数控铣床及加工中心编程与操作

数控铣床及加工中心

编程根底——工艺研究所杨刚1一、数控机床编程根本知识二、数控铣床根本编程指令三、数控铣床常用编程指令四、简化编程指令五、数控铣床编程实例六、半径补偿专题2序数控编程概述1、机床坐标轴2、机床原点、机床坐标系、功能字3、工件原点和工件坐标4、绝对、增量编程5、程序格式一、数控编程根本知识3数控编程概述编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数〔主运动和进给运动速度、切削深度〕以及辅助操作〔换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等〕加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

4数控编程的步骤及内容：1.分析图样、确定加工工艺过程2.数值计算3.编写零件加工程序4.制作控制介质5.程序校验和试切削5(1)分析零件图纸分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理等。(2)确定工艺过程在图纸分析的根底上，选择机床、确定加工方法、刀具与夹具；确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数等。6(3)数值计算计算交点、节点坐标值以及其它数据。(4)编写程序单根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定代码及程序格式，编写零件加工程序。(5)制备控制介质〔传输〕将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，假设程序较简单，也可直接通过键盘输入。7〔6〕程序校验和首件试切控制介质经过校验和试切削后，才能用于正式加工。平面轮廓零件：用笔代刀、坐标纸代工件进行绘图。空间曲面零件：可用蜡块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切。8在具有图形显示功能的机床上，用静态显示〔机床不动〕或动态显示〔模拟工件的加工过程〕的方法，那么更为方便。上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差。首件试切方法可查出程序单是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。9程序编制可分成手工编程和自动编程两类。手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规那么，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大局部工作由计算机来实现。1011工艺处理数学处理加工程序单程序校验穿孔磁盘

工艺处理磁盘计算机直接传输手工编程自动编程

11根据我们公司的实际情况，利用CAD/CAM系统进行自动编程的根本步骤如下：1．加工工艺确定〔1〕校准加工零件的尺寸、公差和精度要求；〔2〕确定装卡位置；〔3〕选择刀具；〔4〕确定加工路线；〔5〕选定工艺参数。122．加工模型建立利用CAD/CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工部位绘制在计算机屏幕上，作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。3．刀具轨迹生成建立了加工模型后，即可利用CAM系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。4．后置代码生成后置处理的目的是形成数控指令文件，利用CAM系统提供的后置处理器可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。5．加工代码输出131、机床坐标轴机床的运动形式是多种多样的，但编程时规定：把工件看成是固定的，运动的只是刀具。在数控铣、数控钻镗、加工中心、线切割等数控机床中，其机床坐标系和工件坐标系均为笛卡尔坐标系。其回转轴绕X轴为A向，绕Y轴为B向，绕Z轴为C向，方向的正负按右手螺旋法那么确定，即迎着坐标轴方向，逆时针旋转为“+〞，顺时针旋转为“-〞。14鉴于以上两方面情况，标准规定，不管机床的具体运动结果如何，机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运动来描述，并以右手笛卡尔坐标系表达，其坐标轴用X，Y，Z表示，用来描述机床的主要平动轴，称为根本坐标轴，假设机床有转动轴，标准规定绕X，Y和Z轴转动的轴分别用A、B、C表示，其正向按右手螺旋定那么确定。15机床参考点：为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个固定的机械的机床参考点〔测量起点〕，〔该点系统不能确定其位置〕机床原点：通过参考点〔点〕、系统设置的参考点与机床零点的关系可确定一固定的机床原点，也称为机床坐标系的原点。〔该点系统能确定其位置〕。机床坐标系：以机床原点为原点，机床坐标轴为轴，建立的坐标系即机床坐标系。〔该坐标系是机床位置控制的参照系〕

2、机床参考点、机床原点、机床坐标系163、工件坐标系、程序原点定义：工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一点为原点〔也称程序原点〕，建立一个坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。17为了编程方便，在图纸上选择一个适当位置作为程序原点，也叫编程原点或程序零点。对于简单零件，工件零点就是程序零点，这时的编程坐标系就是工件坐标系。对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置。程序原点一般用G92或G54~G59〔对于数控镗铣床〕和G50〔对于数控车床〕指定184、准备功能字系统说明中提到的字简单的可以理解为就是编程的语句所需要使用到的功能代码，通过各个字段的组合就形成了程序的指令语句常见的字见下表：195:23PM20机能地址码意义程序号

