第六章数控铣床编程

第六章数控铣床编程

主讲：程胜文

理论学时： 6 学时

湖北职业技术学院机电工程系

第 6 章　数控铣床编程

数控铣床加工的特点

数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

固定循环

数控铣加工编程实例

6.1.1 数控铣床加工的对象 6.1 数控铣床加工的特点

数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。

6.1.2 数控铣床加工的特点 1 、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具、壳体类零件等。 2 、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。 3 、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工零件。 4 、加工精度高、加工质量稳定可靠。 5 、生产自动化程序高。 6 、生产效率高。 7 、属于断续切削方式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削下，要有红硬性。



6.1.3 数控铣床编程时应注意的问题

6.1 数控铣床加工的特点

＊了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数

控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。

＊熟悉零件的加工工艺。

＊合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。

＊编程尽量使用子程序。

＊程序零点的选择要使数据计算的简单。


6.2.1 刀具半径补偿 G40 ， G41 ， G42 6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

刀具半径补偿指令格式如下：G17 G41( 或 G42) G00( 或 G01) X Y D或 G18 G41( 或 G42) G00( 或 G01) X Z D或 G19 G41( 或 G42) G00( 或 G01) Y Z D ；Ｄ为刀补号地址G40 为取消刀具半径补偿

Ｇ 41 刀具左补偿（顺铣）

Ｇ 42 刀具右补偿（逆铣）


6.2.1 刀具半径补偿 G40 ， G41 ， G42 6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

按增量方式编程：O0001N10 G54 G91 G17 G00 M03 G17 指定刀补平面（ XOY 平面）N20 G41 X20.0 Y10.0 D01 建立刀补（刀补号为 01 ）N30 G01 Y40.0 F200N40 X30.0N50 Y-30.0N60 X-40.0N70 G00 G40 X-10.0 Y-20.0 M05 解除刀补N80 M02


6.2.2 刀具长度补偿 G43 ， G44 ， G49 6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

格式： G43(G44) Z H其中： Z 为补偿轴的终点值。根据补偿的实际需要，还可以为 X 、 Y 等，但在程序中只能选一个。 H 为刀具长度偏移量的存储器地址。和刀具半径补偿一样，长度补偿的偏置存储器号有 H00~H99 共 100 个，偏移量用 MDI 方式输入，偏移量与偏置号一一对应。偏置号 H00 一般不用，或对应的偏移值设置为 0 。使用 G43 指令时，实现正向偏置；用 G44 指令时，实现负向偏置。取消长度补偿指令格式： G49 Z( 或 X 或 Y)实际上，它和指令 G44/G43 Z H00 的功能是一样的。 G43 、 G44 、 G49 为模态指令，它们可以相互注销。


6.2.2 刀具长度补偿 G43 ， G44 ， G49 6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

H01=-4.0 （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 Z57.0 H00 ；

N130 X-200.0 Y-60.0 M05 M03 ；

1 、段间过渡方式指令 G09 ， G61 ， G64


6.2.3 其他功能指令 6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

(1) 准停检验指令 G09 ， G61 ， G64 。格式： G09 ；一个包括 G09 的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点。该功能用于加工尖锐的棱角。 G09仅在其被规定的程序段中有效。(2)精确停止检验 G61 。格式： G61 。在 G61 后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点，然后再继续执行下个程序段。此时，编辑轮廓与实际轮廓相符。 G61 与 G09 的区别在于 G61 为模态指令。 G61 可由 G64 注销。(3) 连续切削方式 G64 。格式： G64 ：在 G64之后的各程序段间轴的运动刚开始减速时就开始执行下一程序段，直到遇到 G61为止。


1 、段间过渡方式指令 G09 ， G61 ， G64 6.2.3 其他功能指令

6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

N10 G91 G01 G61 Y70 F200 ； N20 X100 ；

N10 G91 G01 G64 Y70 F200N20 X100


2 、简化编程的指令 6.2.3 其他功能指令


(1 ）镜像功能指令G24 ， G25 。格式： G24 X Y Z M98 P G25 X Y ZG24 建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置， G25指令取消镜像。 G24 、 G25 为模态指令，可相互取消， G25为缺省值。

％ 0003 主程序N10 G91 G17 M03 ；N20 M98 P100 ；加工①N30 G24 X0 ； Y 轴镜像，位置为X=0N40 M98 P100 ；式加工②N50 G24 X0 Y0 ； X 、 Y 轴镜像，位置为（ 0， 0）N60 M98 P100 ；加工③N70 G25 X0 ；取消 Y 轴镜像N80 G24 Y0 ； X 轴镜像N90 M98 P100 ；加工④N100 G25 Y0 ；取消镜像N110 M05 ；N120 M30 ；

