第二节 数控铣床和加工中心编程

1、第二节 数控铣床和加工中心编程一、数控铣床和加工中心分类及编程特点一、数控铣床和加工中心分类及编程特点u数控铣床数控铣床 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。数控铣床的类型主要有以下几种： 数控立式铣床 数控卧式铣床 万能数控铣床 龙门式数控铣床数控铣床的分类立式铣床 立式立式铣床铣床数控铣床的分类卧式卧式铣床铣床数控铣床的分类立卧立卧两用两用数控铣床的分类龙门式龙门式数控铣床的功能平面类零件 数控铣削加工的零件数控铣床的功能变变斜斜角角类类零零件件的的加加工工数控铣床的功能曲面曲面类零

2、类零件的件的加工加工数控铣削加工的零件 圆柱铣刀刀柄盘铣刀刀柄锥柄钻头刀柄直柄钻头刀柄镗刀刀柄丝锥刀柄常用的刀柄常用的刀柄13刀 柄常用铣刀：常用铣刀： (1)圆柱铣刀 圆柱铣刀主要用于卧式铣床加工平面。铣刀的材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱表面上，无副切削刃。 (2)面铣刀 面铣刀主要用于立式铣床加工平面和台阶面等。面铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上或圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。面铣面铣刀刀主要用在立式铣床或式铣床上加工台阶面和平主要用在立式铣床或式铣床上加工台阶面和平面，特别适合较大平面的加工。面，特别适合较大平面的加工。 (3)(3)立铣刀立铣刀 立铣刀是数控铣削加工中应用最

3、广的一种铣加工中心刀。它主要用于立式铣床上加工凹槽、台阶面和成型面等。立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱表面上，副切削刃分布在铣刀的端面上，并且端面中心有中心孔，因此铣削时一般不能沿铣刀轴向作进给运动，而只能沿铣刀径向作进给运动。 立（端）铣刀球头刀球头刀：球头刀是刀刃类似球头的装配于铣床上用于铣削各种曲面、圆弧沟槽的刀具。球头铣刀也叫R刀，球头铣刀可以铣削模具钢、铸铁、碳素钢、合金钢、工具钢、一般铁材，属于立铣刀。球头铣刀可以在高温环境下正常作业。 (4)(4)键槽铣刀键槽铣刀 键槽铣刀主要用于立式铣床上加工圆头封闭键加工中心槽等。该铣刀外形似立铣刀，端面无顶尖孔，端面刀齿从外圆开止轴心，且螺

4、旋角较小，增强了端面刀齿的强度。端面刀齿上的切削刃为主切削刃，圆柱面上的切削刃为副切削刃。 主要用于主要用于加工圆头封闭键槽，使用它加加工圆头封闭键槽，使用它加工时，要作多次垂直进给和纵向进给才工时，要作多次垂直进给和纵向进给才能完成键槽加工能完成键槽加工。 (5)(5)模具铣刀模具铣刀 模具铣刀主要用于立式铣床上加工模具型腔、三维成型表面等。模具铣刀按工作部分形状不同，可分为圆柱形球头铣刀、圆锥形球头铣刀和圆锥形立铣刀三种形式。常用铣刀 (6)角度铣刀 角度铣刀主要用于卧式铣床上加工各种角度槽、斜面等 (7)锯片铣刀 锯片铣刀主要用于大多数材料的切槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口实验的槽

5、加工和齿轮毛坯粗齿加工等。（1）圆柱铣刀）圆柱铣刀（2）模）模数铣刀数铣刀（3）凸圆）凸圆弧铣刀弧铣刀工件：工件：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（4）三面）三面刃铣刀刃铣刀（5）键槽键槽铣刀铣刀（6）立铣立铣刀刀（7）双角双角铣刀铣刀2021-12-1420硬质合金刀具硬质合金刀具四大系列四大系列钻头钻头铰刀铰刀螺纹刀具螺纹刀具铣刀铣刀u加工中心的分类加工中心的分类（1）按主轴加工时的空间位置分类 立式加工中心 卧式加工中心 龙门式加工中心 复合加工中心 （2）按工艺用途分类 镗铣加工中心 ：用于箱体，壳体以及各种复杂零件特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工，适合多品种小批量生产。 复合

