数控铣床编程

1、第第5章章 数控铣床的编程数控铣床的编程 5.1 数控铣床概述数控铣床概述 5.2数控铣床编程基础数控铣床编程基础 5.3基本编程方法基本编程方法 5.4典型零件的数控铣削工艺制订及编程举例典型零件的数控铣削工艺制订及编程举例 练习与思考题练习与思考题 5.1 数控铣床概述数控铣床概述 数控铣床是目前广泛采用的数控机床，有立式和卧式两种。数控铣床是目前广泛采用的数控机床，有立式和卧式两种。 这种数控机床功能齐全，主要用于各类较复杂的平面、曲面和这种数控机床功能齐全，主要用于各类较复杂的平面、曲面和 壳体类零件的加工，如各类模具、样板、叶片、凸轮、连杆和壳体类零件的加工，如各类模具、样板、叶片、

2、凸轮、连杆和 箱体等。并能进行铣槽、钻、扩、铰、镗孔的工作，特别适合箱体等。并能进行铣槽、钻、扩、铰、镗孔的工作，特别适合 于加工各种具有复杂曲线轮廓及截面的零件，尤其是进行模具于加工各种具有复杂曲线轮廓及截面的零件，尤其是进行模具 加工。加工。 数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、 冷却润滑系统等几大部分组成：冷却润滑系统等几大部分组成： 1主轴箱主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统包括主轴箱体和主轴传动系统 2进给伺服系统进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成由进给电机和进给执行机构组成 3控制系统控制系统 4辅助装置辅助装

3、置 如液压、气动、润滑、冷却系统等装置。如液压、气动、润滑、冷却系统等装置。 5机床基础件机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等。通常是指底座、立柱、横梁等。 5.1.1 数控铣床的用途和组成数控铣床的用途和组成 华中华中XKA71402XKA71402数控立式铣床数控立式铣床 华中华中XKA714XKA714数控立式铣床数控立式铣床 5.1 数数 控控 铣铣 床床 概概 述述 华中华中ZJK7532-AZJK7532-A铣钻床铣钻床 定梁龙门铣定梁龙门铣 5.1 数数 控控 铣铣 床床 概概 述述 数控铣床的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、主轴数控铣床的主要技术参数包括工作台面积、

4、各坐标轴行程、主轴 转速范围、切削进给速度范围、定位精度、重复定位精度等，其具体转速范围、切削进给速度范围、定位精度、重复定位精度等，其具体 内容及作用详见表内容及作用详见表5-1。 5.1.2 机床的主要技术参数机床的主要技术参数 5.1 数数 控控 铣铣 床床 概概 述述 类类 别别主要内容主要内容作作 用用 尺寸参数尺寸参数 工作台面积（长工作台面积（长宽）、承量宽）、承量 影响加工工件的尺寸范围（重影响加工工件的尺寸范围（重 量）、编程范围及刀具、工件、量）、编程范围及刀具、工件、 机床之间干涉机床之间干涉 各坐标最大行程各坐标最大行程 主轴套筒移动距离主轴套筒移动距离 主轴端面到工作

5、台距离主轴端面到工作台距离 接口参数接口参数 工作台工作台T形槽数、槽宽、槽间距形槽数、槽宽、槽间距 影响工件及刀具安装影响工件及刀具安装 主轴孔锥度、直径主轴孔锥度、直径 运动参数运动参数 主轴转速范围主轴转速范围 影响加工性能及编程参数影响加工性能及编程参数 工作台快进速度、切削进给速度范围工作台快进速度、切削进给速度范围 动力参数动力参数 主轴电机功率主轴电机功率 影响切削负荷影响切削负荷 伺服电机额定转矩伺服电机额定转矩 精度参数精度参数 定位精度、重复定位精度定位精度、重复定位精度 影响加工精度及其一致性影响加工精度及其一致性 分度精度（回转工作台）分度精度（回转工作台） 表表5-1

6、5-1数控铣床主要技术参数数控铣床主要技术参数 1主传动系统主传动系统 机床铣头为一整体的刚性结构。主传动采用专用的无级调机床铣头为一整体的刚性结构。主传动采用专用的无级调 速主电动机（速主电动机（3.7kW/5.5kW），由带轮将运动传至主轴。），由带轮将运动传至主轴。 2进给传动系统进给传动系统 工作台的纵向（工作台的纵向（X轴）和横向（轴）和横向（Y轴）进给运动、主轴套筒轴）进给运动、主轴套筒 的垂直方向（的垂直方向（Z轴）进给运动，都是由各自的交流伺服电动机轴）进给运动，都是由各自的交流伺服电动机 驱动，分别通过同步齿形带带动带轮传给滚珠丝杠，实现进给。驱动，分别通过同步齿形带带动带轮

7、传给滚珠丝杠，实现进给。 5.1.3 机床的传动系统机床的传动系统 5.1 数数 控控 铣铣 床床 概概 述述 各种类型数控铣床所配置的数控系统，虽然功能各有不同有较大各种类型数控铣床所配置的数控系统，虽然功能各有不同有较大 的差别，但除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。的差别，但除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。 1点位控制功能点位控制功能 2连续轮廓控制功能连续轮廓控制功能 3刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能 4刀具长度补偿功能刀具长度补偿功能 5比例及镜像加工功能比例及镜像加工功能 6旋转功能旋转功能 7公制、英制单位转换公制、英制单位转换 8子程序调用功能子程序调

