数控铣编程简易教案(数控铣小组)

1、第 1 章 数控铣床编程一、基本内容1、数控铣床编程基础2、数控铣床编程指令二、教学参考时数： 14三、授课形式：理论四、学习要求1、掌握数控铣床的加工工艺2、掌握数控铣床的坐标系统3、掌握准备功能指令4、掌握子程序指令的应用5、掌握图形变换功能指令6、掌握数控铣床编程的基本方法7、了解数控铣床的工艺装备1.1 数控铣床编程基础1.1.1 数控铣床概述1、数控铣床的主要功能 数控铣床从结构上可分为立式、卧式、龙门铣等几种，配置不同的数控系统也有差别。除各自特点之 外，数控铣床一般具有的主要功能有以下几方面。(1) 点位控制功能：钻孔加工。(2) 连续轮廓控制功能：直线和圆弧两种几何要素构成的平

2、面轮廓工件。(3) 刀具半径自动补偿功能(4) 比例及镜像加工功能(5) 固定循环功能：用于孔加工。(6) 旋转功能(7) 子程序调用功能(8) 宏程序功能2、数控铳床的组成及各组成部分的作用1）、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接 影响，要求动平衡性很高，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性，能传递足够的力矩和功率。2）、进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线电气柜控面床身进给运动和旋转运动。主轴箱防护门冷却液箱图一数控铳床结构3）、控制系统速控铳床运动控制中心，执行

3、数控加工程序，控制机床进行加工。4）、辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置5）、机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架，应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳 的阻尼特性。6）、铳床附件、刀具的使用（1）刀柄数控铳床使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上，由刀柄夹 持传递速度、扭矩。数控铳床GSVM6540L踩用BT40系列刀柄和拉钉，采用气动装夹方法装夹刀柄。（2）Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。Z轴设定器有光电式和指针式等类型。（3）寻边器主要用于确定

4、工件坐标系在机床坐标系中的X、Y值，也可测量工件的简单尺寸。有偏心型和光电式等类型。（4）机用虎钳：主要用于形状比较规则的零件铳削加工，其具有使用方便灵活的特点，若加工精度要求高、需要较大的 夹紧力时可采用较高精度的机械式或液压式虎钳。3、数控铳床的加工工艺范围铳削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铳削和轮廓铳削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。立式铳床一般适应用于加工盘、套、板类零件，一次装夹后，可对上表面进行铳、钻、扩、镗、锪、攻 螺纹等工序以及侧面的轮廓加工；卧式铳床一般都带有回转工作台，一次装平后可完成除安装面和顶面以外的其余四个面的各种工序加工，

5、适宜于箱体类零件加工；万能数控铳床，主轴可以旋转90。或工作台带着工件旋转 90 一次装夹后可以完成对工件五个表面的加工；龙门铳床适用于大型零件的加工。数控铳削主要适合于下列几类零件的加工：直纹曲面类零件7.图1.1 行切加工法（1）平面类零件（2）（3）立体曲面类零件 行切加工法 三坐标联动加工图1.2 三坐标联动加工1.1.2数控铣床坐标系统1、机床坐标系右手笛卡尔直角坐标系原则（1）Z轴坐标规定与主轴线平行的坐标轴为Z坐标（Z轴），并取刀具远离工件的方向为正方向。（2）X轴坐标运动X轴规定为水平平行于工件装夹表面。对于立式加工中心，从主轴向立柱看，立柱右方规定为X轴的正方向：当机床是卧式

6、 （Z轴是水平的卧式铳床、卧式镗床、卧式加工中心等）的，从主轴向工件看，+X方向指工件的右方向。（3）Y轴坐标运动2、机床零点与机床坐标系的建立机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和凋整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置通电后通常要进行回参考点操作（回零），以建立机床坐标系。所谓回零，就是主轴直线坐标或旋转坐标（如回转工作台）回到正向的极限位置。3、工件坐标系与加工坐标系工件坐标系是编程人员在编程时相对于工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。在程序开头就要设置工件坐标系，大多的数控系统可用G92指令建立工件坐标系

