常用编程指令练习.docx
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常用编程指令练习
《数控技术概论与加工编程》
实验一：
常用编程指令练习（2学时）
实验目的：
（1）熟悉OpensoftCNC数控系统及主要操作界面；
（2）掌握OpensoftCNC系统的数控程序结构；
（3）常用编程指令练习。
一、熟悉OpensoftCNC数控系统的基本功能
1.1OpensoftCNC数控系统的特点
OpenSoftCNC具有开放式的体系结构、其硬件平台采用标准工控机（IPC）、软件平台采用WindowsNT操作系统，具有可移植、可伸缩、可互换的特点。
它不要求专用的硬件或运动控制卡，所有的数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，通过标准的接口卡送出指令，控制机床运动，其核心技术为软件技术。
其基本结构为：
PC+软件+I/O+硬件系统，如下图所示：
OpenSoftCNC数控系统具有现代先进数控系统的功能和性能，同时还具有下列目前在国内乃至国际上属于先进领先的技术特点：
（1）基于IPC体系结构的开放式硬件平台、系统配置灵活、性价比高，升级换代容易。
（2）基于WindowsNT+实时扩展的开放式软件平台，通用性强，资源丰富，可和众多厂家生产的大量商业软件如数据库、CAD/CAM等集成，构成网络数控。
（3）采用标准的驱动系统和板卡，利用软件集成技术灵活地配置出用户需要的不同档次、不同品种的数控机床，安装、调试方便，故障定位、隔离准确，配件易于获得，维护容易。
（4）采用ISO-840数控代码标准，且与大多数数控系统的代码兼容。
（5）采用软件PLC技术，控制灵活，可移植性强。
（6）采用OpenGL标准图形技术进行三维实体仿真，动态同步显示刀具轨迹跟踪图形。
（7）采用超前读技术，程序段之间可以不停刀地速度平滑过渡，具有微直线段高速加工能力，加工速度快，精度高。
（8）具有三次样条实时插补功能，可以实现对离散点构成的复杂曲线不停刀地快速平滑插补，加工速度快，精度高。
（9）可以一次处理100000行以上的加工程序，在加工复杂零件或执行长程序时无须将程序分段处理。
（10）软件界面采用Windows风格，操作面板布局简洁、清晰、实用，系统操作直观简单，易学易用，培训费用低。
1.2OpensoftCNC系统的数控程序结构
（1）程序组成
（a）一个完整的程序有各个程序段组成；
（b）每个程序段执行一个加工步骤；
（c）程序段以“；”结尾，分号后的文字为注释，在编译时将被忽略；
（d）结尾的程序段包括程序结束代码：
M02。
例如：
N10G92X20Z10；程序段1
N20G00X30；程序段2
N30G01Z-5；程序段3
N40…；程序段4
N50M02；程序段5
（2）程序段的结构
（a）程序段由若干个字组成；
（b）每个字是控制系统的具体组成；
（c）字由地址符（一般为一个字母）和数值构成。
表1程序段结构
字
字
字
地址
数值
地址
数值
地址
数值
例如
G01
Z40
F500
注释
直线插补
Z轴位移或终点位置40mm
进给速度
500mm/min
1.3OpenSoftCNC数控车床加工系统
OpenSoftCNC是设计为中高档数控机床配套的车床系统，其功能强大，适应性强。
（1）系统指令代码：
G指令：
代码
功能
模态
初态
参数
G00
快速点定位
√
√
X，Z
G01
直线插补
√
X，Z
G02
顺时针圆弧插补
√
X，Z，I，K，R
G03
逆时针圆弧插补
√
X，Z，I，K，R
G04
延时
P
G05
三点圆弧插补
√
X，Z，I，K
G10
参数设置
√
D，H，R，W，X，Z
G11
三次样条曲线插补
√
X，Z
G20
英制输入
√
G21
公制输入
√
G28
返回程序参考点
G33
恒螺距螺纹切削
√
X，Z，K
G54~G59
选择工作坐标系1~6
√
G60
精确定位
√
G64
连续路径加工
√
√
G71
内（外）径粗车复合循环
U，X，P，Z，R
G72
端面粗车复合循环
W，X，P，Z，R
G73
闭环车削复合循环
