数控基础知识

数控车床编程常用指令

1. F功能
F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。
(1)每转进给量
编程格式 G95 F~
F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。
例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。
(2)每分钟进给量
编程格式G94 F~
F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。
例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。
2. S功能
S功能指令用于控制主轴转速。
编程格式 S～
S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。
(1)最高转速限制
编程格式 G50 S～
S后面的数字表示的是最高转速：r/min。
例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。
(2)恒线速控制
编程格式 G96 S～
S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。
例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。
(3)恒线速取消
编程格式 G97 S～
S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。
例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。
3. T功能
T功能指令用于选择加工所用刀具。
编程格式 T～
T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。
例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。
T0300 表示取消刀具补偿。
4. M功能
M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行；
M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；
M03：主轴顺时针旋转；
M04：主轴逆时针旋转；
M05：主轴旋转停止；
M08：冷却液开；
M09：冷却液关；
M30：程序停止，程序复位到起始位置。
5. 加工坐标系设置G50
编程格式 G50 X～ Z～
式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。
在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，如图所示。
例：按图设置加工坐标的程序段如下：
G50 X128.7 Z375.1
　

设定加工坐标系　
6. 快速定位指令G00
G00指令命令机床以最快速度运动到下一个目标位置，运动过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。其指令格式：
G00 X(U)____ Z(W)____；
当用绝对值编程时，X、Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标。当用相对值编程时，U、W后面的数值则是现在点与目标点之间的距离与方向。如图所示的定位指令如下：
G50 X200.0 Z263.0; 设定工件坐标系
G00 X40.0 Z212.0； 绝对值指令编程A→C
或G00 U-16

0.0 W-51.0； 相对值指令编程A→C
因为X轴和Z轴的进给速率不同，因此机床执行快速运动指令时两轴的合成运动轨迹不一定是直线，因此在使用G00指令时，一定要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。如果忽略这一点，就容易发生碰撞，而快速运动状态下的碰撞就更加危险
7. 直线插补指令G01
G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。
指令格式：G01 X(U)____Z(W)____F ；
其中F是切削进给率或进给速度，单位为mm/r或mm/min，取决于该指令前面程序段的设置。使用G01指令时可以采用绝对坐标编程，也可采用相对坐标编程。当采用绝对坐编程时，数控系统在接受G01指令后，刀具将移至坐标值为X、Z的点上；当采用相对坐编程时，刀具移至距当前点的距离为U、W值的点上。如图所示的直线运动指令如下：
G01 X40.0 Z20. F0.2; 绝对值指令编程
G01 U20.0 W-25.9 F0.2; 相对值指令编程


8. 圆弧插补指令G02、G03
圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。圆弧插补命令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03两种。其指令格式如下：
顺时针圆弧插补的指令格式：G02 X(U)____Z(W)____I____K____F____；
G02 X(U)____Z(W)___R___ F____；
逆时针圆弧插补的指令格式：G03 X(U)____Z(W)____ I____K____F____；；
G03 X(U)____Z(W)___R___ F____；
使用圆弧插补指令，可以用绝对坐标编程，也可以用相对坐标编程。绝对坐标编程时，X、Z是圆弧终点坐标值；增量编程时，U、W是终点相对始点的距离。圆心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R为圆弧半径值；I、K为圆心在X轴和Z轴上相对于圆弧起点的坐标增量; F为沿圆弧切线方向的进给率或进给速度。

当用半径R来指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两种圆弧的可能性，大于180°和小于180°两个圆弧。为区分起见，特规定圆心角α≤180°时，用“+R”表示；α>180°时，用“-R”。注意：R编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。例如，图3-13中所示的圆弧从起点到终点为顺时针方向，其走刀指令可编写如下：
G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3； 绝对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r
G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3； 相对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r
G02 X 50. 0 Z30.0 R25.0 F0.3； 绝对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r
G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3； 相对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r
9. 暂停指令G04
G04指令用于暂停进给，

