数控铣床及加工中心编程

陕西省咸阳市淳化职教中心

王 鹏

第第 44 章 数控铣床及加工中心编章 数控铣床及加工中心编程程

4.1 数控铣床及加工中心编程基础

4.2 FANUC系统加工中心编程原理

4.1 4.1 数控铣床及加工中心编程基础数控铣床及加工中心编程基础4.1.1 4.1.1 数控铣床及加工中心概述数控铣床及加工中心概述

数控铣床是一种用途广泛的机床，有立式、卧式及龙门铣 3 种。加工中心（ Machining Center ）是一种集成化的数控加工机床，是在数控铣床的发展基础上衍化而成的，它集铣削、钻削、铰削、镗削及螺纹切削等工艺于一体，通常称镗铣类加工中心，习惯称加工中心。

11．加工中心的工艺特点．加工中心的工艺特点（（11）加工精度高）加工精度高（（22）表面质量好）表面质量好（（33）加工生产率高）加工生产率高（（44）工艺适应性强）工艺适应性强（（55）劳动强度低、劳动条件好）劳动强度低、劳动条件好（（66）良好的经济效益）良好的经济效益（（77）有利于生产管理的现代化）有利于生产管理的现代化

22．加工中心的分类．加工中心的分类（ 1 ）按照机床形态及主轴布局形式分类

① ① 立式加工中心 立式加工中心 ② ② 卧式加工中心 卧式加工中心 ③ ③ 龙门式加工中心 龙门式加工中心 ④ ④ 复合加工中心 复合加工中心

（ 2 ）按加工中心的换刀形式分类

① 带刀库、机械手的加工中心

② 无机械手的加工中心

③ 一般在小型加工中心上采用转塔刀库形式，主要以孔加工为主。

3．加工中心主要结构部件及其功能

加工中心类型繁多，结构各异，但总体来看主要由基础部件、

主轴部件、数控系统、自动换刀装置和辅助装置等几部分组成。

4.1.2 4.1.2 数控铣床及加工中心坐标系统数控铣床及加工中心坐标系统1．加工中心运动部件运动方向的规定

（（ 11）） zz 轴坐标运动轴坐标运动规定与主轴线平行的坐标轴为z坐标（z轴），并取刀具远离工件的方向为正方向。 当机床有几根主轴时，则选取一个垂直于工件装夹表面的主轴为z轴（如龙门铣

床）。

（（ 22）） xx 轴坐标运动轴坐标运动x轴规定为水平平行于工件装夹表面。

（（ 33）） yy 轴坐标运动轴坐标运动y坐标轴垂直于x、 z坐标轴。当x轴、 z轴确定之后，按笛卡儿直角坐

标系右手定则法判断， y轴方向就惟一地被确定了。

（（ 44）旋转运动）旋转运动 AA 、、 BB 和和 CC

旋转运动用A、B和C表示，规定其分别为绕x、 y和 z轴旋转的运动。

A、B和C的正方向，相应地表示在x、 y和 z坐标轴的正方向上，按右手

螺旋前进方向。

2．加工中心机械原点及工作坐标系（（ 11）加工中心机械原点）加工中心机械原点

机床坐标系的原点也称机械原点、参考点或零点。 而机床坐标系的原点是三维面的交点，无法直接感觉和测量，只有通过各

坐标轴的零点，做相应的平行切面，这些切面的交点，即为机床坐标系的原点（机械原点），这个原点是机床一经设计和制造出来，就已经确定下来的。

（（ 22）加工中心工作坐标系）加工中心工作坐标系编程时一般选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作为坐标系的

原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系（编程坐标系）。

（（ 33）绝对坐标与增量坐标）绝对坐标与增量坐标

4.2 FANUC4.2 FANUC 系统加工中心编程原理系统加工中心编程原理4.2.1 4.2.1 程序结构程序结构11．程序号．程序号

程序号作为程序的标记需要预先设定，一个程序号必须在字母“ O” 后面紧接最多 8 个阿拉伯数字。

22．程序段号．程序段号

程序段号是每个程序功能段的参考代码，一个程序段号必

须在字母“ N” 后紧接最多 5 个阿拉伯数字。

33．程序段．程序段一个程序段能完成某一个功能，程序段中含有执行一个工

序所需的全部数据，程序段由若干个字及段结束符“ LF” 组成。/N10 G03 X10.0 Y30.0 CR=25.0 F100 ；（注释） LF

其中：“/” 表示程序段在执行过程中可以被跳过；“N10” 表示程序段号，主程序段中可以有字符；“ ” 表示中间间隔（可以省略）；“G03” 表示程序段具体指令；“（注释）” 表示对程序段进行必要的说明；“LF” 表示程序段结束。

