数控机床与编程

第6章数控车削编程主讲人：2

数控程序结构一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。

一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的3

指令字的格式一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G代码）的数字数据组成的。4

指令字符一览表机

能地

址意

义零件程序号%程序编号：%1~4294967295程序段号N程序段编号：NO~4294967295准备机能G指令动作方式（直线、圆孤等）G00~99尺寸字X，Y，ZA，B，CU，V，W坐标轴的移动命令±99999.999R圆孤的半径，固定循环的参数I，J，K圆心相对于起点的坐标，固定特环的参数进给速度F进给速度的指定

F0~24000主轴机能S主轴旋转速度的指定

S0~9999刀具机能T刀具编号的指定

T0~99辅助机能M机床侧开/关控制的指定

M0~99补偿号H，D刀具补偿号的指定

00~99暂停P，X暂停时间的指定

秒程序号的指定P子程序号的指定

P1~4294967295重复次数L子程序的重复次数，固定循环的重复次数参数P，Q，R固定循环的参数5

程序段的格式一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行

6

程序的一般结构一个零件程序必须包括起始符和结束符

程序起始符：%(或O)符，%(或O)后跟程序号；程序结束：M02或M30；程序的文件名O××××(地址O后面必须有四位数字或字母)

7

辅助功能M代码辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作

数控系统的编程指令体系8

准备功能G代码准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作

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12

以华中世纪星HNC－21/22T数控系统的操作面板和基本操作、在数控车床上完成简单零件的加工（直线插补、圆弧插补指令）、轴类零件的加工、槽类零件加工、螺纹零件加工以及综合零件的加工。主要任务是完成各类典型零件的工艺分析、工艺编制和程序编写，以及正确地操作数控机床来完成零件的加工。

6.1数控车编程与技能训练13

1、世纪星数控系统的操作面板机床控制面板用于直接控制机床的动作或加工过程。各区域

:液晶显示区

功能键区

机床控制面板区

MDI键盘区

“急停”按钮

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图2.1.2华中世纪星数控车床控制面板16

①图形显示窗口②菜单命令条（F1－F10）③运行程序索引④选定坐标系下的坐标值⑤工件坐标零点⑥倍率修调⑦辅助机能（M、S、T）⑧当前加工程序行⑨当前加工方式系统运行状态及当前时间2、软件操作界面17

任务1工艺分析【零件图样】18

1、辅助功能M代码M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式:非模态M功能：只在书写了该代码的程序段中有效；模态M功能：一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。任务2程序编制【相关知识】19

M代码及功能代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序停止M03模态主轴正转起动M02非模态程序结束M04模态主轴反转起动M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止起动M06非模态换刀M98非模态调用子程序M07模态切削液打开M99非模态子程序结束M09模态切削液停止20

程序暂停M00

当CNC执行到M00指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时，机床的进给停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键。选择停M01

如果用户按亮操作面板上的“选择停”键。当CNC执行到M01指令时，将暂停执行当前程序。如果用户没有按亮或按灭操作面板上的“选择停”键。当CNC执行到M01指令时，程序就不会暂停而继续往下执行。（1）CNC内定的辅助功能21

程序结束M02M02一般放在主程序的最后一个程序段中。当CNC执行到M02指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。程序结束并返回到零件程序头M30M30和M02功能基本相同，只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头(%)的作用。子程序调用M98及从子程序返回M99M98用来调用子程序，M99表示子程序结束，执行M99使控制返回到主程序。22

（2）PLC设定的辅助功能主轴控制指令M03、M04、M05M03启动主轴以程序中编制的主轴速度顺时针方向旋转。M04启动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转。M05使主轴停止旋转。冷却液打开、停止指令M07、M08、M09M07、M08指令将打开冷却液管道。M09指令将关闭冷却液管道。2、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min)。S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。S所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行修调。23

进给速度FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(主轴每转一转刀具的进给量mm/r)。当工作在G01，G02或G03方式下，编程的F一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00方式下，快速定位的速度与所编F无关。借助机床控制面板上的倍率按键，F可在一定范围内进行倍率修调。刀具功能(T机能)T代码用于选刀和换刀，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号。4位数字中前两位数字表示为刀具号，后两位数字表示为刀具补偿号。24

例如：T0102其中：01表示刀具号、02表示刀具补偿号同一把刀可以对应多个刀具补偿，比如说T0101、T0102、T0103。也可以多把刀对应一个刀具补偿，比如说T0101、T0201、T0301。3、准备功能G代码准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。我们在模块一项目2中已经提到，本项目主要介绍GOO、G01指令。25

(1)快速定位G00格式：G00X（U）_Z（W）_说明：X、Z：为绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的坐标；U、W：为增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移量；G00指令是线性插补定位，它的刀具轨迹与直线插补(G01)相同。刀具以不大于每一个轴的快速移动速度在最短的时间内定位。G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F规定。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。26

例1、如下图所示，使用G00编程：要求刀具从A点快速定位到B点。27

(2)直线插补指令G01格式：G01X（U）_Z（W）_F_；说明：X、Z：为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标；U、W：为增量编程时终点相对于起点的位移量；F_：合成进给速度。G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点。G01是模态代码，可由G00、G02、G03或G32功能注销。28

【项目零件程序】29

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任务3技能训练（G01直线插补）

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【学习目标】1、知识目标①圆弧加工编程坐标点的计算方法；②顺圆、逆圆的识别；③绝对值编程G90与相对值编程G91；2、技能目标①圆弧指令的编程和加工方法；②圆弧车刀的合理选择和使用；掌握合理的加工工艺制订方法；项目3：圆弧类零件加工（圆弧编程指令）32

