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第一章 数控机床简介 2
1、数控机床的组成 2
1.1、控制介质 2
1.2、数控系统 2
1.3、伺服系统 2
1.4、辅助控制装置 2
1.5、机床本体 2
2、 数控机床的分类 3
1、开环控制 3
2 、闭环控制 3
3 、半闭环控制 3
第二章 数控加工工艺 4
1、数控加工工艺的内容 4
2、数控加工程序及编制过程 5
2.1、数控加工程序的概念 5
2.2 程序编制的分类 5
2.3 程序编制的一般过程 5
2.4 手工编程的步骤 5
3 、数控加工基础知识 6
3.1 坐标系 6

第一章 数控机床简介
1、数控机床的组成
数控机床主要是由数控系统、伺服系统、辅助控制装置、机床本体、控制介质组成。
1.1、控制介质
控制介质是指将零件加工信息传递到控制介质去的程序载体。常用的有磁盘、U盘、移动硬盘等。
1.2、数控系统
数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。它接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。
1.3、伺服系统
伺服系统是数控机床的执行机构，是由驱动和执行两大部分组成。它接受数控系统的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。常用的位移执行机构有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机，后两者均带有光电编码器等测量元件。
1.4、辅助控制装置
辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。
1.5、机床本体
机床本体是数控机床的主体。

2、 数控机床的分类
按照执行机构的控制方式分类：
1、开环控制
开环数控机床一般采用由功率步进电机驱动的开环进给伺服系统，即不带反馈装置的控制系统。其执行机构通常采用功率步进电动机。数控装置发出的脉冲指令通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角度，再经过传动系统，带动工作台或刀架移动。
2 、闭环控制
闭环数控机床的进给伺服系统，是将位置检测装置安装于机床运动部件上，加工中心将测量到的实际位置值反馈。数控装置将反馈信号与位移指令进行比较，根据其差值与指令进给速度的要求，按一定规律转换后，得到进给伺服系统的速度指令。另外与伺服电动机刚性联接的测速元件，随时实测电动机的转速，得到速度反馈信号，将其与速度指令信号相比较，以其比较的差值对伺服电动机的转速随时进行校正，直至实现移动部件工作台的最终精确定位。
3 、半闭环控制
半闭环控制数控机床，是将位置检测装置安装于驱动电动机轴端或安装于传动丝杠端部，间接地测量移动部件的实际位置或位移，其精度高于开环系统，低于闭环系统。

第二章 数控加工工艺
1、数控加工工艺的内容
数控加工工艺，就是用数控机床加工零件的一种方法。数控加工与普通机床加工在方法和内容上很相似，但加工过程的控制方式确有很大区别。在用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与顺序安排、刀具的几何形状、走刀路线及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑而决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体工艺问题，不仅仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中，由数控机床自动执行。也就是说，本来是由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。
数控加工工艺方案是编制数控加工程序的依据。

数控加工工艺主要包括以下几方面的内容：
1 ）数控加工内容的选择
选择并决定对某个零件进行数控加工时，一般情况下，并非全部加工内容都采用数控加工，通常只是选择其中一部分进行数控加工。
2 ） 数控加工工艺性分析
A）构成零件轮廓的几何元素
B）数控加工的定位基准
3 ）数控加工的工业路线设计
A）工序的划分
B）工步的划分
C ）加工顺序的安排
D）数控加工工序与普通工序的衔接
4 ）数控加工工序的设计
A）进给路线的确定
B）工件安装的选择
C）数控刀具的选择
D）切削用量的选择
E）对刀点与换刀点的确定
2、数控加工程序及编制过程
2.1、数控加工程序的概念
数控加工程序，就是按照系统规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。（按照数控加工工艺用数控指令把加工工艺过程表现出来的一种文件）这种数控系统可以识别的指令集称为程序，制作程序的过程称为数控编程。