其指令格式是：
G04 P____
或G04 X(U)____
暂停时间的长短可以通过地址X(U)或P来指定。其中P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s。有些机床，X(U)后面的数字表示刀具或工件空转的圈数。
该指令可以使刀具作短时间的无进给光整加工，在车槽、钻镗孔时使用，也可用于拐角轨迹控制。例如，在车削环槽时，若进给结束立即退刀，其环槽外形为螺旋面，用暂停指令G04可以使工件空转几秒钟，即能将环形槽外形光整圆，例如欲空转2.5s时其程序段为：
G04 X2.5或G04 U2.5或G04 P2500；
G04为非模态指令，只在本程序段中才有效。
10. 英制和米制输入指令G20、G21
G20表示英制输入，G21表示米制输入。G20和G21是两个可以互相取代的代码。机床出厂前一般设定为G21状态，机床的各项参数均以米制单位设定，所以数控车床一般适用于米制尺寸工件加工，如果一个程序开始用G20指令，则表示程序中相关的一些数据均为英制(单位为英寸)；如果程序用G21指令，则表示程序中相关的一些数据均为米制(单位为mm)。在一个程序内，不能同时使用G20或G21指令，且必须在坐标系确定前指定。G20或G21指令断电前后一致，即停电前使用G20或G21指令，在下次后仍有效，除非重新设定。
11. 进给速度量纲控制指令G98、G99
在数控车削中有两种切削进给模式设置方法，即进给率(每转进给模式)和进给速度(每分钟进给模式)。
（1）进给率，单位为mm/r，其指令为：
G99； 进给率转换指令
G01X____Z____F____； F的单位为mm/r
(2)进给速度，单位为mm/min，其指令为： ．
G98； 进给速度转换指令
G01X____Z____F____； F的单位为mm/min
G98和G99都是模态指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式为止。车削CNC系统缺省的进给模式是进给率，即每转进给模式，只有在用动力刀具铣削时才采用每分钟进给模式。
12. 参考点返回指令G27、G28、G30
参考点是CNC机床上的固定点，可以利用参考点返回指令将刀架移动到该点。可以设置最多四个参考点，各参考点的位置利用参数事先设置。接通电源后必须先进行第一参考点返回，否则不能进行其它操作。参考点返回有两种方法：
(1)手动参考点返回。
(2)自动参考点返回。该功能是用于接通电源已进行手动参考点返回后，在程序中需要返回参考点进行换刀时使用的自动参考点返回功能。
自动参考点返回时需要用到如下指令：
（1）返回参考点检查G27
G27用于检验X轴与Z轴是否正确返回参考点。指令格式为：
G27 X(U)____ Z(W)____
X(U)、Z(W)为参考点的坐标。执行G27指令的前提是机床通电后

必须手动返回一次参考点。
执行该指令时，各轴按指令中给定的坐标值快速定位，且系统内部检查检验参考点的行程开关信号。如果定位结束后检测到开关信号发令正确，则参考点的指示灯亮，说明滑板正确回到了参考点位置；如果检测到的信号不正确，系统报警，说明程序中指令的参考点坐标值不对或机床定位误差过大。
（2）参考点返回指令G28、G30
G28 X(U) ____ Z(W) ____； 第一参考点返回，其中X(U)、Z(W)为参考点返回时的中间点，X、Z为绝对坐标，U、W为相对坐标。参考点返回过程如图3-14所示。
G30 P2 X(U)____ Z(W)____； 第二参考点返回，P2可省略
G30 P3 X(U)____ Z (W)____； 第三参考点返回
G30 P4 X(U)____ Z(W)____； 第四参考点返回
第二、第三和第四参考点返回中的X(U)、Z (W)的含义与G28中的相同。
如图3-14所示为刀具返回参考点的过程，刀具从当前位置经过中间点(190，50)返回参考点，其指令为：
G30 X190 Z50；
G30 U100 W30；
如图3-14中的虚线路径所示，如果参考点返回时不经过中间点，则刀具会与工件发碰撞，引起事故。

2)端面粗加工复合循环（G72）
指令格式: G72 WΔd Re
G72 Pns Qnf UΔu WΔw Ff Ss Tt
指令功能: 除切削是沿平行X轴方向进行外，该指令功能与G71相同，如图20所示。
指令说明 :
Δd 、e、 ns 、nf、Δu、Δw的含义与G71相同。
例题:如图22，运用端面粗加工循环指令编程。

