数控铣床加工

图9-2圆弧插补指令

图9-3G90、G91指

数控铣床基本操作

【学习目标】

①了解数控铣床指令。

②了解数控铣床组成。

③了解数控铣床的特点。

④了解数控铣床的应用场合。

⑤了解数控铣床的加工范围。

【知识学习】

一、简单编程指令应用

1．Ｇ00Ｇ01

例9-1如图９-1所示，进给速度设为F＝100ｍm/ｍin,Ｓ=80０r／min,其程序如下：

O072１；

N10G９0G54Ｇ０0X20Y２0;

N20Ｓ８0０M03;

N３0G0１Y50F100;

N40Ｘ５0;

N5０Y20;

N60Ｘ2０；

N７0G00X0Ｙ0M０５；

Ｎ８0M30；

２．G02、G0３－圆弧插补指令

G02(Ｇ03)指令使刀具按圆弧加工，Ｇ０２指

令刀具相对工件按顺时针方向加工圆弧，是顺圆弧插补指令,反之G０３指令使刀具逆时针

方向加工圆弧,是逆圆弧插补指令。

其中：X、Ｙ、Z表示圆弧终点坐标;Ｉ、J表示圆弧中心相对圆弧起点的坐标值；Ｒ

表示圆弧半径，若圆弧≤180°,则Ｒ为正值;若圆＞180°,则R为负值;F是圆弧插补的进给

速度，它是刀具轨迹切线方向的进给速度。

例9-2对如图9-2的图形编程

方法一：用I、Ｊ编程

G90Ｇ00X42X32；

G02X3０ﻩＹ20J-１2Ｆ２00;

G0３ﻩＸ１0ﻩI-１０

方法二:用R编程

G90G０0ﻩX42X32;

G02X30ﻩY２0k-12F200;

G03X１0ﻩk10;

3.Ｇ90——绝对坐标指令，

G９1——相对坐标指令。

G90、Ｇ9１表示运动轴的移动方式。使用

绝对坐标指令(Ｇ９0）,程序中的位移量用刀具

的终点坐标表示。相对坐标指令(Ｇ91)用刀具运

图9-1直线插补

动的增量表示。如图9－３所示,表示刀具从A点到B点的移动,用以上两种方式的编程分别

如下：

Ｇ90ﻩＧ00X８0ﻩＹ１50

Ｇ91ﻩG0０ﻩﻩX-１20ﻩY9０

这两种编程方式在程序中可以混用,编程员应根据实际情况灵活选用,加快编程速度，提

高程序可靠性。

二、工件坐标系的建立

１．G92－-设置加工坐标系

格式：G92X～Y~Ｚ～ﻫG92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间

点上。

例７-3如图9-４所示，先将刀具移至欲设工件坐标系的上方100mm处,执行下

列程序,把工件坐标系设在商表面处。

……

G9２X０Ｙ０Ｚ10０；

G９0G０0X_Y_;

……

２．G5３--选择机床坐标系

格式：G53G90X~Ｙ～Ｚ~;

G５3指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指

定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中

的坐标值,其尺寸均为负值。

如G53G90X-100Ｙ-100Z－20

则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图9-5所

示。

３．G54、G55、Ｇ5６、G５7、G５8、G59选择

1~6号工件坐标系

格式:G54Ｇ90G0０(G01）X～Y～Ｚ～(F～）;

该指令执行后,所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。6个

工件坐标系皆以机床原点为参考点,分别以各自与机床原点的偏移量表示，需提前通过

CRT/MＤI方式输入机床内部。这些坐标系存储在机

床存贮器内，在机床关机时仍然存在。

例9-4在图9-6中，用CRT/ＭＤI在参数设

置方式下设置了两个加工坐标系：ﻫG54:X-50

Y-50Z-10

G５５:X－1０0Ｙ-1０0Z－２0

这时，建立了原点在O′的Ｇ５４加工坐标系和

原点在O″的G55加工坐标系。若执行下述程序段:ﻫ

N1０Ｇ5３G90X0Y0Z0ﻫN20G54G90

Ｇ０１X50Ｙ0Z０Ｆ１０0ﻫN30

G55G9０Ｇ01X100Y0Z0F10０

则刀尖点的运动轨迹如图７-10中OAＢ所示。

例9-５如图９-７所示,对于Ａ、B、Ｃ的定

位程序如下:

