数控铣(加工中心)编程与操作

1、第一章 概 述数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。数控加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的510倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集

2、中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心按照主轴加工时的空间位置分类有：卧式和立式加工中心。按工艺用途分类有：镗铣加工中心，复合加工中心。按功能特殊分类有：单工作台、双工作台和多工作台加工中心。单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心等。第一节 加工中心的组成及分类 、加工中心的组成 从主体上看，加工中心主要由以下几大部分组成： 1基础部件 基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件，必须有足够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。 2主轴部件 主轴部件由主轴箱、主轴电动

3、机、主轴和主轴轴承等零部件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动、停止、变速、变向等动作均由数控系统控制。主轴的旋转精度和定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。 3数控系统 加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输人的信息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。 4自动换刀系统 换刀系统主要由刀库组成。当需要更换刀具时，数控系统发出指令后，先把主轴上的刀具送回刀库，再抓取相应的刀具至主轴孔内，从

4、而完成整个换刀动作。 5辅助装置 包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但却是加工中心不可缺少的部分。对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用。 二、加工中心的分类 1.卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。卧式加工中心一般具有35个运动坐标，常见的有三个直线运动坐标（沿x、y、z轴方向）加一个回转坐标（工作台），它能够使工件在一次装夹下完成除安装面和顶面以外的其佘四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂的箱体类零件、泵体和阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大，重量大，结构复杂，价格较高。 2.立

5、式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线运动坐标，工作台一般不具有分度和旋转功能，但可在工作台上安装一个水平的数控回转轴以扩展加工范围。立式加工中心多用于加工简单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低等优点。 3.龙门加工中心 与龙门铣床类似，适应于大型或形状复杂的工件加工。 4.万能加工中心 万能加工中心也称五轴加工中心。工件装夹后，能完成除安装面外的所有面的加工，具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转90既可像立式加工中心一样，也可像卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变方向，

6、而工作台带着工件旋转90完成对工件五个面的加工。在万能加工中心上加工工件避免了由于二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造价也较高。第2节 加工中心的刀库及换刀装置图1-1 加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。加工中心最常用的刀库有盘式刀库和链式刀库。盘式刀库的结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多，但存放刀具数目较少（如图1-1所示）。链式刀库是在环形链条上装有许多刀座，刀座孔中装夹各种刀具，由链轮驱动。链式刀库适用于要求刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀（如图1-2所示）。当链条较长时，可以增加支承轮的数目，使链条折迭回绕，提高了空间利用率。图1-2第三节 加工中心的工艺

7、特点 加工中心作为一种高效多功能的自动化机床，在现代化生产中扮演着重要角色。在加工中心上，零件的制造工艺与传统工艺以及普通数控机床加工工艺有很大不同，加工中心自动化程度的不断提高和工具系统的发展使其工艺范围不断扩展。现代加工中心更大程度地使工件一次装夹后，实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工。工序高度集中，但一台加工中心只有在合适的条件下才能发挥出最佳效益。加工中心可以归纳出如下一些工艺特点：1适合于加工周期性复合投产的零件 有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量不稳定，数量也难以保证。而采用加工中心首件试切完成后，程序

8、和相关生产信息可保留下来，下次产品再生产时只要很少的准备时间就可开始生产。2适合加工高效、高精度工件 有些零件需求甚少，但属于关键部件，要求精度高且工期短。用传统工艺需用多台机床协调工作，周期长、效率低，在较长的工序流程中，受人为影响易出废品，从而造成重大经济损失。而采用加工中心进行加工，生产完全由程序自动控制，避免了较长的工艺流程，减少了硬件投资和人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的优点。3适合具有合适批量的工件 加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应上，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争能力。加工中心适合于中小批量生产，特别是小批量生产，在应用加工中心时，尽量使批量大于

9、经济批量，以达到良好的经济效果。随着加工中心及辅具的不断发展，经济批量越来越小，对一些复杂零件，510件就可生产，甚至单件生产时也可考虑用加工中心。4适合于加工形状复杂的零件 四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及CADCAM技术的成熟发展，使加工零件的复杂程度大幅提高。DNC的使用使同一程序的加工内容足以满足各种加工要求，使复杂零件的自动加工变得非常容易。5其它特点 加工中心还适合于加工多工位和工序集中的工件、难测量工件。另外，装夹困难或完全由找正定位来保证加工精度的工件不适合在加工中心上生产。 第二章 加工中心的编程基础第一节 加工中心编程的特点 根据加工中心的功能及工艺特点，在数控加工程序