2.2 程序编制的分类
1） 手工编程 由编程员或操作者以人工方式完成整个加工程序编制工作的方法。
2） 自动编程 自动编程又称为计算机辅助编程。定义：利用计算机（含外围设备）和相应的前置、后置处理程序对零件源程序进行处理，得到加工程序单的一种编程方法。
2.3 程序编制的一般过程
无论是手工编程或自动编程，编程的一般过程：图样分析---辅助准备---制定加工工艺---数学处理----填写程序单---制备控制介质----程序校正----首件试切。
2.4 手工编程的步骤
1 ） 图样分析 包括对零件轮廓形状、尺寸、表面粗糙度、材料等技术要求进行的分析。
2 ） 辅助准备 包括确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、对刀点等。
3 ） 工艺处理 明确加工内容，决定加工方案、加工顺序，选择刀具、分配加工余量、确定合理的走刀路线和方向以及切削用量等。
4 ） 数学处理 零件尺寸分析，在工件坐标系上计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。对于形状复杂的零件（如非圆曲线、曲面组成的零件），数控系统的插补功能不能满足零件的几何形状时，必须计算出曲面或曲线上一定数量的离散点，点与点之间用直线或圆弧逼近，根据要求的精度计算出节点间的距离。
5 ） 填写加工程序单 按照数控系统规定的指令代码及程序段格式，逐段编写零件程序。
6 ） 制备控制介质 数控机床在自动输入加工程序时，必须有输入用的控制介质，如U盘等。
7 ） 程序校正 程序清单必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是将程序内容输入到数控装置中，机床空刀运转，若是平面工件，可以用笔代刀，以坐标纸代替工件，画出加工路线，以检查机床的运动轨迹是否正确。若数控机床有图形显示功能，可以采用模拟刀具切削过程的方法进行检验。但这些过程只能检验出运动是否正确，不能检查被加工零件的精度，因此必须进行零件的首件试切。首次试切时，应该以单程序段的运行方式进行加工，监视加工状况，调整切削参数和状态。

3 、数控加工基础知识
本章主要建立和强调几个重要的基本概念：
1、 坐标系及分类
2、 绝对/增量尺寸
3、 机床零点M、工件零点W、参考点R
4、 加工平面（G17/G18/G19）

3.1 坐标系
在数控加工中规定，机床坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。坐标系中X、Y、Z坐标轴及方向如图所示：
坐标系用于定义空间或平面上各点和轮廓的位置，空间上任意一点可用坐标值X...Y...Z...来确定。
当一个工件的各点和轮廓用角度和半径表示时，可用“极坐标”来表示更方便。极坐标的极点称为“极”是其它各点和轮廓的基准点，半径称为极半径，角度称为极角。

坐标系分为：机床坐标系、基础坐标系、工件坐标系、当前工件坐标系。

3.1.1 机床坐标系
数控机床是用来加工工件的平面、内外轮廓、孔等工序，通过三轴或多轴联动来加工空间曲面零件，为了在加工零件中确定工件在机床中的位置，必须建立机床坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床加工运动的基本坐标系。它是考察刀具在机床上的实际运动位置的基准坐标系。
数控机床坐标系为右手笛卡儿坐标系，由机床所有实际存在的三个几何轴建立的坐标系，三个坐标轴互相垂直。
机床坐标系的位置与机床的类型有关，各轴的方向可由右手直角坐标系的规则来判断。机床坐标系中各轴的零点为机床坐标系零点M. 数控龙门镗铣床主要轴：X-Y-Z ；数控落地铣镗床主要轴：X-Y-Z-W 。
数控加工人员首先应熟练掌握本机床所有各轴及各轴的正、负方向，判定机床坐标系的构成。坐标系是工件加工编程的依据，对实际加工操作和程序编制极为重要。如图 ：
机床坐标轴方向不同的坐标系，其G02/G03判定也就不同，G02/G03的判定不能简单的用顺时针/逆时针定论，而要根据机床坐标系来定。