子程序（①的加工程序）：％ 100N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01 ；N210 Y1.0N220 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 ；




(2 ）缩放功能指令 G50 、 G51格式： G51 X Y Z P M98 P 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。 G51 指定缩放开， G50 指定缩放关。 G51 、 G50 为模态指令，可相互注销， G50为缺省值。

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G51 X50 Y50 P2




(3 ）旋转变换指令 G68 ， G69 G68 为坐标旋转功能指令， G69 为取消坐标旋转功能指令。在 XY 平面：格式： G68 X Y P G69 ；其中： X 、 Y 为 XY 平面内的旋转中心坐标， P为旋转角度，单位是度， 0P360.000° 。其它平面内变换指令格式相同，只要把坐标轴作相应的变更就可以。




(3 ）旋转变换指令 G68 ， G69

%1 主程序N10 G90 G17 M03 ；N20 M98 P100 ；加工N30 G68 X0 Y0 P45 ；旋转 45°N40 M98 P100; 加工②N50 G69 ；取消旋转N60 G68 X0 Y0 P90 ；旋转则 90°M70 M98 P100 ；加工③N80 G69 M05 M30 ；取消旋转

子程序（①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 ；


6.3.1 概述 6.3 固定循环

图 6.9 孔加工固定循环图 6.10 固定循环数据形式


6.3.1 概述 6.3 固定循环

固定循环的程序格式如下：

G98 （或 G99 ） G73( 或 G74 或 G76 或 G80 ～ G89)X Y Z R Q P I J K F L

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。 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； I 、 J指定刀尖向反方向的移动量； K指定每次退刀（ G76 或 G87 时）刀具位移增量； F为切削进给速度；L指定固定循环的次数。 G73 、 G74 、 G76 和 G81 ～G89 、 Z 、 R 、 P 、 F 、 Q 、 I 、 J都是模态指令。 G80 、 G01 ～ G03等代码可以取消循环固定循环。


6.3.2 钻孔循环6.3 固定循环

1 、高速深孔加工循环 G73

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，提高加工效率。 Q 值为每次的进给深度，退刀用快速，其值 K 为每次的退刀量。%0073N10 G92 X0 Y0 Z80N20 G00N30 G98 G73 G90 X100 G90 R40 P2 Q-10 K5 G90 Z0 L2 F200N40 G00 X0Y0 Z80N50 M02注意：如果 Z 、 K 、 Q移动量为零时该指令不执行



2 、钻孔循环 (钻中心孔 ) G81

G81指令的循环动作如图所示，包括X 、 Y 坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。％ 0081N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G81 G90 X100 G90 R40 G90 Z0 P2 F200 I2N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02

注意：如果 Z 移动位置为零该指令不执行。



3 、带停顿的钻孔循环 G82

该指令除了要在孔底暂停外，其它动作与 G81 相同。暂停时间由地址 P给出。此指令主要用于加工盲孔，以提高孔深精度。%082N10 G92 X0 Y0 Z80

N15 G00

N20 G99 G82 G90 X100 G90 R40 P2 G90 Z0 F200 I2

N30 G90 G00 X0 Y0 Z80

N40 M02



4 、深孔加工循环 G83 深孔加工指令 G83的循环动作如图 6.13所示，每次进刀量用地址 Q 给出，其值 q为增量值。每次进给时，应在距已加工面 d （ mm ）处将快速进给转换为切削进给， d是由参数确定的。％ 0083N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G83 G91 X100 G90 R40 P2 Q-10 K5 Z0 F200 I2 ；N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02

注意：如果 Z 、 Q 、 K为零该指令不执行。


6.3.3 镗孔循环6.3 固定循环

1 、精镗循环 G76

G76指令的循环动作如图所示。精镗时，主轴在孔底定向停止后，向刀尖反方向移动，然后快速退刀。刀尖反向位移量用地址 Q指定，其值只能为正值。％ 0076N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G76 G91 X100 G91 R-40 P2 I-20 G91 Z-40 I2 F200N30 G00 X0 Y0 Z80N40 M02

注意：如果 Z 、 Q 、 K为零该指令不执行。


6.3.3 镗孔循环6.3 固定循环

2 、镗孔循环 G86

G86 指令与 G81 相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回。％ 0086N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G98 G86 G90 X100 G90 R40 Q-10 K5 P2 G90 Z0 F200 I2N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02注意：如果Z 的移动位置为零，该指令不执行。


6.3.4 攻螺纹6.3 固定循环

攻丝循环指令 G84 的循环动作如图 6.15 所示。从 R 点到 Z 点攻丝时，刀具正向进给，主轴正转。到孔底部时，主轴反转，刀具以反向进给速度退出（这里：进给速度 F＝转速（ r/min ）×螺矩（ mm ）， R 应选在距工件表面 7mm 以上的地方）。 G84 指令中进给倍率不起作用；进给保持只能在返回动作结束后执行。