顺序号

准备机能O

N

G程序编号

顺序编号

机床动作方式指令坐标指令X.Y.Z

A.B.C.U.V.W

R

I.J.K坐标轴移动指令

附加轴移动指令

圆弧半径

圆弧中心坐标进给机能

主轴机能

刀具机能F

S

T进给速度指令

主轴转速指令

刀具编号指令辅助机能M

B接通、断开、启动、停止指令

工作台分度指令补偿

暂停

子程序调用

重复

参数H.D

P.X

I

P.Q.R刀具补偿指令

暂停时间指令

子程序号指定

固定循环重复次数

固定循环参数2021M指令(辅助功能)代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序暂停M03模态主轴正转M02非模态程序结束M04模态主轴反转M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止M07模态冷却液打开M98非模态调用子程序M08模态冷却液打开M99非模态子程序结束M09模态冷却液关闭22M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能以下二类：●前作用M功能：在程序段编制的轴运动之前执行；●后作用M功能：在程序段编制的轴运动之后执行。23一、有关坐标和坐标系的指令

1、绝对值编程G90与相对值编程G91

格式：G90GXYZ G91GXYZ

G90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原点的。G91为相对值编程，每个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。24G90、G91为模态功能，G90为缺省值。区别:图8中给出了刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时两种不同指令的区别。图8两种指令方式

252、工件坐标系选择G54-G59格式： 263、直接机床坐标系编程G53

格式：G53在含有G53指令的程序段中，用绝对值编程(G90)的移动指令位置就是在机床坐标系中(相对于机床原点)的坐标值。G53指令仅在其被规定的程序段中有效。274、坐标平面选择G17，G18，G19格式： G17 G18G19该指令选择一个平面，在此平面中进行圆弧插补和刀具半径补偿。G17选择XY平面，G18选择ZX平面，G19选择YZ平面。移动指令与平面选择无关。例如在规定了G17Z_时，Z轴照样会移动。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。28二、有关数据单位的设定格式： G20英制G21公制G22脉冲当量本系统采用3种尺寸输入制式：英制由G20指定，公制由G21指定，脉冲当量由G22指定，缺省时采用公制。3种制式下线性轴、旋转轴的尺寸单位如表4所示。

29

线性轴旋转轴英制(G20)英寸度公制(G21)毫米度脉冲当量(G22)移动轴脉冲当量旋转轴脉冲当量表4常用尺寸输入制式及其单位

这3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。G20，G21，G22不能在程序的中途切换。

30三、进给控制指令

1、快速定位指令G00格式：G00X_Y_Z_A_B_C_

其中，X、Y、Z、A为快速定位终点，G90时为终点在工件坐标系中的坐标；G91时为终点相对于起点的位移量。G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。312、线性进给指令G01

格式：G01X_Y_Z_A_F_其中，X、Y、Z、A、为终点，G90时为终点在工件坐标系中的坐标；G91时为终点相对于起点的位移量。G01和F都是模态代码，G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。323、圆弧进给指令G02，G03

圆弧进给格式：例如：G17G2X10Y10R20F300其中用G17代码进行XY平面的指定，省略时就被默认为是G17，但当在ZX〔G18〕和YZ〔G19〕平面上编程时，平面指定代码不能省略。F_

33二、数控铣床根本编程指令34起点

I、J、K分别表示X〔U〕，Y〔V〕，Z〔W〕轴圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如图21所示二、数控铣床根本编程指令

圆心

终点(X,Y)

起点

J

I

O

X

Y

圆心

终点(Y,Z)

K

J

O

Y

Z

圆心

终点(X,Z)

起点

I

K

O

Z

X

图21

I、J、K的选择

F_

35圆弧插补本卷须知：

1、当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，2、当圆弧圆心角大于180°时,R为负值，3、整圆编程时不可以使用R，只能用I、J、K；4、F为编程的两个轴的合成进给速度。

二、数控铣床根本编程指令36二、数控铣床根本编程指令5.其他暂停G04指令G04X_；X、为停顿时间段间过渡方式G09、G61、G64指令1〕准停检查G09指令〔非模态，用于清角〕2〕精确停止检验G61指令〔模态，与G64同组〕3〕连续切削方式G64指令〔模态，缺省值，与G61同组；用于小线段连续加工〕371.螺旋线进给

