第1节程序编制的基本概念
三、程序代码
国际标准化组织ISO(international standard organization)
美国电子工业协会EIA(electronic industries association)
国际上通用的数控代码有ISO、EIA两种。
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四、程序结构
工指令声音转变为加工程序。
4）视觉系统编程：采用计算机视觉系统来自动阅读、理解图样，由程编
员在编辑过程中实时给定起刀点、下刀点和退刀点，然后自动计算出刀位点 的有关坐标值，并经后置处理，最后输出数控加工的程序单。视觉系统编程 首先由图样扫描器（常用的CCD传感器扫描器和扫描鼓两种）扫描图样，取 得一幅图像，对该图像进行预处理是为了校正图像的几何畸变和灰度畸变， 并将它转化为易处理的二值图像，同时作断口校正、几何交点部分检测、细 线化处理，以消除输入部分分辨率的影响；然后分离并识别图样上的文字、 符号、线划等元素，并记忆它们之间的关系，对线划还需进行矢量化处理， 并用直线或曲线拟合，得到端点和分支点；将这些信息综合处理，确定图样 中每条线的意义及其尺寸大小，最后作编辑处理及刀位点坐标计算。再连接 适当的后置处理，就能输出数控加工程序单。视觉系统在编程时不需要零件 源程序和编程员，只要事先输入工艺参数即可，操作简单，能直接与CAD的 数据相连接，实现高度自动化。
后置处理
将刀位数据及工艺参数等信息转换成数控机床要求的 指令代码
接口
加工程序单或纸带
NC
这里用“语言”编写的源程序和手工编程的加工程序有本质差
别:手工编程的加工程序可直接控制数控机床进行零件加工;自动
编程的源程序要经编译处理后才可被数控机床接受.
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3）语音编程：语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加
2、自动编程： 指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，
其余工作均由计算机辅助完成。根据输入方式的不同，可将自动编程分为 图形数控自动编程、语言数控自动编程（APT）和语音数控自动编程、视 觉系统编程等。 1）图形数控自动编程：目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程 方式。
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APT语言格式举例： 点的定义：P=POINT/10，20，15；直线的定义：L＝
LINE/16，8，0，16，32，0。 机床主轴转数及旋转方向的定义：SPINDL/n，CLW 轮廓加工的外容差和内容差的定义：
OUTTOL/τ INTOL/τ 刀具起始点为P：From/P； 刀具从P点以最短距离运动向L运动，直至与L相切：
数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工 艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。
2
二、编程方法分类
程序编制可分成手工编程和自动编程两类。
1、手工编程： 整个程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控
代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对 于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不 多，手工编程即可实现。
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图形数控自动编程软件
CAXA 制造工程师-----------北航海尔软件有限公司
4
Mastercam---------------------美国 CNC Software 公司
5
PRO/E--------------------------美国 PTC 公司
6
其它：
Solidworks软件 Catia软件 UG软件
浙江机电职业技术学院
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第1节 程序编制的基本概念
一 、 数控编程概述
编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的 尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度） 以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹 紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成 的代码，按一定格式编写成加工程序。
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2）语言自动编程（APT语言）
