5数控编程G代码详解.docx
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5数控编程G代码详解
数控技术_铣削指令
1.绝对坐标和相对坐标指令：
G90、G91
功能：
设定编程时的坐标值为增量值或者绝对值。
说明：
（1）G90绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。
G90为缺省值。
（2）G91相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。
（3）G90、G91是一对模态指令，在同一程序段中只能用一种。
例：
已知刀具中心轨迹为“A→B→C”，起点为A则：
G90时：
G90G00X35.Y50.
X90.
G91时：
G91G00X25.Y40.
X55.
2.G92―――――建立工件坐标系
格式：
G92X___Y___Z___
说明：
（1）程序中如使用G92指令，则该指令应位于程序的第一句；
（2）通常将坐标原点设于主轴轴线上，以便于编程；
（3）程序启动时，如果第一条程序是G92指令，那么执行后，刀具并不运动，只是当前点被置为X、Y、Z的设定值；
（4）G92要求坐标值X、Y、Z必须齐全，不可缺省，并且不能使用U、V、W编程。
如：
G92 X10 Y10；含义为刀具并不产生任何动作，只是将刀具所在的位置设为X10 Y10。
即相当于确定了坐标系。
3.坐标系设定，G54－G59
功能：
也用来设定坐标系
说明：
（1）加工前，将测得的工件编程原点坐标值预存入数控系统对应的G54-G59中，编程时，指令行里写入G54～G59既可。
（2）比G92稍麻烦些，但不易出错。
所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。
（3）G54～G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。
（4）使用G54-G59时，不用G92设定坐标系。
G54～G59和G92不能混用。
如图2，可建立G54～G59共6个加工坐标系。
其中：
G54——加工坐标系1，G55——加工坐标系2，G56——加工坐标系3，G57——加工坐标系4，G58——加工坐标系5，G59——加工坐标系6。
例：
使用工件坐标系编程：
要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。
%3303
N01G54G00G90X40.Z30.
N02G59
N03G00X30.Z30.
N04M30
G54的确定：
首先回参考点，移动刀具至某一点A，将此时屏幕上显示的机床坐标值输入到数控系统G54的参数表中，编程序时如G54G00G90X40.Y30.，则刀具在以A点为原点的坐标系内移至（40，30）点。
这就是操作时G54与编程时G54的关系。
4.加工平面设定（插补平面选择）或指令G17、G18、G19
格式：
G17（或G18，或G19）
G17选择XOY平面插补
G18选择XOZ平面插补
G19选择YOZ平面插补
说明：
（1）适应于以下情况的平面定义：
A、定义刀具半径补偿平面；
B、定义螺旋线补偿的螺旋平面；
C、定义圆弧插补平面。
（2）当在G41、G42、G43、G44刀补时，不得变换定义平面；
（3）一般的轨迹插补系统自动判别插补平面而无须定义平面；
（4）三联动直线插补无平面选择问题；
（5）系统上电时，自动处于G17状态；
（6）注意的是，移动指令与平面选择无关，例如指令“G17G01Z10”时，Z轴照样会移动。
5.G00―――――快速定位
格式：
G00X___Y___Z____
说明：
（1）所有编程轴同时以预先设定的速度移动，各轴可联动，也可以单独运动。
（2）不运动的坐标可以省略编程，省略的坐标不作任何运动。
（3）目标点坐标值可以用绝对值，也可用增量值。
（4）G00功能起作用时，其移动速度按参数中的参数设定值运行，也可由面板上的“快速修调”修正。
（5）G00也可写成G0。
6.G01―――――直线插补
格式：
G01X___Y___Z____F___
说明：
（1）其中X、Y、Z是线性进给的终点，F是合成进给速度；
（2）不运动的坐标可以省略不写；
（3）正数省略“+”号；
（4）G01起作用时，其进给速度按所给的F值运行；
（5）G01、F都是模态（续效）指令；
（6）G01也可写成G1。
例：
如图,N30G91G01X15Y-15；相对编程
7.G02―――――顺时针圆弧插补（clockwise,CW）
格式：
其中：
