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1、第第4 4章章 FANUC 0i MCFANUC 0i MC数控系统数控系统 坐标系指令坐标系指令1坐标轴运动指令坐标轴运动指令 2返回参考点指令返回参考点指令 3 主轴运动指令主轴运动指令4 进给功能指令进给功能指令任务任务5刀具补偿功能指令刀具补偿功能指令 任务任务6辅助功能指令辅助功能指令 任务任务7 简化编程指令简化编程指令任务任务8固定循环指令固定循环指令任务任务9子程序调用指令子程序调用指令 任务任务10用户宏程序用户宏程序 任务任务11任务任务1 1 坐标系指令坐标系指令阶段阶段1 单位设定指令单位设定指令G20、G21 单位设定指令的格式如下：G20/G21；其中，G20是英制
2、输入制式；G21是公制输入制式。阶段阶段2 绝对值编程指令绝对值编程指令G90 与相对值编程指令与相对值编程指令G91 1.指令格式 绝对值编程指令与相对值编程指令的格式如下：G90/G91；2.指令功能 G90、G91指令用于设定坐标输入方式。G90指令用于建立绝对坐标输入方式，移动指令目标点的阶段阶段3 加工平面设定指令加工平面设定指令G17、G18、G19 1.指令格式 加工平面设定指令的格式如下：G17/G18/G19；2.指令功能 平面设定指令G17、G18、G19分别用来指定程序段中刀具的插补平面和刀具半径补偿平面，如图4-2所示。3.指令说明 G17指令选择XY平面，一般系统默认
3、为G17；G18指令选择ZX平面；G19指令选择YZ平面。图4-2加工平面设定（a）G17指令；（b）G18指令；（c）G19指令阶段阶段4 选择机床坐标系指令选择机床坐标系指令G53 选择机床坐标系指令的格式如下：G53 G90 XYZ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，如图4-3所示，其中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，均为负值。图4-3选择机床坐标系指令G53坐标系中的坐标值（也称为起刀点或换刀点）。操作者必须在工件安装后检查或调整刀具刀位点，以确保机床上设定的工件坐标系与编程时在零件上所规定的工件坐标系在位置上重合一致。对于尺寸较复杂的工件，为了计算简单，在编
4、程中可以任意改变工件坐标系的程序零点。图4-4G92设定工件坐标系 2.选择工件坐标系指令G54G59 在数控铣床中有两种设定工件坐标系的方法：一种方法如图4-4所示；另一种方法如图4-5所示，通过与机床坐标系XYZ的相对位置建立工件坐标系。例如，有的数控系统用G54指令的X、Y、Z坐标表示工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。（1）指令格式。选择工件坐标系指令的格式如下：G54G59 G90 G00/G01 X Y Z(F)；该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。（2）指令说明。G54G59指令程序段可以和
5、G00、G01指令组合。例如，程序段“G54 G90 G01 X10 Y10；”可使运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的X10 Y10 点上。G54G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI 方式修改。当执行程序段“G92 X10 Y10；”时，常会认为刀具在运行程序后到达X10 Y10 点。其实，G92指令程序段只是设定加工坐标系，并不产生任何动作，这时刀具已在加工坐标系中的 X10 Y10点上。图4-6选择工件坐标系实例任
6、务任务2 2 坐标轴运动指令坐标轴运动指令 阶段阶段1 快速定位指令快速定位指令G00 1.指令格式 快速定位指令的格式如下：G00 XYZ；2.指令功能 G00指令使刀具以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给出的目标位置，只能用于快速定位，不能用于切削加工。例如，程序段“N05 G00 X0 Y0 Z100；”将使刀具快速移动到(0，0，100)的位置。4.编程举例 如图4-8所示，刀具从A点直线插补至B点，使用绝对坐标方式编程如下：绝对坐标方式：G90 G01 X60 Y30 F200；增量坐标方式：G91 G01 X40 Y20 F200；图4-8直线插补阶段阶段3 圆弧插补指令圆
