数控机床编程与操作教学课件

在线教务辅导网：://教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187或者直接输入下面地址：3/4/20251?数控机床编程与操作?电子教案承德石油高等专科学校主讲教师：李传军3/4/2025坐标系统概述——坐标系3/4/20253概述——坐标系坐标轴在机械装备中，具有位移〔线位移或角位移〕控制和速度控制功能的运动轴称为坐标轴〔又称坐标或轴〕。它有直线坐标轴和回转坐标轴之分。3/4/20254根本直线轴：ISO和EIA标准中规定直线进给运动用由右手直角笛卡尔坐标系X、Y、Z为根本坐标系回〔旋〕转轴：分别用A、B、C表示，用右手螺旋定那么其他附加轴：分别用U、V、W〔第二组〕，和P、Q、R〔第三组〕表示，一般表示为分别平行于X、Y、Z概述——坐标系3/4/20255机床参考点机床零点机床坐标系概述——坐标系3/4/20256机床坐标系、机床零点和机床参考点概述——坐标系3/4/20257坐标轴确实定顺序和方法Z轴方位：对只有一个主轴，且主轴无摆动运动的，那么平行主轴轴线的坐标轴为Z坐标对没有主轴或有多个主轴的数控机床，那么规定垂直于工件装夹面的方向的坐标轴为Z坐标；对主轴能摆动，且在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行的数控机床，那么该轴便是Z坐标；概述——坐标系3/4/20258坐标轴确实定顺序和方法Z方向的判断：刀具远离工件的方向为正方向概述——坐标系3/4/20259坐标轴确实定顺序和方法X轴方位和方向Y轴方位和方向概述——坐标系3/4/202510对刀点工件坐标系程序原点起刀点换刀点概述——坐标系3/4/202511数控程序：数控机床自动加工零件的工作指令数控编程的过程：

分析零件图纸→工艺处理→数学处理→编写零件程序→程序校验→试切加工概述——编程3/4/202512编程将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据〔运动轨迹与方向、位移量〕、工艺参数〔主运动和进给运动速度、切削深度……〕以及辅助操作〔换刀、主轴控制、冷却液开关、刀具夹紧、松开……〕等加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码和程序格式，编制成加工程序单，再将程序单中的内容记录在磁盘〔或纸带〕等控制介质上。概述——编程3/4/202513手工编程自动编程概述——编程3/4/202514数控加工程序的结构数控加工零件程序是假设干组程序段组成；程序段又由假设干代码字〔或指令字〕组成；可表示为一个完整的加工工步或动作！每个代码字那么由文字〔地址符〕和数字〔有些还带有符号〕组成。概述——编程3/4/202515程序结构概述——编程3/4/202516主程序和子程序当一个零件的加工程序中，有一定量的连续的程序段有完全重复出现，如：一块较大的材料上加工出多个相同形状和尺寸的部位的程序，那么可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。子程序外的局部就成为主程序，在执行过程中，主程序可以随时调用子程序，并在调用过程中，子程序仍可以调用别的子程序，实现所谓的“多层嵌套〞。概述——编程3/4/202517M指令一览(或辅助功能)根本指令3/4/202518M功能分为二类

前作用M功能在程序段编制的轴运动之前执行，M03、M04。

后作用M功能在程序段编制的轴运动之后执行，M05。根本指令3/4/202519S指令T指令根本指令3/4/202520有关坐标和坐标系的指令绝对值编程G90与相对值编程G91格式：G90G_X_Y_Z_ G91G_X_Y_Z_G90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原点的；〔机床的默认状态〕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。根本指令3/4/202521工件坐标系设定G92格式：G92X_Y_Z_其中，X、Y、Z、A、B、C、U、V、W为坐标原点〔程序原点〕到刀具起点〔对刀点〕的有向距离。X、Y、Z确定原那么：1、方便数学计算和简化编程；2、容易找正对刀；3、便于加工检查；4、引起的加工误差小；5、不要与机床、工件发生碰撞；6、方便拆卸工件；7、空行程不要太长；根本指令3/4/202522执行此段程序,只是建立在工件坐标系中刀具起点相对于程序原点的位置，刀具并不产生运动。执行此程序段之前必须保证刀位点与程序起点〔起刀点〕符合。G92指令需要后续坐标值指定刀具当前点在工件坐标系中的位置，因此必须单独一个程序段指定。G92指令段一般放在一个零件程序的首段。根本指令3/4/202523工件坐标系选择G54-G59

