第8.1章 华中数控系统的数控铣床手工编程1

8、1华中数控系统的

数控铣床手工编程

教学提示

数控铣床是数控加工中最常见、也最常用的数控加工设备，它可以进行平面轮廓曲线加工和空间三维曲面加工，而且换上孔加工刀具，能同样方便地进行数控钻、镗、锪、铰及攻螺纹等孔加工操作。数控铣床操作简单，维修方便，价格较加工中心要低得多，同时由于数控铣床没有刀具库，不具有自动换刀功能，所以其加工程序的编制比较简单：通常数值计算量不大的平面轮廓加工或孔加工可直接手工编程；本章主要介绍数控铣床的功能、分类和基本结构等知识，并介绍F华中数控系统简单加工程序的手工编程编制方法。教学要求

了解数控铣床程序编制的基本方法，掌握数控铣床的主要功能及工艺性分析，掌握坐标系的设定，刀具的长度与半径补偿，子程序，镜像等编程指令。熟悉工件坐标系设定指令G92，掌握工件坐标系建立指令G54～G59，直线插补指令G01，圆弧插补指令G02、G03，刀具半径补偿指令（G41、G42、G40），刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）；熟悉参考点返回指令G27、G28、G29；子程序调用。8.1.1

华中数控系统的基本功能

8.1.2华中数控铣床常用编程指令

数控铣床的编程指令随控制系统的不同而不同，但一些常用的指令，如某些准备功能、辅助功能，还是符合IS0标准的。

一、快速定位和直线插补

以配置FANUC0i-MA系统为例，介绍数控铣床的常用编程指令和编程方法。

1.快速定位（G00）

快速定位指令的一般格式为：

执行该指令时，机床以自身设定的最大移动速度移向指定位置。G00X＿Y＿Z＿ 2.直线插补（G01）

直线插补指令的一般格式为：

【例8.1】编制加工如图4.1所示的轮廓加工程序，工件的厚度为5mm。设起刀具点相对工件的坐标为(-10,-10,300)。按A－B－C－D顺序编程。G01X＿Y＿Z＿F＿ N01G90G92X-10Y-10Z300

设定起刀点的位置 N02G00X8Y8Z2

快速移动至A点的上方 N03S1000M03

起动主轴 N04G01Z-6F50

下刀至切削厚度 N05G17X40

铣AB段 N06X32Y28

铣BC段 N07X16

铣CD段 N08X8Y8

铣DA段 N09G00Z20M05

抬刀且主轴停 N010X-10Y-10Z300

返回起刀点 N011M02程序结束

二、圆弧插补

圆弧插补指令的一般格式为：说明：

G02/G03指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，在G17/G18/G19规定的平面内，从当前位置按顺/逆时针圆弧路线移动到程序段指令的终点。其中：G02：顺时针圆弧插补G03：逆时针圆弧插补(如图）G17：XY平面的圆弧

G18：ZX平面的圆弧

G19：

YZ平面的圆弧

X、Y、Z：圆弧终点。在G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在

G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量。

I、J、

K：圆心相对于圆弧起点的偏移值(等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标如图所示)。在G90/G91时都是以增量方式指定。

R：圆弧半径。当圆弧圆心角小于180时，

R为正值否则R为负值。F：被编程的两个轴的合成进给速度。

I、J、K的选择 【例8.2】用数控铣床加工图所示的轮廓ABCDEA。分别用绝对坐标和相对坐标方式编写加工程序。 1.绝对坐标参考程序

G92

X-10Y-10N01G90G17G00X10Y10N02G01X30F100N03G03X40Y20I0J10N04G02X30Y30I0J10N05G01X10Y20N06Y10N07G00X-10Y-10M022.相对坐标参考程序N01G91G17G00X20 Y20N02G01X20F100N03G03X10Y10I0J10N04G02X-10Y10I010N05G01X-20Y-10N06Y-10N07G00X-20Y-20M02三、刀具半径补偿（G40，G41，G42）1.刀具半径补偿指令格式刀补指令的程序段格式：

G40：取消刀具半径补偿； G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)，如图;