3.1.2 工件坐标系
为了方便起见，在数控编程时往往采用工件上的局部坐标系（称为工件坐标系），即以工件上的某一点（工件原点）为坐标系原点进行编程。工件坐标系用于描述工件的几何轮廓，数控加工程序中的几何数据一般是参照工件坐标系。工件坐标系一般是直角坐标系，并且与具体的工件相联系。是用来确定工件几何形体上个要素的位置而设置的坐标系。

3.1.3 机床零点、工件零点、编程零点
机床坐标系的原点称为机床零点M，它是固定的点，由机床生产厂家在设计机床时确定。也出机床零点M是机床坐标系的设计零点，在机床安装后是固定不变的。

工件坐标系的原点称为工件零点W，它是由编程人员在编制程序时，根据零件的特点选定的（是为工件加工编程而选择的编程零点）。工件零点的位置是任意的，它可由编程者任意选择工件上一点作为工件零点（也可在工件之外选择一点作为工件零点）。有些情况下必须使用反方向位置的参数，因此在零点左边的位置就具有负号，在选定工件零点的位置时应注意。

工件零点W和机床零点M的相互关系。在加工时，工件安装在机床上，这时只要测量工件原点相对机床原点的位置坐标（称为零点偏置，由零点偏置G54/G57确定），并将该坐标值输入到数控系统中，数控系统则会自动将原点偏置加入到刀位点坐标中，使刀位点在编程坐标系下的坐标值转化为机床坐标系下的坐标值，从而使刀具运动到正确的位置。既：工件装夹到机床后，工件编程零点W在机床坐标系内一点的坐标值（X、Y、Z），作为零点偏置写入设置偏置G54/G57内。
测量原点偏置实际上就是我们在数控机床操作中通常所说的“对刀”操作。

机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上精确调整设置的位置，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。
数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀具返回参考点的操作，这样通过返回参考点，就确定了机床原点。当控制系统启动是返回参考点后，可使控制系统与机床同步，各种补偿和软限位设置生效。

数控编程采用的坐标系称为编程坐标系，数控程序中的加工刀位点坐标均以编程坐标系为参照进行计算。一般情况下，编程零点是编程人员在计算坐标植时的起点，编程人员在编制程序的时候，不考虑工件在机床上的安装位置，它只是根据零件的特点及尺寸来编程。因此，对一般的零件来讲，工件零点既为编程零点。有时，同一工件在加工时根据加工需要可选择不同的点作为工件零点或编程零点。

总之，工件装夹到机床上时，需要根据机床坐标系确定工件坐标系的位置。工件坐标系零点W，是编程人员在编写程序时，在工件上建立的坐标系，理论上工件零点设置是任意的，但实际上，它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。选择工件坐标系时应注意：
1）工件零点应选择在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；
2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；
3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上；
4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；
5）Z 轴方向上零点一般设在工件表面；
6）编程时应将刀具起点和程序原点设在同一处，这样可以简化程序，便于计算。

3.1.4 运动方向
对于具体机床来说，有的是刀具移动工作台（工件）不动，有的则是刀具不动而工作台（工件）移动。然而无论工件的结构是刀具移动还是工件移动，机床坐标系的运动永远假定刀具相对于静止的工件而运动。同时，运动的正方向是增大工件和刀具之间距离的方向。

3.1.5 工件点描述举例：
在坐标系中每个点均可以通过方向（X、Y 和Z）和数值明确定义。工件零点始终为坐标X0、Y0 和Z0，为了简化起见，我们在此示例中仅采用坐标系的X/Y平面。因此，点P1 到P4 具有以下坐标：
P1 为 X100 Y50 P2 为 X-50 Y100
P3 为 X-105 Y-115 P4 为 X70 Y75

在铣削加工中还必须给出进给深度。因此我们也必须给第三个坐标赋值（在此情况下为Z 坐标）举例： 点P1 到P3 具有以下坐标：
P1 为X10 Y45 Z-5
P2 为X30 Y60 Z-20
P3 为X45 Y20 Z-15

