《FANUC系统数控编程》讲义文档格式.docx

1、 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

2、，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。 O1111 N10 G92 X100 Y200； N20 G90 G00 X50 Y60； N30 G01 X10 Y50 Z-5 F150 S300 T12 M03； . N120 G00 X-50 Y-60； 程序结束2程序号程序内容N130 M02； （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

3、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 AZ 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：N30 G01 X10 Y50

4、Z-5 F150 S300 T12 M03 ；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XY 坐标字ZF 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 G00G

5、99。 （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） 。3（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

6、*（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、% N G X、Y、Z 坐 标 字 U、V、W A、B、C I、J、K R F S T M D、H P L Q 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

7、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，4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

8、、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。5（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

9、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。6三、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

10、。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C G90 、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 1-4 G 代码系统 A

11、绝对值指令 X 轴移动指令 Y 轴移动指令 Z 轴移动指令 X Y Z 增量值指令 U V W（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： G00 X10.0 Y30.0 增量坐标编程： G00 U-15.0 V25.0图 1-4 绝对坐标与增量坐标7B、C 系统： G90 G00 X10.0 Y30.0 增量坐标编程： G91 G00 X-15.0 Y25.08第 2 章 数控车床

12、编程指令21 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

13、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

14、件编程原点。它属于一9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

15、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。10【例 1-1】设车刀刀尖的走刀路线 为“ABC”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： G90 G00 X30 Z0； G0

16、1 X30 Z-50； 半径编程： G90 G00 X15 Z0； G01 X15 Z-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：G90 X_ Z_； G91 X_ Z_； 【例 1

17、-2】如图 2-4 所示，车刀刀尖从 A 点出发，按照“ABC”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 G90 G01 X52 Z-20； X52 Z-57； 增量编程 G91 G01 X23 Z-20； X0 Z-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1122 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

18、据 ISO10561975（E）国际标准 制定的 JB320883 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

19、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 M03 M04 M05 M07 M08 M09 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 M

20、30 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 M98 M99 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 G00G99，FANUC 数控系统的 G12指令功能见表 2-2，供读者学习参考。表 2-2 FANUC 0i-T 系统常用 G 指令 G 代码 组 A G00 G01 G02 G03 G04 G10 G11 G20 G21 G27 G28 G32 G34 G36 G37 G40 G41 G42 G50 B G00 G01

21、G02 G03 G04 G10 G11 G20 G21 G27 G28 G33 G34 G36 G37 G40 G41 G42 G92 C G00 G01 01 G02 G03 G04 G10 G11 G20 06 G21 G27 00 G28 G33 01 G34 G36 00 G37 G40 G41 G42 G92 00 定 G52 G53 G52 G53 G54G59 G65 G65 G65 G52 00 G53 14 00 机床坐标系设定 选择工件坐标系 16 调用宏指令 G99 G95 G90 G91 G95 G90 03 G91 增量值编程 局部坐标系设定 G98 G94 G94

22、05 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 G90 G92 G94 G96 G97 G77 G78 G79 G96 G97 G20 G21 G24 G96 G97 02 01 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 X G88 G89 G88 G89 G88 G89 侧攻丝循环 侧镗循环 从参考点返回 螺纹切削 G85 G87 G85 G87 G85 G87 10 正面镗循环 侧钻循环 公制输入 返回参考点 G83 G8

23、4 G83 G84 G83 G84 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 G72 G73 G74 G75 G76 G80 G72 G73 G74 G75 G76 G80 G74 G75 G76 G77 G78 G80 00 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 A G70 G71 B G70 G71 C G72 G73 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（G54G59、G9

24、2） 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。G92 X_Z_；13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 G92 XD ZL 后，系统内部对（D,L）进行记忆，并建立了工件坐标系 XPOPZP。图 2-5 G92 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

25、 原点（编程原点） G92 X100 Z100； （2） 设 O2 为工件坐标系的 原点（编程原点） G92 X100 Z220图 2-6 G92 指令应用示例2预定义工件坐标系 G54G59 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 G54G59） 。系统允许预设定六个坐标系： G54工件坐标系 1 G55工件坐标系 2 G56工件坐标系 3 G57工件坐标系 4 G58工件坐标系 5 G59工件坐标系 6 格式：G54（或 G55、G56） 例： O0001； N10 G54； （调用工件坐标系 1） N20 G90 G00 X0

26、Z0； N100 G55； （调用工件坐标系 2） N110 G01 X0 Z0；14G54G59 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。 （）X 方向切削（切端面） ，记录 Z 值（ZA） （）Z 方向切削（切外圆） ，记录 X 值（XA） （）测量工件被切削部分的直径（D） （）Z 偏差= ZA X 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 G00 G00 指令使

27、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。G00 X_Z_； 说明： 指令后的参数（X、Z）是目标点的坐标。 常用于非加工时，刀具的快速移动。 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。折线的起始角是固定的（如=22.5或 45） ，它取决于各坐 标的脉冲当量。 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 G01 G01 指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发

28、，直线移动到目标点。G01 X_Z_F_ 说明：15X、Z 是目标点坐标。 F 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） 。 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64*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 2-8 G00、G01 指令应用示例 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。 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。 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：OAOPBCDEFGO。 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？） 。 编程。精加工程序见表 2-3。表 2-3 G00、G01 车削实例程序 编程方式 O1001 绝 对 坐 标 方 式 N10 G90 G92 X200 Z50 M03 S500； N15 G00 X66 Z0； N