数控机床技术与应用第二章-1

§2.4数控系统的指令代码§2.4.1准备功能指令代码—G代码

模态代码：一经在一个程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同组其它G代码所代替。非模态代码：的功能仅在所出现的程序段内有效。同组的两个代码不能出现在一个程序段中不同组的G代码根据需要可以在一个程序段中出现§2.4.2FANUC系统G代码指令集1.与坐标有关的G代码2.坐标值尺寸G代码3.关于参考点G代码4.插补功能G代码5.进给速度G代码6.切削速度控制G代码7.主运动速度G代码8.补偿功能G代码9.固定循环G代码10.其它指令ZYWXZ2X2工件原点M机床原点X1Z1Y2Y11.与坐标有关的G代码1）设定工件坐标系指令G922）预置工件坐标系G54～G59指令：坐标系设定G92（或G50）格式：G92X_Y_Z_

X、Y、Z为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。1）设定工件坐标系指令G92ZYWXZ2X2工件原点M机床原点X1Z1Y2Y1说明G92X

X2

Y

Y2Z

Z2

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。若设定工件原点O1:G92X

100.0

Z

50.若设定工件原点O2:G92X100.0

Z110.例:以刀具当前所在位置为起刀点ZX执行G92指令时，是通过刀具当前所在位置（刀具起始点）来设定工件坐标系的。若起刀点位置向左移动20mm(红色)，则执行上述指令时,结果怎样呢?G92设置的工件原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的。说明1、一旦执行G92指令建立坐标系，后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。2、G92指令必须跟坐标地址字，须单独一个程序段指定。且一般写在程序开始。3、执行此指令刀具并不会产生机械位移，只建立一个工件坐标系.4、执行此指令之前必须保证起刀点与程序起点（或对刀点）符合。5、该指令为非模态指令。X、Y、Z取值原则：1、方便数学计算和简化编程；2、容易找正对刀；3、不要与机床、工件发生碰撞；4、方便拆卸工件；5、空行程不要太长；采用G92编程的对刀方法及对刀过程若设定工件原点O1,则程序段为:G92X

100.

Z

50.对刀过程：1）车削端面进行Z向对刀2）车削外圆进行X向对刀车床对刀步骤(G92):1)机床回参考点

建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心(对刀参考点)在机床坐标系中的当前位置的坐标值。2)试切测量

将工件右端面试车一刀，沿横向(X轴方向)退刀，测量试切端面至工件原点的距离(长度)L，并记录CRT上显示的刀架中心(对刀参考点)在机床坐标系中Z轴方向上的当前位置的坐标值Zt。再将工件外圆表面试切一刀，沿纵向(Z轴方向)退刀，然后测量工件试切后的直径D，即可知道刀尖在X方向上的当前位置在工件坐标系内的坐标值，并记录CRT上显示的刀架中心在机床坐标系中X方向上的当前位置的坐标值Xt。利用机床坐标数据试切对刀3)计算坐标增量

计算出刀尖移到起刀点位置所需的X轴坐标移动增量a-D与Z轴坐标移动增量b-L上。

4)对刀

根据计算出的坐标增量，用手摇脉冲发生器移动刀具，使前面记录的刀架中心坐标值(Xt，Zt)增加相应的坐标值增量，即将刀具移至使CRT屏幕上所显示的刀架中心在机床坐标系中的坐标值为(Xt+a-D，Zt+b-L)为止

5)建立工件坐标系若执行程序段G92XaZb，则屏幕将会变为显示当前刀位点在工件坐标系中的位置(a，b)，即数控系统用新建立的工件坐标取代了前面建立的机床坐标系。对刀应用例1：下图(单位为mm)所示，设以卡爪前端面为对刀基准，程序原点为图中O点，指令G92X200.0Z263.0，对刀并建立工件坐标系。车床试切对刀2）预置工件坐标系G54～G59格式它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值，并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中。当工件原点预置好以后，便可用“G54G00X—Y—Z—

”

