数控铣及加工中心编程

铣床及加工中心编程

概述数控铣床是一种用途十分广泛的机床。主要用于铣削平面、沟槽和曲面，还能加工复杂的型腔和凸台，同时还可以进行钻、扩、锪、铰、攻螺纹、镗孔等加工。加工中心（MachiningCenter，MC）是从数控铣床发展而来的，与数控铣床的最大区别在于增加了刀库和自动换刀装置。加工中心可使工件在一次装夹过程中，实现钻、铣、镗、扩、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。故适合于小型板类、盘类、壳体类、模具等零件的多品种小批量加工。复习：坐标系一、标准坐标系

机床坐标系各坐标轴的关系符合右手笛卡儿坐标系准则。上一页下一页二、机床坐标系

1、机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；

2、机床坐标系是机床本身所固有的坐标系；

3、机床坐标系是机床生产厂家设计时自定的，其位置机械挡块决定，不能随意改变。三、工件坐标系

１、工件坐标系是编程人员在编写程序时，在工件上建立的坐标系。

工件坐标系的原点位置为工件零点。理论上工件零点设置是任意的，但实际上，它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。上一页下一页２、选择工件坐标系时应注意：

1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；

2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；

3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上；

4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；

5）Z轴方向上零点一般设在工件表面；

6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上，即设置在工作台回转中心与Z轴连线适当位置上；

7）编程时，应将刀具起点和程序原点设在同一处，这样可以简化程序，便于计算。上一页下一页基本编程功能指令一、与坐标系有关的G代码1、工件坐标系设定指令G92格式：G92X＿Y＿Z＿；说明：

1）G92指令是规定工件坐标系坐标原点的指令，坐标值X、Y、Z为刀具刀位点在工件坐标系中的初始位置。执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。

2）坐标值X、Y、Z均不得省略，否则对未被设定的坐标轴将按以前的记忆执行，这样刀具在运动时，可能达不到预期的位置，甚至会造成事故。例1：在加工工件前，用手动或自动的方式使机床返回机床零点，此时，刀具中心对准机床零点M（图a），当机床执行G92X-10.0Y-10.0Z0.0后，就建立工件坐标系（图b），O为工件坐标系的原点。

例2：若刀具当前在A点：G92X40.0Y20.0Z30.0若刀具当前在Ｏ点：G92X0Y0Z02、工件坐标系指令G54～G59格式：G54/…/G59说明：1）若在工作台上同时加工多个零件时，可建立G54～G59共6个加工工件坐标系。分别称为第一工件坐标系至第六工件坐标系，其中G54坐标系是机床一开机并返回参考点后就有效的坐标系，被称为第一工件坐标系。2）操作者事先测量在机床坐标系下工件坐标系原点的位置，然后写入工件坐标偏置存储器中，编程时只写入G54或G56…就可以了。3）使用G54～G59

时，不用G92设定坐标系。4）G54～G59为模态指令，可相互注销。

例：使用G54编程，并要求刀具运动到工件坐标系中X=100、Y=50、Z=200的位置，编程为：G90G54G00X100.Y50.Z200.。

二、与坐标尺寸有关的Ｇ代码1、绝对尺寸指令G90和增量尺寸指令G91G90为绝对尺寸指令编程，它表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值，即从编程零点开始的坐标值。G91为增量尺寸指令编程，它表示程序段中的尺寸字为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于起点坐标值的增量。G90、G91均为模态代码，G90为默认值。G90、G91为模态功能，G90为缺省值。区别:图1中给出了刀具由原点按顺序向1、2、3图1两种指令方式

2、极坐标指令G16和G15格式：G16X＿Y＿；

G15；说明：1）终点的坐标值也可以用极坐标输入。格式中G16为极坐标指令，X为极径，Y为极角；2）G15为取消极坐标指令。3）极角的正向是所选平面的第1坐标轴沿逆时针转动的方向，而负向是沿顺时针转动的方向。4）极径和极角均可以用绝对值指令或增量值指令（G90，G91）指定。三、坐标平面指令G17、G18、G19