图22 端面粗加工复合循环例题 图23 固定形状切削复合循环
N010 G50 X150 Z100
N020 G00 X41 Z1
N030 G72 W1 R1
N040 G72 P50 Q80
U0.1 W0.2 F100
N050 G00 X41 Z-31
N060 G01 X20 Z-20
N070 Z-2
N080 X14 Z1
N090 G70 P50 Q80 F30
3)固定形状切削复合循环（G73）
指令格式: G73 UΔi WΔk Rd
G73 Pns Qnf UΔu WΔw Ff Ss Tt
指令功能:适合加工铸造、锻造成形的一类工件，见图23所示。
指令说明:
Δi 表示X轴向总退刀量（半径值）；
ΔK 表示Z轴向总退刀量；
d 表示循环次数；
ns 表示精加工路线第一个程序段的顺序号；
nf 表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；
Δu 表示X方向的精加工余量（直径值）；
Δw 表示Z方向的精加工余量。
①固定形状切削复合循环指令的特点：
a.刀具轨迹平行于工件的轮廓，故适合加工铸造和锻造成形的坯料;
b.背吃刀量分别通过X轴方向总退刀量Δi和Z轴方向总退刀量ΔK除以循环次数d求得;
c.总退刀量Δi与ΔK值的设定与工件的切削深度有关。
②使用固定形状切削复合循环指令，首先要确定换刀点、循环点A、切削始点A’和切削终点B的坐标位置。分析上图，A点为循环点，A’→B是工件的轮廓线，A→A’→B为刀具的精

加工路线，粗加工时刀具从A点后退至C点，后退距离分别为Δi＋Δu /2，Δk＋Δw，这样粗加工循环之后自动留出精加工余量Δu /2、Δw。
③顺序号ns至nf之间的程序段描述刀具切削加工的路线。
例题: 如图14所示，运用固定形状切削复合循环指令编程。

图24 固定形状切削复合循环例题 图25 复合固定循环举例
N010 G50 X100 Z100
N020 G00 X50 Z10
N030 G73 U18 W5 R10
N040 G73 P50 Q100 U0.5 W0.5 F100
N050 G01 X0 Z1
N060 G03 X12 W-6 R6
N070 G01 W-10
N080 X20 W-15
N090 W-13
N100 G02 X34 W-7 R7
N110 G70 P50 Q100 F30
4)精车复合循环（G70）
指令格式： G70　Pns Qnf
指令功能：用G71、G72、G73指令粗加工完毕后，可用精加工循环指令，使刀具进行A-A｀-B的精加工，(如图24)
指令说明：　
ns表示指定精加工路线第一个程序段的顺序号；
nf表示指定精加工路线最后一个程序段的顺序号；
G70～G73循环指令调用N(ns)至N(nf)之间程序段，其中程序段中不能调用子程序。
5)复合固定循环举例 （G71与G70编程）
加工图25所示零件，其毛坯为棒料。工艺设计参数为：粗加工时切深为7mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min; X向（直径上）精加工余量为4 mm，z向精加工余量为2mm，进给速度为0.15mm/r,主轴转速800mm/min。程序设计如下：
N01 G50 X200.0 Z220.0;
N02 G00 X160.0 Z180.0 M03 S800;
N03 G71 P04 Q10 U4.0 W2.0 D7.0 F0.3 S500;
N04 G00 X40.0 S800;
N05 G01 W-40.0 F0.15;
N06 X60.0 W-30.0;
N07 W-20.0;
N08 X100.0 W-10.0;
N09 W-20.0;
N10 X140.0 W-20.0;
N11 G70 P04 Q10;
N12 G00 X200.0 Z220.0;
N13 M05;
N14 M30;

3.螺纹加工自动循环指令

(1)单行程螺纹切削指令G32（G33,G34）
指令格式 ： G32　X（U）_ Z（W）_ F_　
指令功能：切削加工圆柱螺纹、圆锥螺纹和平面螺纹。
指令说明：
格式中的X（U）、Z（W）为螺纹中点坐标，F为以螺纹长度L给出的每转进给率。L表示螺纹导程，对于圆锥螺纹（图26），其斜角α在45°以下时，螺纹导程以Z轴方向指定；斜角α在45°～90°时，以X轴方向指定。
①圆柱螺纹切削加工时，X、U值可以省略，格式为： G32 Z（W）_ F _ ；
②端面螺纹切削加工时，Z、W值可以省略，格式为： G32 X（U）_ F_；
③螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2，即在程序设计时，应将车刀的切入 、切出、返回均应编入程序中。

