数控铣床与加工中心的编程课件

数控铣床与加工中心的编程数控铣床与加工中心的编程1数控铣床加工中心2.1数控铣床和加工中心编程基础

数控铣床加工中心2.1数控铣床和加工中心编程基础

2数控铣床与加工中心的编程课件3数控铣床与加工中心的编程课件4

按所用自动换刀装置分类：

(1)转塔头加工中心。转塔头加工中心有立式和卧式两种。主轴数一般为6～12个，换刀时间短、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。

(2)刀库+主轴换刀加工中心。这种加工中心特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。

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(3)刀库+机械手+主轴换刀加工中心。这种加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合，因此得到广泛应用。

(4)刀库+机械手+双主轴转塔头加工中心。这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短。

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3、加工中心的编程特点

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。与其它数控机床相比，具有以下特点：

1)加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效率和质量稳定性。

2)由于工序集中和具有自动换刀装置，工件在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工。3、加工中心的编程特点加工9

3)在具有自动交换工作台时，一个工件在加工时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。

4)刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性化程序越高。

5)加工中心通常具有多个进给轴(三轴以上)，甚至多个主轴，因此能够完成多个平面和多个角度位置的加工，实现复杂零件的高精度定位和精确加工。

3)在具有自动交换工作台时，一个10

4、加工中心的换刀形式

自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上最广泛的换刀方法。

1)刀库的种类直线刀库圆盘刀库4、加工中心的换刀形式自动换刀数控11

链式刀库格子箱式刀库多面式刀库链式刀库格子箱式刀库多面式刀库12

2)换刀方式

(1)无机械手换刀。必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。

(2)机械手换刀。采用机械手进行刀具交换的方式应用得最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。

机械手式换刀2)换刀方式(1)无机械手换刀。机13

5、数控铣床、加工中心的主要功能1)点位控制功能

此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。

2)连续轮廓控制功能

此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。

3)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。

4)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。5、数控铣床、加工中心的主要功能114

5)比例及镜像加工功能

镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，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现。

6)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。

7)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。

5)比例及镜像加工功能

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8)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。

9)数据输入输出及DNC功能

该功能主要用来实现数控系统与相关设备之间的数据输入输出，保证大的加工程序的执行。当程序过大，超过系统存储空间时，可以采用计算机直接控制数控加工模式，即DNC功能。

10)自诊断功能

自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。8)宏程序功能

该功能可用16

6、数控铣床和加工中心的工具系统

1)工具系统

工具系统是刀具与数控铣床和加工中心的连接部分，通常由刀具、刀柄、拉钉及中间模块等组成，如图所示，起到固定刀具及传递动力的作用。

工具系统的组成

1-主轴；2-刀柄；3-换刀机械手；4-中间模块；5-刀具刀柄

6、数控铣床和加工中心的工具系统

1)工具系统

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2)刀柄

数控铣床和加工中心上使用的刀具种类繁多，而每种刀具都有其一定的结构和使用方法，要想实现刀具在主轴上的固定，必须有一个中间装置，该装置必须能够装夹刀具且实现主轴上准确定位，而这个中间装置就是刀柄。

3）拉钉

数控铣床和加工中心拉钉的尺寸也已标准化。ISO或GB规定了A型和B型两种形式的拉钉，其中A型拉钉用于不带钢球的拉紧装置，而其中B型拉钉用于带钢球的拉紧装置。刀柄及拉钉的具体尺寸可查阅相关的标准规定。

2)刀柄

数控铣床和加工18

4)弹簧夹套及中间模块

弹簧夹套有两种，即ER弹簧夹套和KM弹簧夹套，其中前者用于切削力较小的场合，而后者多用于强力铣削的场合。

中间模块是刀柄与刀具之间的中间连接装置，通过中间模块的使用，提高刀柄的通用性能。

5）数控铣床和刀具中心的种类

数控铣床和加工中心的刀具种类很多，根据刀具的加工用途，其刀具可分为轮廓类加工刀具和孔类加工刀具等几种类型。具体情况如图所示。4)弹簧夹套及中间模块

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图常见刀具

图常见刀具20

217、数控铣床和加工中心用夹具

1）平口钳和压板

平口钳具有较大的通用性和经济性，适用于较小的方形工件的装夹。常见的螺旋夹紧式通用平口钳如图2-15所示。对于较大或者四周不规则的零件，无法采用平口钳或者其他夹具装夹时，可以直接采用压板（图2-16，包括压板、垫铁、梯形螺母和螺栓等）以及平板进行装夹。加工中心压板与平板的装夹通常采用T形螺母与螺栓的夹紧方式。

7、数控铣床和加工中心用夹具

1）平口钳和压板22

2)卡盘和分度头

在数控铣床和加工中心上应用较多的是三爪自定心卡盘和四爪卡盘。特别是三爪自定心卡盘，由于其具有自动定心作用和装夹简单的特点，因此中小型圆柱形工件在数控铣床或者加工中心加工时，常采用三爪自定心卡盘进行装夹。卡盘的夹紧有机械螺旋式、气动式或液压式等多种形式（图2-17）。许多机械零件，如花键、齿轮等零件在加工中心加工时。常采用分度盘（图2-18a）和分度头（图2-18b）进行分度，从而加工出合格的零件。2)卡盘和分度头在数控铣床和加工中心上应23