10、编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其它数控机床要复杂一些。加工中心编程具有以下特点： l、进行仔细的工艺分析，选择合理的走刀路线，减少空走刀行程，周密地安排各工序加工的顺序，提高加工精度和生产率； 2、自动换刀要留出足够的换刀空间。因为有些刀具直径较大或尺寸较长，换刀时要避免发生碰撞，换刀位置宜设在原点； 3、为了提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调仪，并将测量尺寸填写在刀具卡片中，以便操作者在运行操作前及时修改刀具补偿参数； 4、为便于检查和调试程序，可将各工序内容分别安排到不同的子程序中，而主程序主要完成换刀和子程序调用； 5、对编好的程序进行

11、校验，安排试运行。第2节 加工中心坐标系加工中心坐标系统包括机床坐标系和工件坐标系，不同的加工中心其坐标系统略有不同。如前所述，机床坐标系各坐标轴的关系符合右手笛卡儿坐标系准则(如图2-1)。1机床坐标系 机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是 机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械 挡块决定，不能随意改变。该坐标系的位置必须在开机后，通过手动回参考点的操作建立。机床在手动返回参考点时，返回参考点的操作是按各轴分别进行的。当某一坐标轴返回参考点后，该轴的参考点指示灯亮，同时该轴的坐标值也显示为零。 图2-1机床坐标系原点也称机械原点、参考点或零点。通常所说的回

12、零、回参考点，就是直线坐标或旋转坐标回到机床坐标系原点。那么机床坐标系原点究竟在什么位置呢？机床坐标系原点是三维面的交点，不像各坐标系回零一样可以直接感觉和测量，只有通过坐标轴的零点作相应的切面，这些切面的交点即为机床坐标系的原点（O点）。 2工件坐标系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。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

13、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。第三章准备功能第一节 准备功能概述准备功能也称G功能或G代码，加工中心数控系统FANUC0i系统的G代码如下表所示。需要注意的是，当一个程序中指定了两个以上属于同组的G代码时，则仅最后一个被指令的G代码有效；在固定循环中，如果规定了01组中任何G代码，固定循环功能就被自动取消，系统处于G

14、80状态，而且01组G代码不受任何固定循环G代码的影响。表3-1 FANUC-0i准备功能代码G代码组号功能G代码组号功能G0001定位（快速进给）G5300指定机床坐标系G01直线插补（切削进给）G5414选择工件坐标系1G02圆弧/螺旋线插补 (顺时针)G55选择工件坐标系2G03圆弧/螺旋线插补 (逆时针)G56选择工件坐标系3G0400暂停、准停G57选择工件坐标系4G05高速循环加工G58选择工件坐标系5G09准停G59选择工件坐标系6G1018数据设定G6000单向定位G11数据设定状态取消G6115准停状态G1517极坐标指令取消G62自动拐角倍率修调G16极坐标指令有效G63攻

15、螺纹状态G1702选择XY平面G64切削状态G18选择ZX平面G6500宏程序指令，宏程序调用G19选择YZ平面G6612宏程序模态调用G2006英制输入G67宏程序模态调用取消G21公制输入G6816坐标旋转G2204存储行程校验功能开 G69坐标旋转取消G23存储行程校验功能关G7309高速深孔钻循环G2700返回参考点校验G74左旋攻螺纹循环G28返回参考点G76精镗循环G代码组号功能G代码组号功能G2900从参考点返回G8009取消固定循环G30返回第二参考点G81钻孔循环G31跳跃功能G82锪钻循环G3301螺纹加工G83深孔钻循环G3700刀具长度自动测量G84右旋攻螺纹循环G39

