數控銑床加工

圖9-2圓弧插補指令

圖9-3G90、G91指

數控銑床基本操作

【學習目標】

①了解數控銑床指令。

②了解數控銑床組成。

③了解數控銑床的特點。

④了解數控銑床的應用場合。

⑤了解數控銑床的加工范圍。

【知識學習】

一、簡單編程指令應用

1．Ｇ00Ｇ01

例9-1如圖９-1所示，進給速度設為F＝100ｍm/ｍin,Ｓ=80０r／min,其程序如下：

O072１；

N10G９0G54Ｇ０0X20Y２0;

N20Ｓ８0０M03;

N３0G0１Y50F100;

N40Ｘ５0;

N5０Y20;

N60Ｘ2０；

N７0G00X0Ｙ0M０５；

Ｎ８0M30；

２．G02、G0３－圓弧插補指令

G02(Ｇ03)指令使刀具按圓弧加工，Ｇ０２指

令刀具相對工件按順時針方向加工圓弧，是順圓弧插補指令,反之G０３指令使刀具逆時針

方向加工圓弧,是逆圓弧插補指令。

其中：X、Ｙ、Z表示圓弧終點坐標;Ｉ、J表示圓弧中心相對圓弧起點的坐標值；Ｒ

表示圓弧半徑，若圓弧≤180°,則Ｒ為正值;若圓＞180°,則R為負值;F是圓弧插補的進給

速度，它是刀具軌跡切線方向的進給速度。

例9-2對如圖9-2的圖形編程

方法一：用I、Ｊ編程

G90Ｇ00X42X32；

G02X3０?Ｙ20J-１2Ｆ２00;

G0３?Ｘ１0?I-１０

方法二:用R編程

G90G０0?X42X32;

G02X30?Y２0k-12F200;

G03X１0?k10;

3.Ｇ90——絕對坐標指令，

G９1——相對坐標指令。

G90、Ｇ9１表示運動軸的移動方式。使用

絕對坐標指令(Ｇ９0）,程序中的位移量用刀具

的終點坐標表示。相對坐標指令(Ｇ91)用刀具運

圖9-1直線插補

動的增量表示。如圖9－３所示,表示刀具從A點到B點的移動,用以上兩種方式的編程分別

如下：

Ｇ90?Ｇ00X８0?Ｙ１50

Ｇ91?G0０??X-１20?Y9０

這兩種編程方式在程序中可以混用,編程員應根據實際情況靈活選用,加快編程速度，提

高程序可靠性。

二、工件坐標系的建立

１．G92－-設置加工坐標系

格式：G92X～Y~Ｚ～?G92指令是將加工原點設定在相對于刀具起始點的某一空間

點上。

例７-3如圖9-４所示，先將刀具移至欲設工件坐標系的上方100mm處,執行下

列程序,把工件坐標系設在商表面處。

……

G9２X０Ｙ０Ｚ10０；

G９0G０0X_Y_;

……

２．G5３--選擇機床坐標系

格式：G53G90X~Ｙ～Ｚ~;

G５3指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指

定位置上，式中X、Y、Z后的值為機床坐標系中

的坐標值,其尺寸均為負值。

如G53G90X-100Ｙ-100Z－20

則執行后刀具在機床坐標系中的位置如圖9-5所

示。

３．G54、G55、Ｇ5６、G５7、G５8、G59選擇

1~6號工件坐標系

格式:G54Ｇ90G0０(G01）X～Y～Ｚ～(F～）;

該指令執行后,所有坐標值指定的坐標尺寸都是選定的工件加工坐標系中的位置。6個

工件坐標系皆以機床原點為參考點,分別以各自與機床原點的偏移量表示，需提前通過

CRT/MＤI方式輸入機床內部。這些坐標系存儲在機

床存貯器內，在機床關機時仍然存在。

例9-4在圖9-6中，用CRT/ＭＤI在參數設

置方式下設置了兩個加工坐標系：?G54:X-50

Y-50Z-10

G５５:X－1０0Ｙ-1０0Z－２0

這時，建立了原點在O′的Ｇ５４加工坐標系和

原點在O″的G55加工坐標系。若執行下述程序段:?

