数控车床程序编程

数控编程方法：

数控机床程序编制（又称数控机床编程）是指编程者（程序员或数控机床 *** 作者）根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控机床编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。

数控机床编程步骤

1．分析零件图样和工艺要求

分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：

确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。

采用何种装夹具或何种装卡位方法。

确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。

确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线 、程序终点（程序终点常与程序起点重合）。

确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。

确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。

2．数值计算

根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得数控机床编程所需要的所有相关位置坐标数据。

3．编写加工程序单

常用数控机床编程指令

一组有规定次序的代码符号，可以作为一个信息单元存贮、传递和 *** 作。

坐标字：用来设定机床各坐标的位移量由坐标地址符及数字组成，一般以X、Y、Z、U、V、W等字母开头，后面紧跟“-”或“-”及一串数字。

准备功能字（简称G功能）：

指定机床的运动方式，为数控系统的插补运算作准备由准备功能地址符“G”和两位数字所组成，G功能的代号已标准化，见表2-3；一些多功能机床，已有数字大于100的指令，见表2-4。常用G指令：坐标定位与插补；坐标平面选择；固定循环加工；刀具补偿；绝对坐标及增量坐标等。

辅助功能字：用于机床加工 *** 作时的工艺性指令，以地址符M为首，其后跟二位数字，常用M指令：主轴的转向与启停；冷却液的开与停；程序停止等。

进给功能字：指定刀具相对工件的运动速度进给功能字以地址符“F”为首，后跟一串字代码，单位：mm/min（对数控车床还可为mm/r）三位数代码法：F后跟三位数字，第一位为进给速度的整数位数加“3”，后二位是进给速度的前二位有效数字。如1728mm/min指定为F717。二位数代码法：F后跟二位数字，规定了与00~99相对应的速度表，除00与99外，数字代码由01向98递增时，速度按等比关系上升，公比为112。一位数代码法：对速度档较少的机床F后跟一位数字，即0 ~9来对应十种预定的速度。直接指定法：在F后按照预定的单位直接写上要求的进给速度。

主轴速度功能字：指定主轴旋转速度以地址符S为首，后跟一串数字。单位：r/min,它与进给功能字的指定方法一样。

刀具功能字：用以选择替换的刀具以地址符T为首，其后一般跟二位数字，该数代表刀具的编号。

模态指令和非模态指令 G指令和M指令均有模态和非模态指令之分模态指令：也称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到出现同组另一指令或被其他指令取消时才失效。见表2-3、表2-6 N001 G91 G01 X10 Y10 Z-2 F150 M03 S1500； N002 X15； N003 G02 X20 Y20 I20 J0； N004 G90 G00 X0 Y0 Z100 M02； 非模态指令：非续效指令，仅在出现的程序段中有效，下一段程序需要时必须重写（如G04）。

在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。

4．制作控制介质，输入程序信息

程序单完成后，编程者或机床 *** 作者可以通过CNC机床的 *** 作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。

5．程序检验

编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查--修改--再检查--再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。

上述编程步骤中的各项工作，主要由人工完成，这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造行业中，均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单，程序段数不多，程序检验也容易实现，因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备，不同文化程度的人均可掌握和运用，因此在国内外，手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。

数控机床编程中的代码

数控机床编程编制过程

把图纸上的工程语言变为数控装置的语言，并把它记录在控制介质上。

数控机床编程的主要内容

分析图样、确定工艺过程：进行零件工艺分析，确定加工路线、切削用量等工艺参数。

数值计算：对形状简单的零件（如直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，计算几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两元素的交点或切点的坐标值等；对形状复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），用直线段或圆弧段逼近，由精度要求计算出节点坐标值，这种情况可用计算机完成数值计算。

编写零件加工程序单编程人员根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。

程序校验与首件试切在有CRT图形显示屏的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验，此方法只能检验出运动轨迹是否正确，不能查出被加工零件的加工精度，因此，要进行零件首件试切。

数控机床编程程序段格式

每个程序段是由程序段编号，若干个指令（功能字）和程序段结束符号组成。

需要说明的是，数控机床的指令格式在国际上有很多标准，并不完全一致。而随着数控机床的发展，不断改进和创新，其系统功能更加强大和使用方便，在不同数控系统之间，程序格式上存在一定的差异，因此，在具体进行某一数控机床编程时，要仔细了解其数控系统的编程格式，参考该数控机床编程手册。