格式：螺旋线插补的进给速度F为合成运动速度。

三、数控铣床常用编程指令F_

______ZYZXYX38例如：编制如下图的螺旋线程序G91时：G91G03X-30.0Y30.0R30.0Z10G90时：G90G03X0Y30.0R30.0Z10G91时:G91G19G02Y30Z-30R30X10G90时：G90G19G02Y30Z0.0R30.0X1039例如：如下图的螺旋线程序O0001G54G90G01Y0F200G03X0Y30R30Z10G00Z30X30Y-50M30402、回参考点控制指令1〕、自动返回到参考点G28格式：G28X_Y_Z_A_其中，X、Y、Z、A、为指令的终点位置该指令的终点称之为“中间点〞，而非参考点。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。由该指令指定的轴能够自动地定位到参考点上。413、刀具补偿功能指令1〕、刀具半径补偿G40，G41，G42格式：其中刀补号地址D后跟的数值是刀具号，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。

G4042在进行刀具半径补偿前，必须用G17或G18、G19指定补偿是在哪个平面上进行。a，b必须与指定平面中的轴相对应。在多轴联动控制中，投影到补偿平面上的刀具轨迹受到补偿，平面选择的切换必须在补偿取消方式下进行，假设在补偿方式进行，那么报警。G40是取消刀具半径补偿功能。G41是在相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补，如图31〔a〕所示G42是在相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补，如图31〔b〕所示。G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。

4344例.见图所示的刀具半径补偿程序。设加工开始时刀具距离工件外表50mm，切削深度为10mm.45按增量方式编程N10G92X0.0Y0.0Z50N20G91G17;指定刀补平面N30G41G00X20.0Y10.0D01;指定刀补N35Z-48M03S500N38G01Z-12F200N40G01Y40.0F100;进入刀补状态N50X30.0N60Y-30.0N70X-40.0N80G00Z60M05N85G40X-10.0Y-20.0 ;解除刀补N90M3046按绝对方式编程N10G92X0.0Y0.0Z50N20G90G17G00 指定刀补平面N30G41X20.0Y10.0D01启动刀补N35Z2M03S500N38G01Z-10F200N40G01Y50.0F100N50X50.0N60Y20.0N70X10.0N80G00Z50M05N85G40X0Y0 解除刀补N90M30472、刀具长度补偿G43，G49格式：

G49假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏置存储器中，该指令不改变程序就可实现对a轴运动指令的终点位置进行正向或负向补偿。

_H_

48用G43(正向偏置)指令偏置的方向。H指令设定在偏置存储器中的偏置量。偏置号可用H00-H99来指定。偏置值与偏置号对应，可通过MDI/CRT先设置在偏置存储器中。对应偏置号00即H00的偏置值通常为0，因此对应于H00的偏置量不设定。要取消刀具长度补偿时用指令G49或H00。G43、G49都是模态代码，可相互注销。49四、简化编程指令1、固定循环

数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令。50四、简化编程指令孔加工固定循环指令有G73，G74，G76，G80~G89，通常由下述6个动作构成(见图37)：①X、Y轴定位②快速运动到R点(参考点)③孔加工④在孔底的动作⑤退回到R点(参考点)⑥快速返回到初始点。51四、简化编程指令52四、简化编程指令固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式(G90或G91)在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下：G98〔G99〕G_X_Y_Z_R_Q_P_F_K_式中第一个G代码〔G98或者G99〕为返回点平面G代码，G98为返回初始平面，G99为返回R点平面第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码G73，G74，G76和G81～G89中的任一个53四、简化编程指令X、Y为孔位数据，指被加工孔的位置Z为R点到孔底的距离(G91时)或孔底坐标(G90时)R为初始点到R点的距离(G91时)或R点的坐标值(G90时)Q指定每次进给深度(G73或G83时)，是增量值,Q<0P指定刀具在孔底的暂停时间F为切削进给速度 K指定固定循环的次数。G80、G01~G03等代码可以取消固定循环。54

