第二章 数控铣床和加工中心的编程(1)

1、 第二章第二章 数控铣床与加工中心的编程数控铣床与加工中心的编程 本章学习目的本章学习目的 了解数控镗铣削加工的特点及主要加了解数控镗铣削加工的特点及主要加 工对象。掌握数控镗铣削加工中的工工对象。掌握数控镗铣削加工中的工 艺处理。熟练掌握数控铣床（或加工艺处理。熟练掌握数控铣床（或加工 中心）典型数控系统常用指令的编程中心）典型数控系统常用指令的编程 规则及编程方法，掌握数控镗铣削加规则及编程方法，掌握数控镗铣削加 工的基本操作方法。并按零件图中的工的基本操作方法。并按零件图中的 技术要求，编制数控加工程序及完成技术要求，编制数控加工程序及完成 中等复杂零件的加工。中等复杂零件的加工。 数控

2、铣床数控铣床 加工中心加工中心 2.1 数控铣床和加工中心编程基础数控铣床和加工中心编程基础 1数控铣床数控铣床 根据数控机床的用途进行分类，用于完成铣根据数控机床的用途进行分类，用于完成铣 削加工或镗削加工的数控机床成称为数控铣削加工或镗削加工的数控机床成称为数控铣 床。数控铣床根据主轴放置形式的不同可分床。数控铣床根据主轴放置形式的不同可分 成立式、卧式和立卧两用三种形式。如图成立式、卧式和立卧两用三种形式。如图2-1 为立式数控铣床。为立式数控铣床。 2加工中心加工中心 通常所指的加工中心（通常所指的加工中心（MC）是指带有刀库和）是指带有刀库和 刀具自动交换装置（刀具自动交换装置（Au

3、tomatic Tool Changer -ATC）的数控铣床。）的数控铣床。 按功能特征分类：按功能特征分类： (1) 镗铣加工中心。有一般立式、卧式镗铣镗铣加工中心。有一般立式、卧式镗铣 加工中心和龙门式加工中心等种类。加工中心和龙门式加工中心等种类。 (2) 钻削加工中心。它以钻削为主，刀库形钻削加工中心。它以钻削为主，刀库形 式以转塔头形式为主。式以转塔头形式为主。 (3) 复合加工中心。它主要指五轴复合加工，复合加工中心。它主要指五轴复合加工， 可自动回转主轴头，进行立卧加工。可自动回转主轴头，进行立卧加工。 按所用自动换刀装置分类：按所用自动换刀装置分类： (1) 转塔头加工中心。

4、转塔头加工中心有立转塔头加工中心。转塔头加工中心有立 式和卧式两种。主轴数一般为式和卧式两种。主轴数一般为612个，换刀时个，换刀时 间短、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。间短、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。 (2) 刀库刀库+主轴换刀加工中心。这种加工中心主轴换刀加工中心。这种加工中心 特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及 刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。 (3) 刀库刀库+机械手机械手+主轴换刀加工中心。这种主轴换刀加工中心。这种 加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同加工中

5、心结构多种多样，由于机械手卡爪可同 时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换 刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合，刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合， 因此得到广泛应用。因此得到广泛应用。 (4) 刀库刀库+机械手机械手+双主轴转塔头加工中心。双主轴转塔头加工中心。 这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通 过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非 切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转 塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间

6、短。塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短。 刀 库 主轴 底座 光 电读带 机 操作面板 横 向工作 台（Z） 纵向 工作台（X） 1 2 3 4 5 6 7 9 10 刀库 主轴 纵向工作台(X) 横向工作台(Z) 底座 光电读带机 操作面板 底座 横向工作台（Y） 纵向工作台（X） 操作面板 纸带读入装置 数控柜 刀库 主轴箱 换刀机械手 换 刀 机 械 手 纸 带 读 入 装 置 数 控 柜 刀 库 主 轴 箱 底 座 操 作 面 板 纵 向 工 作 台 (X) 横 向 工 作 台 (Y) 3、加工中心的编程特点 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数

7、控 机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。 与其它数控机床相比，具有以下特点：与其它数控机床相比，具有以下特点： 1)加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除 工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效 率和质量稳定性。率和质量稳定性。 2)由于工序集中和具有自动换刀装置，工件由于工序集中和具有自动换刀装置，工件 在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、 扩、铰、攻丝等复合加工。扩、铰、攻丝等复合加工。 3)在具有自动交换工作台时，一个工件

8、在加工在具有自动交换工作台时，一个工件在加工 时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大 大缩短辅助时间，提高加工效率。大缩短辅助时间，提高加工效率。 4)刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔 性化程序越高。性化程序越高。 5) 加工中心通常具有多个进给轴加工中心通常具有多个进给轴(三轴以上三轴以上)， 甚至多个主轴，因此能够完成多个平面和多个角甚至多个主轴，因此能够完成多个平面和多个角 度位置的加工，实现复杂零件的高精度定位和精度位置的加工，实现复杂零件的高精度定位和精 确加工。确加工。 4、加工中心的换刀形式、加