•为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零 件数 控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。是编程人员根 据零件图纸要求用一种直观易懂的编程语言（包括几何、工艺等语句定义）手工编写一 个简短的零件源程序，然后输给计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨迹处理，再 经过后置处理，自动生成数控系统可以识别的加工程序。由此可见，APT语言不能直接 控制机床。 APT语言不能直接控制机床。APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII （立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC （Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增 加雕塑曲面加工编程功能)等先进版本。 •采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面 向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.。APT仍有许多不便之处：采用语 言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、 刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有 效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。 •针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工 一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH， Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造 型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验 证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。
GO/TO，L
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零件图样 制定工艺过程
➢APT自动编程的基本步骤
选用设计工夹具,安排工艺路线,选择工艺参数
编写零件 源程序
按自动编程系统规定的பைடு நூலகம்语言”描述被加工零件的 几何形状,加工时刀具相对于工件的运动轨迹
前置处理
翻译程序 数值计算
将源程序翻译成计算机能接受和 处理的形式
刀具中心轨迹计算
刀位数据
程序编制-课件
机械原点复归G28
• 指令格式：G91 G28 X0 Y0 Z0 • 一般在开机后手动原点复归即可。
平面选择G17、G18、G19
• 决定圆弧切削、半径补正、钻孔平面等。
• G17：XY平面选择 G18：ZX平面选择 G19：YZ平面选择
单位选择G20、G21
• G20：英制输入 • G21：公制输入
编程方法
• 绝对值指令：G90 X_ Y_ Z_
编程终点的坐标值
• 增量值指令：G91 X_ Y_ Z_
编程移动距离
快速定位G00
• G00 X_ Y_ Z_
其定义速度由参数设定。
（X,Y,Z)
直线切削G01
• 刀具以给定进给率从一点移动至另一点。 • G01 X_ Y_ Z_ F_
F：进给率，单位 毫米／分
（X,Y,Z)
圆弧切削G02、 G03
• G02 顺时针 • G03 逆时针
• 圆弧的顺逆方向是沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向来观察，以判断 圆弧的顺逆方向。
• G02(G03） X_ Y_ R_ F_ F：进给率，单位 毫米／分
刀具半径补偿G41、G42
• G41 刀具左补偿 • G42 刀具右补偿
• 当用圆头刀具加工时，只需按照零件轮廓编程，不必按刀具中心轨迹编程， 大大简化了程序编制。
• 通过刀具半径补偿功能，可以很方便地留出加工余量，很方便地实现先粗后 精加工。
• 可以补偿由于刀具磨损等因素造成的误差，提高零件的加工精度。
• G02(G03） X_ Y_ R_ F_ F：进给率，单位 毫米／分
•
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/52021/3/52021/3/53/5/2021 8:24:50 AM
程序设计基本概念和程序基本结构
8.3.1 顺序结构
语句 Accept语句的格式： Accept ［<提示信息>］ To <内存变量> 功能：暂停程序的执行，等待用户从键盘上输入 字符串，赋给<内存变量>中的变量。（与inputd的区别：
只能赋字符型数据）
例6：设计一个程序，能够分别浏览“房屋”表中不 同分布区域的入住情况记录集。
（见：l10_07accept输入区号代码.prg）
clear use 房屋.dbf Exclusive accept “请输入区域代码：” to dm list all for substr(房号,1,1)=dm
8.3.1 顺序结构
Wait语句格式: Wait语句的格式： Wait ［<提示信息>］ ［To <内存变量表>］
［Window ［At <行>பைடு நூலகம் <列>］ ［Timeout <数值表达式>］］
功能：暂停程序的执行，等待用户从键盘上输入一个字符串， 赋给<内存变量>中的变量，或在屏幕的右上角按给定时间(<数 值表达式>秒)显示提示信息，或在屏幕的指定的 <行>, <列>处按给定时间显示、提示信息。
8.3.1 顺序结构
例7：设计一个程序，能够分别浏览“房屋”表中 某一个指定时间之前入住时间记录集，当完成一 组记录集的显示后，在屏幕的右上角提示用户操 作结束，提示信息要在屏幕上停留5秒钟。
Accept语句的格式： Visual FoxPro工作方式
第1节程序编制的基本概念
2) O1、O01、O001、O0001等价； 3) 范围O1～O7999 O8000～O8999 O9000～O9999 用户区 用户区（加密、加锁） 扩展区（厂方修改）（FANUC0i）