7、，或用G54 G59指令选择工件坐标系。当零件在机床上被装卡好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置就成为加工原点，也称为程序原 点。由程序原点建立起的坐标系就是加工坐标系。1.2数控铣床编程指令1.2.1插补功能1、坐标轴运动（插补）功能指令（1）点定位指令G00点定位指令（G00）为刀具以快速移动速度移动到用绝对值指令或增量值指令指定的工件坐标系中的位 置。指令格式：GOOX Y Z 一；式中X YZ 一为目标点坐标。以绝对值指令编程时，刀具移动到终点的坐标值；以增量值指令编程 时，指刀具移动的距离，用符号表示方向。例:使用G00指令用法如下。如上图1.6所示，刀具由A点快速定位到B点其程

8、序为：G00G90X120 . Y60（绝对坐标编程）（2）直线插补指令G01用G01指定直线进给，其作用是指令两个坐标或三个坐标以联动的方式，按指定的进给速度F,从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置，插补加工出任意斜率的平面或空间直线。指令格式：G01X Y Z F 一;式中X Y Z 一为目标点坐标。可以用绝对值坐标，也可以用增量坐标。F （mm/ min）为刀具移动的速度。加工时进 给速度F可以通过CNC的控制面板上的旋钮在（0 120%）之间变化。程序段 G01X10 . Y20 . Z20. F80.使刀具从当前位置以80mm/ min的进给速度沿直线运动到 （10,20,2

9、0）的位置。例3:假设当前刀具所在点为X-50.Y-75.，则如下程序段N1G01X150.Y25.F100 ;N2X50.Y75.;将使刀具走出如图1.7所示轨迹。说明：三坐标一般不同时用，是为了防止撞工件（3）圆弧插补指令 G02和G03G02表示按指定速度进给的顺时针圆弧插补指令，G03表示按指定速度进给的逆时针圆弧插补指令。顺圆、逆圆的判别方法是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴由正方向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03，程序图1.8 G02与G03的判别ZGO2 XG19格式XY平面：G17G02XYIJ（R）FG17G03XYIJ（R）FZX平面：G18G02XZIK（

10、R）FG18G03XZIK（R）FYZ平面：G19G02ZYJK（R）FG19G03ZYJK（R）F式中X、Y、Z为圆弧终点坐标值，可以用绝对值，也可以用增量值，由 G90或G91决定。由I、J、K方式编圆弧时，I、J、K表示圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z轴方向上的增量值。若采用圆弧半径方式编程，则R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角为0180时，R取正值；当圆心角为 180360时，R取负值。圆心角为 180时，R可取正值也可取负值。应当注意：整圆只能用I、J、K来编程。若用半径法以二个半圆相接，其圆度误差会太大。一般CNC铳床开机后，设定为 G17。故在XY平面貌一新铳削圆弧时，可省G17。

11、 同一程序段同时出现I、J和R时，以R优先。 当I0或J0或K0时，可省不写。例4:如图1.9所示，设刀具起点在原点 AB ，则有下列程序：N10G90G00X40Y60N20G02X120R40 （绝对坐标编程，用 R指令圆心）或N20G02X120I40J0 （绝对坐标编程，用 I、J指令圆心）例5:如图1.10所示，设刀具起点在 A点，AtB-C ,则有下列程序：G02X80Y20R-40设刀具起点在 A点，AtC，则有下列程序：G02X80Y20R40例6:如图1.11所示，加工整圆，则有下列程序：G02I402、坐标系设置指令1 ）、G54-G59 指令在机床中，我们可以预置六个工件

12、坐标系，通过在CRT-MDI面板上的操作，设置每一个工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移 量，然后使用 G54G59指令来选用它们，G54G59都是模态指令，分 别对应1 #6#预置工件坐标系。G54G59指令的作用就是将 NC所使用的坐标系的原点移动到机床坐标系中坐标值为预置值的点20 M 10110 12C1301袖-/40-PJD1II111 110 4t 4180图 1.11图 1.10指令格式：G54 （G59）该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。例8:如图1.13所示，加工坐标系 1 （G54）为XOY，加工坐标系2 （ G55 ）为X1OY

