§4 .1 数控铣常用指令 §4 .2 数控铣编程实例 思考与练习

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1 §4 .1 数控铣常用指令 §4 .2 数控铣编程实例 思考与练习
第四章数控铣编程 §4 .1 数控铣常用指令 §4 .2 数控铣编程实例 思考与练习

2 §4 .1 数控铣常用指令 一、快速定位和直线进给 二、圆弧进给 三、刀具半径补偿指令 四、子程序 五、镜像指令 

3 一、快速定位和直线进给 快速定位指令的一般格式为： G00 X__ Y__ Z__

4 直线进给指令的一般格式为： G01 X__ Y__ Z__ F__ 其功能是操纵刀具由当前位置、以F__所指定的切削速度、沿直线进给到G01指令中给出的位置。其中，F也为模式代码，即在G00或新的F指令出现前一直有效。如果在F指令之后的程序中使用了G00指令，则F指令立即取消，在重新进入切削状态时，应再次指定切削速度F。

5 例 工件坐标系如图4-1所示，刀心起点为工件零点O，按O—A—B—C—D—E顺序运动, 用G01指令分别写出绝对输入方式和增量输入方式下的程序段。

6 例 用Φ6的刀具铣图4-2所示“X、Y、Z”三个字母，深度为2mm，试编程。
工件坐标系如图4-2所示，设程序启动时刀心位于工件坐标系的（0，0，300）处，下刀速度为50mm/min，切削速度为150mm/min，主轴转速为1000r/min，可编程如下：

7 二、圆弧进给 圆弧进给指令的一般格式为： G17 X__ Y__ I__ J__ G02 G18 X__ Z__ I__ K__ （R__）
G Y__ Z__ J__ K__

8 其中，G17指令表示XY平面，G18指令表示ZX平面，G19指令表示YZ平面，若是在XY平面中，G17可以省略；G02为在指定平面中沿顺时针方向进给，G03为逆时针方向进给；X__ Y__ Z__ 表示圆弧终点位置，在G90绝对输入方式下为圆弧终点在工件坐标系中的实际坐标值，在G91增量输入方式下为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值； I__ J__ K__ 为圆心相对于圆弧起点的增量值，不论是在G90下还是在G91下都是如此。

9 另外，圆心的位置也可以用圆弧的半径R表示，当圆弧所对应的圆心角超过180°时，半径R用负值表示，正好为180°时，正负均可，但用R时不能用I__ J__ K__ ，在同一程序中R与I__ J__ K__ 不能混用。 还应该注意的是，整圆编程时不能使用R，只能用I、J、K。

10 例 图4-3所示圆弧可按下面两种形式编程。 G90 G03 X20．Y33．I-25．J-5．F100 或 G91 G03 X-15．Y18．I-25．J-5．F100

11 例 图4-4整圆加工指令。 从A点顺时针一周时 1）G90 G02（X30．Y0）I-30．（J0）F100 2）G91 G02（X0 Y0）I-30．（J0）F100 从B点逆时针一周时 1）G90 G03（X0 Y-30．I0）J30．F100 2）G91 G03（X0 Y0 I0）J30．F100

12 例 用R编写图4-5所示圆弧。 1） 弧a：G90 G03 X0 Y 15．R15．F100 或 G91 G03 X-15．Y15．R15．F100 2）弧b：G90 G03 X0 Y15．R-15．F100 或 G91 G03 X-15．Y15．R-15．F100

13 例 图4-6所示的“S”字母是由直线和圆弧组成，深为2mm，宽为4mm，用Φ4的刀具，试编程。 

14 三、刀具半径补偿指令 在前面编写的程序中，都没有考虑刀具半径问题，程序段中的X_ Y_均代表刀具中心的位置，在进行零件轮廓加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓通常应让开一个刀具半径的距离，即所谓的刀具偏置或刀具半径补偿。具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点： 1) 在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按零件轮廓的切削点编程，只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补偿地址中即可。 2) 可以使粗加工的程序简化。

15 如图4-7所示，有意识地改变刀具半径补偿量，则可用同一刀具、同一程序、不同的切削余量完成加工。从图4-7中可看出，当补偿量为cb时，刀具中心按cc’轨迹运动；当补偿量为ab时，刀具中心按aa’轨迹运动。

