数控铣床编程指令

第六章数控铣床编程一、数控铣床的主要功能1点位控制功能利用这一功能，数控铣床可以进行只需要作点位控制的钻孔、扩孔、绞孔和镗孔等加工。2连续轮廓控制功能数控铣床通过直线插补和圆弧插补，可以实现对刀具运动轨迹的连续轮廓控制，加工出有直线和圆弧两种几何要素构成的平面轮廓工件。对非圆曲线构成的平面轮廓，在经过直线和圆弧逼近后也可以加工。除此之外，还可以加工一些空间曲面。一、数控铣床的主要功能3刀具半径自动补偿功能1)按工件实际轮廓形状进行编程，加工中使刀具中心自动偏离工件轮廓一个刀具半径，加工出符合要求的轮廓外表。2通过改变刀具半径补偿量弥补铣刀制造的尺寸精度误差，扩大刀具直径选用范围和刀具返修刃磨的允许误差。3)利用改变刀具半径补偿值，以同一加工程序实现分层铣削和粗、精加工，或者用于提高加工精度。4)改变刀具半径补偿值的正负号，可用同一加工程序加工某些需要相互配合的工件，如相互配合的凹凸模等。一、数控铣床的主要功能4镜像加工功能镜像加工也称为轴对称加工。对于一个轴对称形状的工件来说，利用这一功能，只要编出一半形状的加工程序就可完成全部加工了。5固定循环功能利用数控铣床对孔进行钻、扩、铰和镗加工时，加工的根本动作是相同的，对于这种典型化动作，可以专门设计一段程序，在需要的时候进行调用来实现上述加工循环。在利用数控铣床的连续轮廓控制功能时，也常常遇到一些典型化的动作，如铣整圆、方槽等，也可以实现循环加工。二、数控铣床的加工工艺范围铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰和镗孔加工与攻丝等。适于采用数控铣削的零件有箱体类零件、变斜角类零件和曲面类零件。第一节数控铣床编程指令一、数控系统简介国外主要数控系统：日本FANUC、德国SIEMENS、美国A-B公司和西班牙FAGOR生产的为主。国内主要数控系统：华中数控、北京数控和广州数控。华中数控系统简述：武汉华中数控股份与华中理工大学联合研制开发的。目前主要的型号有：华中I型(HNC-1)和华中世纪星(HNC-21M)。第一节数控铣床编程指令辅助及其它功能铣削系统能控制的M、S功能和车床根本相同。F功能也一样具有mm/min还是mm/r两种单位，但由G94、G95两指令分别控制。M代码功能表

准备功能G指令

二、尺寸系统指令1加工平面选择G17、G18、G19平面选择指铣削过程中指定刀具插补平面和刀具补偿平面。说明如下：1)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。2)移动指令与平面选择无关，不管选用哪个平面，各坐标轴的移动指令，均会执行。例如在规定了G17Z_时，Z轴照样会移动。3)G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。2绝对值编程G91和增量值编程G90程序格式：G90GX

Y

Z

F

；G91GX

Y

Z

F

；

G90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于固定的编程原点〔工件原点〕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。G90、G91为模态功能，G90为缺省值。2绝对值编程G91和增量值编程G90以下图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。3有关单位的设定1)尺寸单位选择G20，G21，G22必须在程序的开头坐标系设定之前用单独的程序段指令或通过系统参数设定。程序运行中途不能切换。格式：G20英制G21公制尺寸输入制式G22脉冲当量2)进给速度单位的设定格式：G94F_每分钟进给；G95F_每转进给G94为每分钟进给，F的单位依G20/G21/G22的设定而分别为mm/min，in/min或脉冲当量/min。此外，G94F_可以指定旋转轴的速度，旋转轴的速度单位为度/min或脉冲当量/min。G95为每转进给，在F之后，直接指定刀具在主轴转一转的进给量，单位依G20/G21/G22的设定而定。这个功能必须在主轴装有编码器时才能使用。G94、G95为模态功能，可相互注销，G94为缺省值。进给速度单位也可通过系统参数设定。1)工件坐标系设定〔G92〕指令4工件坐标系指令程序格式：G92X

