NCStudio V54 编程手册.docx
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NCStudioV54编程手册
维宏®
数控系统NCSTUDIOV5.4
编程手册
二○○四年一月
上海维宏科技有限公司
感谢您选择了本公司的产品！
本手册帮助您熟悉本公司的产品，了解系统组成配置等方面的信息。
本资料详细介绍系统安装过程及系统的各项功能，在使用本软件系统及相关的机床设备之前，请您详细阅读本手册。
这将有助于您更好地使用它。
由于软件、硬件的不断更新，您所收到的软硬件在某些方面可能与本手册的陈述有所出入。
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1概述
1.1 数控编程概述
定义零件程序
零件程序是由数控装置专用编程语言书写的一系列指令组成的。
数控装置将零件程序转化为对机床的控制动作。
最常使用的程序存储介质是穿孔纸带和磁盘。
准备零件程序
如图11所示可以用传统的方法手工编制一个零件程序，也可以用一套CAD/CAM系统（如目前流行的MasterCAM系统）来创建一个零件程序。
图1.1准备一个零件程序
1.2 数控机床概述
机床坐标轴
为简化编程和保证程序的通用性对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准，规定直线进给坐标轴用XYZ表示，常称基本坐标轴。
XYZ坐标轴的相互关系用右手定则决定，如图1.2所示，图中大姆指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。
图1.2机床坐标轴
围绕XYZ轴旋转的圆周进给坐标轴分别用ABC表示，根据右手螺旋定则，如图所示以大拇指指向+X+Y+Z方向，则食指中指等的指向是圆周进给运动的+A+B+C方向。
数控机床的进给运动有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。
上述坐标轴正方向是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向。
如果是工件移动，则用加“’”的字母表示，按相对运动的关系工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：
+X=-X’，+Y=-Y’，+Z=-Z’
+A=-A’，+B=-B’，+C=-C’
同样两者运动的负方向也彼此相反。
机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，对铣床而言：
——Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为正方向（+Z）；
——X轴垂直于Z轴，并平行于工件的装卡面，如果为单立柱铣床，面对刀具主轴向立柱方向看，其右运动的方向为X轴的正方向（+X）；
——Y轴与X轴和Z轴一起构成遵循右手定则的坐标系统。
机床坐标系机床零点和机床参考点
机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。
在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。
数控装置上电时并不知道机床零点，每个坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。
为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。
机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。
机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。
机床坐标轴的行程范围是由制造商定义，机床坐标轴的有效行程范围是由软件限位来限定的。
机床零点（OM）、机床参考点（Om）、机床坐标轴的机械行程及有效行程的关系如图1.3所示。
图1.3机床零点OM和机床参考点Om
2零件程序的结构
一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。
一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。
如图2.1所示。
图2.1程序的结构
2.1 地址和功能符号
地址符号及定义见表2.1
表2.1地址符号
地址
符号
含义
B：
基本功能
O：
选择功能
D
刀具半径偏置数
B，O
F
进给率
B
G
准备功能
B，O
H
刀具长度偏置数
B
I
圆弧中心的X坐标
B，O
J
圆弧中心的Y坐标
B，O
K
圆弧中心的Z坐标
B
L
重复数