格式： 根本指令3/4/202524直接机床坐标系编程G53格式：G53G00(G01)X_

Y_

Z_

含有G53指令的程序段,刀具到达的目标点的坐标值是机床坐标系中(相对于机床原点)的坐标值。G53指令仅在其被规定的程序段中有效。注意：G53，G54～G59都是要求机床回过参考点后才使用的指令。根本指令3/4/202525坐标平面选择G17，G18，G19格式： G17 G18G19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。移动指令与平面选择无关。例如在规定了G17Z_时，Z轴照样会移动。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。根本指令3/4/202526有关单位的设定尺寸单位选择G20，G21，G22格式：这3个G代码必须在程序的开头坐标系设定之前用单独的程序段指令。G20是默认的。G20，G21，G22不能在程序的中途切换根本指令

线性轴旋转轴英制(G20)英寸度公制(G21)毫米度脉冲当量(G22)移动轴脉冲当量旋转轴脉冲当量3/4/202527进给速度单位的设定G94、G95

格式： G94[F_] G95[F_]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的设定而分别为mm/r，in/r或脉冲当量/r。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为缺省值根本指令3/4/202528进给控制指令快速定位指令G00格式：G00X_Y_Z_快速定位至终点，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。G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定。快移速度可由面板上的进给修调旋钮修正。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。不要用于加工G00为模态功能，可由G01、G02、G03功能注销。此路径不一定是条直线在“图像显示〞时，此程序所显示路径为红色根本指令3/4/202529c

单方向定位指令G60格式：G60X_Y_Z_其中，X、Y、Z为定位终点。G60指令仅在其被规定的程序段中有效。如右图：从A或B点用G60的方式走到C点那么需要经过中间点的过渡；这是负方向定位的一种形式。在精确定位中用到，可消除反向间隙；根本指令3/4/202530线性进给指令G01

格式：G01X_Y_Z_F_X、Y、Z为定位终点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，按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段所指定的终点。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。G01可由G00、G02、G03功能注销。根本指令3/4/202531圆弧进给及螺旋线进给指令G02，G03圆弧进给格式：其中，a、b∈{X,Y,Z}γ、δ∈｛I,J,K｝，R为圆弧半径，当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，否那么R为负值，整圆编程时不可以使用R，只能用γ、δ；根本指令

_b_

F_

3/4/202532螺旋线进给

格式：

是与

,β平面相垂直的轴的终点坐标。G02,G03分别为顺螺旋插补和逆螺旋插补，螺旋线插补的进给速度F为合成运动速度。该指令是对另一个不在圆弧平面上的坐标轴施加运动指令，对于任何角度(≤360°的圆弧)可附加任一数值的单轴指令。根本指令

_b_

_F_

3/4/202533例.图27所示的螺旋线程序G91时：G91G17G03X-30.0Y30.0R30.0Z10F100G90时：G90G17G03X0Y30.0R30.0Z10F100根本指令3/4/202534虚轴指令G07及正弦线插补格式：G07a其中，a{X，Y，Z，A，B，C，U，V，W}。在G07a0指令之后，a轴就被作为虚轴虚轴只参加计算，不运动G07仅在其被规定的程度段中有效。虚轴仅对自动操作有效，正弦曲线插补：是在螺旋线插补前，用G07将参加圆弧插补的某一轴指定为虚轴，那么螺旋线插补变为正弦线插补。根本指令3/4/202535例.图28所示，关于Y–Z平面上的单周期正弦曲线插补，X轴为虚轴。X2+Y2=R2〔R：圆弧半径〕Y=R*SIN〔2π*Z/L〕〔L：单周期Z轴移动量〕程序如下：N01G92X0Y0Z0N02G07X0G90G03X0Y.0I0J5.0Z20.0F100M03S500N04G07X1N05M30根本指令3/4/202536参考点相关指令自动返回到参考点G28自动从参考点返回G29格式：G28X_Y_Z_格式：G29X_Y_Z_N10G91G28X100.0Y20.0(由A到B并返回参考点)N20G29X50.0Y-40.0(从参考点经由B到C)中间点一定要选择在平安位置根本指令3/4/202537刀具补偿功能指令刀具半径补偿G40，G41，G42