Y

Z

；X、Y、Z、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。G92指令通过设定刀具起点相对于工件坐标原点(工件零点)的位置建立坐标系。采用G92指令时，编程员要预先确定刀具相对于工件原点的坐标值，并编入程序中，加工时，操作从员必须严格按照工件坐标系规定的刀具位置对刀。说明：1)一旦执行G92指令建立坐标系，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。2)G92指令必须跟坐标地址字，因此须单独一个程序段指定。3)执行此指令不会产生机械位移，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值，从而建立新的坐标系4)执行此指令之前必须保证刀位点与程序起点〔对刀点〕符合。5)该指令为非模态指令。1)工件坐标系设定〔G92〕指令2)预置工件坐标系用G54～G59设定工件坐标系时，必须通过偏置页面，预先将G54～G59设置在存放器中，编程中再用程序指定。因此，也叫工件坐标系的偏置。工件坐标系选择格式说明：1)G54～G59是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。2)G54～G59建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的，在程序运行前已设定好，在程序运行中是无法重置的。3)G54～G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入，系统自动记忆。4)使用该组指令前，必须先回参考点。5)G54～G59为模态指令，可相互注销。采用增量值编程时不必设定工件坐标系，只需在加工前把刀具移到工件坐标系的原点即可。

三、根本运动指令1快速定位指令G00用G00指定定位点，命令刀具以点位控制方式，从刀具所在点以最快的速度，移动到下一个目标点，程序格式如下：G00X

Y

Z

;

其中，X、Y、Z、为快速定位终点，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。说明如下：

1)G00指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点。说明：2)G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。3)快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。4)G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。5)G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。6)当Z轴指令远离工作台时，先Z轴移动，再X、Y轴运动。当Z轴指令接近工作台时，先X、Y轴运动，再Z轴运动；2直线插补指令G01用G01指令直线插补，其作用是指令两个坐标〔或三个坐标〕以联动的方式，按指令的进给速度F，插补加工出任意斜率的平面〔或空间〕直线。程序格式如下：G01XYZF其中，X、Y、Z为终点，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。2直线插补指令G011)G01指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。2)实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。3)G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。4)G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。说明：3圆弧插补指令指令G02〔顺时针〕、G03〔逆时针〕使机床在各坐标平面内加工圆弧轮廓。其程序格式如下：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。1)G02/G03的判断G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。顺时针或逆时针是从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看到的回转方向。2)说明：(1)I，J，K分别表示X，Y，Z轴圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如以下图所示。某项为零时可以省略。(2)当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，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。4参考点控制指令1)自动返回参考点G28格式G28X_Y_Z_

X、Y、Z为指定的中间点位置。说明：(1)执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移到程序指令的中间点位置，然后自动返回参考点。在使用上经常将XY和Z分开来用。先用G28Z

提刀并回Z轴参考点位置，然后再用G28X

Y

回到XY方向的参考点。(2)在G90时为指定点在工件坐标系中的坐标；在G91时为指令点相对于起点的位移量(3)G28指令前要求机床在通电后必须(手动)返回过一次参考点。(4)使用G28指令时，必须预先取消刀具补偿。(5)G28为非模态指令。2)自动从参考点返回G29格式：G29X

Y

Z

；其中，X、Y、Z为指令的定位终点位置。说明如下：1)执行G29指令时，各轴先以G00的速度快移到由前段G28指令定义的中间点位置，然后再向程序指令的目标点快速定位。2)通常该指令紧跟在一个G28指令之后。在使用上经常将XY和Z分开来用。3)在G90时X、Z为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于中间点的位移量。4)G28为非模态指令。如下图零件以φ30的孔定位，精铣外轮廓〔暂不考虑刀具补偿〕根本指令编程举例O0001G92X150.0Y160.0Z120.0G90G00X100.0Y60.0

Z-2.0S100M03

G01X75.0F100

X35.0G02X15.0R10.0

G01Y70.0G03X-15.0R15.0

G01Y60.0G02X-35.0R10.0

G01X-75.0

Y0

X45.0

X75.0Y20.0

Y65.0

主程序号建立工件坐标系，编程零点w

快进到X=100，Y=60Z轴快移到Z=-2，主轴直线插补至X=75，Y=60，直线插补至X=35，Y=60顺圆插补至X=15，Y=60直线插补至X=15，Y=70