7、弧插补指令G02、G03 1.指令格式（1）在XY平面，圆弧插补指令的格式如下：G17 G02/G03 XYR IJF；（2）在ZX平面，圆弧插补指令的格式如下：G18 G02/G03 XZR IKF；（3）在YZ平面，圆弧插补指令的格式如下：G19 G02/G03 YZR JKF；2.指令功能 G02、G03指令用于在指定平面内使刀具做圆弧插补运动。3.指令说明（1）圆弧的顺逆时针方向如图4-9所示，从圆弧所在平面的垂直坐标轴的负方向看去，G02为顺时针方向，G03为逆时针方向。图4-9顺逆圆弧的区分图4-10圆弧插补图4-11整圆加工（2）F代码规定了沿圆弧切向的进给速度。（3）X、Y、Z
8、为圆弧终点坐标值，如果采用增量坐标方式G91，X、Y、Z表示圆弧终点相对于圆弧起点在各坐标轴方向上的增量。（4）I、J、K表示圆弧圆心相对于圆弧起点在各坐标轴方向上的增量，与G90或G91的定义无关。（5）R表示圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角为0180时，R后面值为正；圆心角为180360时，R后面值为负。（6）I、J、K的值为零时可以省略。（7）在同一程序段中，如果I、J、K与R同时出现则R有效。4.编程举例（1）如图4-10所示，设起刀点在坐标原点O，刀具沿ABC路线切削加工，使用增量坐标方式编程如下：N10 G92 X0 Y0 Z0；N20 G91 G00 X200 Y40；N30 G0
9、3 X-60 Y60 I-60 F100；N40 G02 X-20 Y-40 I-50；使用绝对坐标方式编程如下：N10 G92 X0 Y0 Z0；N20 G90 G00 X200 Y40；N30 G03 X140 Y100 I-60 F100；N40 G02 X120 Y60 I-50；阶段阶段4 暂停指令暂停指令G041.指令格式 暂停指令的格式如下：G04X；P；2.指令功能 G04指令可使刀具做短暂的无进给光整加工。3.指令说明（1）地址码X可用小数，单位为s。（2）地址码P只能用整数，单位为ms。任务任务3 3 返回参考点指令返回参考点指令阶段阶段1 自动返回参考点指令自动返回参考点
10、指令G28 1.指令格式 自动返回参考点指令的格式如下：G28 XYZ；自动返回参考点指令G28动作如图4-12所示。2.指令功能 G28指令使刀具经指定的中间点快速返回参考点，如果没有设定换刀点，那么参考点指的是回零点，即刀具返回至机床的极限位置；如果设定了换刀点，那么参考点指的是换刀点，通过返回参考点能消除刀具在运行过程中的插补累积误差。指令中设置中间点的意义是设定刀具返回参考点的走刀路线。3.指令说明（1）程序段中的坐标值为中间点坐标。（2）刀具返回参考点时应避免与工件或夹具发生干涉。（3）通常G28指令用于返回参考点后自动换刀，执行该指令前必须取消刀具半径补偿和刀具长度补偿。图4-12
11、自动返回参考点指令动作即表示目标点相对于G28中间点的增量。（3）如果在G29指令前，没有G28指令设定中间点，执行G29指令时，则以工件坐标系零点作为中间点。4.编程举例 如图4-13所示，刀具从A点经过中间点B返回参考点R，换刀后再经过中间点B到C点定位，使用绝对坐标与方式编程如下。N10 G90 G28 X130 Y70；当前点ABR N20 M06；换刀 N30 G29 X180 Y30；参考点RBC 使用增量坐标方式编程如下。N10 G91 G28 X100 Y20；N20 M06 N30 G29 X50 Y-40；图4-13自动返回参考点阶段阶段4 参考点返回检查指令参考点返回检查
12、指令G27 1.指令格式 参考点返回检查指令的格式如下：G27 XY；2.指令功能（1）G27指令用于检查机床是否能准确返回参考点。（2）执行G27指令后，返回各轴参考点指示灯分别点亮。当使用刀具补偿功能时，指示灯是不亮的，所以在取消刀具补偿功能后，才能使用G27指令。当返回参考点校验功能程序段完成，需要使机械系统停止时，必须在下一个程序段后增加M00或M01等辅助功能或在单程序段情况下运行。任务任务4 4 主轴运动指令主轴运动指令阶段阶段1 主轴转速功能主轴转速功能S表示方法表示方法 主轴转速功能S表示机床主轴的转速。由S和其后的若干数字组成，其表示方法有以下两种：1.线速度表示法 在恒线速
