第4章 数控铣床编程与操作(4.1-4.7)

1、第4章 数控铣床编程与操作v4.1 数控铣床的主要功能与分类v4.2 数控铣床加工工艺分析v4.3 数控铣床BEIJING-FANUC 0i-MB操作面板v4.4 F、S功能指令v4.5 数控铣床对刀方法实训v4.6 轮廓加工v4.7 孔系加工 v习题四 4.1 数控铣床的主要功能与分类数控铣床的主要功能与分类数控铣床按其主轴位置的不同分三类： 1、立式数控铣床 2、卧式数控铣床 3、立、卧两用数控铣床 数控铣床从机床数控系统控制的坐标轴数量分: 2.5坐标联动数控铣床、3坐标联动数控铣床、4坐标联动数控铣床和5坐标联动数控铣床等。 1、立式数控铣床 其主轴垂直于水平面。 小型数控铣床一般都采

2、用工作台移动、升降及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床结构相似； 中型数控铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动； 大型数控铣床因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动方式，其主轴可以在龙门架的纵向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向移动，这类结构又称之为龙门数控铣床。图4-1 各类数控铣床示意图 2、卧式数控铣床 其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标加工。3、立、卧两用数控铣床 它的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用

3、范围更广，功能更全，选择的加工对象和余地更大，给用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需要一台这样的机床就行了。 4、坐标轴联动数控铣床 （1）2.5坐标联动数控铣床 机床只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工。 （2）3坐标联动数控铣床 机床能进行X、Y、Z三个坐标轴联动加工。目前3坐标数控立式铣床仍占大多数。 （3）4坐标联动数控铣床 机床主轴可以绕X、Y、Z三个坐标轴和其中一个轴作数控摆角运动。 （4）5坐标联动数控铣床 机床主轴可以绕X、Y、Z三个坐标轴和其中两个轴作数控摆角运动。4.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分

4、析4.2.1 数控铣削刀具类型4.2.2 数控铣削加工工艺分析4.2.1 数控铣削刀具类型1、铣削用刀具（1）面铣刀（2）立铣刀（3）模具铣刀（4）键槽铣刀 2、孔加工用刀具 （1）数控钻头 （2）扩孔刀具（3）铰刀（4）镗刀 （5）螺纹刀具 （6）复合（组合）孔加工数控刀具 1、铣削用刀具（1）面铣刀（2）立铣刀（3）模具铣刀（4）键槽铣刀（1）面铣刀 面铣刀圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。可用于立式铣床或卧式铣床上加工面积较大的平面和台阶面。 硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质

5、合金面铣刀按刀片和刀齿安装方式的不同，可分为整体焊接式、机夹焊接式和可转位式三种。图42 常用硬质合金面铣刀的种类（2）立铣刀 立铣刀是数控铣床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。主要用于加工凹槽、台阶面和小的平面。 立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。立铣刀按端部切削刃的不同可分为过中心刃和不过中心刃两种。由于不过中心刃立铣刀端面中心处无切削刃，所以它不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。按螺旋角大小可分为30、40、60等几种形式

6、；按齿数可分为粗齿、中齿、细齿三种。图43 高速钢立铣刀 图44 硬质合金立铣刀 （3）模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给，主要用于加工模具型腔和凸模成形表面，是加工金属模具型面的铣刀的通称。国家标准规定直径d=463mm。 图45 模具铣刀（4）键槽铣刀 键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立铣刀，又像钻头，主要用于加工圆头封闭键槽。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d=222mm，锥柄

7、键槽铣刀直径d=1450mm，键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后铣刀直径不变。图46 键槽铣刀2、孔加工用刀具（1）数控钻头 （2）扩孔刀具（3）铰刀（4）镗刀 （5）螺纹刀具 （6）复合（组合）孔加工数控刀具 （1）数控钻头 钻削加工中最常用的刀具为麻花钻，它是一种粗加工用刀具，其常用规格为0.180mm。按柄部形状分为直柄麻花钻和锥柄麻花钻；按制造材料分为高速钢麻花钻和硬质合金麻花钻。硬质合金麻花钻一般制成镶片焊接式，直径在5mm以下的硬质合金麻花钻通常制成整体式。如图4-7、4-8所示 在生产

8、中采用多种措施修磨麻花钻的结构：把主切削刃修磨成折线刃或圆弧刃，以增长切削刃、提高钻尖寿命；把横刃修磨短，以减小轴向力，增大横刃的前角；修磨前刀面，增大钻心处的前角；修磨刃带，以减小其与已加工孔孔壁的摩擦；在主切削刃上开出分屑槽，以便于排屑等，就形成了一种新型的钻头，即群钻，如图4-9所示 。 图47 高速钢麻花钻 图48 硬质合金钻削刀具图49 标准型群钻的结构 （2）扩孔刀具 扩孔是对已钻出、铸(锻)出或冲出的孔进行进一步加工，数控机床上扩孔多采用扩孔钻加工。扩孔钻的切削刃较多，一般为34个切削刃，切削导向性好；扩孔钻扩孔加工余量小，一般为2-4mm，扩孔钻主切削刃短，容屑槽较麻花钻小，刀