3.1.6 极坐标
在之前我们所说明的坐标均在直角坐标系中，我们称之为“直角坐标系”。但是另外还有一种坐标系可以使用，也就是“极坐标系”。
如果一个工件或者工件中的一部分是用半径和角度标注尺寸，则使用极坐标非常方便。标注尺寸的原点就是“极点”举例：
点P1 和P2 可以以极点为基准，具有以下坐标：
P1 为半径＝100 角度＝30°
P2 为半径＝60 角度＝75°

3.1.7 空间坐标 （可编程零点偏置）
空间坐标包含了把一个直角坐标系转换为另一个直角坐标系的运算规则。
在一个空间坐标中可以使用以下功能：
1、 零点偏置 2、 旋转 3、 镜像 4、 比例
以上功能可单独使用，也可一起使用。
在实际加工中，加工一个倾斜轮廓的方法是将倾斜轮廓沿着机床轴平行装夹。另一个方法是利用可编程的空间坐标系来移动或旋转坐标系，按工件方向生成生成一个坐标系。工件可任意摆放，使加工和编程简化。
利用可编程的空间坐标：
1、 可以把零点移动到工件的任何地方。
2、 旋转坐标系使其与所需要的 工件加工面平行。
3、 可以在与机床轴倾斜位置处装夹的工件平面上加工孔。
4、 一次装夹加工多个平面。

3.2 绝对/增量尺寸
绝对尺寸：在坐标系中用绝对尺寸描述各点的位置时，其坐标值都是参考当前坐标系的零点。所有各点只有一个基准点。
增量尺寸：在坐标系中用增量尺寸描述各点位置时，其坐标值不是参考当前坐标系的零点，下一点的坐标用当前点到下一点的距离和方向表示。

3.3 加工平面
平面定义：一个平面由坐标系中的两个坐标轴确定，或者说每两个坐标轴确定一个平面，如：X-Y平面，第三个坐标轴始终垂直于该平面，并定义刀具进给深度（比如用于2½ D 加工）。如：垂直于X-Y平面的第三坐标轴Z，成为第三轴或进给轴。

3.4 走刀路线与对刀点的选择
3.4．1 走刀路线的选择

3.4．2 对刀点的选择
4。 认识理解和编制程序
数控程序是由为使机床运转而给与数控装置的一系列指令的有序集合所构成的。靠这些指令使刀具按直线或者圆弧及其他曲线运动，控制主轴的回转、停止、切削液的开关、自动换刀装置和工作台自动交换装置的动作等。不同控制系统，其程序结构、G指令、M指令、程序名及子程序调用格式不尽相同，我们后面主要学习的内容是SINUMERIK840D数控系统。

4.1 程序结构 零件程序的结构形式要求符合DIN66025 标准。一个（NC-/零件-）程序由程序名和一系列程序段构成（参见下表），每个程序段描述一个加工步骤，在一个程序段中以字的形式写出各个指令。而字是由地址符和数值所构成的，如：X（地址符）100.0（数值）Y（地址符）50.0（数值）。在加工步骤中，最后一个程序段包含一个特殊字，表明程序段结束：M2,M17, M30。

4.1.1 零件加工程序包含内容：
1）程序名称 如： XNLW
每个程序有一个程序名，程序名可以自由选取，但必须遵守以下规则： 开始的两个符号必须为字母（也可以一个字母带下划线）、 其它字母、数字举例：_MPF100 或者WELLE 或者WELLE_2。程序名中只有开始的24 个字符可以显示
2） 编程语言单元
符号集在编制NC 程序时，下面的符号可以使用：
大写字母：A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, (O), P, Q, R,
S, T, U, V, W, X, Y, Z
需要注意：字母“O”不要与数字“0”混淆。
小写字母： a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, u, v,
w, x, y, z
数字： 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
小写字母和大写字母没有区分。 特殊符号
3 ）程序段
如同语言一样，NC 程序由程序段组成；程序段又由字构成。“NC 语言”的一个字由一个地址符和一个数字或者一串数字组成，它们表示一个算术值。一个字的地址符通常为一个字母。数字串可以包含一个符号和小数点，符号位于地址字母和数字串之间。正号（+）可以省去。一个程序段中字由程序段号、准备功能、尺寸字、进给速度、主轴功能、刀具功能、辅助功能、刀补功能等构成的。

一个程序段中字的顺序，为了使程序段结构清晰明了，程序段中字应按如下顺序排列：
N10 G… X… Y… Z… F… S… T… D… M…
2 有些地址也可以在一个程序段中多次使用（比如：G…, M…, D…).