13、状态下，S表示切削点的线速度，单位为m/min。例如，S50表示切削点的线速度恒定为50m/min。2.转速表示法 S表示主轴转速，单位为r/min。例如，程序段“M03 S1200”；表示主轴转速为1 200r/min，正转。阶段阶段2 其他作用其他作用在具有恒线速功能的机床上，S代码还有如下作用：1.恒线速控制 恒线速控制的编程格式如下：G96 S；S后面的数字表示的是恒定的线速度，单位为m/min。2.恒线速取消 恒线速取消的编程格式如下：G97 S；S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。例如，程序段“N10 G97 S2800；”表示恒线速控制
14、取消后主轴转速2 800 r/min。3.最高转速限制 最高转速限制的编程格式如下：G92 S；S后面的数字表示的是最高转速，单位为r/min。例如，程序段“N10 G92 S1800；”表示最高转速限制 为1 800 r/min。当工件直径变化时，主轴的转速随着直径的减小而增大。一般来说，S指令均和M指令一起使用。在FANUC系统中一般用M03或M04指令与S指令一起指定主轴的转速。任务任务5 5 进给功能指令进给功能指令阶段阶段1 每分钟进给量每分钟进给量1.指令格式每分钟进给量的编程格式如下：G94 F；其中，F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mmmin。例如，程序段“G94 80
15、；”表示进给量为80mmmin。2.指令说明 G94程序段“每分钟进给”，F的单位依据G20/G21/G22指令的设定分别为mm/min，in/min或脉冲当量/min。此外，程序段“G94 F；”可以指定旋转轴的速度，旋转轴的速度单位为度/min或脉冲当量/min。阶段阶段2 每转进给量每转进给量 1.指令格式 每转进给量的编程格式如下。G95 F；其中，后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mmr。例如，程序段“G95 0.15；”表示进给量为0.15mmr。2.指令说明（1）G95指令表示每转进给量，在F之后，直接指定刀具在主轴转一转的进给量，单位依据G20、G21、G22指令的设定分
16、别为mm/r、in/r或脉冲当量/r。这个功能必须在主轴装有编码器时才能使用。（2）G94指令和G95指令都是模态指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式为止，其中G94指令为默认值。（3）借助CNC操作面板上的倍率开关，F可在一定范围内进行倍率修调（10，30，50，80，100，140）。当执行攻丝循环G84，螺纹切削G33时，倍率开关失效，进给倍率固定在100。任务任务6 6 刀具补偿功能指令刀具补偿功能指令阶段阶段1 刀具功能刀具功能T 刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的4位数字组成。1.指令格式 T ；2.指令说明（1）T代码后的4位数字中，前两位不表示刀具序号，后两位表
17、示刀具补偿号。（2）T代码为非模态指令，用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号，T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的。（3）在加工中心上执行T指令，刀库转动选择所需的刀具，然后等待，直到M06指令作用时自动完成换刀。阶段阶段2 刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令 G43、G44、G49 1.指令格式（1）在XY平面，刀具长度补偿指令的格式如下：G17 G43/G44/G49 G01/G00 ZH；(2)在XZ平面，刀具长度补偿指令的格式如下：G18 G43/G44/G49 G01/G00 YH；（3）在YZ平面，刀具长度补偿指令的格式如下：G19 G43/G44/G49 G01/G00 XH；2