如图2.3.1所示，该零件由四处外圆（Φ16mm、Φ23mm、Φ31mm、Φ35mm）、一段锥度、一段倒角、一段圆弧（R4mm）、一段球面（SR8mm）组成。外轮廓粗车已经完成，需编制精加工程序，编程原点设置在工件右端面中心点

任务1工艺分析33

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该零件采用三爪卡盘装夹定位，外形粗车工作已经完成，如下仅编制精加工程序。【工艺编制】35

【相关知识】1、绝对值编程G90与相对值编程G91格式：G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于工件坐标系原点的；G91：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而言的，该值等于沿轴移动的距离。绝对编程时，用G90指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的坐标值；相对编程时，用U、W或G91指令后面的X、Z表示X轴、Z轴的增量值；G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值

任务2程序编制36

例1：如图2.3.2所示，使用G90、G91编程：要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3、4点，然后回到1点。

37

绝对编程相对编程混合编程%0232N1T0101N2M03S460N3G00X50Z2N4G01X15（Z2）N5（X15）Z-30N6X25Z-40N7X50Z2N8M30%0232T0101N1G91M03S460N2G01X-35（Z0）N3（X0）Z-32N4X10Z-10N5X25Z42N6M30%0232N1T0101N2M03S460N3G00X50Z2N4G01X15（Z2）N5Z-30N6U10Z-40N7X50W42N8M3038

说明：G02/G03指令刀具，按顺时针/逆时针进行圆弧加工。圆弧插补G02/G03的判断，是在加工平面内，根据其插补时的旋转方向为顺时针/逆时针来区分的。加工平面为观察者迎着Y轴的指向，所面对的平面。G02：顺时针圆弧插补；G03：逆时针圆弧插补；X、Z：绝对编程时，圆弧终点在工件坐标系中的坐标；U、W：增量编程时，圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I、K：圆心相对于圆弧起点的增加量(等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标)，在绝对、增量编程时都是以增量方式指定，在直径、半径编程时I都是半径值R：圆弧半径；F：被编程的两个轴的合成进给速度；2、圆弧进给G02/G0339

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【项目零件程序】42

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任务3技能训练（G02/G03圆弧插补指令）44

【学习目标】1、知识目标①直径方式和半径方式编程；②调用子程序编程的指令格式；③使用调用子程序编程加工的范围2、技能目标①调用子程序编程方法；②合理的便用子程序编程；③掌握切槽刀的使用方法；项目4：槽类零件加工(子程序调用)

45

【零件图样】如图2.4.1所示，该零件由Φ39mm外圆和两处直槽组成。任务1工艺分析46

【工艺编制】47

【相关知识】1、直径方式和半径方式编程G36直径编程G37半径编程数控车床的工件外形通常是旋转体，其X轴尺寸可以用两种方式加以指定：直径方式和半径方式。G36为缺省值，机床出厂一般设为直径编程

任务2程序编制48

49

例1：按同样的轨迹分别用直径、半径编程，加工工件

直径编程半径编程混合编程%0242N1G92X180Z254N2M03S460N3G01X20W-44N4U30Z50N5G00X180Z254N6M30%0242N1G37M03S460N2G54G00X90Z254N3G01X10W-44N4U15Z50N5G00X90Z254N6M30%0242N1T0101N2M03S460N3G37G00X90Z254N4G01X10W-44N5G36U30Z50N6G00X180Z254N7M3050

M98用来调用子程序。M99表示子程序结束，执行M99使控制返回到主程序。(i)子程序的格式%****⋯⋯M99在子程序开头，必须规定子程序号，以作为调用入口地址。在子程序的结尾用M99，以控制执行完该子程序后返回主程序。(ii)调用子程序的格式M98P_L_P：被调用的子程序号L：重复调用次数2、子程序调用M98及从子程序返回M9951

例2：利用子程序加工手柄如图2.4.3

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【项目零件程序】54

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任务3技能训练（M98、M99指令）

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项目5：轴类零件加工（固定循环指令）1、知识目标①内（外）径切削循环G80加工特点；②内（外）径切削循环G80指令格式；③端面切削循环G81的指令格式；2、技能目标①G80/G81指令的编程方法；②G80/G81指令的参数设置；③掌握内（外）径切削循环和端面切削循环的加工方法；【学习目标】58

【零件图样】

如图2.5.1所示，该零件由两处外圆（Φ34mm、Φ25mm）、两段锥度组成。

任务1工艺分析59

【相关知识】1、简单循环（1）内（外）径切削循环G80

圆柱面内（外）径切削循环：格式：G80X(U)__Z(W)__F_任务2程序编制60

X、Z：绝对值编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量值编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示，其符号由轨迹1和2的方向确定。该指令执行如图2.5.2所示A→B→C→D→A的轨迹动作。说明：61

图2.5.2圆柱面内（外）径切削循环62

格式：G80X(U)__Z(W)__I__F__；说明：X、Z：绝对值编程时，为切削终点C在工件坐标系下的坐标；增量值编程时，为切削终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示。I：为切削起点B与切削终点C的半径差。其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程)。该指令执行如图3.3.28所示A→B→C→D→A的轨迹动作。圆锥面内（外）径切削循环：63