主程序段/辅助程序段
在主程序段中，必须定义所有所要求的字，从而可以加工以此主程序段开始的操作顺序。
程序段号
主程序段通过一个主程序段号标识符号“：”和一个正整数（程序段号）构成。程序段号总是位于一个程序段的起始处。
在一个程序中主程序段号必须非常明确，这样在查找时会有一个明确的结果。 举例:10 D2 F200 S900 M3
辅助程序段也称程序段号或顺序号字。一个辅助程序段号由一个字符"N" 和一个正整数构成。程序段号总是位于一个程序段的起始处。举例 ： N20 G1 X14 Y35
N30 X20 Y40
在一个程序中辅助程序段号必须非常明确，这样在查找时会有一个明确的结果。程序段号的顺序可以任意，但是一般推荐使用上升的程序段序列。也可以编程NC 程序段而不带程序段号。需要注意的是，数控程序是按程序段的排列次序执行的，与顺序段号的大小次序无关，即程序段号实际上只是程序段的名称，而不是程序段执行的先后次序。
4）程序结束字 M02/M30/M17

4.1.2 加工程序分类
加工程序分主程序如：FD12，以M02/M30结束。子程序如：L123或TK12以M17结束，和各种固定循环程序，如：CYCLE81，固定循环程序也是一种子程序。
子程序的结构与主程序相同，子程序与主程序基本没有什么区别，子程序包含一些重复出现的轮廓形状及加工循环。
在一个主程序内可调用一个或几个子程序，子程序还可以调用其它子程序。
子程序也可以用RET代替M17表示子程序结束，RET必须在单独的程序段编程。
子程序调用必须在一个独立的NC程序段中编程。
在主程序中调用子程序 ，例如：
N10 G0 G19 G90 S200 M3 T1 D1
N20 Z60 X40 Y5
N30 L123

主程序也可以作为子程序被调用，这时被调用的主程序的程序结束M30按M17处理（通过返回调用程序使程序结束）
注意：程序调用时控制系统先搜索主程序目录，如果将要调用的主程序和子程序名相同，主程序将被调用，而想调用的子程序没有被调用。因此，无论是主程序、子程序，程序名不要相同。
子程序也可以作为主程序启动。

4.2跳越块、注解信息
在每次程序通过不能执行的数据块都能跳越。要跳越的数据块应在块号前面标明“；”。几个相连块亦可跳越，跳越块的指令不执行，程序从下一个不跳越的块继续。
例： N10... ；执行
； N20... ；跳越
N30... ；执行
； N40... ；跳越
注解 ：为了使其它用户和程序员更容易理解 NC 程序，建议在程序中插入有意义的注解。注解只对当前的程序段起显示说明其内容的作用，并不执行。注解附加在程序段后面，用分号（“；”）将它与 NC 程序段的的程序节隔开。
例：N10 G2 F100 X30 CR=20 ；XIYUAN R=20
分号（“；”）后面的内容说明在加工中执行半径R=20mm的顺时针的圆弧插补。注解必需在“；”后面，XIYUAN R=20在屏幕上显示其内容并不执行。
4.3常用数控系统功能简介
在数控加工程序中，是用各种准备功能G指令、辅助功能M指令以及F、S、T等其他指令功能来描述工艺过程的各种操作和运动的特征，G指令和M指令是程序的基础，G指令称为准备性工艺指令，M指令称为辅助性工艺指令。
G代码
组别
SIEMENS系统
G00