18、.指令功能对刀具的长度进行补偿，如图4-14所示。图4-14刀具长度补偿 刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向（Z方向）的补偿，它使刀具在Z方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时（如钻头刃磨后），可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，加工出所要求的零件尺寸。3.指令说明（1）G43指令为刀具长度正补偿，G44指令为刀具长度负补偿，G49指令为取消刀具长度补偿。（2）刀具长度补偿指刀具在Z方向的实际位移比程序给定值增加或减少一个偏置值。（3）格式中的Z值是指程序中的指令值。（4）H为刀具长度补偿代码，后面两位数字是刀具长度补偿寄存器的地址符。H0
19、1指01号寄存器，在该寄存器中存放对应刀具长度的补偿值。H00寄存器必须设置刀具长度补偿值为0，调用时起取消刀具长度补偿的作用，其余寄存器存放刀具长度补偿值。4.编程举例 如图4-15所示，图中A点为刀具起点，加工路线为。要求刀具在工件坐标系零点Z轴方向向下偏移3 mm，按增量坐标值方式编程如下（提示：把偏置量3 mm存入地址为H01的寄存器中）。N05 G91 G00 X70 Y45 S900 M03；N10 G43 Z-22 H01；N15 G01 Z-18 F100 M08；N20 G04 X5；N25 G00 Z18；N30 X30 Y-20；N35 G01 Z-33 F100；N40
20、 G00 G49 Z55 M09；N45 X-100 Y-25；N50 M30；图4-15刀具长度补偿阶段阶段3 刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令G41、G42、G40 当用半径为R的圆柱铣刀加工工件轮廓A时，如果机床不具备刀补功能，编程人员要按照距轮廓A距离为R（R为刀具半径）的刀具中心运动轨迹B的数据来编程。其运算有时很复杂，而当刀具刃磨后，刀具的半径减小，那么就要按新的刀心轨迹编程，否则加工出来的零件会增加一个余量（即刀具的磨损量）。1.指令格式（1）在XY平面，刀具半径补偿指令的格式如下：G17 G41/G42 G01/G00 XYD；G40 XY；（2）在XZ平面，刀具半径补偿指令的
21、格式如下：G18 G41/G42 G01/G00 XZD；G40 G01/G00 XZ；（3）在YZ平面，刀具半径补偿指令的格式如下：G19 G41/G42 G01/G00 YZD；G40 G01/G00 YZ；其中，G41表示在刀具前进方向左侧补偿；G42表示在刀具前进方向右侧补偿；G40表示取消刀具半径补偿；X、Y、Z为刀补建立或取消的终点；D表示刀具半径补偿寄存器地址字（D00D99）。2.指令功能 G41、G42、G40指令用于铣削加工的刀具半径补偿。在进行刀具半径补偿前，必须用G17、G18或G19指定补偿是在哪个平面上进行。3.指令说明（1）如图4-16（a）所示，沿刀具进刀方向看
22、，刀具中心在零件轮廓左侧，则为刀具半径左补偿，用G41指令。（2）如图4-16(b)所示，沿刀具进刀方向看，刀具中心在零件轮廓右侧，则为刀具半径右补偿，用G42指令。（3）通过G00或G01运动指令建立刀具半径补偿。（4）G40指令中有X、Y值时，表示编程轨迹上取消刀补点的坐标值；无X、Y值时，则刀具中心点将沿旧矢量的相反方向运动到指定点。（5）G40必须和G41或G42成对使用。（6）运用刀具半径补偿指令，通过调整刀具半径补偿值来补偿刀具的磨损量和重磨量，如图4-17所示。图4-16刀具半径补偿位置判断(a)G41指令；（b）G42指令图4-17刀具磨损后的刀具半径补偿r1-新刀具的半径;r
23、2-磨损后刀具的半径（7）运用刀具半径补偿指令，还可以实现使用同一把刀具对工件进行粗、精加工，如图4-18所示，粗加工时刀具半径r1为r+，精加工时刀具半径补偿值为r，其中，为精加工余量。4.工作过程 刀具半径补偿的工作过程如图4-19所示，其中，实线表示编程轨迹，虚线表示刀具中心轨迹。（1）刀具半径补偿建立时，一般是直线且为空行程，以防过切。以G41为例，其刀具半径补偿建立如图4-19（a）所示。（2）刀具半径补偿一般只能平面补偿，其补偿运动情况如图4-19（b）所示。（3）刀具半径补偿结束用G40撤销，撤销时同样要防止过切，如图4-19（c）所示。图4-19刀具半径补偿图4-18粗、精加工
24、的刀具半径补偿图4-20刀具半径补偿过程 5.编程举例（1）如图4-20所示，刀具由O点至A点，采用刀具半径左补偿指令G41后，刀具将在直线插补过程中向左偏置一个半径值，使刀具中心移动到B点，其程序段如下：G41 G01 X50 Y40 F100 H01；H01为刀具半径偏置代码，偏置量（刀具半径）预先寄存在H01指令指定的寄存器中。（2）如图4-21所示，设加工开始时刀具距离工件表面50mm，切削深度为10mm，使用增量坐标分式编程如下。N05 G92 X Y Z50；N10 G91 G17 G00；由G17指定刀补平面 N15 G41 X2 Y1 D01；由刀补号码D01指定刀补 N20