图26 螺纹切削 图27 螺纹切削应用
螺纹切削例题：
如图27所示，走刀路线为A-B-C-D-A，切削圆锥螺纹，螺纹导程为4mm , δ1 = 3mm，δ2 = 2mm，每次背吃刀量为１mm，切削深度为2mm。
G00 X16
G32 X44 W-45 F4
G00 X50 W45 X14
G32 X42 W-45 F4
G00 X50 W45
(2)螺纹切削

循环指令（G92）
指令格式 : G92　X（U）_ Z（W）_ R_ F_
指令功能: 切削圆柱螺纹和锥螺纹，刀具从循环起点，按图28与图29所示走刀路线，最后返回到循环起点，图中虚线表示按R快速移动，实线按F指定的进给速度移动。

图28 切削圆柱螺纹 图29 切削锥螺纹
指令说明：
①X、Z表示螺纹终点坐标值;
②U、W表示螺纹终点相对循环起点的坐标分量；
③R表示锥螺纹始点与终点在Ｘ轴方向的坐标增量（半径值），圆柱螺纹切削循环时Ｒ为零，可省略；
④F表示螺纹导程。
例题: 如图30所示，运用圆柱螺纹切削循环指令编程。

图30 切削圆柱螺纹例题 图31 切削锥螺纹例题
G50 X100 Z50
G97 S300 T0101 M03
G00 X35 Z3
G92 X29.2 Z-21 F1.5
X28.6
X28.2
X28.04
G00 X100 Z50 T0000 M05
M02　
例题 : 如图31所示，运用锥螺纹切削循环指令编程。
G50 X100 Z50
G97 S300 T0101 M03
G00 X80 Z2
G92 X49.6 Z-48 R-5 F2
X48.7
X48.1
X47.5
X47.1
X47
G00 X100 Z50 T0000 M05
M02　
(3)螺纹切削复合循环（G76）
指令格式 : G76 Pm r a QΔdmin Rd
G76 X（U）_ Z（W）_Ri Pk QΔd Ff
指令功能：该螺纹切削循环的工艺性比较合理，编程效率较高，螺纹切削循环路线及进刀方法如图32所示。

图32 螺纹切削复合循环路线及进刀法

指令说明：

②r表示斜向退刀量单位数，或螺纹尾端倒角值，在0.0f—9.9f之间，以0.1f为一单位，(即为0.1的整数倍)，用00—99两位数字指定，(其中f为螺纹导程）；
③a表示刀尖角度；从80°、60°、55°、30°、29°、0°六个角度选择；
④Δdmin：表示最小切削深度，当计算深度小于Δdmin，则取Δdmin作为切削深度；
⑤d：表示精加工余量，用半径编程指定；Δd ：表示第一次粗切深（半径值）；
⑥X 、Z：表示螺纹终点的坐标值；
⑦U：表示增量坐标值；
⑧W：表示增量坐标值；
⑨I：表示锥螺纹的半径差，若I=0,则为直螺纹；
⑩k：表示螺纹高度（X方向半径值）；
G76螺纹车削实例
图33所示为零件轴上 的一段直螺纹，螺纹高度为3.68，螺距为6，螺纹尾端倒角为1.1L，刀尖角为60°，第一次车削深度1.8，最小车削深度0.1,精车余量0.2，精车削次数1次，螺纹车削前先精车削外圆柱面，其数控程序如下：

图33 螺纹切削多次循环G76指令编程实例

O0028 /程序编号
N0 G50 X80.0 Z130.0; /设置工件原点在左端面
N2 G30 U0 W0; /返回第二参考点
N4 G96 S200 T0101 M08 M03; /指定切削速度为200m/min,调外圆车刀
N6 G00 X68.0 Z132.0; /快速走到外圆车削起点（68.0，132.0）
N7 G42 G01 Z130.0 F0.2;
N8 Z29.0 F0.2; /外圆车削
N9 G40 G00 U10.0;
N10 G30 U0 W0;

N12 G97 S800 T0202 M08 M03; /取消恒切削速度，指定主轴转速800r/min,调螺纹车刀
N14 G00 X80.0 Z130.0; /快速走到螺纹车削循环始点（80.0，130.0）
N16 G76 P011160 Q0.1 R0.2; /循环车削螺纹
N18 G76 X60.64 Z25.0 P3.68 Q1.8 F6.0;
N20 G30 U0 W0 M09;
N22 M30;①m表示精车重复次数，从1—99；