U，W，X，Z，R，L
G76
螺纹车削复合循环
X,Z,I,K,U,W,R,Q
G77
内（外）径车削固定循环
X，Z，I
G90
绝对坐标编程
√
√
G91
相对坐标编程
√
G92
建立初始工作坐标系
X，Z
例1：
快速定位指令G00
功能：
在加工过程中，常需要刀具空运行到某一点，为下一步加工做好准备，利用指令G00可以使刀具快速移动到目标点。
指令格式：
G00X_Z_；（模态、初态）
执行G00指令时，刀具的移动速度由系统参数设定，不受进给功能指令F的影响。
刀具的移动方式有三种：
1）各轴以其最快的速度同时移动，通常情况下因速度和移动距离的不同先后到达目标点，刀具移动路线为任意的。
2）各轴按设定的速度以联动的方式移动到位，刀具移动路线为一条直线。
3）各轴按输入的坐标字顺序分别快速移动到位，刀具的移动路线为阶梯形。
用户可以根据自身需要，选择其中一种刀具移动方式在OpenSoftCNC配置系统中设置。
该指令执行时一直有效，直到被同样具有插补功能的其它指令（G01/G02/G03/G05）取代。
编程举例：
如图所示，命令刀具从点A快速移动到点B，编程如下：
1）绝对编程：
N20G90G00X25Z30；
2）相对编程：
N20G91G00X15Z20；
例2:
G01直线插补命令
功能：
G01用来指定直线插补，其作用是切削加工任意斜率的平面或空间直线。
指令格式：
G01X_Z_F_；（模态）
说明：
执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补加工至目标点。
移动路线为一直线。
该指令一直有效，直到被具有插补功能的其它指令（G00/G02/G03/G05）取代。
编程举例：
如图所示，命令刀具从点A直线插补至点C，
1）绝对编程
N20G90G01Z-30；刀具由点A直线插补至点B
N30X60Z-48；刀具由点B直线插补至点C
2）相对编程
N20G91G01Z-30；刀具由点A直线插补至点B
N30X20Z-18；刀具由点B直线插补至点C
例3：
G02顺圆插补、G03逆圆插补
功能：
G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。
指令格式：
指令说明：
项
指令含义
指令
功能
1
圆弧旋转方向
G02
指定为顺时针旋转
G03
指定为逆时针旋转
2
目标点位置
G90方式
X,Z
指定工作坐标系的目标点位置
G91方式
指定从起始点到目标点的距离
3
从起始点到圆心的距离
I，K
指定从起始点到圆心的矢量
圆弧半径
R
指定圆弧半径
4
刀具进给速度
F
指定沿圆弧移动的速度
圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：
利用右手定则为工作坐标系加上Y轴，沿Y轴正向往负向看去，顺时针方向用G02，反之用G03，如下图：
I，K分别为平行于X，Z的轴，用来表示圆心的坐标，因I，K后面的数值为圆弧起点到圆心矢量的分量，故始终为增量值。
当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径，当圆心角小于180度时R为正；大于180度时R为负。
指令F指定刀具切削圆弧的进给速度，若F指令缺省，则默认系统设置的进给速度或前序程序段中指定的速度。
执行G02/G03指令时，刀具以坐标轴联动的方式从当前位置插补加工至目标点。
G02（或G03）一直有效，直到被具有插补功能的其它指令[G00/G01/G03（或G02）/G05/G33]取代。
编程举例1：
如图所示，加工圆弧AB、BC，加工路线为A→B→C，采用圆心和终点（IJK）的方式编程。
1）绝对编程
N10G92X40Z110；定义起刀点的位置
N20G90G03X120Z70I0K-40；加工AB
N30G02X88Z38I0K-20；加工BC
2）相对编程
N10G91G00X40Z110；相对编程
N20G03X80Z-40I0K-40F200；加工AB
N30G02X-32Z-32I0K-20；加工BC
编程举例2：
采用圆弧半径方式编程加工圆弧AB和BC如下：