25、Z-48 M03 S500；刀补启动N25 G01 Z-12 F200；刀补状态N50 G00 Z60 M05；N55 G40 X-10.0 Y-20.0；解除刀补N60 M30；使用绝对坐标方式编程如下。N05 G92 X Y Z50；N10 G90 G17 G00；由G17指定刀补平面N15 G41 X2 Y1 D01；启动刀补N20 Z2 M03 S500；N25 G01 Z-10 F200；刀补状态N50 G00 Z50 M05；N55 G40 X0 Y0；解除刀补 N60 M30；图4-21刀补动作任务任务7 7 辅助功能指令辅助功能指令 阶段阶段1 常见的辅助功能常见的辅助功能M代
26、码代码 M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能两类。前作用M功能在程序段编制的轴运动之前执行，如M03、M04、M08等；后作用M功能在程序段编制的轴运动之后执行，如M05、M09等。阶段阶段2 非模态非模态M功能功能 1.暂停指令M00 当CNC 执行到M00 指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具更换、工件的尺寸测量、工件调头或手动变速等操作。暂停时机床的主轴进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变。如果继续执行后续程序重按操作面板上的“启动”键即可。2.选择停止指令M01 这个指令又称为选择指令或计划暂停指令。该指令与M00基本相似，但只有在“选择停止”键按 下时，M0
27、1才有效，否则机床仍不停止，继续执行后续 的程序段。该指令常用于工件关键性尺寸的停机抽样检查等情况，当检查完成后，按“启动”键可继续执行以后的程序。3.程序结束指令M02、M30 M02用在主程序的最后一个程序段中，表示程序结束。当CNC 执行到M02 指令时机床的主轴、进给及冷却液全部停止。使用M02的程序结束后，若要重新执行该程序就必须重新调用该程序。4.换刀指令M06 M06指令用于具有刀库的数控铣床或加工中心中进行换刀。通常与刀具功能字T 指令一起使用。例如，T0303 M06代表更换调用03号刀具，数控系统收到指令后，将原刀具换走，而将03号刀具自动地安装在主轴上。5.子程序调用及返
28、回指令M98、M99 M98 指令用来调用子程序，M99 指令表示子程序结束，执行M99 指令将使控制系统返回到主程序。在子程序开头必须规定子程序号，作为调用入口地址。在子程序的结尾用M99指令，以控制执行完该子程序后返回主程序。阶段阶段3 模态模态M功能功能 1.与主轴有关的指令M03、M04、M05 M03表示主轴正转（顺时针方向旋转），M04表示主轴反转（逆时针方向旋转）。所谓主轴正转，是从主轴往正Z方向看去，主轴处于顺时针方向旋转；而逆时针方向旋转则为反转。M05为主轴停止，它是在该程序段其他指令执行完后才使用的。M03、M04、M05可相互注销。M03、M04为模态、前作用M功能；M
29、05为后作用M功能，M05为默认值。2.与冷却液有关的指令M08、M09 M08为命令1号冷却液（液状）开或切削收集器开，M09为冷却液关闭。冷却液的开关是通过冷却泵的启动与停止来控制的。任务任务8 8 简化编程指令简化编程指令阶段阶段1 缩放功能指令缩放功能指令G50、G511.指令格式（1）各轴按相同比例缩放功能指令的格式如下：G51 XYZP；G50；其中，G51中的X、Y、Z给出缩放中心的坐标值，P后跟缩放倍数，如图4-22（a）所示。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。G50表示缩放取消。（2）各轴按不同比例缩放功能指令的格式如下：G51 XYZIJK；G50；其中，G51中的
