数控铣床技术

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1、数控铣床编程与操作数控铣床编程与操作4.1 数控铣铣床编程概述 数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。数控铣床的加工工艺范围广、工艺复杂、涉及的技术问题多。目前发展迅速的加工中心、柔性制造系统等都是在数控铣床的基础上产生、发展起来的。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。 4.1.1数控铣床的类型 1数控铣床结构组成数控铣床结构组成 2数控铣床的分类数控铣床的分类 1.数控铣床结构组成数控铣床结构组成 1）主轴伺服驱动系统 2）进给伺服驱动系统 3）数控装置 4

2、）机床本体 5）辅助装置2数控铣床的分类数控铣床的分类 1）按机床主轴布置形式分类 (1) 立式数控铣床 (2) 卧式数控铣床 (3) 立卧两用数控铣床 (4) 龙门式数控铣床 2）按数控系统功能分类 (1) 经济型数控铣床 (2) 全功能型数控铣床 (3) 高速铣削数控铣床4.1.2数控铣铣床的主要加工对象 1.平面类零件 加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。 2.变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。 3.立体曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。 4.1.3数控铣铣床编程与加工特点 1数控铣床编程特点

3、2数控铣床加工特点 1数控铣床编程特点（1）数控铣削加工对象多为具有圆弧甚至非圆曲线轮廓及有曲面的零件，必须根据加工部位特点和曲面的类型特点确定刀具类型以及设计进给路线。（2）在设置工件坐标系时要正确选择程序原点。在确定程序原点的位置时，不仅要便于对刀测量，而且要便于编程计算，必要时采用多程序原点编程。（3）用立铣刀侧刃对零件内外轮廓表面加工时，为减少编程计算工作量及控制零件加工符合尺寸公差要求，常使用刀具半径补偿功能。（4）轮廓加工时，应处理好刀具沿工件轮廓的切向切入和切向切出以及顺铣还是逆铣加工等问题；槽铣削加工时为便于下刀通常使用键槽刀并安排斜线下刀或螺旋线下刀。（5）为避免刀具在下刀时

4、与工件或夹具发生干涉或碰撞，应处理好安全高度和进给高度的Z轴位置。（6）数控系统为简化编程，一般都提供固定循环功能，只不过不同的数控系统具有的固定循环种类、功能不同。如FANUC系统只有孔加工固定定循环，而SIMENS系统却有非常丰富的CYCLE循环，不但有孔加工固定定循环还有挖槽加工、平面加工、轮廓加工等各种固定循环。此外还有子程序及宏程序编程功能，几何图形的傹像、旋转、比例缩放编程功能，在编程时应充分利用，以提高编程效率。 2数控铣床加工特点（1）对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于控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。（2）能加工普通机床无法加工或很难加工的

5、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）以加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件，如在卧式数控铣床上可方便地对箱体类零件进行钻孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削端面、挖槽等多道工序的加工。（4）加工精度高、加工质量稳定可靠。（5）生产效率高。一般可省去划线、中间检验等工作，可省去复杂的工装、减少对零件的安装、调整等工作。（6）从切削原理讲，无论是端铣还是周铣都属于断续切削方式，因此对刀具的要求较高，如良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状态下，还要求有良好的红硬性。 4.2数控铣床编程常用指令4.2.1数控铣铣床的坐标系与参考点 1数控铣床坐标系 2工件坐标系的建

6、立 3数控机床参考点 1数控铣床坐标系 机床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的一固定坐标系。数控机床安装调试时，制造厂家在机床上设置了一个固定点，以这一点为坐标系原点而建立的坐标系为机床坐标系，该点称为机床原点。 编程坐标系是编程人员在对图纸上零件编程计算时建立的坐标系，程序中坐标数据就是基于该坐标系中的坐标值。在编程坐标系中不考虑与机床坐标系之间关系，也不考虑刀具动还是工件动，一律按刀具动编程。编程坐标系原点叫编程原点，由编程人员根据工件的形状、尺寸和定位基准等来选定。 工件坐标系又叫加工坐标系、工作坐标系，是在工件加工过程中用来描述刀具的刀位点相对工件运动轨迹的一个坐标系。工件坐标系原点

7、叫工件原点。因为对刀后，工件原点就是编程原点，所以工件原点的选择方法与编程原点相同。2工件坐标系的建立指令 工件坐标系是当数控系统执行G92指令建立起来的坐标系或用G54G59预置的坐标系。 1）用G92指令建立工件坐标系 格式 G92 X_ Y_ Z_ ； 其中：X、Y、Z为当前刀具刀位点在工件坐标系中的坐标值。 注意事项使用G92指令建立工件坐标系注意事项： X、Y、Z值用绝对坐标值指定，有几个直线移动轴就对应设置几个坐标轴坐标值。程序段单独一行，放在程序移动指令之前，一般放在首段。用该指令建立工件坐标系，刀具以此点为程序起始点，加工之前，必须将刀具通过对刀移至这一点，工件加工完毕，刀具必

8、须返回这一点。否则加工第二个工件就会出现尺寸错误。 用G92设定的工件坐标系，当执行该指令，就会在系统内部建立工件坐标系，刀具并不产生移动，机床断电工件坐标系就丢失。 2）用G54G59预置工件坐标系 格式（以G54为例） ：G54 此方式设定的工件坐标系与机床坐标系有关联，它将工件坐标系原点在机床坐标系中的绝对坐标值在调用前通过MDI方式预先输入到数控系统相应的工件坐标系中，通过运行此指令来建立工件坐标系。在数控系统中，共有6个预定的工件坐标系，根据需要分别用G54G59来选择。当工件尺寸很多且相对具有多个不同的标注基准时，可将其中几个基准点在机床坐标系中的坐标值通过MDI方式预先输入到系统

