数控加工与编程课件

第二章第二章 数控铣床与加工中心的编程数控铣床与加工中心的编程 本章学习目的本章学习目的了解数控镗铣削加工的特点及主要加了解数控镗铣削加工的特点及主要加工对象。掌握数控镗铣削加工中的工工对象。掌握数控镗铣削加工中的工艺处理。熟练掌握数控铣床（或加工艺处理。熟练掌握数控铣床（或加工中心）典型数控系统常用指令的编程中心）典型数控系统常用指令的编程规则及编程方法，掌握数控镗铣削加规则及编程方法，掌握数控镗铣削加工的基本操作方法。并按零件图中的工的基本操作方法。并按零件图中的技术要求，编制数控加工程序及完成技术要求，编制数控加工程序及完成中等复杂零件的加工。中等复杂零件的加工。数控铣床数控铣床加工中心加工中心2.1 2.1 数控铣床和加工中心编程基础数控铣床和加工中心编程基础1 1.数控铣床和加工中心概述数控铣床和加工中心概述 1)1)数控铣床数控铣床 根据数控机床的用途进行分类，用于完成根据数控机床的用途进行分类，用于完成铣削加工或镗削加工的数控机床成称为数控铣削加工或镗削加工的数控机床成称为数控铣床。数控铣床根据主轴放置形式的不同可铣床。数控铣床根据主轴放置形式的不同可分成分成立式、卧式和立卧两用立式、卧式和立卧两用三种形式。三种形式。2)加工中心加工中心 通常所指的加工中心（通常所指的加工中心（MC）是指带有）是指带有刀库和刀具自刀库和刀具自动交换装置（动交换装置（Automatic Tool Changer-ATC）的数控的数控铣床。铣床。数控铣削加工是实际生产中数控铣削加工是实际生产中最常用和最主最常用和最主要的数控加工方法之一要的数控加工方法之一，它的特点是能同时控，它的特点是能同时控制多个坐标轴运动，并使多个坐标方向的运动制多个坐标轴运动，并使多个坐标方向的运动之间保持预先确定的关系，从而把工件加工成之间保持预先确定的关系，从而把工件加工成某一特定形状的零件。某一特定形状的零件。数控铣床除了能铣削普通铣床所能铣削的数控铣床除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件各种零件表面、槽腔，表面、槽腔，还能铣削普通铣床不能还能铣削普通铣床不能铣削的，需铣削的，需2 25 5坐标联动的各种坐标联动的各种平面轮廓、立平面轮廓、立体轮廓和曲面零件体轮廓和曲面零件。2.2.数控数控铣削加工内容铣削加工内容u非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；u已给出数学模型的空间曲面；已给出数学模型的空间曲面；u形状复杂、尺寸繁多，划线与检测困难的部位；形状复杂、尺寸繁多，划线与检测困难的部位；u用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的内用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；外凹槽；u需尺寸协调的高精度表面；需尺寸协调的高精度表面；u在一次安装中能顺带铣出来的简单表面；在一次安装中能顺带铣出来的简单表面；u采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。劳动强度的一般加工内容。加工零件或加工内容的确定加工零件或加工内容的确定 3 3.加工中心的编程特点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。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：与其它数控机床相比，具有以下特点：1)加加工工工工件件复复杂杂，工工艺艺流流程程很很长长时时，能能排排除除工工艺艺流流程程中中的的人人为为干干扰扰因因素素，具具有有较较高高的的生生产产效效率和质量稳定性。率和质量稳定性。2)由由于于工工序序集集中中和和具具有有自自动动换换刀刀装装置置，工工件件在在一一次次装装夹夹后后能能完完成成有有精精度度要要求求的的铣铣、钻钻、镗镗、扩、铰、攻丝等复合加工扩、铰、攻丝等复合加工。3)在具有在具有自动交换工作台自动交换工作台时，一个工件在加时，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，大大缩短辅助时间，提高加工效率提高加工效率。4)刀具容量越大，加工范刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔越广，加工的柔性化程度越高。性化程度越高。5)加工中心通常具有多个加工中心通常具有多个进给轴(三三轴以上以上)，甚至多个主，甚至多个主轴，因此能，因此能够完成多个平面和多个完成多个平面和多个角度位置的加工，角度位置的加工，实现复复杂零件的零件的高精度定位和高精度定位和精确加工。精确加工。刀库刀库自动自动交换交换工作台工作台 4.数控铣床、加工中心的主要功能数控铣床、加工中心的主要功能 1)点位控制功能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此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。工。2)连续轮廓控制功能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此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。的加工。3)刀具半径补偿功能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。杂数值计算。