课时2 功能指令的编程方法
一、与坐标系有关的指令
1.绝对坐标与增量坐标指令—G90/G91指令
G90指令：表示程序中的编程尺寸值是在某个坐标系下按绝对坐标给定的。
G91指令：表示程序中编程尺寸值是相对于本段的起点，即编程尺寸值是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。
注意：
这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一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)，系统按G90状态处理。
例：AB和BC两个直线插补程序段的运动方向及坐标系.
假设AB段已加工完，要加工BC 段，刀具在B点，则该加工程序段为：
绝对坐标：
G90 G01 X30 Y40;
增量坐标：
G91 G01 X-50 Y-30;
图2.11 G90\G91指令关系
2.坐标系设定指令—G92指令
编制程序时，首先要设定一个坐标系，程序中的坐标值均以此坐标系为根据，此坐标系称为工件坐标系。
G92指令就是用来建立工件坐标系的，它规定了工件坐标系原点的位置。就是说它确定了工件坐标系的原点(工件原点)在距刀具起始位点多远的地方。或者说，以工件原点为准，确定起刀点的坐标值。
作用：以工件原点为准，确定起刀点的坐标值。
编程格式：G92 Xa Yb Zc ；（a、b、c为当前刀位点在所设工件坐标系中的坐标值）
工件坐标系原点可以设定在工件基准或工艺基准上，也可以设定在卡盘端面中心或工件的任意一点上。
注意：G92指令只是设定坐标系原点位置，执行该指令后，刀具(或机床)并不产生运动。
例：数控车的坐标系设定；
G92 X50 Z30 ；
图2.12利用G92建立工件坐标系
(1)车削编程中，X尺寸字中的数值一般用坐标值的2倍，即用刀尖相对于回转中心的直径值编程。
(2)该指令程序段要求坐标值x、z必须齐全，不可缺少，并且只能使用绝对坐标值，不能使用增量坐标值。
(3)在一个零件的全部加工程序中，根据需要，可重复设定或改变编程原点。
3.坐标平面指定指令—G17、G18、G19指令
G17，G18，G19分别表示规定在XY, ZX, YZ坐标平面内的加工。
注意:
若数控系统只有在一个平面的加工能力,可省略. 铣床中 XY平面最常用，故G17可省略;在车床中,总是在XZ平面内运动，G18可省略。
图2.13坐标平面指定指令—G17、G18、G19指令
二、运动控制指令
1、快速点定位指令— G00指令
编程格式：G00 X— Y— Z—;
功能：命令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指定的下一个定位点。
其中：X,Y,Z为目标点的绝对或增量坐标。
Ø G00指令中不需要指定速度，即F指令无效。系统快进的速度事先已确定。
Ø 在G00状态下．不同数控机床坐标轴的运动情况可能不同。
Ø 编程前应了解机床数控系统的G00指令各坐标轴运动的规律和刀具运动轨迹，避免刀具与工件或夹具碰撞。
2.直线插补指令—G01
指令编程格式：G01 X— Y— Z— F—；
功能：按程序段中规定的合成进给速度F，使刀具相对于工件，由当前位置沿直线移动到程序段中规定的位置。
Ø 其中：X、Y、Z为直线终点的绝对或增量坐标;F为沿插补方向的进给速度。
注意：
Ø G01指令既可双坐标联动插补运动，又可三坐标联动插补运动，取决于数控系统的功能，当G01指令后面只有两个坐标值时，刀具将作平面直线插补，若有三个坐标值时，将作空间直线插补。
Ø G01程序段中必须含有进给速度F指令，否则机床不动作。
Ø G01和F指令均为续效指令。
例2.1：车削零件如下图，设A点为起刀点，刀具由A点快进到B点，然后沿B→C→D→E→F方向切削，再快退至A点.（直径40的外圆不加工）。
O0020
N0010 G92 X50 Z10；
N0020 G90 G00 X20 Z2 S600 T11 M03;
N0030 G01 X20 Z-14 F100;
N0040 X28 Z-38;
N0050 X28 Z-48;
N0060 X42 Z-48;
N0070 G00 X50 Z10 M02;
图2.14车削零件编程示例
例2.2：铣削下图零件，设P点为起刀点，刀具由 P点快进到A点，然后沿A-B-O-A方向铣削，再快退至P点（绝对编程和增量编程）。
用绝对坐标编程:
O0050
N0010 G92 X28 Y20;
N0020 G90 G00 X16 S600 T01 M03;
N0030 G01 X-8 Y8 F100;
N0040 X0 Y0;
N0050 X16 Y20;
N0060 G00 X28 M02;
图2.15铣削零件编程示例
用相对(增量)坐标编程:
O0050
N0010 G92 X28 Y20;
N0020 G91 G00 X-12 S600 T01 M03;
N0030 G01 X-24 Y-12 F100;
N0040 X8 Y-8;
N0050 X16 Y20;
N0060 G00 X12 Y0 M02;
3. 圆弧插补指令— G02、G03
G02：顺时针圆弧插补。
G03：逆时针圆弧插补。
☻ 顺、逆时针方向判别规则：
沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察,来判别圆弧的顺逆时针方向.(见下图)
☻ 顺、逆时针方向判别规则：
沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察,来判别圆弧的顺逆时针方向.