数控编程的工作内容是：

1、按工序及加工要求选用合适的工、夹具、加工设备与刀具，手工编制、编辑二轴及二轴半数控加工程序。使用UG等数控软件编写数控加工中心加工程序，然后绘制图纸把程序号和对应的刀具名称相对应、绘制图纸然后加工坐标系标注在图纸上，最后下发车间，由数控 *** 作工对刀调整切削用量进行工件加工。

2、进行三维造型，以及多轴、多机种数控加工的程序编制，对零件的数控加工质量进行分析与控制。

3、分析零件图、确定工艺过程及工艺路线、计算刀具轨迹的坐标值、编写加工程序、程序输入数控系统、程序校验及首件试切等。

数控铣床编程代码分为zhidao准备功能G代码和辅助功能M代码。

1、准备功能G代码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、坐标偏置等多种加工 *** 作。

G00 快速点定位、G01 直线插补、G02 顺时针圆弧插补、G03 逆时针圆弧插补、G04 暂停

G051 预读处理控制、G071 圆柱插补、G08 预读处理控制、G09 准确停止、G10 可编程数据输入、G11 可编程数据输入、G15 极坐标取消、G16 极坐标指令、G17 选择内XY平面、G18 选择ZX平面、G19 选择YZ平面、G20 英寸输入 等等。

2、辅助功能M代码用于指令数控机容床辅助装置的接同和关断，如主轴转/停、切削液开/关，卡盘夹紧/松开、刀具更换等动作。

M00 程序暂停、M01 程序选择停止、M02 程序结束、M03 主轴正转、M04 主轴反转 、M05 主轴停止、M06 换刀、M08 切削液开、M09 切削液关、M98 调用子程序等等。

下面是一个简单的数控编程示例：

O0001（程序号）

N10 G90 G40 G20（绝对编程，取消半径补偿，英制单位）

N20 T1 M06（选择刀具1，换刀）

N30 G54 G00 X0 Y0 Z05（工件坐标系，快速到达起点，离工件表面05英寸）

N40 G01 Z-01 F5（切削进入，以每分钟5英寸的速度向下移动01英寸）

N50 G02 X1 Y0 R01 F10（顺时针圆弧插补，以每分钟10英寸的速度，从当前位置到X=10英寸，Y=00英寸，半径为01英寸的圆弧）

N60 G01 X2 Y2 F20（直线插补，以每分钟20英寸的速度，从当前位置到X=20英寸，Y=20英寸）

N70 G03 X3 Y1 R1 F10（逆时针圆弧插补，以每分钟10英寸的速度，从当前位置到X=30英寸，Y=10英寸，半径为10英寸的圆弧）

N80 G00 Z05（快速抬刀，离工件表面05英寸）

N90 M30（程序结束）

以上程序的意思是，在工件坐标系下，从起点开始，先以每分钟5英寸的速度向下移动01英寸，然后以每分钟10英寸的速度绕半径为01英寸的圆弧运动到X=10英寸，Y=00英寸，再以每分钟20英寸的速度移动到X=20英寸，Y=20英寸，最后以每分钟10英寸的速度绕半径为10英寸的圆弧运动到X=30英寸，Y=10英寸。

数控车床编程入门方法

数控机床编程课，是数控专业的一门综合性较强的专业课，它要求学生不仅会读懂程序，还要会手工编写简单零件的加工程序。编程的入门较难，入门以后就显得简单一点。现把编程方法总结如下：

一、分析零件图样、确定加工工艺过程

分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，确定正确的加工方法、定位夹紧以及加工顺序、所用刀具和切削用量等，即制定加工工艺。这一个环节是数控编程的一个重要环节。其主要目的是确定数控加工的工艺路线、切削用量以及工件的定位、夹紧等。首先是数控加工工艺的划分，如加工端面、车外圆、切槽、切断等等;其次是刀具的选择，应该合理选择加工刀具;然后是工序顺序的安排，要求在确定工艺过程中，要做到加工路线短，进给、换刀次数少，充分发挥数控机床的功能，使加工安全、可靠，效率高。