8、用功能 9宏程序功能宏程序功能 10数据输入输出及数据输入输出及DNC功能功能 11数据采集功能数据采集功能 12自诊断功能自诊断功能 5.2.1 数控铣床的主要功能数控铣床的主要功能 5.2 数控铣床编程基础数控铣床编程基础 铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，主要用来平面铣削铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，主要用来平面铣削 和轮廓铣削（按加工时工件所处的位置分为水平面、垂直面、斜面）、和轮廓铣削（按加工时工件所处的位置分为水平面、垂直面、斜面）、 台阶面、沟槽（键槽、燕尾槽、台阶面、沟槽（键槽、燕尾槽、T形槽等），也可进行钻孔、扩孔、铰形槽等），也可进行钻孔、扩孔、铰 孔、

9、镗孔、锪孔及螺纹加工。常见的铣削加工范围见图孔、镗孔、锪孔及螺纹加工。常见的铣削加工范围见图5-1。 5.2.2数控铣床的加工工艺范围数控铣床的加工工艺范围 图图5-1 5-1 铣削主要加工范围铣削主要加工范围 5.2 数数 控控 铣铣 床床 编编 程程 基基 础础 适于采用数控铣削的零件有箱体类零件、变斜角类零件和曲面类零适于采用数控铣削的零件有箱体类零件、变斜角类零件和曲面类零 件。件。 1平面类零件平面类零件 平面类零件的特点是各个加工表面是平面，或可以展开为平面。目平面类零件的特点是各个加工表面是平面，或可以展开为平面。目 前在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。前在数控铣床上

10、加工的绝大多数零件属于平面类零件。 2变斜角类零件变斜角类零件 加工面与水平面的夹角成连续变化的零件称为变斜角类零件。加工加工面与水平面的夹角成连续变化的零件称为变斜角类零件。加工 变斜角类零件最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工。变斜角类零件最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工。 3曲面类零件曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。常用的加工方法主要有加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。常用的加工方法主要有 下列两种：下列两种： （1）采用两轴半坐标行切法加工。行切法是在加工时只有两个坐）采用两轴半坐标行切法加工。行切法是在加工时只有两个坐 标联动，另一个坐标按一定行距周期行

11、进给。这种方法常用于不太复杂标联动，另一个坐标按一定行距周期行进给。这种方法常用于不太复杂 的空间曲面的加工。的空间曲面的加工。 （2）采用三轴联动方法加工。所用的铣床必须具有）采用三轴联动方法加工。所用的铣床必须具有X、Y、Z三坐三坐 标联动加工功能，可进行空间直线插补。这种方法常用于发动机及模具标联动加工功能，可进行空间直线插补。这种方法常用于发动机及模具 等较复杂空间曲面的加工。等较复杂空间曲面的加工。 5.2 数数 控控 铣铣 床床 编编 程程 基基 础础 数控铣床的工艺装备主要包括夹具和刀具两类。数控铣床的工艺装备主要包括夹具和刀具两类。 1夹具夹具 （1）在选用夹具时应综合考虑产品

12、的生产批量、生产效率、质量）在选用夹具时应综合考虑产品的生产批量、生产效率、质量 保证及经济性等问题。保证及经济性等问题。 （2）零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以）零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以 及重要部位的测量。及重要部位的测量。 （3）夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角）夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角 形内。形内。 （4）零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性。）零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性。 5.2.3数控铣床工艺装备数控铣床工艺装备 5.2 数数 控控 铣铣 床床 编编 程程 基基 础础 2

13、刀具刀具 一般说来，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具一般说来，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具 材料抗脆性好，有良好的断屑性能和可调、易更换等特点。材料抗脆性好，有良好的断屑性能和可调、易更换等特点。 （1）平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。）平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。 （2）立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽）立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽 和箱口面。和箱口面。 （3）铣削平面零件的周边轮廓一般采用立铣刀。）铣削平面零件的周边轮廓一般采用立铣刀。 （4）加工型面零件和变斜角轮廓外形时常采用球头刀、

14、环形刀、）加工型面零件和变斜角轮廓外形时常采用球头刀、环形刀、 鼓形刀和锥形刀等，如图鼓形刀和锥形刀等，如图5-2所示。所示。 另外，对于一些成型面还常使用各种成型铣刀。另外，对于一些成型面还常使用各种成型铣刀。 图图5-2 5-2 轮廓加工常用刀具轮廓加工常用刀具 5.2 数数 控控 铣铣 床床 编编 程程 基基 础础 由于数控代码在不同系统中个别含义除了少数应用不同外，大部分相似，因由于数控代码在不同系统中个别含义除了少数应用不同外，大部分相似，因 而本节将以常用的而本节将以常用的 FANUC数控系统为例介绍数控铣床的系统功能。常用功能地数控系统为例介绍数控铣床的系统功能。常用功能地 址码

15、及其含义见表址码及其含义见表5-2： 5.3.1 数控系统功能数控系统功能 5.3 基本编程方法基本编程方法 功功 能能文字码文字码含义含义 程序号程序号O：ISO/ EIA 表示程序代号表示程序代号(1-9999) 程序段号程序段号N表示程序段代号表示程序段代号(1-9999) 准备机能准备机能G确定移动方式等准备功能确定移动方式等准备功能 坐标字坐标字 X、Y、Z、A、B、C坐标轴移动指令坐标轴移动指令(99999.999mm) R 圆弧半径圆弧半径(99999.999mm) I、J、K 圆弧圆心坐标圆弧圆心坐标(99999.999mm) 进给功能进给功能F 表示进给速度表示进给速度(1-

