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车工技师培训教材-第七章数控车床
第七章 数控车床

培训要点 数控车床的特点、组成、基本工作原理；数控车床的零件编程及基本操作。

第一节 数控车床的特点及组成

自从美国帕森斯公司和麻省理工学院合作，于1952年研制成功三坐标数控铣床以来，随着数控技术的发展，现在几乎各种金属切削机床都已数控化，车床的数控化近几年在国内发展非常迅速。
一、数控车床的特点
1．柔性高 柔性就是灵活、通用、万能，可以适应加工不同形状的零件。数控车床对零件的加工是按照编制的加工程序来加工的，由于数控车床的几个轴可以联动，所以通过编程可以加工形状复杂的零件，而且要改变加工零件时，只需要改变加工程序即可，而不需要象仿形车床或一般自动车床那样需要重新制造凸轮及靠模等。
2．精度高 数控车床加工是由计算机控制的，故在加工过程中避免了人为误差。又由于车床的传动系统和结构都具有较高的精度和刚度，因此数控车床的重复精度高，在正常情况下可获得较高的加工精度和稳定的加工质量。
3．效率高 数控车床由于刚度及功率大，且是自动加工的，所以每个工序都能选择较有利的切削用量，这样有效地节省了机动时间，数控车床具有自动换刀、自动不停机变速和快速空行程等机能，使辅助时间大为减少。在数控车床上加工零件时，一般只作首件检验及过程中检验，故大大减少了停机检验时间。这样单件零件加工时间较短，是普通车床效率的3～4倍甚至几十倍。
4．劳动强度低 数控车床加工零件是按编制的加工程序自动完成的，工人一般只需操作键盘、装卸零件、零件检验及观察车床运行，所以工人的劳动强度大为减轻。
二、数控车床的组成
1．主机 主机是数控车床的主要机械部件，包括底座床身、主轴箱、进给机构、刀架、尾座等。
2．数控装置 数控装置是数控车床的控制核心，现在一般由一台专用计算机构成。
3．驱动装置 驱动装置是数控车床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动机等。
4．辅助装置 辅助装置是数控车床的一些配套部件，如自动排屑部件，自动对刀部件等。
三、TND360型数控车床简介
TND360型数控车床为两坐标轮廓控制的卧式数控车床，回转刀架具有八个工位，能对回转直径为360mm以下的内外圆进行车削加工。适用于形状复杂、精度高、工序多、品种多变的单件或中小批量的生产。TND360型数控车床如图7-1所示。

图7-1 TND360型数控车床
1－操纵台 2－主轴箱 3－回转刀架 4－电气柜 5－排屑装置
6－十字溜板 7－床身 8－底座

1．技术参数
床身上最大回转直径 360mm
溜板上最大回转直径 160mm
最大车削长度 800mm
主轴孑L通过最大棒料直径 60mm
低速级主轴转速范围 10~760r／min
高速级主轴转速范围 42~3150r／min
最大进给速度 10000mm／min
回转刀架工位 8个
2．机床结构
(1)底座床身 底座是车床的基础部件，联接电气柜和支承防护罩。底座采用钢板焊接的框架结构，可装排屑装置。床身固定在底座上，床身上装有主轴箱、十字溜板和尾座。床身采用筒形、封闭式结构。床身导轨采用山形导轨和平面导轨的组合。导轨向后倾斜，便于排屑。
(2)主轴箱 主轴箱用底平面和侧平面定位，装在床身左端，并用螺钉紧固。主轴部件由主轴、主轴支承和装在主轴上的齿轮组成主轴为中空的阶梯轴，前端采用短锥法兰式结构。主轴部件采用两支承结构，前后支承都用角接触球轴承。前支承三个一组，前两个大口朝外，后一个大口朝里，装配时预加载荷，消除间隙。后支承两个一组，小口相对。
(3)十字溜板 十字溜板由纵溜板(Z轴)和横溜板(X轴)纠成。纵溜板的前、后侧装有压板。横向溜板装在纵溜板的横向导轨上。伺服电动机通过滚珠丝杠带动溜板移动。横溜板上装有回转刀架。
(4)回转刀架 回转刀架箱体内有换位的间隙运动机构、夹紧朴构及控制机构。换位后由碟形弹簧迅速锁紧。回转刀架可同时安装八把刀具，外圆加工刀具的刀杆尺寸为25mm×25mm×110mm；安装内孔刀具时，先将该工位防护板卸下后再装上刀夹，然后将内孔刀具在刀夹孔内锁紧。
(5)尾座 尾座装在床身的导轨上，可根据工件长度调整尾座位置并用螺钉紧固。套筒的锥孔中可装后顶尖。套筒的移动用液压控制。
3．传动系统 TND360型数控车床的传动系统如图7-2所示。