16 刀具半径补偿指令的代码有G40、G41、G42，它们都是模态式代码，均具有长效性。

17 使用刀补指令的程序段格式一般为： 1）G00/G01 G41/G42 D__ X__ Y__ F__ 2）G00/G01 G X__ Y__ 其中，1）中的D__为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径的补偿量；X__ Y__ 为由非刀补状态进入刀具半径补偿状态的起始位置；2）中的X__ Y__ 为由刀补状态过渡到非刀补状态的终点位置，X__ Y__ 即为刀具中心的位置。

18 需要牢记的是： 1) 只能在G00或G01指令下建立刀具半径补偿状态及取消刀具半径补偿状态 2）在建立刀补时，必须有连续两段的平面位移指令。这是因为，在建立刀补时，控制系统要连续读入两段平面位移指令，才能正确计算出进入刀补状态时刀具中心的偏置位置。否则，将无法正确建立刀补状态。

19 例 图4-8所示加工路线为实际零件轮廓，刀具初始位置为（0，0，200），工件坐标系原点在工件上表面处，用Ф10的立铣刀精铣厚为4mm的工件。 

20 早期数控系统的刀具半径补偿功能只限于直线段和圆弧段，在工件外拐角处不能实现刀具半径自动补偿过渡，如FANUC 3M系统。因此，FANUC 3M数控系统有一个G39指令，专门控制刀具实现拐角处的自动补偿过渡。G39指令为非模态指令，只在启动G41或G42之后的当前程序段有效。

21 其作用是：在工件拐角处，以刀具半径为半径，走圆弧过渡到次边起点的偏置位置上。其格式为：G39 X__ Y__ 。其中，X__ Y__ 为次边切削点切线方向上的任一点位。

22 在实际工作中，如果所用数控系统的准备指令代码表中只有G41、G42，没有G39，可以认为其G41、G42均具有在拐角处刀具半径自动补偿过渡功能。
上面的例子均为外轮廓加工。精加工时，轮廓外加工的进刀位置应选在轮廓直边的延长线上或轮廓的切线位置上，刀具中心距轮廓的第一个刀位点应留出适当的距离（一个刀径左右），切不可使刀具的切削部位直接落在轮廓的第一个切削点上，因为精加工前轮廓坯件都有一定的切削余量，刀具若直接定位在切削点上，可能出现加工事故。

23 在进行内轮廓加工时，也应注意下刀位置。粗加工时，应先在轮廓内的合适位置，用钻头打出下刀孔，然后，铣削刀具由下刀孔下至切削深度后，再按预先确定的加工路线以进给速度进行行切或环切；内轮廓精加工时，铣削刀具仍由下刀孔下至切削深度，再以进给速度移向内轮廓，同时还应根据铣削面的光洁度要求，选择合适的下刀位置。

24 例 在FANUC 7M系统中，用Ф8mm的立铣刀编写精铣图4-9所示内轮廓加工程序，其深度为5mm，下刀孔Ф15位于工件坐标系原点。 

25 四、子程序 一个零件图形上有几个相同的几何图形或几个位置需要不同刀具反复加工时，可以编制一个子程序供主程序多次调用。不同的数控系统，子程序的调用方式各不相同。常见的有三种形式： 1. FANUC11-MEA-4系统子程序调用格式： 2. FANUC 7M系统子程序调用格式 3. XK0816A 系统子程序调用格式 

26 1．FANUC 11-MEA-4系统子程序调用格式为：
M98 P__ L__ 其中，M98为子程序调用指令，P后面的数字为子程序程序号，L后面的数字为调用次数，调用一次时L01可以省略。相应的子程序形式为： O 子程序程序号 N1 … … N2 … … 子程序体； … … N9 M 子程序结束并返回主程序； 

27 2.FANUC 7M系统子程序调用格式位为： L __ __ __ __ 其中，前两位是子程序程序号，后两位是调用的次数。只调用一次时，后两位可以省略。相应的子程序形式为： L 该子程序序号为01； N1 … … N2 … … 子程序体 … … N17 … … N18 M 子程序结束并返回主程序 

28 3. XK0816A 系统子程序调用格式为 : G20 N××.×× P×．××××．××× 变量值 变量号 　　　　　 (本系统最多10个：P0～P9) 子程序调用次数（1～99次 ) 子程序号或子程序名（01～99）