16、1000mm/min) 主轴功能主轴功能S 表示主轴转速表示主轴转速(0-9999r/min) 刀具功能刀具功能T 表示刀具号表示刀具号(0-99) 辅助功能辅助功能M 冷却液开、关控制等辅助功能冷却液开、关控制等辅助功能(0-99) 偏移号偏移号H 表示偏移代号表示偏移代号(0-99) 暂停暂停P、X 表示暂停时间表示暂停时间(0-99999.999s) 子程序号及子程序调用次数子程序号及子程序调用次数P子程序的标定及子程序重复调用次数设定子程序的标定及子程序重复调用次数设定(1-9999) 宏变量宏变量P、Q、R 变量代号变量代号 表表5-25-2常用功能地址码及其含义常用功能地址码及其含

17、义 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 1准备功能（准备功能（G功能）功能） 准备功能准备功能G代码是建立坐标平面、坐标系偏置、刀具与工件相对运动轨代码是建立坐标平面、坐标系偏置、刀具与工件相对运动轨 迹（插补功能）、以及刀具补偿等多种加工操作方式的指令。准备功能代码迹（插补功能）、以及刀具补偿等多种加工操作方式的指令。准备功能代码 是用地址字是用地址字G和后面的二位数字来表示的，范围由和后面的二位数字来表示的，范围由G00G99。它规定了该。它规定了该 程序段指令的功能。常用程序段指令的功能。常用G代码指令的功能如书上表代码指令的功能如书上表5-1所示。下面章节会具所示。下面章节会具

18、 体介绍。体介绍。 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 表表5-4 M5-4 M辅助功能代码辅助功能代码 2辅助功能代码辅助功能代码 辅助功能由地址字辅助功能由地址字M和其后的两位数字组成，主要用于控制机床的各种辅助和其后的两位数字组成，主要用于控制机床的各种辅助 功能的开关动作，以及零件程序的走向，如主轴的启停、切削液的开关等。如表功能的开关动作，以及零件程序的走向，如主轴的启停、切削液的开关等。如表 5-4。 M功能也有非模态功能和模态功能两种形式。功能也有非模态功能和模态功能两种形式。 非模态非模态M功能（当段有效代码），它只在当前程序段中有效。功能（当段有效代码），它只在当前程

19、序段中有效。 模态模态M功能（续效代码）是一组可相互注销的功能（续效代码）是一组可相互注销的M功能。这些功能在被同一功能。这些功能在被同一 组的另一个功能注销前一直有效。组的另一个功能注销前一直有效。 代码代码模态模态功能说明功能说明代码代码模态模态功能说明功能说明 M00非模态非模态程序停止程序停止M03模态模态主轴正转起动主轴正转起动 M01非模态非模态选择停止选择停止M04模态模态主轴反转起动主轴反转起动 M02非模态非模态程序结束程序结束M05*模态模态主轴停止转动主轴停止转动 M30非模态非模态程序结束并返回程序起始点程序结束并返回程序起始点M06非模态非模态换刀换刀 M98非模态非

20、模态调用子程序调用子程序M07模态模态切削液打开切削液打开 M99非模态非模态子程序结束子程序结束M09*模态模态切削液停止切削液停止 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 3F、S、T、H代码代码 （1）进给功能代码）进给功能代码F 表示进给速度，用字母表示进给速度，用字母F及其后面的若干位数字来表示，单位为及其后面的若干位数字来表示，单位为 mm/min(米制米制)或或in/min(英制英制)。例如，米制。例如，米制Fl5表示进给速度为表示进给速度为15mm/min 。 （2）主轴功能代码）主轴功能代码S 表示主轴转速，用字母表示主轴转速，用字母S及其后面的若干位数字来表示，单位为及

21、其后面的若干位数字来表示，单位为r/min。例。例 如，如，S250表示主轴转速为表示主轴转速为250r/min。 （3）刀具功能代码）刀具功能代码T 表示选刀功能。在进行多道工序加工时，必须选取合适的刀具。每把刀具表示选刀功能。在进行多道工序加工时，必须选取合适的刀具。每把刀具 应安排一个刀号，刀号在程序中指定。刀具功能用字母应安排一个刀号，刀号在程序中指定。刀具功能用字母T及其后面的数字（最及其后面的数字（最 多多8位）来表示，即位）来表示，即T00T99，因此，最多可换，因此，最多可换100把刀。如把刀。如T06表示第表示第6号刀号刀 具。具。 （4）刀具补偿功能代码）刀具补偿功能代码H

22、 表示刀具补偿号。它由字母表示刀具补偿号。它由字母H及其后面的两位数字表示。该两位数字为存及其后面的两位数字表示。该两位数字为存 放刀具补偿量的寄存器地址字。如放刀具补偿量的寄存器地址字。如H18表示刀具补偿量用第表示刀具补偿量用第18号。号。 1绝对值编程绝对值编程/相对值编程（相对值编程（G90/G91） 格式：格式： G X Y Z ； 5.3.2 数控铣床加工坐标系数控铣床加工坐标系 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 91 90 G G G90为绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。为绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。 G91为相对值编