图9-4G92命令

图9-5G53选择机床坐标系

图9-7工件坐标系

图9-6工件坐标系

图9-8刀具的半径补偿

图9-9刀具的补偿方向

N10G00G９０Ｇ53；

N20X2２６.05Ｙ253．９6;A孔定位

N3０X3４1.85Y２5３.96;B孔定位

N４0X34１.85Ｙ18６.76;C孔定位

从上面的程序可以看出，由于选择了机床零点作为编程零点,使程序计算工作量很大,

且零件中的尺寸和编程尺寸完全不同，给检查带来了很大的不便。这时若采用工件坐标系，

选择O１点作为工件坐标系Ｇ54的零点,则偏置尺寸为Ｘ-2７8．35，Y-186.76,这样程序就会

大大简化,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与G54～G５9的区别

Ｇ92指令与Ｇ54~G59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。

G54～G59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，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MＤI方式修改。

G9２指令后虽有坐标值，但不产生轴的移动。若G54~G５９指令后有坐标值,轴将会移

动到目的点。

Ｇ9２设定的坐标系在系统断电后,基准点将消失，下一次使用需重新设定。G５4~G５

９

设定的坐标系无论电源关断否,都存在于系统内存中，每一次直接调用即可。

四、刀具半径补偿

G４1、G４2——刀具半径补偿指令

G４0——刀具半径补偿取消指令。

如用半径为R的刀具加工工件外形轮廓时如图９

-８所示，刀具中心必须沿着与轮廓偏离R距离的轨道

移动。刀具半径补偿计算就是根据轮廓和刀具半径Ｒ

值计算出刀具中心轨迹,数据机床中的数控装置能自

动根据Ｒ值算出刀心轨迹，并按刀心轨迹运动，这就

是数控系统的刀具半径自动补偿功能。Ｇ４１——左

刀偏指令，即顺着刀具前进方向看，刀具在工件的左

边。G42——右刀偏指令，即顺着刀具前进方向看,刀具在工件的右边如图9－9所示。当G41

或Ｇ４2程序段完成后，用G40消去偏置值,使刀具中心与编程轨迹重合。

说明:X、Ｙ、Z:建立刀具半径补偿运动的始点。

Ｇ１7——刀具半径补偿平面为ＸＹ平面

G１7——刀具半径补偿平面为ＸY平面

G18——刀具半径补偿平面为ZＸ平面

Ｇ１9——刀具半径补偿平面为YZ平面

Ｇ41——左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)如图9-9

G42——右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)如图9－９

G40——取消刀具半径补偿

D——偏置号，Ｄ后是多位自然数,每个偏置号都是内存地址,在这些地址中存放

刀具半径值。D00地址中的值永远是零。

刀具半径补偿的建立，只能在Ｇ０0或G０１方式下完成,一旦建立了刀具半径补偿,在

没被取消之前一直有效。

例9-６如图9－１０所示，在XＹ平面内使用半径补偿（没有Z轴移动）进行轮廓铣

削,程序如下：

O072３;

N10G90G54G1７Ｇ0０Ｘ０Y0

N20S１000Ｍ0３;

N３０G４１X20Y1０Ｄ0１;

Ｎ4０G01Ｙ50F100；

Ｎ5０Ｘ50；

N６0Ｙ２０;

N70X１0;

N８0G40G00X0Y0Ｍ05;

N9０M３０；

说明:1)刀具半径补偿的建立或取消，只能在G００或G０1方式下完成,一旦建立了刀具

半径偿补，在没被取消之前一直有效。

２)当刀具补偿号为D00时,等同于取消刀具半径补偿。

３）一般情况下刀具半径补偿号要在刀补取消后才能比变幻，如果在补偿方式下变换

补偿号,当前句目的地补偿量将按新的给定值，而当前局开始点补偿则不便。

4)刀具半径补偿可以利用在同一程序改变刀补大小实现粗、精加工。

粗加工刀补=刀具半径+精加工余量

精加工刀补＝刀具半径＋(修正量)