13、1,刀具从A点切削到B点：G54G01X120Y80或 G55G01X40Y404）局部坐标系（G52）G52可以建立一个局部坐标系，局部坐标系相当于G54G59坐标系的子坐标系。指令格式：G52X Y Z ;该指令中，X Y Z 给出n 1Tl:-.-l；kN一也-/Br5L-1 1*. L IrxFl T110一图1彳3僻4%/1n 11 1 1-V11)6S川 ciH in 11 11l 1n41 ti toIII1M1图 1.14了一个相对于当前G54G59坐标系的偏移量，也就是说，X Y Z 给定了局部坐标系原点在当前G54G59坐标系中的位置坐标。取消局部坐标系的方法也非常简单，使

14、用G52X0Y0Z0 ;即可。例9:如图1.14所示加工坐标系1（ G54）为XOY，局部加工坐标系（G52）为X1OY1，刀具从 A点切削到B点:N10G54G01X120Y80或N10G54N20G52X80Y40N30G01X40Y40N40G52X0Y05）平面选择指令 G17、G18、G19平面选择指令 G17、G18、G19分别用来指定程序段中刀具的圆弧插补平面和刀具补偿平面。G17 :选择XY平面；G18:选择ZX平面；G19 :选择YZ平面。一般CNC铳床开机后，设定为 G17。图 1.153、坐标尺寸指令（1 ）绝对值输入指令G90和增量值输入指令G91 G90指令规定在编程

15、时按绝对值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以工件坐标系坐标原点（程序零点）为基准来计算。 G91指令规定在编程时按增量值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以起始点为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向判断 正负，与坐标轴同向取正，反向取负。如图1.15所示，是绝对值指令编程和增量值指令编程的对比。通过上例，我们可以更好地理解绝对值方式和增量值方式的编程。（2）极坐标系指令（G15、G16）坐标值可以用极坐标（半径和角度）输入指令格式为:G16;极坐标系指令有效。G15;极坐标系指令取消。极坐标的平面选择与圆弧插补的平面选样方法相同，使用G17、G18、G19

16、指令。用所选平面的第I轴指令半径，第2轴指令角度。例如，选择XY平面时，地址 X指令半径，地址 Y指令角度，规定所选平面第1轴什方向)的逆时针方向为角度的正方向，顺时针方向为角度的负方向。半径和角度可以用绝对值指令(G90)，也可用值指令(G91)当半径用绝对值指令指定时，局部坐标系原点成为极坐标系中心,当半径用增量值指令指定时，当前点成为极坐标系中心例10：如图1.16所示，设刀具起点在A点，移动轨迹为AtBC ，则（B点）N10G17G90G16N20G01X100Y60F80N30G91Y60 （C 点）N30G15(3)英制/米制转换(G20、G21)4、切削用量及进给功能(1)主轴转

17、速S主轴转速用 S表示，如主轴转速为写为S50010ID图 1.16500r/mi n.有效，直S代码是模态的，即转速值给定后始终到另一个S代码改变模态值。(2)主轴旋转方向M03主轴正转(CW)M04主轴反转(CCW)M05主轴停(3) 进给速度和进给量G94表示进给速度，单位 mm/min ,G95表示进给量，单位 mm/r 进给速度和进给量用 F表示。(4) 切削方式(G64)程序刃歳（5）精确停止（G09）及精确停止方式（G61）（6）暂停（G04）作用：在两个程序段之间产生一段时间的暂停。格式：G04P-;或 G04X-；地址P或X给定暂停的时间，以秒为单位，范围是0.0019999

18、.999秒。如果没有 P或X，G04在程序中的作用与G09相同。5、辅助功能辅助功能代码及其含义辅助功能包括各种支持机床操作的功能，像主轴的启停、程序停止和切削液节门等等。6、刀具补偿（1）刀具半径补偿指令刀具半径补偿功能是指数控程序按零件的实编写，加工时系统自动偏离轮廓一个刀具半径量），生成偏置的刀具中心轨迹。刀具半径左补偿指令G41和右补偿指令刀具半径左补偿是指沿着刀具运动方向向前件不动），刀具位于零件左侧的刀具半径补偿，指令代码为G41，如图1.19所示。G40G42际轮廓来（称偏置G42。看（假设工刀具送心贞白Y D 一;轮廓曲线（编程存器地址字，偏置量在加工刀具半径右补偿是指沿刀具运