44．坐标字．坐标字用于在轴方向移动和设置坐标系的命令称为

坐标字，坐标字包括轴的地址符及代表移动量的数值，其基本构成见表 4-1 。

4.2.2 4.2.2 准备功能指令——准备功能指令——GG代码代码

11．尺寸数据输入方式．尺寸数据输入方式G90/G91G90/G91

22．英制．英制 //公制选择公制选择G20/G21G20/G21

G20 设定为英制尺寸、 G21 设定为公制尺寸，这两个指令均为模态指令。

33．快速点定位．快速点定位G00G00指令格式：G00 X（ U） Z(W) ；44．直线插补．直线插补G01G01指令格式：G01X（ U） Z(W) F ；

55．平面选择．平面选择G17G17～～G19G19

在计算刀具长度补偿和刀具半径补偿时必须首先确定一个平面，即确定一个两坐标轴的坐标平面，在此平面中可以进行刀具半径补偿， G17到G19 各自的含义见表 4-3 。

66．圆弧插补．圆弧插补G02/G03G02/G03圆弧插补指令G02/G03是圆弧运动指令。它是用来指令刀具在给定平面内以F进给的速

度，作圆弧插补运动的指令。G02/G03是一种模态指令。（（ 11）指令格式）指令格式

G02 I J F ； （G17） X Y

G03 R F ；

在指令格式中， I 、 J 为圆弧中心地址， R 为圆弧半径，其他内容及字符的含义见表 4-4 。

（ 2 ）顺、逆时针圆弧插补的判断在使用 G02 或 G03指令之前需要判别刀具在加工零件时，是沿

什么路径在作圆弧插补运动的，是按顺时针还是逆时针方向路线在前进的。其判别方法简述为：视线沿着垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，刀具插补方向为顺时针即为 G02 ，相反则为 G03 。

77．暂停功能．暂停功能G04G04（（ 11）按时间计的暂停指令：）按时间计的暂停指令：

（G94）G04

指令格式：G94 G04 X_ 或G94 G04 P_；在每分进给方式（G94）中，指定指令G04按设定的时间延迟了下一个程序段的执行，对

于地址P，不能用小数点，否则将忽略小数点后的部分。编程规范如下：

G04 X500； 暂停时间=0.5sec

G04 X5000； 暂停时间=5.0 sec

G04 X5.0； 暂停时间=5.0 sec

G04 P5000； 暂停时间=5.0 sec

G04 P12.345； 暂停时间=0.012 sec

（（ 22）按圈数计的暂停指令（）按圈数计的暂停指令（G95G95））G04G04

在每转进给方式（ G95 ）下，推迟到主轴已经旋转了设定的圈数以后，才开始下一个程序的执行，对于地址P ，不能用小数点，否则将忽略小数点之后的部分。编程规范如下：

G04 X500； 暂停时间=0.5r

G04 X5000； 暂停时间=5.0 r

G04 X5.0； 暂停时间=5.0 r

G04 P5000； 暂停时间=5.0 r

G04 P12.345； 暂停时间=0.012 r

88．刀具补偿功能 ．刀具补偿功能 （（ 11）刀具长度补偿）刀具长度补偿 //取消：取消：G43G43、、G44/G49G44/G49

G43 刀具长度正补偿；G44 刀具长度负补偿；G49 取消刀具长度补偿。

（（ 22）刀尖半径补偿）刀尖半径补偿 //取消取消

刀具补偿地址D 中的半径补偿值必须与 G41/G42 一起执行方能生效。

99．可设定的零点偏置．可设定的零点偏置G54~G59G54~G59G54； 第一可设定零点偏置G55； 第二可设定零点偏置G56； 第三可设定零点偏置G57； 第四可设定零点偏置G58； 第五可设定零点偏置G59； 第六可设定零点偏置

1010．自动返回参考点．自动返回参考点G28G28

指令格式：

G91 G28 X…Y…Z…

4.2.3 4.2.3 主轴及辅助功能指令主轴及辅助功能指令11．主轴功能指令．主轴功能指令指令格式：S_M03（M04）22．辅助功能指令．辅助功能指令

（1）关于停止的辅助功能指令（M00、M01、M02、M30）M00：程序停止。在程序执行过程中，系统读取到M00指令时，无条件停止程序执行，待重

启动后继续执行；

M01：选择停止。在程序执行过程中，系统读取到M01指令时，有条件停止程序执行，待重启动后继续执行；

M02：程序结束。程序执行完毕，光标定于程序结尾处；M30：程序结束。程序执行完毕，光标返回至程序开始处。

（2）主轴旋转M代码

（M03、M04、M05）

M03——主轴正转；

M04——主轴反转；

M05——主轴停止旋转。

（3）冷却控制M代码

（M07、M08、M09）

M07——冷却汽雾开；

M08——冷却液开；

M09——关闭冷却液、汽。

（4）子程序功能 M 代码。M98——子程序调用M 代码。指令格式：M98 P…L…；在这条指令中，子程序程序号由 P定义，并且执行L次。如L省略，执行次数为1

次，子程序最多可重复4次。M99——子程序结束。

4.2.4 4.2.4 进给功能指令进给功能指令11．快速进给率．快速进给率

每个轴的快速进给率能够分别设定，可设定的快速进给率的范围是从1mm/min到240000 mm/min 。快速进给率应用于G00 ， G27 ， G28 ， G29 ， G30 和 G60 等指令。