5）在进行刀补的时候,向扩大刀具中心轨迹方向的补偿，对刀具直径的要求较小。对于

缩小刀具中心轨迹方向的补偿，对刀具的直径有一定的要求,刀具的半径应当小于轮廓的最

小半径，否则将形成刀路的自交叉或缩小成点的情况。

6)在偏置方式中如果有相邻两句或两句以上程序段无刀具补偿平面内轴的移动,刀具就

有可能将产生过切。

五、刀具长度补偿

G4３、Ｇ４4——刀具长度偏置指令

G49——刀具长度偏置取消指令

当一个加工程序内要使用几把不同刀具时,由于所选用的刀具长度各异，或者刀具磨损

后长度发生变化,因而在同一坐标系内,在Ｚ值不变的情况下可能是刀具的端面在Z轴方向

的实际位置有所不同,这就给编程带来了困难。为编程方便,调试刀具容易,就需要统一刀具

长度方向定位基准，这样就产生了刀具长度偏置功能如图9－11所示。刀具长度偏置指令用

图9-10半径补偿

图9-11刀具长度补偿的设

图9-12刀具长度补

于刀具轴向的补偿，它使刀具在Z方向上的实际位移量等于补偿轴终点坐标值加上（或减去）

补偿值。

G1７——刀具长度补偿轴为Z轴

Ｇ１８——刀具长度补偿轴为Ｙ轴

G19——刀具长度补偿轴为X轴

G49——取消刀具长度补偿

G４３——正向偏置（补偿轴终点加上偏置值)

G44——负向偏置(补偿轴终点减去偏置值）

X,Y，Ｚ——Ｇ00/G01的参数即刀补建立或取消的终点

H——刀具长度补偿偏置号

(H00~H99)。H字是内存地址，在该地址

中装有刀具的偏置量(刀柄锥部的基准面

到刀尖的距离)，该偏置量代表了刀补表

中对应的长度补偿值。

Ｇ４3、G4４、G49指令都是模

态代码可相互注销，并且Ｇ4３、G44

只能在Ｇ00或Ｇ01方式完成,在没有被G4

９取消前一直有效。

采用G４3(G44)指令后,编程人员就

不一定要知道实际使用的刀具长度，可按假定的刀具长度进行编程。或者在加工过程中，若

刀具长度发生变化或更新刀具时,不需要变更程序，只要改变刀具长度偏置值即可。

例９-7如图９－12，用装在主轴上的立铣刀加工

Ⅲ、Ⅳ面,必须把刀具从基准面Ⅰ移近工件上表面,再作Z

向切入进给,这两个动作程序如下：

N1G91G0０G4３H0１Z－348；

N2Ｇ01Ｚ－１２F１00；

…

ＮｉG00G4９Ｚ３６0;