19、动方向向前看（假设工件不动），刀具位于零件右侧的刀具半径补偿，指令代码为G42，如图1.20所示。指令格式：G00（G01）G41（G42）X 式中的X、Y表示刀具移至终点时， 轨迹）上点的坐标值；D为刀具半径补偿寄 后面一般用两位数字表示偏置量的代号， 前可用MDI方式输入图 1.20G00或C01指为了保证刀具从无半径补偿运动到所希望的刀具半径补偿起始点，必须用一直线程序段 令来建立刀具半径补偿。a在运用刀具半径补偿后的刀补状态中，如果存在有两段以上的没有移动指令值或存在非指定平面轴的 移动指令段，则有可能产生进刀不足或进刀超差。b. G41、G42与顺铳逆铳的关系。在立式铳床上铳外轮廓时

20、，采M03、G41加工方式为顺铳：铳槽内轮廓时，采用 M03、G41加工方式为逆铳。采用G42时相反。取消刀具半径补偿指令 G40指令格式：G00(G01)G40X Y ；X、 Y值是撤消补偿直线段的终点坐标.3.7刀具半径补偿指令在零件轮廓铳削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计 算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程,数控系统提供了刀具半径补偿功能，见图1.28。图1.28刀具半径补偿1、编程格式G41为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，见图1.29。IJll图1.29左偏刀具半径补偿G

21、42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿，见图1.30。G40为补偿撤消指令。图1.30 右偏刀具半径补偿程序格式：G00/G01 G41/G42 XYH/建立补偿程序段/轮廓切削程序段G00/G01 G40 X Y/补偿撤消程序段其中：G41/G42程序段中的X、Y值是建立补偿直线段的终点坐标值；G40程序段中的X、Y值是撤消补偿直线段的终点坐标；H为刀具半径补偿代号地址字，后面一般用两位数字表示代号，代号与刀具半径值一一对应。刀具半径 值可用CRT/MDI方式输入，即在设置时，H=R。如果用H00也可取消刀具半径补偿。2、工作过程图1.

22、31图1.33表示的刀具半径补偿的工作过程。其中，实线表示编程轨迹；点划线表示刀具中心轨 迹；r等于刀具半径，表示偏移向量。(1)刀具半径补偿建立时，一般是直线且为空行程，以防过切。以G42为例，其刀具半径补偿建立见图1.33。-4空 Li门 l图1.31 建立刀具半径补偿(2)刀具半径补偿一般只能平面补偿，其补偿运动情况见图1.32。F0-: ji - ：i-11叨曙图1.32刀具半径补偿运动(3)刀具半径补偿结束用G40撤销，撤销时同样要防止过切，如图1.33 。i | Irr图1.33撤消刀具半径补偿(4)注意:1) 建立补偿的程序段，必须是在补偿平 面内不为零的直线移动。2) 建立补偿

23、的程序段，一般应在切入工 件之前完成。3) 撤销补偿的程序段，一般应在切出工 件之后完成。3、刀具半径补偿量的改变虫决定图1. 34刀具半径补偿量的改变一般刀具半径补偿量的改变，是在补偿撤销的状态下重新设定刀具半径补偿量。如果在已补偿的状态下改变补偿量，则程序段的终点是按该程序段所设定的补偿量来计算的。如图1.34所示。4、刀具半径补偿量的符号般刀具半径补偿量的符号为正，若取为负值时，会引起刀具半径补偿指令G41与G42的相互转化。5、过切通常过切有以下两种情况:(1 )刀具半径大于所加工工件内轮廓转角时产生的过切，如图1.35所示。(2)刀具直径大于所加工沟槽时产生的过切，如图1.36所示。