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2、顺序号 （标识作用）
格式：N _ _ _ _ 说明： 1）范围：N1～N9999 2）N1、N01、N001、N0001等价
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6、主轴转速功能字：S
由主轴地址符和数字组成，单位为‘r/min’ S指令表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成，其表示方法 有以下三种： ①转速 S表示主轴转速，单位为r/min。如S1000表示主轴转速 为1000r/min。 ②线速 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为 m/min如S60表示切削点的线速度恒定为60 m/min。 ③代码 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速 或线速的数值，而只是主轴速度的代号。如某机床用S00～S99表示100 种转速，S40表示主轴转速为1200r/min， S41表示主轴转速为 1230r/min，S00表示主轴转速为0r/min，S99表示最高转速。
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图形数控自动编程软件
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模态 M功能组中包含一个缺省功能，系统上电时 将被初始化为该功能。 M 功能还可分为前作用 M 功能和后作用 M 功能二类。 ● 前作用 M 功能：在程序段编制的轴运动之前执行； ● 后作用 M 功能：在程序段编制的轴运动之后执行。
数控加工编程基础知识
数控加工编程基础
第一节 概述 第二节 编程的基础知识 第三节 常用准备功能指令的编程方法 第四节 数控编程的工艺处理 第五节 程序编制中的数值计算
第一节 概
述
一、数控编程的基本概念 普通机床加工：
①由工艺员制定要加工零件的工艺文件 （包括：机床、刀具的选择，装夹的方法， 加工顺序和尺寸，切削参数等）； ②操作员按工艺文件加工。
机床坐标系是数控机床中所建立 的工件坐标系的参考坐标系。
注意：
机床坐标系一般不作为 编程坐标系，仅作为工件坐 标系的参考坐标系。
（2）工件坐标系和工件原点
工件原点：为编程方便在零件、工装
夹具上选定的某一点或与之相关的点。 该点也可以是对刀点重合。
工件座标系：以工件原点为零点建立
的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都 基于此坐标系计算。
在摆动的范围内只与标准坐标系 中的某一坐标平行时，则这个坐 标便是Z坐标；
若在摆动的范围内与多个坐标平 行，则取垂直于工件装夹面的方 向为Z坐标。
2）X轴一般是水平的，且与工件装夹面平行。
在工件旋转
的机体上（如车
X
Z
床），Ｘ运动方
向是径向的，与
横向导轨平行。
刀具离开工件旋
转中心的方向是
十Ｘ方面；
Ｍ07－２号冷却液开，雾状冷却液开； Ｍ08－１号冷却液开，液状冷却液开； Ｍ09－冷却液关
Ｍ10 －夹紧 Ｍ11－ 松开
Ｍ13－主轴顺转、冷却液开； Ｍ14－主轴逆转，冷却液开;
3、F、S、T 指令
（1）F指令 作用：
指定刀具的进给速度。是模态代码。
格式：
代码法F后 ：跟二位数字， 速是 度进 的给 序号
第一章第四节常用编程指令
6、刀具半径补偿的其它应用
应用刀具半径补偿指令加工时，刀具的中心始终与工件轮廓相距 一个刀具半径距离。当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，只需 在刀具补偿值中输入改变后的刀具半径，而不必修改程序。在采用同 一把半径为R的刀具，并用同一个程序进行粗、精加工时，设精加工余 量为△，则粗加工时设置的刀具半径补偿量为R+△，精加工时设置的 刀具半径补偿量为R，就能在粗加工后留下精加工余量△，然后，在精 加工时完成切削。运动情况见图1.37。
四、快速点定位指令
b) 单向移动至终点 a) 同时到达终点
图1.23 快速点定位
五、直线插补指令
直线插补指令用于产生按指定 进给速度F实现的空间直线运动。 程序格式：G01 X～ Y～ Z～ F～ 程序格式 其中：X、Y、Z的值是直线插补的 终点坐标值。 例：实现图1.24中从A点到B点的 直线插补运动,其程序段为： 绝对方式编程： G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程： G91 G01 X-10 Y-20 F100
快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动 到目标位置，其移动速度由参数来设定。指令执行开始后， 刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动，最后 减速到达终点，如图1.23a所示。注意：在各坐标方向上有 可能不是同时到达终点。刀具移动轨迹是几条线段的组合， 不是一条直线。例如，在FANUC系统中，运动总是先沿45° 角的直线移动，最后再在某一轴单向移动至目标点位置， 如图1.23b所示。编程人员应了解所使用的数控系统的刀具 移动轨迹情况，以避免加工中可能出现的碰撞。 编程格式：G00 X～ Y～ Z～ 编程格式 式中X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值 例：从A点到B点快速移动的程序段为： G90 G00 X20 Y30