G17是系统默认量，编程时可以省略。

G17G18G19XY平面XZ平面YZ平面四、进给和插补功能G代码

1、快速点定位G00格式：G00X＿Y＿Z＿；说明：

1）命令刀具以点位控制方式，从刀具所在点以最快的速度，移动到目标点。只用于空程，不能切削。

2）X、Y、Z为目标点坐标，不运动的坐标可不写。

3）当刀具远离工作台时，Z轴先运动，再X、Y轴运动。当刀具接近工作台时，X、Y轴先运动，再Z轴。2、直线插补G01格式：G01X＿Y＿Z＿；说明：

1）指令两个（或三个坐标）以联动的方式，按指定的进给速度F值，插补加工出任意斜率的平面（或空间）直线。

2）X、Y、Z为目标点坐标。可以用绝对值坐标，也可以用增量坐标。F为刀具移动的速度。3、圆弧插补G02、G03在X-Y平面上的圆弧格式：G17G02/G03X＿Y＿I＿J＿(R＿)F＿；在Z-X平面上的圆弧格式：G18G02/G03X＿Z＿I＿K＿(R＿)F＿；在Y-Z平面上的圆弧格式：G19G02/G03Y＿Z＿J＿K＿(R＿)F＿；说明：

1）G02为指定平面的顺圆插补，G03为指定平面的逆圆插补。

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和G91决定。

I、J、K表示圆弧圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z轴方向上的增量值，与前面定义的G90或G91无关，I、J、K为零时可以省略。

F为切削进给速度。用绝对值尺寸指令编程：

G90G03X140.Y100.I-60.F100；或G90G03X140.Y100.R60.F100；

G02X120.Y60.I-50.；或G02X120.Y60.R50.；用增量尺寸指令编程：

G91G03X-60.Y60.I-60.F100；或G91G03X-60.Y60.R60.F100；

G02X-20.Y-40.I-50.；或G02X-20.Y-40.R50.；

2）整圆编程时不可以使用R，只能使用I、J、K。用绝对尺寸编程：G90G00X30.Y0；G03I-30.F100；用增量尺寸编程：G91G00X30.Y0；G03X0Y0I-30.F100；

3）在用R的圆弧插补中，由于在同一圆弧半径R的情况下，从起点A到终点B的圆弧可能有两个，为了区别二者特规定圆弧所对应的圆心角为小于等于180°时用＋R；圆心角大于180°的圆弧用-R。

圆弧段1程序为：

G90G02X40.Y-30.R50.F100；或G91G02X80.Y0.R50.F100；圆弧段2程序为：

G90G02X40.Y-30.R-50.F100；或G91G02X80.Y0.R-50.F100；G91G01Z-7.F60；G04X5.；（刀具在孔底停留5s）G00Z7.；4、暂停指令G04格式：G04X＿；或G04P＿；说明：

1）G04指令可使刀具作短暂的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。

2）X或P为暂停时间，其中X单位为秒（s），P单位为毫秒（ms）。

3）G04的程序段里不允许有其他指令。5．补偿功能G代码（1）刀具长度补偿G43、G44、G49格式：G43Z＿H＿；G44Z＿H＿；

G49；或H00；说明：

1）使刀具在Z方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量。

2）G43为刀具长度正补偿“＋”，G44为刀具长度负补偿“-”，G49指令是取消刀具长度补偿指令。G43、G44、G49为模态代码，可相互注销。

3）Z为目标点坐标；H为刀具长度补偿代号，补偿量存入由H代码指令的存储器中，H中的数值为0时,它的功能和G49的功能相同。

4）当刀具在长度方向的尺寸发生变化时，可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，加工出所要求的零件尺寸。

例图中A为程序起点，加工路线为①－②－③－④－⑤－⑥－⑦－⑧－⑨。由于某种原因，刀具实际起始位置为B点，与编程的起点偏离了3mm，现按相对坐标编程，偏置量3mm存入地址为H01的存储器中。程序如下：O0001；G91G00X70.Y45.S800M03；G43Z-22.H01；G01Z-18.F100M08；G04X5.；G00Z18.；X30.Y-20.；G01Z-33.F100；G00G49Z55.M09；X-100.Y-25.；M30；（2）刀具半径补偿G41、G42、G40