9、体刚度好；没有横刃，切削时轴向力小。 扩孔钻切削部分的材料，分为高速钢和硬质合金两种。其刀柄部分结构，有整体直柄，主要用于直径小的扩孔钻；整体锥柄，主要用于中等直径的扩孔钻；套式，主要用于直径较大的扩孔钻。图410 扩孔钻 （3）铰刀 铰刀是对中小直径孔进行半精加工和精加工的刀具，刀具齿数多，槽底直径大、导向性及刚性好。铰削时，铰刀从工件的孔壁上切除微量的金属层，使被加工孔的精度和表面质量得到提高(一般可达到IT6IT8、Ral.60.4mm)。在铰孔之前，被加工孔一般需经过钻孔或钻、扩孔加工。根据铰刀的结构不同，可以加工圆柱孔、圆锥孔；按制造材料分为高速钢铰刀（如图411所示）和硬质合金铰刀

10、（如图412所示）。 图411 高速钢铰刀图412 硬质合金铰刀 （4）镗刀 镗刀用于加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔，特别是有位置精度要求的孔和孔系。镗刀的类型按切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀；按工件的加工表面特征可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀；按刀具结构可分为整体式、装配式和可调式。图413 单刃镗刀 图414 双刃镗刀图415 微调镗刀（5）螺纹刀具 内螺纹的加工根据孔径的大小，一般情况下，M6M20之间的螺纹通常采用丝锥攻螺纹的方式加工。M20以上的内螺纹，可采用铣削或镗削加工。图416 螺纹刀具 （6）复合（组合）孔加工数控刀具

11、集合了钻头、铰刀、扩（锪）孔及挤压刀具的新结构、新技术，整体式、机夹式、专用复合（组合）孔加工数控刀具研发速度很快。总体而言：采用镶嵌模块式硬质（超硬）材料切削刃（含齿冠）及油孔内冷却、大螺旋槽等结构是其前发展趋势。图417 复合刀具 4.2.2 数控铣削加工工艺分析一、数控铣床夹具与安装二、数控铣床上工件的找正三、铣削加工切削用量的选择1、数控铣床夹具与安装（1）通用夹具1）机用虎钳 2）三爪卡盘3）圆盘工作台4）分度工作台5）压板夹紧安装2、组合夹具 3、专用夹具4、可调夹具（1）通用夹具1）机用虎钳 在数控铣削加工中，当粗加工、半精加工和加工精度要求不高时，对于较小的零件是利用机用虎钳进

12、行装夹的。常用来装夹矩形和圆柱形一类的工件。图418 机用虎钳（1）通用夹具2）三爪卡盘 在数控铣床上加工时，对于结构尺寸不大且零件外表面不需要加工的圆形表面，还可以利用三爪卡盘进行装夹。 图419 三爪卡盘 （1）通用夹具3）圆盘工作台 圆盘工作台用于比较规则的内外圆弧面零件的装夹。图420 圆盘工作台 （1）通用夹具4）分度工作台 图421为数控气动立卧式分度工作台。端齿盘为分度元件，靠气动转位分度，可完成5为基数的整倍垂直(或水平)回转坐标的分度。适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。图421 分度工作台 （1）通用夹具 5）压板夹紧安装 在单件或少量生产和不便于使用夹

13、具夹持的情况下，常常直接在铣床工作台上安装工件，利用压板、螺母、螺栓将工件夹紧。图422 压板夹紧安装 （2）组合夹具 组合夹具是由一套预先制造好的标准元件和部件，根据要求组装成的夹具。当产品变换时，可方便地拆成标准元件，以便组合成新的夹具。它适合于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。图423 槽系组合夹具组装过程示意图（3）专用夹具 专用夹具是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，仅用于一个具体零件的具体工序，因此它适用于固定产品的大批量生产，以提高生产效率。（4）可调夹具 包括通用可调夹具和专用可调夹具，它是通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通

14、用夹具和专用夹具的优点。 图424 通用可调夹具系统2、数控铣床上工件的找正 工件在空间有了明确位置之后，为了保证零件的几何形状和相互位置正确，还必须使工件相对于数控铣床和铣刀有一个正确的位置，因此需要进行找正。数控铣床进行工件的找正装夹时，必须将工件的基准表面，即工件坐标系的X轴和Y轴，找正到与数控铣床的X轴和Y轴平行。 数控铣床进行工件的找正的方法，可以直接利用工件的基准线、面来找正。 图425 工件平面上线印找正 图426 用直角尺找正图427 用划线盘找正图428 用百分表找正机用虎钳 3、铣削加工切削用量的选择 切削用量主要包括：（1）铣削深度ap(或ae)（2）主轴转速n(切削速度

