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1、数控机床编程与操作,第6章 FANUC系统数控铣床与加工中心编程,6.1数控铣床坐标系数控铣床的坐标系设置,数控机床编程与操作,机床原点、参考点、机床坐标系、参考坐标系机床原点是由机床制造商在机床上设置的一个固定点，是机床制造和调整的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般情况下不允许用户进行更改。参考点通常作为换刀的位置，大多数数控铣床的参考点设在工作台正向运动的极限点位置并由行程档块来控制。,数控机床编程与操作,工件坐标系与工件原点、编程原点对于不同的零件，为了编程方便，需要根据零件图样在零件上建立的一个坐标系，该坐标系称为工件坐标系，也称编程坐标系。,数控机床编程与操作,工件坐标系的原点就是
2、工件原点。在实际应用中，为了 对刀和编程方便，工件原点通常选择在零件上表面上。并且对于形状对称的工件，原点设在几何中心处；对于一般零件，原点设在某一角点上。,数控机床编程与操作,为了编程方便，在图纸上选择一个适当位置作为程序原点，也叫编程原点或程序零点。对于简单零件，工件原点就是程序零点；对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置。,数控机床编程与操作,6.2数控系统的功能准备功能（G代码）主轴功能（S功能）进给功能（F功能）辅助功能（M代码）,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,数控机床编程与
3、操作,6.3数控铣床的编程指令坐标系设定指令设定工件坐标系G92通过设定刀具起点与坐标系原点的相对位置确定当前工件坐标系。指令格式：G92X_Y_Z_；式中：X Y Z为刀尖起始点距工件原点在X、Z方向的距离。,数控机床编程与操作,注：执行此程序段只建立工件坐标系，刀具并不产生运动，且刀具必须放在程序要求的位置上。该坐标系在机床重开机时消失，是临时的坐标系。例：如图所示，用G92指令建立工件坐标系,G92 X30.0 Y30.0 Z20.0；,数控机床编程与操作,选择工件坐标系G54 G59,格式：,G54G55G56G57G58G59,说明：使用该组指令时，必须先用MDI方式输入各坐标系的坐
4、标原点在机床坐标系中的坐标值。为模态指令，可相互注销。,数控机床编程与操作,如图要求刀具从当前点移动到G54坐标系下零件1的孔中心点，再移动到G55坐标系下零件2的孔中心点，再移动到G59坐标系下零件3的孔中心点。孔坐标为（30，20）,O0001；G90 G54 G00 X30.0 Y20.0；G55；G00 X30.0 Y20.0；G59；G00 X30.0 Y20.0；M30；,数控机床编程与操作,绝对坐标和相对坐标指令G90、G91格式：G90 X_ Y_ Z_；G90表示绝对坐标，X、Y、Z值为目标点的坐标，只与原点有关。G91 X_ Y_ Z_；G91表示相对坐标目标点的坐标由X、
5、Y、Z值和前一点决定，不仅与原点有关还与前一点有关。注：为模态指令，可相互注销。,数控机床编程与操作,如图，要求刀具从P1快速到P2再到P3点的移动，用以上两种方式分别编程。,绝对坐标编程：G90 G00 X10.Y15.；G90 G00 X30.Y30.；G90 G00 X45.Y45.；,相对坐标编程G90 G00 X10.Y15.；G91 G00 X20.Y15.；G91 G00 X20.Y15.；,注：第一个孔的加工应采用绝对坐标编程。,数控机床编程与操作,如图，刀具由原点按顺序向1、2、3点快速移动时用G90、G91指令编程。,绝对坐标编程：G90 G54 G00 X0 Y0；G00
6、 X20.0 Y15.0；G00 X40.0 Y45.0；G00 X60.0 Y25.0；G00 X20.0 Y15.0；,相对坐标编程：G90 G54 G00 X0 Y0；G91 G00 X20.0 Y15.0；G00 X20.0 Y30.0；G00 X20.0 Y-20.0；G00 X-60.0 Y-25.0；,数控机床编程与操作,坐标平面的选择G17、G18、G19G17表示XY平面G18表示XZ平面G19表示YZ平面,注：为模态指令，可相互注销。,数控机床编程与操作,6.3.4 极坐标指令G16、G15指令格式：GGGG16 G：表示G17、G18或G19，即选择加工平面 G：表示G9
