《FANUC系统数控编程》讲义文档格式.docx
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1．手工编程手工编程就是由人工编写零件的加工程序。
适用于加工形状不太复杂，计算比较简单，程序段较短的零件。
1．自动编程人工制定工艺方案后，由计算机完成包括数学处理、编写程序单、程序校验等工作。
目前常用CAD/CAM软件实现自动编程。
适合大容量、立体复杂的零件。
可简化计算，减少耗时与出错率。
三、程序的结构与格式加工程序是一系列指令有序的集合。
通过这些指令，使刀具按直线、圆弧或其它曲线运动，以完成切削加工，同时控制主轴的正反转、停止，切削液的开关，自动换刀装置的运动等。
数控编程系统主要有两种，FANUC系统和SIEMENS系统。
每种系统根据系统本身的特点及编程的需要，都有一定的程序格式。
同一系统不同的数控机床，其程序格式与指令格式也有差异。
编程人员要按所用数控机床说明书的规定格式编写程序。
本书以FANUC编程系统为版本编写。
1．程序的结构一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束组成。
O1111N10G92X100Y200；
N20G90G00X50Y60；
N30G01X10Y50Z-5F150S300T12M03；
………………………………………………….N120G00X-50Y-60；
程序结束
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程序号
程序内容
N130M02；
（1）程序号程序号即为程序开始的标识。
为了区分存储器里的程序，每个程序都要有程序编号，一般由四位数字组成，在编号前采用程序编号地址符。
在FANUC系统中，数控车床用英文字母“O”作为程序编号的地址符，数控铣床（加工中心）用“%”作为程序编号的地址符。
（2）程序内容程序内容是整个程序的核心，它由若干个程序段组成，每个程序段由若干个指令字组成，每个指令由地址符和数字组成。
（3）程序结束程序以程序结束指令M02或M30来结束整个程序。
2．程序段格式程序段由程序段号开始，中间有若干个指令字，由程序段结束符结束程序段。
程序指令字由地址符和数字组成，地址符由英文字母A～Z表示，常见程序段的格式见表1-1。
常用地址符的含义见表1-2。
例：
N30G01X10Y50Z-5F150S300T12M03；
程序段号
程序指令
程序段结束符
表1-1常见程序段的格式
N程序段号
G准备功能
X
Y坐标字
Z
F进给量
S主轴转速
T刀具功能
M辅助功能
LF结束符
（1）程序段号（N）程序段号为程序段的编号，由地址符N和后面的若干位数字组成。
程序段号的主要作用是便于编程人员编辑修改程序时查找程序段位于程序中的位置，程序段号编号数字的大小与程序执行顺序无关。
程序段号可以省略不写。
（2）准备功能（G代码）建立机床或控制系统工作方式的一种命令。
用于指定坐标、定位方式、插补方式、加工螺纹、各种固定循环等功能。
用地址符G和数字表示，一般从G00—G99。
（3）坐标指定刀具运动的坐标位置。
用地址符和数字表示，常用的地址符X、Y、Z、U、V、W、A、B、C、I、J、K、R，其主要含义见表1-2。
数字的最小设定单位0.001。
（4）进给功能（进给量）切削时刀具中心的进给速度。
用地址字F和数字表示，有两种单位毫米/分钟（mm/min）和毫米/转（mm/r）。
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（5）主轴转速功能指定机床主轴的旋转速度。
用地址符S和数字表示，单位为转/分钟（r/min）。
（6）刀具功能指定刀具号及刀补号。
用地址符T和数字表示，数控车床的格式为T****（四位数字，前两位为刀具号，后两位为刀补号），数控加工中心的格式为T**（两位刀具号）。
（7）辅助功能（M代码）控制机车辅助装置的开关，机床辅助动作及状态。
如主轴的正反转、冷却液的开关、工件的加紧和松开等。
用地址符M和两位数字表示。
（8）程序段结束符程序段结束符数控有“；
、“回车”等。
”