15、VC)（3）进给速度Vf。（1）铣削深度ap(或ae) 背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ap为切削层深度；而圆周铣削时，ap为被加工表面的宽度。 侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae为切削层深度。图424 通用可调夹具系统图429 铣削切削用量因此，铣削深度在周铣时为侧吃刀量ae，在端铣时为背吃刀量ap。 （2）主轴转速n(切削速度VC) 主轴转速n(r/min)由切削速度Vc来选定。式中：d刀具直径，mm； VC切削速度，m/min，由刀具耐用度决定。 切削速度大，能提高生产效率，但切削速

16、度与刀具耐用度成反比，所以切削速度的选取主要取决于刀具耐用度。选取切削速度时可根据实际经验或参阅有关手册，如参考表41选取。 表41 铣削时的切削速度工工 件件 材材 料料硬度硬度(HBS)(HBS)切削速度切削速度v vc c/ mm/ mmminmin-1-1高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀钢钢22522518-4218-4266-15066-150225-325225-32512-3612-3654-12054-120325-425325-4256-216-2136-7536-75铸铸 铁铁19019021-3621-3666-15066-150190-260190-2609

17、-189-1845-9045-90160-320160-3204.5-104.5-1021-3021-30（3）进给速度Vf的确定 进给速度Vf是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mmmin。 Vf = fzzn 式中：n主轴转速，r/min； z刀具齿数； fz每齿进给量，mm/齿，由刀具耐用度决定，表4-2 。 工件工件 材材 料料每齿进给量每齿进给量f fz z/mm/mmz z-1-1粗粗 铣铣精精 铣铣高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀钢钢0.10-0.150.10-0.150.10-0.250.10-0.250.0

18、2-0.050.02-0.050.10-0.150.10-0.15铸铸 铁铁0.12-0.200.12-0.200.15-0.300.15-0.30表42 铣刀每齿进给量fz 切削用量的选择原则 切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，主轴转速n、进给速度Vf和铣削深度ap（或ac）三者能相互适应，以形成最佳切削用量。切削用量的选择可参阅表43。 表43 切削用量的选取（高速钢立铣刀、粗铣） 工件工件 材材 料料铸铁铸铁铝铝钢钢刀具刀具直径直径（mmmm）刀槽刀槽数数转速转速（r/minr/min）进给速度进给速度（mm/minmm/min）转速转速（r

19、/minr/min）进给速度进给速度（mm/minmm/min）转速转速（r/minr/min）进给速度进给速度（mm/minmm/min）切削速度切削速度（m/minm/min）每齿进给每齿进给量量（mm/mm/齿）齿）切削速度切削速度（m/minm/min）每齿进给每齿进给量量（mm/mm/齿）齿）切削速度切削速度（m/minm/min）每齿进给每齿进给量量（mm/mm/齿）齿）8 82 211001100115115500050005005001000100010010028280.050.051261260.050.0525250.050.0510102 290090011011041

20、004100490490820820828228280.060.061291290.060.0626260.050.0512122 277077010510534503450470470690690848429290.070.071301300.070.0726260.060.0614142 266066010010030003000440440600600808029290.070.071321320.070.0726260.070.0716162 2600600949426502650420420530530767630300.080.081331330.080.0827270.070.0

21、74.3 数控铣床数控铣床BEIJING-FANUC 0i-MB操作面板操作面板4.3.1 数控系统操作面板4.3.2 机床操作面板 4.3.1 数控系统操作面板图430 FANUC 0i-MB的CRT/MDI操作面板 表44 MDI面板上按键的功能说明 表44 MDI面板上按键的功能说明表44 MDI面板上按键的功能说明（续）4.3.2 机床操作面板图434 机床操作面板表45 开关按钮功能说明(一)表45 开关按钮功能说明(二)表45 开关按钮功能说明(三)表45 开关按钮功能说明(四)4.4 F、S功能指令功能指令4.4.1 F功能4.4.2 S功能4.4.1 F功能1、快速移动 当指定

22、定位指令（G00）时，刀具以CNC（参数No.1420）设置的快速移动速度移动。2、切削速度 刀具以程序中编制的切削进给速度移动：（1）每分钟进给（G94） 在F之后指定每分钟的刀具进给量。 如：G94 F120.指进给速度为120mm/min(或inch/min)。（2）每转进给（G95） 在F之后指定每转的刀具进给量。 如：G95 F0.3指进给速度为0.3mm/r(或inch/r)。 4.4.2 S功能 S功能，用来指令机床主轴转速（切削速度），单位是r/min。 如指定机床转速为1500r/min时，写成S1500即可。4.5 数控铣床对刀方法实训 4.5.1 数控铣床对刀点和换刀点的

23、确定 4.5.2 对刀方法4.5.1 数控铣床对刀点和换刀点的确定1、对刀点的选择 对刀就是确定工件在机床坐标系中的确切位置 。 对刀点是工件在机床上定位装夹后，用于确定加工坐标系与机床坐标系空间位置关系的参考点。 2、换刀点的选择 换刀点只要设在零件或夹具的外面，不发生换刀阻碍即可。 4.5.2 对刀方法1、用杠杆百分表（或千分表）对刀2、用寻边器对刀3、用碰刀（或铣刀试切）对刀4、刀具Z向对刀1、用杠杆百分表（或千分表）对刀 采用磁性表座将杠杆百分表吸在机床主轴端面上，并利用手动输入M03低速正转。 手动操作使旋转的表头按X，Y，Z的顺序逐渐孔壁（或圆柱面）。 移动Z轴，使表头压住被测表面