N1０Ｇ5３G90X0Y0Z0?N20G54G90

Ｇ０１X50Ｙ0Z０Ｆ１０0?N30

G55G9０Ｇ01X100Y0Z0F10０

則刀尖點的運動軌跡如圖７-10中OAＢ所示。

例9-５如圖９-７所示,對于Ａ、B、Ｃ的定

位程序如下:

圖9-4G92命令

圖9-5G53選擇機床坐標系

圖9-7工件坐標系

圖9-6工件坐標系

圖9-8刀具的半徑補償

圖9-9刀具的補償方向

N10G00G９０Ｇ53；

N20X2２６.05Ｙ253．９6;A孔定位

N3０X3４1.85Y２5３.96;B孔定位

N４0X34１.85Ｙ18６.76;C孔定位

從上面的程序可以看出，由于選擇了機床零點作為編程零點,使程序計算工作量很大,

且零件中的尺寸和編程尺寸完全不同，給檢查帶來了很大的不便。這時若采用工件坐標系，

選擇O１點作為工件坐標系Ｇ54的零點,則偏置尺寸為Ｘ-2７8．35，Y-186.76,這樣程序就會

大大簡化,其程序如下:

Ｎ1０G00G９0G5４;

N20X－52.3Y67.2；Ａ孔定位

N３0X６3.５Y76.2;B孔定位

N40Ｘ6３.５Y0;C孔定位

４.G9２與G54～G５9的區別

Ｇ92指令與Ｇ54~G59指令都是用于設定工件加工坐標系的,但在使用中是有區別的。

G92指令是通過程序來設定、選用加工坐標系的,它所設定的加工坐標系原點與當前刀具所

在的位置有關，這一加工原點在機床坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改變的。

G54～G59指令是通過ＭＤI在設置參數方式下設定工件加工坐標系的，一旦設定，加工原點

在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具的當前位置無關，除非再通過MＤI方式修改。

G9２指令后雖有坐標值，但不產生軸的移動。若G54~G５９指令后有坐標值,軸將會移

動到目的點。

Ｇ9２設定的坐標系在系統斷電后,基準點將消失，下一次使用需重新設定。G５4~G５

９

設定的坐標系無論電源關斷否,都存在于系統內存中，每一次直接調用即可。

四、刀具半徑補償

G４1、G４2——刀具半徑補償指令

G４0——刀具半徑補償取消指令。

如用半徑為R的刀具加工工件外形輪廓時如圖９

-８所示，刀具中心必須沿著與輪廓偏離R距離的軌道

移動。刀具半徑補償計算就是根據輪廓和刀具半徑Ｒ

值計算出刀具中心軌跡,數據機床中的數控裝置能自

動根據Ｒ值算出刀心軌跡，并按刀心軌跡運動，這就

是數控系統的刀具半徑自動補償功能。Ｇ４１——左

刀偏指令，即順著刀具前進方向看，刀具在工件的左

邊。G42——右刀偏指令，即順著刀具前進方向看,刀具在工件的右邊如圖9－9所示。當G41

或Ｇ４2程序段完成后，用G40消去偏置值,使刀具中心與編程軌跡重合。

說明:X、Ｙ、Z:建立刀具半徑補償運動的始點。

Ｇ１7——刀具半徑補償平面為ＸＹ平面

G１7——刀具半徑補償平面為ＸY平面

G18——刀具半徑補償平面為ZＸ平面

Ｇ１9——刀具半徑補償平面為YZ平面

Ｇ41——左刀補(在刀具前進方向左側補償)如圖9-9

G42——右刀補(在刀具前進方向右側補償)如圖9－９

G40——取消刀具半徑補償

D——偏置號，Ｄ后是多位自然數,每個偏置號都是內存地址,在這些地址中存放

刀具半徑值。D00地址中的值永遠是零。

刀具半徑補償的建立，只能在Ｇ０0或G０１方式下完成,一旦建立了刀具半徑補償,在

沒被取消之前一直有效。

例9-６如圖9－１０所示，在XＹ平面內使用半徑補償（沒有Z軸移動）進行輪廓銑

削,程序如下：

O072３;

N10G90G54G1７Ｇ0０Ｘ０Y0

N20S１000Ｍ0３;

N３０G４１X20Y1０Ｄ0１;