3)专用夹具、组合夹具和成组夹具

中小批量工件在加工中心上加工时，可采用组合夹具进行装夹。而大批量零件加工时，大多采用专用夹具或成组夹具进行装夹。

总之，数控铣床和加工中心上零件加工夹具的选择要根据零件精度等级、结构特点、产品批量及机床精度等因素综合考虑。选择顺序是：首先考虑通用夹具，其次考虑组合夹具，最后考虑专用夹具、成组夹具。

3)专用夹具、组合夹具和成组夹具中小批量24

8、数控铣床和加工中心进退刀路的工艺处理

(1)正确选择程序起始点和返回点

程序的起始点是指程序开始时,刀尖点初始的位置;程序的返回点是指程序执行完毕时,刀尖点返回后的位置,一般指换刀点。在实际编程加工中,程序的起始点和返回点最好相同,而且这两点的X、Y坐标值最好为零,Z坐标定义在高出被加工零件最高点50～100mm的位置。

8、数控铣床和加工中心进退刀路的工艺处理

(1)正确选择程25

(2)合理选择铣刀的刀位点

所谓刀位点（图2-19）是指加工和编制程序时，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。镗刀和车刀的刀位点，通常指刀具的刀尖；钻头的刀位点通常指钻尖；立铣刀、端面铣刀和键槽铣刀的刀位点指刀具底面的中心；而球头铣刀的刀位点指球头中心。

(2)合理选择铣刀的刀位点

所谓刀位点26(3)选择进刀点

进刀点是指在曲面开始切削时,刀具与曲面的接触点。粗加工时,进刀点选择在曲面内最高的角点,这样可使切削余量最小,进刀时不易损坏刀具。精加工时,进刀点选择在曲面内曲率比较平缓的角点,这样可使刀具所受弯矩较小,不易折断刀具。(3)选择进刀点

进刀点是指在曲面开始切削时27

(4)选择退刀点

退刀点是指曲面切削完毕后,刀具与曲面的接触点。选择退刀点时,主要考虑曲面加工的连续性和尽量缩短加工时间,提高机床的有效工作时间。

(5)刀具的下刀方式

如图2-20所示,程序开始时刀尖一般在距离工件最高点之上50～100mm处的起始平面上,在此平面上刀具以G00速度运行。当刀具接近被加工表面距离约3～5mm处时(安全平面或进刀平面),为了防止撞刀,应将速度转为工作进给速度(G01),在安全平面以下,刀具以工作进给速度一直切至切削深度。

(4)选择退刀点

退刀点是指曲面切削完毕28

安全高度3-5mm工件上表面安全面(6)进刀、退刀方式的确定

对于二维轮廓的铣削加工常见的进刀、退刀方式有垂直进刀、侧向进刀和圆弧进刀等方式,如图2-21所示。对于二维型腔铣削的常见进刀、退刀方式有垂直进刀和圆弧进刀，如图2-22所示。安全高度3-5mm工件上表面安全面(6)进刀、299、数控铣床和加工中心的加工对象1)数控铣床的主要加工对象数控铣削的主要加工对象平面类零件

变斜角类零件曲面类零件9、数控铣床和加工中心的加工对象数控铣削的平面类零件变斜角302)加工中心的主要加工对象加工中心的主要加工对象箱体类零件

结构形状复杂的零件

异形件板、盘、套、轴、壳体类零件2)加工中心的主要加工对象加工中心的箱体类零件结构形状异312.2数控铣床和加工中心坐标系

1）机床原点其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。

2）机床参考点机床参考点又称机械原点(R)，是机床上一个特殊的固定点，该点一般位于机床原点重合，是设置在机床各坐标轴正行程最大位置上的一个固定点(由限位开关准确定位)。

回零操作：其实就是回参考点，通过参考点与机床零点之间的距离关系确认机床原点，从而保证机床运行同步。因此对于数控铣床和加工中心而言，开机后首先要进行回零操作。2.2数控铣床和加工中心坐标系

1）机床原点其位323)机床坐标系

以机床零点为坐标原点，符合数控机床各坐标轴确定原则的坐标系称为机床坐标系，符合右手笛卡尔坐标原则的标准坐标系。3)机床坐标系

以机床零点为坐标原点，334)工件坐标系

为了编程不受机床坐标系约束，需要在工件上确定工件坐标系，告知工件在机床工作台上的安装位置。而在这个过程中通常包括编程坐标系和工件坐标系的建立两个过程。

（1）编程坐标系

是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用。

（2）工件坐标系

工件坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。4)工件坐标系

为了编程不受机床坐标系约束34数控铣床与加工中心的编程课件35

1)设定工件坐标系指令G92G92为设定加工坐标系指令。在程序中出现G92程序段时，即通过刀具当前所在位置即刀具起始点来设定加工坐标系。机床不产生任何运动。

G92指令的编程格式：G92XaYbZc

设定程序为G92X50Y50Z102.3工件坐标系建立的方法1)设定工件坐标系指令G92设定程序为G936

2)G54~G59设定工件坐标系

编程格式：G54~G59G90G00(G01)X～Y～Z～(F～)；G54～G59是在程序运行前设定的工件坐标系，它通过确定工件坐标系的原点在机床坐标系的位置来建立工件坐标系。