G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)，如图；

1）G00／G01G41／G42DXYF2）G00／G01G40XY注意：刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行。

刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。 2.刀具半径补偿编程举例 1）【例8.3】如图所示：按增量方式编程：

%0001 N10G54G91G17G00M03

G17指定刀补平面（XOY平面） N20G41X20.0Y10.0D01

建立刀补（刀补号为01） N30G01Y40.0F200 N40X30.0 N50Y-30.0 N60X-40.0 N70G00G40X-10.0Y-20.0M05解除刀补 N80M02 2）【例8.4】某零件的外形轮廓如图4.6所示，厚度为6mm。刀具：直径为12mm的立铣刀进刀、退刀方式：安全平面距离零件上表面10mm，轮廓外形的延长线切入切出。要求：用刀具半径补偿功能手工编制精加工程序。 参考程序如下:(程序段2中D01指令调用的0l号刀的半径值为6mm，该值应在运行程序前设置在刀具表中)。％1000N01G92X20Y-20Z10N02G90G00G41D0lX0N03G01Z-6F200M03S600N04Y50N05G02X-50Y100R50N06G0lX-100N07X-110Y40N08X-130N09G03X-130Y0R20N10G0lX20NllZ10N12G40G00X20Y-20M05N13M30四、刀具长度补偿（G43，G44，G49） 1.刀具长度补偿指令格式

刀具县长度补偿的建立、执行与撤消使用刀具长度补偿功能，在编程时可以不考虑刀具在机床主轴上装夹的实际长度，而只需在程序中给出刀具端刃的Z坐标，具体的刀具长度由Z向对刀来协调。说明：G43：刀具长度补偿正补偿及H代码；G44：刀具长度负补偿及H代码；G49：取消刀具长度补偿用。H后跟两位数指定偏置号，在每个偏置号输入需要偏置的量。G00或G01G43Z_H_G00或G01G44Z_H_G00或G01G49Z_如图刀具长度补偿。

a情况：设定H01=2，

则G44H01；

c情况：设定H02=-2，

则G43H02。

【例8.5】应用刀具长度补偿指令编程的实例，如图中A点为程序的起点，加工路线为1-2-…9。

相对坐标参考程序：

刀具以顺时针100r/min旋转，并快速奔向点(70,35) N02G43D01Z-22

刀具正向补偿D01=e，并向下进给22mm N03G01Z-18F500

刀具直线插补以500mm/min的速度向下进给18mm N04G04P20

刀具暂停进给20ms，以达到修光孔壁的目的 N05G00Z18

刀具快速上移18mm N06X30Y-20LF

刀具在XY平面上向点(30,-20)快速移动 N07G01Z-33F500LF

刀具以直线插补和进给速度500mm/min的方式向下钻孔 N08G00D00Z55

刀具快速向上移动55mm，并撤消刀长补偿指令 N09X-100Y-15M05M02LF

刀具在XY平面上向点(-100,15)快速移动，到位后程序运行结束

五、子程序 1.子程序指令格式

编程时，为了简化程序的编制，当一个工件上有相同的加工内容时，常用调子程序的方法进行编程。调用子程序的程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。调用子程序：子程序的编程格式：

M98P程序号L调用次数%****

子程序程序号

。。。。。。

子程序体

M99子程序结束并返回主程序 使用子程序时应注意： 1）主程序可以调用子程序，子程序也可以调用其他子程序，但子程序不能调用主程序和自身。2）主程序中模态代码可被子程序中同一组的其他代码所更改。3）最好不要在刀具补偿状态下的主程序中调用子程序。

【例8.6】编制如图4.9所示零件的程序，零件上4个方槽的尺寸、形状相同，槽深2mm，槽宽102mm，未注圆角半径为R5，设起刀点为(0,0,200)。

2.子程序编程举例

%3321

(MAIN_PROGRAMM)

N01G90G92X0Y0Z200设置起刀点的位置 N02G00X30.Y15.Z5.快速移至第一切削点上方 N03G91S600M03相对坐标，主轴正转600r/min N004M98P10调用子程序10

%10(SUB_PROGRAMM) N1G01Z-7.F50 N2X50.F150 N3Y30. N4X-50. N5Y-30.