9、工中心的换刀形式 自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。 带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成， 它是多工序数控机床上最广泛的换刀方法它是多工序数控机床上最广泛的换刀方法。 1) 刀库的种类刀库的种类 直线刀库 圆盘刀库 链式刀库 格子箱式刀库 多面式刀库 2) 换刀方式换刀方式 (1)无机械手换刀。无机械手换刀。 必须首先将用过的刀具送必须首先将用过的刀具送 回刀库，然后再从刀库中取回刀库，然后再从刀库中取 出新刀具，这两个动作不可出新刀具，这两个动作不可 能同时进行，因此换刀时间能同时进行，

10、因此换刀时间 长。长。 (2)机械手换刀。机械手换刀。 采用机械手进行刀具交采用机械手进行刀具交 换的方式应用得最为广泛，换的方式应用得最为广泛， 这是因为机械手换刀有很大这是因为机械手换刀有很大 的灵活性，而且可以减少换的灵活性，而且可以减少换 刀时间。刀时间。 机械手式换刀 5、数控铣床、加工中心的主要功能、数控铣床、加工中心的主要功能 1)点位控制功能点位控制功能 此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加 工。工。 2) 连续轮廓控制功能连续轮廓控制功能 此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲

11、线 的加工。的加工。 3) 刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不 必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复 杂数值计算。杂数值计算。 4) 刀具长度补偿功能刀具长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对 刀具长度尺寸调整的要求。刀具长度尺寸调整的要求。 5) 比例及镜像加工功能比例及镜像加工功能 镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状 关于坐标轴对称

12、，那么只要编出一个或两个象限的关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的 程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实 现。现。 6) 旋转功能旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任 意角度来执行。意角度来执行。 7) 子程序调用功能子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的 轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序， 在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的在需要的位置上重复调用，就可

13、以完成对该零件的 加工。加工。 8) 宏程序功能宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列 指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便 性。性。 9) 数据输入输出及数据输入输出及DNC功能功能 该功能主要用来实现数控系统与相关设备之间的数该功能主要用来实现数控系统与相关设备之间的数 据输入输出，保证大的加工程序的执行。当程序过大，据输入输出，保证大的加工程序的执行。当程序过大， 超过系统存储空间时，可以采用计算机直接控制数控加超过系统存储空间时，可以采用计算机直接控制数控加 工模式

14、，即工模式，即DNC功能。功能。 10) 自诊断功能自诊断功能 自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控 系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作 用。用。 6、 数控铣床和加工中心的工具系统数控铣床和加工中心的工具系统 1) 工具系统工具系统 工具系统是刀具与数控铣床和加工中心的连接部分工具系统是刀具与数控铣床和加工中心的连接部分 ，通常由刀具、刀柄、拉钉及中间模块等组成，如，通常由刀具、刀柄、拉钉及中间模块等组成，如 图所示，起到固定刀具及传递动力的作用。图所示，起到固定刀具及传递动力的

15、作用。 工具系统的组成工具系统的组成 1-主轴；主轴；2-刀柄；刀柄；3-换刀机械手；换刀机械手；4-中间模块；中间模块；5-刀具刀柄刀具刀柄 2) 刀柄刀柄 数控铣床和加工中心上使用的刀具种类繁多，而每数控铣床和加工中心上使用的刀具种类繁多，而每 种刀具都有其一定的结构和使用方法，要想实现刀具在种刀具都有其一定的结构和使用方法，要想实现刀具在 主轴上的固定，必须有一个中间装置，该装置必须能够主轴上的固定，必须有一个中间装置，该装置必须能够 装夹刀具且实现主轴上准确定位，而这个中间装置就是装夹刀具且实现主轴上准确定位，而这个中间装置就是 刀柄。刀柄。 3）拉钉）拉钉 数控铣床和加工中心拉钉的尺

16、寸也已标准化。数控铣床和加工中心拉钉的尺寸也已标准化。ISO或或 GB规定了规定了A型和型和B型两种形式的拉钉，其中型两种形式的拉钉，其中A型拉钉用型拉钉用 于不带钢球的拉紧装置，而其中于不带钢球的拉紧装置，而其中B型拉钉用于带钢球的型拉钉用于带钢球的 拉紧装置。刀柄及拉钉的具体尺寸可查阅相关的标准规拉紧装置。刀柄及拉钉的具体尺寸可查阅相关的标准规 定。定。 4) 弹簧夹套及中间模块弹簧夹套及中间模块 弹簧夹套有两种，即弹簧夹套有两种，即ER弹簧夹套和弹簧夹套和KM弹簧弹簧 夹套，其中前者用于切削力较小的场合，而后者夹套，其中前者用于切削力较小的场合，而后者 多用于强力铣削的场合。多用于强力铣

17、削的场合。 中间模块是刀柄与刀具之间的中间连接装置，中间模块是刀柄与刀具之间的中间连接装置， 通过中间模块的使用，提高刀柄的通用性能。通过中间模块的使用，提高刀柄的通用性能。 5）数控铣床和刀具中心的种类）数控铣床和刀具中心的种类 数控铣床和加工中心的刀具种类很多，根据数控铣床和加工中心的刀具种类很多，根据 刀具的加工用途，其刀具可分为轮廓类加工刀具刀具的加工用途，其刀具可分为轮廓类加工刀具 和孔类加工刀具等几种类型。具体情况如图所示。和孔类加工刀具等几种类型。具体情况如图所示。 图图 常见刀具常见刀具 7、数控铣床和加工中心用夹具、数控铣床和加工中心用夹具 1）平口钳和压板）平口钳和压板 平