用G54～G59指令可以建立六个工件坐标系，使用G54～G59指令运行程序时与刀具的初始位置无关。G54～G59在批量加工中广泛使用。

2)G54~G59设定工件坐标系

编程37数控铣床与加工中心的编程课件38

G92与G54～G59的区别:

G92指令:是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的当前位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。

G54～G59：G54～G59是在程序运行前设定的工件坐标系，它通过确定工件坐标系的原点在机床坐标系的位置来建立工件坐标系。用G54～G59指令运行程序时与刀具的初始位置无关。

G54~G59本身不会使机床运动，要和G00/G01指令一起建立工件坐标系。

G92与G54～G59的区别:39

2.4数控铣床常用编程指令2.4.1基本编程指令一、绝对尺寸指令和增量尺寸指令：G90、G91

绝对尺寸：指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出。

增量尺寸：指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。

2.4数控铣床常用编程指令40

1、

G功能字指定

G90：指定尺寸值为绝对尺寸。

G91：指定尺寸值为增量尺寸。特点：在同一程序段中不能混用，各程序段中必须用G90、G91指明是绝对尺寸还是增量尺寸。

2、

用尺寸字的地址符指定（本课程中车床部分使用）绝对尺寸的尺寸字的地址符用X、Y、Z

增量尺寸的尺寸字的地址符用U、V、W

特点：同一程序段中可以混用，不用标注G90、G91。

1、

G功能字指定41

二、坐标平面选择指令：G17、G18、G19

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：选择XY平面，G18：选择ZX平面，G19：选择YZ平面。各坐标平面如下图所示。一般，数控车床默认在ZX平面内加工，数控铣床默认在XY平面内加工。

二、坐标平面选择指令：G17、G18、G1942三、

快速定位指令:G00

格式:G00X_Y_Z_;目标点的坐标指令含义:快速移动刀具到达指定的坐标位置，用于刀具进行加工前的空行程移动或加工完成后的快速退刀，以提高加工效率。快速走刀至(X,Y,Z)坐标处;走刀速度系统自动确定。走刀起点走刀终点XXYO三、快速定位指令:G00格式:G00X_Y_Z_;目43四、直线插补指令：G01

编程格式:G01X_Y_Z_F_;目标点的坐标进给速度走刀起点走刀终点XYOG01指令能使刀具按指定的进给速度移动到指定的位置。当主轴转动时，使用G01指令可对工件进行切削加工。四、直线插补指令：G01编程格式:G01X_Y_Z_F_44

五、圆弧插补指令：G02、G03

G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补，只能在平面内进行圆弧插补。圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如下图所示。五、圆弧插补指令：G02、G0345思考对不对？ZXG18G03?G02?XYG17G03G02思考对不对？ZXG18G03?G02?XYG17G03G0246

程序格式：XY平面：G17G02X～Y～I～J～

(R～)F～G17G03X～Y～I～J～

(R～)F～ZX平面：G18G02X～Z～I～K～

(R～)F～G18G03X～Z～I～K～

(R～)F～YZ平面：G19G02Z～

Y～

J～

K～

(R～)F～G19G03Z～

Y～

J～

K～

(R～)F～

程序格式：47

其中：1)X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；2)I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与G90,G91无关；3)R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角≤180o时，R值为正，当圆弧的圆心角＞1800时，R值为负。4)加工整圆不能用R编程。其中：48例：在下图中，当圆弧A的起点为P1，终点为P2，圆弧插补程序段为：例：在下图中，当圆弧A的起点为P1，终点为P2，圆弧插补程序49编程练习，加工轨迹如图绝对编程方式增量编程方式ADCB编程练习，加工轨迹如图绝对编程方式增量编程方式ADCB50

2.4.2刀具长度补偿指令(G43/G44/G49)

使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀具不同的长度尺寸。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时，只要修正刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。2.4.2刀具长度补偿指令(G43/G44/51

1、刀具长度补偿的用途：

（1）在NC机床中，Z轴的坐标是以主轴端面为基准。如果使用多把刀具，刀具长度存在差异，利用长度补偿，从而实现不同长度刀具的相同编程。

（2）当刀具长度尺寸变化时（如刀具磨损），可以在不改动程序的情况下，通过改变补偿量达到加工尺寸，从而实现长度磨损补偿。

（3）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。

（4）利用该功能，通过改变刀具长度补偿值，可在加工深度方向上实现粗精加工调整。

（5）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正确性。

1、刀具长度补偿的用途：

（1）在NC机床中，Z轴的坐标是52

1、刀具长度补偿的用途：

（1）在NC机床中，Z轴的坐标是以主轴端面为基准。如果使用多把刀具，刀具长度存在差异，利用长度补偿，从而实现不同长度刀具的相同编程。

（2）当刀具长度尺寸变化时（如刀具磨损），可以在不改动程序的情况下，通过改变补偿量达到加工尺寸，从而实现长度磨损补偿。

（3）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。

（4）利用该功能，通过改变刀具长度补偿值，可在加工深度方向上实现粗精加工调整。

（5）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正确性。

1、刀具长度补偿的用途：

（1）在NC机床中，Z轴的坐标是532、格式：G43(G44)G00/G01Z_H_F_;.......;