图7-2 TND360型数控车床传动系统图

(1)主运动 电动机经齿形带传至主轴箱中的轴I，在轴I上装有双联滑移齿轮。当轴I上的双联齿轮移到左端位置时，轴I的运动经齿轮副84∕60传给主轴(轴Ⅱ)，使主轴实现高速旋转。当轴I上的双联滑移齿轮移到右端位置时，轴I的运动经齿轮副29／86传给主轴(轴Ⅱ)，使主轴实现低速旋转。数控系统为了检测主轴的转速，将主轴的运动经齿轮副60∕60传给轴Ⅲ，在轴Ⅲ上装有一圆光栅编码器。
(2)进给运动 进给运动有纵向进给运动和横向进给运动。
纵向进给运动 由伺服电动机通过安全离合器直接驱动有予加载荷的滚珠丝杠，将旋转运动转变为十字溜板的纵向(Z向)运动。
横向进给运动，由伺服电动机经齿形带传动通过安全离合器驱动有予加载荷的滚珠丝杠，将旋转运动转变为十字溜板的横向(X向)运动。
(3)回转刀架的换刀运动 换刀电动机(带制动器)经齿轮14／65、14／96传给凸轮一槽轮轴，由凸轮通过杠杆使刀盘轴产生伸出和退回运动，由槽轮轴通过马氏机构中的槽盘对刀盘进行分度，两者结合动作，刀盘轴伸出后进行分度，分度后刀盘轴退回，刀盘轴退回后依靠一对精密齿盘和碟形弹簧精密定位并锁紧。数控系统为了检测刀盘上的工位，刀盘轴的分度运动经齿轮副60／60传给检测轴，在检测轴上装有一角度编码器。
4．液压系统 液压系统分供油和控制两部分，液压原理图如图7-3所示。

图7-3 TND360型数控车床液压原理图

(1)供油部分 电动机使限压式变量叶片泵产生高压油经单向阀，由蓄能器消去压力波动、溢流阀控制系统的最高压力，经滤油器高压油进入各控制油路。需要卸荷时，高压油经二位二通换向阀直接进入油箱。
(2)控制部分 控制部分由工件夹紧(松开)油路、主轴变速汕路、尾座套筒工作位移及顶紧油路等组成。
主轴变速油路 在高速级时，高压油经二位四通换向阀左位、节流阀(调节杠杆运动速度)进入液压缸的右腔，液压缸左腔的液压油经换向阀流回油箱，杠杆回收，高速级齿轮啮合，主轴实现高速旋转。在低速级时，高压油经二位四通换向阀右位进入液压缸的左腔，液压缸右腔的液压油经节流阀、换向阀流回油箱，杠杆伸出，低速级齿轮啮合，主轴实现低速旋转。
工件夹紧(松开)油路 当工件夹紧时，高压油经减压阀减压后，至二位四通换向阀左位，进人手动换向阀(变更高压油进入液压缸的腔体实现卡盘卡瓜正向夹紧和反向撑紧)到工件夹紧液压缸一腔，另一腔的液压油经两个换向阀回油箱。其中在两个换向阀中间高压油路上有一压力继电器，这是数控系统对工件夹紧压力的监控。当工件松开时，高压油经减压阀减压、二位四通换向阀右位、手动换向阀至液压缸一腔，另一腔液压油经两个换向阀回油箱。
尾座油路 当尾座套筒前移时，三位四通换向阀处于左位，高压油经换向阀至单向减压阀减压后，又经节流阀(控制套筒移动速度)、液控单向阀(实现断电保压功能)至尾座套筒液压缸的右腔，活塞前移，左腔中的液压油经换向阀流回油箱，实现尾座套筒的前移及顶紧动作。其中在液控单向阀和液压缸右腔中间有一压力继电器，这是数控系统对尾座套筒顶紧压力的监控。当尾座套筒后退时，高压油经三位四通换向阀右位至套筒液压缸左腔，使套筒后退，右腔的液压油经液控单向阀、节流阀、单向减压阀的单向阀、换向阀回油箱。当三位四通换向阀处于中间位置时，高压油断开，套筒处于停止状态。
在液压系统中有一个六点压力表开关，可根据需要检测各被控制部分的压力；其对应点为：M1为中心架压力、M2为备用、M3为液压系统工作压力(一般4.5～5MPa)、M4为空档、M5为工件夹紧压力、M6为尾座套筒顶紧压力。