18、口钳具有较大的通用性和平口钳具有较大的通用性和 经济性，适用于较小的方形工件的装夹。常见的螺经济性，适用于较小的方形工件的装夹。常见的螺 旋夹紧式通用平口钳如图旋夹紧式通用平口钳如图2-15所示。对于较大或者所示。对于较大或者 四周不规则的零件，无法采用平口钳或者其他夹具四周不规则的零件，无法采用平口钳或者其他夹具 装夹时，可以直接采用压板（图装夹时，可以直接采用压板（图2-16，包括压板、，包括压板、 垫铁、梯形螺母和螺栓等）以及平板进行装夹。加垫铁、梯形螺母和螺栓等）以及平板进行装夹。加 工中心压板与平板的装夹通常采用工中心压板与平板的装夹通常采用T形螺母与螺栓形螺母与螺栓 的夹紧方式。的

19、夹紧方式。 2) 卡盘和分度头卡盘和分度头 在数控铣床和加工中心上应用在数控铣床和加工中心上应用 较多的是三爪自定心卡盘和四爪卡盘。特别是三爪自较多的是三爪自定心卡盘和四爪卡盘。特别是三爪自 定心卡盘，由于其具有自动定心作用和装夹简单的特定心卡盘，由于其具有自动定心作用和装夹简单的特 点，因此中小型圆柱形工件在数控铣床或者加工中心点，因此中小型圆柱形工件在数控铣床或者加工中心 加工时，常采用三爪自定心卡盘进行装夹。卡盘的夹加工时，常采用三爪自定心卡盘进行装夹。卡盘的夹 紧有机械螺旋式、气动式或液压式等多种形式（图紧有机械螺旋式、气动式或液压式等多种形式（图2- 17）。）。 许多机械零件，如花

20、键、齿轮等零件在加工许多机械零件，如花键、齿轮等零件在加工 中心加工时。常采用分度盘（图中心加工时。常采用分度盘（图2-18a）和分度头（）和分度头（ 图图2-18b）进行分度，从而加工出合格的零件。）进行分度，从而加工出合格的零件。 3)专用夹具、组合夹具和成组夹具专用夹具、组合夹具和成组夹具 中小批量工中小批量工 件在加工中心上加工时，可采用组合夹具进行装夹件在加工中心上加工时，可采用组合夹具进行装夹 。而大批量零件加工时，大多采用专用夹具或成组。而大批量零件加工时，大多采用专用夹具或成组 夹具进行装夹。夹具进行装夹。 总之，数控铣床和加工中心上零件加工夹具的总之，数控铣床和加工中心上零件

21、加工夹具的 选择要根据零件精度等级、结构特点、产品批量及选择要根据零件精度等级、结构特点、产品批量及 机床精度等因素综合考虑。选择顺序是：首先考虑机床精度等因素综合考虑。选择顺序是：首先考虑 通用夹具，其次考虑组合夹具，最后考虑专用夹具通用夹具，其次考虑组合夹具，最后考虑专用夹具 、成组夹具。、成组夹具。 8、数控铣床和加工中心进退刀路的工艺处理、数控铣床和加工中心进退刀路的工艺处理 (1)正确选择程序起始点和返回点正确选择程序起始点和返回点 程序的起始点是指程序开始时程序的起始点是指程序开始时,刀尖点初始刀尖点初始 的位置的位置;程序的返回点是指程序执行完毕时程序的返回点是指程序执行完毕时,

22、刀尖刀尖 点返回后的位置点返回后的位置,一般指换刀点。在实际编程加工一般指换刀点。在实际编程加工 中中,程序的起始点和返回点最好相同程序的起始点和返回点最好相同,而且这两点而且这两点 的的X、Y坐标值最好为零坐标值最好为零,Z坐标定义在高出被加工坐标定义在高出被加工 零件最高点零件最高点50100mm的位置。的位置。 (2)合理选择铣刀的刀位点合理选择铣刀的刀位点 所谓刀位点（图所谓刀位点（图2-19）是指加工和编制程）是指加工和编制程 序时，用于序时，用于表示刀具特征的点，表示刀具特征的点，也是也是对刀和加对刀和加 工的基准点工的基准点。镗刀和车刀的刀位点，通常指刀。镗刀和车刀的刀位点，通常

23、指刀 具的刀尖；钻头的刀位点通常指钻尖；立铣刀具的刀尖；钻头的刀位点通常指钻尖；立铣刀 、端面铣刀和键槽铣刀的刀位点指刀具底面的、端面铣刀和键槽铣刀的刀位点指刀具底面的 中心；而球头铣刀的刀位点指球头中心。中心；而球头铣刀的刀位点指球头中心。 (3)选择进刀点选择进刀点 进刀点是指在曲面开始切削时进刀点是指在曲面开始切削时,刀具与曲面的接触刀具与曲面的接触 点。粗加工点。粗加工时时,进刀点选择在进刀点选择在曲面内最高的角点曲面内最高的角点,这样可这样可 使切削余量最小使切削余量最小,进刀时不易损坏刀具。进刀时不易损坏刀具。精加工精加工时时,进刀进刀 点选择在点选择在曲面内曲率比较平缓的角点曲面