G49G00/G01Z_F_;或G44/G43G00/G01Z_F_H00;G43：正偏移G44：负偏移G49：取消长度补偿Z_：为补偿轴的终点值H_：H为刀具长度偏移量的存储器地址,H00~H99。执行G43时，实现正向偏置，Z实际值=Z指令值+(Hxx)；用G44时，实现负向偏置，Z实际值=Z指令值-(Hxx)。

2、格式：G43(G44)G00/G01Z_H54例：若H1：刀具长度偏移值为20.0；则G00G43Z100H1；（刀具实际运动到Z坐标位置为120.0）

G00G44Z100H1；（刀具实际运动到Z坐标位置为80.0）例：若H1：刀具长度偏移值为20.0；55数控铣床与加工中心的编程课件56

H01=4.0（偏移值）N10G91G00X120.0Y80.0M03S500；N20G43Z-32.0H01；N30G01Z-21.0F1000；N40G04P2000；N50G00Z21.0；N60X30.0Y-50.0；N70G01Z-41.0；N80G00Z41.0；N90X50.0Y30.0；N100G01Z-25.0；N110G04P2000；N120G00G49Z57.0；N130X-200.0Y-60.0M05M03；

例：利用刀具长度补偿功能，编写如图所示的零件的加工程序。H01=4.0（偏移值）例：利用刀具长度补偿功57

2.4.3铣削刀具半径补偿(G41/G42/G43)

在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，数控系统提供了刀具半径补偿功能，数控系统能自动计算出道具中心的偏移向量，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，见下图。2.4.3铣削刀具半径补偿(581、刀具半径补偿的作用：

1)实现不同直径刀具的相同编程。

2)运用刀具半径补偿指令，通过调整刀具半径补偿值来补偿刀具的磨损量和重磨量。3)此外运用刀具半径补偿指令，还可以实现使用同一把刀具对工件进行粗、精加工。

4)实现轮廓方向的分次铣削。1、刀具半径补偿的作用：

1)实现不同直径刀具的相同编程。59

2、刀具半径补偿的过程:

(1)刀补的建立。即刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏一个偏置量的过程。一般是直线且空行程。

(2)刀补的进行。即执行G41、G42指令的过程，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量。一般只能平面补偿。

(3)刀补的取消。即刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程。用G40指令。2、刀具半径补偿的过程:60

下图表示的刀具半径补偿的工作过程。其中，实线表示编程轨迹；点划线表示刀具中心轨迹；r等于刀具半径，表示偏移向量。下图表示的刀具半径补偿的工作过程。其中，实线表61

3、编程格式G41为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，见下图。3、编程格式62

G42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿。G40为补偿撤消指令。

G42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，63

刀具半径补偿的编程格式：X、Y、Z值是建立补偿的终点坐标值；如使用G01时，须指定进给速度F_。

D为刀补号地址，用D00～D99来指定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。

刀具半径补偿的编程格式：X、Y、Z值是建64

ZX2020①②③④⑤⑥⑦例：利用刀具半径补偿功能，编写如图所示的零件的加工程序。

%0003N1G54G90G17G00X0.Y0.Z20.M03S800；由G17指定刀补平面

N2G41X20.0Y10.0D01；刀补引入，由G41确定刀补方向，由D01指定刀补大小

N3G01Y50.0F100N4X50.0 N5Y20.0N6X10.0N7G00G40X0Y0M05；由G40解除刀补N8M30刀补进行中ZX2020①②③④⑤⑥⑦例：利用刀具半径补偿65

1、孔加工固定循环指令2.4.4孔加工固定循环1、孔加工固定循环指令2.4.4孔加工固定循环661）固定循环动作固定循环通常由6个动作组成，如图5.10所示。①X轴和Y轴的快速定位；②刀具快速从初始点进给到R点；③以切削进给的方式执行孔加工的动作；④在孔底相应的动作；⑤返回到R点；⑥快速返回到初始点。图中实线表示切削进给，虚线表示快速运动。R平面为快速运动与进给运动的转换位置。

1）固定循环动作图中实线表示切削进67

2）固定循环的定义平面①初始平面初始平面是为了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，孔加工完毕，使用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点。②R点平面

R点平面又叫R参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。距工件表面的距离，一般可取2～5mm。使用G99使刀具返回到该平面上的R点。③孔底平面加工盲孔时的孔底平面就是孔底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺。2）固定循环的定义平面683）沿钻孔轴的移动距离选择G90方式时，R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，则R是指自初始点到R点的距离，Z是指自R点到孔底平面Z点的距离。

4）返回点平面当刀具到达孔底后，刀具可以返回到R点平面或初始位置平面，G98则刀具返回到初始平面；G99使刀具返回R点平面。3）沿钻孔轴的移动距离69

5）固定循环的编程格式固定循环的程序格式如下：

G98（或G99）G73(或G74或G76或G81～G89)X_Y_Z_R_Q_P_F_K_

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，G74，G76和G81～G89中的任一个。5）固定循环的编程格式70X、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面的距离或R点的坐标值；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；K：指定固定循环的次数，默认为1次，可省略。X、Y：为孔位数据，指被加工孔的位置；711)高速深孔钻削循环(G73)它以间歇进给、重复运动的方式进行。格式：G98\G99G73X_Y_Z_R_Q_F_K_；初始平面参考平面工件上表面RqqqZddG99G98