9、中，作为G54G59的坐标原点，一旦程序执行到G54G59指令之一时，则该工件坐标系原点即为当前程序原点。后续程序段中的绝对坐标值均为相对此程序原点的坐标值。 工件零点偏置工件零点偏置 机床原点机床原点 X Y Z X Y Z 工件坐标系选择(G54G59) G54 原点原点 G59 原点原点 G59 工件坐标系工件坐标系 G54 工件坐标系工件坐标系 。 注意事项 G54G59坐标系注意事项： 不能建立机床坐标系的数控机床不能使用G54G59选择工件坐标系； 对用增量式位置检测元件的数控机床，开机必须返回参考点，建立机床坐标系后才可运行G54G59指令建立工件坐标系； 选择工件坐标系必须在有

10、移动指令的程序段之前或之中指定。 G54G59指令程序段可以和G00、G01指令组合，如执行G54 G90 G01 X10 Y10时，运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的X10 Y10 点上。 3）工件坐标系G92、G54、G55G59使用区别 G54G59设置加工坐标系的方法是一样的，但在实际情况下，机床厂家为了用户的不同需要，在使用中有以下区别： 利用G54设置工件原点的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示为G54的设定值，且符号均为正； 利用G55G59设置加工坐标系的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示零值。 G9

11、2与G54G59的区别 G92指令与G54G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。 G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，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。 G54G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，断电不丢失，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI方式修改。而G92设定的工件坐标系与刀具的当前位置有关，断电丢失。 3数控铣床参考点 数控铣床都有一个参考点，这个参考点是由机床制造商设置在机床上的一个固定基准位置点

12、，通过限位开关或传感器来建立。作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动的起始点。从实际意义上讲，机床零点是固定不变的，通常在机床各坐标轴正向极限。当机床启动后，机床通过返回参考点操作，来确定机床原点坐标位置，通常机床原点与参考点偏置距离是通过机床参数设置的，数控铣床大多将机床原点和参考点设置重合。 快速定位指令：G00 功能：快速定位，属非切削加工指令。指令格式：GOO X_Y_Z_； 说明：指令中X、Y、Z地址后数值为快速定位目标点的坐标值，可绝对方式编程和增量方式编程。如图，刀具由A点快速定位至B点。绝对方式编程为：G90 G00 X92. Y35.；增量方式编程为：G91 G00 X

13、62. Y-25.；快速定位若三轴或两轴同时移动时，移动轨迹不一定是直线，更多是一条折线。 4.2.2加工平面的选择坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。G17表示选择XY平面，G18表示选择ZX平面，G19表示选择YZ平面。各坐标平面如图所示。一般数控车床默认在ZX平面内加工，数控铣床上电激活为G17，默认在XY平面内加工。 XYZG17G18G194.2.3直线插补指令G01 功能：该指令用来指令刀具在两点之间作直线插补移动。三轴联动插补时，加工空间直线；两轴联动插补时，加工平面直线。 指令格式：G01 X_Y_Z_F_； 说明指令中X、Y、Z地址后数值为直线插补终点坐

14、标值，可绝对方式编程和增量方式编程。如图刀具由A点直线插补至B点，绝对值编程为：G90 G01 Xxb Yyb Zzb Ff；增量值编程为：G91 G01 X（xb-xa）Y（yb-ya）Z（zb-za）Ff； F后的值为指令直线插补的进给速度，若三轴联动或两轴联动时，F值则为合成速度值。实际进给速度可用进给倍率修调。 G01和F指令都是模态指令。 如进给速度F已在前段程序中给定并且不需改变时，本段程序中可不写出。若某轴没进给，则指令中可省略该轴坐标。 如Y、Z轴不进给可写成G01 X_ F_的形式。 例 假设刀具由程序原点出发沿E-A-B-C-D-E方向铣削轮廓外形，编程如下： ；G90 G

15、00 X0 Y0； E G01 X-10. Y30. F80；（EA）G91 X-40.； （AB） Y-18.； （BC）G90 X-22. Y0； （CD） X0.； （DE）.；4.2.4圆弧插补指令G02、G03 功能：指令刀具从起点沿圆弧切削到终点。当工件上有圆弧轮廓时，可用G02或G03指令圆弧切削加工。G02表示顺时针圆弧插补,G03表示逆时针圆弧插补。 判断方法为：依据右手坐标系统，沿着垂直圆弧插补平面的第三轴负方向看去，顺时针的为G02，逆时针的为G03。 指令格式 G17 GO2/（G03）X Y I J/（R）F； G18 GO2/（G03）X Z I K/（R）F； G

16、19 GO2/（G03）Y Z J K/（R）F； 不同平面内顺逆圆判断说 明 格式中G17、G18、G19指定圆弧插补平面，其中G17为XY平面，G18为XZ平面，G19为YZ平面。X、Y、Z后的值在G90方式时为圆弧终点坐标的绝对坐标值；在G91方式时，为圆弧终点相对圆弧起点的增量坐标值。I、K、J后的值为圆弧圆心点相对圆弧起点在X、Y、Z方向上的增量值。I、J、K坐标值一律使用增量值而与G90或G91方式无关。当用R编程时，由于规定相同圆弧起点、终点和圆弧半径的有两个插补走向相同的圆弧，如图4-13所示，为了区别二者，特规定当圆弧圆心角小于或等于180度时，R取正值；当圆弧圆心角大于18