走刀路线是指在加工过程中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向，它不仅包括了工步内容，还反映了工步顺序。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成d性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。

二、数值计算

根据零件的尺寸要求、加工路线及设定的坐标系，进行运动轨迹坐标值的计算。对于由圆弧和直线组成的简单零件，只要求计算零件轮廓上各几何元素的交点或切点的坐标，得出各几何元素的起点、终点、圆弧圆心的坐标值。如果数控系统无刀具补偿功能，还应该计算刀具刀位点的运动轨迹。对于由非圆曲线组成的复杂零件，由于数控机床通常只具有直线和平面圆弧插补功能，因而只能采用支线段或圆弧段逼近的方法进行加工，这时就要计算逼近线段和被加工曲线的交点(即节点)的坐标值。对于简单的平面运动轨迹，各几何元素坐标值的计算常由人工完成。对于运动轨迹十分复杂，或者是三维立体的，则坐标值的计算常借助于计算机来完成。对数控加工的零件，为了便于编程和尺寸间协调，尺寸最好从一个基准引注，有关坐标尺寸直接给出，用绝对编程方式就可以直接从图上看出坐标值。如果不是这样，最好改注过来。

三、编写程序单

根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、刀具号、切削参数以及辅助动作等，按照规定的指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单。在编写程序时应注意使程序简单，方便和直观。我们在建立工件坐标系时数控车床一般将程序原点设立在工件的右端面上。数控加工程序由一系列程序段构成，程序段又由指令字组成。编程之前，首先要弄清程序段的基本格式，常用指令的格式、功能及用途，实际上基本的加工指令不多，比如G00、G01、G02、G03等等;其次是加工路线要确定，尽量把路线上点的坐标值标示出来，这样在编程时才不容易出差;然后在编写程序单。程序编写的一般步骤总结如下：程序号---程序的内容---程序结束。程序的内容通常由三个部分组成：(一)准备阶段：工件坐标系的建立(绝对编程时必写)---选择刀具---主轴转动---快速定位(定位到靠近工件的几个毫米的位置);(二)、加工阶段：根据具体加工要求编写;(三)结束阶段：刀具快速退回(一般回到起刀点位置)---取消刀具数据补偿。如果是多把刀加工，每一把刀的加工过程重复上述三个阶段。必须要学生熟悉编程的这几个步骤，然后以不变应万变。对形状复杂的工件(棒料)，通常需要多把刀才能加工完成，编程时先分析工艺、确定夹具、刀具及其加工路线，写程序时把一把刀加工的内容写完以后，再考虑另外的刀具加工，这样编程就要容易一些。

加工程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行的，但书写程序时，一般按升序书写程序段号。

下面以华中数控为例 编写外圆精加工程序

O5566

G92 X60 Z20

M03 S450

M06 T0101

G00 X20 Z2

G01 X20 Z-11 F120

G02 X28 Z-15 R4

G01 X30 Z-15

X30 Z-32

X34 Z-32

X40 Z-35

X40 Z-42

G00 X60

Z20

M05

M30

以上就是程序编制的方法，分析工艺---划出走刀路线--建立坐标系并适当标注坐标---按格式写程序。对于初学程序的人，先用此方法多练习，到熟悉以后再写粗加工。当然，程序熟悉以后，走刀路线、坐标可以不标注出来，但思路一定要清楚，这样写的程序才不会出错。

编程的入门较难，入门以后就显得简单一点。只要你独立理清路线，写出一个完整的程序，那么再复杂的零件也用一样的方法编写程序。举一反三，数控编程就容易了。当然，要熟悉数控机床的功能与结构，有一定的机床 *** 作经验，还要熟悉零件的加工工艺，这样编制的程序才简单、实用。

三晶数控车床变频器主要特点：

1、低频力矩大、输出平稳

2、高性能矢量控制

3、转矩动态响应快、稳速精度高

4、减速停车速度快

5、抗干扰能力强

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数控机床编程实例

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常用的圆弧编程指令是G2和G3，使用时必须编入圆弧起点坐标，终点坐标、圆弧半径或中心坐标，可处理各种类型的圆弧编程。西门子810D/840D系统中的CT和RND指令也可以生成精确的圆弧轨迹，在加工轮廓中出现用圆弧与其他直线或圆弧相切连接的轨迹时，灵活运用CT和RND指令进行圆弧编程比使用G2和G3指令方便得多：

