第七章数控机器运动控制指令生成
数控机床编程指令
数控机床编程指令以下是常见的数控机床编程指令：1. G代码：用于控制机床的动作，如G00表示快速直线移动，G01表示直线插补运动，G02/G03表示圆弧插补运动等。
2. M代码：指令机床执行特定的功能，如M03表示启动主轴正转，M04表示启动主轴反转，M05表示停止主轴等。
3. T代码：切换工具的指令，如T01表示切换到1号工具。
4. S代码：设置主轴转速的指令，如S2000表示将主轴转速设为2000转/分钟。
5. F代码：设置进给速度的指令，如F100表示设定进给速度为100mm/min。
6. X/Y/Z/A/B/C代码：分别控制机床的X/Y/Z/A/B/C轴运动。
7. I/J/K代码：用于定义圆弧插补中圆弧的半径和圆心坐标。
8. R代码：用于定义圆弧的起点与终点之间的圆弧半径。
9. N代码：给程序段赋予行号，便于查找和修改程序。
10. G56代码：切换工件坐标系，使机床能够在不同位置加工工件。
11. G90/G91代码：G90表示绝对坐标运动，G91表示增量坐标运动。
12. G98/G99代码：G98表示返回初始平面，G99表示返回R点。
13. G61/G64代码：G61表示精确加工，G64表示标准加工。
14. G17/G18/G19代码：分别表示XY平面、ZX平面和ZY平面。
15. G43/G44/G49代码：G43表示刀具长度补偿，G44表示切削长度补偿，G49表示取消长度补偿。
16. G21/G22/G23代码：分别表示英制单位、公制单位和旋转坐标系。
17. G43.4/G43.3/G43.2代码：G43.4表示半径补偿，G43.3表示磨损补偿，G43.2表示长度与半径补偿。
18. G70/G71代码：G70表示英制单位，G71表示公制单位。
19. M02/M30代码：M02表示程序结束停机，M30表示程序结束自动返回原点。
20. G15/G16代码：G15表示极坐标插补，G16表示固定角度插补。
g代码运动控制算法
g代码运动控制算法
G代码是数控编程中常用的一种语言，用于描述机器运动的过程。
在运动控制算法中，G代码可以用于生成控制指令，以驱动机器的运动。
常见的G代码运动控制算法包括以下步骤：
1. 编写G代码：根据机器运动的轨迹和要求，编写相应的G代码程序。
G
代码程序中包含了机器运动的指令，如移动到指定位置、进行切削等。
2. 解析G代码：将编写好的G代码程序输入到数控系统中，由系统对G代码进行解析。
解析过程中，系统会将G代码转换成机器能够理解的控制指令。
3. 生成运动轨迹：根据解析后的控制指令，系统会生成机器的运动轨迹。
这个过程需要考虑机器的运动性能、加工精度等因素，确保运动轨迹的准确性。
4. 运动控制：根据生成的轨迹，系统会发出控制指令，驱动机器的运动。
在这个过程中，系统需要实时监测机器的运动状态，确保机器能够按照预设的轨迹进行运动。
5. 加工完成：当机器完成预设的加工任务后，系统会发出相应的指令，停止机器的运动。
同时，系统还会对加工结果进行检测和评估，确保加工精度和质量符合要求。
在实际应用中，G代码运动控制算法需要根据具体的加工需求和机器性能进行调整和优化。
同时，为了提高加工精度和效率，还需要结合其他技术手段，如误差补偿、优化切削参数等。
数控车床编程与操作指令代码大全
数控车床编程与操作指令软件代码大全标题：数控车床编程基础4课时一、教学目的：熟悉数控车床的编程特点，熟练掌握数控车床工件坐标系的建立方法和指令。
理解并掌握数控车削的基本指令。
二、教学安排：（一）旧课复习内容：数控机床坐标系的设定规则（5分钟）（二）新课教学知识点与重点、难点：第1节数控车床编程基础一、数控车编程特点（理解）二、数控车的坐标系统（理解）三、直径编程方式（难点）四、进刀和退刀方式理解（理解）五、绝对编程与增量编程（难点）第2节数控车床基本G指令应用一、坐标系设定G50（掌握）G54~G59（掌握）二、基本指令G00、G01、G02、G03、G04、G28（掌握）三、有关单位设定G20、G21、G94、G95（掌握）三、新课内容：2.1数控车床编程基础第一节数控车床编程基础一、数控车编程特点(1) 可以采用绝对值编程(用X、Z表示)、增量值编程(用U、W表示)或者二者混合编程。
(2) 直径方向(X方向) 系统默认为直径编程，也可以采用半径编程，但必须更改系统设定。