4)刀具长度补偿功能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。刀具长度尺寸调整的要求。5)比例及镜像加工功能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。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。意角度来执行。7)子程序调用功能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。需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。8)宏程序功能宏程序功能 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指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。性。9)数据输入输出及数据输入输出及DNC功能功能 该功能主要用来实现数控系统与相关设备之间的数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，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，即工模式，即DNC功能。功能。10)自诊断功能自诊断功能 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系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。用。1)刀刀 具具5.5.数控铣床和加工中心的数控铣床和加工中心的刀具和夹具刀具和夹具铰刀铰刀钻头钻头丝锥丝锥镗刀镗刀沉孔刀沉孔刀绞刀绞刀中心钻中心钻麻花钻麻花钻丝锥丝锥螺纹铣刀螺纹铣刀 2）夹夹 具具 数控铣床和加工中心的常用夹具有数控铣床和加工中心的常用夹具有平口钳、压板、卡盘平口钳、压板、卡盘和分度头和分度头等。等。平口钳具有较大的通用性和经济性，适用于较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；小的方形工件的装夹；在数控铣床和加工中心上应用较多的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。是三爪自定心卡盘和四爪卡盘，特别是三爪自定心卡盘。6.6.数控铣床和加工中心的加工对象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床的主要加工对象2)加工中心的主要加工对象加工中心的主要加工对象 1.1.建立工件坐标系指令建立工件坐标系指令 1)设定工件坐标系指令设定工件坐标系指令 G92 G92为设定加工坐标系指令。在程序中出现为设定加工坐标系指令。在程序中出现G92程序段时，即通过程序段时，即通过刀具当前所在位置即刀具起始点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。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：指令的编程格式：G92 X a Y b Z c 2.2.2 2 数控铣床常用编程指令数控铣床常用编程指令设定程序为设定程序为 G92 X50 Y50 Z10 2)G54G59 设定工件坐定工件坐标系系编程格式：程格式：G54G59 G90 G00(G01)X Y Z(F)；G54G59是在程序运行前设定的工件坐标系，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。建立工件坐标系。用用G54G59指令可以建立六个工件坐标系，使指令可以建立六个工件坐标系，使用用G54G59指令运行程序时指令运行程序时与刀具的初始位置无关。与刀具的初始位置无关。G54G59在批量加工中广泛使用。在批量加工中广泛使用。G92与与G54G59的区别的区别:G92指令指令:是通过程序来设定、选用加工坐标是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所与当前刀具所在的当前位置有关，在的当前位置有关，这一加工原点在机床坐标系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。中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。G54G59：G54G59是在程序运行前设是在程序运行前设定的工件坐标系，定的工件坐标系，它通过确定工件坐标系的原点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。用在机床坐标系的位置来建立工件坐标系。用G54G59指令运行程序时指令运行程序时与刀具的初始位置无关与刀具的初始位置无关。G54G59本身不会使机床运动，要和本身不会使机床运动，要和G00/G01指指令一起建立工件坐标系。令一起建立工件坐标系。2.2.绝对尺寸指令和增量尺寸指令：绝对尺寸指令和增量尺寸指令：G90G90、G91G91 绝绝对对尺尺寸寸：指指机机床床运运动动部部件件的的坐坐标标尺尺寸寸值值相相对对于坐标原点给出。于坐标原点给出。增增量量尺尺寸寸：指指机机床床运运动动部部件件的的坐坐标标尺尺寸寸值值相相对对于前一位置给出。于前一位置给出。1)G功能字指定功能字指定 G90：指定尺寸：指定尺寸值为绝对尺寸。尺寸。