17、0度时，R取负值。 例R编程应用举例，如图所示两段圆弧编程如下；G17 G90 G03 X0 Y25. R-25. F80 （圆弧1 A到B R编程）G17 G90 G03 X0 Y25. I0 J25.8 （圆弧1 A到B I、J编程）G17 G90 G03 X0 Y25. R25. F80 （圆弧2 A到B R编程）G17 G90 G03 X0 Y25. I-25. J0 F80 （圆弧2 A到B I、J编程） 从上例可看出：圆弧起点、终点和半径及圆弧走向相同的两段圆弧，编程时I、J值是不同的，这是因为两段圆弧的圆心不同所致。 用R编程时，如不用+R/-R就无法区分是哪段圆弧。 注意事项

18、圆弧插补编程时注意以下几点： （1）F指定的进给速度为圆弧切向的进给速度； （2）如果编程时同时指定I、J、K、R时，则根据R加工圆弧；如无I、J、K或R时，则刀具作直线运动； （3）一般图样上都标注圆弧半径，为避免计算，优先使用R编程，但对于整圆编程，则不能用R编程，必须使用I、J、K编程。如用R编程，则不加工。 4.2.5 刀具补偿 数控铣床刀具补偿有两类： 一类是刀具半径补偿； 另一类是刀具长度补偿。1.刀具半径补偿1）刀具半径补偿的目的）刀具半径补偿的目的 在数控铣床上进行轮廓铣削时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与工件轮廓不重合，而是偏离一个刀具半径值。如果数控装置不具备刀具半径自

19、动补偿功能，则编程人员必须按刀心运动轨迹编程，其数字计算相当复杂，且刀具直径变化时必须重新计算，修改程序，非常麻烦。对具备刀具半径自动补偿功能的数控机床，数控编程只需按工件轮廓进行，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。使用刀具半径补偿功能可简化程序编制，避免繁琐的数学计算，如利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。当刀具磨损后，可以通过修改刀补值而不必修改程序，同样可加工出合格产品等。 2）刀具半径补偿指令）刀具半径补偿指令G41，G42，G40 刀具半径补偿指令包括： G41刀具半径

20、左补偿。 G42刀具半径右补。 G40取消刀具半径补偿 刀具半径补偿建立格式 G41/（G42）G00/（G01）XYD（F）； 刀具半径补偿取消格式： G40 G00/（G01）XYF）； G41/（G42）G00/（G01）XYD00（F）； 说明格式中X、Y 地址后的数值是建立补偿直线段的终点坐标值，可绝对编程或增量编程。 D 为刀具半径补偿寄存器地址字，用D01D99来指定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。在进行刀径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。如指定G17补偿平面，刀补平面的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。 当刀补数据为负值时

21、，则G41、G42功效互换。G41、G42指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。但须注意G41/G42与G40须成对使用，刀补方式的切换必须在取削刀补后进行。 3）刀具半径补偿的过程 刀具半径补偿过程分为三步： （1）刀补的建立：在补偿平面内，当运行含有G41/G42刀补的运动指令，并且之前已指定一个刀具偏置值，那么刀具从起点接近工件的过程是一个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。 （2）刀补进行：刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。 （3）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

22、。 刀补建立的条件 a）在建立刀补程序段中或之前指定G41或G42指令。 b）用G17或G18、G19指定刀补平面。 c）在补偿平面内至少有一轴的移动。 d）刀补值已输入相应刀具偏置寄存器中并指定了这个补偿编号，但不能是D00。 e）刀补的建立须在G00或G01模式下进行。（若用G02或G03，机床会报警；但是目前也有些数控机床也可用G02或G03）。 刀补取消的条件 a）指令G40同时要有补偿平面内坐标轴的移动。 b）刀具补偿号为D00。 4）半径补偿时的过切现象与防止 加工时如果刀具移动受到空间限制，可以采用先补偿再下刀、先提刀再取消补偿的方法编制程序。在刀具半径补偿保持模式下，可适当插入

23、非插补平面内运动指令或无运动指令，但不能出现两个或两个以上连续程序段内无指定补偿平面内的坐标移动，否则会导致过切现象。非坐标轴移动指令大致有以下几种：M代码；S代码；暂停指令；某些G代码，如G90、G91，；非指定补偿平面坐标移动如：G17 Z200.；当零件轮廓上出现与刀具半径不相适应的窄槽、小台阶、内侧圆弧等形状时，不宜采用刀具半径自动补偿功能。2. 刀具长度补偿 1）刀具长度补偿的目的 刀具长度补偿一般用于刀具轴向（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，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时，可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，使刀具到达程序

24、中给定的Z轴深度位置。2）刀具长度补偿指令）刀具长度补偿指令G43、G44、G49 G43刀具长度正补偿 G44刀具长度负补偿 G49取消刀具长度补偿 刀具长度补偿建立指令格式： G00/（G01）G43/(G44) Z H F； 刀具长度补偿取消指令格式： G00/（G01）G49 Z（F）； 或 G00/（G01）G43/（G44）Z D00； 其中Z为补偿轴的终点坐标值，可采用绝对编程或增量编程。H为刀具长度补偿存储器地址字。用H01H99之一来指定，执行程序前应在MDI方式下将刀具长度补偿值输入到对应的长度补偿存储器中；F为采用G01直线插补进给速度。G43为刀具长度正补偿，当输入补偿