24、，指针转动约0.1mm。 逐步降低手动脉冲发生器的X，Y移动量，使表头旋转一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内，如0.02mm，此时可认为主轴的旋转中心与被测孔中心重合。 记下此时机床坐标系中的X，Y坐标值。此X，Y坐标值即为G54指令建立工件坐标系时的偏置值。若用G92建立工件坐标系，保持X，Y坐标不变，刀具沿Z轴移动到某一位置，则指令形式为：G92 X0 Y0。 图440 用杠杆百分表（或千分表）对刀 2、用寻边器对刀 寻边器有固定端和测量端两部分组成。将固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。 按操作面板中的“手动”按钮，系统进入“手动”方式。 主轴中速旋转，通过手动

25、方式，使寻边器沿X（或Y）方向移动靠近工件被测边。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态，测量端大幅度晃动。 当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时可采用手动脉冲方式精确移动机床，寻边器测量端晃动幅度逐渐减小，直至固定端与测量端的中心线重合（如图4-61a）。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，若此时用增量或手轮方式以最小脉冲当量进给，寻边器的测量端突然大幅度偏移（如图4-61b）。即认为此时寻边器与工件恰好吻合。 记下寻边器与工件恰好吻合时CRT界面中的X坐标，此为寻边器中心的X坐标，这是主轴中心位置距离工件被测边的距离等于测量端的半径。 Y方向对刀采用同样的方法

26、。得到寻边器中心的Y坐标。 图441 用寻边器对刀3、用碰刀（或铣刀试切）对刀 将所用铣刀装到机床主轴上，并使主轴中速旋转。 手动移动铣刀沿X（或Y）方向靠近工件被测边，直到铣刀周刃轻微接触到工件表面可听到刀刃与工件的摩擦声（但没有切屑）。 保持X、Y坐标不变，将铣刀沿Z向退离工件。 将机床相对坐标X置零，并沿X向工件方向移动刀具半径的距离。 将此时机床坐标系下的X值输入系统偏置寄存器中。该值就是被测边的X坐标。 改变方向重复以上操作，可得被测边Y坐标。图442 试切对刀 类推图443 用标准芯轴和块规对刀 4、刀具Z向对刀 刀具Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及加工坐标系的Z向零点位置有

27、关，它确定加工坐标系的零点在机床坐标系中的位置。可以采用刀具直接碰刀对刀。 也可利用如图4-44所示的Z向设定器进行精确对刀，其工作原理与寻边器相同。当使用Z向设定器对刀时，要将Z向设定器的高度考虑进去。 图444 Z向设定器4.6 轮廓加工 4.6.1 刀具半径补偿4.6.2 子程序的调用4.6.3 坐标系旋转4.6.4 镜像功能4.6.5 轮廓加工实训（一）（单项训练）4.6.6 轮廓加工实训（二）（综合训练）4.6.1 刀具半径补偿 在数控机床上进行轮廓的铣削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与工件轮廓不重合。对于有刀具半径补偿功能的数控系统，可不必求出刀具中心的运动轨迹，只需按被

28、加工工件轮廓曲线编程，同时在程序中给出刀具半径的补偿指令，就可加工出零件的轮廓曲线。 刀具中心与工件轮廓偏移的量称为偏置量（Offset，也称补偿量）。 图445 刀具半径补偿 1、刀具半径补偿的方法 G41为刀具半径左补偿，是指沿着刀具运动方向向前看，刀具位于零件左侧的刀具半径补偿； G42为刀具半径右补偿，是指沿着刀具运动方向向前看，刀具位于零件右侧的刀具半径补偿。 G40为取消刀具半径补偿。图446 刀具半径补偿方向2、建立/取消刀具半径补偿指令格式 建立刀具半径补偿指令编程格式为： 取消刀具半径补偿指令编程格式为：式中：、为X、Y、Z三轴中配合平面选择（G17、 G18、G19）的任意

29、两轴刀具移至终点的坐标值； D刀具半径补偿号码，偏置量可在偏置设定页面 输入系统。 图442 试切对刀 注意：注意：G41/42只能与G00或G01一起使用，且刀具必须移动，以保证刀具从无半径补偿运动到所希望的刀具半径补偿起始点；当最后一段刀具半径补偿轨迹加工完成后，G40也应有一直线程序段G00或G01指令取消刀具半径补偿，以保证刀具从刀具半径补偿终点运动到取消刀具半径补偿点。G40必须与G41或G42成对使用。G41/G42与G40之间不得出现任何转移加工，如镜像、子程序、跳转等。D为刀具半径补偿号码，一般补偿量应为正值，若为负值，则G41和G42正好互换。通常在模具加工中利用这一特点，可