23、程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置始点而言的。为相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置始点而言的。 例如图例如图5-3中给出了刀具由原点中给出了刀具由原点123点移动时两种不同指令的区别。点移动时两种不同指令的区别。 图图5-3 5-3 绝对值编程与相对值编程绝对值编程与相对值编程 G90编程编程 N01 G90 G01 X20 Y15 F0.3； N02 X40 Y45； N03 X60 Y25； G91编程编程 N01 G91 G01 X20 Y15 F0.3； N02 X20 Y30； N03 X20 Y-20； 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 2设定

24、工件坐标系（设定工件坐标系（G92） 格式：格式：G92 X Y Z A B C ； 其中其中X、Y、Z、A、B、C为坐标原点为坐标原点(程序原点程序原点)到刀具起点到刀具起点(对刀点对刀点)的有向的有向 距离。距离。 G92并不驱使机床刀具或工作台运动，数控系统通过并不驱使机床刀具或工作台运动，数控系统通过G92命令确定刀具当前命令确定刀具当前 机床坐标位置相对于加工原点（编程起点）的距离关系，以求建立起工件坐标机床坐标位置相对于加工原点（编程起点）的距离关系，以求建立起工件坐标 系。格式中的尺寸字系。格式中的尺寸字X、Y、Z指定起刀点相对于工件原定的位置。指定起刀点相对于工件原定的位置。

25、注意：注意： 执行此段程序只是建立在工件坐标系中刀具起点相对于程序原点的位置，执行此段程序只是建立在工件坐标系中刀具起点相对于程序原点的位置， 刀具并不产生运动。刀具并不产生运动。 执行此程序段之前必须保证刀位点与程序起点（对刀点）符合。执行此程序段之前必须保证刀位点与程序起点（对刀点）符合。 G92指令需要后续坐标值指定刀具当前点（对刀点）在工件坐标系中的指令需要后续坐标值指定刀具当前点（对刀点）在工件坐标系中的 位置，因此必须单独一个程序段指定。位置，因此必须单独一个程序段指定。G92指令段一般放在一个零件程序的首指令段一般放在一个零件程序的首 段。段。 5.3 基基 本本 编编 程程 方

26、方 法法 要建立如图要建立如图5-4所示工件的坐标系，使用所示工件的坐标系，使用G92 设定坐标系的程序，图设定坐标系的程序，图5-4a， G92 X20 Y10 Z10；图；图5-4b，G92 X150. Y180；其确立的加工原点在距离刀具起；其确立的加工原点在距离刀具起 始点始点X=150，Y=180的位置上。的位置上。 （a a） （b b） 图图5-4 G92 5-4 G92 设置加工坐标系设置加工坐标系 基准点基准点 x y 150 180 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 3直接机床坐标系选择（直接机床坐标系选择（G53） 格式为：格式为： G53 X Z （如图（如图

27、5-5所示）所示） G53 是机床坐标系编程，该指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位是机床坐标系编程，该指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位 置上。在含有置上。在含有G53 的程序段中，应采用绝对值编程。且的程序段中，应采用绝对值编程。且X、Y、Z均为负值。均为负值。 例如例如G53 G90 X-100 Y-100 Z-20；则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图；则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图5-6 所示。所示。 图图5-5 G535-5 G53指令含义指令含义 机床原点机床原点 参考点参考点 图图5-6 G53 5-6 G53 选择机床坐标系选择机床坐标系 5.3 基基 本本

28、编编 程程 方方 法法 4工件坐标系选择（工件坐标系选择（G54G59） 图图5-7 5-7 工件坐标系选择工件坐标系选择(G54(G54G59)G59) 59 58 57 56 55 54 G G G G G G 格式：格式： 除了使用除了使用G92建立工件坐标系外，还可用建立工件坐标系外，还可用G54G59在在6个预定的工件坐个预定的工件坐 标系中选择当前工件坐标系，这标系中选择当前工件坐标系，这6个预定工件坐标系的坐标原点在机床坐标系个预定工件坐标系的坐标原点在机床坐标系 中的值中的值(工件零点偏置值工件零点偏置值)可用可用MDI方式输入，系统自动记忆。见图方式输入，系统自动记忆。见图5

29、-7，其中：，其中： G54工件坐标系工件坐标系1；G55工件坐标系工件坐标系2；G56工件坐标系工件坐标系3； G57工件坐标系工件坐标系4；G58工件坐标系工件坐标系5；G59工件坐标系工件坐标系6。 参考点参考点 机床坐标系原点机床坐标系原点 加工坐标系加工坐标系1 G54 加工坐标系加工坐标系2 G55 加工坐标系加工坐标系3 G56 加工坐标系加工坐标系4 G57 加工坐标系加工坐标系5 G58 加工坐标系加工坐标系6 G59 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 例如图例如图5-8所示的使用工件坐标系的程序所示的使用工件坐标系的程序： 图图5-8 5-8 工件坐标系的使用工件

30、坐标系的使用 N01 G54 G00 G90 X30 Y40； 刀具从当前点移动到刀具从当前点移动到A点点 N02 G59； 建立新的工件坐标系建立新的工件坐标系 N03 G00 X30 Y30； 刀具从刀具从A点移动到点移动到B点点 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 在使用在使用G54G59加工坐标系时，就不再用加工坐标系时，就不再用G92指令；若再用指令；若再用G92指令时，原指令时，原 来的坐标系统和加工坐标系将平移，产生一个新的工件坐标系。例如图来的坐标系统和加工坐标系将平移，产生一个新的工件坐标系。例如图5-9。 图图5-9 5-9 加工坐标系选择指令示例加工坐标系选择指令