N1句程序使主轴沿Ｚ向以G００方按G91指令相对

移动，移动距离为

-348＋H０１即-３4８＋１00=－24８ｍm。

Ｎ2句程序主轴Z向直线插补切入12mm，完成加工

后。

Ｎi句取消刀具长度补偿,主轴Z向移动距离36０mm回到原始位置。

例９－8刀具补偿编程举例。如图9-12为用铣刀加工AＢCDＡ轮廓线示意图，立

铣刀装在主轴上，铣刀测量基准面Ⅰ到共建上表面的距离为350mm，要加工Ⅲ、Ⅳ面，必须

把刀具从基准面Ⅰ移近工件表面，在作Ｚ向切入进给。图中装刀的基准点是O,铣刀长度是

100ｍｍ，半径是9mm，编写加工AＢCDA轮廓线的程序：

(a)G90方式(b)G91方式

O0７２5

N１０G９2X0Ｙ0Z0;设定坐标系

N20G91G0０Ｇ41Ｄ01X2０0Y200;建立刀具半径补偿

N３0G43H０1Z-348;建立刀具长度补偿

N40G0１Z－12F100；Ｚ向切入

N50Y3０;加工AＢ轮廓

N６０Ｘ２0；加工BC轮廓

N70Ｇ02Ｘ30Y-30Ｉ０Ｊ-30；加工CD轮廓

N80G１0Ｘ-５0;加工DA轮廓

N90Ｇ0０Ｇ49Z－3６0；取消长度补偿

N１００G40X-２00Y-200；取消长半径补偿回原点

N110M30；程序结束

六、固定循环指令

G７3,G74,Ｇ7６，G81～G8９——固定循环指令。

1.固定循环参数

在数控加工中，一些典型的加工工序，如钻孔,一般需要快速接近工件、慢速钻孔、快

速回退等固定的动作。又如在车螺纹时,需要切入、切螺纹、径向退出，再快速返回四个固

定动作。将这些典型的、固定的几个连续动作，用一条Ｇ指令来代表，这样。只须用单一程

序段的指令程序即可完成加工，这样的指令称为固定循环指令。

一般固定循环由如下六个动作顺序组成如图9-１３所示。

动作１X、Y轴定位（初始点);

动作2快速移动到R点;

动作3切削进给;

动作4在孔底位置的动作;

动作5退回到Ｒ点;

动作6快速移动到初始点。

格式:

其中：G98——返回初始平面

G９9——返回Ｒ点平面

G__——钻孔方式,G７3，G74,G７6,Ｇ８１~G８9等

Ｘ、Ｙ——孔位置数据;

Z——从R点到孔底的距离，以增量值指定;

Ｒ——从初始点到R点的距离,以增量值指定；

Q——G83指定每次的切削量,G87指定移动量;

P——在孔底的暂停时间；

F——切削进给速度；

L——1～６动作的重复次数。

固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G9０）和相对

坐标(G９1)表示。如图９-14所示,其中图(a）是采用G9０的

表示，图（ｂ)是采用Ｇ91的表示。

图9-13固定循环的动作

常见铣削固定循环功能及指令如表７-1所示

表7-1铣削固定循环功能及指令

Ｇ代码功能在孔底位置的操作退刀操作用途

G73间歇进给—快速进给高速深孔钻循环

G７４切削进给暂停→主轴正转切削进给反攻丝

G76切削进给主轴准确停止快速进给精镗

G80———取消固定循环

G8１切削进给—快速进给钻孔、锪孔

Ｇ82切削进给暂停快速进给钻孔、阶梯镗孔

G８3间歇进给—快速进给深孔钻循环

G８4切削进给暂停→主轴反转切削进给攻丝

G８5切削进给——切削进给镗削

G86切削进给主轴停止快速进给镗削

G８７切削进给主轴正转快速进给背削

G88切削进给暂停→主轴停止手动镗削

G89切削进给暂停切削进给镗削

G９８固定循环返回起始点

G９9固定特环返回Ｒ点

２.几个常用钻孔循环指令说明

1）钻孔循环G81、Ｇ83、G７3（如图９-1５）

G81定点钻。G8３深孔钻(排屑)，G73高速钻孔（断屑）,G83、G７3的q、ｄ值意义相同,q

表示每次背吃刀量,d表示退刀距离,是ＮC系统内部设定的。到达E点的最后一次进刀时若

干个q之后的剩余量，小于或等于q。

2）攻丝循环G7４(左旋）主轴顺时针旋转、G84（右旋）主轴逆时针旋转。

R不小于7mm

Ｐ丝锥在螺纹孔底暂停时间(mm）

F进给速度=转数（r/mｉn)X螺距(ｍm)