30、用同一程序加工同一公称尺寸的内外两个型面（图447）。 图447 刀补功能在模具加工中的应用3、刀具半径补偿过程中的刀心轨迹 (1)外轮廓加工 两直线轮廓相交处的刀心轨迹一般有两种：图448 a)为延长线过渡；b)为圆弧过渡。 (2)内轮廓加工 刀具在补偿状态下加工内轮廓，铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统在执行相应程序段时将会产生报警，停止执行，如图449所示 。 图448 刀具左补偿加工外轮廓 图449 三种过切现象4、刀具半径补偿的建立、取消过程刀具半径补偿的建立有以下三种方式： 1）先下刀后，再在x、y轴移动中建立半径补偿，图a)；

31、2）先建立半径补偿后，再下刀到加工深度位置，图b) ； 3）x、y、z三轴同时移动建立半径补偿后再下刀，图c)； 刀具半径补偿的取消过程与建立过程正好相反。图450 建立、取消刀具半径补偿的过程【例例4 41 1】 按图所示走刀路径铣削工件外轮廓，已知立铣按图所示走刀路径铣削工件外轮廓，已知立铣刀为刀为16mm16mm，半径补偿号为，半径补偿号为D01D01。试编制加工程序。试编制加工程序。 O0001；G17 G90 G54 G00 X0 Y0 S500； Z5. M03； G41 X60.0 Y30.0 D01 ； G01 Z-27. F150； Y80. ； G03 X100. Y120

32、. R40.；G01 X180.； Y60.； G02 X160. Y40. R20.；G01 X50.； G00 Z5.； G40 X0 Y0 M05； G91 G28 Z0；M30； 图452 建立刀具半径补偿后的过切现象特别注意：特别注意： 在建立刀具半径补偿以后，如果存在两段以上的没有移动指令值或存在非补偿坐标平面轴的移动指令段，则数控系统因无法正确计算程序中刀具轨迹交点坐标。可能产生进刀不足或进刀超差现象，如图452所示。 5、刀具半径补偿的应用 （1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换后直径会发生改变，但不必修改程序，只需改变半径补偿参数，如图453。 （2）刀

33、具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺寸精度，如图454。 图453 不同刀具加工图454 粗、精加工4.6.2 子程序的调用 为了简化程序可以把一些重复的内容抽出，按一定格式编制成子程序，然后像主程序一样将它们输入到程序存储器中。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，可以通过调用指令来调用子程序，执行完子程序又可返回到主程序，继续执行后面的程序段。 为了进一步简化程序，子程序还可以调用另一个子程序，这称为子程序的嵌套。图455 四级嵌套子程序 1、子程序的调用 编程格式为：M98 P

34、； 式中：重复调用次数，系统允许重复调用次 数999次。如果省略了重复调用次 数则为重复调用1次。前导零可省略。 被调用的子程序号。 例如：M98 P32000：表示程序号为O2000的子程序被连 续调用3次。 M98 P12：表示序号为O0012的子程序被调用1次。 2、子程序结束 编程格式为：M99； 注意：M99为子程序结束，并返回主程序调用该 子程序的下一个程序段去执行。M99不一 定要单独使用一个程序段。3、M99指令的特殊用法 （1）用于主程序最后程序段 则在执行M99指令时，程序执行指针回跳回主程序的第一程序段继续执行此程序，所以此程序将一直重复执行，除非按下RESET键才能中断

35、执行。此种方法常用于数控铣床开机后的热机程序，请参考例42。 （2）程序段若出现指令格式为M99 P ；（P后为程序段号）的程序段，在执行该程序段时，程序将返回到地址P后数字所表示的程序段去执行。该种方法通常与选择性程序段删除指令“/”同时使用，请参考例43。【例例4 42 2】数控铣床热机程序如下：数控铣床热机程序如下： 。 O4001； G91 G28 Z0； (Z轴返回参考点)G28 X0 Y0； (X、Y轴返回参考点)M03 S100； (主轴正转100r/min)G01 X-500. Y-400. F50； (以50mm/min进给速度移动)Z-400.； (Z轴向下移动)X500.

36、 Y350.0； (X、Y轴移动)G28 Z0； (Z轴返回参考点)Z-400.； (Z轴向下移动)X-450. Y-400.； (X、Y轴移动)Z350.； (Z轴向上移动)X500. Y350.； (X、Y轴移动)G28 Z0； (Z轴返回参考点)Z-400.； （Z轴返回参考点）M99; （程序执行指针跳回第一程序段继续执行此 程序） 【例例4 43 3】 如图所示，编制镗孔程序（包含试切）如下：如图所示，编制镗孔程序（包含试切）如下： O4002； （G90 G54 ）； G00 X120. Y0 M03 S100； /N101 Z3.； /N102 G01 Z-6. F72； （程序

37、停止：测量孔径和孔深， 调整镗刀）/N104 M99 P101； N105 Z3. M03； N106 G01 Z-20. F72； G04 P500 M05； M19； Y-1.； G90 G28 Z0； 图456 镗孔程序实例 O4002； （G90 G54 ）； G00 X120. Y0 M03 S100； /N101 Z3.； /N102 G01 Z-6. F72； （程序停止：测量孔径和孔深， 调整镗刀）/N104 M99 P101； N105 Z3. M03； N106 G01 Z-20. F72； G04 P500 M05； M19； Y-1.； G90 G28 Z0； 【例例4