G91：指定尺寸：指定尺寸值为增量尺寸。增量尺寸。特特点点：在在同同一一程程序序段段中中不不能能混混用用，各各程程序序段段中中必必须用用G90、G91指明是指明是绝对尺寸尺寸还是增量尺寸。是增量尺寸。2)用尺寸字的地址符指定（本用尺寸字的地址符指定（本课程中程中车床部分使用）床部分使用）绝对尺寸的尺寸字的地址符用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，不用特点：同一程序段中可以混用，不用标注注G90、G91。3.3.坐标平面选择指令：坐标平面选择指令：G17G17、G18G18、G19G19 坐坐标标平平面面选选择择指指令令是是用用来来选选择择圆圆弧弧插插补补的的平平面面和和刀具补偿平面的。刀具补偿平面的。G17G17：选选择择XYXY平平面面，G18G18：选选择择ZXZX平平面面，G19G19：选选择择YZYZ平面。平面。各各坐坐标标平平面面如如下下图图所所示示。一一般般，数数控控车车床床默默认认在在ZX平面内加工，数控铣床默认在平面内加工，数控铣床默认在XY平面内加工。平面内加工。4.4.快速定位指令快速定位指令:G00:G00 格式格式:G00X_Y_Z_;G00X_Y_Z_;目标点的坐标目标点的坐标指令含义指令含义:快速移动刀具到达快速移动刀具到达指定的坐标位置，用于刀具指定的坐标位置，用于刀具进行进行加工前的空行程移动加工前的空行程移动或或加工完成后的快速退刀，加工完成后的快速退刀，以以提高加工效率。提高加工效率。快速走刀至快速走刀至(X,Y,Z)坐标处坐标处;走刀速度系统走刀速度系统自动确定。自动确定。走刀走刀起点起点走刀终点走刀终点XXYO5.5.直线插补指令：直线插补指令：G01G01 编程格式编程格式:G01X_Y_Z_F_;G01X_Y_Z_F_;目标点的坐标目标点的坐标进给速度进给速度走刀走刀起点起点走刀终点走刀终点XYO G01指令能使刀具指令能使刀具按指定的进给速度按指定的进给速度移动到指定的位置。移动到指定的位置。当主轴转动时，使用当主轴转动时，使用G01指令可对工件进行切削加工。指令可对工件进行切削加工。6.6.圆弧插补指令：圆弧插补指令：G02G02、G03G03G02为按按指指定定进给速速度度的的顺时针圆弧弧插插补。G03为按按指指定定进给速速度度的的逆逆时针圆弧弧插插补，只只能能在在平平面面内内进行行圆弧插弧插补。圆弧弧顺逆逆方方向向的的判判别：沿沿着着不不在在圆弧弧平平面面内内的的坐坐标轴，由由正正方方向向向向负方方向向看看，顺时针方方向向G02，逆逆时针方向方向G03，如下，如下图所示。所示。思考对不对？思考对不对？ZXG18G03?G02?XYG17G03G02 程序格式：程序格式：XY平面：平面：G17 G02 X Y I J(R)FG17 G03 X Y I J(R)FZX平面：平面：G18 G02 X Z I K(R)FG18 G03 X Z I K(R)FYZ平面：平面：G19 G02 Z Y J K(R)FG19 G03 Z Y J K(R)F 其中：其中：1)X、Y、Z的的值是指是指圆弧插弧插补的的终点坐点坐标值；2)I、J、K是指是指圆弧起点到弧起点到圆心的增量坐心的增量坐标，与与G90,G91无关；无关；3)R为指定指定圆弧半径，当弧半径，当圆弧的弧的圆心角心角180o时，R值为正，正，当圆弧的圆心角当圆弧的圆心角1800时，时，R值为负。值为负。4)加工整圆不能用加工整圆不能用R编程。编程。例：在下图中，当圆弧例：在下图中，当圆弧A的起点为的起点为P1，终，终点为点为P2，圆弧插补程序段为：，圆弧插补程序段为：编程练习，加工轨迹如图编程练习，加工轨迹如图 绝对编程方绝对编程方式式增量编程方增量编程方式式ADCB 2 2.3.3 刀具补偿指令刀具补偿指令 1.1.刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令(G43/G44/G49)(G43/G44/G49)使使用用刀刀具具长度度补偿指指令令，在在编程程时就就不不必必考考虑刀刀具具的的实际长度度及及各各把把刀刀具具不不同同的的长度度尺尺寸寸。当当由由于于刀刀具具磨磨损、更更换刀刀具具等等原原因因引引起起刀刀具具长度度尺尺寸寸变化化时，只要修正刀具只要修正刀具长度度补偿量，而不必量，而不必调整程序或刀具。整程序或刀具。1)刀具长度补偿的用途：刀具长度补偿的用途：（1）在）在NC机床中，机床中，Z轴的坐标是以主轴端面为基准。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，从而实现偿，从而实现不同长度刀具的相同编程。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）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，从而寸，从而实现长度磨损补偿。实现长度磨损补偿。（3）利用该功能，可在）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣加工深度方向上进行分层铣削削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运，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。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）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。