指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置。G54～G59方式在机床坐标系中直接设定工件原点，与起刀点的位置无关。说明1、G54～G59是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。2、G54～G59建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的，在程序运行前已设定好，在程序运行中无法重置。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，必须先回一次参考点（手动方式或G28方式）。5、G54～G59为模态指令，可相互注销。机床原点G59G543030ZZZXXX304050508030AB例1：如下图所示，使用工件坐标系编程：要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。（车床）G54G00G90X40.Z30.G59G00X30.Z30.例2：铣床坐标系（3）G53--选择机床坐标系

编程格式：G53G00X～Y～Z～；

G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值。

例：G53G00X-100Y-100Z-20G53为非模态指令，只在当前程序段有效。（4）G52–局部坐标系设定⊙●机床坐标系原点参考点局部坐标系局部坐标系G59G58G57G56G55G54编程格式：G52X～Y～Z～；式中X、Y、Z后的值为局部原点相对工件原点的坐标值。O(50,150)偏移后的G54偏移后的G55G5450100150G5550100150(50,50)(50,100)例题工件坐标系偏移N1G90G54G00X0Y0;N2X50Y150;N3G52X100Y50;N4G90G54X50Y50;N5G55X50Y100;N6G52X0Y0;N7G54X0Y0;N8M02;移动工件坐标系,没有轴移动取消坐标系偏移,没有轴移动应用举例2：如图所示从A-B-C-D行走路线ZYWXXXYX5454Y机机9292YGG92543040AXY59593030G59B45152035G523535CDXY机床原点MZ2X2工件原点M机床原点X1Z1Y2Y1N01G54G00G90X30.0Y40.0N02G59N03G00X30.0Y30.0N04G52X40.0Y15.0N05G00G90X36.0Y20.0N06G53X36.0Y36.0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……例3：一次装夹加工三个相同零件的多程序原点与机床参考点之间的关系及偏移计算（刀具初始位于R点）：G54G56G55采用G54到G59实现原点偏移：首先设置G54到G56原点偏移寄存器零件1：G54X-10.0Y-7.0Z0零件2：G55X-14.0Y-11.5Z0零件3：G56X-18.5Y-10.3Z0加工调用：N1G90G54……//加工第1个零件N7G55……//加工第2个零件N10G56……//加工第3个零件采用G92实现原点偏移：N1G90N2G92X10.0Y7.0Z0//对刀定义程序原点……//加工第一个零件N8G00X0Y0//快速回程序原点N9G92X4.0Y4.5//对刀定义程序原点……//加工第二个零件N13G00X0Y0

//快速回程序原点N14G92X4.5Y-1.2

//对刀定义程序原点……//加工第三个零件首先把零件毛坯初步安装，用千分表找正零件的基准面，然后夹紧，对刀找正零点步骤如下：1.操作机床回机械零点（参考点）；2.移动机床将刀杆慢慢接近工件;铣床对刀步骤(G54):3.若X轴方向坐标显示“-460.112”，Y方向坐标显示“-245.983”，Z方向坐标显示“-211.320”，则把相对机床零点的坐标值记录下来。计算工件零点“0”坐标，设对刀杆球直径Φ16mm，可得X=-460.112+8Y=-245.983+8Z=-211.320（用实际切削刀具对刀，不需要加减）4.把以上X、Y、Z计算结果存入编程时选择的零件指令中（G54～G59）即可，找正零点工作结束。X、Y方向对刀Z方向对刀（5）坐标平面选定坐标平面选择G17，G18，G19格式：G17 G18 G19XYZG17G18G19

G17——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为铣床缺省值。G18为车床缺省值。XYZG17G18G192.坐标值尺寸G代码（1）绝对编程与增量编程数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标来进行的。绝对编程：指令轮廓终点相对于工件原点绝对坐标值的编程方式。增量编程：指令轮廓终点相对于轮廓起点坐标增量的编程方式。有些数控系统还可采用极坐标编程绝对编程G90增量编程G91

均为模态指令绝对编程：G90G01X100.0Z50.0;