31、示例 N10 G54 G00 X200.0 Y160.0 ； 刀具在刀具在A点定位点定位 N20 G92 X100.0 Y100.0； 零点零点O移至移至O点点 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 5局部坐标系设定（局部坐标系设定（G52） 格式：格式：G52 X Y Z 其中其中X、Y、Z为局部坐标系原点在工件坐标系中的坐标值。为局部坐标系原点在工件坐标系中的坐标值。 G52指令能在所有的工件坐标系（指令能在所有的工件坐标系（G54G59）内形成子坐标系，即设定局）内形成子坐标系，即设定局 部坐标系。部坐标系。 6平面选择功能（平面选择功能（G17、G18、G19 ） 图图5-105

32、-10 平面选择指令平面选择指令 平面选择平面选择G17、G18、G19指令分别用来指定程序段中刀具的插补和半径补指令分别用来指定程序段中刀具的插补和半径补 偿平面。偿平面。G17：选择：选择XY平面；平面；G18：选择：选择ZX平面；平面；G19：选择：选择YZ平面（如图平面（如图5- 10所示）。所示）。 5.3.3 一般通用功能指令一般通用功能指令 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 数控系统中有的指令和其它数控系统中也大致相同的，属于一般通用的指数控系统中有的指令和其它数控系统中也大致相同的，属于一般通用的指 令，在第令，在第2章有较为详细的介绍，本节只做简要介绍。章有较为详细

33、的介绍，本节只做简要介绍。 1运动及插补功能运动及插补功能 （1）快速定位指令（）快速定位指令（G00） 格式：格式：G00 X_Y_Z_； 式中：式中：X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值。的值是快速点定位的终点坐标值。 G00指令用于命令刀具以点位控制方式从刀具当前所在位置以最快速度移指令用于命令刀具以点位控制方式从刀具当前所在位置以最快速度移 动到下一个目标位置。动到下一个目标位置。 如图如图5-11所示，刀具快速移动到所示，刀具快速移动到B点（点（20，30）的指令）的指令 格式为：格式为：G00 X20.0 Y30.0。 （a a） 同时到达终点同时到达终点 （b b） 单向移动至

34、终点单向移动至终点 图图5-11 5-11 快速点定位快速点定位 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 （2）直线插补（）直线插补（G01） 格式：格式：G01 X_Y_Z_； 式中：式中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值；的值是直线插补的终点坐标值； G01命令刀具以指定的速度直线运动到指定的坐标位置，是进行切削运动命令刀具以指定的速度直线运动到指定的坐标位置，是进行切削运动 的两种主要方式之一。如图的两种主要方式之一。如图5-12所示，刀具以所示，刀具以250mm/min的速度直线插补运动的速度直线插补运动 到到B点（点（10，10）的指令格式为：）的指令格式为：G90 G01

35、X10 Y10 F250 图图5-12 5-12 直线插补运动直线插补运动 当圆弧当圆弧A的起点为的起点为P1，终点为，终点为P2，圆弧插补程序段为：，圆弧插补程序段为： G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或：或：G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50 当圆弧当圆弧A的起点为的起点为P2，终点为，终点为P1时，圆弧插补程序段为：时，圆弧插补程序段为： G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50 或：或：G03 X160 Y60 R-145.6 F50 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 （3）顺时针、逆时针圆弧插补（）顺时针

36、、逆时针圆弧插补（G02、G03） 命令刀具以指定的速度以圆弧运动到指定的位置。命令刀具以指定的速度以圆弧运动到指定的位置。G02/G03有两种表达格有两种表达格 式：一种为半径格式，使用参数值式：一种为半径格式，使用参数值R。另一种为向量格式，使用相对于起始点。另一种为向量格式，使用相对于起始点 坐标增量表示的参数坐标增量表示的参数I、J、K给出圆心坐标。如图给出圆心坐标。如图5-13所示，刀具以所示，刀具以50mm/min 的速度切削圆弧。的速度切削圆弧。 图图5-13 5-13 圆弧插补应用圆弧插补应用 1）绝对值指令）绝对值指令G90时时 G90 G28 X130.0 Y70.0 当前

37、点当前点ABR M06 换刀换刀 G29 X180.0 Y30.0 参考点参考点RBC 2）增量值指令）增量值指令G91时时 G91 G28 X100.0 Y20.0 M06 G29 X50.0 Y-40.0 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 2返回指令（返回指令（G27G30） （1）返回参考点校验）返回参考点校验G27指令指令 G27 X_ Y_ Z_ （2）自动返回参考点）自动返回参考点G28指令指令 G28 X_ Y_ Z_ （3）从参考点返回）从参考点返回G29指令指令 G29 X_ Y_ Z_ 例如图例如图5-14所示：所示： 图图5-14 5-14 自动返回参考点自动返

38、回参考点 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 3暂停指令（暂停指令（G04） G04 暂停暂停G04指令刀具暂时停止进给，指令刀具暂时停止进给， 直到经过指令的暂停时间，再继直到经过指令的暂停时间，再继 续执行下一程序段。续执行下一程序段。 4英制、米制输入指令（英制、米制输入指令（G20 、G21） G21、G20分别指令程序中输入数据为米制或英制。分别指令程序中输入数据为米制或英制。 _ _ P X 5.3.4刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 为了简化零件的数控加工编程，使数控程序与刀具形状和刀具尺寸为了简化零件的数控加工编程，使数控程序