7、0或G91G：表示G00、G01等插补指令 G16：表示极坐标指令G15 极坐标指令取消例：G00 X0.Y0.；G17 G90 G16；（调用极坐标）G01 X50.Y60.；（X表示半径，Y表示角度）,数控机床编程与操作,O2004G17 G90G54G16；G00 X100.Y30.；G01 Z-20.F200;G00 Z10.;Y150.G01Z-20.F200;G00 Z10.;Y270.;G01Z-20.F200;G00Z10.;G15;M30;,数控机床编程与操作,6.3.5 英制/公制转换指令G20、G21G21：毫米 G20：英寸进给速度单位的设定指令G94、G95G94：i
8、n/min mm/minG95：in/r mm/r,数控机床编程与操作,6.3.6 切削指令G00、G01、G02、G03快速移动指令G00是使刀具以点定位控制方式从当前位置以系统设定的速度快速移动到目标点。格式：G00 X Y Z；X、Y、Z：刀具所要移动到目标点的坐标值；注：为避免干涉，通常的做法是：不轻易三轴联动。一般先移动一个轴，再在其它两轴构成的面内联动。进刀时，先在安全高度Z上移动（联动）X、Y轴，再下移Z轴到工件附近。退刀时，先抬Z轴，再移动X-Y轴。,数控机床编程与操作,例：如图要求刀具快速从O点快速移动到（40，20）位置。,G90 G00 X40.0 Y20.0；,返回,数
9、控机床编程与操作,直线插补指令G01是刀具以插补联动方式从当前位置以指定的进给速度F直线移动到目标点。格式：G01 X Y Z F；X、Y、Z为刀具所要移动到目标点的坐标值；在G90编程时为目标点在工件坐标系中的坐标值；在G91编程时为目标点相对于前一点的位移量。F为进给速度。,数控机床编程与操作,如图，要求刀具从A点切削到B点。,绝对值编程：G90 G01 X90.0 Y45.0 F100；相对值编程：G91 G01 X70.0 Y30.0 F100；,返回,数控机床编程与操作,圆弧插补指令G02/G03是刀具从当前位置以指定的速度F沿着圆弧轨迹运动到目标点。,圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆
10、弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03。,数控机床编程与操作,格式：G02 XYIJF G02 XYRF G02 XYIJF G02 XYRFX、Y、Z为圆弧终点的坐标值；I、J、K为圆弧起点相对于圆弧圆心的坐标增量值；R为圆弧半径，圆心角大于180时R为正，圆心角小于180时R为负；F为进给速度。注：圆弧插补只能在指定平面内（G17/G18/G19）进行。默认为G17，可省略。,数控机床编程与操作,（圆心角180）绝对值编程:G90 G03 X0 Y25.0 R25.0 F80；G90 G03 X0 Y25.0 I-25.0 J0 F80；增量值编程:G91
11、 G03 X-25.0 Y25.0 R25.0 F80；G91 G03 X-25.0 Y25.0 I-25.0 J0 F80；,（圆心角180）绝对值编程:G90 G03 X0 Y25.0 R-25.0 F80；或G90 G03 X0 Y25.0 I0 J25.0 F80；增量值编程:G91 G03 X-25.0 Y25.0 R-25.0 F80；或G91 G03 X-25.0 Y25.0 I0 J25.0 F80；,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,G90 G94 G17 G21 G54；（程序初始设置）S1200 M03；（主轴正转，转速1200r/min）G00 X20.0 Y-2
12、0.0；(快速接近工件)Z10.0；（Z方向快速接近工件）G01 Z-3.0 F60；（Z方向下刀3mm）Y62.0；(切削直线)G02 X44.0 Y86.0 R24.0；（切削R24圆弧）G01 X100.0；（切削直线）G03 X120.0 Y66.0 R20.0；（切削R20圆弧）G01 Y40.0；（切削直线）X100.0 Y14.0；（切削直线）X0.0；（切削直线）G00 Z100.0；（抬刀）M05；（主轴停转）M30；（程序结束）,回参考点指令G28G28：经过中间某点返回参考点,格式：G28 X_ Y_ Z_；,注：在使用上经常将XY和Z分开来用。先用G28 Z_提刀并回Z
13、轴参考点位置，然后再用G28 X_Y_回到XY方向的参考点。在G90时为指定点在工件坐标系中的坐标；在G91时为指令点相对于刀具当前点的位移量。,数控机床编程与操作,刀具半径补偿指令G40、G41、G42刀具补偿功能刀具补偿功能是用来补偿刀具实际安装位置（或实际刀尖圆弧半径）与理论编程位置（或理论刀尖圆弧半径）之差的一种功能。通常有三种形式，即：刀具位置补偿、刀具半径补偿、刀具长度补偿。对于数控铣削：刀具半径补偿和刀具长度补偿。,数控机床编程与操作,刀具半径补偿的目的铣削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合；要按刀心轨迹编程，计算复杂；补偿功能使编程可以按工件轮廓进行，刀具