16、拐角偏置圆弧插补G85镗削循环G4007取消刀具半径补偿G8609镗削循环G41左侧刀具半径补偿G87反镗循环G42右侧刀具半径补偿G88镗削循环G4308刀具长度正向补偿G8909镗削循环G44刀具长度负向补偿G9003绝对值编程G4500刀具偏置加G91增量值编程G46刀具偏置减G9200绝对坐标系设定G47刀具偏置2倍加G9305时间倒数进给G48刀具偏置2倍加G94每分进给G4908取消刀具长度补偿G95每转进给G5011比例缩放功能取消G9613恒定表面速度控制G51比例缩放功能取消G97取消恒定表面速度控制G5200设定局部坐标系G9810返回初始平面G99返回R点平面第二节 基本

17、的编程方法一、绝对值、增量值方式(G90、G91) 在G90方式下，刀具运动的终点坐标一律用该点在工作坐标系下相对于坐标原点的坐标值表示；在G91方式下，刀具运动的终点坐标是执行本程序段时刀具终点相对于起点的增量值，G90、G91均为模态代码。二、尺寸单位选择G20、G21 程序格式： G20； G21； G20英制输人，G21公制输人。 这两个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。 说明： 1、接通电源时为公制单位； 2、G20、G21不能在程序的中途切换。三、快速点定位（G00） 用G00指令点定位，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。 三轴联

18、动时的程序格式：G00 X Y Z X Y Z 为目标点的坐标值。当采用绝对值编程时，X、Y、Z为目标点在工件坐标系中的坐标值；当用增量值编程时，X、Y、Z为目标点相对于起点的增量坐标值。G00的快进速度由机床制造厂对各轴分别设定，各轴依内定的速度分别独自快速移动，定位时的刀具运动轨迹由各轴快速移动速度共同决定，不能保证各轴同时到达终点，因而各轴联动合成轨迹不一定是直线。G00的快进速度不能用程序指令改变，但可以用控制面板上的快进修调旋钮改变。G00定位方式中，刀具在起点开始加速直到预定的速度，到达终点前减速并精确定位停止。G00只用于快速定位，不能用于切削加工。四、直线插补（G01） 刀具以

19、直线插补的方式按照该程序段中指定的速度作进给运动，用于加工直线轨迹。 三轴联动的程序格式：G01 XY ZFXY Z 为目标点坐标值，F 为进给速度，各轴实际进给速度是F在该轴上的投影分量。五、圆弧插补（G02、G03） 圆弧插补指令可以自动加工圆弧曲线，G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补，圆弧顺逆方向的判断方法以及用矢量I、J、K表示圆心的编程方法与数控铣床圆弧插补的判断方法相同。本系统还可以采用另外一种圆弧插补方法半径法。 半径法是用圆弧半径R代替矢量法的圆心I、J、K。 程序格式： G17 G02（G03） X YRF G18 G02（G03） X ZRF G19 G02（G

20、03） Y ZRF 说明： 1）G17、G18、G19表示选择圆弧插补平面，分别表示选择在XY、ZX、YZ平面进行圆弧插补； 2）X、Y、Z表示圆弧的终点坐标，其坐标值采用绝对坐标还是增量坐标，取决于G90或G91的状态，G91状态下终点坐标为相对圆弧起点的增量值； 3）R为圆弧半径值。 用半径法编写圆弧加工程序时应注意，在使用同一半径R的情况下，从起点A到终点B的圆弧可能有两个（图3-1），即圆弧a与圆弧b，编程时它们的起始点及半径都一样，为区分二者，规定圆弧所对应的圆心角小于180时（圆弧段a）用“R”表示半径，圆心角大于180时（圆弧段b）用“-R”表示半径。圆心角等于180时用“R”或

21、“-R”均可。 图 3-1用圆弧半径编程下面以图3-1中的各圆弧线段为例，说明圆弧编程的方法。 （1）用圆弧半径R的编程 绝对值编程方式： N01 G90 G03 X15.0 Y0 R15.0 F100；（由A移至B） N02 G02 X55.0 Y0 R20.0； （由B移至C） N03 G03 X80.0 Y-25.0 R25.0； （由C移至D） 增量值编程方式： N0l G91 G03 X15.0 Y15.0 R15.0 Fl00； N02 G02 X40.0 Y0 R20.0； N03 G03 X25.0 Y25.0 R-25.0；（2）用分矢量I、J、K编程(I、J、K为圆心相对于