表1-2常用地址符主要含义地址符O、%NGX、Y、Z坐标字U、V、WA、B、CI、J、KRFSTMD、HPLQ意义程序号程序段号准备功能X、Y、Z方向的绝对坐标X、Y、Z方向的相对坐标绕X、Y、Z方向的旋转轴的坐标圆弧中心坐标圆弧半径/固定循环参数进給速度主轴转速刀具功能辅助功能刀具半径补偿、刀具长度补偿指定子程序号/暂停时间/固定循环参数子程序循环次数固定循环参数
1.2数控编程的基础知识
一、数控机床坐标系和运动方向规定数控机床坐标轴及运动方向，是为了准确地描述机床的运动，简化程序的编制方法，并使程序间有互换性。
对此，国际标准化组织已统一了标准坐标系，我国也有相应的国家标准，
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对数控机床的坐标和运动方向做了明文规定。
1．坐标和运动方向命名原则不论机床的具体结构是加工零件时是工件移向刀具，还是刀具移向工件。
特规定：
数控机床的坐标运动均假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。
2．标准坐标系的规定数控机床上的坐标系是右手直角笛卡尔坐标系。
基本坐标轴为X、Y、Z三轴，大拇指的方向是X的正方向，食指的方向是Y的正方向，中指的方向是Z的正方向。
如图1-2所示。
图1-2右手直角笛卡尔坐标系
3．运动方向的确定刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向。
（1）Z轴与传递切削力的机床主轴轴线方向平行的方向为Z坐标轴的方向。
（2）X轴X轴是水平的，它平行于工件的装卡面。
对于工件旋转的机床（如车床、磨床等）轴的，X方向在工件的径向上，且平行于横滑座。
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（3）Y轴根据X轴和Z轴的方向，按右手直角笛卡尔坐标系来确定。
卧式车床和立式铣床的坐标轴方向，如图1-3所示。
卧式车床图1-3卧式车床和立式铣床的坐标轴方向
立式铣床
二、坐标原点数控机床上有三类坐标原点，机床原点、机械原点和工件原点。
1．机床原点机床原点也称为机床零位。
它的位置由机床制造厂确定。
2．机械原点（零点、参考点）确定机床坐标系位置的一个固定点。
其位置在机床各坐标轴的正向最大极限处。
该点一般为进给位置反馈的基准点。
机床开机后，都要先做回零点的操作，以完成各坐标轴的归零位置调整工作。
3．工件原点（编程原点）确定工件坐标系的位置。
编程时在工件图样上选取，尽量与设计基准或工艺基准重合，以方便取得数据，以此形成工件（编程）坐标系。
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三、绝对坐标和增量（相对）坐标在数控加工过程中，有两种方法指令刀具的移动，绝对值指令和增量值指令。
在绝对值指令中，用终点位置的坐标值编程；
在增量值指令中，用移动距离编程。
1．绝对坐标刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于坐标原点的坐标值。
2．增量（相对）坐标刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置的坐标值。
3．绝对坐标和增量坐标模式的确定不同的机床，指定绝对坐标和增量坐标模式的指令格式不同，主要是两种系统，如表1-3所示。
表1-3绝对坐标或者增量坐标编程G代码系统指令方法A地址字B或CG90、G91
（1）A系统：
地址符X、Y、Z后面的数字表示绝对坐标值；
地址符U、V、W后面的数字表示增量坐标值。
见表1-4。
表1-4G代码系统A绝对值指令X轴移动指令Y轴移动指令Z轴移动指令XYZ增量值指令UVW
（2）B、C系统：
指令G90、G91来确定绝对坐标和增量坐标模式，地址符为X、Y、Z。
本书主要采用B、C系统，即G90、G91指令来指定绝对坐标和增量坐标模式。
【例1-1】刀具从A点快速移动到B点。
A系统：
绝对坐标编程：
G00X10.0Y30.0增量坐标编程：
G00U-15.0V25.0
图1-4绝对坐标与增量坐标
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B、C系统：
G90G00X10.0Y30.0增量坐标编程：
