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第四章 数控铣床/加工中心加工基础
§4-1 数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
§4-3 孔加工固定循环功能
§4-4 综合零件编程实例
§4-5 数控铣床/加工中心的操作
§4-6 数控铣床/加工中心加工实训课题
第四章 数控铣床/加工中心加工基础
知识目标
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（1）掌握FANUC 0i坐标系设定指令G92、G54～G59的应用。
（2）掌握FANUC 0i常用准备功能指令（G17/G18/G19、G90/G91、G00、G01、G02/G03、G04、G27、G28、G29、G40、G41、G42、G43、G44、G49）格式与应用。
（3）掌握加工中心换刀程序的编制。
技能目标
教学重点
（1）FANUC 0i坐标系设定指令G92、G54～G59的应用。
（2）常用准备功能指令等编程格式及应用。
（1）G92指令的应用。
（2）刀具圆弧半径补偿指令G40、G41、G42的应用。
（3）刀具长度补偿（G43、G44、G49）的应用。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
教学难点
教学流程
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
复习提问
新课引入（问题引入）
第三章我们学习了数控车床的编程知识，大多数同学掌握了数控车床典型零件的编程，在此基础上，我们学习数控铣床/加工中心的编程知识。通过前面参观和学习，数控车床与数控铣床/加工中心有何区别？
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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一、坐标系的设定
1．使用G92建立工件坐标系
（1）指令格式
1）使用G92指令建立工件坐标系的实质是把当前位置设为指令所指定的刀位点的坐标值。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（2）指令说明
G92 X Y Z ；
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2）采用G92指令设定的工件坐标系不具有记忆功能，当机床关机后，设定的坐标系即消失，因此，G92指令设定坐标系的方式通常用于单件加工。
3）程序在执行G92指令时，X、Y、Z轴均不移动，但显示器上的坐标显示会发生改变。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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2．使用G54～G59建立工件坐标系
（1）指令格式
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
G54；第一工件坐标系
G55；第二工件坐标系
G56；第三工件坐标系
G57；第四工件坐标系
G58；第五工件坐标系
G59；第六工件坐标系
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（2）指令说明
1）工件坐标系设定过程：选择装夹后的工件上的编程原点，找出该点在机床坐标系中的绝对值，将这些值通过机床面板输入机床偏置储存器参数中，从而将零点偏移至此点。工件坐标系与机床坐标系的关系如图所示。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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2）通过G54～G59设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系也将保留，因此，通常适用于批量加工。
3）系统接通电源后自动选择G54坐标系。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
提示：在实际加工中很少采用G92来设定工件坐标系，通常采用G54～G59来设定。
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二、FANUC 0i系统常用准备功能指令
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
当机床坐标系及工件坐标系确定后，对应地就确定了三个坐标平面，即XY平面、ZX平面和YZ平面，可分别用G17（XY平面）、G18（ZX平面）和G19（YZ平面）表示三个平面。
1．平面选择指令（G17/G18/G19）
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2．绝对坐标与增量坐标指令（G90/G91）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
FANUC 0i数控铣床代码中，绝对坐标指令用G90来表示。程序中坐标功能字后面的坐标以原点作为基准，表示刀具终点的绝对坐标，如图所示。
（1）绝对坐标指令（G90）
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（2）增量坐标指令（G91）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
FANUC 0i数控铣床中，增量坐标指令用G91来表示。程序中坐标功能字后面的坐标以刀具起始点作为基准，表示刀具终点相对于刀具起始点坐标值的增量。
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3．快速点定位指令（G00）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（1）指令格式
G00 X Y Z ；
X、Y、Z：快速进给的终点。在使用绝对值指令时，X、Y、Z是终点在工件坐标系中的坐标值；在使用增量值指令时，X、Y、Z是刀具移动的距离（即刀具移动终点相对于起点的增量）。
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（2）示例