6、加工中心：主轴头可自动回转，进行立，卧加工。u数控铣床和加工中心的编程特点数控铣床和加工中心的编程特点1.固定循环指令 此功能可进行钻孔、扩孔、绞孔和镗孔等加工，提高编程工作效率。 2.刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。3.刀具长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。4.比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实

7、现。5.旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。6.子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。7.宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。M指令(或辅助功能)G 指 令指 令 ( 准 备 功 能准 备 功 能 )（1 1）螺旋线插补指令）螺旋线插补指令螺旋线的形成是刀具作圆弧插补运动的同时与之同步地作轴向运动 其指令格式为：式中：G02、G03为螺旋线的旋向，其定义同圆弧；X、Y、Z为螺旋线的

8、终点坐标；I、J为圆弧圆心在相应平面上对于螺旋线起点的坐标；R为螺旋线相应平面上的投影半径；K为螺旋线的导程。（2 2）渐开线插补指令）渐开线插补指令 其指令格式为： G02.2/G03.2 X_ Y_ I_ J_ R_ F_ G02.2为顺时针渐开线插补，G03.2为逆时针渐开线插补；X、Y、Z为渐开线的终点坐标；I、J为渐开线曲线基圆中心相对起点的坐标增量；R为基圆半径。（3 3）图形缩放指令）图形缩放指令G51G51、G50G50 指令格式：指令格式： G51 X_Y_Z_P_G51 X_Y_Z_P_ 以给定点以给定点(X(X，Y Y，Z)Z)为缩放中心，将图形放大到原始图为缩放中心，将

9、图形放大到原始图形的形的P P倍；如省略倍；如省略(X(X，Y Y，Z)Z)，则以程序原点为缩放中心。，则以程序原点为缩放中心。例如：例如：G51 P2G51 P2表示以程序原点为缩放中心表示以程序原点为缩放中心，将图放大一倍；，将图放大一倍；G51 X15G51 X15Y15Y15P2P2表示以给定点表示以给定点(15(15，15)15)为缩放中心，将为缩放中心，将图形放大一倍。图形放大一倍。 G50 G50 关闭缩放功能关闭缩放功能G51G51 图形缩放图形缩放指令应用指令应用实例实例 如图所示，起刀点为如图所示，起刀点为X10 Y-10X10 Y-10，编程如下：，编程如下：O0001

10、/O0001 /* *主程序主程序N100 G92 X-50 Y-30N100 G92 X-50 Y-30N110 G51 P2N110 G51 P2N120 M98 P0100N120 M98 P0100N130 G50N130 G50N140 M30N140 M30O0100 /O0100 /* *子程序子程序N10 G00 G90 X0. Y-10. F100N10 G00 G90 X0. Y-10. F100N20 G02 X0. Y10. I0. J10.N20 G02 X0. Y10. I0. J10.N30 G01 X15. Y0.N30 G01 X15. Y0.N40 G01

11、X0. Y-10.N40 G01 X0. Y-10.N50 M99 /N50 M99 /* *子程序返回子程序返回(4)(4)镜像功能指令镜像功能指令G24G24，G25G25格式：G24 X Y Z M98 P G25 X Y ZG24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互取消，G25为缺省值。N100 G25 Y0； 取消镜像N110 M05；N120 M30； 子程序（的加工程序）：O100N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01；N210 Y1.0N220 Z-98.0；N230 G01 Z-7.0 F100；N

12、240 Y25.0；N250 X10.0；N260 G03 X10.0 Y-10.0 I10.0；N270 G01 Y-10.0；N280 X-25.0；N290 G00 Z105.0；N300 G40 X-5.0 Y-10.0；N310 M99；O0003 主程序N10 G91 G17 M03；N20 M98 P100； 加工N30 G24 X0； Y轴镜像，位置为X=0N40 M98 P100； 加工N50 G24 X0 Y0； X、Y轴镜像，位置为(0,0)N60 M98 P100； 加工N70 G25 X0； 取消Y轴镜像N80 G24 Y0； X轴镜像N90 M98 P100； 加工

13、式中：X、Y旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定)。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。R-旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。(5) (5) 图形旋转指令图形旋转指令G68G68、G69G69 编程格式：G68 X Y R . G69 图形旋转指图形旋转指令应用实例令应用实例如图所示，起刀点为如图所示，起刀点为XO Y0XO Y0， 编程如下：编程如下： O0002 /O0002 /* *主程序主程序N100 G90 G00 X0 Y0;N100 G90 G00 X0 Y0;N110