第四单元 数控机床编程基础
第四单元数控机床编程基础第一节数控机床编程的基本概念一、何谓数控编程普通机床加工，一般在加工前先由工艺人员制订零件加工工艺规程（工艺卡）。
在工艺规程中规定了工艺顺序、切削参数以及机床、刀具、夹具等内容，操作工人按工艺规程进行加工。
在用凸轮控制的自动机床上加工时，则必须根据零件图及工艺要求设计和制造凸轮的运动曲线，并调整各凸轮的相对位置，然后进行加工。
这可称为自动、半自动机床的程序编制。
在数控机床上加工零件时，要把零件的全部工艺过程，工艺参数及其它辅助动作，按动作顺序，根据数控机床规定的指令格式编写加工程序，记录于控制介质，然后输入数控装置，从而指挥机床。
这种将从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全过程，称为程序编制即编程。
如图4-1所示为数控机床加工零件过程的示意图。
图4-1 数控机床加工零件的过程二、编程的一般步骤1．分析零件图纸和制定工艺过程及工艺路线该步骤主要包括：对零件图纸要求的形状、尺寸、精度、材料及毛坯形状和热处理进行分析，明确加工内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；确定工件的定位基准；选用刀具及夹具；确定对刀方式和选择对刀点；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。
在安排工序时，要根据数控加工的特点按照换刀次数少、空行程路线短及工序集中的原则，尽可能在一次装夹中就能完成所有工序。
2．数值处理该步骤是根据零件的几何尺寸、加工路线，计算出零件轮廓线上的几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标。
如果数控系统无刀具补偿功能，还应该计算刀具运动的中心轨迹。
当用直线、圆弧来逼近非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等）时，应计算曲线上各节点的坐标值。
对于列表曲线、空间曲面的程序编制，其数学处理更为复杂，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。
3．编写加工程序该步骤是在完成上述工艺处理及数值计算工作后，按照数控系统规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。
程序编制人员应对数控机床的性能、程序指令及代码非常熟悉，才能编写出正确的加工程序。
数控程序编制的定义
数控程序编制的定义————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：数控程序编制的定义普通机床加工零件前，一般先由工艺人员制订零件加工工艺规程，在工艺规程中规定了工艺顺序、切削参数以及使用的机床、刀具、夹具等内容，操作工人按工艺规程和零件图纸进行加工。
在数控机床上加工零件有一个程序编制问题。
它是将零件加工的工艺顺序、运动轨迹与方向、位移量、工艺参数（主轴转速、进给量、切深）以及辅助动作（换刀、变速、冷却液开停等）按动作顺序，用数控机床的数控系统所规定的代码和程序格式，编制成加工程序单（相当于普通机床加工的工艺规程）再将程序单中的内容记录在磁盘（或纸带）等控制介质上，输送给数控系统，从而控制数控机床自动加工。
这种从零件图纸到制成控制介质的过程，称为数控机床的程序编制。
数控机床是一种高效的自动化加工设备。
理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格工件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。
1．数控程序编制的内容及步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。
编程工作主要包括:图1 数控程序编制的内容及步骤2．数控程序编制的方法（1）手工编程手工编程指由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。
如图2所示。
一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。
手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。
图2 手工编程（2）计算机自动编程计算机自动编程指在编程过程中，除了分析零件图和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。
自动编程的特点：编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。
图3 计算机编程交互式图形自动编程已成为国内外流行的数控编程方法。
交互式图形自动编程系统实现了“造型——刀具轨迹生成——加工程序自动生成”一体化，它的主要处理过程是：图4 自动编程加工的基本工作原理。
数控车床编程与操作实训
伺服 电动机
工作台
位置检测元件
速度检测元件 速度反馈
位置反馈
将直线型检测装置安装在移动部件上，用来直接测量工作 台的直线位移，作为全闭环伺服系统的位置反馈信号，而构成 位置闭环控制。
优点是准确性高、可靠性好，缺点是测量装置要和工作台 行程等长，所以在大型数控机床上受到一定限制。
3． 半闭环控制数控机床
表2-2 准备功能G代码表
模态
功
能
〃 实现刀具在自动方式下的快速定位。如：G00 X Z
〃 用以加工直线。如：G01 X Z F
〃 顺时针圆弧插补。如：G02 X Z CR= F
〃 逆时针圆弧插补。如：G03 X Z CR= F
〃 恒螺距的螺纹切削 〃 第一可设定零点偏置 〃 绝对尺寸 〃 增量尺寸 〃 直线进给率F 单位： mm/min(毫米/分) 〃 旋转进给率F 单位： mm/r(毫米/转)