第二节 数控车床的基本工作原理

数控车床又称CNC(Computer Numerical Control)车床，就是用电子计算机数字化指令控制车床各运动部件的动作，从而实现车床加工过程的自动化。数控车床基本工作原理框图，如图7-4所示。

图7-4 数控车床基本工作原理框图

加工程序可通过输入设备存储于数控装置(CNC计算机数字控制系统)内的存储器，在需要的时候也可将存储器内的加工程序通过输出设备把加工程序存储在外部存储介质上，以长期保存。
数控装置是数控车床的控制系统，它采集和控制着车床所有的运动状态和运动量。数控装置是由中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、相应的总线和各种接口电路所构成的专用计算机。
车床数控装置都是轮廓控制系统，就是对刀具相对于工件运动的轨迹进行控制的系统，轨迹可以是任意直线或圆弧，所以可以加工复杂的工件。在轮廓控制系统中，坐标轴运动轨迹是靠插补汁算得出的，所谓插补计算就是对加工程序段输入的工件轮廓上的某起始点和终点的坐标数据进行计算，将起始点与终点之间进行“数据密化”，并将密化数据送给各坐标轴位置控制器。插补可分为直线插补和圆弧插补等，其插补示意图如图7-5所示。设想工件轮廓(直线或圆弧)L可以细分成很多小线段△L1，△L2，……△Ln。单位时间内所需进绐的细分小线段△L1是由横向(X轴)及纵向(Z轴)移动分量△X1、△Z1所合成的直线段代替，这样在单位时间内插补计算一次得出细分小线段△L在X轴及Z轴的移动分量△X、△Z。所以工件的轮廓是由很多细分的小线段所逼近。
位置控制在闭环系统中也是很重要的，位置控制是把插补计算出的坐标轴位移量与反馈回来的实际位置比较，通过硬件或软件进行位置调整后向驱动装置输出实际需要的进给量。

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a)
b)

图7-5 插补示意图
a)直线插补 b)圆弧插补

驱动装置接受数控装置输出的进给指令，严格按照指令驱动电动机转动，经滚珠驱动车床的溜板运动，加工出符合图样要求的工件，所以驱动装置的精度和动态响应是影响数控车床的加工精度、表面质量与生产效率的重要因素之一。目前驱动装置的电动机有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。
在基本工作原理框图中根据测量装置的有无及位置可将数控系统分为开环系统、半闭环系统、全闭环系统。三种系统的示意图如图7-6所示。
开环系统的结构比较简单、容易调试、造价低廉，所以精度不高，一般精度为0.01mm。全闭环系统利用测量元件检测出溜板的实际位移量反馈给数控系统，所以其可得到很高的精度，但其造价较高、安装和调整较复杂、维护费用也较高，测量装置一般为光栅、磁尺等。半闭环系统利用装在电动机上或丝杆上的测量旋转角度的测量元件获得反馈量，其测量元件比直线位移测量元件简单，所以其可得到较高的精度，成本比较适中，安装和调整也不困难，测量装置一般为光电脉冲编码器等。
车床的运动量是数控系统直接控制的，运动状态则是由数控系统内的可编程控制器PLC控制，各运动状态由动作的检测开关检测送至数控系统的接口，经PLC逻辑处理后输出控制信号，经放大后控制动作执行器件。