B，O
M
辅助功能
B
N
顺序号
B
O
程序号
B
P
在子程序中延时时间，程序号和顺序号的设定
O，B
Q
切削深度，固定循环的转换
O
R
固定循环的R点/圆弧的半径设定
O，B
S
主轴速度功能
B
T
刀具功能
B
X
X坐标
B
Y
Y坐标
B
Z
Z坐标
B
2.2 程序段的格式
一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。
程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法，如图2.2所示。
图2.2程序段格式
2.3 子程序的格式
子程序是一段可以重复调用的加工指令代码。
它必须以地址字O加子程序号作为第一行，以M17作为最后一行。
子程序中间原则上不得出现M30，M17等指令，但是可以嵌套调用其他子程序。
3NCSTUDIO编程指令体系
3.1 主轴功能S进给功能F和刀具功能T
主轴功能S
主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟（r/min）。
S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。
当S代码被指定后，直到下一个S代码被指定之前，S代码保持有效。
注：
即使在主轴停转状态下，S的值依然保留。
进给速度F
F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。
借助操作面板上的进给倍率旋钮，F可在0%~120%进行倍率修调。
F指令与不同的指令配合具有不同的含义：
（1）G00，指定快移速度，对当前加工程序是模态的。
（2）G01~G03，指定进给速度，对当前加工程序是模态的。
3.2 辅助功能M代码
辅助功能由地址字M和其后的一到三位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。
M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式：
●非模态M功能（当段有效代码）：
只在书写了该代码的程序段中有效。
●模态M功能（续效代码）：
一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。
表3.2辅助功能M代码
M代码
含义
M代码
含义
M00
程序停止
M09
切削液停
M01
计划停止
M10
主轴夹紧
M02
程序结束
M11
主轴松开
M03
主轴顺时针旋转
M17
子程序返回
M04
主轴逆时针旋转
M30
程序结束，并返回程序头
M05
主轴停止
M901
直接输出指令
M06
换刀
M902
回零结束指令
M08
切削液开
3.3 准备功能G代码
准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置、子程序调用、暂停等多种加工操作。
G功能有非模态G功能和模态G功能之分
●非模态G功能：
只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。
●模态G功能：
一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。
有关坐标系和坐标的指令
绝对值编程G90与相对值编程G91
G90：
绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于当前工作坐标系原点的。
G91：
相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。
G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。
G90、G91不能用于同一程序段中。
编程举例：
如图3.1所示，使用G90、G91编程：
要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3点。
图3.1G90/G91编程
选择合适的编程方式可使编程简化。
当图纸尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对方式编程较为方便；而当图纸尺寸是以轮廓顶点之间的间距给出时，采用相对方式编程较为方便。
工件坐标系设定G92
程序编制时，使用的是工件坐标系，其编程起点即为刀具开始运动的起刀点。
但是在开始运动之前，应将工件坐标系告诉给数控系统。
通过把编程中起刀点的位置在机床坐标系上设定，将两个坐标系联系起来。
G92指令能完成参考点的设定。
X、Y、Z：
设定的工件坐标系原点到刀具起点的有向距离。
G92指令通过设定刀具起点（对刀点）与坐标系原点的相对位置建立工件坐标系。