1）绝对编程
N10G92X40Z110；定义起刀点的位置
N20G90G03X120Z70R40；加工AB段
N30G02X88Z38R20；加工BC段
2）相对编程
N10G91G00X40Z110；相对编程
N20X80Z-40R40F200；加工AB段
N30G03X-32Z-32R20；加工BC段
提示：
插补圆弧的尺寸必须在一定的公差范围之内，否则编译将不能通过，同时，系统会发出报警信息。
本系统的公差值为0.01mm；终点地址X，Z若某一项为零，表示该轴无位移，可以省略；I0，K0，可以省略；整圆插补时，只能采用终点圆心方式编程。
例4：
G71内（外）径粗车复合循环指令
功能：
适于粗车圆柱毛坯外径和圆筒毛坯内径。
指令格式：
G71U_R_X_Z_P_；
说明：
例5：
G72端面粗车复合循环指令
功能：
指令G72适用于圆柱棒料毛坯端面方向的粗车。
指令格式：
G71W_R_X_Z_P_；
说明：
例6：
G73闭环车削复合循环指令
功能：
指令G73适用于锻件、铸件等毛坯轮廓形状与工件轮廓形状比较接近的粗车。
指令格式：
G73U_W_X_Z_L_P_P_；
说明：
该指令生效时，刀具轨迹为一封闭回路，且随着刀具不断进给，封闭的切削回路逐渐接近零件最终的外形轮廓。
M指令：
代码
功能
模态
初态
参数
M00
程序暂停
M02
程序结束
M03
主轴正转
√
M04
主轴反转
√
M05
主轴停止
√
M08
冷却液开
√
M09
冷却液关
√
M96
程序段调用
P，L
M97
程序跳转
P
M98
子程序调用
P，L
M99
子程序返回
例1:
M03，M04和M05
功能：
指令M03，M04和M05用主于在加工过程中控制主轴，使主轴启动或停止。
指令格式：
M03；（启动主轴正转，模态）
M04；（启动主轴反转，模态）
M05；（主轴停止，模态）
说明：
主轴正转是指从主轴向立柱看去，主轴顺时针运转；主轴反转则是指从主轴向立柱看去，主轴逆时针运转。
M03，M04和M05为一组指令，在执行时一直有效，直到被同组的指令取代，如指令M03被M04（或M05）取代。
编程举例：
设置刀具进给速度为400mm/min，主轴转速为300r/min，主轴正转，刀具沿直线插补，主轴反转，刀具继续沿直线插补，编程如下：
N30G01X20Z60F400S300M03；主轴正转直线插补
N40M05； 主轴停
N50G01X70Z50M04； 主轴反转，继续直线插补
提示：
在指令M03和M04之间转换时（主轴正反转切换时）一般要求使用指令M05（主轴停）来进行过渡。
（2）系统主要操作功能表：
功能
描述
读入程序
从存储介质（软盘、硬盘、网络中）读入CNC加工程序
查错编译
检查CNC加工程序的语法、数据错误并进行基本处理
新建程序
在线编写一个新的CNC加工程序
保存程序
将当前CNC加工程序保存到存储介质（软盘、硬盘、网络中）
程序另存
将当前CNC加工程序在存储介质（软盘、硬盘、网络中）建立一个复制备份
查找替换
查找字符串或替换内容
图形方式
切换当前进行图形跟踪显示
坐标方式
切换当前进行实时坐标显示
单步方式
切换到单步运行方式
连续方式
切换到连续自动控制方式
跳步选段
切换到选段加工方式
显示程序
切换到加工程序显示方式
加工信息
切换到程序加工信息（加工时间等）方式
调试断点
设置并执行调试断点
手脉控制
切换到手摇脉冲方式，增量x1、x10、x100、x1000
点动控制
切换到连续点动控制方式，点动速度任意设置
增量控制
切换到增量控制方式，速度和移动距离可自由设置
回机床零点
回参考点
G54-G59指定工件坐标系统参考点
参数设置
设置间隙、软限位、工件坐标系、图形显示参数等
刀具管理
设置刀具参数
加工日志
显示查看系统当前运行过程中所有重要信息记录
历史日志
显示查看系统过去运行过程中所有重要信息记录
PLC输入诊测
查看PLC输入点状态，便于故障定位
PLC输出诊测
查看PLC输出点状态，便于故障定位
进给保持
自动加工过程暂停，可切换到手动状态进行调整
进给恢复
自动加工过程从暂停恢复运行，可切换到手动状态
速度倍率控制
0-200%加工速度实时调整