格式：G00（或G01）G41/G42D＿X＿Y＿（F＿）；G00（或G01）G40X＿Y＿（F＿）；说明：

1）G41为刀具半径左补偿，G42为刀具半径右补偿，G40为取消刀具半径补偿。

2）D为刀具半径补偿代号。X、Y为目标坐标点，F为进给速度（用G00编程时F省略）。

3）刀具半径补偿的过程分三步，即刀补的建立、刀补执行和刀补取消。

OB为建立刀补段：G41G01X50.Y40.F100D01；OC段为取消刀补段：G40G01X0.Y0.F100；或G40G00X0.Y0.；B→C段为刀补的进行。例：用φ10mm立铣刀铣削该零件的轮廓，零件的编程原点为O，刀具半径补偿代号为D01。

3）刀具补偿功能给数控加工带来了方便，简化了编程工作。编程人员不但可以直接按零件轮廓编程，而且还可以用同一个加工程序，对零件轮廓进行粗、精加工。

可以利用刀具补偿功能，利用同一个程序，加工同一个公称尺寸的内、外两个型面。

6．自动返回参考点G27、G28、G29（1）返回参考点校验指令G27格式：G27X＿Y＿Z＿；说明：

1）该指令可以检验刀具是否能够定位到参考点上，指令中X、Y、Z分别代表参考点在工件坐标系中的坐标值。执行该指令前，应先取消刀具补偿。

2）假如不要求每次执行程序时，都执行返回参考点的操作，应在该指令前加上“

/”（程序跳），以便在不需要校验时，跳过该程序段。（2）自动返回参考点指令G28格式：G28X＿Y＿Z＿；说明：

1）该指令使刀具以点位方式经中间点快速返回到参考点，中间点的位置由该指令后面的X、Y、Z坐标值所决定。

2）为了安全，在执行该指令之前，应该清除刀具半径补偿和刀具长度补偿。

3）在G28程序段中不仅记忆移动指令坐标值，而且记忆了中间点的坐标值。辅助功能指令1．自动换刀指令M06M06指令用于主轴上的刀具与刀库上位于换刀位置的刀具进行交换。2．子程序调用M98、子程序返回M99调子程序格式：M98P×××××××；子程序返回格式：M99；

例如图所示，用φ8键槽铣刀加工，使用半径补偿，每次Z轴下刀2.5mm，试利用子程序编写程序。O100；（主程序）G40G80；G90G54X-4.5Y-10.S800；G43Z10.H01M13；Z0；M98P41100；G90G00Z20.M05；X0Y0M09；M30；O1100；（子程序1）G91G00Z-2.5；M98P41200；G00X-76.；M99；O1200；（子程序2）G91G00X19.0；G41D21X4.5；G01Y75.F100；X-9.；Y-75.；G40G00X4.5；M99；例如图所示图形，试用子程序编写铣削加工程序。O0002；（主程序）G90G54G00X0Y0Z5.0；G68R45.0；M98P0200；旋转加工8次G68R45.0；M98P0200；G69；M30；O0200；（子程序）G91G17；

G00X20.0Y0；G01Z-7.0F30.0；G03X20.0Y0R10.0F80.0；G03X-10.0Y0R5.0；G02X-10.0Y0R5.0；G00Z7.0；G00X-20.0Y0；M99；固定循环功能指令

1．固定循环功能指令的动作动作1──X轴和Y轴定位。使刀具快速定位到孔加工的位置。动作2──快进到R点。刀具自起始点快速进给到R点。动作3──孔加工。以切削进给的方式执行孔加工的动作。动作4──在孔底的动作。包括暂停、主轴准停等动作。动作5──返回到R点。继续孔的加工而又可以安全移动刀具时选择R点。动作6──快速返回到起始平面。

加工中心机床配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等。

（1）初始平面（又称返回平面）

初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个较高的安全高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时，才使用G98指令使刀具返回到初始平面上。（2）R点平面（又称R参考面或参考平面）这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的平面，距工件上表面一安全距离（又称刀具切入距离），该平面主要考虑工件表面情况，一般取2～5mm。使用G99编程时刀具将返回到该平面上的R点。（3）基准平面