01
快速移动点定位
G01
直线插补
G02
顺时针圆弧插补
G03
逆时针圆弧插补
G04
00
暂停
G17

08
XY平面选择
G18
ZX平面选择
G19
YZ平面选择
G40﹡

09
刀具补偿注销
G41
刀具补偿——左
G42
刀具补偿——右
G54
11
零点偏置
G55

G56

G57

G70
06
英制
G71
米制
G90﹡
13
绝对编程
G91
增量编程
4.3.1 准备功能G指令
准备功能亦称G功能，它是由地址字G及其后面的两位数字组成，共有100种（G00～G99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。主要是用来规定机床运动的类型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。右表是目前较为流行的三种数控系统的部分功能指令。

4.3.2．辅助功能字
辅助功能也称为M功能，由地址字“M”及其后两位数字组成，共有100个（M00～M99）。常用的M代码如表。辅助功能主要用于控制数控机床及其辅助装置的接通和断开（即开关动作），表示机床各种辅助动作及其状态。常用的M指令有以下几种。

1）．M00程序暂停
用以停止主轴旋转、进给和冷却液。以便执行某一个手动操作，如手动变速、换刀等工作。在此以前的模态信息全部被保存下来，相当于单程序段停止。按下控制面板上的循环启动键后，可继续执行下一段程序。
2）．M01程序计划停止
与M00相似，不同的是必须在控制面板上预先按下“任选停止”开关，当执行完编有M01指令的程序段的其他指令后，程序即停止。若不按“任选停止”开关，则M01不起作用，程序将继续向下执行，一般用于关键尺寸的抽样检查或临时停车。
3）．M02程序结束
该指令编写在最后一条程序段中，用以表示加工程序全部结束，使主轴、进给、冷却液都停止，，数控系统复位。
4）．M03、M04、M05主轴指令
分别指令主轴顺时针、逆时针旋转和主轴旋转停止。
5）．M06换刀指令
用于具有自动换刀装置的机床。
6）．M07、M08、M09切削液开关指令
M07、M08分别命令2号冷却液（雾状）和1号冷却液（液状）开，M09命令冷却液关
7）．M30程序结束
数控系统复位，光标返回到程序的第一条语句，准备下一个零件的加工。
表3-2 常用的M代码功能
代码
功能说明
代码
功能说明
M00
程序暂停
M03
主轴正转
M01
有条件程序暂停
M04
主轴反转
M02
程序结束
M05
主轴停止
M30
程序结束并返回程序起点
M07
1号切削液打开
M09
冷却液关
M08
2号切削液打开
M99
子程序结束
M09
切削液关闭
4.3.3、其他功能指令
（1）尺寸字：也叫尺寸指令，主要用来指令刀位点坐标位置。如X、Y、Z主要用于表示刀位点的坐标值，而I、J、K用于表示圆弧刀轨的圆心坐标值（参见G02、G03指令中的内容）。
（2）进给功能字：以字符F开头，因此又称为F指令，用于指定刀具插补运动（即切削运动）的速度，称为进给速度，单位是毫米/分钟（mm/min）。
（3）主轴转速功能字：以字符S开头，因此又称为S指令。用于指定主轴的转速，以其后的数字给出，单位是转/分钟（r/min）。
（4）刀具功能字：用字符T及随后的号码表示，因此也称为T指令。用于指定加工时采用的刀具号，该指令在加工中心上经常使用。
4.3.4 固定循环代码
固定循环指令是指数控系统产家为了编程方便，简化程序而设计的，利用一条指令即可由数控系统自动完成一系列的固定加工的循环动作功能。也就是数控系统产家的加工子程序。因为固定循环多用于孔加工,因此也称之为"钻孔循环"。常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。

4.3.5 常用功能代码的属性
1. 模态/非模态有效的地址
模态有效的地址具有编程的值，并一直有效（对于所有后续的程序段），直至在同一个地址下编程一个新的数值。非模态有效的地址仅适用于它所编程的程序段。
举例
N10 G01 F500 X10
N20 X10 ；进给一直有效，直至