工件坐标系一但建立，绝对值编程时的指令值就是在此坐标系中的坐标值。
图3.2工件坐标系的建立
编程举例：
使用G92编程建立如图3.2所示的工件坐标系。
执行此程序段只建立工件坐标系，刀具并不产生运动。
G92指令为非模态指令，一般放在一个零件程序的第一段。
临时工件坐标系设定G992
该指令与G92指令的功能是相同的，其区别在于G92指令永久性的更改了工件坐标系，在整个系统的标准是一致的。
G992指令仅仅临时更改了工件坐标系，只影响对加工指令的坐标解析，并且在加工完成后会自动恢复。
该指令可以用于实现阵列功能。
实现方法如下：
增加了G992指令，该指令用于实现阵列功能。
实现方法为：
1、在加工文件中有关M30的程序段删除。
2、在加工文件开头添加：
#1=30'Xoffset
#2=40'Yoffset
#3=30'Xitemnumber
#4=30'Yitemnumber
G65P3455L=#4
G00G90X=-#1*#3Y=-#2*#4
G992X0Y0
M30
O3455
G65P3456L=#3
G00G90X=-#1*#3Y=#2
G906
G992X0Y0
M17
O3456
3、在加工文件末尾添加
G00G90X=#1
G906
G992X0
M17
即可实现相应的阵列加工。
其中开始的4个参数可以进行调节，也可由用户设定。
工件坐标系选择G54~G59
G54~G59是系统预定的6个工件坐标系（如图3.3所示），可根据需要任意选用。
图3.3工件坐标系选择（G54~G59）
这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）在参数设置界面中进行设置，系统自动记忆。
工件坐标系一但选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。
图3.4G54~G59坐标系的设定
G54~G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。
对G54~G59的设定如图3.4所示。
编程举例.如图3.5所示，使用工件坐标系编程：
要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。
图3.5使用工件坐标系编程
使用该组指令前，先设置好各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。
使用机床坐标系G53
G53：
使用机床坐标系——程序段方式有效，可编程的零点偏置也一起取消。
G53为非模态指令，仅在当前程序段有效。
坐标平面选择G17、G18、G19
G17：
选择XY平面
G18：
选择ZX平面
G19：
选择YZ平面
该组指令选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面。
G17、G18、G19为模态功能（如图3.6所示），可相互注销，默认为G17。
图3.6坐标平面选择
英制/公制指令G20/G21或G70/G71
G20、G70代表英制；G21、G71代表公制。
此G代码在程序块的前面定义。
如果给定了一个G代码，后面所有的操作的单位都会改变。
若不指定，则缺省为公制。
比例功能G50/G51
用工件程序编辑的工件轮廓可以按比例进行放大或缩小。
G51：
比例开
G50：
比例关
默认情况下为G50。
G51I_J_K_P_
I，J，K指定比例中心。
对于省略的坐标轴，继承原来的放大缩小比例不变。
P指定放大或缩小的比例。
放大和缩小比例的范围：
0.000001-99.999999
例如：
P0.666666——缩小0.666666倍
P3——放大3倍
当P被省略时，P的放大或缩小比例默认为1，即不放大也不缩小。
编程举例：
在使用比例功能指令时，应注意如下几点：
●不能把比例系数制定为0。
如果指定，将产生报警。
●比例功能对于补偿值无效。
●在执行刀具半径补偿C时，不能给定比例（G51）指令。
●固定循环不能和Z轴指定的比例功能一起执行，如果执行固定循环时在Z轴上指定比例功能，这产生报警。
●在比例功能执行过程中不能使用下列G代码：
G28,G29,G53,G92。
如果使用，产生的结果可能不正确。
●若程序中设定了G51没有G50，则在程序结束后自动关闭比例。
镜像功能
使用比例功能G51和G50，可以实现加工文件的镜像功能，方法就是把比例指定为-1（也可以是-0.000001~-99.999999，在镜像的同时进行缩放）。
进给控制指令
快速定位G00
G00:
快速定位刀具，不对工件进行加工。
可以在几个轴上同时执行快速移动，由此产生一线性轨迹。
在该指令解析时，如发现有Z轴方向的运动，为了确保移动的安全，运动分解为Z向运动和平面运动。
如Z轴向上，则先走Z向，后走平面；反之，则先走平面，后走Z向。
