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第4章数控铣床加工工艺及编程操作主讲：孙新国南阳理工学院机电工程系数控编程与加工技术第4章数控铣床加工工艺及编程操作•教学时数：10学时•教学目的与要求：要求学生了解数控铣床的加工工艺，掌握数控铣床的编程及操作方法。•教学重点：（fanuc0i系统，华中数控系统，sime

ns802D系统）的编程方法，华中数控铣床的操作方法。•教学难点：如何讲清数控铣床的编程及操作方法。第4章数控铣床编程数控铣床加工的特点数控铣削的工艺性分析数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令固定循环数控铣加工编程实例4.1.1数控

铣床加工的对象4.1数控铣床加工的特点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。4.1.2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。第4章数控铣床编程第4章数控铣床编程4.1.3数控铣床编程时应注意的问题4.1数控铣床加工的特点＊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。插入4.2数控铣削的工艺性分析a、零件的加工路线——铣削轮廓表面在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加

工，通常采用的加工路线为：1)从起刀点下刀到下刀点；2)沿切向切入工件；3)轮廓切削；4)刀具向上抬刀，退离工件；5)返回起刀点。加工路线见右图。b、顺铣和逆铣对加工影响在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的

方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。如图4.

2a所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓,图4.2b所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓,图4.2c所示为顺、逆铣时的切削区域。图4.2a图4.2b图4.2c第4章数控铣床编程4.3.1刀具半径补偿G40，G41，G424.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令刀具半径补偿指令格式如

下：G17G41(或G42)G00(或G01)XYD或G18G41(或G42)G00(或G01)XZD或G19G41(或G42)G00(或G01)YZD；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）第4章数控铣床编程4.3.1刀具半径补偿G40，G41，G424.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令按增量方式编程：O0001N10G54G91G17G00M03G17指定刀补平面（XOY平面）

N20G41X20.0Y10.0D01建立刀补（刀补号为01）N30G01Y40.0F200N40X30.0N50Y-30.0N60X-40.0N70G00G40X-10.0Y-20.0M05解除刀补N80M02第4章数控铣床编程4.3.2刀具长度补偿G43，G44，G49

4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令格式：G43(G44)ZH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：G49Z(或X或Y)实际上，它

和指令G44/G43ZH00的功能是一样的。G43、G44、G49为模态指令，它们可以相互注销。第4章数控铣床编程4.3.2刀具长度补偿G43，G44，G494.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令H01

=-4.0（偏移值）O0001N10G91G00X120.0Y80.0M03S500；N20G43Z-32.0H01；N30G01Z-21.0F1000；N40G04P2000；N50G00Z21.0；N60X30.0Y-50.0；N70G01Z-41.0；N80G00Z

41.0；N90X50.0Y30.0；N100G01Z-25.0；N110G04P2000；N120G00Z57.0H00；N130X-200.0Y-60.0M05M02；1、段间过渡方式指令G09，G61，G64第4章数控铣床编程4.3.3

其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(1)准停检验指令G09，G61，G64。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G61。

格式：G61。在G61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。G61与G09的区别在于G61为模态指令。G61可由G64注销。(3)连续切削方式G64。格式：G64：在

G64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G61为止。第4章数控铣床编程1、段间过渡方式指令G09，G61，G64其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令N10G91G01G61Y70F200；N20X100；

N10G91G01G64Y70F200N20X100第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(1）镜像功能指令G24，G25。格式：G24XYZM98PG25XYZG24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。％0003主程序N10G91G17M03；N20M98P100；加工①N30G24X0；Y轴镜像，位置为X=0N

40M98P100；式加工②N50G24X0Y0；X、Y轴镜像，位置为（0，0）N60M98P100；加工③N70G25X0；取消Y轴镜像N80G24Y0；X轴镜像N90M98P100；加工④N100G25Y0；取消镜像N110M05

；N120M30；子程序（①的加工程序）：％100N200G41G00X10.0Y4.0D01；N210Y1.0N220Z-98.0；N230G01Z-7.0F100；N240Y25.0；N250X10.0；N26