图2.5.3圆锥面内（外）径切削循环64

图2.5.4例1．如图2.5.4所示，用G80指令编程，点画线代表毛坯。65

%0254N1M03S460（主轴以460r/min旋转）N2G91G80X-10Z-33I-5F100（加工第一次循环，吃刀深3mm）N3X-13Z-33I-5.（加工第二次循环，吃刀深

3mm）N4X-16Z-33I-5（加工第三次循环，吃刀深

3mm）N5M30（主轴停、主程序结束并复位）程序：66

端平面切削循环格式：G81X(U)__Z(W)__F__；

园锥端面切削循环格式：G81X(U)__Z(W)__K__F__；

(2)端面切削循环G81端平面切削循环

圆锥端面切削循环

67

【项目零件程序】68

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任务3技能训练（G80单一形状固定循环指令）

70

项目6：轴类零件加工（复合循环指令）1、知识目标①内（外）径切削复合循环G71的指令格式；②内（外）径切削复合循环G71的加工范围；2、技能目标①内（外）径切削复合循环G71指令的编程方法；②内（外）径切削复合循环G71指令的参数设置；③掌握内（外）径切削复合循环G71指令的加工方法；④掌握加工工艺的制订；【学习目标】71

72

【相关知识】1、内（外）径粗车复合循环G71

无凹槽内（外）径粗车复合循环格式：（见图2.6.2）

G71U(Δd)R(r)P(ns)Q(nf)X(Δx)Z(Δz)F(f)S(s)T(t)；

任务2程序编制73

说明：该指令执行如图2.6.2所示的粗加工，并且刀具回到循环起点。精加工路径A→A'→B'→B的轨迹按后面的指令循序执行。△d：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号，方向由矢量AA′决定；

r：每次退刀量；

ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序号；

nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号；△x：X方向精加工余量；△z：Z方向精加工余量；

f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf

程序段之间的F、S、T有效。

G71切削循环下，切削进给方向平行于Z轴，X(ΔU)和Z(ΔW)的符号74

75

例1：用外径粗加工复合循环编制图2.6.3所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(46，3)，切削深度为1.5mm（半径量）。退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.4mm，Z方向精加工余量为0.1mm，其中点划线部分为工件毛坯。

图2.6.3

G71外径复合循环编程实例76

77

有凹槽内（外）径粗车复合循环格式：G71U(Δd)R(r)P(ns)Q(nf)E(e)F(f)S(s)T(t)；说明：（见图3.3.43）该指令执行如图3.3.43所示的粗加工和精加工，其中精加工路径为A→A'→B'→B的轨迹。

78

图2.6.4内、外径粗切复合循环79

Δd：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号，方向由矢量AA′决定；

r：每次退刀量；

ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序号；

nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号；

e：精加工余量，其为X方向的等高距离；外径切削时为正，内径切削时为负

f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf

程序段之间的F、S、T有效。注意：

(1)G71指令必须带有P，Q地址ns、nf，且与精加工路径起、止顺序号对应，否则不能进行该循环加工。

(2)ns的程序段必须为G00/G01指令，即从A到A'的动作必须是直线或点定位运动。

(3)在顺序号为ns到顺序号为nf

的程序段中，不应包含子程序。80

【项目零件程序】81

82

任务3技能训练（G71外圆粗车复合循环指令）

83

项目7螺纹零件加工（G32、G82）【学习目标】1、知识目标①螺纹切削指令G32/G82的指令格式；②螺纹加工进刀量的设置；③螺纹编程坐标值的计算；2、技能目标①螺纹切削指令G32/G82指令的编程方法；②螺纹切削指令G32/G82指令的参数设置；③螺纹车刀的装刀与对刀方法

84

任务1工艺分析85

86

任务2程序编制87

88

注意：1．从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；2．在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险；因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；3．在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能；4．在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滞后造成的螺距误差；

89

例1．加工图2.7.3所示的圆柱螺纹编程。δ=1.5mm，δ′=1mm90

91

格式：

G82X(U)__Z(W)__I__R__E__C__P__F__；说明：（见图3.3.37）X、Z：绝对值编程时，为螺纹终点C在工件坐标系下的坐标；增量值编程时，为螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离，图形中用U、W表示。I：为螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程)；R,E：螺纹切削的退尾量，R、E均为向量，R为Z向回退量；E为X向回退量，R、E可以省略，表示不用回退功能；C：螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；P：单头螺纹切削时，为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0)；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。F：螺纹导程;

2、螺纹切削循环G8292

图3.3.37G82执行A→B→C→D→A的轨迹动作93

例2：如图2.7.4所示，用G82指令编程，毛坯外形已加工完成。94

95

【项目零件程序】96

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任务3技能训练（G82螺纹切削循环指令）98

项目8：综合零件的加工（一）【学习目标】1、知识目标①各轮廓编程指令的使用方法与合理运用；②刀具补偿的设置；③螺纹切削复合循环G76的指令格式；2、技能目标①螺纹切削复合循环G76指令的编程方法；②零件的装夹定位，刀具的合理使用；零件尺寸精度的控制；④

掌握加工工艺的制订方法；99

100

任务2程序编制【相关知识】1、螺纹切削复合循环G76格式：G76C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(Δdmin)Q(Δd)P(p)F(L);

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【项目零件程序】

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任务3技能训练（综合技能训练）

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【学习目标】1、知识目标①内孔加工与外圆加工编程的关系；②根据加工内径的大小计算选择内孔车刀大小的方法；③内螺纹编程各坐标参数的计算方法；2、技能目标①内孔加工的方法及刀具的合理选用；②内孔的编程与加工方法；③手动用麻花钻钻孔的操作方法；④掌握螺纹的编程与加工方法；

