角函數等運算。計算參數的賦值范圍為±（0.0000001~99999999），賦值時在計算參數后寫入符號“=”。例如：R0=10，R1=-37.3等。R0=10表示給R0參數賦值為10，如在程序中出現G91G01X=R0，就表示沿X軸直線移動10mm。用指數表示法（指數值寫在EX符號之后）可以賦更大的數值，例如：R0=-0.1EX-5表示R0=-0.000001，R1=1.87EX3表示R1=1870。高級編程功能可實現邏輯判斷、比較、程序跳轉等功能。2.數學運算函數

運算符“+、-、*、/”表示加、減、乘、除四則運算；“=”表示等于；“<>”表示不等于；“>”表示大于；“<”表示小于；“>=”大于或等于；“<=”小于或等于。3.程序跳轉

加工程序在運行時是以寫入的順序執行的，但有時程序需要改變執行順序，這時可應用程序跳轉指令，以實現程序的分支運行。實現程序跳轉需要跳轉目標和跳轉條件兩個要素。程序跳轉包括絕對跳轉和有條件跳轉，應用較多的是有條件跳轉。跳轉指令要求占用一個獨立的程序段。3.3.7

加工循環指令加工循環是指用于特定加工過程的工藝子程序，比如用于鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻螺紋、排列孔加工、凹槽切削和坯料切削等，只要改變參數就可以使這些循環應用于各種具體加工過程，可大大減少編程工作量。1.淺孔鉆或打中心孔CYCLE81格式：CYCLE81（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR）2.鉆中心孔、端面锪孔CYCLE82格式：CYCLE82（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB）3.深孔鉆削CYCLE83格式：CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI）4.鉸孔CYCLE85格式：CYCLE85（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，FFR，RFF）5.鏜孔1—CYCLE86格式：CYCLE86（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR，RPA，RPO，RPAP，POSS）6.鏜孔2—CYCLE87格式：CYCLE87（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR）7.線性排列孔加工HOLES1格式：HOLES1（SPCA，SPCO，STA1，FDIS，DBH，NUM）8.圓周孔排列加工HOLES2格式：HOLES2（CPA，CPO，RAD，STA1，INDA，NUM）9.銑矩形槽POCKET3格式：POCKET3（RTP，RFP，SDIS，DP，LENG，WID，CRAD，PA，PO，STA，MID，FAL，FALD，FFP1，FFD，CDIR，VARI，MIDA，AP1，AP2，AD，RAD1，DP1）10.銑圓形槽POCKET4格式：POCKET4（RTP，RFP，SDIS，DP，PRAD，PA，PO，MID，FAL，FALD，FFP1，FFD，CDIR，VARI，MIDA，AP1，AD，RAD1，DP1）3.4

加工中心加工程序的編制

加工中心(MachiningCenter，MC)，是從數控銑床發展而來的，與數控銑床的最大區別在于增加了刀庫和自動換刀裝置。通過在刀庫上安裝不同用途的刀具，可在一次裝夾中通過自動換刀裝置改變主軸上的加工刀具，實現鉆、銑、鏜、擴、鉸、攻螺紋、切槽等多種加工功能，故適合于小型板類、盤類、殼體類、模具等零件的多品種小批量加工。3.4.1加工中心的G功能指令FANUC18i系統的G功能指令見表3-12。3.4.2

加工中心的坐標系指令

1.工件坐標系設定指令G92格式：G92X＿Y＿Z＿；2.工件坐標系指令G54～G59格式：G54/G55/G56/G57/G58/G59；3.局部坐標系指令G52格式：G52X＿Y＿Z＿；設定局部坐標系G52X0Y0Z0；取消局部坐標系4.坐標系旋轉G68、G69格式：G68X＿Y＿R＿；G69；5.絕對尺寸指令G90和增量尺寸指令G91G90為絕對尺寸指令編程，它表示程序段中的尺寸字為絕對坐標值，即從編程零點開始的坐標值。G91為增量尺寸指令編程，它表示程序段中的尺寸字為增量坐標值，即刀具運動的終點相對于起點坐標值的增量。6.極坐標指令G16和G15格式：G16X＿Y＿；7.坐標平面指令G17、G18、G19坐標平面指令G17、G18、G19同數控銑床。3.4.3