24、图1.35加工内轮廓转角图1.36加工沟槽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 。图1. 37刀具半径补偿的应用实例F面举例说明。使用半径为R5mm的刀具加工如图1.23所示的零件，加工深度为 5mm，加工程序编

25、制如下:起点”50* Q I gw f. - k-j”AIMK iKML JK理点 S” -40图 1.23O10G55G90G01Z40F2000进入2号加工坐标系M03S500G01X-50Y0G01Z-5F100G01G42X-10Y0H01G01X60Y0G03X80Y20R20G03X40Y60R40G01X0Y40G01X0Y-10G01G40X0Y-40G01Z40F2000M05M30/主轴启动/到达X , Y坐标起始点到达Z坐标起始点/建立右偏刀具半径补偿切入轮廓/切削轮廓/切削轮廓切削轮廓/切出轮廓/撤消刀具半径补偿/Z坐标退刀/主轴停/程序停2）刀具长度补偿指令（1）功能

26、指令格式：G43/G44/G49G43Z_H_;把指定的刀具偏置值加到命令的Z坐标值上，如图1.24所示。G44Z_H_;把指定的刀具偏置值从命令的Z坐标值上减去，如图 1.24所示。G49Z_;取消刀具偏置值。77777777777777如图1.24示,设 H01=0图 1.25(2) 举例例 12 :如图1.25所 时，用以下程序加工得图示尺寸零件G54G90G00X30Y-5G43Z5H01M03S350G01Z-3F50G41Y30D01Y90X110Y30X20G40X0Y0G49G0Z100M05M30当H01=-2时，可得图1.26所示。 在用G43(G44)H或者用G49命令的

27、指派来省略 Z轴移动命令时，偏置操作就会像 G00G91Z0命令指 派的那样执行。也就是说，用户应当时常小心谨慎，因为它就像有刀具长度偏置值那样移动。 用户除了能够用G49命令来取消刀具长度补偿，还能够用偏置号码H0的设置(G43/G44H0)来获得同样效果。 若在刀具长度补偿期间修改偏置号码，先前设置的偏置值会被新近赋予的偏置值替换。1.2.2子程序1、子程序的格式一个子程序应该具有如下格式：Oxxx;子程序号在程序的开始，应该有一个由地址0指定的子程序号，在程序的结尾，返回主程序的指令M99是必不;子程序内容可少的可以不必出现在一个单独的程序段中，作为子程序的结尾，这样的程序段也是可以的：

28、 M99;返回主程序G90G00X0Y100.M99 ;2、调用子程序的编程格式M98PM98PX xxxxxx；式中：P表示子程序调用情况。P后共有8位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。子程序调用指令可以和运动指令出现在同一程序段中:G90G00X -75.Y50.Z53.M98P40035 ；该程序段指令X、Y、Z三轴以快速定位进给速度运动到指令位置，然后调用执行4次35号子程序。3、子程序的执行子程序的执行举例。例13:如图1.26所示，编制图示轮廓的加工程序，设刀具起点距工件上表面50mm,切削深度3mm.!rf-b1014图 1.26子程序（加工图形

29、1的程序）010G41G91G01X30Y-5D01F50Y5G02X20I10X-10I-5G03X-10I-5G0Y-5G40X-30Y5M99主程序O20G54G90G17M03S600G0X0Y0G43G0Z5H01G01Z-3F50M98P10（加工图形1）G90Y50M98P10（加工图形 2）G90G49Z50M05M304、子程序的特殊用法(1) 子程序用P指令返回的地址： M99Pn在M99返回主程序指令中，我们可以用地址P来指定一个顺序号，当这样的一个M99指令在子程序中被执行时，返回主程序后并不是执行紧接着调用子程序的程序段后的那个程序段，而是转向执行具有地址P指定的顺序