22、圆弧起点在X、Y、Z轴上的坐标增量) 绝对值编程方式： N01 G90 G03 X15.0 Y0 I0 J15.0 F100； N02 G02 X55.0 Y0 I20.0 J0； N03 G03 X80.0 Y-25.0 I0 J-25.0；注意：整圆编程时不能用R，否则机床不动作，只能用I、J、K圆心矢量编写程序。 图3-2所示是一封闭整圆，要求由A点逆时针插补并返回到A点。其编程格式为： G90 G03 X20.0 Y0 I20.0 J0 F100或 G91 G03 X0 Y0 I-20.0 J0 F100 图 3-2 整圆编程六、暂停（G04）在程序段结束时暂停一定的时间，以推迟下一个

23、程序段的执行。当指令的暂停时间达到时，系统自动开始执行下一个程序段。G04指令可使刀具作无进给短暂的光整加工,一般用于镗孔底平面、锪孔等场合。G04指令为非模态指令，仅在所出现的程序段中有效。暂停有两种格式： （1）G04 X 使用X时，必须用小数点且单位为秒。如G04 X30.表示在执行完上一程序段后，机床作30s无进给的加工后才执行下一程序段；（2）G04 P 使用P时，不用小数点且单位为毫秒。如G04 P100表示暂停0.1s。七、自动返回参考点G27、G28、G29、G30 （1）返回参考点校验G27 程序格式： G27 X Y Z 指令中X YZ 代表参考点在工件坐标系中的坐标值。执

24、行该指令后，如果刀具可以定位到参考点上，则相应轴的参考点指示灯就亮。使用该指令应注意以下几点： 1）在刀具补偿值中使用该指令，刀具到达的位置将是加上补偿量的位置。此时刀具将不能到达参考点，因而参考点指示灯也不亮。因此执行该指令前，应取消刀补； 2）若希望执行该程序段后让程序停止，应在该程序段后加上M0l或M00指令，否则程序将不停止而继续执行后面的程序段； 3）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“，以便在不需要时跳过该程序段。 （2）自动返回参考点G28执行G28指令，可以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XYZ 坐标值决定。 程

25、序格式：G28 X Y Z 指令中X Y Z 表示中间点，其坐标值可以用绝对值，也可以用增量值。若为增量值时，则是指中间点相对于刀具当前点的增量值。设置中间点，是为防止刀具返回参考点时与工件或夹具发生干涉。使用这条指令时，应注意以下问题：1） 通常G28指令用于自动换刀、测量及装卸工件。指令如下：G91 G28 Z0；G91 G28 Y0；2） 在G28程序段中不仅记忆移动指令值，而且记忆了中间点坐标值。也就是对于在使用G28的程序段中没有被指令的轴，以前G28中的坐标值就作为那个轴的中间点坐标值，例如：N01 G90 G00 X100.0 Y100.0 Z100.0；N02 G28 X200

26、.0 Y300.0； （中间点是200，300）N03 G28 Z150.0； （中间点是200，300，150）（3）自动从参考点返回G29 执行G29指令，可使刀具从参考点出发经过一个中间点到达由这个指令后面XYZ 坐标值所指令的位置，中间点的坐标值由前面的G28所规定。因此这条指令须和G28成对使用，但在使用G28之后，这条指令不是必须的，使用G00定位有时更方便。程序格式：G29 XYZ 指令中XYZ 是到达点的坐标值。是绝对值还是增量值，由G90G91状态决定。若为增量值时，则是指到达点相对于G28中间点的增量值。 G28和G29应用举例（图3-3）； G91 G28 Xl000.0

27、 Y200.0； （由A经B返回参考点） G29 X500.0 Y-400.0； （从参考点经B返回到C点） 图 3-3执行该程序，刀具从A点出发，以快速点定位的方式经由B点到达参考点，换刀后执行G29指令，刀具从参考点先运动到B点再到达C点，B点至C点的增量值为X500.0 Y-400.0。（4）自动返回第二、三、四参考点（G30） 当自动换刀（ATC）位置不在G28指令的参考点上时，通常用G30指令。返回参考点后，相应轴的参考点返回指示灯亮。指令格式：G30 Pn IP-；n=2、3、4，表示选择第二、三、四参考点。若不写则表示选择第二参考点。 八、工件坐标系设定（G92、G54G59、G