增量编程：G91G01X60.0Z-100.0;X、Z表示绝对编程U、W表示增量编程允许同一程序段中二者混合使用车床绝对编程和增量编程绝对:G01X100.0Z50.0；相对:G01U60.0W-100.0；混用:G01X100.0W-100.0；或

G01U60.0Z50.0；直线A→B,可用：（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能用U、W.如果用，就表示为U轴、W轴。铣床绝对编程和增量编程注意：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。（2）公制、英制转换指令格式：G20英制输入制式英寸输入

G21公制输入制式毫米

输入(默认)均为模态指令,可互相注销。这2个G代码必须在程序的开头坐标系设定之前用单独的程序段指令或通过系统参数设定。程序运行中途不能切换。（3）直径、半径编程方式在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值的编程方式。与设计、标注一致、减少换算。如图所示：A点的坐标值为（30，80）B点的坐标值为（40,60）XZ编程方式可由指令指定。也可由参数设定。一般默认直径方式。如：华中数控G36|—直径编程G37—半径编程西门子G22—直径编程G23—半径编程(4)极坐标（G15、G16）格式：G90/G91G16开启极坐标功能G01X＿Y＿F＿G00X＿Y＿极坐标指令‥‥G15取消极坐标功能功能：可实现坐标值用极坐标（半径和角度）输入说明：G90指定工件坐标系的零点作为极坐标系的原点，从该点测量半径。G91指定当前点作为极坐标系的原点，从该点测量半径。格式中的X为极坐标半径，Y为极角(“＋值”为逆时钟方向，”－值”为顺时钟方向)。说明:当极坐标原点在工件坐标系零点位置上时b.当角度用增量指令指定时a.当角度用绝对指令指定时实际位置实际位置指令位置指令位置半径半径角度角度当极坐标原点在当前位置上时b.当角度用增量指令指定时a.当角度用绝对指令指定时实际位置实际位置指令位置指令位置半径半径角度角度FANUC－0i系统G代码在数控镗铣削中的应用举例：3参考点控制指令G代码①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。说明：执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移到程序指令的中间点位置，然后自动返回参考点。在使用上经常将XY和Z分开来用。先用G28Z...提刀并回Z轴参考点位置，然后再用G28X...Y...回到XY方向的参考点。

在G90时为指定点在工件坐标系中的坐标；在G91时为指令点相对于起点的位移量。G28指令前要求机床在通电后必须(手动)返回过一次参考点。使用G28指令时，必须预先取消刀具补偿。G28为非模态指令。

参考点控制指令（G29）②自动从参考点返回G29格式：G29X_Y_Z指令的定位终点位置。G28和G29指令应用的例子：G28G90X1000.0Y700.0；返回参考点（A→B→R）T1111；在参考点换刀G29X1500.0Y200.0；从参考点返回（R→B→C）

20030070040010001500ABRCXY4.插补功能（基本编程）指令（1）快速定位指令G00格式：G00X_Y_Z_

其中，X、Y、Z、为快速定位终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。（空间折线移动）绝对：G90G00XxbZzb;增量：G91G00X(xb-xa)Z(zb-za);xA（Xa,Za)B(Xb,Zb)Cz绝对：G00XxbZzb;增量：G00U(xb-xa)W(zb-za);进给控制指令（G00）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。直线插补指令（G01）2、直线进给指令G01格式：G01X_Y_Z_F_

其中，X、Y、Z为终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。说明：（1）G01指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。（2）实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。（3）G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。（4）G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。

直线轴插补：(G91）G01X200.0Y100.0F200；旋转轴插补：G91G01C–90.0F300.0；例1:Y110.0XO20.0（终点）220.0（起点）10.0（起点）