38、 44 4】图为数控铣床上铣削图为数控铣床上铣削4 48080的孔的走刀路线。已的孔的走刀路线。已知底孔直径为知底孔直径为7676，使用，使用2020四刃立铣刀，切削速度为四刃立铣刀，切削速度为20m/min20m/min，进给量为，进给量为0.1mm/0.1mm/齿。齿。建立建立G54G54G57G57四个工件坐标系。四个工件坐标系。O4001； G90 G80 G17 G40 G49； G54 G00 X0 Y0； M03 S320； G43 Z5. H01； M98 P1001； G55 G00 X0 Y0； M98 P1001； G56 G00 X0 Y0； M98 P1001； G5

39、7 G00 X0 Y0； M98 P1001； G91 G28 Z0； G00 G54 X250. Y200.； M30； 图457 走刀路线图 O1001； G01 Z-27. F1000； G41 X15. Y-25. D01 F128； G03 X80. Y0 R25.； I-40.； X15. Y25. R25.； G01 G40 X0 Y0； Z5. F1000； M99； 【例例4 45 5】如图所示零件内槽已粗加工完，尚留余量如图所示零件内槽已粗加工完，尚留余量3 3，编，编写半精铣、精铣加工程序。要求刀具每次切深不大于写半精铣、精铣加工程序。要求刀具每次切深不大于4 4，工件厚

40、度为，工件厚度为1010。加工方案简述如下：工件坐标系原点设在R40圆弧的圆心，工件上表面；装夹采用平口钳；刀具采用16的立铣刀，根据要求设定Z向行程三次进刀，分别取背吃刀量为3、4、3；利用刀具半径补偿进行粗、精加工，同一刀具采用不同的半径补偿值，两次切除余量，其中半精铣侧吃刀量=2.7、精铣侧吃刀量=0.3。【加工程序】O4002； G90 G80 G17 G40 G49；G54 G00 X0 Y0； M03 S320； Z5.； M98 P31002； G90 G00 Z1.； M98 P31002； G90 G00 Z100.； M30； O1002； G91 G00 Z-4.； M9

41、8 P2002； M99； O2002； G90 G01 G41 X-20. Y-20. D01 F60.； G03 X0 Y-40. R20.； G01 X30.； G03 X40. Y-30. R10.；G01 Y0；G03 X-40. R-40.；G01 Y-30.；G03 X-30. Y-40. R10.；G01 X0； G03 X20. Y-20. R30.； G01 G40 X0 Y0； M99； 4.6.3 坐标系旋转 1、坐标系旋转设定、坐标系旋转设定G682、坐标系旋转取消指令、坐标系旋转取消指令G69 1、坐标系旋转设定G68 功能 ：可使加工零件的形状在指定的选择平面内任

42、意旋转。 式中：、回转中心的坐标值，X、Y、Z中所指定的 选择平面相对应两轴的绝对位置指定； R回转角度，逆时针方向为正、360360的旋转范围。具有模态性能。 图459 坐标系旋转 注意：注意：回转中心坐标值（、）通常为绝对值，回转角度R随G90、G91的指令而为绝对值或增量值指定； 回转中心坐标值（、）省略时G68指令的当前位置变成回转中心；在有刀具补偿的情况下，先进行坐标旋转，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。 2、坐标系旋转取消指令功能 ：执行时坐标系回转角度变为零度 。编程格式为：G69； 注意：G69可独立成段，可与其它指令在同一程序段中使用

43、。当程序在绝对方式下时，G68程序段后的第一个程序 段必须使用绝对方式移动指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增量方式移动指令，那么系统将以当前位置为旋转中心，按G68给顶的角度旋转坐标系。 【例例】应用旋转指令的程序应用旋转指令的程序 。N10 G90 G54 G00 X-5. Y-5.； N20 G68 X7. Y3. R60； N30 G01 X0 Y0 F200； （G91 X5. Y5.；） N40 G91 X10.； N50 G02 Y10. R10.； N60 G03 X-10. I-5. J-5.； N70 G01 Y-10.； N80 G69 G90 X-5. Y-5.；

44、 M30； 图459 坐标系旋转示例 4.6.4 镜像功能 当零件相对于某一轴具有对称形状时，只对工件的一部分进行编程，利用镜像功能和子程序，就能加工出零件的对称部分。当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。 建立镜像的编程格式为：G51.1 X Y ； 取消镜像的编程格式为：G50.1 X Y ； 说明：（1）G51.1指定镜像有效的指令轴及镜像中心坐标值（2）G50.1指定镜像无效，坐标值无需指定；图461 镜像功能图示 【例例4 46 6 】 编制如图所示零件的镜像功能加工程序。编制如图所示零件的镜像功能加工程序。O4011；G90 G54 G17 G00 X0 Y0 Z10