14、G68 R45;N110 G68 R45;N120 M98 P0200;N120 M98 P0200;/ /* *旋转加工八次旋转加工八次N250 G68 R45;N250 G68 R45;N260 M98 P0200;N260 M98 P0200;N270 G69;N270 G69;N280 M30;N280 M30;O0200 /O0200 /* *子程序子程序N10 G91 G17;N10 G91 G17;N20 G01 X20 Y0 F250;N20 G01 X20 Y0 F250;N30 G03 X20 Y0 R10;N30 G03 X20 Y0 R10;N40 G03 X-10 Y

15、0 R5;N40 G03 X-10 Y0 R5;N50 G02 X-10 Y0 R5;N50 G02 X-10 Y0 R5;N60 G00 X-20 Y0;N60 G00 X-20 Y0;N70 M99; N70 M99; 返回参考点校验功能返回参考点校验功能G27G27 程序中的这项功能，用于检查机床是否能准确返回参考点 指令格式：G27 X_Y_ 当执行G27指令后，返回各轴参考点指示灯分别点亮。当使用刀具补偿功能时，指示灯是不亮的，所以在取消刀具补偿功能后，才能使用G27指令。当返回参考点校验功能程序段完成，需要使机械系统停止，必须在下一个程序段后增加M00或M01等辅助功能或在单程序段

16、情况下运行。 自动返回参考点自动返回参考点G28G28 指令格式：指令格式： G28 X_Y_G28 X_Y_ 或或G28 Z_X_G28 Z_X_ 或或G28 Y_Z_G28 Y_Z_ 其中其中X X、Y Y、Z Z为中间点位置坐标，指令执行后，所有的为中间点位置坐标，指令执行后，所有的受控轴都将快速定位到中间点受控轴都将快速定位到中间点, ,然后再从中间点到参考然后再从中间点到参考点。点。 G28G28指令一般用于自动换刀，所以使用指令一般用于自动换刀，所以使用G28G28指令时，应指令时，应取消刀具的补偿功能。取消刀具的补偿功能。 参考点自动返回指令G29 从参考点自动返回(G29) 从

17、参考点自动返回指令G29的形式为： G29 X_Y_ 或G29 Z_X_ 或G29 Y_Z_ 这条指令一般紧跟在G28指令后使用，指令中的X、Y、Z坐标值是执行完G29后，刀具应到达的坐标点。它的动作顺序是从参考点快速到达G28指令的中间点，再从中间点移动到G29指令的点定位，其动作与G00动作相同。 第二参考点返回指令第二参考点返回指令G30G30 指令格式：指令格式： G30 X_Y_G30 X_Y_ 或或G30 Z_X_G30 Z_X_ 或或G30 Y_Z_G30 Y_Z_ G30为第二参考点返回，该功能与G28指令相似。不同之处是刀具自动返回第二参考点，而第二参考点的位置是由参数来设定

18、的，G30指令必须在执行返回第一参考点后才有效。如G30指令后面直接跟G29指令，则刀具将经由G30指定的(坐标值为x、y、z)的中间点移到G29指令的返回点定位，类似于G28后跟G29指令。通常G30指令用于自动换刀位置与参考点不同的场合，而且在使用G30前，同G28一样应先取消刀具补偿。 G30 X190 Z50固定循环的程序格式如下：固定循环的程序格式如下：G98（或G99）G73(或G74或G76或G80G89)X Y Z R Q P F L 式中第一个G代码（G98或G99）指定返回点平面，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，G

19、74，G76和G81G89中的任一个。 X、Y为孔位数据，指被加工孔的位置；Z为孔底坐标（与G90或G91的选择有关）；R为安全面的坐标值（与G90或G91的选择有关） ；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指定刀具在孔底的暂停时间；F为切削进给速度； L 指定固定循环的次数。G73、G74、G76和G81G89、Z、R、P、F、Q、都是模态指令。G80、G01G03等代码可以取消循环固定循环。 （5） 固定循环功能指令 G98与G99示意图：G98：回初始点平面G99：回R基准平面1、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

20、时容易排屑，减少退刀量，提高加工效率。Q值为每次的进给深度，退刀用快速，其值d为每次的退刀量。指令格式为：G73 X Y Z R Q P F Ldd2、钻孔循环(钻中心孔) G81 G81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。指令格式为：G81 X Y Z R F LG81：点钻循环应用实例加工如图所示的四个孔，采用钻削加工。N10 M03 S300;N20 G00 G54 G90 X0 Y0 Z20.0;N30 G99 G81 X-45.0 Y-25.0 Z-20.0 R5.0 F80;N40 X-45.0 Y25.0;N50 X45.0 Y25.0; N6