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，）利用该功能，可以空运行程序，检验程序的正检验程序的正确性确性。2)格式：格式：G43(G44)G00/G01 Z_ H_F_;.;G49 G00/G01 Z_F_;或或 G44/G43 G00/G01 Z_F_ H00;G43：正偏移：正偏移G44：负偏移：负偏移G49：取消长度补偿：取消长度补偿Z_：为补偿轴的终点值为补偿轴的终点值H_：H为刀具长度偏移量的存储器地址为刀具长度偏移量的存储器地址,H00H99。执行执行G43 时，实现正向偏置，时，实现正向偏置，Z实际值实际值=Z指令值指令值+(Hxx)；用用G44时，实现负向偏置，时，实现负向偏置，Z实际值实际值=Z指令值指令值-(Hxx)。例：若例：若H1：刀具长度偏移值为：刀具长度偏移值为20.0；则则 G00 G43 Z100 H1；（刀具实际运动到；（刀具实际运动到Z坐标位坐标位置为置为120.0）G00 G44 Z100 H1；（刀具实际运动到；（刀具实际运动到Z坐标位坐标位置为置为80.0）H01=4.0（偏移值）（偏移值）N10 G91 G00 X120.0 Y80.0 M03 S500；N20 G43 Z-32.0 H01；N30 G01 Z-21.0 F1000；N40 G04 P2000；N50 G00 Z21.0；N60 X30.0 Y-50.0；N70 G01 Z-41.0；N80 G00 Z41.0；N90 X50.0 Y30.0；N100 G01 Z-25.0；N110 G04 P2000；N120 G00 G49 Z57.0；N130 X-200.0 Y-60.0 M05 M03；例：例：利用刀具长度补偿功能，编写如图所示的零件利用刀具长度补偿功能，编写如图所示的零件的加工程序。的加工程序。2.2.铣削刀具半径补偿铣削刀具半径补偿(G41/G42/G4(G41/G42/G40 0)在在零零件件轮廓廓铣削削加加工工时，由由于于刀刀具具半半径径尺尺寸寸影影响响，刀刀具具的的中中心心轨迹迹与与零零件件轮廓廓往往往往不不一一致致。为了了避避免免计算算刀刀具具中中心心轨迹迹，数数控控系系统统提提供供了了刀刀具具半半径径补补偿偿功功能能，数数控控系系统统能能自自动动计计算算出出道道具具中中心心的的偏偏移移向向量量，直直接接按按零件零件图样上的上的轮廓尺寸廓尺寸编程，程，见下图下图。1)刀具半径补偿的作用：刀具半径补偿的作用：(1)实现不同直径刀具的相同编程。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。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。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。实现轮廓方向的分次铣削。2)刀具半径补偿的过程 (1)刀刀补补的的建建立立。即即刀刀具具中中心心从从与与编编程程轨轨迹迹重重合合过过渡渡到到与编程轨迹偏一个偏置量的过程。与编程轨迹偏一个偏置量的过程。一般是直线且空行程。一般是直线且空行程。(2)刀刀补补的的进进行行。即即执执行行G41、G42指指令令的的过过程程，刀刀具具中中心始终与编程轨迹相距一个偏置量。心始终与编程轨迹相距一个偏置量。一般只能平面补偿。一般只能平面补偿。(3)刀刀补补的的取取消消。即即刀刀具具离离开开工工件件，刀刀具具中中心心轨轨迹迹要要过过渡到与编程重合的过程。渡到与编程重合的过程。用用G40指令。指令。下图表示的刀具半径补偿的工作过程。其中，实线表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；示编程轨迹；点划线表示刀具中心轨迹；r等于刀具等于刀具半径，表示偏移向量。半径，表示偏移向量。3)编程格式程格式 G41G41为左左偏偏刀刀具具半半径径补偿，定定义为假假设工工件件不不动，沿沿刀刀具具运运动方方向向向向前前看看，刀刀具具在在零零件件左左侧的刀具半径的刀具半径补偿，见下图下图。G42G42为右右偏偏刀刀具具半半径径补偿，定定义为假假设工工件件不不动，沿沿刀刀具具运运动方方向向向向前前看看，刀刀具具在在零零件件右右侧的刀具的刀具半径补偿。半径补偿。G40 为补偿撤消指令。为补偿撤消指令。刀具半径补偿的编程格式：刀具半径补偿的编程格式：.;G40 G00/G01 X-Y-/X-Z-/Y-Z-;X、Y、Z 值是建立是建立补偿的的终点坐点坐标值；如使用如使用G01时，须指定指定进给速度速度F_。D 为刀刀补号地址，用号地址，用D00D99来指定，来指定，它用来它用来调用内存中刀具半径用内存中刀具半径补偿的数的数值。ZX2020例：例：利用刀具半径补偿功能，利用刀具半径补偿功能，编写如图所示的零件的加工程序。编写如图所示的零件的加工程序。%0003 N1 G54 G90 G17 G00 X0.Y0.Z20.M03 S800；由由G17指定刀补平面指定刀补平面 N2 G41 X20.0 Y10.0 D01；刀补引入，由刀补引入，由G41确定刀补方向，确定刀补方向，由由D01指定刀补大小指定刀补大小 N3 G01 Y50.0 F100 N4 X50.0 N5 Y20.0 N6 X10.0 N7 G00 G40 X0 Y0 M05；由；由G40解除刀补解除刀补 N8 M30 刀补进行中 1.