图7-6 开环系统、半闭环系统、全闭环系统示意图
a)开环系统 b)半闭环系统 c)全闭环系统

第三节 数控车床的编程及操作

在本节内所述内容均以TND360型数控车床(配FANUC 0T系统)为基础。
一、数控车床的编程
1．编程的步骤
(1)分析零件图样 分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坏形状和热处理要求等。确定该零件是否适宜在数控车床上加工，加工该零件的哪些表面。
(2)确定工艺过程 在分析零件图的基础上，确定零件的加工方法(如采用的工夹具、装夹定位方法等)，加工路线(如对刀点、进给路线)，切削用量(背吃刀量、进给量、切削速度)等工艺参数。
(3)数值计算 根据零件图样和确定的工艺过程，算出编程所需的数据，如零件形状各几何尺寸的坐标数值等。
(4)编写程序单 根据以上数据结合数控系统对输入信息的要求，按照加工过程逐步编写程序。
(5)校对程序及首件试加工 将编写好的程序输入数控系统，校对输入无误后，在有图形模拟功能的系统上可通过图形模拟出刀具运动轨迹来校对编程是否正确，在刀具运动轨迹正确后，用单程序段功能运行程序对工件进行首件试加工，加工符合图样要求后即可进行批量生产。
2．数控车床的坐标系 在数控车床上需要对刀具运动轨迹的数值进行准确控制，所以要对数控车床建立坐标系。标准坐标系是右手直角笛卡尔坐标系，右手直角笛卡尔坐标系如图7-7所示，但车床只用到X、Z两坐标。
Z轴坐标 是由传递切削动力的主轴所确定，平行于主轴轴线，一般Z轴的正方向为远离主轴的方向。

图7-7 右手直角笛卡尔坐标系

X轴坐标 是沿工件的径向且平行于横向导轨，一般X轴的正方向为远离工件旋转中心的方向。
数控车床上一般有二个坐标系零点：机床坐标系零点、工件坐标系零点。
机床坐标系零点 机床坐标系零点简称机床零点，机床零点是机床直角坐标系的原点，一般用符号“M”表示。机床零点由机床制造厂所确定。一般厂家设在主轴端面轴线上。
工件坐标系零点 工件坐标系零点简称工件零点。一般用符号“W”表示，工件零点由编程者确定，编程时根据编程方便原则确定，一般设在工件轴线上。
机床坐标系与工件坐标系两者之间的关系见图7-8所示。
3．程序的结构 数控程序由程序号、程序段、程序结束符组成。程序段由程序指令字、程序段结束符组成。程序指令字通常是由地址符和地址后面的符号和数据字组成。如X-12.342，X为地址符，-为符号，12.342为数据字。地址符含义见表7-1。

图7-8 机床坐标系与工件坐标系关系图

表7-1 地址符含义表
功 能
地 址
含 义
程序号
程序段号
O
N
程序的编号，在数控系统中是唯一的
程序段的编号，在程序中顺序编号且唯—
准备功能
G
用来定义几何形状和CNC的工作状态
坐标字
X、Z
U、W
I、K
R
C
绝对坐标值地址
相对坐标值地址
圆弧中心坐标值地址
圆弧半径地址，倒圆弧量
倒角量
进给功能
F
进给速度，螺纹螺距
主轴功能
S
主轴旋转速度
刀具功能
T
刀具选择更换及刀具补偿值的调用
辅助功能
M
机床侧的接通或断开控制的功能

程序段结束符为“；”或“*”。
4．准备功能指令(G功能) 准备功能用字母G后跟两位数字来编程，G功能也称G指令，一般在程序段的开头，用来定义几何形状和CNC的工作状态。C功能见表7-2。
G功能代码分为一次有效G代码和模态G代码两种类型：
一次有效G代码指G代码仅在指定的程序段内有效。如表中无模态组号的G代码。