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一、两种特殊的圆弧编程指令：CT和RND

常用的圆弧编程指令是G2和G3，使用时必须编入圆弧起点坐标，终点坐标、圆弧半径或中心坐标，可处理各种类型的圆弧编程。西门子810D/840D系统中的CT和RND指令也可以生成精确的圆弧轨迹，在加工轮廓中出现用圆弧与其他直线或圆弧相切连接的轨迹时，灵活运用CT和RND指令进行圆弧编程比使用G2和G3指令方便得多：

1、RND指令处理轮廓拐点的圆弧过渡

RND指令的含义：轮廓拐点处用指定半径的圆弧过渡处理，并且和相关的直线或圆弧相切连接，数控系统自动运算各个切点的坐标。

参照图1 加工内容为底边外的其余轮廓，所用程序如下。

N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1

N010 X-70 Y-50

N015 M03 S1000 F500 Z-10

N020 G41 Y-20

N025 G1 Y70 RND=5

N030 G1 X-40 RND＝5

N035 G3 ×0 CR＝20 RND=5

N040 G3 ×40 CR=20 RND=5

N045 G1×70 RND=5

N050 G1 Y-30

N055 M30

程序中用RND＝5的格式表示轮廓拐点处用半径R5的圆弧过渡处理，并与相关的直线或圆弧相切连接，数控系统自动运算各个切点的坐标，程序中不需写入切点的坐标。而用G2和G3指令编写各处R5圆弧就必须计算各个切点的坐标（共10个点），还多了五条程序。

2、CT指令完成直线和圆弧或圆弧和圆相切边接

CT指令的含义是：经过一段直线或圆弧的结束点P1和另一个指定点P2生成一段圆弧并且和前面的直线或圆弧在P1点处相切，数控系统自动运算圆弧半径CT指令是模态的。

参照图2 加工内容为底边外的其余轮廓，所用程序如下：

N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1

N010 X-90 Y-120

N015 M03 S1000 F500Z-10

N020 G41Y-100

N025 G1 Y20

N030 X-60

N040 Yo

N045 CT X-20（第一个R20圆弧）

N050 X20（第二个R20圆弧）

N055 X60（第三个R20圆弧）

N060 G1 Y20

N065 G1×90

N070 Y-100

N075 M30

用CT在编制程序时只需输入切点坐标而不用写入圆弧半径，也不用判断圆弧的方向，在直线和圆弧或多段圆弧相切连接的轮廓编程时使用非常方便。

3、CT和RND指令在极坐标系中的应用

在极坐标系中用G2和G3指令编程时有一个限制，极点必须设定在所编程圆弧的中心。而用CT和RND指令就很好地克服了这一障碍。

（1）RND指令在极坐标系中的应用

参照图3在数控铣床加工4个30度的V型槽，以90度位置的V型槽为例程序如下。

N005 G54 G0 T1 D1 Z100

N010 G111 Xo YO

N015 AP=90-15 RP=110

N020 M03 S1000 F500 Z10

N025 G42 RP=100

N030 G1 RP=0 RND=10

N035 G1 RP=100

N040 M30

（2）CT指令在极坐标系中的应用。

参照图4 加工上部的3段圆弧和2段直线相切连接的部位，程序如下。

N005 G54 G90 Go Z100 T1 D1

N010 G111 XO YO

N015 AP=90-36-18 RP=150

N020 M03 S1000 F500 Z-10

N025 G42 RP=130

N030 G1 RP=14266/2

N035 CT AP=90-18

N040 AP=90+18

N045 AP=90+18+36

N050 G1 RP=150

N055 M30

图3和图4 这两种类型的工件加工部位使用算术坐标系编程数据处理比较麻烦，在极坐标系中用G2和G3指令编程圆弧时极点必须设定在所编圆弧的中心，需要一些计算工作，而使用RND和CT指令编程圆弧时，极点就不必设定在所编圆弧的中心，极点可以设定在任意的方便数据处理的位置。图3和图4 这两种类型的工件加工部位在编程时使用极坐标且极点设定在工件中心最为方便。