项目9综合零件的加工（二）108

任务1工艺分析109

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【项目零件程序】111

112

任务2工艺分析

数控编程与操作113

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【项目零件程序】116

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任务3技能训练（综合技能训练）综合技能训练的零件，如图2.9.3

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【学习目标】1、知识目标①所有轮廓加工编程指令的相互关系；②设计基准、定位基准、装夹基准的概念；③坐标点的计算方法；2、技能目标①掌握相关刀具的合理选用与合理使用；②制订合理的加工工艺（关键在于两次装夹两次加工）；③两次装夹工件要找准装夹基准保证形位公差及工件的夹紧力；④掌握刀具补偿和设置好进给参数的操作方法，控制好精度及表面粗糙度；湖南省工业贸易学校2008/9/8

项目10综合零件的加工（三）120

【零件图样】如图2.9.2所示，该零件由四处外圆（Φ35mm、Φ32mm、Φ26mm、Φ24mm）、三段圆弧（R2、R5、R5）、一段球面（SR32）、一段外槽、四段倒角、两段内孔（Φ20mm、Φ22mm、）一段内螺纹、一段内槽组成,编程原点设置在工件右端面内孔中心点。选用内孔车刀、内孔螺纹车刀时一定要检验车刀是否能顺利过最小内孔。

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任务1工艺分析121

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【工艺编制】该工件采用三爪卡盘装夹定位，该综合件要两次掉头装夹加工完成，掉头要注意找准合理的装夹基准，掉头要用校表校正同轴度保证形状和位置公差。编程原点设置在左右两端端面中心点。

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【项目零件程序】125

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任务3技能训练（综合技能训练)

第7章数控铣削编程主讲人：安治国132

本模块主要学习和训练的内容有在华中世纪星HNC－21/22M数控铣床上完成零件的外轮廓加工、零件的型腔加工、零件的钻孔加工、零件的镜像加工以及综合零件的加工。熟悉数控铣床编程的基本指令、刀具补偿指令、坐标旋转指令和镜像指令等。本模块的主要任务是完成各类典型零件的工艺分析、工艺编制和程序编写，以及正确地操作数控机床来完成零件的加工。模块三数控铣床编程与技能训练133

1、知识目标①会识读零件图；②熟悉HNC－21/22M的基本编程指令；③能使用刀具补偿指令；④掌握程序编制。2、技能目标①会正确使用平口钳装夹工件；②会合理使用相关刀具；③掌握凸廓零件的加工工艺制订和数控铣床操作。项目1平面类凸廓零件加工【学习目标】134

本项目通过HNC－21/22M的基本编程指令和刀具补偿指令的学习，掌握凸廓零件的编程与加工操作。【主要任务】135

数控机床利用数字化信息来控制机床的运动，故机床运动的方向、尺寸、速度等参数都是由数字化信息来表示的。机床运动的方向由机床的控制轴来决定，3个相互垂直的坐标轴组成空间坐标系(X、Y、Z)。

在数控机床上，通常会提供一个固定位置，以这个点建立的坐标系称为机床坐标系。其中以传递或提供切削动力的轴为Z轴，以刀具远离工件的方向为正方向。X轴为操作者面对机床，通过主轴看机床立柱，水平向右的方向为X轴正方向。y轴通过右手笛卡儿坐标系来判断。右手笛卡儿坐标系是将右手拇指、食指、中指互成90。，拇指表示X轴，食指表示y轴，中指表示Z轴，各个指头的指向表示各坐标轴的正方向。在编制数控程序时，需要在加工图纸上选择一个点建立坐标系，这个点称为编程零点。编程零点是人为设定的，可以为任意一点，但为了编程计算、检查的方便，一般将该点设在工件的对称中点或某一特殊点。该点可以用G92或G54-G59来设定。（具体见第一篇项目3）任务1相关理论知识一、工件坐标系的建立（G54－G59）136

格式：G92X_Y_Z_说明：XYZ设定的工件坐标系原点到刀具起点的有向距离；G92指令通过设定刀具起点对刀点与坐标系原点的相对位置建立工件坐标系。工件坐标系一旦建立，绝对值编程时的指令值就是在此坐标系中的坐标值；执行G92只建立工件坐标系，刀具并不产生运动。二、基本编程指令1、工件坐标系设定G92137

说明：G54－G59是系统预定的6个工件坐标系，可根据需要任意选用，这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值(工件零点偏置值)可用MDI方式输入，系统自动记忆工件坐标系。一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。G54－G59为模态功能可相互注销，G54为缺省值。2、工件坐标系选择G54~G59138

说明：

G17选择XY平面

G18选择ZX平面

G19选择YZ平面该组指令选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面；

G17G18G19为模态功能可相互注销G17为缺省值。3、坐标平面选择G17/G18/G19139

说明：X,Y,Z圆弧终点在G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标，在G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I,J圆心相对于圆弧起点的偏移值(等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标)；R圆弧半径当圆弧圆心角小于180时R为正值；否则R为负值。4、圆弧进给G02/G03140

注意：(1)顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向；(2)整圆编程时不可以使用R只能用IJ；(3)同时编入R与I、J、K时，R有效。141