25、值为正值时，刀具沿Z轴正向偏移；G44为刀具长度负补偿，当输入补偿值为正值时，刀具沿Z轴负正向偏移。 刀具长度补偿 执行G43时，Z实际=Z指令值+（H） 执行G44时，Z实际=Z指令值-（H）使用说明 刀具长度补偿只用于刀具轴向方向的补偿，而对X轴、Y轴无效；刀长补偿建立的程序段中或之前必须指定G43或G44和刀具长度补偿偏置号，并且须在G00或G01模式下移动完成，不能在G02或G03模式下进行，否则机床会出现报警。 刀具长度补偿取消同样要在Z轴移动过程中完成，同样地要在G00或G01模式下进行。 刀具长度补偿的建立和取消分别在工件切削之前和加工完成之后移动过程中完成。 G43、G44、G

26、49为模态指令，机床上电初始态为G49。 3）刀具长度补偿指令的应用）刀具长度补偿指令的应用 当数控铣加工需用多把刀具完成时，则必须用刀具长度补偿来解决不同刀具长度的差异给加工带来的影响。 不管是抬刀还是下刀一律使用G43，此时，刀具长度补偿偏置寄存器里数值如设定正值，则为抬刀，如设定负值，则为下刀。 通过G43调用，比基准刀长的为抬刀，反之为下刀。 4）刀补值的确定 刀具长度补偿值的确定不仅与刀具基准点和刀位点之间差值有关，也与使用G54G59时工件原点在Z轴方向上偏置值设置有关。 工件原点偏置值输入-L1，刀补值输入L2 使用工件测量头可以快速测出L1，使用机外对刀仪或对刀器可以快速测出每

27、把刀具的长度L2。将L1输入到工件原点偏置存储器中，将每把刀器对应的不同L2值输入到各自的刀具补偿号地址中。这样，如果在下刀时未进行刀具长度补偿，则刀具基准点到达程序给定的Z 轴坐标位置。执行刀补后，刀具正向偏移，刀位点到达Z轴给定位置。若图中Z=20是编程预期下刀的位置，程序中应写为G90 G00 G43 Z20. H；执行本程序段刀具的实际位置为20-L1+L2=20-L3。采用这种方法编程，若刀具自动回参考点，不能写成G90 G49 G28 Z0；因为取消刀补后，刀具基准点先回到工件坐标系原点，再返回参考点，刀具下降会引起撞刀事故发生。Z值应大于刀具安全高度的绝对坐标加程序中使用的最长刀

28、具的刀补值之和。 工件原点偏置值输入0，刀补值输入-L3 工件原点偏置值输入0，表示操作者没在Z轴方向进行工件原点偏置操作，此时工件坐标系原点在Z方向与机床坐标系原点重合。但因-L3=-L1+L2，执行程序时仍可产生正常的Z轴移动。此法适合于直接对刀的刀具测量方法，每把刀具安装后，刀具下降使刀位点与工件Z0表面刚好接触时，屏幕上显示的机床坐标系中的Z轴坐标值即为该刀具的长度补偿值。采用此方法编程，如需刀具自动返回参考点，一般写成G90 G49 G28 Z0；其中Z轴坐标值不能大于0，否则中间点超出Z轴行程极限。 工件原点偏置值输入-L3，刀补值输入O 这种输入方法一般是选取程序中第一把刀或程序

29、中长度最长的刀作为基准刀，测出L3后输入到工件原点偏置存储器中，而该刀的刀具长度补偿值输入0。操作者对刀时，当基准刀的刀位点与工件坐标系Z0表面刚好接触时，将Z轴相对坐标的显示值清除为零。其他刀具用同样方法对刀，但输入的刀补值为该刀具对刀时相对坐标显示值。 4.2.6极坐标编程 1功能 通常情况下使用直角坐标系，但对于一些圆周分布的孔类零件如法兰类零件以及图纸尺寸用半径和角度标注的零件，如果用极坐标编程可以省去大量的基点计算工作，起到简化编程的目的。 2极坐标指令 G16极坐标系指令有效 G15极坐标系指令取消 3指令说明 （1）极坐标轴的方位取决于G17、G18、G19指定的加工平面。 当用

30、G17指定加工平面时，+X轴为极轴，程序中的X坐标值为极半径，Y坐标值为极角； 当用G18指定加工平面时，+Z轴为极轴，程序中的Z坐标值为极半径，X坐标值为极角； 当用G19指定加工平面时，+Y轴为极轴，程序中的Y坐标值为极半径，Z坐标值为极角。 3指令说明 （2）极坐标编程时，半径和角度均可以使用绝对值编程（用G90指令），也可使用增量值编程（用G91指令）；当用绝对值编程时，刀具从当前点移动到以工件坐标系原点为极坐标系原点所确定的极坐标位置；当用增量编程时，刀具将当前点作为极坐标系原点确定刀具移动到达的位置。 （3）极角正、负向规定。角度的正向是所选平面的第1轴正向的沿逆时针转动的转向，而

31、负向是沿顺时针转动的转向。 （4）G15、G16为模态指令，可相互注销。 4编程实例 图示为一正六边形，已知外接圆半径为50mm，采用极坐标编程。 程序O2000；G17 G90 G54；G00 X100. Y100. M03 S800； Z-5.0；G41 X60. Y17.32 D01；G16 G01 X50. Y0 F100； Y-60.； Y-120.； Y-180.； Y-240.； Y-300.； Y-360.；G40 G00 X60. Y-17.32； Z300.； X100.Y100.M05；M30；4.2.7 子程序 1 1子程序的概念子程序的概念 在一个加工程序的若干位置上

32、，如果包含有一连串在写法上完全相同或相似内容，为了简化程序可以把这些内容重复的程序段单独抽出，并按一定格式编成子程序，然后像主程序一样将它们存储到程序存储区中。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子程序，子程序执行完了又可以返回到主程序，继续执行后面的程序段 。1）子程序的嵌套）子程序的嵌套 O6000；N1 G17 G54 G00 X_ Y_；N2 M03 S600；N3 Z60.；N4 G01 Z-5 F50；N5 M98 P600；N6 Z-10.0；N20 M30； O600；N1 G00 X_ Y_；N2 G01 X_；N3 Y_；N4 M9

