第5章 数控铣床的加工程序编制

  2.连续轮廓控制功能 数控铣床通过直线与圆弧插补， 数控铣床通过直线与圆弧插补，可以 实现对刀具运动轨迹的连续轮廓控制， 实现对刀具运动轨迹的连续轮廓控制，加 工出由直线和圆弧两种几何要素构成的平 面轮廓工件。对非圆曲线（椭圆、抛物线、 面轮廓工件。对非圆曲线（椭圆、抛物线、 双曲线等二次曲线及对数螺旋线、 双曲线等二次曲线及对数螺旋线、阿基米 德螺旋线和列表曲线等）构成的平面轮廓， 德螺旋线和列表曲线等）构成的平面轮廓， 在经过直线或圆弧逼近后也可以加工。 在经过直线或圆弧逼近后也可以加工。除 此之外，还可以加工一些空间曲面。 此之外，还可以加工一些空间曲面。

  例：如图5.1所示，设置加工坐标系的 如图5.1所示， 5.1所示 程序段如下： 程序段如下： G92 X20 Y10 Z10

  上述程序段则确立了加工原点在距离刀 具起点X= 20，Y=-10，Z=-10的位置上 X=的位置上。 具起点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上。

  5.1 数控铣床程序编制的基础 数控铣床可大致分为立式、 数控铣床可大致分为立式、卧式和立卧两 用式，各类铣床配置的数控系统不同， 用式，各类铣床配置的数控系统不同，其功 能也不完全一样。除各有其特点之外， 能也不完全一样。除各有其特点之外，常具有 下列基本功能： 下列基本功能： 1.点位控制功能 1.点位控制功能 利用这一功能， 利用这一功能，数控铣床能够直接进行只需 要作点位控制的钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和 要作点位控制的钻孔、扩孔、锪孔、 镗孔等加工。 镗孔等加工。

  例：如图5.2所示，选择机床坐标系程序 如图5.2所示， 5.2所示 段如下： 段如下：

  ◆选择工件坐标系 指令： 54、 55、 56、 57、 58、 指令：G54、G55、G56、G57、G58、G59 这些指令可以分别用来选择相应的工件加工 坐标系。 坐标系。 程序格式： 54~G 00(G01) (G01 程序格式：G54 G59 G90 G00(G01) X Y Z 该指令执行后， 该指令执行后，所有坐标字指定的尺寸坐标 都是选定的工件加工坐标系中的位置。 都是选定的工件加工坐标系中的位置。这6个工 件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设定的。 CRT/MDI方式设定的 件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设定的。

  G92与G54 G59 G59指令都是用来设定工件 G92与G54~G59指令都是用来设定工件 加工坐标系的， 加工坐标系的，但它们在使用中是有区别 的： G92指令是通过程序来设定工件加工坐 G92指令是通过程序来设定工件加工坐 标系的，G92所设定的加工坐标原点是与当 标系的，G92所设定的加工坐标原点是与当 前刀具所在位置有关的， 前刀具所在位置有关的，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。G92指令程序段只是设定加 不同而改变的。G92指令程序段只是设定加 工坐标系，而不产生任何动作。 工坐标系，而不产生任何动作。 G54~G59指令程序段则可以和G00 G59指令程序段则可以和G00、 G54 G59指令程序段则可以和G00、G01 指令组合在选定的加工坐标系中进行位移。 指令组合在选定的加工坐标系中进行位移。

  例：如图5.3所示，用CRT/MDI在参数设置 如图5.3所示， CRT/MDI在参数设置 5.3所示 方式下设置了两个加工坐标系，程序段如下： 方式下设置了两个加工坐标系，程序段如下：