表7-2 G功能表
G功能代码
模态组
功 能 含 义
G 00

01
快速定位
G 01

直线插补
G 02

顺时针圆弧插补
G 03

逆时针圆弧插补
G 04

暂停
G 10

刀具补偿值的输入、修改
G 20

06
英制输入
G 21

米制输入
G 27

返回基准点检验
G 28

返回基准点
G 30

返回第二基准点
G 32

01
螺纹切削
G 40
*
07
取消刀尖圆弧补偿
G 41

左边刀尖圆弧补偿
G 42

右边刀尖圆弧补偿
G 50

坐标系设定、主轴最高转速设定
G 65

宏指令
G 70

精加工循环
G 71

外圆粗加工循环
G 72

端面粗加工循环
G 73

轮廓平行粗加工循环
G 74

z轴方向钻削循环
G 75

x轴方向切槽循环
G 76

螺纹切削循环
G 90

01
内外圆表面切削循环
G 92

螺纹切削循环
G 94

端画切削循环
G 96

02
主轴恒线速控制
G 97
*
主轴恒转速控制
G 98

05
每分钟进给控制
G 99
*
每转进给控制

模态G代码指当该G代码被编程后，它一直维持有效，直至被同一模态组的其它C代码所取代。如表中有模态组号的G代码。当电源接通时每一个模态组内带有*号标记的G代码有效。
下面介绍一些常用的G功能：
(1)G00快速定位 G00功能是以车床设定的最大运动速度定位到目标点，目标点由本程序段内的坐标字所确定。其编写格式
G00 X(U) Z(W) ；
目标点的坐标值可以用绝对值，也可以用相对值，甚至可以混用。如果起点与目标点有一个坐标值没有变化时，此坐标值可以省略。例如需将刀具从起点S快速定位到目标点P，如图7-9所示，其编程方法见表7-3。
目标点编程在后面的编程中使用方法相同。

图7-9 绝对、相对、混合编程实例

表7-3 绝对、相对、混合编程方法表
绝对编程
G00 X70 Z40
相对编程
G00 U40 W-60
混合编程
G00 U40 Z40
G00 X70 W-60

(2)C01直线插补 C01功能是以直线形式运动到目标点；刀具沿直线运动的速度由程序中的F值所确定。其编写格式
C01 X(U) Z(W) F ；
F值也是模态的，在没有新的F值被输入前F值一直保持不变，若在其后程序段内F值没有变化，F进给功能字可以省略。
例如 刀具从起点S沿直线切削到目标点P，如图7-10所示，其编程方法如下：

图7-10 直线切削实例

绝对编程：G01 X4.0 Z2.01 F20；
相对编程：G01 U2.0 W-2.59 F20；

a)
b)
c)
d)

图7-11 圆弧方向的判别
a)顺时针 b)逆时针 c)顺时针 d)逆时针

(3)CAE顺时针圆弧插补、G03逆时针圆弧插补 G02、G03功能是以圆弧形式运动到目标点，G02的运动方向为顺时针，G03的运动方向为逆时针，顺时针、逆时针方向随坐标系的变化而变化，变化规律如图7-11所示。
圆弧的确定方法如图7-12所示。图7-12a表示由圆心坐标I、K确定圆弧；图7-12b表示由圆弧的半径R确定圆弧。
刀具沿圆弧的运动速度(即圆弧的切向速度)由程序中的F值所确定，F值的编程和G01直线插补相同。G02顺时针圆弧插补、G03逆时针圆弧插补的编写格式
G02(G03) X(U) Z
(W) I K F ；
G02(G03) X(U) Z
(W) R F ；
例如 刀具从起点S沿圆弧切削到目标点P，如图7-13所示，其

图7-12 圆弧的确定方法
a)由圆心确定 b)由圆弧确定
图7-13 圆弧切削实例

编程方法如下：
用圆心坐标I、K确定圆弧的编程：G02 X5.0 Z3.0 I2.5 K0 F20；
用圆弧的半径R确定圆弧的编程：G02 X5.0 Z3.0 R2.5 F20；
(4)G32螺纹切削 G32功能为螺纹切削加工，可以加工各种直螺纹、锥螺纹和端面螺纹。
1)当加工直螺纹时，直螺纹的螺距由F值所确定。其编写格式：
G32 Z(W) F ；
例如(如图7-14所示)刀具从起点S加工直线螺纹，其编程方法如下：