(3) ?X向的脉冲当量应取Z向的一半。
(4)采用固定循环，简化编程。
(5) 编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为圆弧，因此，当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。
二、数控车的坐标系统加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图2.1.1所示：加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。
图2.1.1数控车床坐标系结合生产实际，用实物、图表直观教学，举例说明举例说明CAD/CAM 中心仿真加工教学利用仿真加工软件教学（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。
《数控机床指令》课件
先修知识
无需先修知识，将从基础开始 讲解。
数控编程语言
1 常见编程语言
G代码和M代码是数控编程中常用的编程语言。
2 G代码
G代码用于控制机床的运动轨迹和速度。
3 M代码
M代码用于控制机床的辅助功能，如换刀和冷却。
G代码基础知识
G00
快速定位，用于高速移动时。
G01
直线插补，用于直线切削和加工。
G02
自动换刀系统
了解自动换刀系统的原理和应用，提高机床的生产效率。
其他M代码
掌握其他常用的M代码指令，如冷却和润滑等。
程序格式与调用方法
程序格式
了解常见的程序格式，如起始行、 程序段和结束行。
调用方法
学习如何调用已编写好的程序，提 高生产效率。
程序编辑器
掌握常用的程序编辑器的使用方法。
指令重复执行
1
圆弧顺时针插补，用于制作圆形 零件。
G代码综合应用
1
基础应用
将学习如何应用G代码进行简单的直线和圆
复杂应用
2
弧切削。
掌握如何结合不同的G代码命令在复杂形状
的工件上进行加工。
3
优化技巧
了解如何优化G代码程序，提高加工精度和 效率。
M代码及其综合应用
换刀指令
学习如何使用M代码进行自动和手动换刀操作。
《数控机床指令》PPT课 件
通过本课件，将深入介绍数控机床指令的基本概念、编程语言，以及G代码和 M代码的应用。同时，还会讨论数控自动加工线的组成和数控系统的维护保 养。
课程介绍
课程目标
掌握数控机床指令的基本概念 和组成，提高机床操作的准确 性和效率。
适用人群
适合对数控机床感兴趣的学生 和从业人员。
机电一体化技术课程改革诌议
机电一体化技术课程改革诌议【摘要】为推进机电一体化课程教改，提高学生职业技能，拓宽学生就业渠道，在吸收日本等机电一体化技术比较发达国家的教学经验的基础上，尽量吸收目前机电一体化技术的较新较稳定的内容，按照任务驱动、项目化教学的模式，编制相关教材并由此展开教学，对本课程的教材建设有一定的参考意义。
【关键词】机电一体化;课程改革;c5w;4a革命1.问题的提出国家教育部对高职院校人才定位是高技术技能型人才，学习的技能不仅能满足目前的岗位需求，而且能满足未来较长时期的岗位需求[1]。
比如新加坡南洋理工学院就明确指出，要为学生未来15年就业岗位提供技能储备，教育应该是面向未来的。
这就要求高职院校培养的学生应该不同于中职学生，其学习的技术应该有一定的深度，且应该学会知识、技能迁移能力[2]。
目前我国的机电一体化技术专业招生形势很好，但是由于师资、实验条件、专业建设思想等领域较机电一体化技术最为发达的日本有很大差距，导致培养出来的毕业生与企业、市场的需求有很大差距[3]。
《机电一体化技术应用》这门课程在机电一体化技术专业的核心专业课，在职业技能培养上起着关键作用。
目前机电一体化专业的学生就业面比较广，但是适应本行业工作的技能能力不足，学生的转岗率较其他新兴专业高[4][5]。
这就说明现行的《机电一体化技术应用》课程设置有一定的问题，课程改革势在必行。
2.目前国内本课程教材中存在的问题《机电一体化技术实训》是机电一体化技术专业的核心专业课。
长期以来，关于这门课程应该学什么，国内外专家学者仁者见仁，智者见智，目前很多教材也大多基于一种控制器来介绍机电一体化技术，管中窥豹，难以反映机电一体化技术的全貌。
也有不少高职院校，直接借用普通高校的教材或者本科压缩版[6]。