例1：使用G02/G03对劣弧a和优弧b编程和整圆编程。142

143

在加工轮廓(包括外轮廓、内轮廓)时，由刀具的刃口产生切削，而在编制程序时，是以刀具中心来编制的，即编程轨迹是刀具中心的运行轨迹，这样，加工出来的实际轨迹与编程轨迹偏差刀具半径，这是在进行实际加工时所不允许的。为了解决这个矛盾，可以建立刀具半径补偿，使刀具在加工工件时，能够自动偏移编程轨迹刀具半径，即刀具中心的运行轨迹偏移编程轨迹刀具半径，形成正确加工。5、刀具半径补偿指令G40/G41/G42

（1）建立刀具半径补偿的原因144

在零件加工过程中，采用刀具半径补偿功能，可大大简化编程的工作量。具体体现在以下3个方面：①实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。可避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新编程的麻烦。②刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只需修改相应的偏置参数即可。③减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。（2）刀具半径补偿功能的主要用途145

（3）刀具半径补偿指令格式146

注意：(1)刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行；(2)刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03

147

148

任务2相关实践知识一、工艺编制1、确定加工方案2、选用刀具3．确定加工顺序及进给路线149

谢谢

！150

先用端铣刀加工工件上表面从10点下刀，然后直线铣削至12点后抬刀，如图2—4所示。点l0、点l2到工件毛坯边缘距离60＝刀具半径50＋安全距离10，从10点到l2点方向走刀，铣屑往内侧飞，不会伤人。后用立铣刀加工工件的凸廓。进给路线从l0点下刀，然后直线铣削建立刀具半径偏置至11点后沿1—2—3—4—5—6—7—8—9—1—13—10点路线铣削，最后在10点抬刀，前述如图2-4所示。10点到11点的距离应大于刀具半径偏置值，让刀具半径偏置完全建立，11点、l3点至工件毛坯边缘距离分别大于刀具半径，11点到l点的圆弧半径应大于刀具半径偏置值，1点处切线切入/出工件，让轮廓光滑过渡。点l0－11－1－13－10的扇形路线为建立刀补和加工出光滑过渡轮廓面而制定的工艺路线

151

4、数控加工工序卡152

（二）工件的装夹与找正2．平口虎钳的用途与规格(三)建立工件坐标系

在XY平面上把工件坐标系的原点建立在工件上表面的中心点上。Z轴的原点在工件上表面上，Z轴的正方向向上。153

一把刀具编一个程序，φ100端铣刀铣平面用00001程序。从l0点下刀，不用刀补，直线铣削至l2点后抬刀，如图图3.1.7所示。立铣刀粗、精加工工件的外轮廓。使用00002程序。从l0点下刀，然后快速移动至11点刀补建立完成后到1-2-3-4-5-6-7-8-9-1-13-10，最后在10点抬刀，如图3.1.7所示。凸台轮廓无内圆弧，刀具半径和刀具半径偏置值不受限制，粗、精铣通过改变不同的刀具半径偏置值来完成。

φ100端铣刀在工件毛坯顶面对刀，φl6立铣刀在铣好的工件顶面对刀。(四)确定编程方案154

(五)计算编程尺寸155

(六)项目程序编制φ100端铣刀铣平面程序O0001程序名N10G17G90G40G80G49G69G21安全指令（程序保护头）N20G54G00X110Y0建立工件加工坐标系，定位至Xll0Y0N30M03S380主轴正转，转速为380r/minN40G43Z100H01建立刀具长度正补偿，调1号刀补；Z轴定位至100N50G00Z5刀具快速下刀至Z5N60G01Z-3F240下刀至Z-3，下刀速度240mm／minN70G01X-110Y0直线走刀至l2点N80G00Z200快速抬刀至Z200N90M05主轴停止转动156

N100M30程序结束并复位立铣刀粗、精铣轮廓程序O0002程序名N10G17G90G40G80G49G21安全指令（程序保护头）N20G54G00X110Y0建立工件加工坐标系，定位至Xll0Y0N30M03S600主轴正转(粗加工S的值为程序所设值，精加工时S为800)N40G43Z100H02建立刀具长度正补偿，调用2号刀补；Z轴定位至100N50G00Z5Z轴快速下刀至Z5N60G01Z-5F180下刀(粗加工F的值用程序所示值，精加工时F为120)(粗铣轮廓用程序里所示值、精铣轮廓Z为-5)N70G42G01X70Y-25D01建立刀补(粗加工用D01偏置值8.2，精加工用D02偏置值8)N80G02X45YOR25圆弧走刀至1点N90G01X45Y25直线走刀至2点157

N100G03X35Y35R10圆弧走刀至3点N110G01X-35Y35直线走刀至4点N120G03X-45Y25R10圆弧走刀至5点N130G01X-45Y-25直线走刀至6点N140G03X-35Y-35R10圆弧走刀至7点N150G01X35Y-35直线走刀至8点N160G03X45Y-25R10圆弧走刀至9点N170G01X45Y0直线走刀至l点N180G02X70Y25R25圆弧走刀至l3点N190G40G01X110Y0直线走刀至l0点，撤销刀补N200G00Z200抬刀至Z200N210M30程序结束并复位158

1、知识目标①会识读零件图；②能熟练使用刀具补偿指令；③进一步了解并掌握数控铣削加工程序的编写过程。2、技能目标①会正确使用平口钳对工件进行装夹定位；②会合理使用相关刀具；③会灵活应用刀补，提高零件的加工精度项目2太极图案加工【学习目标】159

【主要任务】

本项目建立在项目1的基础上，运用刀具半径补偿的方法，完成太极图案零件的加工。

【零件图样】160

刀补数值的保存在系统中特定的存储器中，而不是在程序中。程序中的“DXX”仅仅是告诉数控系统调用“XX”号存储器中的数值作为刀具半径补偿的数值。

例图3.2.2中1号刀补（即D01）中，记录的是让刀量是5mm。如果有程序调用了1号刀补，如G01G41X10Y10D01,系统会从1号存储器中读出数值5，然后自行计算，把程序设定的走刀路径向外平行让出5mm的距离