X、Y、Z——X轴、Y轴、Z轴的终点坐标；
I、J、K——圆弧圆心点相对于起点在X、Y、Z轴向的增量值；
R——圆弧半径；
F——进给速率。
终点坐标可以用绝对坐标G90时或增量坐标G91表示，但是I、J、K的值总是以增量方式表示。
说明：
（1）X、Y、Z在G90时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐标值。
在G91时，圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。
I、J、K是圆心坐标，是相对于圆弧起点的增量值，I是X方向，J是Y方向，K是Z方向。
圆心坐标在圆弧插补时不得省略，不论是绝对值方式，还是增量方式，圆心坐标总是相对圆弧起点的增量值。
当系统提供R编程功能时，I、J、K可不编，当两者同时被指定时，R指令优先，I、K无效；
（2）用G02指令编程时，可以直接编过象限圆、整圆等；
注：
过象限时，会自动进行间隙补偿，如果参数区未输入间隙补偿或参数区的间隙补偿与机床实际反向间隙相差悬殊，都会在工件上产生明显的切痕。
（3）铣整圆时注意：
圆心坐标I和J不能给错，特别是I、J不能同时为0；
（5）整圆不能用R编程，因为经过同一点，半径相同的圆有无数个。
（6）ZOX、YOZ平面内的圆弧无需定义插补平面（G18、G19）。
（7）劣弧时，R为正值；优弧时，R为负值。
因为起点终点相同时存在优劣两段弧。
180°的圆弧半径值为R。
8.G03――――－逆时针圆弧插补（counterclockwise，CCW）
书写格式：
G03X___Y___I___J___F___
G03X___Y___R___F___
说明：
除了圆弧旋转方向相反外，其余与G02指令完全相同。
所谓顺时针或逆时针，是沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向看去，顺时针为G02，逆时针为G03。
例1：
优弧、劣弧、整圆的插补、增量、绝对指令练习。
图6劣弧、优弧、整圆的编程
表1劣弧、优弧的程序
类别
劣弧（a弧）
优弧（b弧）
增量编程
G91G02X30.Y30.R30.F100
G91G02X30.Y30.R-30.F100
G91G02X30.Y30.I30.J0F100
G91G02X30.Y30.I0J30.F100
绝对编程
G90G02X0Y30.R30.F100
G90G02X0Y30.R-30.F100
G90G02X0Y30.I30.J0F100
G90G02X0Y30.I0J30.F100
表2整圆的程序
类别
从A点顺时针一周
从B点逆时针一周
增量编程
G91G02X0Y0I-30.J0F100
G91G03X0Y0I0J30.F100
绝对编程
G90G02X30.Y0I-30.J0F300
G90G03X0Y-30.I0J30.F100
例2：
进给速度设为100mm/min，主轴转数800r/min，刀具恰在编程原点处。
O1（G01,G90）
N1G90G54G00X20.Y20.S800M03;
N2G01Y50.F100;
N3X50.;
N4Y20.;
N5X20.;
N6G00X0Y0M05;
N7M30;
例3：
主轴转数1000r/min,进给速度100mm/min,A为起点，B为终点。
刀具恰在编程原点处。
O2（G02，G03）
N1G90G54G02I20.F100;
N2G03X-20.Y20.I-20.;（R20.）
N3G03X-10.Y10.J-10.;（R-10.）
练习1、垂直、斜线、水平直线指令练习，F＝100mm/min，S=800r/min
练习2、大于180°弧的练习
练习3、优弧、劣弧、整圆的练习
9.Z轴移动
在实际加工中，刀具不能只在XOY平面内移动，否则刀具平行移动时将与工件、夹具发生干涉，另外在切削型腔时刀具也不能直接快速运动到所需切深，所以必须对Z轴移动有所控制。
块规（对刀块）有100.0mm、50.0mm长的，块规若太长则，对刀时手握失稳。
注：
在起刀点和退刀点时应注意，尽量避免三轴联动，要将Z轴的运动和XOY平面内的运动分成两行写，以避免三轴联动引起的不必要的碰撞。
注：
本例中不涉及刀补：
例4：
从原点上方100mm开始，切深10mm。
O1（Z轴移动例题，G90）
G90G54G00X0Y0S800M03;
Z100.0M08;
X30.Y10.;
Z5.0;
G01Z-10.0F50;（若切深为10.0mm），（Z向进给应慢些，平面进给时可提速）
Y30.F100;
X20.;
X30.Y60.;
Y70.;
X80.Y30.;
X70.;
Y10.;