33、8 P60；N5 ；N6 Z-10.0；N12 M98 P60； N15 M99；O60；N1 G00 X_ Y_；N2G01 X_；N3 ；N10 M99； 为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这称为子程序嵌套。编程中使用较多的是二重嵌套，其程序的执行如上图所示。 当零件上有若干处具有相同的轮廓形状。在这种情况下，只编写一个轮廓形状的子程序，然后用一个主程序来调用该子程序。 加工中反复出现具有相同轨迹的进给路线。被加工的零件从外形上看并无相同的轮廓，但需要刀具在某一区域分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用子程序就比较方便，此时通常要以增量方式编程。 2）子程

34、序应用注意事项 程序中的内容具有相对独立性，加工中心编写的程序往往包含许多独立的工序，有时工序之间的调整也是允许的，为了优化加工顺序，把每一个独立的工序编写成一个子程序，主程序只有换刀和调用子程序等指令。 2程序的格式与调用 1）子程序的格式 O100； G91 G01 X_ Y_； X_； G02 X_ Y_ R_； ； ； M99； 2）子程序的调用 调用子程序的格式，FANUC系统有两种写法，早期系统为M98PL_；其中地址P后4位数为子程序号，地址L为子程序调用次数。若只调用一次，则可省略不写，系统允许重复调用次数9999次。 FANUC0-D-0i系统等格式为M98 P 调用次数和子

35、程序号共用一个地址P，前三位为重复调用次数(1999次)，后四位为子程序号。所以不同的系统可能格式会所有不同，使用时参照使用说明书格式书写。 3）子程序应用实例主程序O1244;主程序名G90 G17 G54 G00 X0 Y0 Z50.0;建立工件坐标系Z-28.0 M03 S600;快移下刀,主轴以600转/分正转M98 P100 ; 加工图1G51.1 X0 ; 关于Y轴镜像M98 P100; 加工图2G51.1Y0 ; 关于X轴镜像, Y轴镜像模态有效,等效关于原点镜像M98 P100; 加工图3G50.1 X0; 取消Y轴镜像,X轴镜像模态有效M98 P100; 加工图4G50.1

36、Y0; 取消X轴镜像Z50.0 M05; 快移到Z=50处,主轴停M30 ; 程序结束子程序O100；G41 X10. Y4. D01；快移到（10，4）建立刀补G01 Y30. F100.；直线插补到（10，30） X20.；直线插补到（20，30）G03 X30. Y20. I10.；逆圆插补到（30，20)G01 Y10.；直线插补到（30，10） X5.0；直线插补到（5，10）G40 G00 X0 Y0；快移到（0，0）取消刀补M99；子程序结束返回主程序4）子程序使用注意事项 （1）注意变换主、子程序间的模式代码，如M代码和F代码。从主程序调用子程序及子程序返回主程序的时候，属于同

37、一组别的模态G代码的变化与主、子程序无关。 （2）在半径补偿模式中的程序不能分支。 （3）在子程序中常使用G91模式，因为使用G90模式将会使刀具在同一位置加工，要想在不同的位置加工相同的形状，只能一次次改变工件坐标系再调用子程序。 5）子程序的特殊使用方法 （1）子程序用P指令返回地址,如果在子程序的返回主程序程序段中加入Pn，则子程序将返回到主程序中程序段号为n的那个程序段，但这种情况只适用于存储器方式而不能用于纸带方式。 （2）自动返回到程序头。如果在主程序（或子程序）中执行M99，则程序返回到程序开头的位置并继续执行程序。如果想返回到主程序中某目标程序段，这种情况下通常写成/M99 P

38、n，其执行过程犹如前述。还可以在使用M99的程序段前写入/M02或/M30以结束程序的调用。 （3）用M99L；强制改变子程序的重复调用次数地址L中用表示该子程序被调用的次数，它将强制改变主程序中对该子程序的调用次数。 如主程序中用M98P_ _ _L99；执行该子程序时遇到/M99 L0；若任选程序段开头位于“OFF”的位置，则重复执行次数将改变为0次。4.2.8 平面铣床固定循环 1 1循环概述循环概述 所谓循环就是指用于特定加工过程的参数化通用工艺子程序，如用于钻削、型腔切削或螺纹切削等。当用于各种具体加工过程时，只需设定相应的参数即可。不同的数控系统具有不同的固定循环功能，如FANUC

39、系统只有孔加工固定循环。而SINUMERIK系统不但有孔加工循环、还有各种铣削固定循环。2铣削循环调用前提条件 调用和返回条件： 铣削循环是独立于特定的坐标轴名而编程的。 调用铣削循环之前，必须激活刀具补偿； 如果在铣削循环中未提供某些参数，必须在零件程序中提供进给率，主轴速度和主轴旋转方向的值； 用于铣削样式或待加工凹槽的中心点坐标编程在矩形坐标系中； 循环调用前有效的G功能和当前编程的框架在循环过程中一直有效。 平面定义 调用铣削循环必须用G17、G18或G19选择加工平面，激活编程的坐标转换（零点偏置，旋转）从而定义目前加工坐标系。进给轴始终是该坐标系统的第三轴。 矩形槽铣削循环POCK