（终点）

进给速度300deg/min90°直线插补指令G01例2:G00、G01写程序段起刀点终点ZXO2G92X100.0Z50.0G00X24.0Z5.0G01Z-20.0G01X40.0G01Z-50.0G01X60.0Z-60.0起刀点ZX以右端O1为工件原点G92X100.0Z50.0G00U-76.0W-45.0G01W-25.0G01U16.0G01W-30.0G01U20.0W-10.0G92X100.0Z110.0G00X24.0Z65.0G01Z40.0G01X40.0G01Z10.0G01X60.0Z0.0G92X100.0Z50.0G00U-76.0W-45.0G01W-25.0G01U16.0G01W-30.0G01U20.0W-10.0起刀点ZX以左端O2为工件原点指令格式：F_

或①（3）圆弧插补指令圆弧进给指令G02:顺时针圆弧插补

G03:逆时针圆弧插补F_

圆弧插补指令（G02/G03）②指令参数说明：圆弧插补只能在某平面内进行。G17：选择XY平面G18：选择ZX平面G19：选择YZ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（永远为增量，不受G90、G91影响）。I，J，K为零时可以省略。

R为圆弧半径，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；在同一程序段中，如I、J、K与R同时出现，则R有效，其余被忽略；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。顺圆模拟加工演示……N50G02X58Z-20R20

N60G01X58Z-54N70G02X58Z-93R25……③编程算法圆弧AB：绝对:G17G90G02XxbYybRr1Ff;或

G17G90G02XxbYyb

I(x1-xa)J(y1-ya)Ff;

增量:G91G02X(xb-xa)Y(yb-ya)Rr1Ff;或

G91G02X(xb-xa)Y(yb-ya)I(x1-xa)J(y1-ya)Ff;④编制圆弧程序段大圆弧AB

每段圆弧可有四个程序段表示G17G90G03X0Y25R-25F80G17G90G03X0Y25I0J25F80G91G03X-25Y25R-25F80G91G03X-25Y25I0J25F80小圆弧ABG17G90G03X0Y25R25F80G17G90G03X0Y25I-25J0F80G91G03X-25Y25R25F80G91G03X-25Y25I-25J0F80例2：整圆编程：设刀具起始点在坐标原点O，刀具从O点快速移至A，逆时针加工整圆。OXYAR30采用绝对值指令G90：G92X0Y0Z0；G90G00X30.0Y0；G03X30Y0I-30.0J0F100G00X0Y0；采用增量值指令G91：G92X0Y0Z0；G91G00X30.0Y0；G03X0Y0I-30.0J0F100G00X-30.0Y0；G03I-30.0A→B：G17G90G03X0.Y50.I-50.J0.；绝对坐标编程B→C：G19G91G03Y-50.Z50.J-50.K0.；增量坐标编程C→A：G18G90G03X50.Z0.R50；绝对坐标编程例3：下图所示为半径等于50的球面，其球心位于坐标原点O。刀具中心轨迹A→B、B→C、C→A的圆弧插补程序分别为：⑤G02/G03实现空间螺旋线进给X、Y为投影圆弧终点,Z坐标是与选定平面垂直的轴终点。I、J为XY投影平面内圆心相对于起点的坐标，R为投影平面内圆弧半径，K为螺旋线的导程（为正值），F为刀具沿圆弧的进给速度。如右图所示轨迹G91G17G03X-30.0Y30.0Z10.0R30.0k

F100或：G90G17G03X0Y30.0R30.0Z10.0k

F100起点终点⑥基本指令编程举例1：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⑥基本指令编程举例2：如图2-33所示，走刀路线为A-B-C-D-E-F，试分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编程。

绝对坐标编程：G03X34Z-4K-4（或R4）F50A-BG01Z-20

B-CG02Z-40R20C-DG01Z-58D-EG02X50Z-66I8（或R8）E-F增量坐标编程：G03U8W-4k-4（或Ｒ4）F50A-BG01W-16B-CG02W-20R20C-DG01W-18D-EG02U16W-8I8（或R8）E-F（4）螺纹切削指令G32、G33①螺纹加工的类型内（外）圆柱螺纹内（外）圆锥螺纹单头螺纹和多头螺纹恒螺距与变螺距螺纹实现螺纹加工的前提是主轴必须安装有角位移检测的编码器。加工过程时，系统通过读取主轴的转速和位移，根据所要求的螺距，将其转变为对应的进给速度，控制坐标轴的运动。①螺纹加工方法两种方式：直进法：导程小于3mm的螺纹加工斜进法：导程大于3mm的螺纹加工A直进法b斜进法螺纹切削进刀法螺纹尺寸的计算1）螺纹牙型高度（螺纹总切深）2）螺纹起点、终点与径向尺寸的确定3）进刀、退刀距离4）分层切削深度