30、号的那个程序段。如下例：(2) 自动返回程序头：主程序中执行M993)注意：子程序调用指令 M98不能在MDI方式下执行，如果需要单独执行一个子程序，可以在程序编辑方式下 编辑如下程序，并在自动运行方式下执行。/xxxx；M98PX xxx；子程序G代码所更改。.;N3)MW不要在刀具补偿状态下的主程序中调卿子程序，因为当子程序中连续岀现二段以上非移动指1.2.3 N66形变换功能N10601、比例及镜向功能G51、G50N1070M99P60(1) 各轴按相同比例编程编程格式:G51XYZPG50式中:X、Y、Z-比例中心坐标(绝对方式);P-比例系数，最小输入量为0.001,比例系数的范围

31、为：0.001999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数P值对偏移量无影响。例14：如图1.30所示，起刀10,编程如下：* 15心图 1.30值的P倍。点为X10Y-O0001主程序N100G92X-50Y-40N110G51X0Y0P2N120M98P0100N130G50N140M3000100/子程序N10G00G90X0.Y-10.F100N20G02X0.Y10.I0.J10.N30G01X15.Y0.N40G01X0.Y-10.N50M99子程序返回(2) 各轴以不同比例编程各个轴可以按不同比例来缩小或放大，当给定的比例系数为 -1时，可获得镜像加工

32、功能。编程格式：G51XYZIJK数 ， 在 不能带小数 都应输入，不G50式中:X、Y、Z-比例中心坐标；I、J、K-对应X、Y、Z轴的比例系 ).0019.999范围内。本系统设定I、J、K点，比例为1时，应输入1000，并在程序中 能省略。(3) 镜像功能比例系数为-11.31所示，其中槽深为 2mm，比例系数取为+1000或-1000。设刀再举一例来说明镜像功能的应用。图具起始点在O点，程序如下：子程序：O9000N10G00X60Y60/到三角形左顶点N20G01Z-2F100/ 切入工件N30G01X100Y60/切削三角形一边N40X100Y100/切削三角形第二边N50X60Y

33、60/切削三角形第三边N60G00Z4/向上抬刀N70M99/子程序结束主程序： O100N10G92X0Y0Z10/建立加工坐标系N20G90/选择绝对方式N30M98P9000/调用 9000 号子程序切削 1#三角形N40G51X50Y50I-1000J1000 / 以 X50Y50 为比例中心，以 X 比例为-1、 Y 比例为+1 开始镜向N50M98P9000/调用 9000 号子程序切削 2#三角形N60G51X50Y50I-1000J-1000/ 以 X50Y50 为比例中心，以 X 比例为 -1、 Y 比例为 -1 开始镜向N70M98P9000/调用 9000 号子程序切削

34、3#三角形N80G51X50Y50I1000J-1000/ 以 X50Y50 为比例中心，以 X 比例为 +1、Y 比例为 -1开始镜向N90M98P9000/调用 9000 号子程序切削 4#三角形N100G50/取消镜向N110M30/程序结束2、坐标系旋转功能G68、G69该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度， G68 表示开始坐标系旋转， G69 用 于撤消旋转功能。（1）基本编程方法编程格式：G68XYRG69式中：X、Y 旋转中心的坐标值 （可以是 X、Y、Z 中的任意两个，它们由当前平面选择 指令 G17、G18、G19 中的一个确定 ）。当 X、Y 省略时

35、， G68 指令认为当前的位置即为旋 转中心。R 旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。当程序在绝对方式下时， G68 程序段后的第一个程序段必须使用绝对方式移动指令，才能确定旋转中G68 给定的角度旋转坐心。如果这一程序段为增量方式移动指令，那么系统将以当前位置为旋转中心，按标。例16:图1.32所示，编制图示轮廓的加工程序，设刀具起点距工件上表面50mm,切削深度3mm.子程序（加工图形1的程序）O10G41G01X30Y-5D01F50Y0G02X50I10X40I-5G03X20I-5G0Y-5G40X0Y0M99主程序020G54G90G17M03S600G43G

36、0Z5H01G01Z-3F50M98P10（加工图形1）G68X0Y0R45.（旋转 45 度）M98P10（加工图形 2）G68X0Y0R90.（旋转 90 度）M98P10（加工图形 3）G69G49Z50M05301010图 1.32Mb.、坐丘的弾Slit胸图 1.33M30（2）坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系。旋转平面一定要包含在刀具半径补偿平面内。以图4.33所示为例:N10G92X0Y0N20G68G90X10Y10R-30N30G90G42G00X10Y10F100H01N40G91X20N50G03Y10I-10J5N60G01X-20N70Y-10N80G40G90