圆弧加工程序段一般应包括圆弧所在的平面、圆弧的顺逆、圆弧的终点坐标以及圆心坐标(或半径R)等信息。
圆弧加工程序段的格式:
图2.15顺圆逆圆的判断示意图
说明:
●圆弧的终点坐标，由X、Y、Z的数值（绝对或增量尺寸）指定。
●程序段中的圆心坐标有两种表示方法:
用由圆弧起点指向圆心的向量在X,Y,Z轴上的投影I,J,K表示。
用半径R表示( R 用代数值).
同一半径的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性。因此在用半径值编程时，R带有符号。
当θAB≤180o时，R取正值；
当180o<θAB< 360o时,R 取负值 .
注意:
用半径R编程时，不能描述整圆.
例：铣削如图所示R20圆孔。起刀点在坐标原点O，加工时刀具快进至A，沿逆时针方向以100mm/min速度切削整圆至A，再快速返回原点。
图2.16圆弧编程示例
解:用绝对坐标编程
O0001
N0010 G92 X0 Y0;
N0020 G90 G00 X20 Y0 S300 T01 M03;
N0030 G03 X20 Y0 I-20 J0 F100;
N0040 G00 X0 Y0 M02;
4、暂停指令— G04
功能：可使刀具作短时的无进给运动.
编程格式：G04 X- 或 G04 U- 或 G04 P-; （X,U或P后的数值表示暂停的时间，单位为s，或者是刀具、工件的转数，视具体数控系统而定。）
G04指令主要用于以下几种情况：
Ø 不通孔作深度控制时，在刀具进给到规定深度后，用暂停指令使刀具作非进给光整切削，然后退刀，保证孔底平整。
Ø 镗孔完毕后要退刀时，为避免留下螺旋划痕而影响表面粗糙度，应使轴停止转动，并暂停几秒钟，待主轴完全停止后再退刀。
Ø 横向车槽时，应在主轴转过几转后再退刀，可用暂停指令。
Ø 在车床上倒角或车顶尖孔时，为使表面平整，使用 暂停指令使工件转过一转后再退刀。
三、刀具补偿指令
1、刀具半补偿指令 — G40、G41、G42指令
（1）刀具半径自动补偿概念
如图所示，用半径为R的刀具加工外形轮廓为AB的工件，则刀具中心必须沿着与轮廓偏离R的距离的轨迹移动，才能加工出尺寸合格的工件。因此,刀具中心的运动轨迹与工件的轮廓不重合。如果不考虑刀具半径,直接按工件轮廓编程,加工时刀具中心运动轨迹与工件的轮廓重合.加工出来的零件变小了,不符合要求。为加工出尺寸符合要求的工件,可根据轮廓AB的坐标参数和刀具半径R计算出刀具轨迹A’B’的坐标参数, 编制出程序进行加工。这样做很不方便,特别是当刀具磨损,重磨以及更换新刀等导致刀具半径变化时,又要重新计算。
图2.17 刀具半径补偿示例
(2)刀具半径自动补偿的功能:
数控系统能根据工件轮廓AB和刀具半径,自动计算出刀具中心轨迹A’B’.
(3)刀具半径自动补偿指令
G41：刀具左偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边。
G42：刀具右偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边。
G40：取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。
2.刀具长度补偿指令 — G43、G44指令
(1)指令功能:补偿假定刀具长度与实际刀具长度之间的差值。
(2)编程格式：G43 Z- H-;
G44 Z- H-
其中：Z值是程序中给定的坐标值.
H值是刀具长度补偿值寄存器的地址码.
(3)用法:
●G43是正补偿,即当刀具长度长于编程时的刀具长度时, 补偿值e为正值; 反之, e为负值. 有
Z实际值=Z指令值+(H—中存的数值)
G44是负补偿, 即当刀具长度长于编程时的刀具长度时,补偿值e为负值; 反之,e为正值. 有
Z实际值=Z指令值-(H —中存的数值)
使刀具的实际移动距离增加或减少一个偏置值。
例:按假定长度编制的程序为：
N01 G91 X70 Y35 M03；
N02 G43 Z-22 H01 ；
四、固定循环指令
钻孔时完成3个固定动作：快速接近, 慢速钻孔, 快速退回。车螺纹时，需要切入、车螺纹、刀具径向(或斜向)退出、再快速返回四个动作。对这些典型的、固定的几个动作如能用一条固定循环指令去执行，则程序段数就会大 为减少，而对于多次重复的固定循环指令在程序段中加入循环次数指令和每次循环时刀具的推进量，则程序段数更为减少。这种固定循环程序既可使程序编制简短，方便又能提高编程质量。
固定循环指令功能：一个指令可以完成 几个固定的动作.
常用G80~G89作为固定循环指令。有些车床中，常 用G33~G35与G76~G79作为固定循环指令。