  3.刀具半径自动补偿功能 使用这一功能， 使用这一功能，在编程时可以很方便地 按工件实际轮廓形状和尺寸进行编程计算， 按工件实际轮廓形状和尺寸进行编程计算， 而加工中可以使刀具自动偏离工件轮廓一个 刀具半径，加工出符合标准要求的轮廓平面。 刀具半径，加工出符合标准要求的轮廓平面。 也可利用该功能， 也可利用该功能，通过改变刀具半径补 偿量的方法来弥补铣刀制造的尺寸精度误差， 偿量的方法来弥补铣刀制造的尺寸精度误差， 扩大刀具直径选用范围及刀具返修刃磨的允 许误差。 许误差。还可通过改变刀具半径补偿值的 方法，以同一加工程序实现分层铣削和粗、 方法，以同一加工程序实现分层铣削和粗、 精加工或用于提高加工精度。 精加工或用于提高加工精度。

  数控铣床在配置了数据采集系统后， 数控铣床在配置了数据采集系统后，就具 备了数据采集功能。 备了数据采集功能。数据采集系统能通过传 感器（通常为电磁感应式、 感器（通常为电磁感应式、红外线或激光扫描 对工件或实物依据（样板、模型等） 式）对工件或实物依据（样板、模型等）进行 测量和采集所需要的数据。 测量和采集所需要的数据。 目前已出现既能对实物扫描采集数据， 目前已出现既能对实物扫描采集数据，又 能对采集到的数据进行自动处理并生成数控加 工程序的系统（简称录返系统）。这种功能为 工程序的系统（简称录返系统） 那些必须按实物依据生产的工件实现数控加工 带来了很大的方便，大大减少了对实物的依赖， 带来了很大的方便，大大减少了对实物的依赖， 为仿制与逆向进行设计、 为仿制与逆向进行设计、制造一体化工作提供 了有效手段。 了有效手段。

  数控铣床是机床设备中应用非常广泛的 加工机床，它可以进行平面铣削、 加工机床，它可以进行平面铣削、平面型腔 铣削、 铣削、外形轮廓铣削和三维及三维以上复杂 型面铣削，还可以进行钻削、镗削、 型面铣削，还可以进行钻削、镗削、螺纹切 削等孔系加工。加工中心、 削等孔系加工。加工中心、柔性制造单元等 都是在数控铣床的基础上产生和发展起来的。 都是在数控铣床的基础上产生和发展起来的。

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  本章知识 掌握数控铣Leabharlann Baidu程序编制的基础 掌握数控铣床程序编制的指令

  另外， G54方式时，通过G92指令编 另外，在G54方式时，通过G92指令编 方式时 G92 程后，也可建立一个新的工件加工坐标系， 程后，也可建立一个新的工件加工坐标系， 如图5.4所示： G54方式时 5.4所示 方式时， 如图5.4所示：在G54方式时，当刀具定位 于XOY坐标平面中的（200，160）点时，执 XOY坐标平面中的（200，160）点时， 坐标平面中的 行程序段： 行程序段：

  子程序也可被视为主程序执行， ◆ 子程序也可被视为主程序执行 ， 当 直接运行到M99时 直接运行到M99时，系统将返回到主程序的 起点。 起点。 若在主程序中插入“ Pn”， ◆若在主程序中插入“/M99 Pn ，那 么在执行该程序时， 么在执行该程序时，不是返回主程序的起 而是返回到由P指定的第“ 号程序段 号程序段。 点，而是返回到由P指定的第“n”号程序段。 跳步功能是否执行， 跳步功能是否执行，还取决于跳步选择开 关的状态。 关的状态。

  ◆选择机床坐标系 指令： 指令：G53 程序格式： 程序格式：G53 G90 X Y Z G53指令使刀具快速定位到机床坐标系 G53指令使刀具快速定位到机床坐标系 中的指定位置上，其中X 中的指定位置上，其中X、Y、Z后的值为机 床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值 负值。 床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。

  ７.子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加 工同样的轮廓形状， 工同样的轮廓形状 ， 将这一轮廓形状的加 工程序作为子程序， 工程序作为子程序 ， 在需要的位置上重复 调用，就可以完成对该零件的加工。 调用，就可以完成对该零件的加工。 8.宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一 功能的一系列指令，并能对变量进行运算， 功能的一系列指令， 并能对变量进行运算， 使程序更具灵活性和方便性。 使程序更具灵活性和方便性。