G91G00X-15.0Y25.0
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第2章数控车床编程指令
2．1数控车床概述
一、数控车床坐标系数控车床的坐标系统，包括坐标系、坐标原点和运动方向，对于数控加工和编程是一个十分重要的概念。
数控车床上的主要原点及其坐标系如图2-1所示。
图2-1数控车床的主要原点及其坐标系
1．机床原点机床原点也称为机床零位。
它的位置通常由机床制造厂确定，数控车床的机床坐标系原点的位置大多规定在其主轴轴心线与装夹卡盘的法兰盘端面的交点上，该原点是确定机床固定原点的基准，如图2-1所示。
2．机械原点（机械零点）机械原点又称为机床固定原点或机床参考点。
机械原点为车床上固定位置，通常设置在X轴和Z轴的正向最大行程处，如图2-1所示，该点至机床原点在其进给轴方向上的距离在机床出厂时已准确确定，利用系统所指定自动返回机械原点指令（G28）,可以使指令的轴自动返回机械零点，全自动或高档型的数控车床都设有机械原点，但一般的经济型或改造的数控车床上没有安装机械原点。
数控车床设置机械原点的目的如下：
（1）需要时便于将刀具或刀架自动返回该点。
（2）若程序加工起点与机械原点一致，可执行自动返回程序加工起点。
（3）若程序加工起点与机械原点不一致，可通过快速定位指令返回程序起点方式回到程序加工起点。
（4）可作为进给位置反馈的测量基准点。
3．工件原点（编程原点）在工件坐标系中，确定工件轮廓坐标值的计算和编程的原点称为工件编程原点。
它属于一
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个浮动坐标系，以它为原点建立一个直角坐标系来进行数值的换算。
零件在设计中有设计基准，在加工过程中有工艺基准，同时应尽量将工艺基准、设计基准与工件编程原点相统一。
在数控车床上，一般将工件编程原点设在零件的轴心线和零件两边端面的交点上，如图2-1所示。
确定工件编程原点的原则如下：
（1）工件编程原点的位置在给定的图样上应为已知。
（2）在该点建立的坐标系中，各几何要素关系应简洁明了，便于坐标值的确定。
（3）便于程序原点的设定。
4．程序原点（起刀点）程序原点指刀具（刀尖）在加工程序执行时的起点，又称为起刀点。
程序原点的位置是与工件的编程原点相对应的。
一般情况下，一个零件加工完毕，刀具返回程序原点位置，等候命令执行下一个零件的加工。
二、各类数控车床的坐标系ISO对数控车床的坐标轴及其运动方向作了规定。
常用数控车床的坐标轴及其坐标方向如图2-2所示。
图2-2数控车床的坐标轴及其运动方向
三、直径编程与半径编程数控车床加工的是回转体类零件，其横截面积为圆形，所以径向（X方向）尺寸有直径指定和半径指定两种方法，分别称为直径值编程和半径编程。
如图2-3所示。
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【例1-1】设车刀刀尖的走刀路线为“A→B→C”的顺序，车刀从A点快速移动到B点,从B点加工到C点。
直径编程：
G90G00X30Z0；
G01X30Z-50；
半径编程：
G90G00X15Z0；
G01X15Z-50；
数控车床出厂时一般设定为直径编程。
如需用半径编程，可通过调整系统中相关参数，使系统处于半径编程状态。
本章以后，若非特殊说明，各例均为直径编程。
四、绝对编程与增量（相对）编程在数控加工过程中，有两种方法指令刀具的移动，绝对值指令和增量值指令。
G90状态下，程序段中的尺寸数字为绝对值，即刀尖所有轨迹点的坐标值均以工件零点为基准而得；
G91状态下，程序段中的尺寸数字为增量坐标值，即刀尖所有轨迹点的坐标值，是以刀尖前一点为基准而得。
格式：
G90X_Z_；
G91X_Z_；
【例1-2】如图2-4所示，车刀刀尖从A点出发，按照“A→B→C”的顺序移动，点B、C的绝对、增量坐标值（采用直径编程）。
绝对编程G90G01X52Z-20；
X52Z-57；
增量编程G91G01X23Z-20；
X0Z-37；
图2-3直径编程与半径编程示例
图2-4绝对、增量坐标值示例
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2．2数控车床常用M指令