39、与刀具形状和刀具尺寸 尽量无关，尽量无关，CNC系统一般都具有刀具长度和刀具半径补偿功能。系统一般都具有刀具长度和刀具半径补偿功能。 在现代在现代CNC系统中，有的已具备三维刀具半径补偿功能。对于四、系统中，有的已具备三维刀具半径补偿功能。对于四、 五坐标联动数控加工，还不具备刀具半径补偿功能，必须在刀位计算时五坐标联动数控加工，还不具备刀具半径补偿功能，必须在刀位计算时 考虑刀具半径。考虑刀具半径。 刀具长度补偿也要视情况而定，一般而言，刀具长度补偿对于二坐刀具长度补偿也要视情况而定，一般而言，刀具长度补偿对于二坐 标和三坐标联动数控加工是有效的，但对于刀具摆动的四、五坐标联动标和三坐标联动

40、数控加工是有效的，但对于刀具摆动的四、五坐标联动 数控加工，刀具长度补偿则无效，在进行刀位计算时可以不考虑刀具长数控加工，刀具长度补偿则无效，在进行刀位计算时可以不考虑刀具长 度，但后置处理计算过程中必须考虑刀具长度。度，但后置处理计算过程中必须考虑刀具长度。 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 1刀具长度补偿刀具长度补偿 在现代在现代CNC系统中，用系统中，用MDI方式进行刀具长度补偿的过程是：机床操作者方式进行刀具长度补偿的过程是：机床操作者 在完成零件装夹、程序原点设置之后，根据刀具长度测量基准采用对刀仪测量在完成零件装夹、程序原点设置之后，根据刀具长度测量基准采用对刀仪测量 刀

41、具长度刀具长度L(如图如图5-15所示所示)，然后在相应的刀具长度偏置寄存器中，写入相应的，然后在相应的刀具长度偏置寄存器中，写入相应的 刀具长度参数值。当程序运行时，数控系统根据刀具长度基准使刀具自动离开刀具长度参数值。当程序运行时，数控系统根据刀具长度基准使刀具自动离开 工件一个刀具长度的距离，从而完成刀具长度补于工件运动，面刀具长度补偿工件一个刀具长度的距离，从而完成刀具长度补于工件运动，面刀具长度补偿 有效之前，刀具相对于工件的坐标是机床上刀具长度基准点相对于工件的坐标。有效之前，刀具相对于工件的坐标是机床上刀具长度基准点相对于工件的坐标。 （a a） （b)b) 图图5-15 5-1

42、5 刀具长度刀具长度 （a a）棒铣刀刀具长度）棒铣刀刀具长度 （b b）球形刀刀具长度）球形刀刀具长度 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 程序命令方式由刀具长度补偿指令实现（如图程序命令方式由刀具长度补偿指令实现（如图5-16）：）： G43为刀具长度正补偿或离开工件补偿，为刀具长度正补偿或离开工件补偿， G44为刀具长度负补偿或趋向工件补偿。为刀具长度负补偿或趋向工件补偿。 G49为刀具长度补偿撤消为刀具长度补偿撤消 使用非零的使用非零的Hnn代码选择正确的刀具长度偏置寄存器号，正补偿将刀具长代码选择正确的刀具长度偏置寄存器号，正补偿将刀具长 度值加到指令的度值加到指令的Z轴坐标

43、位置，轴坐标位置， ，负补偿则将刀具长度值从，负补偿则将刀具长度值从 指令的轴坐标位置减去，指令的轴坐标位置减去， 。G49为撤消补偿。为撤消补偿。 HZ指令值 实际值 Z HZ 指令值实际值 Z 图图5-18 5-18 刀具长度补偿刀具长度补偿 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 例如，刀具长度偏置寄存器例如，刀具长度偏置寄存器H01中存放的刀具长度值为中存放的刀具长度值为11，对于数控铣床，对于数控铣床， 执行以下语句：执行以下语句：G90 G01 G43 Z-15.0 H01后，刀具实际运动到后，刀具实际运动到Z（-15.0+11） =Z-4.0的位置，如图的位置，如图5-19a

44、所示；如果该语句改为：所示；如果该语句改为：G90 G01 G44 Z-15.0 H01， 则执行该语句后，刀具实际运动到则执行该语句后，刀具实际运动到Z（-15.0-11）=Z-26.0的位置，如图的位置，如图5-19b所所 示。示。 （a a） （b b） 图图5-19 5-19 刀具长度补偿刀具长度补偿 从这两个例子可以看出，在程序命令方式下，可以通过修改刀具长度偏置从这两个例子可以看出，在程序命令方式下，可以通过修改刀具长度偏置 寄存器中的值达到控制切削深度的目的，而无需修改零件加工程序。寄存器中的值达到控制切削深度的目的，而无需修改零件加工程序。 5.3 基基 本本 编编 程程 方方

45、 法法 2二维刀具半径补偿二维刀具半径补偿 在二维轮廓数控铣削加工过程中，由于旋转刀具具有一定的刀具半径，刀在二维轮廓数控铣削加工过程中，由于旋转刀具具有一定的刀具半径，刀 具中心的运动规迹并不等于所需加工零件的实际轮廓。具中心的运动规迹并不等于所需加工零件的实际轮廓。 数控系统妁刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统妁刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由CNC系统执系统执 行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，因此这行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，因此这 种编程方法也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编