0G03X10.0Y-10.0I10.0；N270G01Y-10.0；N280X-25.0；N290G00Z105.0；N300G40X-5.0Y-10.0；N310M99；第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能

指令(2）缩放功能指令G50、G51格式：G51XYZPM98PG50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G51X50Y50P2第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(3）旋转变换指令G68，G69

G68为坐标旋转功能指令，G69为取消坐标旋转功能指令。在XY平面：格式：G68XYPG69；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，0P360.000°。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。第4章数控铣床编程2、简

化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(3）旋转变换指令G68，G69%1主程序N10G90G17M03；N20M98P100；加工N30G68X0Y0P45；旋转45°N40M98P100;加工②N50G69；取消旋转N60G68X0Y0P90；旋转

则90°M70M98P100；加工③N80G69M05M30；取消旋转子程序（①的加工程序）%100N100G90G01X20Y0F100；N110G02X30Y0I5；N120G03X40Y0I5；N130X

20Y0I-10；N140G00X0Y0；N150M99；第4章数控铣床编程4.4.1概述4.4固定循环(1)在XY平面定位(2)快速移动到R平面(3)孔的切削加工(4)孔底动作(5)返回到R平面(6)返回到起始点。上述基本动作如右图所示。常用的固定循环功能的基本动作：固定循环数据形式第4章数控铣

床编程4.4.1概述4.4固定循环固定循环的程序格式如下：G98（或G99）G73(或G74或G76或G80～G89)XYZRQPFK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

6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（G76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（G76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、G76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。第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环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

N10G92X0Y0Z80N20G00N30G98G73G90X100Y90R40P2Q-10K5G90Z0L2F200N40G00X0Y0Z80N50M02注意：如果Z、K、Q移动量为零时该指令不执

行返回开始平面点返回R点第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环2、钻孔循环(钻中心孔)G81G81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。％0081N10G92X0Y0Z80N15G00N20G99G81G90X100Y90R40Z0F

200N30G90G00X0Y0Z80N40M02注意：如果Z移动位置为零该指令不执行。第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环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。%0

82N10G92X0Y0Z80N15G00N20G99G82G90X100Y90R40P2G90Z0F200I2N30G90G00X0Y0Z80N40M02第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环4、深孔加工循环G83深孔加工指令G83

的循环动作如图6.13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。％0083N10G92X0Y0Z80N15G00N20

G99G83G91X100Y90R40P2Q-10K5Z0F200；N30G90G00X0Y0Z80N40M02注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。第4章数控铣床编程4.4.3镗孔循环4.4固定循环1、精镗循环G76G76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。％0076N10G92X0Y0Z80N15G00N20G99G76G91X100G91R-40P2I-20G91Z-40I2F

200N30G00X0Y0Z80N40M02注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。精镗循环G76第4章数控铣床编程4.4.3镗孔循环4.4固定循环2、镗孔循环G86G86指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回。％0086N10G92X0Y0Z80N15G00N20G

98G86G90X100G90R40Q-10K5P2G90Z0F200I2N30G90G00X0Y0Z80N40M02注意：如果Z的移动位置为零，该指令不执行。第4章数控铣床编程4.4.4攻螺纹4.4固定循环攻丝循环指令G84的循环动作右图所示。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。G84指令用于切削右旋螺纹孔。向下切削时主轴正转，孔底动作是变正转为反转，再退出。F表示导程，在G84切削螺纹期间速率修正无效，移动将不会中途停顿，直到循环结束。螺纹加工循环工作过程见下图。第4章数控铣床编程4.4.5取消固定循环4

.4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、G86）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)GXYZRQPIJFL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。第4章数控铣床编程4.5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）。％0001N10G91G00S300M03N20G99G81X10.0Y-10.0Z-22.0R-