数控车床加工中的动作在加工程序中用指令的方式事先规定，这些常用的功能指令有准备功能G、辅助功能M、刀具功能T、主轴功能S、和进给功能F等。
国际上广泛应用ISO（国际标准组织）制定的G代码和M代码标准。
我国原机械工业部依据ISO1056—1975（E）国际标准制定的JB3208—83部标准。
但在我国目前使用的各种数控车床和数控系统中，指令代码定义还没有完全统一，个别G指令和M指令在不同系统中的含义不完全相同，甚至完全不同。
因此，编程人员在编程前必须仔细阅读自己所使用数控系统的功能。
本节介绍FANUC数控系统的功能指令。
M指令（或辅助指令）使用地址字M及2位数字表示的，主要用于机床加工操作时的工艺性指令。
其特点是靠继电器的通断来实现控制机床或系统开关过程。
FANUC数控系统的M指令功能见表2-1。
表2-1常用的辅助功能的M代码、含义及用途功能含义用途实际上是一个暂停指令。
执行M00后，机床所有动作均被切断，重新按动程序M00程序停止启动按钮后，在继续执行后面的程序段执行过程和M00相同，只是在机床控制面板上的“任选停止”开关置于接通位M01选择停止置时，该指令才有效该指令编在程序的最后一条，表示执行完程序内所有指令后，主轴停止、进给M02程序结束停止、切削液关闭，机床处于复位状态M03M04M05M07M08M09主轴正转主轴反转主轴停止转动冷却液开冷却液开冷却液关用于主轴顺时针方向转动用于主轴逆时针方向转动用于主轴停止转动用于切削液开用于切削液开用于切削液关使用M30时，除表示执行M02的内容之外，还返回到程序的第一条语句，准备M30程序结束下一个工件的加工M98M99子程序调用子程序返回用于调用子程序用于子程序结束及返回
2.3数控车床常用G指令
G指令（准备功能）用地址字G和两位数值来表示，共有G00～G99，FANUC数控系统的G
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指令功能见表2-2，供读者学习参考。
表2-2FANUC0i-T系统常用G指令G代码组AG00G01G02G03G04G10G11G20G21G27G28G32G34G36G37G40G41G42G50BG00G01G02G03G04G10G11G20G21G27G28G33G34G36G37G40G41G42G92CG00G0101G02G03G04G10G11G2006G21G2700G28G3301G34G3600G37G40G41G42G9200定G52G53G52G53G54～G59G65G65G65G5200G531400机床坐标系设定选择工件坐标系1～6调用宏指令G99——G95G90G91G95G9003G91增量值编程局部坐标系设定G98G94G9405每转进给绝对值编程每分钟进给07自动刀具补偿Z取消刀尖半径补偿刀尖半径左补偿刀尖半径右补偿坐标系或主轴最大速度设G90G92G94G96G97G77G78G79G96G97G20G21G24G96G970201外径/内径车削循环螺纹车削循环端面车削循环恒表面切削速度控制恒表面切削速度控制取消变螺距螺纹切削自动刀具补偿XG88G89G88G89G88G89侧攻丝循环侧镗循环从参考点返回螺纹切削G85G87G85G87G85G8710正面镗循环侧钻循环公制输入返回参考点G83G84G83G84G83G84钻孔循环攻丝循环00圆弧插补（顺时针）圆弧插补（逆时针）暂停可编程数据输入可编程数据输入方式取消英制输入G72G73G74G75G76G80G72G73G74G75G76G80G74G75G76G77G78G8000端面粗车循环多重车削循环排屑钻端面孔外径/内径钻孔循环多头螺纹循环固定钻循环取消快速移动定位直线插补（切削进给）功能AG70G71BG70G71CG72G73精加工循环外圆粗车循环G代码组功能
一、与坐标系相关的G指令（G54～G59、G92）1．工件坐标系设定G92功能：
建立一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系，即可确定刀具起点相对于工件坐标系原点的位置。
G92X__Z__；
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该指令是规定刀具起点（或换刀点）到工件原点的距离，X、Z为刀尖起刀点在工件坐标系的坐标。