格式：其中刀补号地址D后跟的数值是刀具号，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。根本指令

_

_D_

G40G00(G01)

_

_

3/4/202538根本指令刀补方向的判别G40是取消刀具半径补偿功能。G41是在相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补。G42是在相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。在进行刀具半径补偿前，必须用G17、G18或G19指定补偿平面。

3/4/202539刀具长度补偿G43，G44，G49格式：其中，a{X，Y，Z}，为长度补偿轴的终点坐标，H为长度补偿偏置号。该指令不改变程序就可实现对a轴运动指令的终点位置进行正向或负向补偿。无论是绝对指令还是增量指令，由H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在G43时加，在G44时那么是从a轴运动指令的终点坐标值中减去。计算后的坐标值成为终点。G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。根本指令a_H_

G49

a_

3/4/202540镜像功能G24，G25

格式： G24X__Y__Z__A__B__C__U__V__W__ M98P_ G25X__Y__Z__A__B__C__U__V__W__G24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令用于取消镜像G24、G25为模态指令，可相互注销，G25为缺省值。根本指令3/4/202541例.图34所示的镜像功能程序。%1 主程序N01G92X0Y0Z10N02G91G17M03N03M98P100 加工①N04G24X0 Y轴镜像，镜像位置为X=0N05M98P100 加工②N06G25X0取消Y轴镜像N07G24X0Y0 X轴、Y轴镜像，镜像位置为(0，0)N08M98P100 加工③N09G25X0Y0 取消X、Y轴镜像N10G24Y0 X轴镜像镜像位置为Y=0N11M98P100 加工④N12G25Y0 取消X轴镜像N13M05N14M30子程序(①的加工程序)(略)根本指令3/4/202542缩放功能G50，G51格式：G51X_Y_Z_P_ M98P_G50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。用G51指定缩放开，G50指定缩放关。在G51后，运动指令的坐标值以〔X，Y，Z〕为缩放中心，按P规定的缩放比例进行计算。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。根本指令3/4/202543旋转变换G68，G69格式：G68α__β__P__M98P_G69其中，〔α、β〕是由G17，G18或G19定义的旋转中心，P为旋转角度，单位是〔°〕，0≤P≤360.000°G68为坐标旋转功能，G69为取消坐标旋转功能。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。根本指令3/4/202544例.如图36所示的旋转变换功能程序。%1 主程序N10G90G17M03N20M98P100加工①N30G68X0Y0P45旋转45°N40M98P100 加工②N50G69取消旋转N60G68X0Y0P90旋转90°N70M98P100 加工③N80G69M05M30取消旋转子程序(①的加工程序)%100N100G90G01X20Y0F100N110G02X30Y0I5N120G03X40Y0I5N130X20Y0I

10N140G00X0Y0N150M99根本指令3/4/202545暂停指令G04：格式：G04P〔单位：秒〕段间过渡指令准停校验：G09非续效代码精确停止校验方式：G61续效代码连续切削方式：G64续校代码，与G61相互取消根本指令3/4/202546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，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令。固定循环3/4/202547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(见图37)：①X、Y轴定位②快速运动到R点(参考点)③孔加工④在孔底的动作⑤退回到R点(参考点)⑥快速返回到初始点。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和相对坐标(G91)表示，如图38所示，其中图(a)是采用G90的表示，图(b)是采用G91的表示。