目前学生学习过程中普遍反应教材过于理论化、不强调技能培养。
《机电一体化技术实训》这门课程难教难学，已经是教师和学生的共识。
为什么出现这种现象，原因是多方面的：技术复杂性、大多数职业院校缺乏必要的实训实验条件、没有合适的项目化教材作为教学授课的载体等等都是其中原因。
数控指令(整理)
G 代码G00快速定位G01主轴直线切削G02主轴顺时针圆弧切削G03主轴逆时针圆弧切削G04 暂停G10 数据设置模态G11 数据设置取消模态G17 XY平面选择模态G18 ZX平面选择模态G19 YZ平面选择模态G20 英制模态G21 米制模态G22 存储行程检查开关打开模态G23 存储行程检查开关关闭模态G25 主轴速度波动检查打开模态G26 主轴速度波动检查关闭模态G27 参考点返回检查非模态G28 参考点返回非模态G31 跳步功能非模态G40 刀具半径补偿取消模态G41 刀具半径左补偿模态G42 刀具半径右补偿模态G43 刀具长度正补偿模态G44 刀具长度负补偿模态G49 刀具长度补偿取消模态G52 局部坐标系设置非模态G53 机床坐标系设置非模态G54 第一工件坐标系设置模态G55 第二工件坐标系设置模态G59 第六工件坐标系设置模态G65 宏程序调用模态G66 宏程序调用模态模态G67 宏程序调用取消模态G70 外圆精车循环G71 外圆粗车循环G73 高速深孔钻孔循环非模态G74 左旋攻螺纹循环非模态G76 精镗循环非模态G80 固定循环注销模态G81 钻孔循环模态G82 钻孔循环模态G83 深孔钻孔循环模态G84 攻螺纹循环模态G85 粗镗循环模态G86 镗孔循环模态G87 背镗循环模态G89 镗孔循环模态G90 绝对尺寸模态G91 增量尺寸模态G92 工件坐标原点设置模态G97 以转速进给固定循环回到初始点G98 以时间进给固定循环回到R点G00 定位（快速移动）格式G00 X_ Z_1这个命令把刀具从当前位置移动到命令指定的位置(在绝对坐标方式下)，或者移动到某个距离处(在增量坐标方式下)。
2. 非直线切削形式的定位我们的定义是：采用独立的快速移动速率来决定每一个轴的位置。
刀具路径不是直线，根据到达的顺序，机器轴依次停止在命令指定的位置。
3. 直线定位刀具路径类似直线切削(G01) 那样，以最短的时间（不超过每一个轴快速移动速率）定位于要求的位置。
数控编程的内容和步骤
数控编程的内容和步骤数控编程是一种将设计图纸或模型转化为机床可以执行的指令的过程。
它是数控加工的基础，通过编写数控程序，控制机床按照预定的路径和速度进行加工，实现零件的精确加工。
本文将介绍数控编程的内容和步骤。
一、数控编程的内容1. 几何元素的描述：数控编程需要对几何元素进行描述，包括点、直线、圆、圆弧等。
这些几何元素是零件的基本组成部分，通过几何元素的描述，可以确定加工的位置和形状。
2. 运动指令的编写：数控编程需要编写运动指令，用于控制机床的运动。
常见的运动指令包括直线插补指令、圆弧插补指令、螺旋线插补指令等。
这些指令可以控制机床在加工过程中的运动轨迹和速度。
3. 补偿指令的设置：在数控编程中，还需要设置补偿指令，用于补偿机床的误差。
常见的补偿指令包括半径补偿、长度补偿、刀具半径补偿等。
通过设置补偿指令，可以提高零件的加工精度。
4. 辅助指令的使用：数控编程中还会使用一些辅助指令，用于控制机床的辅助功能。
例如，暂停指令、循环指令、子程序调用指令等。
这些指令可以在加工过程中实现一些特殊的功能需求。
二、数控编程的步骤1. 阅读设计图纸或模型：在进行数控编程之前，需要先阅读设计图纸或模型，了解零件的几何形状和加工要求。
通过阅读设计图纸或模型，可以确定需要编写的数控程序的内容和结构。
2. 确定加工工艺：根据设计图纸或模型，确定零件的加工工艺。
包括确定零件的刀具路径、切削参数、加工顺序等。
加工工艺的确定是数控编程的基础，直接影响零件的加工质量和效率。
3. 编写数控程序：根据加工工艺，编写数控程序。
按照先后顺序，逐步编写数控程序的各个部分，包括几何元素的描述、运动指令的编写、补偿指令的设置、辅助指令的使用等。
编写数控程序需要严谨和准确，避免歧义或错误信息。
4. 调试和优化：完成数控程序的编写后，需要进行调试和优化。
通过模拟运行或实际加工验证程序的正确性和可行性，并进行必要的修改和优化。
调试和优化是确保数控程序能够正常运行和高效加工的重要步骤。