X30.;
G00Z100.0M05;
X0Y0;
M30;
课下练习：
O2（Z轴移动，G91）。
10.G04―――――暂停指令
书写格式：
G04TM___
说明：
（1）程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行无进给光整加工，这时就可以用G04指令使程序暂停，用于镗平面、锪平面等场合。
当暂停时间一到，继续执行下一段程序。
暂停时间由TM后的数值说明，以秒为单位；
（2）G04的程序段里不能有其它命令。
刀补的引出：
1、数控系统控制刀具中心的运动轨迹，而由于刀具半径的存在，刀心与工件轮
廓间存在一个偏移量。
2、由引出‘1’可知：
如果按照工件的实际尺寸编程，就必须用刀补。
3、如果一个工件需多道工序，则需计算多次的刀心轨迹，若按工件的实际尺寸编程，改变刀补值即可。
11.G40―――――取消刀具补偿
格式：
G40
说明：
（1）G40必须与G41或G42成对使用；
（2）编入G40的程序段为撤销刀具半径补偿的程序段，必须编入撤刀补的轨迹，用G01或G00指令和数值；
如：
N100G40G01X0Y0；
（3）G40是模态指令，机床初始状态为G40。
注：
刀补建立和撤消只能采用G00或G01进行，而不能采用圆弧插补指令如：
G02/G03等。
12.G41―――――建立左边刀具半径补偿
格式：
G41G01X___Y___D__
说明：
（1）G41的切削方向是沿着刀具前进方向观察，刀具偏在工件的左边（假定工件不动）；
（2）G41发生前，刀具参数（D__）必须在主功能PARAM中刀具参数内设置完成；
（3）G41本段程序，必须有G01或G00功能及对应的坐标参数才有效，以建立刀补；
（4）G41与G40之间不得出现任何转移、更换平面的加工指令，如镜像，子程序等；
（5）由于当前段加工的刀补方式与下一加工段的数据有关，因此，下一段加工轨迹的数据说明，必须在10段（甚至2段）程序之内出现；
（6）当改变刀具补偿号时，必须先用G40取消当前的刀补；
（7）必须在远离工件的地方建立、取消刀补；且应与选定好的切入点和进刀方式协调，保证刀具半径补偿的有效性；如果建立刀补后需切削的第一段轨迹为直线，则建立刀补的轨迹应在其延长线S上；若为圆弧，则建立刀补的轨迹应在圆弧的切线上。
如果撤消刀补前的切削轨迹为直线，则刀具在移至目标点后应继续沿其延长线移动至少一个刀具半径后，再撤消刀补；若为圆弧，则刀具在移至目标点后应沿圆弧的切线方向移动至少一个刀具半径后，再撤消刀补。
（8）G41是模态指令。
13.G42―――――右边刀具半径补偿
格式：
G42G01X___Y___D__
说明：
除刀具在前进的右边外，与G41相同，为模态指令。
注意：
刀补建立程序段和刀补撤销程序段所使用的G01直线段必须同G40、G41或G42编在同一个程序段里，其后写上坐标参数。
在逆着另一个坐标轴看去，判断刀补方向。
各数控铣床大都具有刀具半径补偿功能，为程序的编制提供方便。
总的来说，该功能有以下几方面的用途：
（1）利用这一功能，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，而加工中使刀具中心自动偏离工件轮廓一个刀具半径，加工出符合要求的轮廓表面。
（2）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，扩大刀具直径选用范围和刀具返修刃磨的允许误差。
（3）利用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、精加工，或者用于提高加工精度。
（4）通过改变刀具半径补偿值的正负号，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。
顺铣与逆铣
铣削方式有逆铣和顺铣两种方式。
如图12所示，铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。
逆铣时，切削厚度由零逐渐增大，切入瞬时刀刃钝圆半径大于瞬时切削厚度，刀齿在工件表面上要挤压和滑行—段后才能切入工件，使已加工表面产生冷硬层，加剧了刀齿的磨损，同时使工件表面粗糙不平。
此外，（就此种加工情况而言）逆铣时刀齿作用于工件的垂直进给力F朝上，有抬起工件的趋势，这就要求工件装夹牢固。
但是逆铣时刀齿从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接影响。
顺铣时，刀齿的切削厚度从最大开始，避免了挤压、滑行现象，并且垂直进给力F朝下压向工作台，有利于工件的夹紧，可提高铣刀耐用度和加工表面质量。