4.4常用数控编程工艺指令
（一）定位指令
1．尺寸参数，绝对值指令/相对值指令，G90/G91
功能：使用G90/G91 指令您可以确定如何描述到给定位置的运行
（1）绝对尺寸输入 G90指定NC程序中的刀位坐标是在某个坐标系原点为基准来计算和表达的。比如在工件坐标系G54中, G90以当前有效的坐标系零点为基准,用绝对尺寸编程刀具应该往哪个方向运行
（2）相对尺寸输入 G91则指定NC程序中每一个刀位点的坐标都是以其相对于前一个刀位点的坐标增量来表示的。即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。
这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序中可以混用，同一个程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。
3．公制、英制尺寸转换指令，G70/ G71
编程调用 G70 或者G71
指令说明 ：G70 英制尺寸说明(长度[inch])
G71 公制尺寸说明(长度[mm])
功能：在生产图纸中工件相关的几何数据可以用公制尺寸编
程，也可以用英制尺寸编程。
3．坐标平面选择指令
调用格式：G17/G18/G19
G17为XOY坐标平面选择指令；G18为XOZ坐标平面选择指令；G19为YOZ坐标平面选择指令。
平面定义：一个平面由坐标系中的两个坐标轴确定，如：X-Y平面，垂直于X-Y平面的第三坐标轴Z，成为第三轴或进给轴。
功能：在数控加工程序中，需要定义当前平面，正确选定加工平面，它们是控制系统确定刀具半径补G41/G42、圆弧插补G02/G03的重要依据和条件偿。
根据图示，注意区别各加工平面G17/G18/G19内，各轴的名称、位置和方向的相互关系。
在NC 程序中，工作平面用G17、G18 和G19 表示：
平面 名称 横向进给
X/Y G17 Z
Z/X G18 Y
Y/Z G19 X

2．工件坐标系零点偏移指令（G54～G57指令）G505 到G599, G53
G53为选择机床坐标系；G54～G57为选择工件坐标系1～工件坐标系4，这类指令是续效指令。
3指令说明
G53 以程序段方式取消当前可设定零点偏移和可编程零点偏移。
G54 bis G57 调用第二个到第五个可设定零点偏移/框架 (不包括偏移、旋转、镜像或者比例）。
G505 ... G599 调用第6 到第99 可设定的零点偏移。
功能：
G54- G57是数控系统上设定的寄存器地址，其中存放了加工坐标系（一般是对刀点）相对于机床坐标系的偏移量。当数控程序中出现该指令时，数控系统即根据其中存放的偏移量确定加工坐标系。通过可设定的零点偏移在所有轴中，工件零点以基本坐标系中的零点为基准进行调节。这样可以通过G 指令，在不同的程序之间调用不同夹具时的零点。其它可设定的零点偏移, 可以使用指令G505 到599。这样，您可以在需要时通过4 个预先设定的零点G54 到G57,或者由机床数据在零点存储器中存放共计100 个可设定的零点偏移。
（二）常用加工工艺的指令
1．快速定位指令G00
编程格式：G00 X__ Y__ Z__ ；
功能：快速点定位，即指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点。用于刀具在非切削状态下的快速移动，其移动速度取决于机床本身的技术参数。如刀具快速移动到点（100，100，100）的指令格式为：
G00 X100.0 Y100.0 Z100.0
G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易发生干涉。
2．直线插补指令G01
编程格式：G1 X… Y… Z … F…
G1 AP=… RP=… F…
参数说明： X Y Z 直角坐标的终点
AP= 极坐标的终点，这里指极角
RP= 极坐标的终点，这里指极角
F 进给率，单位为毫米/分钟
功能：刀具用G1 在与轴平行，倾斜的或者在空间里任意摆放的直线方向上运动，可以用直线插补功能加工3D平面，槽等，是进行切削运动的两种主要方式之一。。
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指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件按直线方式由当前位置移动到程序段中规定的位置（a、b、c）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。
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操作顺序：刀具以进给率F 从当前起始点向编程的目标点直线运行。工件在这个轨迹上进行加工。您可以在直角坐标或者极坐标中给出目标点。举例：G1 G94 X100 Y20 Z30 A40 F100
以进给100 毫米/分钟的进给率逼近X,Y，Z 上的目标点；回转轴A 作为同步轴来处理，以便能同时完成四个运动。
G1 模态有效。在加工时必须给出主轴转速S 和主轴旋转方M3/M4。
3、圆弧插补指令G02、G03
（1） 常用指令格式：