固定循环3/4/202548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3/4/202549X、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指定每次进给深度(G73或G83时)，是增量植,Q<0K指定每次退刀(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F为切削进给速度 〔G74.G84时为螺距〕L指定固定循环的次数。G80、G01~G03等代码可以取消固定循环。一般采用G80来取消固定循环 固定循环3/4/202550G73：高速深孔加工循环该固定循环用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，可以进行高效率的加工。Q值为每次的进给深度(q)退刀用快速，其值k为每次的退刀量。Q>k。G73指令动作循环见图39。例.使用G73指令编制如图所示深孔加工程序：设刀具起点距工件上外表42mm，刀具起点距工件上外表42mm，在距工件上外表2mm处(R点)由快进转换为工进每次进给深度10mm，每次退刀距离5mm。注意：如果Z、K、Q移动量为零时，该指令不执行。

固定循环3/4/202551工作过程：X、Y方向定位定位至R平面往下工进至Q值的深度平面往上退刀K值再往下工进至2Q值的深度平面再往上退刀K值如此，一直至孔底快速对刀至R面或初始平面固定循环3/4/202552固定循环3/4/202553G74：反攻丝循环格式：G74X_Y_Z_R_P_F_L_G74攻反螺纹时主轴反转到孔底时主轴正转然后退回，G74指令动作循环见图。注意：(1)攻丝时速度倍率进给保持均不起作用(2)R应选在距工件外表7mm以上的地方(3)如果Z的移动量为零该指令不执行固定循环3/4/202554工作过程：X、Y方向定位定位至R平面工进至孔底，如果有P值，至暂停同时主轴停止，Z方向进给停止主轴正转反向退至R面如果用G98，快速退至初始平面固定循环3/4/202555固定循环3/4/202556G76：精镗循环76格式：G76X_Y_Z_R_P_I_J_F_L说明：I为X轴向刀尖反向位移量J为Y轴向刀尖反向位移量G76精镗时，主轴在孔底定向停止后，向刀尖反方向运行，然后快速退刀。这种带有让刀的退刀不会划伤已加工外表，保证了镗孔精度。注意：如果Z轴的位移量为零，该指令不执行。固定循环3/4/202557固定循环3/4/202558G81：钻孔循环(中心钻)格式：

G81X_Y_Z_R_F_L_G81钻孔动作循环，包括X，Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。注意：如果Z轴的位移量为零，该指令不执行。固定循环3/4/202559固定循环3/4/202560G82：带停顿的钻孔循环G82X_Y_Z_R_P_F_L_G82指令除了要在孔底暂停外其他动作与G81相同暂停时间由地址P给出。G82指令主要用于加工盲孔以提高孔深精度。注意：如果Z的移动量为零该指令不执行，该指令不执行。固定循环3/4/202561G83：深孔加工循环

G83X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_说明：Q：每次进给深度K：每次退刀后，再次进给时，由快速进给转换为切削进给时距上次加工面的距离。注意：Z、K、Q移动量为零时，该指令不执行。固定循环3/4/202562固定循环3/4/202563G84：攻丝循环G84X_Y_Z_R_P_F_L_G84攻螺纹时从R点到Z点主轴正转在孔底暂停后,主轴反转,然后退回。工作过程与G74相同，只是螺纹方向相反注意：(1)攻丝时速度倍率进给保持均不起作用，不要进兴修调(2)R应选在距工件外表7mm以上的地方(3)如果Z的移动量为零该指令不执行(4)主轴转速不一过高，系统要求不超过500r/min(5)F为螺距固定循环3/4/202564固定循环3/4/202565G87：反镗循环

G87X_Y_Z_R_I_J_P_F_L_固定循环3/4/202566工作过程：在XY轴定位主轴定向停止在XY方向分别向刀尖的反方向移动IJ值定位到R点(孔底)在XY方向分别向刀尖方向移动IJ值主轴正转在Z轴正方向上加工至Z点主轴定向停止在XY方向分别向刀尖反方向移动IJ值返回到初始点(注意只能用G98)在XY方向分别向刀尖方向移动IJ值主轴正转固定循环3/4/202567G88：镗孔循环