46、程刀具种编程方法也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具 半径偏置寄存器中。在加工过程中，半径偏置寄存器中。在加工过程中，CNC系统根据零件程序和刀具半径自动计系统根据零件程序和刀具半径自动计 算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零 件程序，只需修改存放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径值或者选用存放在件程序，只需修改存放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径值或者选用存放在 另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。 铣

47、削加工刀具半径补偿分为：铣削加工刀具半径补偿分为： 刀具半径左补偿，用刀具半径左补偿，用G41定义；定义； 刀具半径右补偿，用刀具半径右补偿，用G42定义；定义； 刀具半径补偿撤消，用刀具半径补偿撤消，用G40定义。定义。 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 使用非零的使用非零的Dnn代码选择正确的刀具半径偏置寄存器号。根据代码选择正确的刀具半径偏置寄存器号。根据ISO标准，当标准，当 刀具中心轨迹沿前进方面位于零件轮廓右边时称为刀具半径右补偿；反之称为刀具中心轨迹沿前进方面位于零件轮廓右边时称为刀具半径右补偿；反之称为 刀具半径左补偿，如图刀具半径左补偿，如图5-20所示：当不需要进

48、行刀具半径补偿时，则用所示：当不需要进行刀具半径补偿时，则用G40取取 消刀具半径补偿。消刀具半径补偿。 a a）左刀补）左刀补 b b）右刀补）右刀补 图图5-20 5-20 左右刀补的确定左右刀补的确定 在实际轮廓加工过程中，刀具半径补偿执行过程一般分为三步：在实际轮廓加工过程中，刀具半径补偿执行过程一般分为三步： （1）刀具半径补偿建立）刀具半径补偿建立 （2）刀具半径补偿进行）刀具半径补偿进行 （3）刀具半径补偿取消）刀具半径补偿取消 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 使用半径为使用半径为R5mm的刀具加工如图的刀具加工如图5-21所示的零件，加工深度为所示的零件，加工深度为

49、5mm，加，加 工程序编制如下：工程序编制如下： 图图5-21 5-21 刀补编程实例刀补编程实例 O10 N01 G55 G90 G01 Z40 F2000；（进入；（进入2号加工坐标系号加工坐标系) N02 M03 S500； （主轴启动）（主轴启动） N03 G01 X-50 Y0； （到达（到达X，Y坐标起始点）坐标起始点） N04 G01 Z-5 F100； （到达（到达Z坐标起始点）坐标起始点） N05 G01 G42 X-10 Y0 H01； （建立右偏刀具半径补偿）（建立右偏刀具半径补偿） N06 G01 X60 Y0； （切入轮廓）（切入轮廓） N07 G03 X80 Y20

50、 R20； （切削轮廓）（切削轮廓） N08 G03 X40 Y60 R40； （切削轮廓）（切削轮廓） N09 G01 X0 Y40； （切削轮廓）（切削轮廓） N10 G01 X0 Y-10； （切出轮廓）（切出轮廓） N11 G01 G40 X0 Y-40； （撤消刀具半径补偿）（撤消刀具半径补偿） N12 G01 Z40 F2000； （Z坐标退刀）坐标退刀） N13 M05； （主轴停）（主轴停） N14 M30； （程序停）（程序停） 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 3刀具半径刀具半径B补偿补偿 （G39 G42) （1）刀具半径补偿功能）刀具半径补偿功能 给出刀具半径

51、值，使其对刀具进行半径值的补偿，尤其是对于尖角用圆弧给出刀具半径值，使其对刀具进行半径值的补偿，尤其是对于尖角用圆弧 过渡。该偏置指令用自动输入或手动数据输入的过渡。该偏置指令用自动输入或手动数据输入的G功能进行。与该偏置有关的功能进行。与该偏置有关的 G功能见表功能见表5-5。 表表5-5 5-5 关于关于B B功能的刀具半径补偿功能的刀具半径补偿 （2）拐角偏置圆弧插补（）拐角偏置圆弧插补（G39) 用用G01，G02或者或者G03的状态指定，根据以下指令，可以把拐角中的刀具的状态指定，根据以下指令，可以把拐角中的刀具 半径作为半径偏置进行圆弧插补。半径作为半径偏置进行圆弧插补。 G39X

52、_Y_；或；或G39I_J_； G代码代码组组功能功能 G39 G40 G41 G42 00 07 07 07 拐角偏置拐角偏置 圆弧插补圆弧插补 取消刀具半径补偿取消刀具半径补偿 刀具半径左补偿刀具半径左补偿 刀具半径右补偿刀具半径右补偿 如图如图5-23所示，从终点看（所示，从终点看（X，Y）的方向与（）的方向与（X，Y）成直角，在左侧）成直角，在左侧 （G41）或右侧（）或右侧（G42）作成新的矢量。刀具从旧矢量的始点沿圆弧移向新的）作成新的矢量。刀具从旧矢量的始点沿圆弧移向新的 矢量的始点。（矢量的始点。（X，Y)为适应为适应G90或或G91，用绝对值或增量值表示；（，用绝对值或增量值