40、ET3 1）功能 通过设定相应参数可以铣削一个与坐标轴平行或成一夹角的矩形槽、腰形槽或者一个圆形凹槽。 此循环可以用于粗加工和精加工。 矩形槽铣削2）调用格式 POCKET3(_RTP，_RFP，_SDIS，_DP，_LENG，_WID，_CRAD，_PA，_PO，_STA，_MID，FAL，FALD，_FFP1，_FFD，_CDIR，_VARI，_MIDA，_AP1，_AP2，_AD，_RAD1，_DP1) 3）前提条件 调用程序中必须规定主轴的转速和转向。 循环调用前必须启动刀具补偿。否则，循环将终止而且报警61000“无有效的刀具补偿”输出。 4）参数5）参数说明6）操作顺序说明 （1）

41、粗加工时的动作顺序： 使用G0回到返回平面的槽中心点，然后再同样以G0回到安全间隙前的参考平面。 随后根据所选的插入方式并考虑已编程的空白尺寸对槽进行加工。 （2）精加工时的动作顺序 从槽边缘开始精加工，直到到达槽底的精加工余量，然后对槽底进行精加工。如果其中某个精加工余量为零，则跳过此部分的精加工过程。 7）编程举例 加工上图所示一个在XY平面中的矩形槽，深度为60mm，宽40mm，拐角半径是8mm且深度为17.5mm。该槽和X轴的角度为零。槽边缘的精加工余量是0.75mm，槽底的精加工余量为0.2mm，添加于参考平面的Z轴的安全间隙为0.5mm。槽中心点位于X60，Y40，最大进给深度4m

42、m。加工方向取决于在顺铣过程中的主轴的旋转方向。使用半径为5mm的铣刀。只进行一次粗加工。 程序 N10 G90 T1 D1 S600 M3 ；工艺数据设定 N20 G17 G0 X60 Y40 Z5 ；回到起始位置 N30 POCKET3 (5，0，0.5，-17.5，60，40，8，60，40，0，4，0.75， 0.2，1000，750，0，11，5，) ； 循环调用 N40 M30 ；程序结束端面铣削循环-CYCLE71 1）功能 利用此循环，通过设定相应参数可以铣削任何矩形端面。循环识别粗加工(分步连续加工端面直至精加工)和精加工(端面的最后一步加工)。可以定义最大宽度和深度进给量。

43、 2）调用格式 CYCLE71(_RTP，_RFP，_SDIS，_DP，_PA，_PO，_LENG，_WID，_STA，_MID，_MIDA，_FDP，_FALD，_FFP1，_VARI，_FDP1) 3）前提条件 调用程序中必须规定主轴的转速和转向；循环运行时不带刀具半径补偿。深度进给在开口处进行。 4）参数 5）参数说明 6）循环操作顺序 循环启动前到达的位置： 起始位置可以是任意位置，只需从该位置出发可以无碰撞地回到返回平面的中心点。 循环形成了以下的动作顺序： 使用G00回到当前位置高度的进给点，然后从该位置仍然使用G00回到安全间隙前的参考平面。可以使用G00，因为在开口处可以进行进

44、给。可以采用不同的连续加工方式(在轴的一个方向或来回摆动)。 (1)粗加工时的动作顺序根据参数_DP，_MID和_FALD的编程值，可以在不同的平面中进行端面切削。从上而下进行加工，即每次切除一平面后在开口处进行下一个深度进给(参数FDP)。平面中连续加工的进给路径取决于参数_LENG，_WID，_MIDA，_FDP，_FDP1的值和有效刀具的半径。加工最初路径时，应始终保证进给深度和_MIDA的值完全一致，以便进给宽度不大于最大允许值。这样刀具中心点不会始终在边缘上进给(仅当_MIDA=刀具半径时)。刀具进给时超出边缘的尺寸始终等于刀具半径- _MIDA的值，即使只进行一次端面切削，即端面宽

45、度+越程-_MIDA。内部计算宽度进给的其它路径以便能够获得统一的路径宽度(=_MIDA) 。(2) 精加工时的动作顺序 精加工时，端面只在平面中切削一次。这表示在粗加工时必须选择精加工余量，以便剩余深度可以使用精加工刀具一次加工完成。 每次端面切削后，刀具将退回。返回行程编程在参数_FDP中。在一个方向加工时，刀具将在一个方向的返回行程为精加工余量+安全间隙，并快速回到下一起始点。 在一个方向粗加工时，刀具将返回到计算的进给+安全间隙位置。深度进给也在粗加工中相同的位置进行。 精加工结束后，刀具将返回到上次到达位置的返回平面_RTP。 编程举例:端面切削循环调用的参数:返回平面: 10mm参

46、考平面: 0mm安全间隙: 2mm铣削深度: 11mm矩形起始点 X=100mm Y=100mm矩形尺寸 X=+60mm、Y=+40mm平面中的旋转角度 10最大进给深度 6mm最大进给宽度 10mm铣削路径结束时的返回行程 5mm无精加工余量 端面加工进给率 4000mm/min加工类型:粗加工，平行于X轴，方向可交替由于刀刃的几何结构导致在最后切削时的超程2mm使用的铣刀半径为10mm。 程序 N10 T2 D2 M03 S600； N20 G17 G0 G90 G54 G94 F2000 X0 Y0 Z20；回到起始位置 N30 CYCLE71 (10，0，2，-11，100，100，6

47、0，40， 10，6，10，5，0，4000，31，2)；循环调用 N40 G0 G90 X0 Y0 ； N50 M30 ；程序结束4.2.9 缩放、旋转、镜像 1比例缩放指令 G51、G50 2图形旋转指令 G68、G69 3可编程镜像指令 G50.1,G51.11比例缩放指令 G51、G50 1）指令功能 G51比例缩放指令有效，使用图形缩放指令可实现用同一个程序加工出形状相同但尺寸不同的零件。 2）指令格式 G51指令格式有两种： 格式：G51 X_Y_Z_P_；（缩放开） 其中X、Y、Z为比例缩放中心坐标值，必须用绝对值指令，P为比例缩放倍数，各轴放大倍数相同，P取值范围由0.0019