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
如图所示，使用 G00 编程，要求刀具从 A 点快速定位到 B 点。
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2．直线插补指令（G01）
（1）指令格式
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
G01 X Y Z F ；
X、Y、Z：刀具目标点的坐标值。在使用绝对坐标 G90 时，该点即为工件坐标系坐标；在使用增量坐标 G91 时，该点即为工件坐标系中相对于起点的增量坐标。
F：刀具切削进给的合成进给速度。
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（2）示例
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
如图所示，用直线插补指令编制从 A 点线性进给到 B 点（此时的进给路线是从 A → B 的直线）的程序。
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（2）指令说明
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1）G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。
2）采用G90编程时，X、Y、Z为圆弧终点在工件坐标系中的绝对坐标值；采用G91编程时，X、Y、Z为圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标值。
3）编制整圆加工时，不能用R方式编程，只能采用I、J、K方式。
4）G02/G03指令中各参数的含义与数控车床相同
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5．圆弧插补指令（G02/G03）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（1）指令格式
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顺时针和逆时针圆弧插补的判断方法如下：观察者逆着垂直于插补平面的第三轴看圆弧的运动轨迹，若为顺时针转动则是顺时针插补,若为逆时针转动则是逆时针插补，如图所示。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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（3）示例
例1 使用 G02 对图所示圆心角小于180°的圆弧 a 和大于180°的圆弧 b 编程。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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例2 使用 G02/G03 对图4-17所示的整圆编程。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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6．程序暂停（G04）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（1）指令格式
G04 X__；或G04 P__；
X后面可用带小数点的数，单位为s（秒）；P后面的数字不允许用小数点，单位ms（毫秒）。
（2）指令说明
执行此指令时，加工进给将暂停X或P所设定的时间，然后自动开始执行下一程序段。
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7．返回参考点指令（G27、G28、G29）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（1）返回参考点校验指令（G27）
1）指令格式
G27 X Y Z ；
2）指令说明
①G27用于检查刀具是否正确返回程序中指定的参考点位置。
②执行G27的前提是机床在通电后已返回过一次参考点，否则G27指令无效。
③不能在刀具补偿方式下使用该指令
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（2）自动返回参考点指令（G28）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1）指令格式
G28 X Y Z ；
2）指令说明
①执行该指令时，可以使刀具以点位方式经中间点返回参考点，中间点的位置由该指令后的X、Y、Z值决定。
②返回参考点过程中设定中间点的目的是防止刀具在返回参考点过程中与工件或夹具发生干涉
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（3）自动从参考点返回指令（G29）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1）指令格式
G29 X Y Z ；
2）指令说明
执行这条指令，可以使刀具从参考点出发，经过一个中间点到达这个指令后X、Y、Z坐标值所指定的位置。G29中间点的坐标与前面G28所指定的中间点坐标为同一坐标值。因此，该条指令只能出现在G28指令的后面。
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（4）G28与G29的动作过程
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
G28 G90 X1000.0 Y500.0；
G28动作过程：A→B→R
G29 X1300.0 Y200.0；
G29动作过程：R→B→A
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8．刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
刀具半径补偿指令共有三个，G41 为刀具半径左补偿，G42 为刀具半径右补偿，G40 为取消刀具半径补偿，如图所示。
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（1）指令格式