任务1相关理论知识一、刀具补偿知识拓展161

162

2、刀补应用于精加工3、刀补用于加工出符合公差要求的零件二、顺铣和逆铣对加工的影响

在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杆结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣.163

任务2相关实践知识一、工艺编制1、零件结构及技术要求分析2、数控切削工艺工装分析3、加工刀路分析（a）(b)(c)图3.2.3刀路分析图164

（1)铣削四角被倒圆的方台

图3.2.3(a)中实线为工件轮廓，虚线是刀心的走刀路径。取对称中心为工件坐标系原点。刀心走刀顺序为：l点→2点→3点→4点→5点→2点→6点。其中，1点→2点中刀具以1/4圆弧的方式切入工件，2点→3点→4点→5点→2点的过程可完成对工件轮廓的加工，2点→6点时刀具以1/4圆弧的方式离开已加工工件。

165

（2）铣削φ100圆台图3.2.3(b)中实线为工件轮廓，虚线是刀心的走刀路径。取对称中心为工件坐标系原点。刀心走刀顺序为：1点→2点→3点→2点→4点。其中，1点→2点时刀具以切线的方式切入工件，2点→3点→2点的过程完成对工件轮廓的加工，2点→4点时刀具以切线的形式离开已加工的工件表面。（3）铣削阳鱼轮廓线图3.2.3(c)中实线为工件轮廓，虚线是刀心的走刀路径。取对称中心为工件坐标系原点。刀心走刀顺序为：l点→2点→3点→4点→5点。其中，1点→2点时刀具以切线的方式切人工件，2点→3点→2点的过程完成对工件轮廓的加工，2点→4点时刀具以切线的方式离开已加工的工件表面。166

4、数控加工工序卡167

二、项目程序编制程序注解O0001；程序名(铣削四角被倒圆的方台)N010G17G40G49G80；安全指令N020M03S1600；让主轴以l600r/min的转速正转N030G90G54G00X-100.OY-20.0Z5；绝对坐标方式编程，刀具快速移动到(-100，-20,5)N040G01Z-20.0F50M08；刀具以50mm/min的速度运动到(-100，-20，-20),将冷却液打开N050G41G01X-75.0Y-15D01F300；刀具在以300mm/min的速度向(-75，-l5)移动过程中建立左刀补，刀补值取自01存储器N060G03X-60.OYORl5.0；逆时针画半径l5mm的圆弧至(-60，o)(圆弧切入)N070G01X-60.0Y30.0：刀具直线运动至(-60,30)N080G02X-30.OY60.OR30.0：顺时针画半径30mm的圆弧至(-30，o)N090G01X30.OY60.0；刀具直线运动至(30,60)N100G02X60.OY30.OR30.0；顺时针画半径30mm的圆弧至(60,30)168

N110G01X60.OY-30.0：刀具直线运动至(60，-30)N120G02X30.OY-60.OR30.0：顺时针画半径30mm的圆弧至(30，-60)N130G01X-30.0Y-60.0：刀具直线运动至(-30，-60)N140G02X-60.OY-30.OR30.0：顺时针画半径30mm的圆弧至(-60，-30)N150G0lX-60.OY0；刀具直线运动至(-60，0)N160G03X-75.OYl5.ORl5.0；逆时针画半径l5mm的圆弧至(-75,15)(圆弧切出)N170G40G01X-100.OY20.0；刀具在向(-100,20)移动过程中取消左刀补N180GOOZl00.OM09；刀具快速到(-100，-20，100)的位置处将冷却液关闭N190G00XOY0；刀具快速运动到(0,0,100)的位置N200M05；主轴停止转动N210M30；程序停止并返回至程序头169

00002；程序名(铣削φ100的圆台)N010G17G40G49G80；安全指令N020M03S1600；让主轴以l600r/min的转速正转N030G90G54GOOX-75.OY-20.OZ5；绝对坐标方式编程，刀具快速移动到(-75，-20,5)N040G01Z-10.OF50M08：刀具运动到(-75，-20，-l0)处将冷却液打开N050G41G01X-50.OY-10D01F300：刀具在以300mm/min的速度向(-50，-l0)移动过程中建立左刀补，刀补值取自01存储器N060G01X-50.OY0；刀具直线运动至(-50，O)(切线入)N070G02X-50.OYOI50.0J0：顺时针画φ100整圆N080G01X-50.OYl0：刀具直线运动至(-50,10)(切线出)N090G40G01X-75.OY20.0；刀具在向(-75,20)移动过程中取消左刀补N100GOOZl00.OM09刀具快速运动到(-75，-20,100)处将冷却液关闭N110G00XOY0：刀具快速运动到(0,0,100)的位置N120M05：主轴停止转动N130M30程序停止并返回至程序头170