主轴变频控制
主轴无级调速，电压0-10V
主轴倍率控制
20-150%主轴转速实时调整
加工速度钳制
加工速度限制
软限位保护
将加工范围控制在一个区域内
硬限位保护
超程保护并报警
限位失效
使硬限位逻辑失效，便于超程后解除限位报警
急停保护
运动停止并报警
自动加减速控制
定位：
直线加减速，插补：
S形
刀具控制
4工位回转刀架
螺距补偿
等间距补偿，200点
PLC参数设置
PLC编程
支持T形图编程
PLC程序测试
三维仿真
OpenGL标准实体三维加工过程仿真
1.4OpenSoftCNC数控铣床加工系统
OpenSoftCNC01M/04M是设计为中高档数控机床配套的铣床系统，其功能强大，适应性强，同时可以适合于旧机床的数控化改造和传统数控系统的升级换代。
（1）系统指令代码：
G指令：
代码
功能
模态
初态
参数
G00
快速点定位
√
√
X，Y，Z，A
G01
直线插补
√
X，Y，Z，A
G02
顺时针圆弧插补
√
X，Y，Z，I，J，K，R
G03
逆时针圆弧插补
√
X，Y，Z，I，J，K，R
G04
延时
P
G05
三点圆弧插补
√
X，Y，Z，I，J，K
G11
三次样条曲线插补
√
X，Y，Z，A
G12
镜像设置
√
X，Y，Z
G13
设置镜像轴
√
X，Y，Z
G17
XY平面选择
√
√
G18
XZ平面选择
√
G19
YZ平面选择
√
G20
英制输入
√
G21
公制输入
√
G28
返回程序参考点
G40
撤消刀具半径补偿
√
√
G41
建立左侧刀具半径补偿
√
D
G42
建立右侧刀具半径补偿
√
D
G43
建立正向刀具长度补偿
√
H
G44
建立负向刀具长度补偿
√
H
G49
撤消刀具长度补偿
√
√
G50
撤消比例缩放
√
√
G54~G59
选择工作坐标系1~6
√
G60
精确定位
√
G64
连续路径加工
√
√
G68
设置坐标旋转
√
X，Y，Z，R
G69
撤消坐标旋转
√
√
G81
钻孔固定循环（中心钻）
X，Y，Z，R，L
G82
钻孔固定循环（扩孔）
X，Y，Z，R，P，L
G83
钻孔固定循环（深孔）
X，Y，Z，R，Q，L
G90
绝对坐标编程
√
√
G91
相对坐标编程
√
G92
建立初始工作坐标系
X，Y，Z,A
例1：
G01用来指定直线插补
功能：
G01用来指定直线插补，其作用是切削加工任意斜率的平面或空间直线。
指令格式：
G01X_Y_Z_F_；（模态）
说明：
地址X，Y和Z指定目标点坐标，该点在绝对坐标编程中，为工作坐标系的坐标；在相对坐标编程中，为相对于起点的增量，F指定刀具沿运动轨迹的进给速度。
执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补加工至目标点。
移动路线为一直线。
该指令一直有效，直到被具有插补功能的其它指令（G00/G02/G03/G05）取代。
编程举例：
如图所示，命令刀具从点A直线插补至点B。
N30G91G01X15Y-15；相对编程
提示：
G01指令中缺省的坐标轴视为该轴不运动，如上例中的Z轴不动；若F缺省，则按系统设置的速度进给或按前面程序段中F指定的速度进给。
例2:
G02为顺圆插补；G03为逆圆插补
功能：
G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。
指令格式：
G17G02（G03）X_Y_I_J_F_；（XY平面，模态）
G18G02（G03）X_Z_I_K_F_；（XZ平面，模态）
G19G02（G03）Y_Z_J_K_F_；（YZ平面，模态）
G17G02（G03）X_Y_R_；（XY平面，模态，半径编程）
G18G02（G03）X_Z_R_；（XZ平面，模态，半径编程）
G19G02（G03）Y_Z_R_；（YZ平面，模态，半径编程）
项
指令含义
指令
功能
1
平面指定
G17
指定XY平面的圆弧
G18
指定ZX平面的圆弧
G19
指定YZ平面的圆弧
2
圆弧旋转方向
G02
指定为顺时针旋转
G03
指定为逆时针旋转
3
目标点位置
G90方式
X，Y，Z中的2轴
指定工作坐标系的目标点位置