45、0.；M03 S500；M98 P100； G51.1 X0 ； M98 P100； G51.1 X0 Y0 ； M98 P100； G50.1 X0； G51.1 Y0； M98 P100； G50.1 Y0； M30； 图459 坐标系旋转示例 O100；G91 G4l G00 X10.0 Y5.0 ；Z-98.0；G01 Z-7.0 F100；Y25.0；X10.0；G03 X10.0 Y-10.0 R10.0；G01 Y-10.0；X-25.0；G00 Z105.0；G40 X-5.0 Y-10.0；M99； 4.6.5 轮廓加工实训（一）（单项训练）1、平面轮廓类加工、平面轮廓类加工

46、 例例4-7、4-8、4-9 2、内槽类零件加工、内槽类零件加工 例例4-10、4-11 【例例4 47 7】模板平面的数模板平面的数控铣加工控铣加工, ,其材料为其材料为4545号号钢，表面基本平整。需要钢，表面基本平整。需要做上表面的平面加工，加做上表面的平面加工，加工平面有一定的精度和粗工平面有一定的精度和粗糙度要求。糙度要求。 O4011； S800 M03； C91 C01 Z-0.5 F500； X-1300.； Y100； X1300； Y100； X-1300； Y100； X1300； Y 100； X-1300； Y100； X1300； Y100； X-1300； Y10

47、0； X1300； G00 Z100； M30； 图463 模板平面的数控铣加工【例例4 48 8】台阶形工件的数控铣加工。台阶形工件的数控铣加工。 O4008； G54 G90 X31Y-5； S600 M3； G00 Z32F50； G01 Z30F50； X-31F800； Y-20； Z20F50； X31F800； Y-30；Z10F50； X-31F800； Y-40；Z0F50； X31F800； G00 Z100； M30； 【例例4 49 9】台阶形工件的数控铣加工。台阶形工件的数控铣加工。 O4003； G90 G54 G00 X50. Y50.； G01 Z-7. F20

48、0 S800 M03； G42 X0 Y50. D01； G03 Y-50. J-50.； X18.856 Y-36.667 R20.； G01 X28.284 Y-10.； G03 X28.284 Y10. R30.； G01 X18.856 Y36.667； G03 X0 Y50. R20.； G01 X-20. ； G00 Z30. M05； G40 X0 Y0； M30； 【例例4 41010】工件毛坯为工件毛坯为100 mm100 mm80mm80mm25mm25mm的长方体零件，的长方体零件，材料为材料为4545钢，要加工工件中间的环形槽。钢，要加工工件中间的环形槽。 图467 内

49、槽零件的数控铣加工A(23.647，18.642)；B(20.494，20)；C(20.494，20)；D(23.647，18.642)；E(23.647，18.642)；F(20.494，20)，G(20.494，20)；H(23.647，18.642)；I(11.18，10)；J(11.18，10)；K(11.18，10)；L(11.18，10)。 【例例4 41010程序程序 】O4004；G90 G54 G00 X22. Y10. Z100.； Z5. S750 M03； G01 Z-5. F20； G41 X23.647 Y18.462 D01 F40； G03 X20.494 Y2

50、0. R4.； G01 X-20.494； G03 X-23.647 Y18.642 R4.； Y-18.462 R30.； X-20.494 Y-20. R4.； G01 X20.494； G03 X23.647 Y-18.642 R4.； Y18.462 R30.； G01 G40 X17. Y15.； G42 X11.180 Y10. D02； X-11.180； G03 Y-10. R15.； G01 X11.180； G03 Y10. R15.； G01 G40 X17. Y15.； G02 Y-15. R22.5； G00 Z1.； X-17. Y-15.； G01 Z-5. F2

51、0； G02 Y15. R22.5 F40； G00 Z30. M05； M30；【例例4 41111】工件毛坯为工件毛坯为100 mm100 mm80mm80mm25mm25mm的长方体零件，的长方体零件，材料为材料为4545钢，要加工工件中间的环形槽。钢，要加工工件中间的环形槽。 图468 “8”字形密封槽的数控铣加工O4011； G90 G54 G00 X-50. Y0 Zl00.； M03 S2000； Z1.； G01 Z-2. F100； G02 I50. F600； I-50.； G00 Zl00.； X0 Y0； M30；4.6.6 轮廓加工实训（二）（综合训练）图469 连杆

52、零件图 【例例4 41212】连杆的数控连杆的数控铣加工铣加工 。 O4013； G54 G90 G00 X0 Y0 Zl00.； S800 M03； G00 Z27. M08； G00 X25. Y-10.； G01 Z15. F60.； G42 D01 G01 X15. Y0 F300.； G03 I-15.； G40 G01 X25. Y10.； G00 Z30.； G00 X-172. Y10.； G01 Z15. F60.； G42 D01 G01 X-162. Y0 F300.； G03 I36.；G40 G0l X-172. Y-10.； G00 Z30.； G00 X25. Y