48、99.999。 格式：G51 X_Y_Z_ I_ J_K_；（缩放开） 其中X、Y、Z为比例缩放中心坐标值，I_J_K_分别为X、Y、Z轴的缩放比例系数。I、J、K不得用小数点编程，如I2000表示相对于缩放中心，X值放大2倍。I-1000表示相对于缩放中心，产生X坐标值镜像。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缩放功能关闭，为缺省值。 3 3）使用说明）使用说明 （1）比例缩放对刀具半径补偿值，刀具长度补偿值和刀具偏置值无效，因此有刀补时，先缩放，然后进行刀具长度补偿、半径补偿。 （2）如省略(X，Y，Z)缩放中心，则以程序原点为缩放中心。

49、 （3）指定返回参考点（G27，G28，G29，G30）或坐标系设定（G92）的G代码之前，应取消比例缩放方式。 （4）须在单独程序段中指明G51缩放开，在图形放大或缩小之后,指定G50缩放关闭。 4）应用举例主程序O1244；主程序G54 G17 G90 G00 X0 Y0 Z50.0；建立工件坐标系，快速到点（0，0，50） Z-18.0 M03 S600；快移下刀,主轴以600转/分正转M98 P100；调子程序加工图1G01 Z-28.0；下刀到Z-28.G51 X15.0 Y15.0 P2.0；图形缩放,放大2倍M98 P100；调子程序加工图2G50；取消缩放G00 Z50.0 M

50、05；快移到Z=50处M30；程序结束子程序O100；子程序名G41 X10. Y4. D01；快移到（10，4），建立刀补G01 Y30. F100.；直线插补到（10，30） X20.；直线插补到（20，30）G03 X30. Y20. I10.；逆圆插补到（30，20G01 Y10.；直线插补到（30，10） X5.0；直线插补到（5，10）G40 G00 X0 Y0；快移到（0，0）取消刀补M99；子程序结束返回主程序2图形旋转指令G68、G69 1）指令功能 当零件具有若干个相同形状图形且图形具有围绕某一中心旋转特征时，可使用该指令来简化编程。该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转

51、方向旋转一定角度。通常和子程序一起使用。 2）指令格式 G17 G68 X_ Y_ R_； G18 G68 X_Z_R_； G19 G68 Y_Z_R_；3）使用说明 以X、Y平面旋转为例，格式中X、Y为旋转中心的坐标值，应以绝对值（G90）指令，R为旋转角，若使用小数点编程，单位为度；若不使用小数点编程，则为最小设定单位，角度旋转范围为360，逆时针方向取正值；反之取负值。如果省略(X，Y)，则以刀具当前位置为旋转中心。G69则是取消坐标旋转功能。 4）应用举例）应用举例 采用旋转指令编程，分别旋转90、180、270得到所需图形。刀具直径选10立铣刀。主程序 O1244；主程序名G54 G

52、17 G90 G00 X0 Y0 Z50.0;建立工件坐标系 Z-28.0 M03 S600;快移下刀,主轴以600转/分正转M98 P100；加工图1G68 X0 Y0 P90.0；围绕工件坐标系原点旋转90。M98 P100；加工图2G69；取消坐标系旋转G68 X0 Y0 P180.0；围绕工件坐标系原点旋转180。M98 P100；加工图3G69；取消坐标系旋转G68 X0 Y0 P270.0；围绕工件坐标系原点旋转270。M98 P100；加工图4G69；取消坐标系旋转 Z50.0 M05；快移到Z=50处,主轴停M30 ；程序结束子程序 O100； G41 X10. Y4. D01

53、；快移到（10，4）建立刀补 G01 Y30. F100.；直线插补到（10，30） X20.；直线插补到（20，30） G03 X30. Y20. I10.；逆圆插补到（30，20） G01 Y10.；直线插补到（30，10） X5.0；直线插补到（5，10） G40 G00 X0 Y0；快移到（0，0）取消刀补 M99；子程序结束返回主程序3可编程镜像 G50.1,G51.1 1）指令功能 当工件(或某部分)具有相对于某一轴对称的形状时，可以利用镜象功能和子程序的方法，简化编程。 镜像指令能将数控加工刀具轨迹沿某坐标轴作镜像变换而形成对称零件的刀具轨迹。 对称轴可以是X轴、Y轴 或 X、Y

54、轴。 2）指令格式G51.1 X_Y_Z_ 建立镜像（M98 P_）G50.1 X_Y_Z_ 取消镜像；3）指令说明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）G50.1,G51.1为模态指令，可相互注销，G50.1为缺省值。有刀补时，先镜像 ，然后进行刀具长度补偿、半径补偿。 4）应用举例 主程序O1244;主程序名G90 G17 G54 G00 X0 Y0 Z50.0; 建立工件坐标系 Z-28.0 M03 S600; 快移下刀, 主轴以600转/分正转M98 P100; 加工图1G51.1 X0; 关于Y轴镜像M98 P100; 加工图2G51.1Y0; 关于X轴镜像,