如图2-5所示，假定刀尖起始点距工件坐标系的坐标值为（D,L）,则执行程序段G92XDZL后，系统内部对（D,L）进行记忆，并建立了工件坐标系XPOPZP。
图2-5G92指令应用
【例2-3】如图2-6所示，分别以O1、O2为工件坐标系的原点（编程原点），利用G92指令编写程序段。
（1）设O1为工件坐标系的原点（编程原点）G92X100Z100；
（2）设O2为工件坐标系的原点（编程原点）G92X100Z220
图2-6G92指令应用示例
2．预定义工件坐标系G54～G59在数控编程中，除了用G92建立工件坐标系以外，还可以在机床参数中预先设定工件坐标系（零点偏置G54—G59）。
系统允许预设定六个坐标系：
G54——工件坐标系1G55——工件坐标系2G56——工件坐标系3G57——工件坐标系4G58——工件坐标系5G59——工件坐标系6格式：
G54（或G55、G56…）例：
O0001；
N10G54；
（调用工件坐标系1）N20G90G00X0Z0；
…N100G55；
（调用工件坐标系2）N110G01X0Z0；
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G54～G59的操作及使用方法是三步：
测量、输入、调用。
（1）测量偏差——使用试切法确定工件原点相对于参考点的位置。
（ⅰ）X方向切削（切端面），记录Z值（ZA）（ⅱ）Z方向切削（切外圆），记录X值（XA）（ⅲ）测量工件被切削部分的直径（D）（ⅳ）Z偏差=ZAX偏差=XA+D
（2）输入偏差值：
将“偏置值”输入CNC系统，由系统自动记忆。
（3）调用工件坐标系：
编程时调用相应的工件坐标系。
二、移动类指令（G00、G01、G02、G03）1．快速移动定位G00G00指令使刀具以点控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点。
它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。
G00X__Z__；
说明：
①指令后的参数（X、Z）是目标点的坐标。
②常用于非加工时，刀具的快速移动。
③常见G00运动轨迹如图2-7所示，从A点到B点常见有以下四种方式：
直线AB、直角线ACB、直角线ADB、折线AEB。
折线的起始角θ是固定的（如θ=22.5°
或45°
），它取决于各坐标的脉冲当量。
④移动过程中不进行切削。
图2-7车床G00轨迹
2．直线插补指令G01G01指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。
G01X__Z__F__说明：
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①X、Z是目标点坐标。
②F是进给速度。
有3种表达方法：
每分钟进给量（mm/min）；
每转进给量（mm/r）；
代码表示法，即F后面的数值不直接表示进给量大小，只是进给量的代号（宏程序中应用）。
③移动过程中进行直线切削。
【例2-4】如图2-8（a）所示，毛坯尺寸Ф64*110,零件的各加工表面已完成了粗车，设计精加工刀具轨迹，编写加工程序。
图2-8G00、G01指令应用示例
①确定工件坐标系位置。
工件坐标系原点（即工件零点）OP设在工件右端面与零件轴线相交点（工艺基准处），如图2-8（b）所示。
②确定刀具起刀点的位置。
起刀点（即换刀点）设在工件的右前方O’点，如图2-8（b）所示。
③确定刀具工艺路线。
如图2-8（b）所示，刀具从起点O’（换刀点）出发，加工结束后再回到O’点，走刀路线为：
O’→A→OP→B→C→D→E→F→G→O’。
④计算各基点的坐标值。
根据如图2-8（b）得各点绝对坐标值为：
O’（200，50）、G（40，-90）（思考：
各点增量坐标值？
）。
⑤编程。
精加工程序见表2-3。
表2-3G00、G01车削实例程序编程方式O1001绝对坐标方式N10G90G92X200Z50M03S500；
N15G00X66Z0；
N
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