21、0 X45.0 Y-25.0; N70 G00 X0 Y0 Z20.0;N80 M05;N90 M30;3、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。暂停时间由地址P给出。此指令主要用于加工盲孔，以提高孔深精度。指令格式为：G82 X Y Z R P F L;第6章数控铣床编程4、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给出，其值q为增量值。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。指令格式为：G83 X Y Z R Q F Ldd5、镗孔循环 G89 G89指令与G82相同，在孔底时

22、主轴停止，然后快速退回。指令格式为：G89 X Y Z R P F L 6、右旋螺纹加工循环指令G84从R点到Z点攻丝时，刀具正向进给，主轴正转。到孔底部时，主轴反转，刀具以反向进给速度退出，F表示导程。指令格式为：G84 X Y Z R P F L7、左旋螺纹加工循环指令G74 G74指令用于切削左旋螺纹孔。主轴反转进刀，正转退刀，正好与G84指令中的主轴转向相反，其它运动均与G84指令相同。8、取消固定循环取消固定循环G80。该指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。用G00G03指令之一亦可注销固定循环。三、加工中心的自动换刀三、加工中心的自动换刀自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两

23、部分组成。选刀:是刀库按照选刀指令( Txx 指令)自动将要用的刀具移动到换刀位置,完成选刀过程，为下面换刀做好准备。换刀:（M06）是把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。换刀方式换刀方式刀库刀库主轴运动换刀主轴运动换刀机械手换刀机械手换刀选刀和换刀方式：T01 M06M06 T01换刀动作编程安排时的注意事项（1）换刀动作必须在主轴停转的条件下进行，主轴准停指令（M19）。（2）换刀位置应远离工件及夹具，保证有足够的换刀空间（3）为提高效率，应将选刀动作与机床加工动作在时间上重合起来（4）若换刀位置在参考点处，换刀后，使用G29返回下一道工序的起始位置（5）换到后，不要忘记重新

24、启动主轴指令，否则加工将无法进行铣加工编程实例铣加工编程实例 在数控机床上在数控机床上加工如图所示加工如图所示的零件，选择的零件，选择1616的立铣刀的立铣刀进行加工，设进行加工，设安全平面高度安全平面高度为为30mm30mm，进刀，进刀/ /退刀方式为圆退刀方式为圆弧切向进刀弧切向进刀/ /退退刀。刀。 数控加工程序数控加工程序O0009; O0009; 第0009号程序，铣削连杆N10 G54 G90 G00 X0 Y0;N10 G54 G90 G00 X0 Y0;设置程序原点N15 Z30.;N15 Z30.;进刀至安全面高度N20 X36.0 S1000 M03; N20 X36.0

25、S1000 M03; 将刀具移出工件右端面一个刀具直径，启动主轴N30 M08;N30 M08;打开冷却液N40 G01 Z8. F20;N40 G01 Z8. F20;进刀至8mm高度处，铣第一个圆N50 G42 D01 G02 X20.I-8.J0 Fl00;N50 G42 D01 G02 X20.I-8.J0 Fl00;刀具半径右补偿，圆弧引入切向进刀点8N60 G03 X-20. Y0. I-20. J0.;N60 G03 X-20. Y0. I-20. J0.;圆弧插补铣半圆N70 G03 X20. Y0. I20. J0.;N70 G03 X20. Y0. I20. J0.;圆弧插

26、补铣半圆N80 G40 G02 X36. I8. J0.;N80 G40 G02 X36. I8. J0.;圆弧引出切向退刀N90 G00 Z30.;N90 G00 Z30.; 抬刀至安全面高度N100 X-110. Y0.;N100 X-110. Y0.;将刀具移出工件左端面一个刀具直径N110 G01 Z8. F20;N110 G01 Z8. F20;进刀至8mm高度处，铣第二个圆 N120 G42 D1 G02 X-94. Y0. 18. J0 F100;N120 G42 D1 G02 X-94. Y0. 18. J0 F100;刀具半径右补偿，圆弧引入切向进刀点3N130 G03 X-