逆圆插补至X=-15，Y=70直线插补至X=-15，Y=60顺圆插补至X=-35，Y=60直线插补至X=-75，Y=60直线插补至X=-75，Y=0处直线插补至X=45，Y=45直线插补至X=75，Y=20直线插补至X=75，Y=65，轮廓完

G00X100.0Y60.0Z120.0X150.0Y160.0M05M30

快速退至X=100，Y=60的下刀处快速抬刀至Z=120的对刀点平面快速退刀至对刀点程序结束，复位。程序单2

5刀具补偿1)刀具长度补偿补偿刀具长度差值，一般用于刀具轴向(Z方向)的补偿，它使刀具在Z方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，当实际使用刀具与编程时估计的刀具长度有出入时，或刀具磨损后刀具长度变短时，不需重新改动程序或重新进行对刀调整，仅只需改变刀具数据库中刀具长度补偿量即可。利用该功能，还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，通过屡次运行程序而实现。1)刀具长度补偿刀具长度补偿指令G49，G43，G44，其格式：G43刀具长度正补偿；G44刀具长度负补偿；G49取消刀长补偿其中Z为指令终点位置，H为刀补号地址，用H00～H99来指定，它用来调用内存中刀具长度补偿的数值。G43、G44、G49均为模态指令，可相互注销。1刀具长度补偿说明：1)执行G43时，Z实际值=Z指令值＋〔Hxx〕2)执行G44时，Z实际值=Z指令值－〔Hxx〕其中〔Hxx〕是指xx存放器中的补偿量，其值可以是正值或者是负值。当刀长补偿量取负值时，G43和G44的成效将互换。设〔H02〕=200mm时N1G92X0Y0Z0设定当前点O为程序零点N2G90G44G00Z10.0H02指定点A，实到点BN3G01Z-20.0实到点CN4Z10.0实际返回点BN5G00G49Z0实际返回点O使用G43、G44相当于平移了Z轴原点，即将坐标原点O平移到了O’点处，后续程序中的Z坐标均相对于O’进行计算。使用G49时那么又将Z轴原点平移回到了O点。在机床上有时可用提高Z轴位置的方法校验运行程序。2)刀具半径自动偏移补偿(1)刀具半径补偿的过程：刀补的建立：刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。

刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。

(2)刀具半径补偿指令G40，G41，G42D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。G41、G42、G40均为模态指令，可相互注销。格式：刀具半径补偿说明①G41刀径左补偿，G42刀径右补偿，刀补位置的左右应是顺着编程轨迹前进的方向进行判断的。G40为取消刀补。②进行刀径补偿前，必用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。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。平面选择的切换须在补偿取消的方式下进行，否那么将产生报警。③刀补的引入和取消要求必须在G00或G01程序段，不应在G02/G03程序段上进行。④当刀补数据为负值时，那么G41、G42成效互换。⑤G41、G42指令不要重复规定，否那么产生一种特殊的补偿。⑥G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。刀具半径补偿图示刀补编程举例%0004G92X150.0Y160.0Z120.0G90G00X100.0Y60.0G43Z-2.0H01S100M03G42G01X75.0D01F100X35.0G02X15.0R10.0G01Y70.0G03X-15.0R15.0G01Y60.0G02X-35.0R10.0G01X-75.0Y0X45.0X75.0Y20.0Y65.0G40G00X100.0Y60.0G49Z120.0X150.0Y160.0M05M30例：O0010;N0010S1000M03;N0015G56G90;N0020G00X0Y0G41D01;N0022Z5;N0025G01Z-5F100;N0030G01X40Y40F300;N0035G03X60Y40I10;N0040G01X70;N0045G02X80Y30J-10;N0050G01Y0;N0055X-5;N0060G00Z15;N0065G00X0Y-30G40;N0070M05;N0075M30;