24、内曲率比较平缓的角点,这样可使刀具所这样可使刀具所 受弯矩较小受弯矩较小,不易折断刀具。不易折断刀具。 (4)选择退刀点选择退刀点 退刀点是指曲面切削完毕后退刀点是指曲面切削完毕后,刀具与曲面的接触刀具与曲面的接触 点。点。选择退刀点时选择退刀点时,主要考虑曲面加工的连续性和尽主要考虑曲面加工的连续性和尽 量缩短加工时间量缩短加工时间,提高机床的有效工作时间。提高机床的有效工作时间。 (5)刀具的下刀方式刀具的下刀方式 如图如图2-20所示所示,程序开始时刀尖一般在距离工件程序开始时刀尖一般在距离工件 最高点之上最高点之上50100mm处的起始平面上处的起始平面上,在此平面在此平面 上刀具以上

25、刀具以G00速度运行。当刀具接近被加工表面距速度运行。当刀具接近被加工表面距 离约离约35mm处时处时(安全平面或进刀平面安全平面或进刀平面),为了防止为了防止 撞刀撞刀,应将速度转为工作进给速度应将速度转为工作进给速度(G01),在安全平面在安全平面 以下以下,刀具以工作进给速度一直切至切削深度。刀具以工作进给速度一直切至切削深度。 安全高度安全高度3-5mm 工件上表面工件上表面 安全面安全面 (6)进刀、退刀方式的确定进刀、退刀方式的确定 对于二维轮廓的铣削加工常见的进刀、退刀方式对于二维轮廓的铣削加工常见的进刀、退刀方式 有垂直进刀、侧向进刀和圆弧进刀等方式有垂直进刀、侧向进刀和圆弧进

26、刀等方式, 如图如图2-21所所 示。对于二维型腔铣削的常见进刀、退刀方式有垂直示。对于二维型腔铣削的常见进刀、退刀方式有垂直 进刀和圆弧进刀，如图进刀和圆弧进刀，如图2-22所示。所示。 9、数控铣床和加工中心的加工对象、数控铣床和加工中心的加工对象 1) 数控铣床的主要加工对象数控铣床的主要加工对象 数控铣削的数控铣削的 主要加工对象主要加工对象 平面类零件平面类零件 变斜角类零件变斜角类零件 曲面类零件曲面类零件 2) 加工中心的主要加工对象加工中心的主要加工对象 加工中心的加工中心的 主要加工对象主要加工对象 箱体类零件箱体类零件 结构形状结构形状 复杂的零件复杂的零件 异形件异形件

27、板、盘、套、板、盘、套、 轴、壳体类零件轴、壳体类零件 2.2数控铣床和加工中心坐标系数控铣床和加工中心坐标系 1）机床原点）机床原点 其位置是由机床设计和制造单位确其位置是由机床设计和制造单位确 定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标 系、机床参考点的基准点。系、机床参考点的基准点。 2）机床参考点）机床参考点 机床参考点又称机械原点机床参考点又称机械原点(R)， 是机床上一个特殊的固定点，该点一般位于机床原是机床上一个特殊的固定点，该点一般位于机床原 点重合，是设置在机床各坐标轴正行程最大位置上点重合，是设置在机床各坐标轴正行程最大位置上

28、的一个固定点的一个固定点(由限位开关准确定位由限位开关准确定位)。 回零操作：回零操作：其实就是回参考点，通过参考点与其实就是回参考点，通过参考点与 机床零点之间的距离关系确认机床原点，从而保证机床零点之间的距离关系确认机床原点，从而保证 机床运行同步。因此对于数控铣床和加工中心而言机床运行同步。因此对于数控铣床和加工中心而言 ，开机后首先要进行回零操作。，开机后首先要进行回零操作。 3) 机床坐标系机床坐标系 以机床零点为坐标原点，符合数控机床各坐标以机床零点为坐标原点，符合数控机床各坐标 轴确定原则的坐标系称为机床坐标系，符合右手笛卡轴确定原则的坐标系称为机床坐标系，符合右手笛卡 尔坐标原

29、则的标准坐标系。尔坐标原则的标准坐标系。 4)工件坐标系工件坐标系 为了编程不受机床坐标系约束，需要在工件上确为了编程不受机床坐标系约束，需要在工件上确 定工件坐标系，告知工件在机床工作台上的安装位置定工件坐标系，告知工件在机床工作台上的安装位置 。而在这个过程中通常包括编程坐标系和工件坐标系。而在这个过程中通常包括编程坐标系和工件坐标系 的建立两个过程。的建立两个过程。 （1）编程坐标系）编程坐标系 是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐 标系。标系。编程坐标系一般供编程使用。编程坐标系一般供编程使用。 （2）工件坐标系）工件坐标系 工件坐标系是

30、指以确定的加工原点为基准所建立工件坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立 的坐标系。的坐标系。加工原点也称程序原点，是指零件被装夹加工原点也称程序原点，是指零件被装夹 好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。 1) 设定工件坐标系指令设定工件坐标系指令 G92 G92为设定加工坐标系指令。在程序中出现为设定加工坐标系指令。在程序中出现 G92程序段时，即通过程序段时，即通过刀具当前所在位置即刀具起刀具当前所在位置即刀具起 始点来设定加工坐标系。机床不产生任何运动。始点来设定加工坐标系。机床不产生任何运动。 G92指令的编程格式：指令的编程格式：G92