28、52）加工零件编程是在工件坐标系内进行的。工件坐标系可用下述两种方法设定。用G92指令和其后的数据来设定工件坐标系；或事先用操作面板设定坐标轴的偏置，在用G54G59指令进行选择。（1）G92指令设定工件坐标系指令个是：G90 G92 IP-；式中IP-是指主轴上刀具的基准点在新坐标系中的坐标值，因而是绝对值指令。以后被指令的坐标值就是这个坐标系中的位置。因G92指令是以刀具基准点为基准的，所以在使用中要注意刀具的位置，若位置有误，则坐标系便被偏移。尤其当重复使用时，要使刀具仍回到起始位置。G92工件做坐标系的设定值，在编程时编程人员无法确定，必须待工件在机床上安装后，经操作实测后方能填入。若

29、程序再次使用，必须在工件安装后，操作者再次修改设定值，所以一般很少使用。（2）用G54G59选择工件坐标系1)工件坐标系的设定：通过CRT/MDI面板设定机床零点到各坐标系原点的距离，便可设定六个工件坐标系。（如图3-4所示）2)工件坐标系的选择：对事先设定了工件原点偏置值的工件坐标系，可用G54G59分别选择。G54G59分别对应工件坐标系0106。 图 3-4右图中00为偏移坐标系，其数据将分别与其它工件坐标系数据累加，用于坐标系偏移。指令格式：G54(G59) 如果未选择工件坐标系，系统便按缺省值选择其中一个。一般情况下，把G54设定为缺省值，具体情况要看机床厂的设定。 在绝对值移动时，

30、与刀具位置无关，不需操作者修改程序。当再次使用时，程序也不需修改，程序与工件安装的位置无关，也与刀具的位置无关，在加工中被广泛应用。3）工件坐标系的扩充对有些机床，6个工件坐标系若不够用，此时，可扩充至48个或150个，并将扩充的工件坐标系的工件原点偏置值设定到相应的偏置量存储区中。指令格式：G54 Pn；（n=148）4)局部坐标系（G52） 在工件坐标系中编程时，对某些图形若用另一个坐标系描述更简便，如不想将原坐标系偏移时，可用局部坐标系设定指令。 指令格式：G52 IP-； 式中IP-指令局部坐标系原点在工件坐标系中的位置。它适合于所有的工件坐标系16。因是局部坐标系，只在指令的工件坐标

31、系内有效，而不影响其余的工件坐标系。因其使用方便而被广泛使用。图3-5例：G90 G52 X100.0 Y100.0；(如图3-5) 此时，O为新的坐标系原点，若想重新启用坐标系G54原点O,则执行指令： G90 G52 X0 Y0；如图3-6，有三个同样的轮廓1、2、3，且已知三者之间的位置关系，则采用下面的程序来加工更为方便：G90 G52 X6.0 Y6.0；M98 P100； (加工W1）G90 G52 X10.5 Y4.8；M98 P100； (加工W2)G90 G52 X14.5 Y8.3；M98 P100； (加工W3) 注：P100为加工图中轮廓的子程序。图 3-6 局部坐标系

32、的应用第三节 固定循环指令在数控加工中，某些加工动作已经典型化，例如钻孔、镗孔的动作顺序是孔位平面定位，快速引进、工作进给、快速退回等，这一系列动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序调用，从而简化了编程工作，这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令。1、固定循环的动作 孔加工固定循环通常由6个动作组成，如图3-7所示。动作1：X、Y轴定位，使刀具快速定位到孔加工位置； 动作2：快速移到R点，刀具自初始点快速进给到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，刀具移 位等动作； 动作5：返回R点，继续孔的加工而又可以

33、安全移动刀 具时选择R 点； 动作6：快速返回初始点，孔加工完成后一般应选择返回初始点。（1）初始平面初始平面是为安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，如图1-10所示初始点所在平面。当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔之间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时， 图3-7才使用C98功能使刀具返回到初始平面上的初始点，否则使用G99返回R点。（2）R点 R点所在平面又叫R点参考面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面，距工件的距离圭要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取25mm，使用G99时，刀具将返回到该参考面上。（3）孔底平面 加工盲孔时，孔底