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1）建立刀具半径补偿指令
G17 G41/G42 G00/G01 X __ Y __ D __；
G18 G41/G42 G00/G01 X __ Z __ D __；
G19 G41/G42 G00/G01 Y __ Z __ D __；
2）取消刀具半径补偿指令
G17 G41/G42 G00/G01 X __ Y __ D __；
G18 G41/G42 G00/G01 X __ Z __ D __；
G19 G41/G42 G00/G01 Y __ Z __ D __；
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（2）指令说明
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1）在进行刀具半径补偿前，必须用 G17 、G18、G19 指定刀具半径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。
2）刀具半径补偿指令程序就是在原 G00 或 G01 移动指令的格式上加了 G41 或 G42、G40 以及 D __ 的指令代码。
3）X、Y、Z 及其坐标值按 G00 及 G01 的格式编程，与不考虑刀补时一样编程计算。
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§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
4）无刀具半径补偿指令时刀具中心是走在工件轮廓线上的；有刀径半径补偿指令时刀具中心是走在工件轮廓线的一侧，刀具刃口走在工件轮廓线上。
5）实际编程时，应根据是加工外形还是加工内孔以及整个切削走向等来确定刀具半径补偿。当将刀具半径设置为负值时，G41 和 G42 的执行效果将互相替代。
6）D 为刀具半径补偿寄存器的地址字，在补偿寄存器中存有刀具半径补偿值。刀具半径补偿值有 D00～D99 共 100 个地址号可用。其中，D00 已为系统留作取消刀径半径补偿专用。补偿值可在 MDI 方式下键入。
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（3）示例
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
编制如图所示零件的精加工程序。
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9．刀具长度补偿（G43、G44、G49）
（1）指令格式
G43 G00/G01 Z H ；G44 G00/G01 Z H ；G49；
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1）G43为刀具长度正补偿，G44为刀具长度负补偿，如图所示；G49为刀具长度补偿取消；Z值为刀具移动量；H为刀具长度补偿值设定代码，可由MDI操作面板预先设在偏置储存器中。
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2）使用G43、G44指令时，无论用绝对值还是增量值编程，程序中指定的Z轴移动的终点坐标值都要与H所指定寄存器中的偏移量进行运算，执行G43时相加，执行G44时相减，然后把运算的结果作为终点坐标值进行加工。
执行G43时：Z实际值＝Z指令值＋（H××）
执行G44时：Z实际值＝Z指令值－（H××）
3）采取取消刀具长度补偿指令G49或用G43 H00和G44 H00可以撤销刀具长度补偿。
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
想一想
1.若 H01 中输入的是 5 mm，执行下列程序段，刀具实际移动的距离是多少？
（1）G91 G43 G01 Z﹣20.0 H01 F100；
（2）G91 G44 G01 Z﹣20.0 H01 F100；
2.若 H01 中输入的是﹣5 mm，执行下列程序段，刀具实际移动的距离是多少？
（1）G91 G43 G01 Z﹣20.0 H01 F100；
（2）G91 G44 G01 Z﹣20.0 H01 F100；
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
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三、加工中心的编程
1．加工中心的选刀与换刀
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
（1）选刀
指令格式为：T××；
（2）换刀
指令格式为：M06；
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2．加工中心常用换刀程序
方法一：N60 G28 Z0 T03 M06；
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
方法二：…
N60 G01 Z__ T02；
…
N120 G28 Z0 M06；
N130 G01 Z__ T03；
学习评价
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1．G54～G59如何建立坐标系的？
2．执行G00时，各轴的运行速度是否一样，运动轨迹是否是直线？
3．圆弧插补指令中I、J、K与R使用时有何规定？
4．G27、G28、G29指令中X、Y、Z各为那个点的坐标值？
5．刀具半径左补偿和刀具半径右补偿是如何区分的？
6．执行G43、G44时，刀具的实际偏移量是如何计算的？
知识总结与提升
§4-2 数控铣床/加工中心编程基础
1．使用G92指令建立坐标系比较麻烦，故使用较少。
2．建立坐标系时，出于安全考虑，对于初学者，建议使用G54～G59指令。
3．用G54～G59建立工件坐标系时，可以使用“测量”软键快速输入。
4．顺时针圆弧插补和逆时针圆弧插补判断时，注意第三轴的观看方向。
5．半径补偿编程时常出现过切现象，主要是因：加工半径小于刀具半径的内圆弧、被铣削槽底宽小于刀具直径、无移动类指令。
6．装刀有任选刀座装刀方式和固定刀座装刀方式之分，选刀有顺序选刀和随意选刀之分，教学时应和实操中的机床相联系。

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