31、 X a Y b Z c 设定程序为设定程序为 G92 X50 Y50 Z10 2.3工件坐标系建立的方法工件坐标系建立的方法 2) G54G59 设定工件坐标系设定工件坐标系 编程格式：编程格式： G54G59 G90 G00 (G01) X Y Z (F) ； G54G59是在程序运行前设定的工件坐标系，是在程序运行前设定的工件坐标系， 它通过确定工件坐标系的原点在机床坐标系的位置它通过确定工件坐标系的原点在机床坐标系的位置 来建立工件坐标系。来建立工件坐标系。 用用G54G59指令可以建立六个工件坐标系，使指令可以建立六个工件坐标系，使 用用G54G59指令运行程序时指令运行程序时与刀具

32、的初始位置无关与刀具的初始位置无关。 G54G59在批量加工中广泛使用。在批量加工中广泛使用。 G92与与G54G59的区别的区别: G92指令指令:是通过程序来设定、选用加工坐标是通过程序来设定、选用加工坐标 系的，它所设定的加工坐标系原点系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所与当前刀具所 在的当前位置有关，在的当前位置有关，这一加工原点在机床坐标系这一加工原点在机床坐标系 中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。 G54G59： G54G59是在程序运行前设是在程序运行前设 定的工件坐标系，它定的工件坐标系，它通过确定工件坐标系的原点通过确定工件

33、坐标系的原点 在机床坐标系的位置来建立工件坐标系。用在机床坐标系的位置来建立工件坐标系。用 G54G59指令运行程序时指令运行程序时与刀具的初始位置无与刀具的初始位置无 关关。 G54G59本身不会使机床运动，要和本身不会使机床运动，要和 G00/G01指令一起建立工件坐标系。指令一起建立工件坐标系。 2.4 数控铣床常用编程指令数控铣床常用编程指令 2.4.1 基本编程指令基本编程指令 一、绝对尺寸指令和增量尺寸指令：一、绝对尺寸指令和增量尺寸指令：G90、G91 绝对尺寸：指机床运动部件的坐标尺寸值相对于绝对尺寸：指机床运动部件的坐标尺寸值相对于 坐标原点给出。坐标原点给出。 增量尺寸：指

34、机床运动部件的坐标尺寸值相对于增量尺寸：指机床运动部件的坐标尺寸值相对于 前一位置给出。前一位置给出。 1、 G功能字指定功能字指定 G90：指定尺寸值为绝对尺寸。：指定尺寸值为绝对尺寸。 G91：指定尺寸值为增量尺寸。：指定尺寸值为增量尺寸。 特点：在同一程序段中不能混用，各程序段中必须特点：在同一程序段中不能混用，各程序段中必须 用用G90、 G91指明是绝对尺寸还是增量尺寸。指明是绝对尺寸还是增量尺寸。 2、 用尺寸字的地址符指定（本课程中车床部分使用）用尺寸字的地址符指定（本课程中车床部分使用） 绝对尺寸的尺寸字的地址符用绝对尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z 增量尺寸的尺寸字的地址符

35、用增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W 特点：同一程序段中可以混用，不用标注特点：同一程序段中可以混用，不用标注G90、G91。 二、坐标平面选择指令：二、坐标平面选择指令：G17G17、G18G18、G19G19 坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和 刀具补偿平面的。刀具补偿平面的。 G17G17：选择：选择XYXY平面，平面，G18G18：选择：选择ZXZX平面，平面，G19G19：选择：选择 YZYZ平面。平面。 各坐标平面如下图所示。一般，数控车床默认各坐标平面如下图所示。一般，数控车床默认 在在ZX平面内加工，数控铣床默认在平面内加工

36、，数控铣床默认在XY平面内加工。平面内加工。 三、三、 快速定位指令快速定位指令: G00 格式格式: : G00X_Y_Z_;G00X_Y_Z_; 目标点的坐标目标点的坐标 指令含义指令含义:快速移动刀具到达快速移动刀具到达 指定的坐标位置，用于刀具指定的坐标位置，用于刀具 进行进行加工前的空行程移动加工前的空行程移动或或 加工完成后的快速退刀，加工完成后的快速退刀，以以 提高加工效率。提高加工效率。快速走刀至快速走刀至 (X,Y,Z)坐标处坐标处;走刀速度系走刀速度系 统自动确定。统自动确定。 走刀走刀 起点起点 走刀终点走刀终点 X X Y O 四、直线插补指令：四、直线插补指令：G01

37、 编程格式编程格式: :G01X_Y_Z_F_;G01X_Y_Z_F_; 目标点的坐标目标点的坐标 进给速度进给速度 走刀走刀 起点起点 走刀终点走刀终点 X Y O G01指令能使刀具指令能使刀具按指定的进给速度按指定的进给速度移动到指定的位置。移动到指定的位置。 当主轴转动时，使用当主轴转动时，使用G01指令可对工件进行切削加工。指令可对工件进行切削加工。 五、圆弧插补指令：五、圆弧插补指令：G02G02、G03G03 G02G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03G03为为 按指定进给速度的逆时针圆弧插补，按指定进给速度的逆时针圆弧插补，只能在平面