基本編程指令

本系統坐標值有兩種類型的表示法：計算器型和標準型。當使用計算器型小數點表示法時，無論是帶小數點還是不帶小數點其數值單位均為毫米、英寸或度。當使用標準型小數點表示法時，帶小數點的數值單位為毫米、英寸或度；不帶小數點的數值單位被認為是最小輸入增量單位。使用參數可以選擇計算器型或標準型小數點。在一個程序中，數值可以使用小數點指定，也可以不用小數點指定。當輸入距離、時間或速度時也可以使用小數點。1)快速點定位G00格式：G00X＿Y＿Z＿；2)直線插補G01格式：G01X＿Y＿Z＿F＿；說明：G01指令使刀具以直線插補方式、F編程的進給速度從當前點移動到目標點。X、Y、Z為目標點坐標，可用絕對值也可用增量值寫入。F為刀具進給速度(mm/min)。3)圓弧插補G02、G03在X-Y平面上的圓弧插補格式：在Z-X平面上的圓弧插補格式：在Y-Z平面上的圓弧插補格式：4.暫停指令G04格式：G04X＿；或G04P＿；5.返回參考點校驗指令G27格式：G27X＿Y＿Z＿；6.自動返回參考點指令G28格式：G28X＿Y＿Z＿；7.返回第2、3、4參考點G30格式：G30P2X＿Y＿Z＿；返回第2參考點(P2可以省略)G30P3X＿Y＿Z＿；返回第3參考點G30P4X＿Y＿Z＿；返回第4參考點3.4.4

刀具補償指令

1.刀具長度補償G43、G44、G49

格式：G43Z＿H＿；G44Z＿H＿；G49Z＿；2.刀具半徑補償G41、G42、G40格式：3.4.5

固定循環功能指令

加工中心機床配備的固定循環功能，主要用于孔加工，包括鉆孔、鏜孔、攻螺紋等。使用一個程序段就可以完成一個孔加工的全部動作。繼續加工孔時，如果孔加工的動作無需變更，則程序中所有模態的數據可以不寫，因此可以大大簡化程序。1.固定循環功能指令的動作孔加工固定循環通常由以下6個動作組成。動作1—X軸和Y軸定位。使刀具快速定位到孔加工的位置。動作2—快進到R點。刀具自起始點快速進給到R點。

動作3—孔加工。以切削進給的方式執行孔加工的動作。動作4—在孔底的動作。包括暫停、主軸準停、刀具移位等等的動作。動作5—返回到R點。繼續孔的加工而又可以安全移動刀具時選擇R點。動作6—快速返回到起始平面。2.鉆孔循環G81格式：G81G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；3.锪孔循環G82格式：G82G＿X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；4.高速深孔鉆循環G73格式：G73G＿X＿Y＿Z＿R＿Q＿F＿；5.深孔往復排屑鉆G83格式：G83G＿X＿Y＿Z＿R＿Q＿F＿；6.右螺旋攻螺紋循環G84格式：G84G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；7.左螺旋攻螺紋循環G74格式：G74G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；8.鏜孔加工循環G85格式：G85G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；9.鏜孔加工循環G86格式：G86G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；10.精鏜階梯孔加工循環G89格式：G89G＿X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；11.精鏜循環G76格式：G76G＿X＿Y＿Z＿R＿P＿Q＿F＿；12.反鏜孔循環G87格式：G87G＿X＿Y＿Z＿R＿Q＿F＿；13.主軸停鏜孔G88格式：G88G＿X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；14.取消孔加工循環G80格式：G80；3.4.6輔助功能指令輔助功能(M功能)指令在一個程序段中最好只規定一個，當在一個程序段中出現了兩個或以上的M指令時，則只有最后一個M代碼有效。各系統的M功能指令含義大致相同，表3-14列出了FANUC18i系統M功能指令及其含義。1.自動換刀指令M06M06指令用于主軸上的刀具與刀庫上位于換刀位置的刀具進行交換。加工中心都有固定的換刀點，主軸只有移動到換刀位置，機械手才會執行換刀動作。該指令中同時包含了主軸準停M19指令，執行時先完成主軸準停的動作，然后才執行換刀動作。QM-40S型立式加工中心的刀庫容量為24把刀，換刀點在第2參考點處。2.子程序調用M98、子程序返回M99FANUC18i系統子程序的格式、用法和FANUC0T系統完全一樣，下面僅作簡要說明。調子程序格式：M98P×××