数控机床 基本指令
数控机床在加工过程中的动作，都是事先由编程人员在程序中用指令的方式予以规定的。
例如机床的启停、正反转、刀具的走刀路线的方向，粗、精切削走刀次数的划分，加工过程中测量位置的安排，必要的停留等。
这种控制机床动作的指令称为工艺指令，工艺指令可分为两类：一类是准备功能指令——G指令，这类指令是在数控系统插补运算之前需要预先规定，为插补运算作好准备的功能指令，如刀具运动的坐标平面，插补类型（直线插补还是圆弧插补）等；另一类是辅助功能指令——M指令，这类指令与数控系统插补运算无关，它是根据操作机床的需要予以规定的工艺指令，如主轴的启动与停止、计划停止、主轴转向以及冷却液开关等。
G代码和M代码是数控加工程序中描述零件加工过程的各种操作和运行特征的基本单元，是程序的基础。
国际上广泛应用的ISO—1056—1975E标准规定了G代码和M代码。
我国根据ISO标准制定了JB 3208—83《数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码》标准，如表1.1、表1.2所示。
需要注意的是，即使国内生产的数控系统也没有完全遵照这个标准来规定G、M指令，更不用说从国外进口的数控机床，用户在编程时必须遵照机床编程系统说明书。
表1.1 JB 3208—83准备功能G代码续表续表注：（1）＃号表示如选作特殊用途，必须在程序格式说明中说明。
（2）如在直线切削控制中没有刀具补偿，用G43到G52可指定作其他用途。
（3）在表中左栏括号中的字母（d）表示可以被同栏中没有括号的字母d注销或代替，也可被有括号的字母（d）注销或代替。
（4）G45到G52的功能可用于机床上任意两个预定的坐标。
（5）控制机上没有G53～G59、G63功能时，可以指定作其他用途。
表1.2 JB 3208—83辅助功能M代码续表。
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第一节 运动控制分类
一、运动形式有：
1. 2. 3. 4. 按运动形式可分为直线运动和曲线运动； 按运动性质可分为平面运动和空间运动； 按运动控制方法分为点位控制和连续路径控制； 点位控制可采用开环或赛闭环控制系统，连续 路径控制一般则采用闭环伺服控制系统。
二、机器人按控制水平可分为三类：
• 样条函数通常是指多项式函数； • 三次多项式样条函数可以用来在计算机内存中细密地储存 指令输入，以及实现产生复杂的机器控制指令序列，它可 以用于点位运动控制，也可以用于连续路径控制，以及多 轴系统的协调运动控制。 一、点位运动控制 点位运动控制是在容许加速度条件下，尽可能以最大速度 由源坐标位置运动到目的坐标位置，对于两点之间的轨迹 是没有精度要求的。 二、连续路径控制
插补器有硬件和软件二种形式。
第二节 运动控制与插补原理
二、DDA法插补 DDA法实现插补具有运算速度快，脉冲分配均匀，易于 实现多坐标联动等优点； 其插补器由时钟脉冲设置，可编程序定时器可用作时钟 脉冲的替代装置； 定时器能够对每一个轴发生所需要的脉冲速率。 三、数据采样法插补 数据采样插补采用时间分割法，是将给定轮廓曲线分割 为每一个插补周期的进给段，即轮廓步长，每一个插补周 期，执行一次插补运算，计算出下一个插补点坐标从而得 出下一步点的指令位置。
第三节 直线与圆弧轨迹插补的实现
直线和圆弧是构成工件轮廓的基本轨迹，而其他曲线轮 廓，可由直线和圆弧的折线来拟合逼近。插补的任务就是 根据起点、终点、轨迹轮廓、进给速度，按数控系统的当 量进行细化。 插补精度和插补速度是插补的两项重要指标，它直接决 定了数控系统的控制精度和加工速度。
第四节 样条函数轨迹规划器
1. 点位控制机器人 2. 连续路径控制机器人 3. 代表最高运动控制水平的控制路径机器人 路径与轨迹： a. 路径只代表与轨迹有关的位置信息； b. 轨迹代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标 系中运动的位置—时间曲线，是具有适当速控制与插补原理
一、插补的概念
插补的概念就是产生一系列固定长度的步距， 近似不能直接到达的几何图形，使得刀轨路径的 最大偏差保持在一个步长以内。 插补方法有脉冲增量插补和数据采样插补两大 类，脉冲增量插补适用于开环或脉冲比较式的闭 环系统。