38、内进只能在平面内进 行圆弧插补行圆弧插补。 圆弧顺逆方向的判别：圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐沿着不在圆弧平面内的坐 标轴，由正方向向负方向看标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向，顺时针方向G02G02，逆时，逆时 针方向针方向G03G03，如，如下图下图所示。所示。 思考对不对？思考对不对？ Z X G18 G03 ? G02 ? X Y G17 G03 G02 程序格式：程序格式： XY平面：平面： G17 G02 X Y I J (R) F G17 G03 X Y I J (R) F ZX平面：平面： G18 G02 X Z I K (R) F G18 G03 X Z I K

39、 (R) F YZ平面：平面： G19 G02 Z Y J K (R) F G19 G03 Z Y J K (R) F 其中：其中： 1) X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；的值是指圆弧插补的终点坐标值； 2) I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，是指圆弧起点到圆心的增量坐标， 与与G90,G91无关；无关； 3) R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角180o时，时， R值为正，值为正，当圆弧的圆心角当圆弧的圆心角1800时，时，R值为负。值为负。 4) 加工整圆不能用加工整圆不能用R编程。编程。 例：在下图中，当圆弧例：在下图中，当圆弧A的起点为的起点为P

40、1，终，终 点为点为P2，圆弧插补程序段为：，圆弧插补程序段为： 编程练习，加工轨迹如图编程练习，加工轨迹如图 绝对编程方绝对编程方式式增量编程方增量编程方式式 A D C B 2.4.2 刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令(G43/G44/G49) 使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑刀刀 具的实际长度具的实际长度及及各把刀具不同的长度尺寸各把刀具不同的长度尺寸。当由于刀。当由于刀 具具磨损、更换刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时，等原因引起刀具长度尺寸变化时， 只要修正刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。只要修正刀具长度补偿量，而不必

41、调整程序或刀具。 1、刀具长度补偿的用途：刀具长度补偿的用途： （1）在）在NC机床中，机床中，Z轴的坐标是以主轴端面为基准。如果轴的坐标是以主轴端面为基准。如果 使用多把刀具，刀具长度存在差异，利用长度补偿，从而实使用多把刀具，刀具长度存在差异，利用长度补偿，从而实 现不同长度刀具的相同编程。现不同长度刀具的相同编程。 （2）当刀具长度尺寸变化时（如刀具磨损），可以在不改）当刀具长度尺寸变化时（如刀具磨损），可以在不改 动程序的情况下，通过改变补偿量达到加工尺寸，从而实现动程序的情况下，通过改变补偿量达到加工尺寸，从而实现 长度磨损补偿。长度磨损补偿。 （3）利用该功能，可在加工深度方向上进

42、行分层铣削，即）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣削，即 通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现 。 （4）利用该功能，通过改变刀具长度补偿值，可在加工深）利用该功能，通过改变刀具长度补偿值，可在加工深 度方向上实现粗精加工调整。度方向上实现粗精加工调整。 （5）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正确性。）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正确性。 1、刀具长度补偿的用途：刀具长度补偿的用途： （1）在）在NC机床中，机床中，Z轴的坐标是以主轴端面为基准。如果轴的坐标是以主轴端面为基准。如果 使用多把刀具，刀具长度

43、存在差异，利用长度补偿，从而实使用多把刀具，刀具长度存在差异，利用长度补偿，从而实 现不同长度刀具的相同编程。现不同长度刀具的相同编程。 （2）当刀具长度尺寸变化时（如刀具磨损），可以在不改）当刀具长度尺寸变化时（如刀具磨损），可以在不改 动程序的情况下，通过改变补偿量达到加工尺寸，从而实现动程序的情况下，通过改变补偿量达到加工尺寸，从而实现 长度磨损补偿。长度磨损补偿。 （3）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣削，即）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣削，即 通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现 。 （4）利用该

44、功能，通过改变刀具长度补偿值，可在加工深）利用该功能，通过改变刀具长度补偿值，可在加工深 度方向上实现粗精加工调整。度方向上实现粗精加工调整。 （5）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正确性。）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正确性。 2、格式：、格式： G43(G44) G00/G01 Z_ H_F_; .; G49 G00/G01 Z_F_;或或 G44/G43 G00/G01 Z_F_ H00; G43：正偏移：正偏移 G44：负偏移：负偏移 G49：取消长度补偿：取消长度补偿 Z_：为补偿轴的终点值为补偿轴的终点值 H_：H为刀具长度偏移量的存储器地址为刀具长度偏移量的存储器

45、地址,H00H99。 执行执行G43 时，实现正向偏置，时，实现正向偏置，Z实际值实际值=Z指令值指令值+(Hxx)； 用用G44时，实现负向偏置，时，实现负向偏置，Z实际值实际值=Z指令值指令值-(Hxx) 。 例：若例：若H1：刀具长度偏移值为：刀具长度偏移值为20.0； 则则 G00 G43 Z100 H1；（刀具实际运动到；（刀具实际运动到Z坐标位坐标位 置为置为120.0） G00 G44 Z100 H1；（刀具实际运动到；（刀具实际运动到Z坐标坐标 位置为位置为80.0） 坯件 同一 刀座 高度 面 H03 Z=0基准 面 H01=0 H02 A B C G92ZA T02 T03