工件基准平面是确定其它参数的面，一般设为工件的上表面。（4）数据形式

固定循环指令中R与Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关。选择G90方式（图a）时R与Z一律取其终点坐标值，选择G91方式（图b）时则R是指自起始点到R点的距离，Z是指R点到孔底Z点的距离。

a)G90方式b)G91方式2．钻孔循环G81

格式：G81G98/G99X＿Y＿Z＿R＿F＿；说明：

1）G81指令一般用于加工孔深小于5倍直径的孔。X、Y为孔的位置，Z为孔的深度，F为进给速度（mm/min），R为参考平面的高度。

2）编程时可以用绝对坐标G90或相对坐标G91编程，建议采用绝对坐标编程。

3）其动作过程为：①钻头快速定位到孔加工循环起始点（X，Y）；②钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；③钻孔加工；④钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面

例如图所示零件，要求用G81加工所有的孔。选用T01号刀具（φ10钻头）。

O0010；G00G90G54X10.Y10.S1000；G43Z50.H01M03；G81G99X10.Y10.R5.Z-15.F20；X50.；在（50，10）处钻孔Y30.；在（50，30）处钻孔X10.；在（10，30）处钻孔G80；取消钻孔循环G00Z30.；M30；3．锪孔循环G82

格式：G82G＿X＿Y＿Z＿R＿P＿F＿；说明：1）该指令控制刀具进行扩孔和沉头孔加工。2）在孔底加进给暂停动作，即当锪刀加工到孔底位置时，刀具不作进给运动，并保持旋转状态，使孔底更光滑。格式中P为锪刀在孔底的暂停时间，单位为ms（毫秒），其余各参数和动作过程同G81。格式：G73G＿X＿Y＿Z＿R＿Q＿F＿；说明：

1）G73指令加工孔深大于5倍直径孔。分多次进给，每次进给深度为Q，最后一次进给深度≤Q，退刀量为d（由系统参数设定），直到孔底为止。

2）其动作过程如下：①钻头快速定位到孔加工循环起始点（X，Y）；②钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；③钻孔加工，进给深度为Q；④退刀，退刀量为d；⑤重复③、④，直至要求的加工深度。⑥钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面。4．高速深孔钻循环G735．深孔往复排屑钻G83

格式：G83G＿X＿Y＿Z＿R＿Q＿F＿；说明：

G83指令每次刀具进给后回退至R点平面。此处的“d”表示刀具间断进给每次下降时由快速转为工进的那一点至前一次切削进给下降的点之间的距离，距离由系统参数来设定。当要加工的孔较深时可采用此方式。6．右螺旋攻螺纹循环G84

格式：G84G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；说明：

1）进给速度F=主轴转速×螺纹螺距，且需用刚性攻牙M29S。其余各参数的意义同G81。

2）G84攻螺纹时主轴正转，退出时以进给速度反转，而不是快速运动。该指令执行前可不启动主轴，执行该指令时，系统将自动启动主轴正转。

3）其动作过程如下：①主轴正转，丝锥快速定位到螺纹加工循环起始点（X，Y）；②丝锥沿Z方向快速运动到参考平面R；③攻丝加工；④主轴反转，丝锥以进给速度反转退回到参考平面R；⑤当使用G98指令时，丝锥快速退回到初始平面。

例对图中的4个孔进行攻右旋螺纹，攻螺纹深度10mm，选用T02号刀具（M12丝锥、螺距为2）。O0020；G00G90G54X10.Y10.S150；G43Z10.0H02M03；M29S150；刚性攻螺纹指令G84G99Z-10.R5.0F300；X50.；Y30.；X10.；G80；G00Z30.0；M30；7．左螺旋攻螺纹循环G74格式：G74G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；说明：G74与G84的区别是进给时主轴反转，退出时正转。参数的意义同G84。8．镗孔加工循环G85格式：G85G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；

说明：G85各参数的意义同G81。G85指令主要适用于精镗孔等情况。其动作过程如下。①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；②镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；③镗孔加工；④镗刀以进给速度退回到参考平面R或初始平面。9．镗孔加工循环G86格式：G86G＿X＿Y＿Z＿R＿F＿；说明：

G86与G85的区别在于刀具到达孔底位置后，主轴停止，并快速退出。其动作过程如下。①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；②镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；