2、孔加工固定循环指令具体动作初始平面参考平面工件上表面RqqqddG99G982、孔72高速深孔钻削循环（G73）高速深孔钻削循环（G73）73例：加工4个直径为30mm通孔G92X0.Y0.Z100.;G90G17G00Z50M03S600.;G98G73X120.Y-75.Z-46.R2.Q8.F60.;Y75.;X-120.;Y-75.;G80G00Z100.;X0.Y0.;M05M30;1207540例：加工4个直径为30mm通孔1207540742）深孔加工循环（G83）

该指令以间歇进给方式完成深孔加工，其动作与G73相似。主要区别是每次间歇进给后退回到R平面。格式：G83X_Y_Z_R_Q_F_K_；qqq参考平面工件平面初始平面G98G99ddRZ2）深孔加工循环（G83）qqq参考平面工件平面初始平面G75qqq参考平面工件平面初始平面G98G99ddRZ初始平面参考平面工件上表面RqqqZddG99G98qqq参考平面工件平面初始平面G98G99ddRZ初始平面参763）钻削循环（G81）一般钻削用,一般用于通孔,没有孔底动作。G81X_Y_Z_R_F_K_；

工件上表面参考平面ZRG99G98初始平面3）钻削循环（G81）工件上表面参考平面ZRG99G98初始774）钻、粗镗阶梯孔循环（G82）G82X_Y_Z_R_P_F_K_；（用于盲孔钻、粗镗削加工，孔底要暂停）工件上表面参考平面ZRG99G98初始平面P4）钻、粗镗阶梯孔循环（G82）工件上表面参考平面ZRG99785）镗削循环（G86）该指令执行过程和G81相似，不同为G86到孔底后主轴停止。工件上表面参考平面ZRG99G98初始平面主轴停主轴旋转5）镗削循环（G86）工件上表面参考平面ZRG99G9796）镗孔循环（G85）一般粗、精镗孔用，镗孔之前孔先钻好。①镗孔循环②铰孔循环（换铰刀）

G85X_Y_Z_R_F_K_；

初始平面参考平面G99G98Z点工件平面6）镗孔循环（G85）初始平面参考平面G99G98Z点工件平807）镗孔循环（G89）孔底停留

P

一般粗、精镗孔用，在G85的基础上增加了孔底的暂停。

G89X_Y_Z_R_P_F_K_；

PZ点R点初始平面7）镗孔循环（G89）孔底停留PPZ点R点初81

8)

G76(精镗循环)

X、Y轴定位后，Z轴快速运动到R点，再以F给定的速度进给到Z点，然后主轴定向并向给定的方向移动一段距离，再快速返回初始点或R点。孔底的移动距离由孔加工参数Q给定，Q始终应为正值，

9）取消固定循环指令（G80）

执行G80指令后，固定循环G73(或G74或G76或G81～G89)被该指令取消。另外，01组的G代码G00、G01、G02、G03也可以取消固定循环指令。

8)G76(精镗循环)

X、Y轴定位82主轴定向刀具偏移量Q主轴定向刀具偏移量Q83例题：钻镗固定循环实例：钻13个孔用3把刀具，分别为：T11、T15、T31，刀具补偿值分别为：+200.0mm、+190.0mm、+150mm

参考点350100100100100400150250250150321781112139106542505050302033T11T15T31返回位置初始平面200190150钻孔1～6φ10mm钻孔7～10φ20mm镗孔11～13φ95mm例题：钻镗固定循环实例：钻13个孔用3把刀具，分别为：T1184N015G99G82X550.Y-450.Z-130.R-97.P300F70；N016G98Y-650.；N017G99X1050.；N018G98X-450.；N019G00X0Y0M05；N020G49Z250.0T31M06；N021G43Z0H31；N022S10M03；N023G99G85X800.0Y-350.0Z-153.0R-47.0F50；N024G91Y-200.0K2；N025G28X0Y0M05；N026G49Z0；N027M02；数控铣床与加工中心的编程课件85关于K的问题：关于K的问题：863、刚性攻螺纹固定循环1）左旋螺纹攻丝循环（G74）G74X_Y_Z_R_P_F_K_；

其中P为暂停时间

初始平面参考平面工件上表面主轴逆时针转动主轴顺时针转动RZ3、刚性攻螺纹固定循环初始平面参考平面工件上表面主轴逆时针转872）(右旋）攻螺纹攻丝循环（G84）G84X_Y_Z_R_P_F_K_；

初始平面参考平面工件上表面主轴顺时针转动主轴逆时针转动RZ2）(右旋）攻螺纹攻丝循环（G84）初始平面参考平面工件上表88数控用刚性攻丝夹头数控用刚性攻丝夹头89攻螺纹示例程序纠错