46、 T01 基准 刀 坯件 A B C H03 H02 H010 Z0基准面 G92Z A T03 T02 同一刀座 高 度 面 T01 基准刀 H01=4.0（偏移值）（偏移值） N10 G91 G00 X120.0 Y80.0 M03 S500； N20 G43 Z-32.0 H01； N30 G01 Z-21.0 F1000； N40 G04 P2000； N50 G00 Z21.0； N60 X30.0 Y-50.0； N70 G01 Z-41.0； N80 G00 Z41.0； N90 X50.0 Y30.0； N100 G01 Z-25.0； N110 G04 P2000； N120

47、 G00 G49 Z57.0 ； N130 X-200.0 Y-60.0 M05 M03； 例：例：利用刀具长度补偿功能，编写如图所示的零件利用刀具长度补偿功能，编写如图所示的零件 的加工程序。的加工程序。 2.4.3 铣削刀具半径补偿铣削刀具半径补偿(G41/G42/G43) 在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响， 刀具的中心轨迹刀具的中心轨迹与与零件轮廓零件轮廓往往往往不一致不一致。为了避免计。为了避免计 算刀具中心轨迹，算刀具中心轨迹，数控系统提供了刀具半径补偿功能，数控系统提供了刀具半径补偿功能， 数控系统能自动计算出道具中心的偏移向量

48、，数控系统能自动计算出道具中心的偏移向量，直接按直接按 零件图样上的轮廓尺寸编程，见零件图样上的轮廓尺寸编程，见下图下图。 1、刀具半径补偿的作用：、刀具半径补偿的作用： 1) 实现不同直径刀具的相同编程。实现不同直径刀具的相同编程。 2) 运用刀具半径补偿指令，通过调整刀具半运用刀具半径补偿指令，通过调整刀具半 径补偿值来补偿刀具的磨损量和重磨量。径补偿值来补偿刀具的磨损量和重磨量。 3) 此外运用刀具半径补偿指令，还可以实现此外运用刀具半径补偿指令，还可以实现 使用同一把刀具对工件进行粗、精加工。使用同一把刀具对工件进行粗、精加工。 4) 实现轮廓方向的分次铣削。实现轮廓方向的分次铣削。

49、2、 刀具半径补偿的过程: (1) 刀补的建立。刀补的建立。即刀具中心从与编程轨迹重合过渡到即刀具中心从与编程轨迹重合过渡到 与编程轨迹偏一个偏置量的过程。与编程轨迹偏一个偏置量的过程。一般是直线且空行程。一般是直线且空行程。 (2) 刀补的进行。刀补的进行。即执行即执行G41、G42指令的过程，刀具中指令的过程，刀具中 心始终与编程轨迹相距一个偏置量。心始终与编程轨迹相距一个偏置量。一般只能平面补偿。一般只能平面补偿。 (3) 刀补的取消。刀补的取消。即刀具离开工件，刀具中心轨迹要过即刀具离开工件，刀具中心轨迹要过 渡到与编程重合的过程。渡到与编程重合的过程。用用G40指令。指令。 刀心轨迹

50、 刀补进行中 编程轨迹 刀补矢量 法向刀补矢量 刀补引入 刀补 取消 10 20 50 Y 102050X 下图表示的刀具半径补偿的工作过程。其中，实线表示编程轨迹；点划线下图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；表示刀具中心轨迹；r等于刀具半径，表示偏移向量。等于刀具半径，表示偏移向量。 3 3、编程格式、编程格式 G41G41为左偏刀具半径补偿为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀，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，具运动方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿， 见见下图下图。 G42G42为右偏刀具

51、半径补偿为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不，定义为假设工件不 动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧 的刀具的刀具半径补偿。半径补偿。G40 为补偿撤消指令。为补偿撤消指令。 刀具半径补偿的编程格式：刀具半径补偿的编程格式： X、Y、Z 值是建立补偿的终点坐标值；值是建立补偿的终点坐标值； 如使用如使用G01时，须指定进给速度时，须指定进给速度F_。 D 为刀补号地址，用为刀补号地址，用D00D99来指定，来指定， 它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。 Z X 20 20 例：例：利用刀具半径补偿功能，利用刀具半径

52、补偿功能， 编写如图所示的零件的加工程序。编写如图所示的零件的加工程序。 %0003 N1 G54 G90 G17 G00 X0. Y0. Z20. M03 S800； 由由G17指定刀补平面指定刀补平面 N2 G41 X20.0 Y10.0 D01； 刀补引入，由刀补引入，由G41确定刀补方向，确定刀补方向， 由由D01指定刀补大小指定刀补大小 N3 G01 Y50.0 F100 N4 X50.0 N5 Y20.0 N6 X10.0 N7 G00 G40 X0 Y0 M05 ；由；由G40解除刀补解除刀补 N8 M30 刀补进行中 1、 孔加工固定循环指令孔加工固定循环指令 2.4.4 孔加