34、平面就是孔底Z轴的高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工还应考虑钻尖对孔深的影响。 孔加工循环与平面选择指令（G17、G18或G19）无关，即不管选择哪个平面，孔加工都是在XY平面上定位并在Z轴方向上钻孔。 固定循环的动作顺序指定应当考虑三个问题：1）坐标数据是使用绝对值还是增量值方式； 2）返回点平面是选在初始点所在平面还是R点所在平面； 3）考虑采用什么样的孔加工循环方式，如下面将要介绍的G73G89等循环加工指令。2、固定循环的代码（1）数据形式固定循环指令中R与Z的数据指定与G90或G91的方式有关，图3-8所示为采用G90或G91时

35、坐标计算方法。选择G90方式时R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，R是指自初始点到R点的距离，Z是指自R点到孔底平面上Z点的距离。图 3-8（2）选择返回平面（G98、G99）由G98或G99决定刀具在返回时到达的平面图 3-9如指令了G98则自该程序段开始，刀具将返回到初始平面，如果指令了G99则返回到R点所在平面，如图3-9所示。通常加工一组相同的孔时加工第一个孔后用G99返回到R，加工最后一个孔后用G98返回到初始平面。 （3）孔加工循环方式G73G89 孔加工循环方式指令一般格式如下： G73G89 X Y Z R Q P F K XY 平面定位点坐标值，可以用绝对值也可以用增

36、量值； Z 指定孔底平面的位置，可以用绝对值也可以用增量值； R 指定R点所在平面的位置，可以用绝对值也可以用增量值； Q 在G73或G83方式中用来指定每次加工深度，在G76或G87方式中规定位移量。Q值一律取增量值，而与G91和G90的选择无关； P 用来指定刀具在孔底的暂停时间，与在G04中指定P的时间单位一样，即以ms为单位，不使用小数点； F 指定孔加工切削进给速度。这个指令为模态指令，即使取消了固定循环在其后的加工中仍然有效； K 指令孔加工重复的次数，忽略这个参数时就认为是K1，如果程序中选择了G90方式，刀具在原来孔的位置重复加工；如果选择G91，则用一个程序段就能实现分布在一

37、条直线上的若干个等距离孔的加工，K只在被指令的程序段中有效。 取消孔加工方式用G80，而如果中间出现了任何01组的G代码，则孔加工方式也会自动取消，因此用G01、G00、G02、G03可以取消固定循环，其效果与G80一样。3、固定循环指令（1）高速深孔往复排屑钻G73程序格式：G73 XY ZRQF G73指令用于深孔加工，孔加工动作如图3-10 a所示，该固定循环用于Z轴方向的间歇进给，使深孔加工时可以较容易地实现断屑和排屑，减少退刀量，进行高效率的加工。Q值为每次的背吃刀量（增量值且用正值表示），必须保证Qd，退刀用快速，退刀量“d”由参数设定。图3-10（2）深孔往复排屑钻G83程序格式

38、：G83 XY ZRQF G83指令同样用于深孔加工，孔加工动作如图3-10b所示，与G73略有不同的是每次刀具间歇进给后退至R点平面，此处的“d”表示刀具间歇进给每次下降时由快进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，距离由参数来设定。（3）精镗孔G76 程序格式： C76 XYZRQP F 孔加工的动作如图3-11所示，图中P表示在孔底有暂停，0SS表示主轴有准停，Q表示刀具移动量。精镗时为了不使 图 3-11刀具在退刀过程中划伤孔的表面，可以使用精镗循环G76指令。机床执行G76时，刀具从初始点移至R点，并开始进行精镗切削，直至孔底主轴停止，向刀尖反方向移动（偏移一个Q值），

39、然后快速退刀，刀具复位，Q值总是为正值，若使用负值，负号将被忽略。偏移时刀头移动的方向预先由参数设定。 （4）钻孔G81和锪孔G82 程序格式： G81 XYZRF G82 XYZRPFG8l指令的动作循环为，X、Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作，如图3-12所示。G82与G81动作相似，唯一不同之处是G82在孔底增加了暂停，因而适用于盲孔、锪孔或镗阶梯孔的加工，以提高孔底表面加工精度，而G81 只适用于一般孔的加工。 图 3-12 （5）攻右旋螺纹G84与左旋螺纹G741）普通攻螺纹循环程序格式： G84 X YZRF G74 X YZ RF G84指令使主轴从R点至Z点时，刀具正向进