孔加工固定循环指令孔加工固定循环指令2.4 孔加工固定循环孔加工固定循环G代码用 途孔加工进给方式在孔底的动作刀具返回方式指令格式G73深孔往复排屑钻排屑上升0.3mmF速度间歇进给快速返回G73X_Y_Z_R_Q_F_；Q:每次钻入量(增量)G83深孔往复排屑钻排屑上升至R点F速度间歇进给快速返回G83X_Y_Z_R_Q_F_；Q:每次钻入量G74攻左旋螺纹F速度正常进给暂停-主轴正转F速度返回G74X_Y_Z_R_F_；F=S(主轴转速)*P(螺距)G84攻右旋螺纹F速度正常进给暂停-主轴反转F速度返回G84X_Y_Z_R_F_；F=S(主轴转速)*P(螺距)G81钻孔、扩孔F速度正常进给快速返回G81X_Y_Z_R_F_；G82钻孔、锪阶梯孔F速度正常进给暂停快速返回G82X_Y_Z_R_P_F_；P:孔底暂停时间G89镗阶梯孔F速度正常进给暂停F速度返回G89X_Y_Z_R_P_F_；P:孔底暂停时间G76精镗孔F速度正常进给主轴定向停止刀具返回偏移快速返回G76X_Y_Z_R_Q_F_；Q:返回偏移量G87反镗孔F速度正常进给主轴定向停止刀具返回偏移快速返回G87X_Y_Z_R_Q_F_；Q:返回偏移量G86镗孔F速度正常进给主轴定向停止快速返回G86X_Y_Z_R_F_；G85镗、铰孔F速度正常进给F速度返回G85X_Y_Z_R_F_；G80取消固定循环 1）固定循环动作）固定循环动作 固定循环通常由固定循环通常由6个动个动作组成，如图作组成，如图5.10 所示。所示。X轴和轴和Y轴的快速定轴的快速定位；位；刀具快速从初始点进刀具快速从初始点进给到给到R点；点；以切削进给的方式执以切削进给的方式执行孔加工的动作；行孔加工的动作；在孔底相应的动作；在孔底相应的动作；返回到返回到R点；点；快速返回到初始点。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。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。平面为快速运动与进给运动的转换位置。2）固定循环的定义平面）固定循环的定义平面 初始平面初始平面 初始平面是为了安全下刀而规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，使任意设定在一个安全的高度上，孔加工完毕，使用用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点。功能使刀具返回到初始平面上的初始点。R点平面点平面 R点平面又叫点平面又叫R参考平面，这个参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。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，一般可取距工件表面的距离，一般可取25mm。使用。使用G99使刀具返回到该平面上的使刀具返回到该平面上的R点。点。孔底平面孔底平面 加工盲孔时的孔底平面就是孔加工盲孔时的孔底平面就是孔底的底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工轴高度，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件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺。到尺。3）沿钻孔轴的移动距离）沿钻孔轴的移动距离 选择选择G90方式时，方式时，R与与Z一律取其终点坐标值；一律取其终点坐标值；选择选择G91方式时，则方式时，则R是指自初始点到是指自初始点到R点的距点的距离，离，Z是指自是指自R点到孔底平面点到孔底平面Z点的距离。点的距离。4）返回点平面）返回点平面 当刀具到达孔底后，刀具可以返回到当刀具到达孔底后，刀具可以返回到R点平点平面或初始位置平面，面或初始位置平面，G98则刀具返回到初始平面；则刀具返回到初始平面；G99使刀具返回使刀具返回R点平面。点平面。5）固定循环的编程格式）固定循环的编程格式 固定循环的程序格式如下：固定循环的程序格式如下：G98（或或 G99）G73(或或 G74或或 G76或或 G81G89)X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_ 式中第一个式中第一个G代码（代码（G98或或G99）指定返回）指定返回点平面，点平面，G98为返回初始平面，为返回初始平面，G99为返回为返回R点点平面。第二个平面。第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码为孔加工方式，即固定循环代码代码G73，G74，G76和和G81G89中的任一个。中的任一个。X、Y：为孔位数据，指被加工孔的位置；：为孔位数据，指被加工孔的位置；Z：为为R点点到到孔孔底底的的距距离离（G91时时）或或孔孔底底坐坐标标（G90时）；时）；R：为初始点到：为初始点到R面的距离或面的距离或R点的坐标值；点的坐标值；Q：指指定定每每次次进进给给深深度度（G73或或G83时时）或或指指定定刀具位移增量（刀具位移增量（G76或或G87时）；时）；P：指定刀具在孔底的暂停时间；：指定刀具在孔底的暂停时间；F：为切削进给速度；：为切削进给速度；K：指定固定循环的次数，默认为：指定固定循环的次数，默认为1次，可省略。次，可省略。1)高速深孔高速深孔钻削循削循环(G73)它以它以间歇歇进给、重复、重复运运动的方式的方式进行。行。格式：格式：G98G99G73X_Y_Z_R_Q_F_K_；初始平面初始平面参考平面参考平面工件上表面工件上表面RqqqZddG99G98 2.