14、自动偏离工件轮廓一个补偿值（刀具半径），简单方便。,数控机床编程与操作,刀具半径补偿的应用刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径变化后，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径，而不必修改程序。,如图所示，1为未磨损刀具，2为磨损后刀具，只需将刀具参数表中的刀具半径r1改为r2，即可。,数控机床编程与操作,用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗精加工。,如图所示，刀具半径为r，精加工余量。粗加工时，输入刀具半径（r)，则加工出细点画线轮廓；精加工时，输入刀具半径r，则加工出实线轮廓。,数控机床编程与操作,刀具半径补偿的方法刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由CNC系统执
15、行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中，在加工过程中，CNC系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。刀具半径补偿分为：刀具半径左补偿和刀具半径右补偿。,数控机床编程与操作,刀具半径补偿的格式,G17G18G19,G41G42G40,G00G01,X_Y_Z_D_；X_Y_Z_D_；,G41：刀具半径左补偿；G42：刀具半径右补偿；G40：刀具半径补偿取消；D_：存放刀具半径补偿值的地址。,数控机床编程与操作,定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧为左补偿，刀具在零件右侧为右
16、补偿。,数控机床编程与操作,说明：G40、G41、G42为模态指令，可相互注销。G41、G42指令必须与G00或G01指令同时使用才有效，与G02或G03指令同时使用无效。G41、G42不能重复使用，必须与G40成对使用；如用G41后，必须用G40取消后再用G42。在使用G41或G42指令后的两个程序段之内，必须有所使用刀具半径补偿平面内的坐标移动指令，否则G41或G42指令会失效。切换刀具半径补偿平面必须在刀具半径补偿取消状态下。,数控机床编程与操作,刀具半径补偿的过程,数控机床编程与操作,刀具半径补偿的过程如图所示，分为三步：刀补的建立在刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到
17、与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。刀补的进行刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。刀补的取消刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,O10001 程序号（名）程序段号 指令代码 说明N10 G90 G92 X20 Y14 Z100；设工件零点，N20 G00 Z50 S1500 M03;下刀至Z=50，主轴正转速1500N30 X0 Y0;刀具快进至（0，0，50）N40 Z2;刀具快进至（0，0，2）N50 G01 Z-3 F50;刀具以切削进给到深度Z=-3处N60 G41 D01 X20 Y14 F150;建立刀具半径左补偿
18、 从O-AN70 Y62；直线插补A-BN80 G02 X44 Y86 I24 J0;顺时针圆弧插补N90 G01 X96;直线插补N100 G03 X120 Y62 I24 J0;逆时针圆弧插补N110 G01 Y40;直线插补N120 X100 Y14;直线插补N130 X20；直线插补G-AN140 G40 X0 Y0;取消刀具半径补偿N150 G00 Z100;向快速退刀N160 M30;程序结束,数控机床编程与操作,刀具长度补偿指令G43、G44、G49刀具长度补偿的目的为简化编程，使数控程序与刀具长度尺寸尽量无关，数控系统应具有刀具长度补偿功能，使刀具垂直于进给平面偏移一个刀具长度
19、修正值，使编程时不用考虑刀具长度。,数控机床编程与操作,刀具长度补偿的应用刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏置量达到加工尺寸。利用该功能，可在加工深度方向上试切加工或进行分层铣削，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。刀具长度补偿的格式G43 H_;G44 H_;G49;,G43为刀具正向补偿；G44为刀具负向补偿；G49为刀具长度补偿取消；H_为存放刀具长度补偿值的地址。,数控机床编程与操作,G43为刀具长度正补偿或离开工件补偿，如下图所示；G44为刀具长度负补偿或趋向工件补偿，使用非零的H#代码选择正确的刀具长度偏置寄存器号。取消长度补偿用G49指定