Ｎ4０G01Ｙ50F100；

Ｎ5０Ｘ50；

N６0Ｙ２０;

N70X１0;

N８0G40G00X0Y0Ｍ05;

N9０M３０；

說明:1)刀具半徑補償的建立或取消，只能在G００或G０1方式下完成,一旦建立了刀具

半徑償補，在沒被取消之前一直有效。

２)當刀具補償號為D00時,等同于取消刀具半徑補償。

３）一般情況下刀具半徑補償號要在刀補取消后才能比變幻，如果在補償方式下變換

補償號,當前句目的地補償量將按新的給定值，而當前局開始點補償則不便。

4)刀具半徑補償可以利用在同一程序改變刀補大小實現粗、精加工。

粗加工刀補=刀具半徑+精加工余量

精加工刀補＝刀具半徑＋(修正量)

5）在進行刀補的時候,向擴大刀具中心軌跡方向的補償，對刀具直徑的要求較小。對于

縮小刀具中心軌跡方向的補償，對刀具的直徑有一定的要求,刀具的半徑應當小于輪廓的最

小半徑，否則將形成刀路的自交叉或縮小成點的情況。

6)在偏置方式中如果有相鄰兩句或兩句以上程序段無刀具補償平面內軸的移動,刀具就

有可能將產生過切。

五、刀具長度補償

G4３、Ｇ４4——刀具長度偏置指令

G49——刀具長度偏置取消指令

當一個加工程序內要使用幾把不同刀具時,由于所選用的刀具長度各異，或者刀具磨損

后長度發生變化,因而在同一坐標系內,在Ｚ值不變的情況下可能是刀具的端面在Z軸方向

的實際位置有所不同,這就給編程帶來了困難。為編程方便,調試刀具容易,就需要統一刀具

長度方向定位基準，這樣就產生了刀具長度偏置功能如圖9－11所示。刀具長度偏置指令用

圖9-10半徑補償

圖9-11刀具長度補償的設

圖9-12刀具長度補

于刀具軸向的補償，它使刀具在Z方向上的實際位移量等于補償軸終點坐標值加上（或減去）

補償值。

G1７——刀具長度補償軸為Z軸

Ｇ１８——刀具長度補償軸為Ｙ軸

G19——刀具長度補償軸為X軸

G49——取消刀具長度補償

G４３——正向偏置（補償軸終點加上偏置值)

G44——負向偏置(補償軸終點減去偏置值）

X,Y，Ｚ——Ｇ00/G01的參數即刀補建立或取消的終點

H——刀具長度補償偏置號

(H00~H99)。H字是內存地址，在該地址

中裝有刀具的偏置量(刀柄錐部的基準面

到刀尖的距離)，該偏置量代表了刀補表

中對應的長度補償值。

Ｇ４3、G4４、G49指令都是模

態代碼可相互注銷，并且Ｇ4３、G44

只能在Ｇ00或Ｇ01方式完成,在沒有被G4

９取消前一直有效。

采用G４3(G44)指令后,編程人員就

不一定要知道實際使用的刀具長度，可按假定的刀具長度進行編程。或者在加工過程中，若

刀具長度發生變化或更新刀具時,不需要變更程序，只要改變刀具長度偏置值即可。

例９-7如圖９－12，用裝在主軸上的立銑刀加工

Ⅲ、Ⅳ面,必須把刀具從基準面Ⅰ移近工件上表面,再作Z

向切入進給,這兩個動作程序如下：

N1G91G0０G4３H0１Z－348；

N2Ｇ01Ｚ－１２F１00；

…

ＮｉG00G4９Ｚ３６0;