孔加工固定循环指令具体动作孔加工固定循环指令具体动作高速深孔钻削循环（高速深孔钻削循环（G73）例：加工例：加工4个直径为个直径为30mm通孔通孔G92 X0.Y0.Z100.;G90 G17 G00 Z50 M03 S600.;G98 G73 X120.Y-75.Z-46.R2.Q8.F60.;Y75.;X-120.;Y-75.;G80 G00 Z100.;X0.Y0.;M05 M30;12075402）深孔加工循环（）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相似。主要区别是每次间歇进给后退回到R平面。平面。格式：格式：G98/G99G83X_Y_Z_R_Q_F_K_；qqq参考平面参考平面工件平面工件平面初始平面初始平面G98G99ddRZqqq参考平面参考平面工件平面工件平面初始平面初始平面G98G99ddRZ初始平面初始平面参考平面参考平面工件上表面工件上表面RqqqZddG99G983）钻削循环（）钻削循环（G81）一般钻削用一般钻削用,一般用于通孔一般用于通孔,没有孔底没有孔底动作。动作。G98/G99G98/G99G81X_Y_Z_R_F_K_；工件上表面工件上表面参考平面参考平面ZRG99G98初始平面初始平面4）钻、粗镗阶梯孔循环（）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（用于盲孔钻、粗镗削加工，孔底要工，孔底要暂停暂停）工件上表面工件上表面参考平面参考平面ZRG99G98初始平面初始平面P5）镗）镗削削循环（循环（G86）该指令执行过程和该指令执行过程和G81相似，不同为相似，不同为G86到孔底后主到孔底后主轴停止。轴停止。G86X_Y_Z_R_F_K_；工件上表面工件上表面参考平面参考平面ZRG99G98初始平面初始平面主轴停主轴停主轴旋转主轴旋转6）镗孔循环（）镗孔循环（G85）一般粗、精镗孔用，镗孔之前孔先钻好。一般粗、精镗孔用，镗孔之前孔先钻好。镗孔循环镗孔循环 铰孔循环（换铰刀）铰孔循环（换铰刀）G85X_Y_Z_R_F_K_；初始平面初始平面参考平面参考平面G99G98Z点点工件平面工件平面 7）镗孔循环（）镗孔循环（G89）孔底停留孔底停留 P 一般粗、精镗孔用，在一般粗、精镗孔用，在G85G85的基础上增加了孔的基础上增加了孔底的暂停。底的暂停。G89X_Y_Z_R_P_F_K_；PZ点点R点点初始平面初始平面 8)G76(精镗循环精镗循环)X、Y轴定位后，轴定位后，Z轴快速运动到轴快速运动到R点，再以点，再以F给定的速度进给到给定的速度进给到Z点，然后主轴定向并向给定的方点，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向移动一段距离，再快速返回初始点或R点。孔底点。孔底的移动距离由孔加工参数的移动距离由孔加工参数Q给定，给定，Q始终应为正值，始终应为正值，9)取消固定循环指令（取消固定循环指令（G80）执行执行G80指令后，固定循环指令后，固定循环G73(或或G74或或G76或或G81G89)被该指令取消。另外，被该指令取消。另外，01组的组的G代码代码G00、G01、G02、G03也可以取消固定循环指令。也可以取消固定循环指令。主轴定向刀具偏移量Q关于关于K 的问题：的问题：3.刚性攻螺纹固定循环刚性攻螺纹固定循环1）左旋螺纹攻丝循环（）左旋螺纹攻丝循环（G74）G74X_Y_Z_R_P_F_K_；其中其中P为暂停时间为暂停时间 初始平面初始平面参考平面参考平面工件上表面工件上表面主轴逆时针转动主轴逆时针转动主轴顺时针转动主轴顺时针转动RZ2）(右旋）攻螺纹攻丝循环（右旋）攻螺纹攻丝循环（G84）G84X_Y_Z_R_P_F_K_；初始平面初始平面参考平面参考平面工件上表面工件上表面主轴顺时针转动主轴顺时针转动主轴逆时针转动主轴逆时针转动RZ数控用刚性攻丝夹头数控用刚性攻丝夹头 攻螺纹示例程序纠错攻螺纹示例程序纠错 设设Z轴开始点距工作轴开始点距工作表面表面100mm，切削深度，切削深度20mm 参考点参考点350100100100100400150250250150321781112139106542505050302033T11T15T31返回位置返回位置初始平面初始平面200190150钻孔钻孔16 10mmmm钻孔钻孔710 20mmmm镗孔镗孔1113 95mmmm4.固定循环编程加工实例固定循环编程加工实例 例例题：钻镗固定循固定循环实例：例：钻13个孔用个孔用3把刀具，分把刀具，分别为T11、T15、T31，刀具，刀具补偿值分分别为：+200.0 mm+190.0mm+150mm。N015 G99G82 X550.Y-450.Z-130.R-97.P300F70；N016 G98Y-650.；N017 G99X1050.；N018 G98X-450.；N019 G00X0Y0M05；N020 G49Z250.0T31M06；N021 G43Z0H31；N022 S10M03；N023 G99G85 X800.0Y-350.0Z-153.0 R-47.0F50；N024 G91Y-200.0K2；N025 G28X0Y0M05；N026 G49Z0；N027 M02；2.2.5 5 子程序子程序 2）子程序的调用格式）子程序的调用格式 M98 Pxxx xxxx P后面的前后面的前3位为重复调用次数，省位为重复调用次数，省略时为调用一次；后略时为调用一次；后4位为子程序号。位为子程序号。M98 Pxxxx Lxx P 后面的后面的4位为子程序号；位为子程序号；L后面的后面的2位为重复调用次数，省略时调用一次。位为重复调用次数，省略时调用一次。