  （2）加工坐标系设定 ◆设置加工坐标系 指令： 指令：G92 程序格式： 程序格式：G92 X Y Z 该指令将加工坐标系原点设定在相对 于刀具起始点的某一空间点上。 于刀具起始点的某一空间点上 。 这一指令 通常出现在程序的第一段， 通常出现在程序的第一段 ， 也可用于程序 中重新设定加工坐标系。 92指令执行后 指令执行后， 中重新设定加工坐标系。G92指令执行后， 所有坐标字指定的坐标都是该加工坐标系 中的位置。 中的位置。

  此外，通过改变刀具补偿值的正负号， 此外，通过改变刀具补偿值的正负号， 还可以用同一加工程序加工某些需要相互 配合的工件（如相互配合的凹凸模等）。 配合的工件（如相互配合的凹凸模等）。 ４.刀具长度补偿功能 利用该功能可以自动改变切削平面高 度，同时可以降低在制造与返修时对刀具 长度尺寸的精度要求， 长度尺寸的精度要求，还可以弥补轴向对 刀误差。 刀误差。

  ５.比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定 比例改变坐标值来执行。 比例改变坐标值来执行 。 镜像加工又称轴 对称加工， 对称加工 ， 如果一个零件的形状关于坐标 轴对称， 轴对称 ， 那么只要编出一个或两个象限的 程序， 程序 ， 而其余象限的轮廓就能够最终靠镜像 加工来实现。 加工来实现。 ６.旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平 面内旋转任意角度来执行。 面内旋转任意角度来执行。

  ９.特殊功能 有些数控铣床在增加了计算机仿形加 工装置后， 工装置后，可以在数控和靠模两种控制方 式中任选一种来来加工， 式中任选一种来来加工，从而扩大了机 床应用限制范围。 床应用限制范围。 具备自适应功能的数控铣床可以在加 工过程中感受到切削状况（如切削力、 工过程中感受到切削状况（如切削力、温 度等）的变化， 度等）的变化，通过适应性控制管理系统及时 控制机床改变切削用量， 控制机床改变切削用量，使铣床及刀具始 终保持最佳状态， 终保持最佳状态，从而可获得较高的切削 效率和加工质量，延长刀具常规使用的寿命。 效率和加工质量，延长刀具使用寿命。

  程序格式： 程序格式：M98 P ┇ M99 其中， 调用地址， 其中，P——调用地址，后面跟8位数字， 调用地址 后面跟8位数字， 位为调用次数， 位为子程序号。 前 4 位为调用次数 ， 后 4 位为子程序号 。 如 00071004，表示调用1004号子程序7 1004号子程序 M98 P00071004，表示调用1004号子程序7次。 调用次数为1 可省略调用次数。 调用次数为1时，可省略调用次数。 99表示子程序结束并返回到调用子程 M99 表示子程序结束并返回到调用子程 序的主程序中。 序的主程序中。

  当子程序的最后程序段只有M99时 ◆ 当子程序的最后程序段只有 M99 时 ， 子程序结束， 子程序结束，返回到调用程序段后面的一个 程序段。 程序段。 一个程序段号在M99后由P指定时， M99后由 ◆一个程序段号在M99后由P指定时，系 统执行完子程序后，将返回到由P 统执行完子程序后，将返回到由P指定的那 个程序段号上。 个程序段号上。

  5.２ 5.２ 数控铣床程序编制 １.基本编程指令的应用 （1）子程序的调用 指令： 98、 指令：M98、M99 分别表示调用子程序和子程序结束并返 回到主程序。 回到主程序。 调用子程序的程序叫作主程序。 调用子程序的程序叫作主程序。一个子 程序能调用另一个子程序，嵌套为2 程序可以调用另一个子程序，嵌套为2级， 一个调用指令可以重复一个子程序达999 999次 一个调用指令可以重复一个子程序达999次。