××××；

子程序名調子程序次數子程序返回格式：M99；3.4.7

用戶宏程序

如上所述，采用子程序對相同重復要素編程可以簡化程序，提高工作效率。用戶宏程序由于允許使用變量、算術和邏輯運算及條件轉移和循環等，使得編制同樣的加工程序更簡便、更靈活。而且還可以完成子程序無法實現的一些特殊功能。1.變量普通加工程序的數值直接用指定G代碼和移動距離，而使用用戶宏程序時，數值可以直接指定，也可以用變量指定。當用變量時，變量值可用程序或用MDI面板操作改變。1)變量的表示變量用變量符號(#)和后面的變量號指定。FANUC系統的變量表示形式為變量符號#后跟1～4位數字。例如：#1。表達式可以用于指定的變量號，此時，表達式必須封閉在括號中。例如：#[#1+#2-12]。2)變量的類型變量根據變量號可以分成四種類型。3)變量值的范圍局部變量和公共變量可以為0值或-1047到-10-29值或10-29到1047值。如果計算結果超出有效范圍，則發出P/S報警No.111。4)變量的引用在地址后指定變量號可引用其變量值。當用表達式指定變量時，要把表達式放在括號中。例如：G01X[#1+#2]F#3。5)未定義的變量當變量值未定義時，這樣的變量成為“空”變量。變量#0總是空變量。它不能寫，只能讀。變量值為零不完全等于“空”變量。2.變量的運算

用戶宏程序的變量可以進行算數和邏輯運算，表3-17中列出的運算即可在變量中執行。運算符右邊的表達式可包含常量和由函數或運算符組成的變量，表達式中的變量#j和#k可以用常數賦值。運算的優先順序依次排列為[]、函數、乘除(*、/、AND、MOD)、加減(+、-、OR、XOR)。3.控制指令在程序中可以使用控制語句控制程序的流向。控制語句有轉移和循環兩大類。1)控制語句的轉移（1）無條件轉移語句(GOTO語句)。格式：GOTOn；說明：該語句控制轉移到n指定的程序段。格式中n為順序號(1～99999)，當指定1到99999以外的順序號時報警。n也可以用表達式指定。如GOTO10；GOTO#10。（2）條件轉移語句(IF語句)。格式1：IF[條件表達式]GOTOn；格式2：IF[條件表達式]THEN；2)控制語句的循環(WHILE語句)。格式：WHILE[條件表達式]DOm；

…ENDm；

說明：（1）當WHILE指定的條件滿足時，執行從DO到END之間的程序。否則，轉而執行END之后的程序段。DO后的數m和END后的數m為指定程序執行范圍的標號，標號值為1，2，3。若用1，2，3以外的值會產生報警。（2）在DO至END循環中的標號(1到3)可根據需要多次使用，稱為嵌套。但是，當程序有交叉重復循環(DO范圍重疊)時，出現P報警。4.宏程序的調用G65、G66宏程序可以用模態調用(G65)、非模態調用(G66)或G代碼和M代碼等來調用。宏程序調用不同于子程序調用(M98)，具體區別如下：（1）G56G66與M98的區別1）用G65可以指定自變量(數據傳送到宏程序)，M98沒有該功能。2）當M98程序段包含另一個NC指令(例如，G01X100.0M98Pp)時，在指令執行之后調用子程序。相反，G65無條件地調用宏程序。3）當M98程序段包含另一個NC指令(例如，G01X100.0M98Pp)時，在單程序段方式中，機床停止。相反，G65機床不停止。4）用G65改變局部變量的級別，用M98不改變局部變量的級別。（2）非模態調用G65格式：G65PpLl<自變量指定>；（3）模態調用G66格式：G66PpLl<自變量指定>；G67；取消模態調用說明：1）G66為指定模態調用，即在指定軸移動的程序段后調用宏程序。G67取消模態調用。格式中p、l、自變量指定同G65。其一般的格式流程見表3-20。2）調用可以嵌套4級，如圖3.102所示，包括非模態調用(G65)和模態調用(G66)；宏程序嵌套時，局部變量也分別從0級到4級嵌套，主程序為0級。3）在只有輔助功能但無移動指令的程序段中不能調用宏程序。（4）自變量賦值使用自變量指定時，其值被賦值到相應的局部變量。所謂自變量，就是由用戶宏指令調出的程序本體中，可給所用變量賦予的實際值。自變量可用兩種形式來指定。（5）自定義G碼調用在參數(No.6050到No.6059)中設置調用用戶宏程序(○9010到○9019)的G代碼號(從1～9999)，調用用戶宏程序的方法與G65相同。3.5

小

結

本章內容主要包括數控機床編程基礎、數控車削加工程序編制、數控銑削加工程序編制和加工中心加工程序的編制等。

數控機床編程基礎主要介紹了數控機床編程的步驟與方法、字符與代碼、數控機床的坐標系、程序段與程序格式等。

數控車削加工程序編制，以配置FANUC系統的MJ-460數控車床為例，主要介紹了數控車床的編程特點、工件坐標系的設定、基本編程指令、車削加工循環指令、刀具補償指令、輔助功能指令等。數控銑削加工程序編制，以配置西門子SINUMERIK802D系統的XK5032數控銑床為例，主要介紹了數控銑床的功能指令、程序名和坐標系指令、基本編程指令、刀具補償指令、子程序與調用、計算參數和程序跳轉、加工循環指令等。加工中心加工程序的編制，以配置FANUC18i系統的QM-40S型立式加工中心為例，主要介紹了加工中心的G功能指令、加工中心的坐標系指令、基本編程指令、刀具補償指令、固定循環功能指令、輔助功能指令、用戶宏程序等。第4章計算機數控裝置