22．切削进给率．切削进给率FF切削进给率必须用地址F和一个八位数字（F8 直接指定）来指定。

33．非同步．非同步 //同步进给同步进给G94/G95G94/G95进给运动速度指令字的单位由切削进给速度转换功能指令（ G

94/G95 ）定义，如：G94—— 定义分进给，即每分钟进给量（ mm/min ）。G95—— 定义转进给，即每转进给量（ mm/r ）。

4.2.5 4.2.5 刀具功能指令刀具功能指令指令格式：T03 M06 T00； 调用刀位号为 03 的刀具刀具功能也叫T— 代码功能。此功能用来选择刀具号，对此NC 系统，

T 功能允许用地址T 后跟三位数的指令选择最多 1000 个刀号（ 0到999 ）。可是，对本机床能够选择的刀号的最大数量仅为 24 。

4.2.6 4.2.6 固定循环切削功能指令固定循环切削功能指令11．点钻循环．点钻循环G81G81指令格式：G81 [Xx Yy] Rr Zz；执行过程如图4-18 所示。Xx Yy—— 点钻孔的坐标；Rr —— 点钻参考平面高度；Zz —— 孔的最后钻深。

22．间歇钻循环．间歇钻循环G83G83G83 [Xx Yy] Rr Zz Qtz Ffo [Ddo Kko Iio Jjo （ Bb0 ） ]

Xx Yy—— 点钻孔的坐标； Rr —— 点钻参考平面高度；Zz—— 孔的最后钻深； tz—— 每次进刀的切削深度；

io——进给倍率的距离；

do——快速进给停止的余量；

jo(b0)——进给倍率（%）；

ko——从R点到切削进给起点的距离；

fo——进给率。

33．高速间歇钻．高速间歇钻G73G73G73 [Xx Yy] Rr Zz [Qtz] [Ptc] Ffo [ Ddo Kko Iio Jjo （Bb0） ]

tz——每次进刀的切削深度； jo(bo) ——进给倍率（%）；tc——停顿时间或主轴旋转的圈数； fo——进给率；do——返回距离；

f1——加倍率后的进给率；

ko——从R点到切削进给起点的距离；

f2——返回速度（固定的）；

io——进给倍率的距离。

44．镗孔循环．镗孔循环G76G76G76 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc Qq0] Ff1 [Ddo Jjo （Bb0） ]

tc——停顿时间或主轴旋转的圈数；jo(b0)——如果设0或不设，则在结束加工之后，M03输出，如果设除了0以外的值，则在结束加工

之后，M04输出；f1——进给率；q0——在xy平面上的让刀量；do——离R点的距离。

55．铰孔循环．铰孔循环G85G85G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 Ddo ]

执行过程如图4-24所示。tz——停顿时间或主轴旋转的圈数；do——离R点的距离；fo——进给率0；f1——进给率1。

66．攻丝循环．攻丝循环G84G84

G84 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc] Ffo [Jjo （ Bb0 ） Ddo Hho Kko]

Tc——停留时间；d0—— 离R点的距离；f0—— 进给率；

h0——同步 /非同步攻丝的选择标志和在同步攻丝循环期间的返回速度倍率（%）： h0=0表示非同步攻丝循环 h0>表示同步攻丝循环

jo(b0)——1．M04输出之前在孔底的停顿——2．M04输出之后在孔底的停顿——3．M03输出之前在R点的停顿

k0——离R点的距离。

4.2.7 4.2.7 子程序子程序在程序编写过程中，常把一些在程序执行时经常重复使用的程序段

写成独立的一个程序，在适当时候利用一些指令直接调用，这样的独立程序即为子程序。

11．刀具选择．刀具选择（ 1 ）端面加工选用 65mm硬质合金机夹式端面铣刀；（ 2 ）外圆及轮廓铣削粗加工选用 16mm两刃立铣刀；（ 3 ）外圆及轮廓铣削精加工选用 8mm四刃立铣刀；

（ 4 ） 10 孔粗加工选用 5mm 中心钻及 9.8mm麻

花钻；

（ 5 ） 10 孔精加工选用 10mm 高速钢机用铰刀；

22．工艺路线安排．工艺路线安排1 ）调用 65mm硬质合金机夹式端面铣刀粗、精加工工件端面；2 ）调用 16mm两刃立铣刀粗加工外圆及轮廓；3 ）调用 5mm 中心钻钻削 10 孔的中心孔；

4 ）调用 9.8mm麻花钻钻削 10 孔的铰孔基孔；

5 ）调用 8mm四刃立铣刀精铣外圆及轮廓；

6 ）调用 10mm 高速钢机用铰刀铰削 10+0.015 0 孔至尺寸。