98.0F200N30G99G81Y30.0Z-22R-98N40G99G81X10.0Y-10.0Z-22R-98N50G99G81X10.0Z-22R-98N60G98G81X10.0Y20.0Z-22R

-98N70G80X-40.0Y-30.0M05N80M02第4章数控铣床编程4.5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％0101N10G91G00M03N20C98G81X40.0Y40.0Z-2

2.0R-98.0F100N30G98G81X40.0Z-22.0R-98L3N40G98G81X-120.0Y50.0Z-22.0R-98N50G98G81X40.0Z-22.0R-98L3N60G80X-160.0Y-90.0M05N70M02②再用G84

攻螺纹％0102N100G91G00M03N110G99G84X40.0Y40.0Z-27.0R-93.0F280N120G99G84X40.0Z-27.0R93L3N130G99G98X-120.0Y50.0Z-27R-N140G99G84X40.0Z-27.0R-93L3N150G80Z9

3.0N160X-160.0Y-90.0M05N170M02第4章数控铣床编程4.5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6个不同曲率半径的拐点相接而成。第4章数控

铣床编程4.5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：链轮的下表面第4章数控铣床编程4.5数控铣编程加工实例加工程序：O0063(主程序)G54G90G00X-75Y450M031500M08G00Z5G01

Z0F100G01X-71.97Y418.862M98P0163L24G00Z100M09G69G90G00X100Y0M05M02O0136(子程序)G91G68R15M98P1136M99O1136(子程序)G90G02X-38.892Y423.2

17R425X-26.725Z404.722R42.293G03X-16.119Z385.965R62.78X16.119Z385.965R21.18X26.725Z404.722R62.78G02X38.892Y423.217R42.

293M99数控铣床的坐标系•机床坐标系–机床零点–机床参考点•工件坐标系–工件原点工件原点选择•应在零件图的尺寸基准上，便于坐标值的计算，减少错误；•选在精度高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；•对于对称零件，设在对

称中心上；•对于一般零件，设在工件外轮廓的某一点•Z轴方向的工件原点，一般设在工件上表面加工路线的确定•尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间；•铣削零件轮廓时，尽量采用顺铣方式，以提高表面精度；•进、退刀点选在不太重要的点，且沿切线方向进退刀；•先加工外轮廓，再加工内轮廓铣削刀具

的选择•总的原则：安装调整方便，刚性好，耐用度好，精度高•注意几点：–平面零件周边轮廓铣削，用立铣刀–铣平面，用面铣刀，硬质合金刀片–加工毛坯表面或粗加工孔，镶硬质合金的玉米铣刀–立体型面和变斜角轮廓，用球头铣刀在进行自由曲

面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，为保证加工精度，切削行距应取得很密，故球头铣刀常用于曲面的精加工常用G代码•绝对值编程：G90•增量值编程：G91•工件坐标系设定：G92X_Y_Z_–G92不能使刀具或工件产生运动–其含义为:刀具当前位置在工件坐标系中的坐标–一般写

在程序的第一个程序段,用来设定对刀点–自动加工零件前通过对刀建立该对刀点坐标平面选择指令•G17:XOY平面•G18:XOZ平面•G19:YOZ平面•注意:–G17、G18、G19指定刀具插补平面和刀具补偿平面–Z轴单独

编程时，不必考虑平面的选择问题，两轴联动时，应考虑加工平面的指定快速定位和直线插补•G00X_Y_Z_快速点定位–说明:•一般不用XYZ三轴联动,接近工件开始加工时,先XY轴,再Z轴;加工完退刀时,先Z轴

,再XY轴;•G00的速度由系统预先设定,不必编写在程序中•G01X_Y_Z_F_刀心轨迹如图,铣刀直径为6mm,轮廓深2mm.。O0011G54M03S2000G00G90X-30Y-30Z5G01Z-2F100X-20Y0X-30Y25X30X20Y0Y-20X-30G