例：例：如图如图4.31所示所示,在一块平板上加工在一块平板上加工6个边长为个边长为10mm的等的等边三角形，每边的槽边三角形，每边的槽深为深为-2mm，工件上，工件上表面为表面为Z向零点。其向零点。其程序的编制就可以采程序的编制就可以采用调用子程序的方式用调用子程序的方式来实现来实现(编程时不考虑编程时不考虑刀具补偿刀具补偿)。N160 G90 G01 Z40 F2000 N170 M05 N180 M30子程序：子程序：O20N10 G91 G01 Z-2 F100 N20 G01 X-5 Y-8.66 N30 G01 X 10 Y 0 N40 G01 X 5 Y 8.66 N50 G01 Z 5 F2000 N60 M99 设置设置G54：X-400，Y-100，Z-50。主程序：主程序：O10N10 G54 G90 G01 Z40 F2000 N20 M03 S800N30 G00 Z3 N40 G01 X 0 Y8.66 N50 M98 P20 N60 G90 G01 X30 Y8.66 N70 M98 P20 N80 G90 G01 X60 Y8.66 N90 M98 P20 N100 G90 G01 X 0 Y-21.34 N110 M98 P20 N120 G90 G01 X30 Y-21.34 N130 M98 P20 N140 G90 G01 X60 Y-21.34 N150 M98 P20 例：例：利用子程序调用加工如下图所示的零件。利用子程序调用加工如下图所示的零件。图图2-90工件外形加工工件外形加工例例:使用子程序调用，加工工件外形使用子程序调用，加工工件外形主程序主程序O1;N1S1000 M03;N2G90 G54 G00 G17 X0 Y0;N3Z100.0;N4M98 P0030100;N5G90 G00 X0 Y60.0;N6M98 P0030100;N7G90 G00 X0 Y0 M05;N8M30;子程序子程序N100G91 Z-95.0;N101G41 X20.0 Y10.0 D01;N102G01 Z-15.0 F200;N103Y40.0 F100;N104X30.0;N105Y-30.0;N106X-40.0;N107G00 Z110.0;N108G40 X-10.0 Y-20.0;N109X50.0;N110M99;1.极坐标（极坐标（G15、G16）G15 极坐标模式取消极坐标模式取消 G16 极坐标模式有效极坐标模式有效格式：（格式：（G17 G18 G19）G16 _ 其中其中极坐标半径；极坐标半径；极坐标角度，逆时针极坐标角度，逆时针为正，顺时针为负。半径和角度值都可以在绝对模为正，顺时针为负。半径和角度值都可以在绝对模式（式（G90）和增量模式（）和增量模式（G91）下编写。）下编写。极坐标的旋转中心极坐标的旋转中心:它是它是G16指令前的最后一个指令前的最后一个编程点。编程点。2.2.6 6 数控铣床和加工中心高级编程指令数控铣床和加工中心高级编程指令用绝对编程用绝对编程ABS指令指定半径和角度指令指定半径和角度N1 G17 G90 G16N2 G81 X100.0 Y30.0 Z-20.0 R-5.0 F200.0;N3 Y150.0;N4 Y270.0;N5 G15 G80;用增量编程用增量编程INC指令指定半径和角度指令指定半径和角度N1 G17 G90 G16N2 G81 X100.0 Y30.0 Z-20.0 R-5.0 F200.0;N3 G91 Y120.0;N4 Y120.0;N5 G15 G80;格式：格式：G51 X_ Y_ Z_ P_ 或或G51 X_Y_Z_I_J_K_ G50 X、Y、Z:缩放中心的坐值，缩放中心的坐值，P、I、J、K:缩放倍数。缩放倍数。范围为：范围为：0.000019.99999 或或0.001999.999既可指定平面缩放，也可指既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。定空间缩放。例例：如如图图所所示示的的三三角角形形ABC，顶顶点点为为A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若若D(50，50)为为中中心心，放放大大2倍，则缩放程序为倍，则缩放程序为:G51 X50 Y50 P22.2.缩放功能指令缩放功能指令(G50(G50、G51)G51)3.3.坐标系旋转功能坐标系旋转功能(G68(G68、G69)G69)该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向在向在平面内旋转平面内旋转一定的角度。一定的角度。1）、基本编程方法）、基本编程方法 编程格式：编程格式：G17 G68 X Y R .G69 式中：式中：X、Y旋转中心的坐标值旋转中心的坐标值(可以是可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定中的一个确定)。当。当X、Y省略时，省略时，G68指令认为当指令认为当前的位置即为旋转中心。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。时针旋转定义为负方向。N10 G92 X-5 Y-5 N20 G68 G90 X7 Y3 R60 N30 G90 G01 X0 Y0 F200(G91 X5 Y5).N80 G69 G90 X-5 Y-5 M02G68程序段后的第一个程序程序段后的第一个程序段段必须使用绝对方式移动指必须使用绝对方式移动指令令，才能确定旋转中心。