37、X0Y0N90G69M30当选用半径为 R5 的立铣刀时，设置： H01=5 。（3）与比例编程方式的关系 在比例模式时，再执行坐标旋转指令，旋转中心坐标也执行比例操作，但旋转角度不受影响，这时各指 令的排列顺序如下：G51G68G41/G42G40G69G50第 2 章 数控加工工艺设计数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工 零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用 量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格 的工艺人员，否则就无法做到

38、全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。2.1 数控加工工艺设计主要内容在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工 艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。2.1.1 数控加工工艺内容的选择对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成 , 而往往只是其中的一部分工艺内 容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容 和工序。在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率， 充分发挥数控加工的优势。1、适于数控加工的内容在选

39、择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择2、不适于数控加工的内容一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明 显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机 床补加工；（3）按某些特

40、定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发 生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽 量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。2.1.2 数控加工工艺性分析被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审 查的主要内容。1、尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出 坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。2、几何要素的条件应完整、准

41、确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自 动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确 或不确定，编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不 清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发 现问题及时与设计人员联系。3、定位基准可靠在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或 在毛坯上增加一些工艺凸台。如图2.1a所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一

42、工艺凸台，如图2.1b所示。在完成定位加工后再除去。a）改进前的结构b）改进后的结构图2.1工艺凸台的应用4、统一几何类型及尺寸零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专 用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时 间。2.1.3数控加工工艺路线的设计图2.2工艺流程数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工 艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工 工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程

43、中，因而要与其它加工工艺衔 接好。常见工艺流程如图 2.2所示。数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：1、工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状 态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到 程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工 序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序 的内容不能太多。（3）以加工部位划

44、分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内 腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行 校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。2、顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以 下原则进行： （1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑； （2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连

45、续加工，以减少重复定位次数、换刀 次数与挪动压板次数；3、数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加 工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要 留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态 等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。2.2 数控加工工艺设计方法在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。数控加工工序设 计的主要任务是进一步把本工序

46、的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下 来，为编制加工程序作好准备。2.2.1 确定走刀路线和安排加工顺序走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀 路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：1、寻求最短加工路线如加工图2.3a所示零件上的孔系。2.3b图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用2.3c图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。1尹/、a）零件图样b）路线1c）路线2图2.3最短走刀路线的设计2、最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最

47、终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。如图2.4a为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用2.4b图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图2.4c也是一种较好的走刀路线方式。a）路线1b）路线3C）路线3图2.4铳削内腔的三种走刀路线3、选择切入切出方向考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过

48、程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如图2.5所示。图2.5 刀具切入和切出时的外延4、选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。222确定定位和夹紧方案在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（2 ）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。如图2.6a薄壁套的轴向刚性比径

49、向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧图 2.6b所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形，如图2.6c所示。V x / 今h-a）薄壁套b）改进方法2C）改进方法2图2.6夹紧力作用点与夹紧变形的关系是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被 加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就选择在零件的 加工原点。对刀点的选择原则如下：（1）所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀

50、点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3 ）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。例如，加工图2.7所示零件时，当按照图示路线来编制数控加工程序时，选择夹具定位元件圆柱销的中 心线与定位平面 A的交点作为加工的对刀点。显然，这里的对刀点也恰好是加工原点。在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合 的操作。每把刀具的半径与长度尺寸都是不同的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀具的基本位 置。“刀位点”是指刀具的定位基准点。如图2.8所示，圆柱铳刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铳刀的刀位点是球头的球心点或球头顶点；车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位点是 钻头顶点。各类数控机床的对刀方法是不完全一样的，这一内容将结合各类机床分别讨论。换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自 动换刀。对于手动换刀的数控铳床，也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀 点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。了刀位点.刀位点|a）钻头的刀位点b）车刀的刀位点C）圆柱铳刀的刀位点d）球头铳刀的刀位点图2.8刀位点224