00003程序名(铣削阳鱼眼的φ20沉槽)N010G17G40G49G80：安全指令N020M03S1600；让主轴以1600r／min的转速正转N030G9OG54GOOXOY25.OZ5.0；绝对坐标方式编程，刀具快速移动到(0,25,5)N040G01Z-5.OF50M08：刀具以50mm／min的速度到(0,25，-5)处将冷却液打开N050G01X-3.OY25.OF300：刀具在以300mm／min的速度运动到(-3,25)N060G03X5.0Y25.OR-4.0逆时针画半径8mm的圆弧至(5,25)(圆弧切入)N070G03X5.0Y25.OI-5.0J0逆时针画φ20整圆N080G03X-3.0Y25.0R-4.0逆时针画半径8mm的圆弧至(-3,25)(圆弧切入)N090GOOZl00.OM09；刀具快速运动到(-3,25,100)处将冷却液关闭N100GOOXOY0：刀具快速运动到(0,0,100)的位置N110M05：主轴停止转动N120M30：程序停止并返回至程序头171

O0004程序名(铣削阴鱼眼的φ20凸台)N010G17G40G49G80；安全指令N020M03S1600；让主轴以l600r／min的转速正转N030G90G54G00X-20.0Y40.0Z5.0绝对坐标方式编程，刀具快速移动到(-20,-40,5)N040G012-5.0F50M08刀具运动到(-20,-40,-5)处将冷却液打开N050G41G01X-10.OY-30DO1F300；刀具在以300mm／min的速度向(-10，-30)移动过程中建立左刀补，刀补值取自01存储器N060G01X-10.OY-25.0；刀具直线运动至(-10，-25)(切线入)N070G02X-10.0Y-25.0I10.0J0顺时针画φ20整圆N080G01X-10.0Y-20；刀具直线运动至(-10，-20)(切线出)N090G40G01X-20.0Y-20.0：刀具在向(-20，-20)移动过程中取消左刀补N100G002100.0M09；刀具快速运动到(-20，-20,100)处将冷却液关闭N110G00XOY0；刀具快速运动到(0,0,100)的位置N120M05：主轴停止转动N130M30：程序停止并返回至程序头172

00005；程序名(铣削阳鱼轮廓线)N010G17G40G49G80；安全指令N020M03S1600；让主轴以1600r／min的转速正转N030G90G54G00X-20.0Y-40.OZ5；绝对坐标方式编程，刀具快速移动到(-20，-40,5)N040G01Z-5.0F50M08：刀具运动到(-20，-40，-5)处将冷却液打开N050G41G01X-10.0Y-50D01F300：刀具在以300mm／min的速度向(-10，-50)移动过程中建立左刀补，刀补值取自01存储器N060G01XOY-50.0；刀具直线运动至(0，-50)(切线入)N070G03XOYOR-25.0；逆时针画半径25mm的半圆至(0，o)N080G02XOY50.0R-25.0；顺时针画半径25mm的半圆至(0,50)N090G01X10.0Y50.0；刀具直线运动至(10,50)(切线出)N090G40GOlX20.0Y60.0；刀具在向(20,60)移动过程中取消左刀补N100G00Z100.0M09；刀具快速运动到(20,60,100)的位置处将冷却液关闭N110G00XOY0；刀具快速运动到(0,0,100)的位置N120M05；主轴停止转动N130M30；程序停止并返回至程序头173

项目3直沟槽、圆弧槽加工【学习目标】1、知识目标①掌握坐标偏转指令及使用；②了解镜向加工命令；③掌握直沟槽、圆弧槽加工工艺制定方法。2、技能目标①掌握直沟槽、圆弧槽加工方法；②掌握直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制方法；③完成图3.3.1所示零，材料为硬铝。

174

【零件图样】175

一、坐标旋转变换G68、G69格式：G17G68X__Y__P__G18G68X__Z__P__G19G68Y__Z__P__M98P_G69说明：G68：建立旋转G69：取消旋转XYZ：旋转中心的坐标值P：旋转角度单位是(。)，0≤P≤360。在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补（刀具半径补偿，长度补偿）；在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。G68、G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。任务1相关理论知识176

例1：使用旋转功能编制如图3.3.2所示轮廓的加工程序：设刀具起点距工件上表面50mm，切削深度5mm。177

178

格式G24X__Y__Z__A__M98P_G25X__Y__Z__A__说明：G24：建立镜像G25：取消镜像X、Y、Z、A：镜像位置当工件相对于某一轴具有对称形状时，，可以利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分，这就是镜像功能。当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。二、镜像功能G24、G25179

例16

使用镜像功能编制如图3.3.3所示轮廓的加工程序：设刀具起点距工件上表面100mm，切削深度5mm。图3.3.3镜像功能180

%0024主程序G92X0Y0Z100G91G17M03S600M98P100加工①G24X0Y轴镜像镜像位置为X=0M98P100加工②G24Y0

X、Y轴镜像镜像位置为(00)M98P100加工③G25X0

X轴镜像继续有效取消Y轴镜像M98P100加工④G25Y0取消镜像M30181

%100子程序(①的加工程序)N100G41G00X10Y4D01N120G00Z−98N130G01Z−7F300

N140Y26N150X10N160G03X10Y−10I10J0N170G01Y−10N180X−25N185G49G00Z105N200G40X−5Y−10N210M99

182

任务2相关实践知识一、工艺编制1、工、量、刃具选择(1)工具选择(2)量具选择(3)刃具选择2．加工工艺方案(1)加工工艺路线①粗加工四个斜槽。②粗加工三个圆弧槽。③精加工四个斜槽。④精加工三个圆弧槽。(2)合理切削用量选择3、数控加工工序卡183

二．程序编制准备

1、工件坐标系建立

2、基点坐标计算

基点坐标(X，Y)

A

(15.193,40)

B

(40,2.79)

C

(40,17.212)

D

(24.807,40)

E

(18,0)

F

(-12,30)

G

(-12,20)