N6G00Z7

N07G00X-70.Y50. N08M98P10 N09G00X70. N010M98P10. N011M05 N012G90G00X0Y0Z200 N013M02

一、比例缩放指令 1.比例缩放指令格式

说明：

X_Y_Z_为缩放中心标； P_缩放比例系数(千分之几) G50取消比例缩放

8.1.3

华中数控铣床简化编程指令G51X_Y_Z_P_ 2.比例缩放编程举例

【例8.7】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： G51X50Y50P2 执行该程序，将自动计算出A＇、B＇、C＇三点坐标数据为A＇（10，30），B＇（90，30），C＇（50，110）从而获得放大一倍的A＇B＇C＇。 缩放不能用于补偿量，并且对A、B、C、U、V、W轴无效。二、镜像编程指令 1.镜像编程指令格式 在加工某些对称图形时，为了避免反复编制类似的程序段，缩短加工程序，可采用镜像加工功能

说明：

G24：建立镜像

G25：取消镜像。

G24X＿Y＿Z＿M98P＿G25X＿Y＿Z＿ 2.镜像编程举例【例8.7】精铣如图4.12所示的4个形状相同、高5mm的凸起。设工件坐标原点位于工件上表面对称中心，刀具起始位置在工件坐标系(0,0,100)处，A(6.84,18.794,0),B(17.101,46.985,0),C(46.985,17.101,0),D(18.794,6.84,0)，

%3332(MAIN-PROGRAMM) N01G90G92X0Y0Z100.设置起刀点 N02G00Z1.

刀具移至点(0,0,1) N03S200M03主轴正转200r/min N04G01Z-5.F50刀具移至点(0,0,1)

N05M98P10 加工块1

%10(SUB-PROGRAMM) N1G01G41D01X6.84Y18.794F200 移至A点建刀补 N2X17.101Y46.985 加工AB段 N3G02X46.985Y17.101I-17.101J-46.985加工BC段 N4G01X18.794Y6.84 加工CD段 N5G03X0Y20.I-18.794J-46.985加工DA段 N6G00G40X0Y0X轴镜像、加工块2 N7M99 N06M21M98P10加工块2 N07M22M98P10Y轴镜像、加工块3 N08M23取消镜像 N09M22M98P10Y轴镜像、加工块4N010M23取消镜像 N011G90G00Z100 N012M05N013M02

三、旋转镜像编程指令 1.旋转编程指令格式

该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度，G68表示开始坐标系旋转，G69用于撤消旋转功能。 编程格式：格式：

G17G68X__Y__P__G18G68X__Z__P__G19G68Y__Z__P__M98P_G69说明：

该组指令用于建立/取消旋转变换。其中：G68：建立旋转

G69：取消旋转

X、

Y、

Z：旋转中心的坐标值

P：旋转角度，单位是(°)，

0≤P≥360°。

在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补（刀具半径补偿、长度补偿）；在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。G68、

G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。

2.旋转编程举例【例8-8】如图所示零件，用旋转编程指令编程。图

旋转编程参考程序：%0068；主程序N10G92X0Y0Z50N15G90G17M03S600N20G43Z-5H02N25M98P200；加工

N30G68X0Y0P45；旋转

45N40M98P200；加工

N60G68X0Y0P90；旋转

90N70M98P200；加工

N20G49Z50N80G69；取消旋转M05M30图

旋转编程%200；子程序

(①的加工程序)Ν100G41G01X20Y-5D02F300N105Y0N110G02X40I10N120X30I-5N130G03X20I-5N140G00Y-6N145G40X0Y0N150M99图

旋转编程四、固定循环数控加工中，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，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用称为固定循环的一个

G代码程序段调用，从而简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80～

G89通常由下述6个动作构成.(见教材图8-19)：

(1)X、

Y轴定位。

(2)定位到R点(定位方式取决于上次是G00还是G01)。(3)孔加工