如，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增量方式移果这一程序段为增量方式移动指令，那么系统将以动指令，那么系统将以当前当前位置为位置为旋转中心，按旋转中心，按G68给给定的角度旋转坐标。如图所定的角度旋转坐标。如图所示程序为：示程序为：O102 主程序主程序N10 G90 G17 M03；N20 M98 P100；加工加工N30 G68 X0 Y0 P45；旋转旋转45N40 M98 P100;加工加工N50 G69；取消旋转取消旋转N60 G68 X0 Y0 P90；旋转则旋转则90M70 M98 P100；加工加工N80 G69 M05 M30；取消旋取消旋子程序（子程序（的加工程序）的加工程序）%100N100 G90 G01 X20 Y0 F100；N110 G02 X30 Y0 15；N120 G03 X40 Y0 15；N130 X20 Y0-10；N140 G00 X0 Y0；N150 M99；例：例：利用旋转功能指令，编写利用旋转功能指令，编写如图所示的零件的加工程序。如图所示的零件的加工程序。旋转功能应用旋转功能应用 4.4.镜像功能指令镜像功能指令(M21(M21、M22M22、M23)M23)M21：沿：沿X轴镜像轴镜像M22：沿：沿Y轴镜像轴镜像M23：取消镜像：取消镜像O1003 主程序主程序N10 G54 G17 G90 G00 X0 Y0 Z100 M03 S1000；N20 M98 P100；加工加工N30 M22；Y轴镜像轴镜像N40 M98 P100；加工加工N50 M21；X、Y轴镜像轴镜像N60 M98 P100；加工加工N70 M23；取消镜像取消镜像N80 M21；X轴镜像轴镜像N90 M98 P100；加工加工N100 M23；取消镜像取消镜像N110 M05；N120 M30；子程序（子程序（的加工程序）：的加工程序）：O100N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01；N210 Y10.0N220 Z-98.0；N230 G01 Z-7.0 F100；N240 Y25.0；N250 X10.0；N260 G03 X10.0 Y-10.0 I10.0；N270 G01 Y-10.0；N280 X-25.0；N290 G00 Z105.0；N300 G40 X-5.0 Y-10.0；N310 M99；加工中心是由数控机床和自动换刀装置加工中心是由数控机床和自动换刀装置(automatic tool changer 简称简称ATC)组成。组成。ATC由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀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。具交换的相关指令主要有以下几个。1 1.自动原点复归自动原点复归 可用可用G28指令很容易的移动刀具到指令很容易的移动刀具到R点位点位置。在加工中心上，机床参考点一般为主轴置。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换刀点，使用自动原点复归主要用来进行刀具交换准备。具交换准备。格式：格式：G91/（G90）G28 X_ Y_ Z_;X_ Y_ Z_是一个用绝对或增量值指定的是一个用绝对或增量值指定的中间点坐标。中间点坐标。2.2.7 7 加工中心换刀编程指令加工中心换刀编程指令G28指令的动作过程如下（图指令的动作过程如下（图2-103）所示：）所示：首先在指令轴将刀具以快速移动速度向中首先在指令轴将刀具以快速移动速度向中间点间点B（X_Y_Z_）定位，然后从中间点以快）定位，然后从中间点以快速移动的速度移动到原点。速移动的速度移动到原点。1、增量指令（、增量指令（ABS）ABRG91 G28 X100.0 Y100.0;2、绝对指令、绝对指令ABRG90 G28 X200.0 Y200.0;图2-103 自动原点复归2 2.刀具交换条件刀具交换条件 加工中心在进行刀具交换之前，必须将加工中心在进行刀具交换之前，必须将主轴回到换刀点主轴回到换刀点(由由G28指令执行指令执行)；另外下一；另外下一把刀应当处在主轴换刀点位置。把刀应当处在主轴换刀点位置。装刀顺时针旋转抓刀逆时针旋转复位旋转180交换拔刀主轴换刀点主轴位置3 3.刀具交换指令刀具交换指令 刀具交换主要由两条指令完成分别为刀具准备刀具交换主要由两条指令完成分别为刀具准备指令指令T和换刀指令和换刀指令M06。刀具准备刀具准备T格式：格式：T表示刀具号，取值为表示刀具号，取值为0099。T表示需要交换的下一把刀具移动到机床的主轴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。换刀点，准备换刀。换刀指令换刀指令M06M06表示将主轴换刀点的刀具和主轴上的刀具进行表示将主轴换刀点的刀具和主轴上的刀具进行交换。在使用交换。在使用M06指令前首先需要使用指令前首先需要使用T指令和指令和自动原点复归。自动原点复归。练习题练习题1：在加工中心机床上加工如图所示在加工中心机床上加工如图所示的孔，孔的大小等于钻头的直径，工件上表的孔，孔的大小等于钻头的直径，工件上表面为面为Z零点，初始平面高度为零点，初始平面高度为100mm，R平面平面为为5mm，孔深为，孔深为20mm，工件厚为，工件厚为100mm，用孔循环指令用孔循环指令G81和和K重复加工编程。重复加工编程。练习题练习题2：用刀具半径补偿指令编写如下图用刀具半径补偿指令编写如下图所示程序，刀具半径为所示程序，刀具半径为12mm，补偿地址为，补偿地址为D01。