29 G20 为子程序调用指令。相应的子程序形式为：
N 子程序名； N0010 G22 N60 子程序开始； N0020 … … … … 子程序体； … … N0100 G 子程序结束并返回主程序； 

30 使用子程序时应注意： 1）主程序可以调用子程序，子程序也可以调用其它子程序，但子程序不能调用主程序和自身。 2) 主程序中的模态代码可被子程序中同一组的其它代码所更改，也就是说，由子程序返回主程序时，同组中的模态代码已经改为子程序中的状态。

31 ３）最好不要在刀具补偿状态下的主程序中调用子程序，因为当子程序中连续出现二段以上非刀补平面的轴向运动指令时很容易出现过切等错误。如下例：
O1 (MAIN) O100 (SUB) N1 G41 … … N1 Z-98．0 N2 M98 P N2 Z-2．0 N3 G … … N4 M N10 M99

32 例 如图4-10所示，零件上有4个形状、尺寸相同的方槽，槽深2mm，槽宽10mm，未注圆角R5。试用子程序编程。
设工件坐标系位于工件上表面左下角，Ф10的端铣刀具的初始位置（0，0，200）处。程序编制如下：

33 五、镜像指令 在加工某些对称图形时，为了避免反复编制相类似的程序段，缩短加工程序，可采用镜像加工功能。镜像指令在不同的系统中，其代码各不相同。下面仅介绍两种系统的镜像指令代码。 1. FANUC 11-MEA-4系统的镜像指令代码 2. DIN 66052系统镜像指令代码 

34 1．FANUC 11-MEA-4系统的镜像指令代码为：
M21：关于X轴的镜像（对称于Y轴）； M22：关于Y轴的镜像（对称于X轴）； M23：取消镜像； 

35 例 如图4-11所示，精铣4个形状、高5mm的凸起。设工件坐标系原点位于工件上表面对称中心，刀具起始位置在工件坐标系（0、0、100）处，数值计算得： Ax = 6.84
Ay = Bx = By = Cx = By Cy = Bx Dx = Ay Dy = Ax 

36 2．DIN 66052系统镜像指令代码为： M91：关于X轴镜像； M92：关于Y轴镜像； M93：关于原点镜像； M90：取消镜像功能 该系统子程序调用格式为： G25 L ×× ×× L后的前两位数字为子程序代码，后两位数字为调用次数。 其子程序格式与FANUC 7M 系统相同。 

37 例4-11 精加工图4-12所示零件，其中四个凸起高5mm。设工件坐标系原点在工件上表面对称中心，刀具的初始位置位于工件坐标系的（0，0，300）处，用DIN 66052系统编程如下： 

38 例4-12 编写图4-13所示零件的内外轮廓的精加工程序，刀具直径为Ф20mm。
§4 .2 数控铣编程实例 例4-12 编写图4-13所示零件的内外轮廓的精加工程序，刀具直径为Ф20mm。 工件坐标系设在工件上表面的对称中心（见图4-13），内轮廓的下刀孔在工件坐标系的原点处，假设刀具的初始位置在（0，0，200）处。由数值计算可知：Ax = Bx = 98.15。编程如下：

39 例4-13 有左右对称工件如图4-14所示，编写外轮廓精加工程序。
设工件坐标系如图所示，刀具初始位置在工件坐标系的P0（-65，-95，300）处，加工路线如图所示，刀具选用的立铣刀，主轴转速为500 r/min ，切削速度为150 mm/min 。经数值计算得：P3坐标为（-25，-40），P4坐标为（-20，-15），P5与P4对称，P6与P3对称。

40 思考与练习 ⒈ ⒉ ⒊ ⒋ ⒌ ⒍ ⒎ ⒏ 1.用Ф4mm的刀具刻图4-15所示形状，深2mm，试编程 。

41 2.用Ф6mm的刀具刻图4-16所示形状，深3mm，试编程。 

42 3.精铣图4-17、图4-18所示外轮廓 。 

43 4.1精铣图4-19所示内轮廓，其中内轮廓深5mm，选用直径为Ф10mm的端铣刀。试编程 。 

44 4.2精铣图4-20所示内轮廓。其中内轮廓深5mm，选用直径为Ф10mm的端铣刀。试编程 。 

45 5.精铣图4-21所示外轮廓。试编程。 

46 6.图4-22所示零件上有4个形状尺寸相同的凸起，高2.5mm，试用镜像指令编程 。 

47 7.精铣图4-23所示零件的内外轮廓。试编程。

48 8.图4-24所示零件上有两排形状尺寸相同的正方形凸台，高5mm，试用子程序编写精加工程序。  