55、Y轴镜像模态有效,等效关于原点镜像M98 P100; 加工图3G50.1 X0; 取消Y轴镜像,X轴镜像模态有效M98 P100; 加工图4G50.1 Y0; 取消X轴镜像Z50.0 M05; 快移到Z=50处,主轴停止M30; 程序结束子程序O100；G41 X10. Y4. D01；快移到（10，4）建立刀补G01 Y30. F100.；直线插补到（10，30） X20.；直线插补到（20，30）G03 X30. Y20. I10.；逆圆插补到（30，20）G01 Y10.；直线插补到（30，10） X5.0；直线插补到（5，10）G40 G00 X0 Y0；快移到（0，0）取消刀补M99

56、；子程序结束返回主程序4.3 数控铣床操作简介 数控铣床所提供的各种功能，可以通过控制面板上的键盘操作得以实现。机床配备的数控系统不同，其控制面板的形式也不相同。控制面板由数控系统控制面板（CRT/MDI）和机床操作面板两部分组成。一般来讲，不同制造厂家生产的数控机床，既便数控系统相同，机床操作面板也不相同。本节以FANUC-0iM数控系统为例。介绍数控系统面板、机床操作面板按键功能及其操作。 4.3.1数控铣床的操作面板1FANUC-0i数控系统操作面板 FANUC-0i数控系统操作面板2说明 （1）工作方式选择按键或旋钮 （2）程序运行控制开关 （3）机床主轴手动控制开关 （4）手动移动机

57、床各轴按键或旋钮 （5）速度修调按键或旋钮 （6）程序调试控制开关及按键 （7）电源控制开关及按钮 （8）各种状态及报警指示灯 （9）辅助控制按键或旋钮 4.3.2 数控铣床的操作方法 1开机、关机操作开机、关机操作 2手动操作机床手动操作机床 3启动程序加工零件启动程序加工零件 4程序调试操作程序调试操作 5程序的检索与编辑（删除、插入与修改）程序的检索与编辑（删除、插入与修改） 6程序、参数录入操作程序、参数录入操作 7数控铣床对刀操作数控铣床对刀操作 4.3.3 数控铣床刀具类型及选用原则 1数控铣削刀具类型 2选择铣刀应遵循的原则 1数控铣刀具类型 （1）面铣刀 （2）立铣刀 （3）键

58、槽铣刀2选择铣刀应遵循以下几条原则 (1)选取的刀具类型应与加工表面的形状相适应。 (2)选取的刀具尺寸应与被加工工件表面尺寸大小相适应。 (3)刀具材料与零件材料、表面质量和生产效率相适应。4.4 数控铣床零件加工编程实例 1.型腔类零件编程 2.端盖类零件编程 3.带镜像子程序的复合编程 4.4.1 型腔类零件编程刀 路程序O2000；N100 G17 G90 G54 G00 X103. Y60.； G43 Z100 H01； M03 S600； Z5.0；N110 G94 G01 Z-3. F50； D01 F60 M98 P2100； G01 X93.964 Y59.777； G00

59、X71.195 Y67.；N120 G01 X59.5 Y80.； G02 I-19.5 J0 F60；N130 G01 X58.235 Y98.472； M98 P2300；N140 G01 X33.485 Y16.515； D01 M98 P2200； G00 Z5.0；N150 X93.964 Y59.777； G01 Z-3.5 F50； F60 M98 P2400； G00 G49 Z250.0； M00； M03 S800；N160 G90 G17 G54 G00 X103. Y60.； G43 Z100. H02； Z5.0； G01 Z-4.0 F50； D01 M98 P21

60、00； G01 X93.964 Y59.777； G00 X71.195 Y67.；N170 G01 X59.5 Y80.； G02 I-19.5 J0；N180 G01 X58.235 Y98.472； M98 P2300；N190 G01 X33.485 Y16.515； D01 M98 P2200； G00 Z5.0；N200 X93.964 Y59.777； G01 Z-4.0 F50； M98 P2400；N210 G00 X103. Y60.0； D02 M98 P2100； G01 X63. Y68.；N220 X59. Y80.； G02 I-19.0 J0；N230 G01

61、X33.485 Y16.515 F300； D02 M98 P2200；G00 G49 Z250.；X103.Y60.；M05；M30；程序续4.4.2 端盖类零件编程主程序O0001；G54 G90 G17 G94 G00 X0 Y0；G43 Z10. H01；M03 S600； X-50.Y-20.； Z-5.；F60 D11 M98 P100；X-39.Y-5.；G01 Y34.； X-34.Y39.； X34.； X39.Y34.； Y-34.； X34.Y-39.； X-40.；G00 X-50. Y-20. S800；F48 D12 M98 P100；G91 G28 G49 Z0.

62、；G28 X0 Y0；M30；子程序O100；G41 Y-40.；G03 X-30. Y-20. R20.；G01 Y-10.；G03 X-30. Y10. R10.；G01 Y20.；G02 X-20. Y30. R10.；G01 X-10.；G03 X10. Y30. R10.；G01 X20.；G02 X30. Y20. R10.；G01 Y10.；G03 X30. Y-10. R10.；G01 Y-20.；G02 X20. Y-30. R10.；G01 X10.；G03 X-10. Y-30. R10.；G01 X-20.；G02 X-30. Y-20. R10.；G03 X-50.

63、Y0. R20.；G00 G40 Y-20.；M99；4.4.3 带镜像子程序的复合编程主程序O4000；G17 G90 G54 G00 X0 Y0； Z300 M03 S600；G43 Z10 H01；G01 Z0. F150；D01 M98 P24100； Z0 F150；M98 P24200；G00 Z300；M00；M03 S800；D02 M98 P24100；G00 Z300.0 M05；M30；子程序O4100；G91 G01 Z-2.5 F50；F80 M98 P4110； G51.1 X0 ； M98 P4110； G51.1Y0 ；M98 P4110； G50.1 X0；M98 P4110； G50.1Y0；M99；本章结束