图7-14 直螺纹切削实例

G00 U-6.2；
G32 W-7.45 F1.5；
G00 U6.2；
W7.45；
U-6.4；
G32 W-7.45 F1.5；
G00 U6.4；
W7.45；
……

2)当加工端面螺纹时，端面螺纹的螺距由F值所确定。其编写格式
G32 X(U) F ；
3)当加工锥螺纹时，锥螺纹的螺距在两个轴上的分量分别为Lx、Lz，F值为其中比较大的值。其编写格式
G32 X(U) Z(W) F ；
(5)G04暂停 G04暂停功能为执行完前一个程序段之后，经过设定的暂停时间后，继续执行下一个程序段。其编写格式
G04 X ；
G04 U ；
G04 P ；
X、U、P地址字指定的暂停时间单位不一样，X、U地址字指定的时间单位为秒(s)，P地址字指定的时间单位为毫秒(ms)，不能带有小数点。
(6)G40取消刀尖圆弧补偿、G41左边刀尖圆弧补偿、G42右边刀尖圆弧补偿 G40、G41、G42功能为定义刀尖圆弧补偿类型。
G40、G41、G42都是模态值。
具体指令介绍见刀具补偿功能。
(7)G50设定工件坐标系 G50功能可实现工件坐标系的设定，工件坐标系根据工件坐标系零点确定，一般根据编程方便原则确定。
例如 工件坐标系设定如图7-15所示，其工件坐标系确定方法如下：
G50 X Z ；
(8)G90内外圆表面切削循环 G90功能为封闭的直线切削和锥形切削循环。
当为直线切削循环时，其循环示意图如图7-16所示，共包括4个步骤。其编写格式
G90 X(U) Z(W) F ；
当为锥形切削循环时，其循环示意图如图7-17所示，共包括4个步骤。其编写格式
G90 X(U) Z(W) R F ；
(9)G92螺纹切削循环 G92功能为封闭的螺纹切削循环，可以加工直线螺纹和锥形螺纹。
当为直螺纹切削循环时，其循环示意图如图7-18所示，共包括4个步骤。其编写格式
G92 X(U) Z(W) F ；
当为锥螺纹切削循环时，其循环示意图如图7-19所示，共包括4个步骤。其编写格式

图7-15 工件坐标系设定实例

图7-16 直线切削循环示意图

图7-17 锥形切削循环示意图

图7-18 直螺纹切削循环示意图

图7-19 锥螺纹切削循环示意图

G92 X(U) Z(W) R F ；
(10)G94端面循环 G94功能为封闭的端面切削循环，可以加工端面和带锥度的端面。
当为端面切削循环时，其循环示意图如图7-20所示，共包括4个步骤。其编写格式：
G94 X(U) Z(W) F ；
当为带锥度的端面切削循环时，其循环示意图如图7-21所示，共包括4个步骤。其编写格式

图7-20 端面切削循环示意图
图7-21 带锥度的端面切削循环示意图

C5)4 X(U) Z(W) R F ；
5．辅助功能指令 辅助功能用字母M及后面两位数构成，辅助功能也称M功能。对于不同的机床有可能部分M功能代码有所不同，需参考机床说明书。M功能代码见表7-4。

表7-4 M功能代码表
M功能代码
功 能 含 义
M功能代码
功 能 含 义
M00
五条件程序暂停
M01
有条件程序暂停
M02
程序结束
M03
主轴正转
M04
主轴反转
M05
主轴停止
M07
高压切削液开
M08
低压切削液开
M09
切削液关
M10
卡盘夹紧
M11
卡盘松开
M28
尾座套筒顶进
M29
尾座套筒退回
M30
程序结束并返回程序头
M40
主轴低速档
M41
主轴高速档
M98
子程序调用
M99
子程序结束