計算機數控(ComputerNumberControl，CNC)裝置是一種位置控制系統，簡稱CNC裝置。其本質是對輸入的零件加工程序數據段進行相應的處理，然后插補出理想的刀具運動軌跡，最后將插補結果通過伺服系統輸出到執行部件，使刀具加工出所需要的零件。CNC裝置主要由硬件和軟件組成，通過系統軟件配合系統硬件，合理地組織管理數控系統的輸入、數據處理、插補和輸出信息，控制執行部件，使數控機床按照操作者的要求，有條不紊地工作。4.1

概

述

4.1.1數控系統的組成

現代數控系統，即CNC系統，是由輸入/輸出設備、數控裝置和伺服系統組成，其核心是數控裝置。4.1.2

數控裝置的工作過程

1.輸入

輸入數控裝置的通常有零件加工程序、機床參數和刀具補償參數等。機床參數一般在機床出廠時或在用戶安裝調試時已經設定好，所以輸入數控裝置的主要是零件加工程序和刀具補償參數。2.譯碼

譯碼以零件程序的一個程序段為單位進行處理，把其中零件的輪廓信息(起點、終點、直線或圓弧等)，F、S、T、M等信息按一定的語法規則解釋(編譯)成計算機能夠識別的數據形式，并以一定的數據格式存放在指定的內存專用區域。3.刀具補償

刀具補償包括刀具半徑補償和刀具長度補償。為了方便編程人員編制零件加工程序，編程時零件程序是以零件輪廓軌跡來編程的，與刀具尺寸無關。4.進給速度處理

數控加工程序給定刀具移動速度是在各個坐標軸上合成的運動速度，即F代碼的指令值。速度處理首先要進行的工作是將合成的運動速度分解成各坐標軸進給運動速度，為插補時計算各進給坐標的行程量作準備；5.插補

零件加工程序段中的指令行程信息是有限的。如對于加工直線的程序段僅給定直線的起點和終點坐標；對于加工圓弧的程序段僅給定其起點和終點坐標，以及圓心坐標或圓弧半徑。6.位置控制

位置控制裝置位于伺服系統的位置環上，如下圖所示。它的主要工作是在每個采樣周期內，將插補計算出的理論位置值與實際反饋位置值進行比較，用其差值控制進給電動機運動。7.I/O處理

數控裝置的I/O處理是CNC系統與機床之間的信息傳遞和變換的通道。其作用一方面是將機床運動過程中的有關參數輸入到CNC系統中；另一方面是將CNC系統的輸出命令(如換刀、主軸變速換擋、加切削液等)變為執行機構的控制信號，實現對機床的控制。8.顯示

數控裝置的顯示主要是為操作者提供方便，顯示裝置有LED顯示器、CRT顯示器和LCD顯示器，一般位于機床的控制面板上。4.2

數控裝置的硬件結構

隨著大規模集成電路技術和表面安裝技術的發展，數控裝置硬件模塊及安裝方式不斷改進。從數控裝置的總體安裝結構看，有整體式結構和分體式結構兩種。所謂整體式結構是把CRT和MDI面板、操作面板以及功能模塊板組成的電路板等安裝在同一機箱內。這種方式的優點是結構緊湊，便于安裝，但有時可能造成某些信號連線過長。從組成數控裝置的電路板的結構特點來看，有兩種常見的結構，即大板式結構和模塊化結構。

從數控裝置使用的CPU及結構來分，數控裝置的硬件結構一般分為單CPU和多CPU結構兩大類。4.2.1

單CPU硬件結構

單CPU結構數控裝置的基本結構包括：CPU、總線、I/O接口、存儲器、串行接口和CRT/MDI接口等，還包括數控裝置控制單元部件和接口電路，如位置控制單元、PLC接口、主軸控制單元、速度控制單元、USB和RS232C接口以及其他接口等。

CPU主要完成控制和運算兩方面的任務。CPU內部控制主要對零件加工程序的輸入輸出控制，對機床加工現場狀態信息的記憶控制等。

單CPU結構的數控裝置通常采用總線結構。總線是微處理器賴以工作的物理導線，按其功能可以分為三組總線，即數據總線(DB)、地址總線(AB)和控制總線(CB)。4.2.2多CPU硬件結構

多CPU硬件結構是指在數控