27、70. I12. J0.;N130 G03 X-70. I12. J0.; 圆弧插补铣半圆N140 G03 X-94. I-12. J0.;N140 G03 X-94. I-12. J0.; 圆弧插补铣半圆N150 G40 G02 X-110. I-8. J0.;N150 G40 G02 X-110. I-8. J0.; 圆弧引出切向退刀N160 G00 Z30.;N160 G00 Z30.; 抬刀至安全面高度N170 X36. Y0.;N170 X36. Y0.; 将刀具移出工件右端面一个刀具直径N180 G01 Z-1. F20;N180 G01 Z-1. F20; 进刀至工件底面下的-1

28、mm处，铣整个轮廓N190 G42 D01 G02 X20. I-8. J0. Fl00; N190 G42 D01 G02 X20. I-8. J0. Fl00; 刀具半径右补偿，圆弧引入切向进刀点8N200 G03 X-1.951 Y19.905 I-10. J0.; N200 G03 X-1.951 Y19.905 I-10. J0.; 圆弧插补至点6N210 G01 X-83.165 Y11.943;N210 G01 X-83.165 Y11.943; 直线插补至点7N220 G03 Y-11.943 I1.165 J-11.943; N220 G03 Y-11.943 I1.165

29、J-11.943; 圆弧插补至点4N230 G01 X-1.951 Y-19.905;N230 G01 X-1.951 Y-19.905; 直线插补至点5N240 G03 X20. Y0. I1.951 J19.905; N240 G03 X20. Y0. I1.951 J19.905; 圆弧插补至点8N250 G40 G02 X36. I8. J0.;N250 G40 G02 X36. I8. J0.; 圆弧引出切向退刀N260 G00 Z30.;N260 G00 Z30.; 抬刀至安全面高度N270 M30N270 M30 例. 见下图所示，用20的刀具加工下图轮廓，用16的刀具加工下图凹

30、台，用6、 8的刀具加工孔。O5002N10 G92 X-20 Y-20 Z100; N20 M03 S500; N30 M06 T01;N40 G00 G43 Z-23 H01;N50 G01 G41 X0 Y-8 D01 F100;N60 Y42;N70 X7 Y56;N80 X80;N90 Y46;N100 G02 X70 Y0 R10;N110 G01 X-10;N120 G00 G40 X-20 Y-20; N130 G49 Z100; N140 M06 T02; N150 G00 G43 Z-10 H02;N160 X5 Y-10;N170 G01 Y66 F100;N180 X1

31、9;N190 Y-10;N200 X20;N210 Y66;N220 G49 Z100;N230 G00 X-20 Y-20;N240 M06 T03;N250 G00 G43 Z10 H03; N260 G98 G73 X14 Y26 Z-23 R-6 Q-5F50;N270 G98 G73 X42 Y40 Z-23 R4 Q-5F50;N280 G98 G73 X42 Y12 Z-23 R4 Q-5F50;N290 G98 G73 X56 Y26 Z-23 R4 Q-5F50;N300 G00 G49 Z100;N310 M06 T04;N320 G00 G43 Z10 H04; N330

32、 G98 G73 X14 Y40 Z-23 R-6 Q-5F50;N340 G98 G73 X42 Y26 Z-23 R4 Q-5F50;N350 G98 G73 X56 Y12 Z-23 R4 Q-5F50;N360 G00 G49 Z100;N370 X-20 Y-20;N380 M05;N390 M30;例. 见下图所示，用20的刀具加工周边轮廓，用16的刀具加工凹台，用8的钻头加工孔，刀具的起点位置(-20,-20,100),垫铁例. 见下图所示，用20的刀具加工周边轮廓，用16的刀具加工凹台，用8的钻头加工孔垫铁N10 G92 X-20Y-20 Z100;N20 M03 S500;N

33、30 M06 T01;N40 G00 G43 Z-23 H01;N50 G01 G41 X0 Y-8 D01 F100;N60 Y56;N70 X80;N80 Y0;N90 X-10;N100 G00 G40 X-20 Y-20; N110 G49 Z100;N120 M06 T2; N130 G00 G43 Z-10 H02;N140 X5 Y-10;N150 G01 Y70 F100;N160 X13;N170 Y-10;N180 X14;N190 Y70;N200 G00 X75;N210 G01 Y-10 F100;N220 X67;N230 Y70;N240 X66;N250 Y-10;N260 G49 Z100;N270 G00 X-20 Y-20;N280 M06 T03;N