数控铣床编程

第3章数控铣床及加工中心工艺编程长春职业技术学院机械工程数控铣床加工的特点

数控铣基本功能指令坐标变换功能指令数控铣加工编程实例

3.1.1数控铣床加工的对象3.1数控铣床加工的特点

数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。

3.1.2数控铣床加工的特点1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具、壳体类零件等。

2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。

3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工零件。4、加工精度高、加工质量稳定可靠。5、生产自动化程序高。6、生产效率高。7、属于断续切削方式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削下，要有红硬性。

3.1.3数控铣床编程时应注意的问题3.1数控铣床加工的特点

＊了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。＊熟悉零件的加工工艺。＊合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。＊多次重复使用的程序编程尽量使用子程序。＊程序零点的选择要使数据计算的简单。

3.1.4数控铣床坐标系3.2.1有关坐标和坐标系的指令

（1）、绝对值编程G90与增量值编程G91格式：G90GX—Y—Z—

G91GX—Y—Z—

注意:铣床编程中增量编程不用U、W，而且X轴不再是直径。3.2数控铣床编程指令

例：刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用G90、G91指令编程。工件坐标系的建立格式：G92X_Y_Z_

X、Y、Z、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。G92指令通过设定刀具起点相对于要建立的工件坐标原点的位置建立坐标系。此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。说明

G92设置加工坐标系G92XX2YY2ZZ2

则将工件原点设定到距刀具起始点距离为X=

-X2，Y=-Y2

，Z=-Z2的位置上。

（2）工件坐标系选择G54-G59

1、G54～G59是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。2、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。3、G54～G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入，系统自动记忆。4、使用该组指令前，必须先回参考点。5、G54～G59为模态指令，可相互注销。工件坐标系选择G54-G59G54～G59工件坐标原点在机床中预置方式例：刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用G90、G91指令编程。G54编程如下N01G54G00G90X30.0Y40.0快速移到G54中的A点N02G59将G59置为当前工件坐标系

N03G00X30.0Y30.0移到G59中的B点N04G52X45.0Y15.0在当前工件坐标系G59中建立局部坐标系G52N05G00G90X35.0Y20.0移到G52中的C点N06G53X35.0Y35.0移到G53（机械坐标系）中的D点……

坐标平面选择指令G17、G18、G19用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。

G17选择

XY平面，G18选择

ZX平面，G19选择

YZ平面。

模态指令，可相互注销，数控铣床默认G17XY平面。

坐标平面选择G17，G18，G19格式：G17 G18 G19XYZG17G18G19G17——XY平面，

G18——ZX平面，

G19——YZ平面。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。

G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。XYZG17G18G19例：刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用G90、G91指令编程。G54注意：铣床中X轴不再是直径.例：刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用G90、G91指令编程。（3）公英制设定G20、G21

G21G20公制尺寸英制尺寸1英寸=25.4mm3.2.2自动返回参考点G28格式：G28X_Y_Z_其中，X、Y、Z为指定的中间点位置。G28G91X0Y0Z0X、Y、Z三轴都回零

G28G91Z0

Z向回零1、快速定位指令G00格式：G00X_Y_Z_说明：1、G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。2、为避免干涉，通常的做法是：不轻易三轴联动。一般先移动一个轴，再在其它两轴构成的面内联动。如：进刀时，先在安全高度Z上，移动（联动）X、Y轴，再下移Z轴到工件附近。退刀时，先抬Z轴，再移动X-Y轴。3.2.3数控铣床移动指令

G90G01X60Y30F200；2、直线进给指令G01格式：G01X_Y_Z_F_G17X

Y

I

J

G90G91G18G19G02G03Z

X

Z

Y

K

I

J

K

()R

F

1）从圆弧所在平面的垂直坐标轴的负方向看去，

顺时针方向为G02，逆时针方向为G03；2）F规定了沿圆弧切向的进给速度；3）X、Y、Z为圆弧终点坐标值，G90绝对，G91增量。4）I、J、K表示圆心相对于圆弧起点的增量坐标，与 G91和G90无关。

3、圆弧插补指令(G02/G03)指令格式5）R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角为0°～180°时，R取正值；圆心角为180°～360°时，R取负值；6）I、J、K的值为零时可以省略；7）在同一程序段中，如果I、J、K与R同时出现则R有效。G17X

Y

I

J

G90G91G18G19G02G03Z

X

Z

Y

K

I

J

K

()R

F

XY插补平面XZ插补平面YZ插补平面G02/G03判断：

G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。顺时针或逆时针是从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看到的回转方向。平面圆弧插补终点X起点KIZ圆心终点Y起点IJX圆心