N1句程序使主軸沿Ｚ向以G００方按G91指令相對

移動，移動距離為

-348＋H０１即-３4８＋１00=－24８ｍm。

Ｎ2句程序主軸Z向直線插補切入12mm，完成加工

后。

Ｎi句取消刀具長度補償,主軸Z向移動距離36０mm回到原始位置。

例９－8刀具補償編程舉例。如圖9-12為用銑刀加工AＢCDＡ輪廓線示意圖，立

銑刀裝在主軸上，銑刀測量基準面Ⅰ到共建上表面的距離為350mm，要加工Ⅲ、Ⅳ面，必須

把刀具從基準面Ⅰ移近工件表面，在作Ｚ向切入進給。圖中裝刀的基準點是O,銑刀長度是

100ｍｍ，半徑是9mm，編寫加工AＢCDA輪廓線的程序：

(a)G90方式(b)G91方式

O0７２5

N１０G９2X0Ｙ0Z0;設定坐標系

N20G91G0０Ｇ41Ｄ01X2０0Y200;建立刀具半徑補償

N３0G43H０1Z-348;建立刀具長度補償

N40G0１Z－12F100；Ｚ向切入

N50Y3０;加工AＢ輪廓

N６０Ｘ２0；加工BC輪廓

N70Ｇ02Ｘ30Y-30Ｉ０Ｊ-30；加工CD輪廓

N80G１0Ｘ-５0;加工DA輪廓

N90Ｇ0０Ｇ49Z－3６0；取消長度補償

N１００G40X-２00Y-200；取消長半徑補償回原點

N110M30；程序結束

六、固定循環指令

G７3,G74,Ｇ7６，G81～G8９——固定循環指令。

1.固定循環參數

在數控加工中，一些典型的加工工序，如鉆孔,一般需要快速接近工件、慢速鉆孔、快

速回退等固定的動作。又如在車螺紋時,需要切入、切螺紋、徑向退出，再快速返回四個固

定動作。將這些典型的、固定的幾個連續動作，用一條Ｇ指令來代表，這樣。只須用單一程

序段的指令程序即可完成加工，這樣的指令稱為固定循環指令。

一般固定循環由如下六個動作順序組成如圖9-１３所示。

動作１X、Y軸定位（初始點);

動作2快速移動到R點;

動作3切削進給;

動作4在孔底位置的動作;

動作5退回到Ｒ點;

動作6快速移動到初始點。

格式:

其中：G98——返回初始平面

G９9——返回Ｒ點平面

G__——鉆孔方式,G７3，G74,G７6,Ｇ８１~G８9等

Ｘ、Ｙ——孔位置數據;

Z——從R點到孔底的距離，以增量值指定;

Ｒ——從初始點到R點的距離,以增量值指定；

Q——G83指定每次的切削量,G87指定移動量;

P——在孔底的暫停時間；

F——切削進給速度；

L——1～６動作的重復次數。

固定循環的數據表達形式可以用絕對坐標(G9０）和相對

坐標(G９1)表示。如圖９-14所示,其中圖(a）是采用G9０的

表示，圖（ｂ)是采用Ｇ91的表示。

圖9-13固定循環的動作

常見銑削固定循環功能及指令如表７-1所示

表7-1銑削固定循環功能及指令

Ｇ代碼功能在孔底位置的操作退刀操作用途

G73間歇進給—快速進給高速深孔鉆循環

G７４切削進給暫停→主軸正轉切削進給反攻絲

G76切削進給主軸準確停止快速進給精鏜

G80———取消固定循環

G8１切削進給—快速進給鉆孔、锪孔

Ｇ82切削進給暫停快速進給鉆孔、階梯鏜孔

G８3間歇進給—快速進給深孔鉆循環

G８4切削進給暫停→主軸反轉切削進給攻絲

G８5切削進給——切削進給鏜削

G86切削進給主軸停止快速進給鏜削

G８７切削進給主軸正轉快速進給背削

G88切削進給暫停→主軸停止手動鏜削

G89切削進給暫停切削進給鏜削

G９８固定循環返回起始點

G９9固定特環返回Ｒ點

２.幾個常用鉆孔循環指令說明

1）鉆孔循環G81、Ｇ83、G７3（如圖９-1５）

G81定點鉆。G8３深孔鉆(排屑)，G73高速鉆孔（斷屑）,G83、G７3的q、ｄ值意義相同,q

表示每次背吃刀量,d表示退刀距離,是ＮC系統內部設定的。到達E點的最后一次進刀時若

干個q之后的剩余量，小于或等于q。

2）攻絲循環G7４(左旋）主軸順時針旋轉、G84（右旋）主軸逆時針旋轉。

R不小于7mm

Ｐ絲錐在螺紋孔底暫停時間(mm）

F進給速度=轉數（r/mｉn)X螺距(ｍm)

