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数控铣加工编程. 桂林电子科技大学金工实习中心 2007.07. 数控铣加工编程. 数控铣床概述 数控铣加工编程基础 数控铣加工编程实例. 一 . 数控铣床概述. 1 .1 数控铣床加工的特点. 1 .1.1 数控铣床加工的对象. 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。. 1 .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。
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数控铣加工编程 桂林电子科技大学金工实习中心 2007.07
数控铣加工编程 数控铣床概述 数控铣加工编程基础 数控铣加工编程实例
一.数控铣床概述 1.1 数控铣床加工的特点 1 .1.1 数控铣床加工的对象 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。 1.1.2 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。
一. 数控铣床概述 1.1 数控铣床加工的特点 1.1.3 数控铣床编程时应注意的问题 ＊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。
二. 数控加工编程基础 图1 右手笛卡尔坐标系 2.1 数控机床坐标系 2.1.1 机床坐标系及运动方向
二. 数控加工编程基础 2.1 数控机床坐标系 2.1.2 绝对坐标与增量坐标 所有坐标值均以机床或工件原点计量的坐标系称为绝对坐标系。在这个坐标系中移动的尺寸称为绝对坐标，也叫绝对尺寸，所用的编程指令称为绝对坐标指令。 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系称为增量坐标系，也叫相对坐标系。在这个坐标系中移动的尺寸称为增量坐标，也叫增量尺寸，所用的编程指令称为增量坐标指令
二. 数控加工编程基础 2.1 数控机床坐标系 2.1.3 机床原点与机床参考点 机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点，而是一个定义点。 机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原点是由机床参考点体现出来的。机床参考点是一个硬件点
二. 数控加工编程基础 2.1 数控机床坐标系 2.1.4 工件坐标系 工件坐标系的原点就是工件原点，也叫做工件零点。与机床坐标系不同，工件坐标系是人为设定的，选择工件坐标系的原点的一般原则是： 1．尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以利于编程。 2．尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3．要便于测量和检验。 4．对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。 5．对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。 6．Z轴方向的原点，一般设在工件表面。
二. 数控铣床编程基础 编程开始 分析加工图样 确定工艺过程 数值计算 编写程序单 运行调试程序 N 满足要求 Y 制作控制介质 编程结束 图2 编程的内容和步骤 2.2 数控 程序 的编 制方 法及 步骤
二. 数控铣床编程基础 2.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.1 刀具半径补偿 G40，G41，G42 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 Ｇ41刀具左补偿（顺铣） Ｇ42刀具右补偿（逆铣）
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.1 刀具半径补偿 G40，G41，G42 按增量方式编程： O0001 N10 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 F200 N40 X30.0 N50 Y-30.0 N0 X-40.0 N70 G00 G40 X-10.0 Y-20.0 M05 解除刀补 N80 M02
二. 数控铣床编程基础 2.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.2 刀具长度补偿 G43，G44，G49 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。
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.2 刀具长度补偿 G43，G44，G49 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； N0 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-0.0 M05 M03；
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 1、段间过渡方式指令G09，G1，G4 (1)准停检验指令G09，G1，G4。 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G1。 格式：G1。 在G1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。 G1与G09的区别在于G1为模态指令。G1可由G4注销。 (3)连续切削方式G4。 格式：G4： 在G4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G1为止。
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 1、段间过渡方式指令G09，G1，G4 N10 G91 G01 G1 Y70 F200； N20 X100； N10 G91 G01 G4 Y70 F200 N20 X100
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 (1）镜像功能指令G24，G25。 格式：G24 X Y Z M98 P G25 X Y Z G24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互取消，G25为缺省值。
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 ％0003 主程序 N10 G91 G17 M03； N0 M98 P100； 加工① N30 G24 X0； Y轴镜像，位置为X=0 N40 M98 P100；式 加工② N50 G24 X0 Y0； X、Y轴镜像，位置为（0，0） N0 M98 P100； 加工③ N70 G25 X0； 取消Y轴镜像 N80 G24 Y0； X轴镜像 N90 M98 P100； 加工④ N100 G25 Y0； 取消镜像 N110 M05； N120 M30；
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 子程序（①的加工程序）： ％100 N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01； N210 Y1.0 N220 Z-98.0； N230 G01 Z-7.0 F100； N240 Y25.0； N250 X10.0； N20 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；
二. 数控铣床编程基础 2.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 (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
二. 数控铣床编程基础 2.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 (3）旋转变换指令G8，G9 G8为坐标旋转功能指令，G9为取消坐标旋转功能指令。 在XY平面： 格式：G8 X Y P G9； 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，0P30.000°。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。