机床数据中规定每个坐标轴快速移动速度的最大值，一个坐标轴运行就以此速度快速移动。
如果快速移动同时在两个轴上执行，则移动速度为两个轴可能的最大速度。
G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，也可用F__规定，在一个加工程序中是模态的。
G00一直有效，直到被G功能组中其它的指令（G01，G02，G03，…）取代为止。
编程举例：
N10G90G00X30Y30Z40
线性插补G01
G01以给定的速度进行线性插补移动到给定点，刀具以直线从起始点移动到目标位置。
所有的坐标轴可以同时运行。
G01一直有效，直到被G功能组中其它的指令（G00，G02，G03，…）取代为止。
编程举例：
N05G00G90X40Y48Z2S500M03
'刀具快速移动到X40,Y48,Z2，主轴转速为500r/min，顺时针旋转
N10G01Z-12F100'进刀到Z-12，进给率为100mm/min
N15X20Y18Z-10'刀具以直线运行到P2
N20G00Z100'快速移动
N25X-20Y80
N30M02'程序结束
圆弧插补G02、G03
指令格式：
G02/G03X_Y_Z_R_（I_J_K_）F_
G02以给定进给速度进行顺时针圆弧插补移动到给定点。
G03以给定进给速度进行逆时针圆弧插补移动到给定点。
在一个程序块中，圆弧路径可以经过两个以上的象限，也可以编程为一个完整的圆。
G02和G03一直有效，直到被G功能组中其它的指令（G00，G01，…）取代为止。
圆弧编程可以用半径编程和圆心编程。
半径功能字为R*****。
在相同的起始点，终点，半径和相同的方向时可以有两种圆弧，其中，R的值为负时表明圆弧段大于半圆，而为正时则表明圆弧段小于或等于半圆。
R值小于起点到终点距离的一半时，成为一个以圆弧起点和终点距离一半为半径的180°圆弧。
圆心编程用I、J、K功能字指定圆心，在I、J、K增量方式为真时，圆心坐标是相对圆弧起点而言的，否则是相对于工件原点的坐标（如果图纸上标注圆心坐标，可以不用计算，直接编程）。
圆弧编程缺省为X-Y平面，可以用G17、G18、G19指定圆弧插补平面。
除了圆弧插补指令之外，再规定一个和圆弧插补同步运动的另一轴的直线指令，就可以进行螺旋线插补。
螺旋线插补时，可以用K指定螺距，从而完成多圈螺旋线。
半径编程不能用于整圆编程，必须分成两部分。
注：
当R>0时，圆弧和中心的尖角小于1800
当R<0时，圆弧和中心的尖角大于1800
编程举例：
对顺圆和逆圆进行插补，如图3.8所示。
对于图3.8（a）
解法1：
G17G90G02X20Y10I-2J-14F300
解法2：
G17G90G02X20Y10R12F300
对于图3.8（ｂ）
解法1：
G17G90G03X10Y22I-12J-2F300
解法2：
G17G90G03X10Y22R12F300
图3.8G02/G03编程
编程举例：
对整圆进行插补，如图3.9所示。
解法1：
G00X0Y0
G02X0Y0I20J0F300
解法2：
G00X0Y0
G02X20Y-20R-20F300
G02X0Y0R20F300
编程举例：
使用G03对图3.10所示的的螺旋线编程。
图3.10螺旋线编程
图3.10也可用K指定螺距。
G90G17G03X0Y30R30Z10K10F300
暂停指令G04
暂停指令用在下述情况：
在棱角加工时，为了保证棱角尖锐，使用暂停指令；对不通孔加工作深度控制时，在刀具进给到规定深度后，用暂停指令停止进刀，待主轴转一转以上后退刀，以使孔底平整；镗孔完毕后要退刀时，往往为避免留下螺纹划痕而影响光洁度，应使主轴停止转动，并暂停1~3秒，待主轴完全停止后再退刀；横向车削时，应在主轴转过一转以后再退刀，可用暂停指令；在车床上倒角或打中心孔时，为使用倒角表面和中心孔锥面平整，可用暂停指令、主轴启动、换刀等。
在上一程序段运动结束后（即速度为0）开始执行暂停。
G04程序段只对自身程序段有效，并暂停所给定的时间。
通过在两个程序段之间插入一个G04程序段，可以使加工中断给定的时间，比如自由切削。
时间由P功能字指定。
单位为：
ms毫秒。
编程举例：
G04P1000'暂停时间为1000ms
刀具补偿指令
刀具半径补偿G40、G41、G42
G40：
取消刀具半径补偿
G41：
左刀补（在刀具前进方向左侧补偿）
G42：
右刀补（在刀具前进方向右侧补偿）
刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行。
刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令不得是G02或G03。
此指令需精确地测定刀具的半径，并且用测得的值进行刀具路径偏置值（刀具半径值）存贮在偏置值内存中，并且在程序中用D代码编程，使刀具偏置号和刀具半径值相对应。