与逆铣相反，顺铣加工要求工件表面没有硬皮，否则刀齿很易磨损。
对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料来说，建议采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。
但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为有利。
例一、铣外轮廓。
切削深度10mm，刀具半径20mm，材料45钢
例二、铣外轮廓。
一种为直线切线切入
一种为圆弧切入
作业：
写圆弧切入程序
例三、铣内轮廓。
例四：
（作业）
子程序的引出：
当一个零件包括重复的图形时，可以把这个图形编成一个子程序存在存储器中，使用时反复调用；或者被切工件较厚需要分层铣削时，将工件编程子程序，子程序中尤其是Z向用相对坐标编程，反复调用几次则实现厚工件的分层加工。
子程序的有效使用简化程序并缩短检查时间，提高编程效率，节省磁盘空间。
14.M98、M99―――子程序调用
格式：
M98P___L___
说明：
（1）子程序是以O开始，以M99结尾的，子程序是相对于主程序而言的；
（2）M98置于主程序中，表示开始调用子程序；
（3）M99置于子程序中，表示子程序结束，返回主程序；
（4）P____为程序号，L___为调用次数；
（5）主程序与子程序间的模态代码互相有效；
如主程序中使用G90模式，调用子程序，子程序中使用G91模式，则返回主程序时，在主程序里G91模式继续有效。
（6）在子程序中多使用G91模式编程；
（7）在半径补偿模式下，如无特殊考虑，则应避免主子程序切换；
（8）子程序可多重调用，最多可达四重。
（9）每次调用子程序时的坐标系，刀具半径补偿值、坐标位置、切削用量等可根据情况改变。
例：
加工两个工件，编制程序。
Z轴开始点为工件上方100mm处，切深10mm。
例2：
Z轴起始高度100mm，切深10mm，使用L指令。
15.M21、M22、M23――――对称于X、Y轴镜像（取反），取消
格式：
M21（M22）
说明：
（1）M21、M22、M23不是ISO标准指令，而是特指FANUC系统；
（2）当只对X轴或Y轴镜像时，刀具的实际切削顺序将与源程序相反，刀补矢量方向相反，圆弧插补转向相反。
当同时对X和Y轴镜像时切削顺序、刀补、圆弧时针方向均不变。
（3）镜像功能必须在工件坐标系坐标原点开始使用，在回到原点处取消镜像。
（4）各镜像指令必须单独编写一个程序段。
不允许与其它指令共用一个程序段；
如：
G00X0Y0M21非法
（5）镜像加工程序中不允许带有转移性质的指令；
（6）镜像加工程序不允许嵌套使用。
（7）使用镜像功能后必须用M23取消镜像。
（8）对称在飞机零件图纸中常见，往往是左件如图、右件对称。
编程时只编一个就行，另一件打对称。
对称后有一个顺铣，另一个就逆铣了，但这种加工方法不适用于精加工，所以要求左右件分别编程，保证都是顺铣。
现在软件也方便，在CATIA软件上打对称很方便，在CATIA上打对称出来的程序都是顺铣的，与M21、M22不一样。
俄罗斯用反转铣刀（主轴反转，并用特殊刀），来保证对称后也是顺铣。
例：
Z轴起始高度100mm，切深10mm，材料45＃钢
16.固定循环
固定循环的引入：
在数控加工中常遇到孔的加工，如定位销孔、螺纹底孔、挖槽加工预钻孔等。
采用立式加工中心和数控铣床进行孔加工是最普通的加工方法。
数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。
例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速接近工件、工作进给（慢速钻孔）、快速退回等一系列典型的加工动作，这样就可以预先编好程序，存储在内存中，并可用一个G代码程序段调用，称为固定循环。
以简化编程工作。
孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80～G89。
我们主要学习FANUC系统的G81、G73、G83（连续、断屑、排屑）指令。
（深孔加工较为困难，在深孔加工中除合理选择切削用量外，还需解决三个主要问题：
排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。
）G81为连续屑普通钻孔指令，G73和G83两个指令均用于深孔加工G73为高速深孔往复排屑钻指令，G83为深孔往复排屑钻指令。
表1cannedcycle
Gcode
Drilling（-Zdirection）
Operationatthebottomofthehole