３)镗孔循环G76、G81、G82如图9－16所示

G98

G99

G74X_Y_Z_P_F_

图9-15钻孔循环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

图9-17固定循环应用

G81适用于定点镗削。

G7６精镗孔循环，退刀时主轴停、定向并有让刀动作，避免擦伤孔壁,让刀由Q值设定（ｍ

m)。

Ｇ８２适用于盲孔、台阶孔的加工,镗刀在孔底停止进给一段时间后退刀，暂停时间由P

设定（ms)。

4）取消循环Ｇ80

3．使用固定循环功能注意事项

1）在使用固定循环之前,必须用辅助功能使主轴旋转。在固定循环方式中，其程序段必

须有X、Y、Ｚ轴(包括Ｒ)的位置数据,否则不执行固定循环。

２）固定循环指令都是模态的,一旦指定，就一直保持有效,直到撤消固定循环指令出现。

因此，在后面的连续加工中就不必重新指定。如果仅仅是某个孔加工数据发生变化(如孔深

变化），仅再写需要变化的数据即可。

3）撤消固定循环指令除了G80外，G０0、G01、G０2、Ｇ03也能起撤消作用,因此编程时

要注意。

4）在固定循环方式中,Ｇ43、G44仍起着刀具长度补偿的作用。

5)在固定循环运行中途,若复位或急停，这时孔加工方式和孔加工数据还被存储着，所

以在开始加工时要特别注意，使固定循环剩余动作进行完

或取消固定循环。

例9-９如图9－1７所示,工件要加工三种类型的

孔：6个φ10mm通孔、４个φ20mm沉孔、3个φ５０mm通孔。

使用刀具代码分别为T1、T2、T3。Ｚ轴主轴端面作为编程

起始点,采用刀具长度补偿功能G４３，三把刀的长度补偿

值分别存入H1、H2、H3中。

加工程序如下:

N１0G92X０Ｙ0Z0；ﻩﻩﻩﻩ

N２0G90G00Z20０

N30Ｔ1M0６；ﻩﻩ

N40G43Z０H1;ﻩﻩﻩﻩ（T1长度补偿)

N50S６０0M03；ﻩﻩ

Ｎ60G９9G８１X1０0Y-150Z-123R-７7F１20;（钻孔循环,钻1#孔,返回R面）

N70Ｙ-２1０；ﻩ(钻2#孔,返回R面）

Ｎ８0Ｇ9８Y-270；ﻩﻩﻩ(钻3＃孔，返回初始面)

N90G99X５60；ﻩﻩ(钻4#孔，返回R面）

N1０0Y-２１0；ﻩﻩ（钻5＃孔，返回R面）

图9-16镗孔循环G76、G81、G82

Ｎ1１０G９8Ｙ-１５0；ﻩﻩ（钻６#孔，返回初始面)

N120G0０Ｘ0Ｙ0M05;ﻩﻩﻩ

N130Ｇ49Ｚ200(取消长度补偿）

N140T2M06；ﻩﻩﻩ(换刀）

N１５0G43Z0Ｈ2；ﻩﻩ（T2刀具长度补偿)

N15０S3００Ｍ0３；ﻩﻩﻩ

Ｎ17０G9９G82X180Y-１80Z－1０0R-77Ｐ３00F70；

（钻7#孔，孔底停3０0mｓ返回R面）

N18０G98Y-2４０；ﻩﻩﻩ(钻8#孔，返回初始面)

N19０G9９X４８0；ﻩ（钻9#孔,返回R面)

N20０G９8Y-18０;ﻩﻩﻩﻩ（钻1０#孔，返回初始面）

Ｎ２10G00X0Y0M0５;ﻩﻩﻩ

N22０G49Z20０(取消长度补偿）

N2３0T3M00;ﻩﻩﻩ(换刀）

N2４０Ｇ4３Z０H3；ﻩﻩﻩﻩﻩ（T3长度补偿)

N２50S200M03；

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

N2７0Y-210；ﻩﻩﻩ（镗12#孔，返回R面）

N28０Ｇ9８Y－2７0；ﻩﻩﻩ(镗1３#孔,返回初始面）

N2９０Ｇ90G００X0Y０Ｍ０5;ﻩﻩﻩﻩﻩ(返回参考点，主轴停)

Ｎ３０0G4９Z0;ﻩﻩ（取消长度补偿）

N3１０M30;ﻩﻩﻩﻩ