6.3.5 取消固定循环6.3 固定循环

取消固定循环 G80 。该指令能取消固定循环，同时 R点和 Z 点也被取消。使用固定循环指令时应注意以下几点：①在固定循环中，定位速度由前面的指令决定。②固定循环指令前应使用 M03 或 M04 指令使主轴回转。③各固定循环指令中的参数均为非模态值，因此每句指令的各项参数应写全。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。④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主轴还没有达到正常转速的情况，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。⑤用 G00 ～ G03 指令之一注销固定循环时，若 G00 ～ G03 指令之一和固定循环出现在同一程序段，且程序格式为G00 (G02 ， G03) G X Y Z R Q P I J F L 时，按 G00( 或 G02 ， G03) 进行 X 、 Y 移动。⑥在固定循环程序段中，如果指定了辅助功能 M ，则在最初定位时送出M 信号，等待M 信号完成，才能进行加工循环。⑦固定循环中定位方式取决于上次是 G00还是 G01，因此如果希望快速定位则在上一程序段或本程序段加 G00 。


6.4 数控铣编程加工实例

例 1 ：加工如图所示孔的钻孔循环程序（设 Z 轴开始点距工作表面 100mm处，切削深度为 20mm ）。

％ 0001N10 G91 G00 S300 M03N20 G99 G81 X10.0 Y-10.0 Z-22.0 R-98.0 F200N30 G99 G81 Y30.0 Z-22 R-98N40 G99 G81 X10.0 Y-10.0 Z-22 R-98N50 G99 G81 X10.0 Z-22 R-98N60 G98 G81 X10.0 Y20.0 Z-22 R-98 N70 G80 X-40.0 Y-30.0 M05 N80 M02



例 2 ：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％ 0101 N10 G91 G00 M03 N20 C98 G81 X40.0 Y40.0 Z-22.0 R-98.0 F100 N30 G98 G81 X-120.0 Z-22.0 R-98 L3 N40 G98 G81 X-120.0 Y50.0 Z-22.0 R-98 N50 G98 G81 X40.0 Z-22.0 R-98 L3 N60 G80 X-160.0 Y-90.0 M05 N70 M02

②再用 G84攻螺纹％ 0102 N100 G91 G00 M03 N110 G99 G84 X40.0 Y40.0 Z-27.0 R-93.0 F280 N120 G99 G84 X40.0 Z-27.0 R93 L3 N130 G99 G98 X-120.0 Y50.0 Z-27 R-93 N140 G99 G84 X40.0 Z-27.0 R-93 L3 N150 G80 Z93.0 N81 X-160.0 Y-90.0 M05 N160 M02



例 3 ：如图所示为某企业生产的自动扶梯的链轮轮廓的示意简图。链轮由 24 个齿均布，由局部放大图中可见，链轮的每一个齿廓都由 6 个不同曲率半径的拐点相接而成。


6.4 数控铣编程加工实例工艺分析：在实际加工中，每铣一个齿后，将坐标系旋转一定的角度，再继续铣削，降低了编程的工作量。为使程序简化，使用相对坐标指令 G91来旋转坐标系，可以省略每一齿调用子程序的编写。编程时，以加工一个齿形为基准，一个齿形加工程序的终点作为下一齿形加工的起点，如此循环 24 次，完成链轮的加工。使用 ф10mm 的硬质合金立铣刀进行加工。数据计算：从图可以看出，用手工计算节点是不现实的，可以使用AutoCAD绘制。在 AutoCAD 中使用偏移指令，将链轮正上方的一个齿的轮廓线偏移一个刀具半径值 5mm(这样可以不使用刀具半径补偿 ) ，得到如图中双点划线所示图形。标注各交点的坐标和各段圆弧半径，如图所示。

加工坐标原点：X ：链轮的圆心Y ：链轮的圆心Z ：链轮的下表面



加工程序：O0063( 主程序 )G54 G90 G00 X-75 Y450M03 1500M08G00 Z5G01 Z0 F100G01 X-71.97 Y418.862 M98 P0163 L24G00 Z100 M09G69G90 G00 X100 Y0M05 M02

O0136( 子程序 )G91 G68 R15M98P1136M99O1136( 子程序 )G90 G02 X-38.892 Y423.217 R425X-26.725 Z404.722 R42.293G03 X-16.119 Z385.965 R62.78X16.119 Z385.965 R21.18X26.725 Z404.722 R62.78G02 X38.892 Y423.217 R42.293M99

第六章 数控铣床编程

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