40、给，主轴正转，到孔底时主轴反转，返回到R点平面后主轴恢复正转。G74指令使主轴攻螺纹时反转，到孔底正转，返回到R点时恢复反转。2）刚性攻螺纹循环设定刚性方式，指令M29；此时，主轴停止，刚性方式有效。可以指定右旋或左旋攻螺纹循环，攻螺纹循环在下一个程序段中指定。M29为刚性攻螺纹准备辅助功能。指定G80可以清除刚性方式，其它固定循环G代码或01组G代码也可以清除刚性方式，刚性方式被关闭，此时，主轴停止。刚性方式也能用复位操作清除（复位键）。但是要记住，固定循环不能用复位操作复位。指令格式：M29；G74/G84 X YZRF；X Y；X Y；G80；说明： F值根据主轴转速与螺纹螺距计算,螺距

41、T= F/S； 速度进给倍率开关无效； 进给保持只能在该循环动作结束后执行； 如果在程序段中指令暂停，则在刀具到达孔底和返回R点时先执行暂停的动作。 使用刚性攻螺纹功能，机床必须有主轴编码器。（6）精镗孔G85与精镗阶梯孔G89 程序格式： G85 XYZRF G89 X YZ RPF 这两种孔的加工方式，刀具是以切削进给方式加工到孔底，然后又以切削进给方式返回到R点平面，因此适用于精镗孔，G89在孔底有暂停。（7）镗孔G86 程序格式： G86 XYZRF该指令是指刀具加工到孔底后，主轴停止，快速返回到R平面或初始平面后，主轴再重新启动。采用这种加工方式时，如果连续加工的孔问距较小可能出现刀

42、具已经定位到下一个孔的加工位置而主轴尚未达到规定的转速。显然加工中不允许出现这种现象，为此可以在各孔动作之间加入暂停指令G04，以使主轴达到规定转速。G74与G84指令也有类似情况，应注意避免。（8）反镗孔G87 程序格式： G87 XY ZRQF 反镗孔动作如图3-13所示，X轴和Y轴定位后，主轴定向停止，然后向刀尖的反方向移动Q值， 并快速定位到孔底。接着刀具向刀尖方向移动Q值，主轴正转，沿Z轴向上加工到Z点，这时主轴又定向停止，再次向原刀尖反方向位移Q值，然后快速移动到初始点（只能用G98）后刀尖返回一个原位移量，主轴正转，进行下一个程序段动作。采用这种循环方式时，只能让刀具返回到初始平

43、面而不能返回到R点平面，因为R点平面低于Z平面，本指令参数设定与G76相同。（9）镗孔循环G88 图3-13 程序格式： G88 X YZ RPF刀具到达孔底时延时，主轴停止，进入进给保持状态，在此情况下可以执行手动操作。但为了安全起见应先把刀具从孔中退出，以便再启动加工，刀具快速返回到R点或初始点，主轴正转，如图3-14所示。 （10）取消固定循环G80 G80用来取消固定循环，也可用G00、G01、G02、G03取消固定循环，其效果与G80一样。4、应用固定循环时的注意问题：（1）指定固定循环之前，必须用辅助功能M03使主轴正转，当使用了主轴停止转动指令M05之后， 图 3-14一定要重新

44、使主轴旋转后，再指定固定循环； （2）指定固定循环状态时，必须给出X、Y、Z、R中的每一个数据，固定循环才能执行； （3）操作时，若利用复位或急停按钮使数控装置停止，固定循环加工和加工数据仍然存在，所以再次加工时，应该使固定循环剩余动作进行到结束； （4）若程序中出现代码G00、G01、G02、G03时，循环方式及其加工数据也全部取消。 5、固定循环加工应用举例图3-15 例3-1 当需要重复使用固定循环指令时，可在固定循环加工指令参数中加入地址L作为重复调用次数。当加工图3-15所示零件时，应认真研究孔的分布规律，尽量简化程序。图中各孔按等间距线性分布，可使用重复固定循环加工指令。但采用这种