53、-10.； G01 Z0. F60.； G42 D01 G01 X15. Y0 F300.； G03 X2.5 Y14.79 R15.； G01 X-120. Y35.5； G03 Y-35.5 R-36.； C01 X2.5 Y-14.79； G03 X-15. Y0 Rl5.； G40 G01 X25. Y10.； G00 Zl00.； M30； 【例例4 41313】 内轮廓型腔零件的数控铣加工。内轮廓型腔零件的数控铣加工。 图470 内轮廓型腔的数控铣加工【例例4 41313程序程序 】O4017；(主程序) G90 G54 G00 X0 Y0； Z40. S275 M03； N10

54、G01 Z25. F20 M08； M98 P0041； N20 Z20. F20； M98 P0041； N30 Z15. F20； M98 P0041； N40 Z10.5 F20； M98 P0041； G00 Z40. M05； M00； S500 M03； G01 Z10. F20 M08； N110 X-11. Y1. F100； Y-1.； X11.； Y1.； X-11.；N210 X-19. Y9.； Y-9.； X19.； Y9.； X-19.；N310 X-27. Y17.； Y-17.； X27.； Y17.； X-27.；N410 X-34. Y25.； G03 X-

55、35. Y24. I0 J-1.； G01 Y-24.； G03 X-34. Y-25. I1. J0； G01 X34.； G03 X35. Y-24. I0 J1.； G01 Y24.； G03 X34. Y25. I-1. J0； G01 X-35.； G00 X-30. Y10.； Z40.； M30； O0041；(子程序子程序) N1 X-17.5 Y7.5 F60； Y-7.5；X17.5；Y7.5；X-17.5； N2 X-29.5 Y19.5； Y-19.5； X29.5； Y19.5； X-29.5； X0 Y0； M99； 【例例4 41414 】凸台凹槽零件的数控铣加工

56、。工件毛坯为凸台凹槽零件的数控铣加工。工件毛坯为80803030的圆柱件，材料为硬铝。的圆柱件，材料为硬铝。图471 零件图 【例例4 41414程序程序 】O4015； G90 G54 G00 G17 X0 Y0 Z30.； G00 X-42. Y-25.； M03 S1000； Z5.； G01 Z-3. F50； G41 X-35. Y0. D01 F200； G02 X-27.236 Y12.534 R14.；G03 X-24.473 Y17.32 R5.；G02 X-2.763 Y29.855 R14.；G03 X2.763 R5.；G02 X24.473 Y17.32 R14.；G

57、03 X27.236 Y12.534 R5.；G02 Y-12.534 R14.；G02 Y-12.534 R14.；G03 X24.473 Y-17.32 R5.；G02 X2.763 Y-29.855 R14.；G03 X-2.763 R5.；G02 X-24.473 Y-17.32 R14.；G03 X-27.236 Y-12.534 R5.；G02 X-35. Y0 R14.；G01 Y20.；G40 X-42.； G00 Z5.； X0 Y0； G01 Z-5. F50； X9.；G03 I-9.；G01 X18.；G03 I-18.；G41 D01 X20. Y-5. F200；

58、G03 X25. Y0 R5.；X20.652 Y8.65 R10.；G02 X8.25 Y20.652 R17.；G03 X-8.25 R10.；G02 X-20.652 Y8.65 R17.；G03 Y-8.65 R10.；G02 X-8.25 Y-20.652 R17.；G03 X8.25 R10.；G02 X20.652 Y-8.65 R17.；G03 X25. Y0 R10.；X20. Y5. R5.；G01 X0；G40 Y0；G00 Z30；M30； 4.7 孔系加工 4.7.1 固定循环功能4.7.2 孔系加工实训 4.7.1 固定循环功能 孔加工是数控加工中最常见的加工工序，

59、数控铣孔加工是数控加工中最常见的加工工序，数控铣床通常具有能完成钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹等加工床通常具有能完成钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹等加工的固定循环功能。在此介绍的固定循环功能指令，即的固定循环功能。在此介绍的固定循环功能指令，即是针对各种孔的加工，用一个是针对各种孔的加工，用一个G代码即可完成。该类代码即可完成。该类指令为模态指令，使用它编程加工孔时，只须给出第指令为模态指令，使用它编程加工孔时，只须给出第一个孔加工的所有参数，接着加工孔凡与第一个孔相一个孔加工的所有参数，接着加工孔凡与第一个孔相同的参数均可省略，这样可极大提高编程效率，而且同的参数均可省略，这样可极大提高编程效率，而且使

60、程序变得简单易读。使程序变得简单易读。 1、固定循环的基本动作 动作动作1x轴和轴和y轴定位：使刀具快速定位到孔加工的位置。轴定位：使刀具快速定位到孔加工的位置。 动作动作2快进到快进到R点：刀具自起始点快速进给到点：刀具自起始点快速进给到R点点 。 动作动作3孔加工：以切削进给的方式执行孔加工的动作。孔加工：以切削进给的方式执行孔加工的动作。 动作动作4孔底动作：包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作。孔底动作：包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作。 动作动作5返回到返回到R点：继续加工其它孔且可以安全移动刀具点：继续加工其它孔且可以安全移动刀具时时 选择返回选择返回R点。点。 动作动作6返回起始