20、。例如，刀具快速接近工件时，到达距离工件原点15mm处，如图b所示，可以采用以下语句：G90G00 G43 Z15.H01,数控机床编程与操作,6.3.10 比例缩放指令G51、G50 G51 I_ J_ K_ P_；表示轴，表示轴，表示轴，表示比例系数，不能用小数点来指定。如：G51 I0.J10.P2000；G51 X_ Y_ Z_ P_；同上，如：G51 X10.Y20.P1500；G51 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_；、分别表示、轴，、分别表示、轴比例缩放的系数。如：G51X0.Y0.Z0.I1.5 J2.0 K1.0；G50；取消缩放,数控机床编程与操作,例：如图，将外轮轨迹A
21、BCD以原点为中心在XY平面内进行等比例缩放，缩放比例为2.0，编写程序。,O0001G00 X-50.0Y-50.0;G01 Z-5.F100;G51 X0 Y0 P2000;G41 G01 X-20.Y20.D01;X20.;Y-20.;X-20.;Y20.;G40 X-50.Y50.;G50;,数控机床编程与操作,说明:在编写比例缩放程序过程中，要特别注意建立刀补程序段的位置，刀补程序段应写在缩放程序段内。在比例缩放中进行圆弧插补，如进行等比例缩放，则缩放后仍为圆。如进行不同比例缩放，则为椭圆。比例缩放对刀具便置值和刀具补偿值无效。缩放状态下，不能指定返回参考点的G代码，也不能指定坐标系
22、的G代码。,数控机床编程与操作,镜像指令G51.1、G50.1指令格式：G17 G51.1 X_ Y_；G50.1 X_ Y_；G51.1表示可编程镜像指令有效G50.1表示可编程镜像指令取消X_ Y_表示对称轴或对称点,数控机床编程与操作,例：如图，用镜像指令编写程序。,O0001M98 P700;；M98 P700;；M98 P700;；M98 P700;G50;O700G41 G01 X70.0 Y60.0 D01；Y110.0；X60.0；M99；,数控机床编程与操作,坐标系旋转指令指令格式：G68 X_Y_R_；G69；X_Y_：表示旋转中心的坐标值（可以是X、Y、Z中的任意两个，由
23、当前平面选择指令确定）；R_：表示旋转角度，逆时针方向为正，顺时针方向负，范围为-360360；G69：表示撤销旋转功能。,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,N10 G90 G17 M03 S800；N20 M98 P100；(加工)N30 G68 X0 Y0 R45.0；（旋转45）N40 M98 P100;（加工）N50 G69；（取消旋转）N60 G68 X0 Y0 R90.0；（旋转则90）M70 M98 P100；（加工）N80 G69 M05 M30；（取消旋转）（O0100子程序，用于加工图形）N100 G90 G01 X20.0Y0 F100；N110 G02 X30.0
24、Y0 I5.0 J0；N120 G03 X40.0Y0 I5.0 J0；N130 X20 Y0 I-10.0 J0；N140 G00 X0 Y0；N150 M99；,孔加工循环指令,孔加工循环一般由以下6个动作组成。AB刀具快速定位到孔加工循环 起始点B（X、Y）；BR刀具沿Z方向快速运动到参考 平面R；RE孔加工过程（如钻孔、镗 孔、攻螺纹等）E点 孔底动作（如进给暂停、主轴停止、主轴准停、刀具偏移等）；ER刀具快速退回到参考平面R；RB刀具快速退回到起始点B。,数控机床编程与操作,钻孔循环（G81）主轴正转，刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回（无孔底动作）。G81指令格式
25、为：G81 X_ Y_ Z_ F_ R_；Z为孔底位置，F为进给速度，R为参考平面位置，X、Y为孔的位置，可以包含在G81指令中，也可以放在G81指令的前面，表示第一个孔的位置，放在G81指令的后面，表示需要加工其他孔的位置。,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,钻孔指令G82 与G81格式相似，唯一的区别是G82在孔底加进给暂停动作，即当钻头加工到孔底位置时，刀具不作进给运动，并保持旋转状态，使孔的表面更光滑。G82钻孔加工循环指令格式为：G82 X_ Y_ Z_ F_ R_ P_；P为在孔底位置的暂停时间，单位为ms（毫秒）该指令一般用于扩孔和沉头孔加工。,数控机床