45、方式编程，在进入固定循环之前，刀具不能定位在第一孔的位置，而要向前移动一个孔的位置。因为在执行固定循环时，刀具要先定位后才执行钻孔的动作（图中10为零件厚度，Z坐标原点在零件上表面）。 程序如下：N01 G90 G54 X0 Y0 Z100.0；N02 G00 X-50.0 Y51.963 S800 M03；N03 G43 Z10.0 H01；N04 G91 G99 G81 X20.0 Z-18.0 R-5.0 F60 K4；N05 X10.0 Y-17.321；N06 X-20.0 K4；N07 X-10.0 Y-17.321；N08 X20.0 K5；N09 X10.0 Y-17.321；

46、N10 X-20.0 K5；N11 X10.0 Y-17.321；N12 X20.0 K5；N13 X-10.0 Y-17.321；N14 X-20.0 K4；N15 X10.0 Y-17.321；N16 X20.0 K3；N17 G80；N18 G90 G00 Z100.0；N19 X0 Y0 M05；N20 M30； 第四节 其它功能指令1、极坐标指令（G15、G16）数控加工程序可以用极坐标输入终点的坐标值（半径和角度）。指令格式为：G15；极坐标系指令取消 图3-16 G16；极坐标系指令有效极坐标的平面选择与圆弧插补的平面选择方法相同，即使用G17、G18、G19指令。如选择XY平面

47、，则X表示半径，Y表示角度，规定沿X轴的逆时针方向为角度的正方向，顺时针方向为角度的负方向，如图3-16中A点的坐标表示为X50.0 Y30.0。半径和角度可以用绝对值指令（G90），也可用增量值指令（G91）。当半径用绝对值指令时，局部坐标系原点为极坐标系中心；若用增量值指令时，当前点为极坐标系中心。2、比例缩放（G50、G51）对加工程序指定的图形指令进行缩放，有两种指令格式。（1） 比例因子相等指令格式为：G51 X Y Z P ；式中X Y Z 为比例缩放中心，以绝对值指定。P 为比例因子，指定范围为0.001999.999倍。利用上述指令，由P指定的比例因子，X、Y、Z作为比例缩放中

48、心，使下一个移动指令按比例缩放。如图3-17所示ABCD为程序指令的图形，abcd为缩放后的图形，O为缩放中心。比例缩放方式由G50取消，指令格式：G50； 图3-17（2） 各轴比例因子单独指定通过对各轴指定不同的比例，可以按各自比例缩放各轴尺寸。 指令格式：G51 X Y Z I J K ；式中X Y Z 为比例缩放中心，以绝对值指定。I、J、K为各轴（X、Y、Z）比例因子，指定范围为：0.0019.999 比例缩放方式由G50取消。注意：比例系数I、J、K不用小数点。3、 坐标系旋转功能（G68、G69）使用坐标系旋转功能可以旋转一个编程图形，相当于实际位置相对于编程位置旋转了某一角度。

49、当一个图形 图3-18由若干个相同形状的图形组成，且分布在由一个图形旋转便可得到的位置上时，只要编这个形状的程序并进行旋转，就可以得到这个图形。这就是坐标系旋转功能。如图3-18所示1为程序指令的图形，2为旋转后的图形，O为旋转中心。指令格式： G68 X Y R ； 式中X Y 为旋转中心的坐标值，R 为旋转角度（单位：），指定范围为360“+”表示逆时针方向，“-”表示顺时针方向。可为绝对值，也可为增量值。取消坐标系旋转用G69，指令格式为：G69；第四章 主轴、辅助功能和换刀第1节 主轴、辅助功能一、主轴功能 主轴功能也称主轴转速功能或S功能，它是定义主轴转速的功能。主轴功能由S及后面的数字组成，单位为rmin。如S1000表示主轴转速为1000rmin。编程时除了用S功能指定主轴转速外，还要用M功能指定主轴的转向及停止，即M03、M04、M05分别表示主轴正转、反转和主轴停止。二、辅助功能 辅助功能也称M功能