其中M00、M01、M02、M03、M04、M05、M30等为各种机床通用辅助功能。
下面逐个介绍一下辅助功能指令：
(1)M02程序结束 M30 程序结束并返回程序头 M02或M30都是表示主程序的结束，程序自动运行至此后，程序运行停止，系统自动复位一次。在现代数控车床内，使用M02或M30指令并无明显区别。
(2)M00无条件程序暂停、M01有条件程序暂停 执行程序暂停指令后，自动运行停止，所有运转部件停止运动，但其所有模态信息全部被保存，此时操作者可操作车床，若需继续执行后面的程序，操作者可重新按“循环起动”按钮使后面的程序自动运行，其所有运转部件恢复运转，其它状态恢复到程序暂停之前状态。
M00程序暂停是无条件的，也就是只要执行到此程序就暂停。
M01程序暂停是有条件的，只有当车床上“M01有效”开关接通时程序才会暂停，若开关未接通，程序执行了M01指令后就直接运行后面的程序不暂停。
程序暂停多用于工件试切过程中或对工件的关键尺寸进行测量。尺寸合格，则按“循环起动”按钮执行下面程序，若不合格，则应修正程序或修正刀具参数，再进行加工。
(3)M03主轴正转、M04主轴反转、M05主轴停止 在程序段中M03或M04指令与主轴S指令结合使用，主轴将按给定的S转速正转或反转。
M05指令可使主轴停止。
M03、M04、M05指令可相互修正且为模态。例如执行M03指令后主轴一直保持正转，直至有M04指令使主轴反转或M05指令使主轴停止。
(4)M07高压切削液开、M08低压切削液开、M09切削液关 切削液主要用于刀具切削过程中的冷却，在TND360型数控车床上切削液有两种水压，一种为高压力大流量，另一种为低压力小流量。
M07指令为打开高压切削液，M08指令为打开低压切削液，M09指令为关闭切削液。
M07、M08、M09指令可相互修正且为模态。
(5)M10卡盘夹紧、M11卡盘松开 M10指令可以控制机动卡盘自动将工件夹紧。M11指令控制机动卡盘自动松开。
(6)M28尾座套筒顶进、M29尾座套筒退回 M28指令是控制机动尾座套筒自动将工件顶紧。M29指令控制机动尾座套筒自动退回。
(7)M40主轴低速档、M41主轴高速档 TND360型数控车床的主传动有两档传动速比，故分为低速档和高速档，低速档的主轴转速范围为10～760r／min，高速档的主轴转速范围为42～3150r／min。
M40指令可以使主传动自动换为低速档。M41指令可以使主传动自动换为高速档。
(8)M98子程序调用、M99子程序结束 M98用于子程序的调用，其调用编写格式
M98 P × × × × × × × ；
P地址字后的前三位为重复调用次数，后四位为子程序号。注意子程序号中的零不可省略。
M99用于子程序中的程序结束，并且能够返回主程序。
详细说明见后面的主程序与子程序的介绍。
6．进给功能指令 进给功能指令由地址F及后面的数值构成，用来指定刀具进给的速度。F功能指令的数据有两种，一种为每分钟进给，另一种为每转进给。这两种进给则由模态的G功能代码G98(每分钟进给)、G99(每转进给)所确定。执行G98指令后，指令后面由F指定的进给速度值均为每分钟刀具进给量，直至执行G99指令前一直有效。而执行了G99指令后，F指定的进给速度值均为主轴每一转刀具进给量，并有效至G98指令前。每分钟进给及每转进给的F值的数值范围也不同，见表7-5。

表7-5 进给数值的范围表

每分钟进给
每转进给
地址
F
F
G功能代码
G98
G99
米制输入范围
(1～100000)mm／min
(0.0001～500.0000)mm／r
英制输人范围
(0.01～4000.00)inch／min
(0.000001～9.999999)inch／r

7．主轴功能指令 主轴功能指令由地址S及后面的数值构成，用来指定主轴旋转的速度。S功能指令的数据有两种。一种为恒线速，也就是刀具的线速度恒定不变，即主轴的旋转速度随着刀具在X轴上移动而改变，刀具越靠近主轴轴线，主轴的旋转速度就越高。另一种为恒转速，也就是主轴的旋转速度恒定保持不变。这两种转速控制则是由模态的G功能代码G96(主轴恒线速控制)和G97(主轴恒转速控制)所确定。当执行了G96指令后，指令后面由S指定的速度值均为刀具的线速度值，直至执行G97指令前一直有效。而执行了G97指令后，S指令的速度值均为主轴的旋转速度值，并一直有效至下一个G96指令前。
8．刀具功能指令 刀具功能指令因各车床厂家不同，指令的格式也有所不同。
刀具功能指令由地址T及后面的四位数字构成，用来指定所需要的刀具及所需要的刀具补偿值。其编写格式
T ××××；
T地址字后前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。
T地址后的前两位为刀具号，数控车床上现在一般都采用可自动换位的多工位刀架，刀架上可安装多把刀具，数控系统为了识别刀架上的工位，对刀架的每个工位进行编号，这个对每个工位的编号也就是刀具号。T地址后的后两位为刀具补偿号，在数控系统中有一个存放刀具补偿值的库，为了管理和识别，对库中的刀具补偿值进行编号，这个编号就是刀具补偿号(具体见刀具补偿功能)。
在实际应用中T地址后面的数字最高位为零时可省略；如刀具号与刀具补偿号相同时，T地址后面直接跟两位刀具号，形如T ××；若不带刀具补偿值，T地址后面的后两位为零，形如T× ×00。
9．其它功能指令 在数控系统中还有一些其它功能指令，如宏指令等。
10．主程序与子程序
(1)主程序 零件加工程序可分为主程序和子程序。通常数控系统按主程序的指令运行，若主程序中有(调用子程序)的指令，调用子程序并运行子程序中的指令，直到运行至子程序中的(返回主程序)指令，返回主程序并继续运行(调用子程序)指令后面的程序。其调用关系如图7-22所示。
(2)子程序 子程序就是具有固定的顺序和重复模式的程序，运用子程序可使程序简单化。
子程序可被主程序所调用。被调用的子程序还可以调用其它子程序。程序嵌套就是一个程序调用另外一个程序的过程，主程序调用子程序称为一重嵌