３)鏜孔循環G76、G81、G82如圖9－16所示

G98

G99

G74X_Y_Z_P_F_

圖9-15鉆孔循環G81、G83、G73

G83X_Y_Z_R_Q_F_

G99

G98

G76X_Y_Z_R_Q_F_

G99

G98

G74X_Y_Z_R_P_F_

G99

G98

圖9-17固定循環應用

G81適用于定點鏜削。

G7６精鏜孔循環，退刀時主軸停、定向并有讓刀動作，避免擦傷孔壁,讓刀由Q值設定（ｍ

m)。

Ｇ８２適用于盲孔、臺階孔的加工,鏜刀在孔底停止進給一段時間后退刀，暫停時間由P

設定（ms)。

4）取消循環Ｇ80

3．使用固定循環功能注意事項

1）在使用固定循環之前,必須用輔助功能使主軸旋轉。在固定循環方式中，其程序段必

須有X、Y、Ｚ軸(包括Ｒ)的位置數據,否則不執行固定循環。

２）固定循環指令都是模態的,一旦指定，就一直保持有效,直到撤消固定循環指令出現。

因此，在后面的連續加工中就不必重新指定。如果僅僅是某個孔加工數據發生變化(如孔深

變化），僅再寫需要變化的數據即可。

3）撤消固定循環指令除了G80外，G０0、G01、G０2、Ｇ03也能起撤消作用,因此編程時

要注意。

4）在固定循環方式中,Ｇ43、G44仍起著刀具長度補償的作用。

5)在固定循環運行中途,若復位或急停，這時孔加工方式和孔加工數據還被存儲著，所

以在開始加工時要特別注意，使固定循環剩余動作進行完

或取消固定循環。

例9-９如圖9－1７所示,工件要加工三種類型的

孔：6個φ10mm通孔、４個φ20mm沉孔、3個φ５０mm通孔。

使用刀具代碼分別為T1、T2、T3。Ｚ軸主軸端面作為編程

起始點,采用刀具長度補償功能G４３，三把刀的長度補償

值分別存入H1、H2、H3中。

加工程序如下:

N１0G92X０Ｙ0Z0；????

N２0G90G00Z20０

N30Ｔ1M0６；??

N40G43Z０H1;????（T1長度補償)

N50S６０0M03；??

Ｎ60G９9G８１X1０0Y-150Z-123R-７7F１20;（鉆孔循環,鉆1#孔,返回R面）

N70Ｙ-２1０；?(鉆2#孔,返回R面）

Ｎ８0Ｇ9８Y-270；???(鉆3＃孔，返回初始面)

N90G99X５60；??(鉆4#孔，返回R面）

N1０0Y-２１0；??（鉆5＃孔，返回R面）

圖9-16鏜孔循環G76、G81、G82

Ｎ1１０G９8Ｙ-１５0；??（鉆６#孔，返回初始面)

N120G0０Ｘ0Ｙ0M05;???

N130Ｇ49Ｚ200(取消長度補償）

N140T2M06；???(換刀）

N１５0G43Z0Ｈ2；??（T2刀具長度補償)

N15０S3００Ｍ0３；???

Ｎ17０G9９G82X180Y-１80Z－1０0R-77Ｐ３00F70；

（鉆7#孔，孔底停3０0mｓ返回R面）

N18０G98Y-2４０；???(鉆8#孔，返回初始面)

N19０G9９X４８0；?（鉆9#孔,返回R面)

N20０G９8Y-18０;????（鉆1０#孔，返回初始面）

Ｎ２10G00X0Y0M0５;???

N22０G49Z20０(取消長度補償）

N2３0T3M00;???(換刀）

N2４０Ｇ4３Z０H3；?????（T3長度補償)

N２50S200M03；

N2６０Ｇ99Ｇ85X33０Ｙ-150Z-123R-37F50；（鏜11#孔,返回R面）

N2７0Y-210；???（鏜12#孔，返回R面）

N28０Ｇ9８Y－2７0；???(鏜1３#孔,返回初始面）

N2９０Ｇ90G００X0Y０Ｍ０5;?????(返回參考點，主軸停)

Ｎ３０0G4９Z0;??（取消長度補償）

N3１０M30;????