设Z轴开始点距工作表面100mm，切削深度20mm攻螺纹示例程序纠错设Z轴开始点距工作表面100904、

固定循环编程加工实例

例：加工如图所示通孔的钻孔循环程序（设Z轴开始点距工作表面100mm处，切削深度为20mm）。

O0001N10G91G00S300M03N20G99G81X10.0Y-10.0Z-22.0R-98.F200N30G99G81Y30.0Z-22R-98N40G99G81X10.0Y-10.0Z-22R-98N50G99G81X10.0Z-22R-98N60G98G81X10.0Y20.0Z-22R-98N70G80X-40.0Y-30.0M05N80M024、固定循环编程加工实例例：加工如图所91

例：加工如图所示螺纹孔的加工程序（设Z轴开始点距工作表面100mm处，切削深度为20mm）。

①先用G81钻孔％0101N10G91G00M03N20C98G81X40.0Y40.0Z-22.0R-98.0F100N30G98G81X40.0Z-22.0R-98L3N40G98G81Y50.0Z-22.0R-98N50G98G81X-40.0Z-22.0R-98L3N60G80X-40.0Y-40.0M05N70M02例：加工如图所示螺纹孔的加工程序（设Z轴开始点92②再用G84攻螺纹％0102N100G91G00M03N110G99G84X40.0Y40.0Z-27.0R-93.0F280N120G99G84X40.0Z-27.0R93L3N130G99G98X-120.0Y50.0Z-27R-93N140G99G84X40.0Z-27.0R-93L3N150G80Z93.0N81X-160.0Y-90.0M05N160M02②再用G84攻螺纹93数控铣床与加工中心的编程课件942）子程序的调用格式①M98PxxxxxxxP后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。②M98PxxxxLxxP后面的4位为子程序号；L后面的2位为重复调用次数，省略时调用一次。2）子程序的调用格式95

例：如图4.31所示,在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形，每边的槽深为-2mm，工件上表面为Z向零点。其程序的编制就可以采用调用子程序的方式来实现(编程时不考虑刀具补偿)。例：如图4.31所示,在一块平板上加工6个边长为96N160G90G01Z40F2000

N170M05N180M30子程序：

O20

N10G91G01Z-2F100N20G01X-5Y-8.66N30G01X10Y0N40G01X5Y8.66N50G01Z5F2000N60M99

设置G54：X＝-400，Y＝-100，Z＝-50。

主程序：O10

N10G54G90G01Z40F2000

N20M03S800N30G00Z3

N40G01X0Y8.66N50M98P20

N60G90G01X30Y8.66N70M98P20

N80G90G01X60Y8.66

N90M98P20

N100G90G01X0Y-21.34N110M98P20N120G90G01X30Y-21.34

N130M98P20

N140G90G01X60Y-21.34N150M98P20

N160G90G01Z40F2000

N97

例：利用子程序调用加工如下图所示的零件。例：利用子程序调用加工如下图所示的零件。98数控铣床与加工中心的编程课件99图2-90工件外形加工

例:使用子程序调用，加工工件外形图2-90工件外形加工

例:使用子程序调用，加工工件外形100主程序O1;N1S1000M03;N2G90G54G00G17X0Y0;N3Z100.0;N4M98P0030100;N5G90G00X0Y60.0;N6M98P0030100;N7G90G00X0Y0M05;N8M30;子程序N100G91Z-95.0;N101G41X20.0Y10.0D01;N102G01Z-15.0F200;N103Y40.0F100;N104X30.0;N105Y-30.0;N106X-40.0;N107G00Z110.0;N108G40X-10.0Y-20.0;N109X50.0; N110M99;主程序子程序101

2.5数控铣床和加工中心高级编程指令

2.5.1机床坐标系选择(G53)

编程格式:

（G90）G53X_Y_Z_;

G53指令使刀具快速

定位到机床坐标系中的指定

位置X.Y.Z上，式中X、Y、Z

后的值为机床坐标系中的坐

标值，其尺寸均为负值。

G53仅在指定的单段和绝对模式

（G90）下有效，在增量模式（G91）下无效。

如图，使用G53移动到机床指定的位置。

P1：G90G53G00X-340.0Y-210.0;

P2：G90G53G00X-570.0Y-340.0;

2.5数控铣床和加工中心高级编程指令

2.5.1机床坐102

2.5.2子坐标系（G52）

为了编制程序方便，有时需要在工件坐标系中建立子坐标系，这个子坐标系也称为局部坐标系。

格式：G52X_Y_Z_）。

G52指令指定的子坐标系，即是所有工件坐标系（G54—G59）的子坐标系。在工件坐标系中移动的坐标值为子坐标系中的坐标值。

取消子坐标系：G52X0Y0Z0；

数控机床的坐标系的关系如图所示

机床坐标系—G53（机床坐标系）工件坐标系G92（工件坐标系的设定、变更）G54—G59（工件坐标系）—G52子坐标系数控机床坐标系统

2.5.2子坐标系（G52）

为了编制程序方103

O1；

G90G54G00X0Y0；

N1X50.0Y150.0;

N2G52X100.0Y50.0; 子坐标系设定

N3G90G54X50.0Y50.0;

N4G55X50.0Y100.0;

N5G52X0Y0; 子坐标系原点移动

N6G54X0Y0;

M30;