G81

快速钻孔

一次加工到孔底〔1〕G81：钻孔循环(定点钻)G98〔G99〕G81X_Y_Z_R_F_K_

孔底Z点初始B点参照R点G98G99钻头

孔底Z点初始B点参照R点〔一〕钻孔循环55〔一〕钻孔循环〔1〕G81：钻孔循环(定点钻)G98〔G99〕G81X_Y_Z_R_F_功能：图42为G81指令的动作循环，包括X，Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。说明：X、Y：螺纹孔的位置。Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值F：钻孔进给速度56例图47所示的钻孔循环程序〔设Z轴开始点距工作外表100mm处，切削深度为20mm〕。G92X0Y0Z50G91G00S300M03G99G81X10.0Y10.0Z22.0R48.0F150 G99G81Y30.0Z-22R-48G99G81X10.0Y10.0Z-22R-48G99G81X10.0Z-22R-48G98G81X10.0Y20.0Z-22R-48〔G98指令刀具返回初始点〕G80X40.0Y30.0M05〔G80取消固定循环，只移动不加工〕G00X0Y0Z50M30

-10

O

10

20

30

10

20

30

40

XY

图47钻孔循环

57〔2〕G82：带停顿的钻孔循环G98〔G99〕G82X_Y_Z_R_P_F_G82带停顿钻孔

孔底Z点初始B点参照R点G98G99孔底延时P秒（主轴旋转）

钻加工到底，停顿

孔底Z点初始B点

参照R点〔一〕钻孔循环58功能：此指令主要用于加工沉孔、盲孔，以提高孔深精度。该指令除了要在孔底暂停外，其他动作与G81相同说明：X、Y：螺纹孔的位置。Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值。P：孔底暂停时间。F：钻孔进给速度。〔一〕钻孔循环〔2〕G82：带停顿的钻孔循环G98〔G99〕G82X_Y_Z_R_P_F_59〔3〕高速深孔加工循环G73G98〔G99〕G73X_Y_Z_R_Q_F_钻头

易断屑、易排屑、易加冷却液、退刀量不大

孔底Z点初始B点参照R点G73快速加工深孔孔底Z点初始B点参照R点qqqddG98G99孔底延时P秒〔一〕钻孔循环60功能：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，可以进行高效率的加工。说明：X、Y：孔的位置。Q：为每次向下的钻孔深度〔增量值，取负〕。Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。F：钻孔进给速度R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值〔一〕钻孔循环〔3〕高速深孔加工循环G73G98〔G99〕G73X_Y_Z_R_Q_F_61〔4〕G83：深孔加工循环G98〔G99〕G83X_Y_Z_R_Q_F_

孔底Z点初始B点参照R点qqqddG98G99退刀量较大、更便于排屑好、方便加冷却液钻头

孔底Z点初始B点参照R点〔一〕钻孔循环62功能：该固定循环用于Z轴的间歇进给，每向下钻一次孔后，快速退到参照R点，然后快进到距已加工孔底上方为K的位置，再工进钻孔。使深孔加工时更利于排屑、冷却。说明：X、Y：孔的位置。Q：为每次向下的钻孔深度〔增量值，取负〕。Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。F：钻孔进给速度R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量〔一〕钻孔循环〔4〕G83：深孔加工循环G98〔G99〕G83X_Y_Z_R_Q_F_63(1〕G84：攻丝循环G98〔G99〕G84X_Y_Z_R_P_F_K_主轴转速与进给速度同步右旋丝锥孔底Z点初始B点参照R点G84右旋攻制右螺纹孔底Z点初始B点参照R点G98G99孔底主轴停P秒主轴反转退出主轴正转攻丝〔二〕攻螺纹循环〔G84、G74〕64〔1〕G84：攻丝循环G98〔G99〕G84X_Y_Z_R_P_F_功能：攻正螺纹，主轴正转攻丝，到孔底时主轴停止旋转，主轴反转退回。攻丝时速度倍率不起作用。使用进给保持时，在全部动作结束前也不停止。说明：X、Y：螺纹孔的位置。Z：绝对编程时是孔底Z点的坐标值；增量编程时是孔底Z点相对与参照R点的增量值。R：绝对编程时是参照R点的坐标值；增量编程时是参照R点相对与初始B点的增量值P：为孔底停顿时间。F：螺纹导程例.O0074N10G92X0Y0Z80F200N20G98G84X10Y10Z-10R5P5F1.5N30G0X0Y0Z80N40M30

65562280142313361410141222垫铁R8例.见以下图所示，用Φ20的刀具加工周边轮廓，用Φ16的刀具加工凹台，用Φ8的钻头加工孔，66〔三〕取消固定循环〔G80〕该指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。

67五、简化编程指令注意： 1、在固定循环中，定位速度由前面的指令决定。2、各固定循环指令均为非模态值，因此每句指令的各项参数应写全。3、固定循环中定位方式取决与上次是G00还是G01，因此如果希望快速定位那么