终点Z起点JKY圆心

I，J，K分别表示X，Y，Z轴圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如下图所示。某项为零时可以省略。例1：如图所示小圆弧I和大圆弧II，圆弧起点A，终点B，半径均为R25。写出分别写出程序段。III绝对+R方式编程增量+R方式编程绝对+R方式编程增量+R方式编程圆弧I圆弧II绝对+IJ方式编程G90G17；G03X0.Y25.R25.F100；G90G17；G03X0.Y25.R-25.F100；G91G17；G03X-25.Y25.R25.F100；G91G17；G03X-25.Y25.R-25.F100；G90G17；G03X0.Y25.I-25.F100；G90G17；G03X0.Y25.J25.F100；绝对+IJ方式编程当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，当圆弧圆心角大于180°时,R为负值。整圆编程时不可以使用R，只能用I、J、K。F为编程的两个轴的合成进给速度。例2：如图所示，起刀点在坐标原点O，从O点快速移动至A点，分别以顺时针、逆时针加工整圆，使用绝对坐标编程。逆时针编程顺时针编程G90G00X30.Y0；G03I-30.F100；

G90G00X30.Y0；G02I-30.F100

；G02/G03实现空间螺旋线进给格式：G17G02(G03)X...Y...R...Z...F...或

G18G02(G03)X...Z...R...Y...F...G19G02(G03)Y...Z...R...X...F...即在原G02、G03指令格式程序段后部再增加一个与加工平面相垂直的第三轴移动指令，这样在进行圆弧进给的同时还进行第三轴方向的进给，其合成轨迹就是一空间螺旋线。X、Y、Z为投影圆弧终点,第3坐标是与选定平面垂直的轴终点.如下图所示轨迹G91G17G03X-30.0Y30.0R30.0Z10.0F100或：G90G17G03X0Y30.0R30.0Z10.0F100起点终点基本指令编程举例如图所示零件以φ30的孔定位精铣外轮廓暂不考虑刀具补偿程序单（1）%0001G92X150.0Y160.0Z120.0G90G00X100.0Y60.0Z-2.0S100M03G01X75.0F100X35.0G02X15.0R10.0G01Y70.0G03X-15.0R15.0G01Y60.0G02X-35.0R10.0G01X-75.0主程序号建立工件坐标系，编程零点w快进到X=100，Y=60Z轴快移到Z=-2，主轴直线插补至X=75，Y=60，直线插补至X=35，Y=60顺圆插补至X=15，Y=60直线插补至X=15，Y=70逆圆插补至X=-15，Y=70直线插补至X=-15，Y=60顺圆插补至X=-35，Y=60直线插补至X=-75，Y=60程序头程序主干程序单（2）G09Y0X45.0X75.0Y20.0Y65.0G00X100.0Y60.0Z120.0X150.0Y160.0M05M30直线插补至X=-75，Y=0处直线插补至X=45，Y=45直线插补至X=75，Y=20直线插补至X=75，Y=65，轮廓完快速退至X=100，Y=60的下刀处快速抬刀至Z=120的对刀点平面快速退刀至对刀点程序结束，复位。程序尾返回上层

（1）刀具半径补偿G40，G41，G423.2.4数控铣加工的刀具补偿指令

刀具半径补偿指令格式如下：G17G41/G42G00(G01)X

Y

D

为刀补号地址……G40取消刀具半径补偿Ｇ41刀具左补偿（顺铣）Ｇ42刀具右补偿（逆铣）补偿器开与不开的比较G41、G42判断G42G41G41G42沿刀具运动方向向前看，刀具在零件（材料）左侧的刀具半径左补偿G41沿刀具运动方向向前看，刀具在零件（材料）右侧的刀具半径左补偿G42半径补偿的设置刀具半径补偿建立的过程

刀具半径补偿G40，G41，G42举例（起点为原点）N20G90G54G00G41X20.Y10.D01；

//快速进刀到G54坐标X20Y10处，并建立01#左刀补。

N25G01Y50.F200；N30X50.；N25Y20.；N40X10.；N45G00G40X0Y0；

//刀具远离工件回到原点，并取消刀补N50M05；N55M30；刀具为Φ10平铣刀刀具半径补偿器D01中设置为5O41N5G17G21G40G49G69G80G90G94；