G2/G3 X… Y… Z… I… J… K…
在XY平面上的圆弧：
G17 G02/03 X_ Y_ I_J_ F_

在XZ平面上的圆弧：
G18 G02/03 X_ Z_ I_K_ F_

在YZ平面上的圆弧：
G19 G02/03 Y_ Z_ J_K_ F_

G2/G3 AP=… RP=…
G2/G3 X… Y… Z… CR=…
CIP X… Y… Z… I1=… J1=… K1=
（2） 指令和参数说明
G2 顺时针方向沿圆弧轨迹运行
G3 逆时针方向沿圆弧轨迹运行
CIP 通过中间点进行圆弧插补
X Y Z 直角坐标系的终点
I J K 直角坐标系的圆弧圆心（在X,Y,Z 方向）
AP= 极坐标的终点，这里指极角
RP= 极坐标的终点，这里指符合圆弧半径的极半径
AR= 圆弧角
I1= J1= K1= 直角坐标的中间点（在X,Y,Z 方向）
CR= 圆弧半径
实践中，对于最大可编程半径没有限制。
① 圆弧插补的方向判别规则：在直角坐标系中，沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴Z轴（Y轴或X轴）的正方向向负向看平面时，决定XY平面（XZ平面或YZ平面）的圆弧是顺时针G02 还是逆时针G03，如图3-9所示。

图3-9圆弧插补方向判别
② 圆弧上的移动距离用地址X、Y 或Z 指定圆弧的终点，并且根据G90或G91用绝对值或增量值表示，若为增量值指定则为从圆弧起点向终点看的距离矢量。
③ 从起点到圆弧中心用地址I 、J 和K 指令X、Y和Z轴向的圆弧中心位置。I、 J 或K 后的距离数值是从起点向圆弧中心看的矢量分量，并且不管是G90 还是G91 总是增量值表示，I、 J 和K 必须根据方向指定其正或负号，I0 、J0 和K0 可以省略，当X、Y和Z省略时，终点与起点相同，并且中心用I、 J 和K 指定时是360度的圆弧整圆，如用G02 I_指令一个整圆。
④ 在圆弧和包含该圆弧的圆的中心之间的距离能用圆的半径R 指定，以代替I、 J 和K 。在这种情况下，可以认为是一个小于180度的圆弧， 而当指定超过180度的圆弧时半径必须用负值指定。如果X、Y和Z全都省略，即终点和起点位于相同位置，并且用CR 指定时，编程一个直径为0的圆弧（如：G02R＿；），刀具不移动。

功能：刀具以指定的速度以圆弧运动到指定的位置。

下面是一个编程实例，程序如表1-5所示，图纸如图1-20所示。

表 1-5
序 号
程 序
说 明
N0010
N0020
N0030
N0040
N0050 N0060
G54 X-70 Y-100 Z-140 S1500 M03
G00 X0 Y0 Z2 T01
G01 Z-3 F150
G41 X20 Y14
Y62
G02 X44 Y86 I24 J0
设工件零点于O点，主轴正转，1500r/min
刀具快进至（0，0，2）
刀具工进至深3mm处
建立左刀补O→A
直线插补A→B
圆弧插补B→C
N0070
N0080
N0090
N0100
N0110
N0120
N0130
N0140
N0150
G01 X96
G03 X120 Y62 I24 J0
G01 Y40
X100 Y14
X20
G40 X0 Y0
G00 Z100
G53
M02
直线插补C→D
圆弧插补D→E
直线插补E→F
直线