二、特殊刀具补偿方法在加工扇形段导入板中的应用

1、一般的刀具补偿方法

参照图5 ，在数控铣上用40mm立铣刀加工60H7的槽，按照槽的边界线进行编程，使用的程序如下。

N005 G54 G90 Go Z100 T1 D1

N010 X-150 YO

N020 M03 S300 F100 Z30

N025 G42 Y30

N030 G1×150

N035 Y-30

N040 X-150

N050 M30

实际加工中要经过粗加工、半精加工和精加工运行三次程序，对应的半径补偿值先大后小分别是22mm，205mm，20mm（理念值，最终的半径补偿值要经过实际测量确定）。

2、特殊的刀具补偿方法

参照图5，在数控铣床上40mm立铣刀加工60H7的槽，按照中心线进行编程，使用的程序如下。

N005 G54 G90 GO Z100 T1 D1

N010 X-150 YO

N020 M03 S300 F100 Z30

N025 G42 X-140

N030 G1 X150

N035 GO Z100

N040 G40 X-150

N050 Z30

N055 G41 X-140

N060 G1 X150

N065 GO Z100

N070 M30

实际加工中要经过粗加工、半精加工和精加工运行三次程序，对应的半径补偿先小后大分别是8mm、95mm，10mm（理论值，最终的半径补偿值要经过实际测量后确定），最终的半径补偿理论值＝槽的宽度/2-刀具半径。在程序中分别用G41和G42激活两次刀补，增加了一次空行程，这种使用刀具半径补偿的方式在加工一般类型的工件时显得很麻烦，但是在加工特定类型的工件时使用这种方法就会使编程工作变得非常简单。

3、在加工扇形段导入板中的应用

在一些比较特殊槽体的加工中，图纸中只标注槽的宽度、深度和中心线的形状尺寸，针对这一类型的工件，按照中心线进行编程，加工中应用特殊的刀具补偿方法。

参照图6，这是我公司薄板厂连铸设备中使用的扇形段导入板，它是扇形段导入装置中的关键零件。用Tk6920数控锉铣床的加工七条128×44mm导入槽。该工件的七条导入槽是由多段圆弧和直线相切连接构成，图纸中只标注了槽的宽度、深度和中心线的形状尺寸，以上部第一个导入槽为例说明特殊的刀具补偿使用方法，按照中心线进行编程。

程序名称：CA01

程序内容：N5 G54 G90 G64 GO Wo Z150 T1 D1（调用第一个刀号）

N10 G111 XO YO

N15 X=-1804-100 Y=464424

N20 M04 S250 F200 Z-44

N25 G41 X=IC（50）（激活刀补开始加工槽体的上边界）

N30 G1 X=-1804+920617

N35 CT AP=90-1603 RP=14995

N40 G1 AP=90-1603 RP=14995+100

N45 GO G40 X=IC（100）Z150

N50 X=-1804-100 Y=464424 T1 D2（调用第二个刀号）

N55 G42 X=IC（50）（激活刀补开始加工槽体的下边界）

N60 G1 X=-1804+920617

N65 CT AP=90-1603 RP=14995

N70 G1 AP90-1603 RP=14995+100

N75 GO G40 X=IC（100）Z150

N80 M30

槽的宽度和中心线不对称，程序中用了两个刀号，加工槽体的上边界时用D1，加工槽体的下边界是时用D2，实际加工中用50mm铣刀要经过粗加工、半精加工和精加工运行三次程序，对应的半径补偿值先小后大分别是D1=100mm，12mm,125mm,D2=13mm,15mm,155mm

如果使用一般的刀具补偿使用方法，按照槽的边界线进行编程，就要计算槽的边界线中各段圆弧和直线切点的坐标以及各段圆弧的半径，计算量是非常大的。而按照中心线进行编程就可直接使用力纸上标注的尺寸，避免了大量、繁琐的数据计算工作，保证了程序中所用数据的准确性，极大的提高了编程效率。

其方法有两个特殊：（1）按照中心线进行编程而不是按照真实的加工边界线进行编程。（2）刀具补偿值按照粗加工、半精加工和精加工的顺序逐渐加大，理论补偿值二加工的边界到中心线的距离－－刀具半径。优点是直接使用图纸上标注的尺寸进行编程，保证了程序中所用数据的准确性，不需进行大量繁琐的数据计算工作。

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