G91方式
指定从起始点到目标点的距离
4
从起始点到圆心的距离
I，J，K中的2轴
指定从起始点到圆心的矢量
圆弧半径
R
指定圆弧半径
5
刀具进给速度
F
指定沿圆弧移动速度
指令说明：
使用圆弧插补指令，必须先用G17/G18/G19指定圆弧所在平面（XY、ZX、或YZ平面）。
圆弧顺时针（或逆时针）旋转的判别方式为：
在右手直角坐标系中，沿X、Y、Z三轴中非圆弧所在平面（如：
XY平面）的轴（如：
Z轴）正向往负向看去，顺时针方向用G02，反之用G03，如图：
地址X，Y（或Z）指定圆弧的终点即目标点，在G90方式（绝对坐标编程）中该点为工作坐标系的坐标；在G91方式（相对编程方式）中该点为相对于起始点的增量。
I，J、K分别为平行于X，Y、Z的轴，用来表示圆心的坐标，因I，J、K后面的数值为圆弧起点到圆心矢量的分量，故始终为相对于圆弧起点的增量值。
当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径，当圆心角小于180度时R为正；大于180度时R为负。
指令F指定刀具沿轨迹的进给速度，缺省值为系统设置的进给速度或前序程序段中指定的速度，
执行G02/G03指令时，刀具以坐标轴联动的方式从当前位置插补加工至目标点。
G02（或G03）一直有效，直到被具有插补功能的其它指令[G00/G01/G03（或G02）/G05]取代。
编程举例1：
如图2-6所示，在XY平面上，加工圆弧AB、BC，加工路线为A→B→C，采用圆心和终点（IJK）的方式编程。
1）绝对编程
N10G92X38Y44Z0；定义起刀点的位置
N20G90G17G03X70Y60I20J16；加工AB
N30G02X110Y20I0J-40；加工BC
2）相对编程
N10G91G17；相对编程，指定在XY平面加工
N20G03X32Y16I20J0F200；加工AB圆弧
N30G02X40Y-40I0J-40；加工BC圆弧
编程举例2：
如图所示，设在XY平面上，加工圆弧CD和DC，加工路线为C→D→C，采用圆弧半径方式编程。
1）绝对编程
N10G92X-40Y-30Z0；定义起刀点的位置
N20G90G17G02X40Y-30R50；加工CD段
N30G03X-40Y-30R-50；加工DC段
2）相对编程
N10G91G17；相对编程，指定在XY平面加工
N20G02X60Y0R50F200；加工CD段圆弧
N30G03X-60Y0R-50；加工DC段圆弧
编程举例3：
当插补整圆时，只能采用IJK编程方式，如图2-8所示，设在XY平面上加工R20整圆。
1）绝对编程
N10G92X0Y0Z0；定义起刀点的位置
N20G90G17G00X20Y0；将刀具移至点A
N30G03I-20J0F500；加工整圆
N40G00X0Y0；回到起刀点
2）相对编程
N10G91G17；相对编程，指定在XY平面加工
N20G00X20Y0；将刀具移至A点
N30G03I-20J0F500；加工整圆
N40G00X-20Y0；回到起刀点
提示：
加工平面缺省为XY；插补圆弧的尺寸必须在一定的公差范围之内，否则编译将不能通过，同时，系统会发出报警信息。
本系统的公差值为0.01mm；终点地址X，Y，Z若某一项为零，表示该轴无位移，可以省略；I0，J0，K0，可以省略。
例3；G40/G41/G42
功能：
利用G40指令撤消刀具半径补偿，为系统的初始状态；用G41/G42指令可以建立刀具半径补偿，在加工中自动加上所需的偏置量。
指令格式：
G40；（撤消刀具半径补偿，模态，初态）
G41D_；（设置左侧刀具半径补偿，模态）
G42D_；（设置右侧刀具半径补偿，模态）
说明：
在本系统中刀具半径补偿只能针对XOY平面，对其它平面则无效。
G41，G42分别指定左（右）侧刀具半径补偿，即从刀具运动方向看去，刀具中心在工件的左（右）侧；
本系统刀补的建立方法为：
如果建立刀补后需切削的第一段轨迹为直线，则建立刀补的轨迹应在其延长线S上；若为圆弧，则建立刀补的轨迹应在圆弧的切线
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