//XY平面，公制，取消半径补偿，取消长度补偿，取消坐标旋转，取消固定循环，绝对坐标，每分进给量N10G91G28Z0；//Z向回零N15M03S800;G54例2：如图所示，一高5的R30圆台，以顺铣方式加工，使用绝对坐标完成编程。G02I-30.；134256G17G21G40G49G69G80G90G94；G91G28Z0；M03S800；G90G54G00X45.Y20.Z30.;ZG01Z-5.F300;

//下刀至工件表面下方5mm处G01G41X30.F50D01;Y0；G01Y-20.；G40X45.；G91G28Z0;M05;M30;O41利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。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。（G00、G01可以，G02、G03不可以）2）建立补偿的程序段，一般应在切入工件之前完成。3）取消刀补一般应安排在切出工作之后。刀具半径补偿注意事项格式：G51X

Y

Z

P

设定缩放

…… G50 取消缩放1.缩放功能指令G50、G51X、Y、Z为缩放中心的坐标，P为缩放倍数，如2倍为P2000。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。4.2.5简化编程的指令例：如图所示的三角形ABC，顶点为A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若D(50，50)为中心，缩小1倍，用缩放功能编写程序。O51主程序N10G17G21G40G49G69G80G90G94N20G91G28Z0N30M03S800N40G00G90G54X0Y0Z10.N50G01Z-5.F50N55G51X50.Y50.P500N60G42Y30.D01N70X90.N80X50.Y110.N90G91X-50.Y-100.N100G40N105G50N110G00G90Z100.N120M05N130M30%2.镜像功能指令G51.1、G50.1格式：G17G51.1X

Y

//关于某轴镜像

……G50.1X

Y

//取消镜像注意G51.1为模态指令，如果没有用G50.1取消，将一直保持有效。部分系统通过以下格式实现：G51XYIJ如：G51X0I-1.，关于Y轴镜像，缩放倍率为1G50O511主程序N10G17G21G40G49G69G80G90G94;N20G91G28Z0;

N30M03S800;N40M98P510; //加工①N50G51.1X0; //Y轴镜像N60M98P510;

//加工②N70G51.1X0Y0; //X、Y轴镜像N80M98P510; //加工③N90G51.1Y0; //X轴镜像N100M98P510; //加工④N110M05;N120M30;%

例：加工如图所示工件(高5mm)，用镜像指令编程.刀具D10，半径补偿代号01#子程序（①的加工程序）：O501N10G54G90G00X40.Y0Z10.;N20G01Z-5.F100;N30G41G01Y10.D01F50;N40X10.;N50Y30.;N60X20.;N70G03X30.Y20.R10.;N80G01Y0.0;N90G40X40.;N100G00Z10.;

N110G50.1X0Y0;N120M99;格式：G68X

Y

R

//坐标旋转G69//取消坐标旋转3、旋转变换指令G68，G69X、Y为旋转中心坐标，R为旋转角度，单位是度，0~360.000°。其它平面内变换指令格式相同，只要把坐标轴作相应的变更就可以。O68主程序N10G17G21G40G49G69G80G90G94;N20G91G28Z0;

N30M03S800;N40M98P69; //加工①N50G68X0Y0R90.; //旋转90°N60M98P69;

//加工②N70G68X0Y0R180.; //旋转180°N80M98P69; //加工③N90G68X0Y0R270.; //旋转270°N100M98P69; //加工④N110M05;N120M30;%

例：加工如图所示工件(高5mm)，用镜像指令编程.刀具D10，半径补偿代号01#子程序（①的加工程序）：O69N10G54G90G00X40.Y0Z10.;N20G01Z-5.F100;N30G41G01Y10.D01F50;N40X10.;N50Y30.;N60X20.;N70G03X30.Y20.R10.;N80G01Y0.0;N90G40X40.;N100G00Z10.;N110G69;N120M99;4.2.6固定循环

图4.9孔加工固定循环图4.10固定循环数据形式固定循环的程序格式如下：G98（G99）G73(G74、G76、G80～G89)XYZRQPFKG98（G99）指定返回点平面，G98为返回初始平面，G99为返回R点平面。G73(G74、G76、G80～G89)为孔加工方式，是固定循环代码。X、Y为孔位置；Z为孔底坐标（相当于孔深）。R为返回平面的坐标值；Q指定每次进给深度（G73或G83时）或指定刀具位移增量（G76或G87时）；P指定刀具在孔底暂停时间；K指定固定循环次数。G73、G74、G76和G81～G89、Z、R、P、F、Q、都是模态指令。G80、G01～G03等代码可以取消循环固定循环。