当G41（G42）被指定时，刀具以等于半径的距离移动到偏置位置。
在执行（G42）之后，刀具偏置立即定位到程序块起始的垂线位置，移动之取决于偏置值。
图3.11刀具补偿方向（a）左刀补（b）右刀补
指令格式：
G17G41G00X10Y20D01
D：
G41/G42的参数即刀补号码（D00~D07），它代表了刀补表中对应的半径补偿值。
图3.12刀具半径补偿
编程举例：
如图3.12
G17G01G41（G42）X_Y_F_D_
'直线插补并对刀具进行半径补偿
G02X_Y_IJ_'圆弧插补
注：
在补偿过程中和取消补偿时，当前刀具移动的方向不能与之前刀具移动的方向相反。
例如：
G92G0X0Y0
G0G41X10Y10D01F1000
G1X20Y10
'若在此加上G1X5Y10，这条指令错误，与上面指令移动的方向相反，可改为G1X1Y50或不跟其反向的指令。
G0G40X0Y10'这条指令也是错的，此时刀具移动的方向与之前的方向正好相反，若改为G0G40X0Y0就对了
刀具长度补偿G43、G44、G49
G49：
取消刀具长度补偿
G43：
正向偏置（补偿轴终点加上偏置值）
G44：
负向偏置（补偿轴终点减去偏置值）
刀具长度补偿功能用于补偿刀具长度的偏差，它是从Z轴坐标指令值中加上或减去已存贮的刀具偏置值。
G43和G44具有模态的功能，当G43或G44被编程时，它将一直保持有效，并由G49指令取消。
编程举例：
G17G43G00X20Y30Z10H01
上面的指令中H为G43/G44的参数，即刀具长度补偿偏置号（H00~H07），它代表了刀补表中对应的长度补偿值。
图3.13刀具长度补偿
编程举例：
如图3.13
G90G00X5Z0F300
G43G0Z10H1'对刀具进行长度补偿
G01Z-10F1000
固定循环功能
数控铣床配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等。
使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。
继续加工孔时，如果孔加工的动作无需变更，则程序中所有模态的数据可以不写，因此可以大大简化程序。
固定循环的动作
孔加工固定循环通常由以下6个动作组成：
动作1——X轴和Y轴定位使刀具快速定位到孔加工的位置。
动作2——快进到R点刀具自初始点快速进给到R点。
动作3——孔加工以切削进给的方式执行孔加工的动作。
动作4——在孔底的动作包括暂停、主轴准停、刀具移位等等的动作。
动作5——返回到R点继续孔的加工而又可以安全移动刀具时选择R点。
动作6——快速返回到初始点孔加工完成后一般应选择初始点。
1．初始平面
初始平面是为安全下刀而规定的一个平面。
初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上。
2．R点平面
R点平面又叫做R参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面，距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2~5mm。
3．孔底平面
加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应考虑钻头对孔深的影响。
孔加工循环与平面选择指令（G17、G18、G19）无关，即不管选择了哪个平面，孔加工都是在XY平面上定位并在Z轴方向上钻孔。
固定循环的代码
1．数据形式
固定循环指令中的地址R与地址Z的数据以增量方式（G91）指定，R是指自初始点到R点的距离，Z是指自R点到孔底平面上Z点的距离（参见图3.14）
图3.14固定循环
2．孔加工方式Gxx
孔加工方式的指令一般格式如下：
GxxX_Y_Z_R_Q_P_F_L_；
X_Y_：
以增量方式指定要加工孔的位置。
Z_：
指定孔底平面的位置。
R_：
指定R平面的位置。
Q_：
在G73或G83方式中用来指定每次加工的深度（增量值且为正值）。
P_：
用来指定刀具在孔底的暂停时间，与在G04中指定P的时间单位一样，即以ms为单位，不使用小数点。
F_：
指定孔加工切削时进给速度。
这个指令是模态的，即使取消了固定循环，在其后的加工中仍然有效。
L_：
指定孔加工重复的次数，忽略这个参数时就认为是L1。
在G91方式下用一个程序段就能实现分布在一条直线上的若干个等距孔的加工。
L这个指令仅在被指定的程序段中才有效。
孔加工方式的指令以及Z、R、Q、P等指令都是模态的，只是在取消孔加工方式时才被清除，因此只要在开始时指定了这些指令，在后面连续的加工中不必重新指定。
如果
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