G88X_Y_Z_R_P_F_L_固定循环3/4/202568工作过程：在XY轴定位定位刀R点在Z轴方向上加工至Z点孔底暂停后主轴停止转换为手动状态手动将刀具从孔中退出返回到初始平面在Z轴正方向上加工至Z点主轴正转固定循环3/4/202569G89：镗孔循环格式：G89X_Y_Z_R_P_F_L_工作过程：孔定位〔保存前一个运行的速度〕运行至R面〔继续上面速度〕工进到孔底孔底暂停，主轴停止快速退回〔G98或G99所规定的平面〕注意：执行此指令，当Z值为零时，该指令不能执行指令执行过程中，主轴一直保持开始所规定的状态运行固定循环3/4/202570(13)G80：取消固定循环该指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。小结：注意： 1、在固定循环中，定位速度由前面的指令决定。2、每句指令的各项参数最好写全。3、固定循环中定位方式取决与上次是G00还是G01，因此如果希望快速定位那么在上一行或本语句开头加G00。固定循环3/4/202571在固定循环指令前应使用M03或M04指令使主轴回转在固定循环程序段中，X,Y,Z,R数据应至少指令一个才能进行。孔加工在使用控制主轴回转的固定循环(G74、G84、G86)中，如果连续加工一些孔间距比较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时，会出现在进入孔的切削动作前时，主轴还没有到达正常转速的情况，遇到这种情况时，应在各孔的加工动作之间插入G04指令，以获得时间。最好是把R面设得足够高。固定循环3/4/202572如果指定了辅助功能M，那么在最初定位时送出M信号，等待M信号完成，才能进行孔加工循环。固定循环3/4/202573华中Ⅰ型数控系统为用户配备了强有力的类似于高级语言的宏程序功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，此外宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除手工编程时进行繁琐的数值计算，以及精简程序量。宏程序3/4/202574宏变量及常量

宏变量#0～#49当前局部变量#50～#99全局变量#100～#199刀补号100～199的补偿值#200～#2490层局部变量#250～#2991层局部变量#300～#3492层局部变量#350～#3993层局部变量#400～#4494层局部变量宏程序3/4/202575#450～#4995层局部变量#500～#5496层局部变量#550～#5997层局部变量#600～#699刀具长度存放器H0～H99#700～#799刀具半径存放器D0～D99#800～#899刀具寿命存放器#1195～#1199为固定循环使用宏程序3/4/202576常量

PI：圆周率π

TRUE：真

FALSE：假宏程序3/4/202577运算符与表达式算术运算符：+，-，*，/条件运算符:EQ〔=〕，NE〔≠〕，GT〔＞〕，GE〔≥〕，LT〔＜〕，LE〔≤〕逻辑运算符：AND，OR，NOT函数SIN，COS，TAN，ATAN，ABS，INT，SIGN，SQRT，EXP宏程序3/4/202578表达式：用运算符连接起来的常数，宏变量构成表达式。例如：175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]#3*6GT14赋值语句格式：宏变量=常数或表达式把常数或表达式的值送给一个宏变量称为赋值。例如：#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]#3=124.0宏程序3/4/202579条件判别语句IF，ELSE，ENDIF

格式

(i)： IF条件表达式 … ELSE … ENDIF

格式(ii)： IF条件表达式 … ENDIF循环语句WHILE，ENDW

格式： WHILE条件表达式 … ENDW宏程序3/4/202580例1：用球头刀加工半球面：球半径100mm,球头刀半径10mm,角度增量1度宏程序3/4/202581%1000G92X0Y0Z150G90G17G00X120Y0Z150M03S500Z15G01Z0F100G01X110Y0F200G02I[-110]#0=1WHILE#0LT90#1=110*COS[#0*PI/180]#3=110*SIN[#0*PI/180]G01X[#1]Y0Z[#3]G17G02I[-#1]#0=#0+1ENDWG90G00Z150M05X0