26、编程与操作,数控机床编程与操作,高速循环指令G73G73指令与G81的主要区别是：采用间歇进给，有利排屑。每次进给深度为Q，直到孔底位置为止，在孔底加进给暂停。G73深孔钻孔加工循环指令格式为：G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_;Q为每次进给深度，为正值。,数控机床编程与操作,高速深孔钻孔循环指令G73,数控机床编程与操作,深孔往复排屑钻孔循环指令G83该循环用于深孔加工，与G73略有不同的是每次刀具间歇进给后，快速退回到R点平面，有得于深孔加工中的排屑。程序格式：G83 X_Y_Z_R_Q_F_；,数控机床编程与操作,深孔往复排屑钻孔循环指令G83,数控机床编程与操作,攻螺纹循环指令
27、G84攻螺纹进给时主轴正传，退出时主轴反转。G84攻螺纹循环指令格式为：G84XYZFR；说明：与钻孔加工不同是攻螺纹结束后的返回过程不是快速运动而是以进给速度反转退出；在攻螺纹期间进给倍率被忽略,进给暂停,不停止机床,直接返回动作完成。,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,左旋攻螺纹循环指令G74与G84的区别是：进给时为反转，退出时为正转。G74攻螺纹指令为：G74XYZFR；说明：在指定G74之前，使用辅助功能M代码使主轴逆时针旋转；当G74指令和M代码在同一程序段中指定时，在第一个定位动作的同时执行M代码，然后系统处理下一个钻孔动作。,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,镗孔加
28、工循环指令G85 主轴正传，刀具以进给速度向下运动镗孔，到达孔底位置后，立即以进给速度退出（没有孔底动作）。格式：G85X_Y_Z_F_R_；X、Y为孔的位置；Z为孔底位置；F为进给速度；R为参考平面位置。,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,镗孔循环指令G86G86与G85的区别是在到达孔底之后，主轴停止，并快速退出。格式：G86X_Y_Z_F_R_；镗孔循环指令G89 G89与G85的区别是G89在到达孔底位置后，加进给暂停。格式：G89X_Y_Z_F_R_P_；P为暂停时间,数控机床编程与操作,背镗循环指令G87刀具运动到起始点B(X,Y),主轴准停;刀具沿刀尖反方向偏移值;快速移动
29、到孔底位置;沿刀尖正方向偏移回点;主轴正转，刀具向上进给到点，主轴准停;刀具沿刀尖反方向偏移值;快退到点高度;沿刀尖正方向偏移值主轴正转，本加工循环结束。格式：G87 X_Y_Z_F_R_Q_；Q为偏移量。,数控机床编程与操作,不用,数控机床编程与操作,精镗循环指令G76G76在孔底有三个动作：进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖反方向偏移Q值，然后，快速退刀。这样保证刀具不划伤孔的表面。格式：G76 X_Y_Z_F_R_P_Q_；Q为偏移量,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,数控机床编程与操作,6.4子程序指令M98、M99子程序的功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓
30、形状，为了简化程序的编制，常常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。调用子程序的程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。,数控机床编程与操作,子程序的格式：,%O_；M99；%,调用子程序的格式：,M98 P_ L_；P：被调用的子程序号L：重复调用次数,M98 P_；P：前四位表示调用次数，后四位为子程序号。,数控机床编程与操作,如图所示，加工两个零件，编制程序，Z轴开始点为工件上方100mm处，切深10mm。,数控机床编程与操作,O0001；（主程序）G90 G54 G00 X0 Y0 S1000 M03；Z100.0；M98 P100；G90 G00 X80.0；M98 P100；G90 G00 X0 Y0；M05；M30；,O100；（子程序）G91 G00 Z-95.0；G41 G00 X40.0 Y20.0 D01；G01 Z-15.0 F100；Y30.0；X-10.0；X10.0 Y30.0；X40.0；X10.0 Y-30.0；X-10.0；Y-20.0；X-50.0；Z110.0；G40 X-30.0 Y-30.0；G90；M99；,数控机床编程与操作,6.6数控编程指令综合应用,数控机床编程与操作,