53、表示；（I，J）始）始 终用增量值表示；图终用增量值表示；图5-23是拐角圆弧插补实例：是拐角圆弧插补实例： 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 a a）直角过渡）直角过渡 b b）任意夹角过渡）任意夹角过渡 5-23 5-23 拐角偏置圆弧插补拐角偏置圆弧插补 N01 Y10.0； N02 G39； N03 X-10； N1 偏移矢量偏移矢量 （0，10） N2 编程轨迹编程轨迹 N3 刀具中心轨迹刀具中心轨迹 （-10，10） X Y Y X N1 （0，10） N2 偏移矢量偏移矢量 N3 刀具中心轨迹刀具中心轨迹 I=-1I=-1，J=2J=2 编程轨迹编程轨迹 （-10，20

54、） N01 Y10.0; N02 G39 I-1.0 J2.0； N03 X-10.0 Y20.0； 4刀具半径刀具半径C补偿（补偿（G40G42） 根据参数的设定，可指令刀具半径补偿根据参数的设定，可指令刀具半径补偿C，使得尖角用折线过渡。，使得尖角用折线过渡。G40、 G41、G42后边一般只能跟后边一般只能跟G00、G01，而不能跟，而不能跟G03、G02等。偏置方向由力等。偏置方向由力 具半径偏置的具半径偏置的G代码（代码（G41、G42）和偏置量的符号决定，见表）和偏置量的符号决定，见表5-6。 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 表表5-6 5-6 偏置量符号偏置量符号 G

55、代码代码+ G41偏置左侧偏置左侧偏置右侧偏置右侧 G42偏置右侧偏置右侧偏置左侧偏置左侧 符号符号 以下的程序称为无移动程序段，在其程序段中，虽然进行偏置但不能移动。以下的程序称为无移动程序段，在其程序段中，虽然进行偏置但不能移动。 （1）M05； M代码输出代码输出 （2）S21； S代码输出代码输出 （3）G04 X1000； （4）Gl0 P0l Rl00； 设定偏置量设定偏置量 （5）（）（G17） Z2000； 偏置平面外的移动偏置平面外的移动 （6）G90； 仅仅G代码代码 （7）G91 X0； 移动量为零移动量为零 5.3.5主子程序调用主子程序调用 5.3 基基 本本 编编

56、程程 方方 法法 有时被加工零件上，有多个形状和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编有时被加工零件上，有多个形状和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编 程，则有一定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程程，则有一定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程 序串，单独地担出来按一定格式做成子程序，程序中子程序以处的部分便称为序串，单独地担出来按一定格式做成子程序，程序中子程序以处的部分便称为 主程序。主程序。 格式：格式：M98 P L 子程序号子程序号 调用次数调用次数 主子程序调用方法：主子程序调用方法： O0002 主程序主程序 N01 ； N06 M98 P

57、2005 L0002； N07； N10 M30； 主程序结束主程序结束 O2005 子程序子程序 M99； 子程序结束、返回主程序指令子程序结束、返回主程序指令 2调用调用1次时，次时，L可省略；可省略； 3子程序中，如果控制系统在读到子程序中，如果控制系统在读到M99以前读到以前读到M02或或M30，则程序停止；，则程序停止； 主程序主体主程序主体 子程序主体子程序主体 主子程序编程举例：如图主子程序编程举例：如图5-24所示。立铣刀直径为所示。立铣刀直径为20mm，程序见表，程序见表5-7。 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 图图5-255-25 5.3 基基 本本 编编 程程

58、 方方 法法 程程 序序注注 释释 O1000程序代号程序代号 N010 G90 G54 G00 X-50 Y-50；G54加工坐标系，快速进给到加工坐标系，快速进给到X-50 Y-50 N020 S800 M03；主轴正转，转速主轴正转，转速800r/min N030 G43 G00 H12；刀具长度补偿刀具长度补偿H12=20 N040 G01 Z-20 F300；Z轴工进至轴工进至Z=-20 N050 M98 P1010；调用子程序调用子程序O1010 N060 Z-45 F300；Z轴工进至轴工进至Z=-45 N070 M98 P1010；调用子程序调用子程序O1010 N080 G4

59、9 G00 Z300；Z轴快移至轴快移至Z=300mm N090 G28 Z300；Z轴返回参考点轴返回参考点 N100 G28 X0 Y0；X、Y轴返回参考点轴返回参考点 N110 M30；主程序结束主程序结束 表表5-7 5-7 加工程序加工程序 5.3 基基 本本 编编 程程 方方 法法 续表续表5-7 5-7 加工程序加工程序 程程 序序注注 释释 O1010子程序代号子程序代号 N010 G42 G01 X-30 Y0 F300 H22 M08；直线插补，并刀具半径右补偿直线插补，并刀具半径右补偿H22=10mm N020 X100；直线插补至直线插补至X=100 Y=0 N030

60、G02 X300 R100；圆弧插补至圆弧插补至X=300 Y=0 N040 G01 X400；直线插补至直线插补至X=400 Y=0 N050 Y300；直线插补至直线插补至X=400 Y=300 N060 G03 X0 R200；逆圆插补至逆圆插补至X=0 Y=300 N070 G01 Y-30；直线插补至直线插补至X=0 Y=-30 N080 G40 G01 X-50 Y-50；直线插补，取消刀具半径右补偿直线插补，取消刀具半径右补偿 N090 M09；切削液关切削液关 N100 M99；子程序结束并返回主程序子程序结束并返回主程序 5.3.6 固定循环固定循环 在前面章节介绍的常用加工