H

(8,0)表3.3.3基点坐标值图3.3.4局部坐标系与工件坐标系一致数控编程与操作184

三、零件自动加工及精度控制四、项目程序编制华中世纪星HNC-21/22M数控系统加工程序：O0001粗加工主程序N5G17G40G49G80设置初始状态(安全指令)N10G54M03S1000T01设置粗加工参数

N20M98P0010调用斜槽粗加工子程序

N30G24X0

Y轴镜像，镜像位置为X=0

N40M98POO1O调用斜槽粗加工子程序

N50G24Y0

X、Y轴镜像，镜像位置为（0,0）

N60M98POOl0调用斜槽粗加工子程序

N70G25XO

X轴镜像继续有效，取消Y轴镜像

N80M98P0010调用斜槽粗加工子程序

N90G25Y0取消镜像功能

N100M98P0020调用圆弧槽粗加工子程序

N110G68XOYOPl20坐标轴偏转120。

N120M98P0020调用圆弧槽粗加工子程序

N130G68XOYOP240坐标轴偏转240。

N140M98P0020调用圆弧槽粗加工子程序

N150M05主轴停止185

O0002精加工主程序N5G17G40G49G80设置初始状态(安全指令)N10G54M03S1200T02设置精加工参数

N20M98PO10O调用斜槽粗加工子程序

N30G24X0

Y轴镜像，镜像位置为X=0

N40M98PO10O调用斜槽粗加工子程序

N50G24Y0

X、Y轴镜像，镜像位置为（0,0）

N60M98PO10O调用斜槽粗加工子程序

N70G25XO

X轴镜像继续有效，取消Y轴镜像

N80M98PO10O调用斜槽粗加工子程序

N90G25Y0取消镜像功能

N100M98P0200调用圆弧槽粗加工子程序

N110G68XOYOPl20坐标轴偏转120。

N120M98P0200调用圆弧槽粗加工子程序

N130G68XOYOP240坐标轴偏转240。

N140M98P0200调用圆弧槽粗加工子程序

N150M05主轴停止186

%0010斜槽粗加工子程序N10GOG43X30Y45Z5HO1刀具移动到X30Y45处

N20G01Z-1.7F100下刀

N30G4lXl5.193Y40D01F180建立刀具半径补偿到A

N40X40Y2.79加工直槽一侧到B点

N50G40X45Y6.91取消刀补

N60G4lX40Y17.212DO1建立刀具半径补偿到C

N70X24.807Y40加工直槽另一侧到D点

N80G40X30Y45取消刀补

N90G00Z5抬刀

N100M99子程序结束187

%0020圆弧槽粗加工子程序

N10G00G43X13Y3Z5H0l刀具移动到Xl3Y3

N20G01Z-1.7F40下刀

N30G4lX8YOD0lF180建立半径左补偿至H点

N40G03X18YOR5圆弧加工至E点

N50G03X-l2Y30R30圆弧加工至F点

N60G03X-12Y20R5圆弧加工至G点

N70G02X8YOR20圆弧加工至H点

N80G01G40X13Y3取消刀具半径补偿

N90GO0Z5抬刀

N100M99子程序结束188

%0100斜槽精加工子程序N10GOG43X30Y45Z5HO2刀具移动到X30Y45处

N20G01Z-2F100下刀

N30G4lXl5.193Y40D02F120建立刀具半径补偿到A

N40X40Y2.79加工直槽一侧到B点

N50G40X45Y6.91取消刀补

N60G4lX40Y17.212DO1建立刀具半径补偿到C

N70X24.807Y40加工直槽另一侧到D点

N80G40X30Y45取消刀补

N90G00Z5抬刀

N100M99子程序结束189

%0200圆弧槽精加工子程序

N10G00G43X13Y3Z5H02刀具移动到Xl3Y3

N20G01Z-1.7F40下刀

N30G4lX8YOD02F120建立半径左补偿至H点

N40G03X18YOR5圆弧加工至E点

N50G03X-l2Y30R30圆弧加工至F点

N60G03X-12Y20R5圆弧加工至G点

N70G02X8YOR20圆弧加工至H点

N80G01G40X13Y3取消刀具半径补偿

N90GO0Z5抬刀

N100M99子程序结束190

1、知识目标①能熟练选择钻孔、铰孔及加工简单型腔所需的刀具及夹具；②掌握钻孔、铰孔及加工简单型腔的工艺知识及切削用量的选择；③掌握台阶工件轮廓的加工工艺制订及程序编制。2、技能目标①掌握外轮廓和铣孔的精度控制方法；②会选择适当的量具检测工件；③掌握z轴设定器的使用方法。项目4零件综合加工（一）

【学习目标】191

【零件图样】图3.4.1零件图192

任务1相关理论知识孔加工固定循环193

说明：G98：返回初始平面；G99：返回R点平面；G_：固定循环代码G73、G74、G76和G81~G89之一；X、Y：加工起点到孔位的距离(G91)或孔位坐标(G90)；R:初始点到R点的距离(G91)或R点的坐标(G90)；Z：R点到孔底的距离(G91)或孔底坐标(G90)；Q：每次进给深度(G73/G83)；I、J：刀具在轴反向位移增量(G76/G87)；P：刀具在孔底的暂停时间；F：切削进给速度；L：固定循环的次数。G73、G74、G76和G81~G89、Z、R、P、F、Q、I、J、K是模态指令。G80、G01~G03等代码可以取消固定循环。194

说明：

Q：每次进给深度；

K：每次退刀距离。

G73用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，