二. 数控铣床编程基础 2.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 (3）旋转变换指令G8，G9 %1 主程序 N10 G90 G17 M03； N20 M98 P100； 加工 N30 G8 X0 Y0 P45； 旋转45° N40 M98 P100; 加工② N50 G9； 取消旋转 N0 G8 X0 Y0 P90； 旋转则90° M70 M98 P100； 加工③ N80 G9 M05 M30； 取消旋转
二. 数控铣床编程基础 2.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 2.3.3 其他功能指令 2、简化编程的指令 (3）旋转变换指令G8，G9 子程序（①的加工程序） %100 N100 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；
二. 数控铣床编程基础 2.4固定循环 2.4.1概述 固定循环数据形式 孔加工固定循环
二. 数控铣床编程基础 2.4固定循环 2.4.1 概述 固定循环的程序格式如下： G98（或G99）G73(或G74或G7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，G7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（G7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（G7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、G7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。
二. 数控铣床编程基础 2.4 固定循环 2.4.2 钻孔循环 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。 %0073 N10 G92 X0 Y0 Z80 N20 G00 N30 G98 G73 G90 X100 G90 R40 P2 Q-10 K5 G90 Z0 L2 F200 N40 G00 X0Y0 Z80 N50 M02 注意：如果Z、K、Q移动量为零时该指令不执行
二. 数控铣床编程基础 2.4 固定循环 2.4.2 钻孔循环 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。 ％0081 N10 G92 X0 Y0 Z80 N15 G00 N20 G99 G81 G90 X100 G90 R40 G90 Z0 P2 F200 I2 N30 G90 G00 X0 Y0 Z80 N40 M02 注意：如果Z移动位置为零该指令不执行。
二. 数控铣床编程基础 2.4 固定循环 2.4.2 钻孔循环 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。 %082 N10 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
二. 数控铣床编程基础 2.4 固定循环 2.4.2 钻孔循环 4、深孔加工循环 G83 深孔加工指令G83的循环动作如图.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。 ％0083 N10 G92 X0 Y0 Z80 N15 G00 N20 G99 G83 G91 X100 G90 R40 P2 Q-10 K5 Z0 F200 I2； N30 G90 G00 X0 Y0 Z80 N40 M02 注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。
二. 数控铣床编程基础 2.4 固定循环 2.4.3镗孔循环 1、精镗循环 G7 G7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。 ％007 N10 G92 X0 Y0 Z80 N15 G00 N20 G99 G7 G91 X100 G91 R-40 P2 I-20 G91 Z-40 I2 F200 N30 G00 X0 Y0 Z80 N40 M02 注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。
二. 数控铣床编程基础 2.4 固定循环 2.4.3 镗孔循环 2、镗孔循环 G8 G8指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回。 ％008 N10 G92 X0 Y0 Z80 N15 G00 N20 G98 G8 G90 X100 G90 R40 Q-10 K5 P2 G90 Z0 F200 I2 N30 G90 G00 X0 Y0 Z80 N40 M02 注意：如果Z的移动位置为零，该指令不执行。
二. 数控铣床编程基础 2.4固定循环 2.4.4 攻螺纹 攻丝循环指令G84的循环动作如图.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。
二. 数控铣床编程基础 2.4固定循环 2.4.5 取消固定循环 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、G8）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。
三.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）。 ％0001 N10 G91 G00 S300 M03 N20 G99 G81 X10.0 Y-10.0 Z-22.0 R-98.0 F200 N30 G99 G81 Y30.0 Z-22 R-98 N40 G99 G81 X10.0 Y-10.0 Z-22 R-98 N50 G99 G81 X10.0 Z-22 R-98 N0 G98 G81 X10.0 Y20.0 Z-22 R-98 N70 G80 X-40.0 Y-30.0 M05 N80 M02
三.数控铣编程加工实例 .4 数控铣编程加工实例 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 N0 G80 X-10.0 Y-90.0 M05 N70 M02
三.数控铣编程加工实例 .4 数控铣编程加工实例 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）。 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-10.0 Y-90.0 M05 N10 M02
三.数控铣编程加工实例 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 N0 G80 X-10.0 Y-90.0 M05 N70 M02
三.数控铣编程加工实例 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 N0 G80 X-10.0 Y-90.0 M05 N70 M02
三.数控铣编程加工实例 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个不同曲率半径的拐点相接而成。
三.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
三.数控铣编程加工实例 加工程序： O003(主程序) G54 G90 G00 X-75 Y450 M03 1500 M08 G00 Z5 G01 Z0 F100 G01 X-71.97 Y418.82 M98 P013 L24 G00 Z100 M09 G9 G90 G00 X100 Y0 M05 M02 O013(子程序) G91 G8 R15 M98P113 M99 O113(子程序) G90 G02 X-38.892 Y423.217 R425 X-2.725 Z404.722 R42.293 G03 X-1.119 Z385.95 R2.78 X1.119 Z385.95 R21.18 X2.725 Z404.722 R2.78 G02 X38.892 Y423.217 R42.293 M99