用绝对值编程方式加工

O0020;N0010S1000M03;N0015G56G90;N0020G00X0Y20G41D5;N0022Z5;N0025G01Z-3F100;N0030Y40F300;N0035G02X80Y40R40;N0040G01Y20;N0045X50;N0050G03X30Y20R-15;N0055G01X-5;N060Z5;N0065X0Y0G40;N0070M05;N0075M30;用相对值编程方式加工移动刀具使刀尖位于工件平面上O点,采用刀具半径补偿(H05J是偏移号,事先用MDI把H05对应的刀具半径值输入到偏置存放器中.)6简化编程指令1)镜像功能G24，G25在加工工件时，常遇到所加工工件上的图形是对称的，此时可采用镜像加工。格式：G24X__Y__Z__ M98P_G25X__Y__Z__G24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置〔对称轴、线、点〕。G25指令用于取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互注销，G25为缺省。注：有刀补时，先镜像，然后进行刀具长度补偿、半径补偿。主程序%0008G92X0Y0Z25.0G90G00Z5.0M03M98P1000G24y0M98P100G24x0M98P100G24y0M98

P1000G25x0G00Z25.0M05M30子程序%1000G41X10.0Y4.0D01Y10.0G01Z-28.0F200Y30.0X20.0G03X30.0Y20.0I10.0G01Y10.0X5.0G00Z5.0G40X0Y0M99

6简化编程指令2)缩放功能G50，G51格式：G51X_Y_Z_P_缩放开

M98P_

G50缩放关其中，G51中的X、Y、Z给出缩放中心的坐标值，P后跟缩放倍数。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。使用G51指令可用一个程序加工出形状相同，尺寸不同的工件。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。注：有刀补时，先缩放，然后进行刀具长度补偿、半径补偿。四、子程序在一个加工程序中，假设有几个一连串的程序段完全相同(即一个零件中有几处形状相同，或刀具运动轨迹重复)或相近，在编程时，为了缩短程序，可把重复的程序段单独抽出，编成“子程序〞，存储在CNC系统内，反复调用。其格式如下：M98P

L

；式中M98---子程序调用指令；P----子程序号；L----程序重复调用次数。子程序返回主程序用指令M99，表示子程序结束，并返回到主程序。子程序调用下级子程序，称为子程序嵌套。举例4-9：采用M98P调用子程序指令编程〔书P111〕工件坐标系G56由O点在机床坐标系的位置预先设定主程序O0008G56S1000M03G90G17G00Y-10Z5G01Z-3F100;M98

P1000G01Z-6.5F100M98

P1000G00Z5M05M30

子程序O1000G41G01X0Y0D01F300Y20G02X60Y20R30G01Y0X45G03X15Y0R15G01X-10G40Y-10M99

五、固定循环指令1固定循环指令含义数控加工中，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、快速退回等一系列典型的加工动作，这样就可以预先编好程序，存储在内存中，并可用一个G代码程序段调用，称为固定循环，以简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80～G89。2固定循环动作组成①X、Y轴快速定位到孔中心位置②Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)③孔加工〔工作进给〕④在孔底做需要的动作⑤退回到平安平面高度或初始平面高度注意：孔加工循环与平面选择指令无关，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。3固定循环的动作示意图由G98或G99决定刀具在返回时到达的平面4固定循环的数据形式指令中R与Z的数据指定与G90或G91的方式有关5固定循环功能表6固定循环指令格式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_I_J_K_F_L_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中的任一个固定循环指令参数说明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指定每次切削进给的深度(G73或G83时)，是增量值,Q<0K指定每次退刀量(G73或G83时刀具位移增量),K>0I、J指定刀尖向反方向的移动量〔分别在X、Y轴向上〕P指定刀具在孔底的暂停时间，单位为毫秒F为切削进给速度 L指定固定循环的次数(G90:刀具在原来孔的位置重复加工；G91:一个程序段可实现一条直线上假设干个等距离孔的加工)G73、G74、G76和G81～G89是模态指令G80、G01G03等代码可以取消固定循环1)一般钻孔循环指令G81格式：G98〔G99〕G81X_Y_Z_R_F_L_刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回〔无孔底动作〕，用于一般定点钻。2)带停顿的钻孔循环指令G82格式：G98〔G99〕G82X_Y_Z_R_P_F_L_与G81指令唯一的区别是有孔底暂停动作，暂停时间由P指定。执行该指令使孔的外表更光滑，孔底平整。常用于做沉头台阶孔。例:试用重复钻孔循环指令对以下图编写加工程序N01G90G92X0Y0ZI00;N02G00X-50Y51.963S800M03;N03Z20M08;N04G91G81G99X20Z-18R-17F60L4;N05Xl0Y-17.321;N06X-20L4;N07X-10Y-17.