Retraction（+Zdirection）（退刀动作）
Application
G73
Intermittedfeed
（间歇进给）
-
Rapidtraverse
（快速进给）
High-speedPeckdrillingcycle
G74
Feed
（切削进给）
Dwell-spindleCw
（暂停主轴正转）
feed
Left-handtappingcycle
G76
feed
Orientedspindlestop（主轴准停）
Rapidtraverse
Fineboringcycle
G80
-
-
-
cancel
G81
Feed
-
Rapidtraverse
Drillingcycle,spotdrillingcycle
（钻，点钻）
G82
Feed
Dwell
（暂停）
Rapidtraverse
Drillingcycle,counterboringcycle
（钻，镗阶梯孔）
G83
Intermittedfeed
-
Rapidtraverse
Peckdrillingcycle
G84
Feed
Dwell－spindleCCw（暂停主轴反转）
Feed
tappingcycle
（攻丝）
G85
Feed
-
Feed
Boringcycle
G86
Feed
Spindlestop
Rapidtraverse
Boringcycle
G87
Feed
SpindleCW
Rapidtraverse
BackBoringcycle
（反镗）
G88
Feed
Dwell-spindlestop
（暂停主轴停）
Manual
（手动）
Boringcycle
G89
Feed
Dwell（暂停）
Feed
Boringcycle
孔加工的动作步骤：
孔加工通常由下述6个动作构成，如图2-29所示。
（1）快速移动至（X，Y，Z）坐标；
（2）沿Z轴定位到R点（定位方式取决于上次是G00还是G01）；
（3）孔加工（或切削进给加工）；
（4）在孔底的动作；
（5）返回到R点（参考点）；
（6）快速返回到初始点。
固定循环的程序格式如下：
说明：
G98——返回初始平面；
G99——返回R点平面；
G——固定循环代码G73、G74、G76和G81～G89之一；
X、Y——加工起点到孔位的距离（G91）或孔位坐标（G90）；
R——初始点到R点的距离（G91，此时R为负值）或R点的坐标（G90）；
Z——R点到孔底的距离（G91，此时Z为负值）或孔底坐标（G90）；
Q——每次进给深度（G73/G83）；
I、J——刀具在轴反向位移增量（G76/G87）；
P——刀具在孔底的暂停时间；
F——切削进给速度；
L——固定循环的次数，缺省为1。
固定循环的数据表达形式可以采用绝对坐标（G90）和相对坐标（G91）表示，如图2-30所示，其中图7a）是采用G90的表示；图7b）是采用G91的表示。
固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。
数据形式（G90或G91）在程序开始时就已指定，因此在固定循环程序格式中可不注出。
孔加工指令为续效指令，直到G80或G00、G01、G02、G03出现，从而取消钻孔循环。
16-1．钻孔循环（中心钻）指令G81
格式：
说明：
G81钻孔动作循环，包括X，Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。
注意的是，如果Z方向的移动量为零，则该指令不执行。
G81指令动作循环如图1所示。
例一：
如图2所示，G81的固定循环指令练习
例二：
如图3所示，G81、L的固定循环指令练习
16-2．高速深孔加工循环指令G73
格式：
G73X_Y_Z_R_Q_P_F_L_；
说明：
X、Y——待加工孔的位置；
Z——孔底坐标值（若是通孔，则钻尖应超出工件底面）；
R——参考点的坐标值（R点高出工件顶面2～5mm）；
Q——每一次的加工深度；
F——进给速度（mm/min）；
G98——钻孔完毕返回初始平面；
G99——钻孔完时返回参考平面（即R点所在平面）。
D——每次退刀距离。
图2-31G73循环图2-32深孔加工实例
G73用于Z轴的间歇进给，使较深孔加工时容易断屑，减少退刀量，可以进行高效率的加工。
G73指令动作循环见图2-31所示。
注意当Z、Q、D的移动量为零时，该指令不执行。
【例2-7】使用G73指令编制如图2-32所示深孔加工程序，设刀具起点距工件上表面42mm，距孔底80mm，在距工件上表面2mm处（R点）由快进转换为工进，每次进给深度10mm，每次退刀距离5mm。
解：
深孔的
升级会员 