4.2.6固定循环

1、钻孔循环(钻中心孔)G81G81指令的循环动作如图所示，包括X、Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。G98与G99指定返回平面。G90与G91指定X、Y、Z和R的编程方式，尽量用G90绝对值编程。注意：如果Z移动位置为零该指令不执行。

G98（G99）G81X

Y

Z

R

F

；例：如下图所示零件，要求用G81加工所有的孔，试编写其数控加工程序。工件零点选择在工件上表面中心，选用Φ10的钻头，程序如下：O0081;

N10G17G40G49G69G80G90G94;N20G91G28Z0;

N30M03S800;N40G54G90G00X0Y0Z30.；N50G99G81X-20.Y-10.Z-15.R5.F20M07；N60X20.；N70Y10.；N80X-20.；N90G80；N100G00Z100.；N120M08N130M30；2、带停顿的钻孔循环G82该指令除了要在孔底暂停外，其它动作与G81相同。P指定暂停时间。此指令主要用于加工盲孔或台阶孔，以提高孔深精度。G98（G99）G82X

Y

Z

R

P

F

；O0082;

……N40G54G90G00X0Y0Z30.；N50G99G82X-20.Y-10.Z-15.R5.P2000F20M07；N60X20.；N70Y10.；N80X-20.；N90G80；……3、深孔加工循环G83深孔加工指令G83的循环动作如图所示，每次进刀量用地址Q（正值）给出。每次进给时，应在距已加工面d（mm）处将快速进给转换为切削进给，d是由参数确定的。注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。

G98（G99）G83X

Y

Z

R

Q

F

；4、高速深孔加工循环G73该固定循环用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，提高加工效率。Q值为每次的进刀量（正值），退刀用快速，其值d由系统参数决定，无须用户指定。注意：如果Z、K、Q移动量为零时该指令不执行

G98（G99）G73X

Y

Z

R

Q

F

；G98（G99）G73X

Y

Z

R

Q

F

；G98（G99）G83X

Y

Z

R

Q

F

；G73与G83比较d均由系统参数决定O0073;

……N40G54G90G00X0Y0Z30.；N50G99G73X-20.Y-10.Z-40.R5.Q3.F20M07；N60X20.；N70Y10.；N80X-20.；N90G80；……G73、G83进退刀方式排屑畅通，均适宜加工深孔，G73比G83的效率更高。用Φ10钻头打40深孔，每刀进给3mm.用G73和用G83程序编法相同。镗孔循环5、粗镗孔

G98（G99）G85X

Y

Z

R

F

;

G98（G99）G86X

Y

Z

R

P

F

;G98（G99）G88X

Y

Z

R

P

F

;G98（G99）G89X

Y

Z

R

P

F

;G85，刀具以F速度加工到孔底，然后以F速度返回到R平面。G86，刀具以F速度加工到孔底，主轴停，然后快速返回到R平面。G89，刀具以F速度加工到孔底，暂停P，然后以F速度返回到R平面。G88，刀具以F速度加工到孔底，主轴停，手动快速返回到R平面。镗如下图所示Φ20通孔，用G85进行编程。O0085;

N10G17G21G40G49G69G80G90G94;N20G91G28Z0;

N30M03S800;N40G54G90G00X0Y0Z30.；N50G98G85X-40.Y0.Z-52.R-15.F50M07；N60X40.；N70G80；N80G00Z100.；N90M08N100M30；镗如下图所示Φ30台阶孔，选择合适的镗孔指令进行编程。O0089;

N10G17G21G40G49G69G80G90G94;N20G91G28Z0;

N30M03S800;N40G54G90G00X0Y0Z30.；N50G98G89X-40.Y0.Z-35.R-15.P500F50M07；N60X40.；N70G80；N80G00Z100.；N90M08N100M30；镗孔循环6、精镗孔G76与反镗孔G87G98（G99）G76X

Y

Z

R

Q

P

F

;G98（G99）G87X

Y

Z

R

Q

F

;G76指令的循环动作，主轴旋转，刀具向下镗孔，在孔底定向准停后，刀尖反向移动Q，然后快速退刀，主轴正转。G87指令的循环动作，刀具在XY平面定位，主轴定向准停，刀尖反向移动Q，快速到孔底R平面，沿刀尖方向移动Q，主轴旋转，镗孔到Z点，再次定向准停后，刀尖方向移动Q，然后快速退刀至初始平面。ZRRZG98（G99）G76X

Y

Z

R

Q

P

F

;G98（G99）G87X

Y

Z

R

Q

F

;G76精镗G87反镗镗如下图所示两个