图7-22 主程序与子程序调用关系

图7-23 程序嵌套关系

套，子程序再调用其它子程序称为双重嵌套。其嵌套关系如图7-23所示。
1)子程序的编制 子程序的结构类似于主程序，由子程序号、程序段、程序结束符M99组成。
2)子程序的执行 子程序是从主程序或上一级的子程序中调出并执行的。子程序的调出形式如下：
一次重复调用子程序的范围为(1～999)，一旦省略了次数，重复调出次数为1。
例如 M98 P51002；是将“子程序号为1002的子程序连续调用5次”的指令。
11．刀具补偿功能 刀具补偿功能是数控系统所具有的为方便用户精确编程而设置的功能。它分为二大类：刀具位置偏置补偿、刀尖圆弧补偿。
(1)刀具位置偏置补偿 刀具位置偏置补偿是对编程时假想的刀具(一般为编程点)与实际使用的刀具的差值进行补偿。它可分为刀具形状补偿(几何形状补偿)和刀具磨损补偿(磨损补偿)两种，如图7-24所示。
刀具形状补偿是对刀具形状及刀具安装的补偿。刀具磨损补偿是对刀具磨损的补偿。
刀具位置偏置补偿通过用T代码指令的后二位确定形状补偿或

图7-24 刀具位置偏置示意图

磨损补偿的偏置号实现。一旦确定了偏置号，相应的偏置量也就确定。当偏置号为00时，偏置量为0。偏置值可预先通过手动或外部设备设定。
(2)刀尖圆弧补偿 刀尖圆弧补偿是在车锥度和圆弧时，对由于刀尖圆弧半径形成的实际轮廓和理论轮廓的差值进行补偿。根据工件表面相对于刀具的位置，刀尖圆弧补偿可分为左边刀尖圆弧补偿(G41)和右边刀尖圆弧补偿(G42)。
若工件表面在刀具运动方向的左侧，使用左边刀尖圆弧补偿。若工件表面在刀具运动方向的右侧，使用右边刀尖圆弧补偿。具体选择如图7-25所示。

图7-25 G41、G42选择示意图

二、编程实例
一个数控加工程序的编制要经过五个编程步骤。下面以一个实际零件来进行编程。编程实例零件如图7-26所示。
(1)分析零件图样该零件形状复杂，有外圆、圆锥面、圆弧、螺纹和沟槽；精度要求高，外圆公差0.025mm，最大圆锥直径公差0.1mm，普通

图7-26 编程实例零件图

螺纹精度6级；要求圆弧与圆锥面相切。在数控车床上加工较为方便。
(2)确定工艺过程 先粗车外圆、圆锥和圆弧，各留精车余量0.4mm；；然后车槽3mm×1.5mm；再精车外圆、圆锥和圆弧至要求，倒角；最后车螺纹至要求。
(3)数值计算 对精度要求较高的尺寸和轨迹点要进行数值计算。
精度要求较高的尺寸计算值为最大极限尺寸和最小极限尺寸之和的一半。
轨迹点计算为计算零件形状各几何尺寸的坐标值。
(4)编写程序单 编写程序单是根据以上三个步骤所确定的数据将各功能指令按要求以一定顺序编程。
00006 ； 程序号
N0005 G50 Z ； 设定工件坐标系，零点为工件右端面中心
N0010 M41 ； 主轴选择高速档
N0015 T0101 ； 选择1号刀具并调用1号刀补
N0020 G97 M3 S800 ； 主轴正向旋转，恒转速为800r／min
N0025 G99 GOO X53 Z3 M8 ； 设定每分钟进给，快速引刀，开切削液
N0030 G94 X0 Z1.5 F0.25 ； 粗车外圆、圆锥和圆弧，剩用刀补留精车余量
N0035 X0 Z0 ；
N0140 G90 X48.4 Z-81 ；
N0045 X44 Z-63.5 ；
N0050