进刀、退刀距离 δ1δ2常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量(米制、双边)(mm)②螺纹加工指令分类螺纹车削指令基本螺纹车削指令（G32、G33）螺纹车削复合循环指令（G84）螺纹车削固定循环指令（G92、G78）(以FANUC数控为例)③螺纹车削基本指令G32格式:G32X...Z.....F...G32U...W....F...

其中：X、Z为螺纹终点绝对坐标值。

U、W为螺纹终点相对螺纹起点坐标增量。

F为螺纹导程（螺距），单位：mm/r两种特殊格式：G32X...Z.....F...

圆锥螺纹G32Z.....F...

圆柱螺纹G32X...F...

端面螺纹图2-34圆柱螺纹车削编程图例【螺纹加工注意事项】（1）数控车床加工螺纹的前提条件是主轴有位置测量装置。（2）车削螺纹时必须使用恒转速度功能，否则车削时X轴的直径值渐次减少，转速会增加，会使F导程指定的值产生变动而发生乱牙现象。（3）为防止产生非定值导程螺纹，车削螺纹的前后，需有适当的空刀进入量L1，和空刀退出量L2。近似公式：式中：n——主轴转速，r/min.P——螺纹导程，mm.注：取值略大！（4）螺纹加工中编程大径决定于螺纹大径。例：M30×2－6g上偏差：es=－0.038mm.公差：Td=0.28mm则螺纹大径尺寸为：实际普通螺纹可用粗略估算：螺纹大径D=公称尺寸－0.1mm（5）螺纹牙型高和编程小径。牙型理论高度：H=0.866P实际牙型高度：

h=H－2(H/7)=0.6186P由螺纹车刀刀尖半径：实际普通螺纹可用粗略估算：螺纹小径d=螺纹大径D－2h(6)螺纹加工中的走刀次数和进刀量（切削深度）直接影响螺纹的加工质量。X18.3；

G32Z-33.F2.5；

G0X26.；

Z11.；X17.7；G32Z-33.F2.5；G0X26.；Z11.；X17.3；G32Z-33.F2.5；G0X26.；Z11.；X16.9；G32Z-33.F2.5；G0X26.；Z11.X16.75；G32Z-33.F2.5；G0X26.;G0X100.Z100.;M30;G97S1500M03；T0404M08；G0X26.Z11.；X19.；G32Z-33.F2.5；G0X26.；Z11.;G32编程举例1

例1：如下图所示圆柱螺纹，螺纹导程为1.0mm。δ1=2mm,δ2=1mm。试编写螺纹加工程序。（牙深0.649）1G00X40Z2G01X28.7G32W-48F1G00X40W48例2：下图圆锥螺纹，螺纹导程为1.5mm，δ1=2mm,δ2=1mm。试编写螺纹加工程序。（牙深0.974）G92X80.0Z150.0G00X50.0Z122.0X13.3ap1=0.35G32X42.3W-43.0F1.5G00X50.0W43.0X12.7ap2=0.3G32X41.7W-43.0F1.5G00X50.0W43.0X12.3ap2=0.2…….例3

如图所示的圆柱螺纹，螺纹导程为1.5mm（牙深0.974）。G00Z104.0X29.3ap1=0.35G32Z56.0F1.5G00X40.0Z104.0X28.9ap2=0.2G32Z56.0F1.5G00X40.0Z104.0X28.5ap2=0.2…….3056104车螺纹

例4

如图所示的圆锥螺纹，螺纹导程为3.5mm，1=2mm，2=1mm，每次背刀量为1mm。

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240431450车削圆锥螺纹G00