53、工固定循环孔加工固定循环 G指令 加工动作?Z向 在孔底部的动作 回退动作?Z向 用 途 G73 间歇进给 快速进给 高速钻深孔 G74 切削进给(主轴反转) 主轴正转 切削进给 反转攻螺纹 G76 切削进给 主轴定向停止 快速进给 精镗循环 G80 取消固定循环 G81 切削进给 快速进给 定点钻循环 G82 切削进给 暂停 快速进给 锪孔 G83 间歇进给 快速进给 钻深孔 G84 切削进给(主轴正转) 主轴反转 切削进给 攻螺纹 G85 切削进给 切削进给 镗循环 G86 切削进给 主轴停止 切削进给 镗循环 G87 切削进给 主轴停止 手动或快速 反镗循环 G88 切削进给 暂停、主轴

54、停止 手动或快速 镗循环 G89 切削进给 暂停 切削进给 镗循环 1）固定循环动作）固定循环动作 固定循环通常由固定循环通常由6个动个动 作组成，如图作组成，如图5.10 所示。所示。 X轴和轴和Y轴的快速定轴的快速定 位；位； 刀具快速从初始点进刀具快速从初始点进 给到给到R点；点； 以切削进给的方式执以切削进给的方式执 行孔加工的动作；行孔加工的动作； 在孔底相应的动作；在孔底相应的动作； 返回到返回到R点；点； 快速返回到初始点。快速返回到初始点。 图中实线表示切削进给，虚线表示快速运动。图中实线表示切削进给，虚线表示快速运动。 R平面为快速运动与进给运动的转换位置。平面为快速运动与进

55、给运动的转换位置。 2）固定循环的定义平面）固定循环的定义平面 初始平面初始平面 初始平面是为了安全下刀而规初始平面是为了安全下刀而规 定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以 任意设定在一个安全的高度上，孔加工完毕，使任意设定在一个安全的高度上，孔加工完毕，使 用用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点。功能使刀具返回到初始平面上的初始点。 R点平面点平面 R点平面又叫点平面又叫R参考平面，这个参考平面，这个 平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。 距工件表面的距离，一般可取距工件表面的距离，一般可取

56、25mm。使用。使用 G99使刀具返回到该平面上的使刀具返回到该平面上的R点。点。 孔底平面孔底平面 加工盲孔时的孔底平面就是孔加工盲孔时的孔底平面就是孔 底的底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工 件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工 到尺。到尺。 3）沿钻孔轴的移动距离）沿钻孔轴的移动距离 选择选择G90方式时，方式时，R与与Z一律取其终点坐标值；一律取其终点坐标值； 选择选择G91方式时，则方式时，则R是指自初始点到是指自初始点到R点的距点的距 离，离，Z是指自是指自R点到孔底平面点到孔底平面Z点的距

57、离。点的距离。 4）返回点平面）返回点平面 当刀具到达孔底后，刀具可以返回到当刀具到达孔底后，刀具可以返回到R点平点平 面或初始位置平面，面或初始位置平面，G98则刀具返回到初始平面；则刀具返回到初始平面； G99使刀具返回使刀具返回R点平面。点平面。 5）固定循环的编程格式）固定循环的编程格式 固定循环的程序格式如下：固定循环的程序格式如下： G98（或（或G99）G73(或或G74或或G76或或G81G89) X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_ 式中第一个式中第一个G代码（代码（G98或或G99）指定返回）指定返回 点平面，点平面，G98为返回初始平面，为返回初始平面，G99为

58、返回为返回R点点 平面。第二个平面。第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码为孔加工方式，即固定循环 代码代码G73，G74，G76和和G81G89中的任一个。中的任一个。 X、Y：为孔位数据，指被加工孔的位置；：为孔位数据，指被加工孔的位置； Z：为：为R点到孔底的距离（点到孔底的距离（G91时）或孔底坐标时）或孔底坐标 （G90时）；时）； R：为初始点到：为初始点到R面的距离或面的距离或R点的坐标值；点的坐标值； Q：指定每次进给深度（：指定每次进给深度（G73或或G83时）或指定时）或指定 刀具位移增量（刀具位移增量（G76或或G87时）；时）； P：指定刀具在孔底的暂停时间；：指定刀

59、具在孔底的暂停时间； F：为切削进给速度；：为切削进给速度； K：指定固定循环的次数，默认为：指定固定循环的次数，默认为1次，可省略。次，可省略。 1)高速深孔钻削循环高速深孔钻削循环 (G73) 它以间歇进给、重复它以间歇进给、重复 运动的方式进行。运动的方式进行。 格式：格式： G98G99G73X_Y_Z_ R_Q_F_K_； 初始平面初始平面 参考平面参考平面工件上表面工件上表面 R q q q Z d d G99 G98 2、孔加工固定循环指令具体动作孔加工固定循环指令具体动作 高速深孔钻削循环（高速深孔钻削循环（G73） 例：加工例：加工4个直径为个直径为30mm通孔通孔 G92

60、X0.Y0.Z100.; G90 G17 G00 Z50 M03 S600.; G98 G73 X120. Y-75. Z-46. R2. Q8. F60.; Y75.; X-120.; Y-75.; G80 G00 Z100.; X0. Y0.; M05 M30; 120 75 40 2）深孔加工循环（）深孔加工循环（G83） 该指令以间歇进给方式完成深孔加工，其动作与该指令以间歇进给方式完成深孔加工，其动作与G73 相似。主要区别是每次间歇进给后退回到相似。主要区别是每次间歇进给后退回到R平面。平面。 格式：格式：G83X_Y_Z_R_Q_F_K_； q q q 参考平面参考平面 工件平面