O1；

G90G54G00X0Y0；

N1X104

2.5.3极坐标（G15、G16）

G15极坐标模式取消

G16极坐标模式有效

格式：（G17G18G19）G16α_β_

其中α—极坐标半径；β—极坐标角度，逆时针为正，顺时针为负。半径和角度值都可以在绝对模式（G90）和增量模式（G91）下编写。

极坐标的旋转中心:它是G16指令前的最后一个编程点。

2.5.3极坐标（G15、G16）

G15极坐105

用绝对编程ABS指令指定半径和角度

N1G17G90G16

N2G81X100.0Y30.0Z-20.0R-5.0F200.0;

N3Y150.0;

N4Y270.0;

N5G15G80;

用增量编程INC

指令指定半径和角度

N1G17G90G16

N2G81X100.0Y30.0Z-20.0R-5.0F200.0;

N3G91Y120.0;

N4Y120.0;

N5G15G80;

用绝对编程ABS指令指定半径和角度

N1G17G90106格式：G51X_Y_Z_P_或G51X_Y_Z_I_J_K_…G50X、Y、Z:缩放中心的坐值，P、I、J、K:缩放倍数。范围为：0.00001~9.99999

或0.001~999.999既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。例：如图所示的三角形ABC，顶点为A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若D(50，50)为中心，放大2倍，则缩放程序为:G51X50Y50P22.5.4缩放功能指令(G50、G51)格式：G51X_Y_Z_P_例：如图所示的三107

2.5.5坐标系旋转功能(G68、G69)该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向在平面内旋转一定的角度。

1）、基本编程方法

编程格式：G17G68X～Y～R～

......

G69

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。

2.5.5坐标系旋转功能(G68、G69)108

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给定的角度旋转坐标。现以图为例，应用旋转指令的程序为：

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109

N10G92X-5Y-5N20G68G90X7Y3R60N30G90G01X0Y0F200(G91X5Y5)N40G91X10N50G02Y10R10N60G03X-10I-5J-5N70G01Y-10N80G69G90X-5Y-5M02

N10G92X-5Y-5110O102主程序N10G90G17M03；N20M98P100；加工N30G68X0Y0P45；旋转45°N40M98P100;加工②N50G69；取消旋转N60G68X0Y0P90；旋转则90°M70M98P100；加工③N80G69M05M30；取消旋子程序（①的加工程序）%100N100G90G01X20Y0F100；N110G02X30Y015；N120G03X40Y015；N130X20Y0-10；N140G00X0Y0；N150M99；例：利用旋转功能指令，编写如图所示的零件的加工程序。旋转功能应用

O1021112.5.6镜像功能指令(M21、M22、M23)M21：沿X轴镜像M22：沿Y轴镜像M23：取消镜像2.5.6镜像功能指令(M21、M22、M23)112O1003主程序N10G54G17G90G00X0Y0Z100M03S1000；N20M98P100；加工①N30M22；Y轴镜像N40M98P100；加工②N50M21；X、Y轴镜像N60M98P100；加工③N70M23；取消镜像N80M21；X轴镜像N90M98P100；加工④N100M23；取消镜像N110M05；N120M30；

子程序（①的加工程序）：O100N200G41G00X10.0Y4.0D01；N210Y10.0N220Z-98.0；N230G01Z-7.0F100；N240Y25.0；N250X10.0；N260G03X10.0Y-10.0I10.0；N270G01Y-10.0；N280X-25.0；N290G00Z105.0；N300G40X-5.0Y-10.0；N310M99；O1003主程序子程序（①的113

2.6加工中心换刀编程指令

加工中心是由数控机床和自动换刀装置（automatictoolchanger简称ATC）组成。ATC由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀具交换的相关指令主要有以下几个。

1）自动原点复归

可用G28指令很容易的移动刀具到R点位置。在加工中心上，机床参考点一般为主轴换刀点，使用自动原点复归主要用来进行刀具交换准备。

格式：G91/（G90）

G28X_Y_Z_;

X_Y_Z_是一个用绝对或增量值指定的中间点坐标。

2.6加工中心换刀编程指令

加工114

G28指令的动作过程如下（图2-103）所示：

首先在指令轴将刀具以快速移动速度向中间点B（X_Y_Z_）定位，然后从中间点以快速移动的速度移动到原点。

1、增量指令（ABS）

A→B→R

G91G28X100.0Y100.0;

2、绝对指令

A→B→R

G90G28X200.0Y200.0;图2-103自动原点复归

G28指令的动作过程如下（图2-103）所示：

1152）刀具交换条件

加工中心在进行刀具交换之前，必须将主轴回到换刀点(由G28指令执行)；另外下一把刀应当处在主轴换刀点位置。装刀①顺时针旋转抓刀⑤逆时针旋转复位旋转180°交换拔刀⑤主轴换刀点主轴位置2）刀具交换条件

加工中心在进行刀具交换之前，116

3）刀具交换指令

刀具交换主要由两条指令完成分别为刀具准备指令T和换刀指令M06。

刀具准备T□□

格式：T□□

□□表示刀具号，取值为00～99。

T□□表示需要交换的下一把刀具移动到机床的主轴换刀点，准备换刀。

换刀指令M06

M06表示将主轴换刀点的刀具和主轴上的刀具进行交换。在使用M06指令前首先需要使用T□□指令和自动原点复归。

3）刀具交换指令

刀具交换主要由两条指令完成分别为刀具准备117数控铣床与加工中心的编程数控铣床与加工中心的编程118数控铣床加工中心2.1数控铣床和加工中心编程基础

数控铣床加工中心2.1数控铣床和加工中心编程基础

119数控铣床与加工中心的编程课件120数控铣床与加工中心的编程课件121

按所用自动换刀装置分类：

(1)转塔头加工中心。转塔头加工中心有立式和卧式两种。主轴数一般为6～12个，换刀时间短、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。