数控机床结构刚性好、功率大，能自动进行切削加工，所以 能选择较大的、合理的切削用量，并自动连续完成整个切削加工 过程，不仅能大大缩短机动时间。还能大大缩短加工准备时间， 减少了停机检测时间。
3)柔性自动化程度高
随着微型计算机的发展,计算机数控系统可完全由软件来确 定数字信息的处理过程,从而具有真正的“柔性”,并可以处理硬 件逻辑电路难以处理的复杂信息,使控制系统的性能大大提高。 微机控制的数控机床的应用，柔性加工中心、柔性制造单元及 柔性制造系统不断投入使用，大大地提高了自动化生产程度。
硬件: 包括控制电路、伺服检测装置等
伺服机构(电动机驱动系统)
开环控制 闭环控制 半闭环控制
计算机数控系统
数控机床在数控系统的控制下，自动地按给定的 程序进行机械零件的加工。数控系统是由用户程序、 输入输出设备、计算机数字控制装置（CNC装置）、可 编程控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等 组成。
程序设计基础知识.doc
第1章程序设计基础知识随着科学技术的迅猛发展，计算机技术日新月异，计算机程序设计语言也层出不穷。
那么，什么是程序语言？什么是程序设计？应该学哪一种程序语言？如何进行程序设计？这些都是程序设计初学者首先遇到的问题，也是程序设计的基本问题、共性问题。
不论是什么样的计算机语言，其程序设计的基本方法是相同的。
本书作为程序设计的入门教材，将以C语言程序设计为主线，介绍程序设计的基本概念和基本方法，讲述C语言的语法规则和实用的C程序设计技术。
作为全书的开篇，本章就程序设计的基本知识作概括性讨论，首先介绍计算机的工作原理，然后重点介绍算法的概念及特征、设计算法的方法和策略、流程图的表示和结构化程序设计方法等内容。
需要说明的是，有些概念和方法要随着后续各章的深入学习才会有深刻的理解。
1.1 计算机的工作原理1.1.1 计算机的指令系统大家知道，计算机中的存储器是由千千万万个的电子线路单元组成，每个单元有两个稳定的工作状态（例如二极管或三极管的截止和导通，磁性元件的消磁和充磁等），分别以0和1表示，因此计算机存储的信息是以二进制形式存储的。
人们要计算机处理信息，就要给计算机规定一些最基本的操作，并用0和1表示这些操作，这就构成一条一条的指令。
在设计的时候，就给它规定了一套指令，称之为指令系统（instruction set）。
不同型号的计算机，指令系统也不相同。
一条指令由操作码（opcode）和操作数（oprand）两部分构成，例如在Z80中有这样一条指令：11000110 00000110操作码操作数操作码11000110表示加法操作，操作数是00000110。
这条指令的功能是把操作数00000110与计算机累加器中的数相加，相加的和仍放在累加器中，例如先在累加器中放一个数00000101，执行这条指令的过程如图1.1所示。
这条指令用十六进制表示为：C6 06。
1.1.2 计算机的解题过程计算机解题要由人事先告诉它解题的方法和步骤，一步一步地去执行。
第一章第二节数控程序编制的概念
程序段 N.. G.. X.. F.. M.. S.. 主轴功能字 辅助功能字 工艺功能字 尺寸字 准备功能字 程序段号
程序段格式
程序段格式举例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500， S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效） 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素： 移动目标：终点坐标值X、Y、Z； 沿怎样的轨迹移动：准备功能字G； 进给速度：进给功能字F； 切削速度：主轴转速功能字S； 使用刀具：刀具功能字T； 机床辅助动作：辅助功能字M。
刀具功能字
（6）刀具功能字T
刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指 令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车 床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半 径补偿用。
辅助功能字
（7）辅助功能字M 辅助功能字的地址符是M， 后续数字一般为1～3位正 整数，又称为M功能或M指 令，用于指定数控机床辅 助装置的开关动作， 见表1.2。
加工程序的一般格式
（1）程序开始符、结束符 （2）程序名 （3）程序主体 （4）程序结束指令
程序开始符、结束符
程序开始符、结束符是同一个字符，ISO 代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列 一段。
程序名
程序名有两种形式：一种是英文字母O和 1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开 头，字母数字混合组成的。一般要求单列一 段。
小
结
本次课主要对程序字符与代码、字与字 的功能类别、程序格式进行了学习，这些内 容是学习好数控编程这门课的基础。
进给功能字
（4）进给功能字F 进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指 令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分 为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控 机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程 序段中常用来指令螺纹的导程。