00Z100M05M02圆弧插补指令•格式：G02G90X-Y-R-–G17G02/G03X_Y_I_J_F_–G18G02/G03X_Z_I_K_F_–G19G02/G03Y_Z_J_K_F_•说明:–G90时,XYZ是圆弧终点相对于编程原点的绝对坐标,G91时,为

相对于圆弧起点的增量坐标–无论是G91\G90,IJK均为圆心相对于起点的增量坐标–可以用半径R编程,圆心角≤180°时,R为正,否则为负暂停指令•G04X_–其中X为暂停时间,单位:s•用法说明:–加工盲孔,刀具进到规定深度时,光整–镗孔完毕退刀时,应使主轴停转,用该指令暂停几秒,

待主轴完全停止再退刀–攻丝时零点偏置•绝对零点偏置G54•格式：G54X_Y_Z_•说明：–G54功能使编程坐标系原点平移至XYZ所规定的坐标处–XYZ坐标可以全部平移，也可以部分坐标平移，未写入的坐标

，其原点不平移–G54功能为独立程序段，本段不得出现其它指令–G54以后的程序段，将以G54建立的新坐标系编制，不必考虑原坐标系的影响–动态坐标显示仍然相对原来的坐标系–G54本身不是移动指令，不会让刀具产生运动–G54后的坐标值可以是正、负数，小数点前允许4位，小数点后允许3位O00

01G92X0Y0Z50T01M03S300G00Z2G01Z-2F50X20Y20G54X30Y10G01X0Y0X40Y50X10Y30G00Z50M02局部坐标系设定指令G52•格式：G52X_Y_Z_•说明：–G52功能使坐标系的原点从刀具当前位置平移XYZ,形成新的坐标

系O0001G92X0Y0Z50T01M03S300G00Z5G00X0Y0G01Z-2F100X20Y0G55X30Y10G01X0Y0X30Y20X40Y40G53G00Z2X0Y0M02当前零点偏置•格式：G56•说明：–将刀具的当前位置定为坐标原点

，以后编程均以该点为坐标原点，不必考虑原坐标系的影响–其余注意事项与G54同直接机床坐标系编程指令G53•格式：G53•说明：–利用绝对值编程的移动指令坐标位置是相对于机床坐标系的。华中数控系统•原点偏置：G54~G59•说明:–含义：工件坐标系的原点在机床坐标系中的

坐标–建立原点偏置,即工件坐标系–程序中写上G54,一般写在运动指令前一段•G92X_Y_Z_•说明:–刀具当前位置在工件坐标系中的坐标–目的建立工件坐标系–一般写在程序的第一段螺旋线加工•格式：G02/G03X_Y

_Z_I_J_K_F_•说明：–G02顺时针螺旋线插补，G03逆时针–XYZ为螺旋线的终点坐标–IJ为圆心相对于螺旋线起点的增量坐标–K为螺旋线的导程–F为进给速度刀具半径补偿•G41刀具半径左补偿•G42刀具半径右补偿•格式：G41/G42G01X_Y_F_•说明:–沿刀具前进方向看,

刀具中心在轮廓线的左侧,用G41;刀具中心在轮廓线的右侧,用G42;–撤消刀具半径补偿用G40,格式:G40G01X_Y_F_刀补的建立刀补的建立刀具半径补偿的应用•同一程序、同一尺寸的刀具,利用不同的刀补值可进行粗、精加工•直接按零

件轮廓编程，不必计算刀心轨迹•刀具磨损、重磨、换刀引起直径改变，不必修改程序，只须修改刀补值•利用刀补值控制轮廓尺寸精度•利用刀具补偿功能，可用同一程序加工同一个公称尺寸的内外两个型面使用刀补时应注意的问题•G41G42只

用在G00G01的程序段中，不能写G02G03的程序段中•紧跟在启用刀补的程序段后，不能有连续两段的Z方向的运动指令•启用G41时，刀具应从工件的左侧切入，用G42时，刀刀具应从工件的右侧切入。•退刀时，若用的G41，刀具向工件的左侧退出，若用的G42，刀具向工件的右侧退出。