(2)刀库+主轴换刀加工中心。这种加工中心特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。

122

(3)刀库+机械手+主轴换刀加工中心。这种加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合，因此得到广泛应用。

(4)刀库+机械手+双主轴转塔头加工中心。这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短。

123

124

125

3、加工中心的编程特点

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。与其它数控机床相比，具有以下特点：

1)加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效率和质量稳定性。

2)由于工序集中和具有自动换刀装置，工件在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工。3、加工中心的编程特点加工126

3)在具有自动交换工作台时，一个工件在加工时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。

4)刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性化程序越高。

5)加工中心通常具有多个进给轴(三轴以上)，甚至多个主轴，因此能够完成多个平面和多个角度位置的加工，实现复杂零件的高精度定位和精确加工。

3)在具有自动交换工作台时，一个127

4、加工中心的换刀形式

自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上最广泛的换刀方法。

1)刀库的种类直线刀库圆盘刀库4、加工中心的换刀形式自动换刀数控128

链式刀库格子箱式刀库多面式刀库链式刀库格子箱式刀库多面式刀库129

2)换刀方式

(1)无机械手换刀。必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。

(2)机械手换刀。采用机械手进行刀具交换的方式应用得最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。

机械手式换刀2)换刀方式(1)无机械手换刀。机130

5、数控铣床、加工中心的主要功能1)点位控制功能

此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。

2)连续轮廓控制功能

此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。

3)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。

4)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。5、数控铣床、加工中心的主要功能1131

5)比例及镜像加工功能

镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，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现。

6)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。

7)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。

5)比例及镜像加工功能

132

8)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。

9)数据输入输出及DNC功能

该功能主要用来实现数控系统与相关设备之间的数据输入输出，保证大的加工程序的执行。当程序过大，超过系统存储空间时，可以采用计算机直接控制数控加工模式，即DNC功能。

10)自诊断功能

自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。8)宏程序功能

该功能可用133

6、数控铣床和加工中心的工具系统

1)工具系统

工具系统是刀具与数控铣床和加工中心的连接部分，通常由刀具、刀柄、拉钉及中间模块等组成，如图所示，起到固定刀具及传递动力的作用。

工具系统的组成

1-主轴；2-刀柄；3-换刀机械手；4-中间模块；5-刀具刀柄

6、数控铣床和加工中心的工具系统

1)工具系统

134

2)刀柄

数控铣床和加工中心上使用的刀具种类繁多，而每种刀具都有其一定的结构和使用方法，要想实现刀具在主轴上的固定，必须有一个中间装置，该装置必须能够装夹刀具且实现主轴上准确定位，而这个中间装置就是刀柄。

3）拉钉

数控铣床和加工中心拉钉的尺寸也已标准化。ISO或GB规定了A型和B型两种形式的拉钉，其中A型拉钉用于不带钢球的拉紧装置，而其中B型拉钉用于带钢球的拉紧装置。刀柄及拉钉的具体尺寸可查阅相关的标准规定。

2)刀柄

数控铣床和加工135

4)弹簧夹套及中间模块

弹簧夹套有两种，即ER弹簧夹套和KM弹簧夹套，其中前者用于切削力较小的场合，而后者多用于强力铣削的场合。

中间模块是刀柄与刀具之间的中间连接装置，通过中间模块的使用，提高刀柄的通用性能。

5）数控铣床和刀具中心的种类

数控铣床和加工中心的刀具种类很多，根据刀具的加工用途，其刀具可分为轮廓类加工刀具和孔类加工刀具等几种类型。具体情况如图所示。4)弹簧夹套及中间模块

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图常见刀具

图常见刀具137

1387、数控铣床和加工中心用夹具

1）平口钳和压板

平口钳具有较大的通用性和经济性，适用于较小的方形工件的装夹。常见的螺旋夹紧式通用平口钳如图2-15所示。对于较大或者四周不规则的零件，无法采用平口钳或者其他夹具装夹时，可以直接采用压板（图2-16，包括压板、垫铁、梯形螺母和螺栓等）以及平板进行装夹。加工中心压板与平板的装夹通常采用T形螺母与螺栓的夹紧方式。

7、数控铣床和加工中心用夹具

1）平口钳和压板139

2)卡盘和分度头

在数控铣床和加工中心上应用较多的是三爪自定心卡盘和四爪卡盘。特别是三爪自定心卡盘，由于其具有自动定心作用和装夹简单的特点，因此中小型圆柱形工件在数控铣床或者加工中心加工时，常采用三爪自定心卡盘进行装夹。卡盘的夹紧有机械螺旋式、气动式或液压式等多种形式（图2-17）。许多机械零件，如花键、齿轮等零件在加工中心加工时。常采用分度盘（图2-18a）和分度头