30、X、Y、Z给出缩放中心的坐标值，I、J、K对应X、Y、Z轴相应的缩放倍数，如图4-22（b）所示。G50表示缩放取消。2.指令功能 在G51后，运动指令的坐标值以（X,Y,Z）为缩放中心，按规定的缩放比例进行计算。使用G51指令可用一个程序加工出形状相同，尺寸不同的工件。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为默认值。3.编程举例 图4-23ABC缩放示意图 如图4-23所示的ABC中，顶点坐标为A(30,40)，B(70,40)，C(50,80)，若缩放中心为D(50,50)，则缩放程序为如下。图4-22缩放功能（a）各轴按相同比例缩放;（b）各轴按不同比例缩放 G51 X50 Y50
31、 P2；执行该程序，将自动计算A，B，C3点坐标数据为A(10,30)，B(90,30)，C(50,110)，从而获得放大一倍的ABC。缩放不能用于补偿量，且对A，B，C，U，V，W轴无效。图4-23ABC缩放示意图阶段阶段2 镜像功能指令镜像功能指令G50.1、G51.1 当工件具有相对于某一轴对称的形状时，可以利用镜像功能和子程序的方法，只对工件的一部分进行编程，就能加工出工件的整体，这就是镜像功能。1.指令格式 镜像功能指令的格式如下。G17 G51.1 X Y；G50.1 X Y；其中，X，Y值用于指定对称轴或对称点。当G51.1指令后仅有一个坐标字时，该镜像以某一坐标轴为镜像值。2.
32、指令功能 当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运 动，如图4-24所示。G50.1、G51.1为模态指令，可相互注销。图4-24镜像设置阶段阶段3 旋转功能指令旋转功能指令G68、G69 当工件具有相同形状，但绕着某一旋转轴分布时，可以利用旋转功能和子程序的方法，只对工件的一部分进行编程，从而加工出工件的整体，这就是旋转功能。1.指令格式 G68 P；G69；其中，、是由G17、G18或G19定义的旋转中心，当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即旋转中心；P为旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向，单位是度（），0P360.000 2.指令功能 G68用于坐标旋
33、转，G69用于取消坐标旋转。3.指令说明（1）在有刀具补偿的情况下，先进行坐标旋转，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。（2）在有缩放功能的情况下，应先缩放后旋转。（3）坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系如图4-25所示。图4-25坐标系旋转与刀具半径补偿的关系任务任务9 9 固定循环指令固定循环指令阶段阶段1 孔加工固定循环概述孔加工固定循环概述 1.固定循环的点位 固定循环主要用于孔加工，通常包括以下6个基本点位及运动，如图4-26所示。（1）点位及运动1：快速定位从起始点到钻入点2。（2）点位及运动2：钻入点2在工件上方。（3）点位及运动3：钻削进给至暂停点3。（4）点位及运动4：
34、在暂停点刀具停止进给或抬起动作至点4。（5）点位及运动5：继续向下钻至孔底点5。（6）点位及运动6：快速返回到钻入点2，同时点2成为下一钻削循环的起始点。2.固定循环的加工动作 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。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76和G80G89，通常由下述6个动作构成，如图4-27所示，其中，实线表示切削进给，虚线表示快速进给。（1）X、Y轴定位。（2）快速运动到R点（参考点）。（3）孔加工。（4）在孔底的动作。（5）退回到R点（参考点）。（6）快速返回到初始点。图4-26固定循环钻孔图4-27固定循环的动作 3.固定循环的数据表达形
35、式 固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标（G90）和相对坐标（G91）表示，如图4-28所示，其中图4-28（a）为采用G90表示，图4-28（b）为采用G91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。4.固定循环的格式（1）指令格式。固定循环的一般格式如下。G90/G91 G98/G99 G73/G74/G76/G80G89 X Y Z R Q P FL；其中，G90或G91指令中，Z坐标值有不同的定义；G98和G99用来指定刀具返回点位置，G98表示指令
36、返回初始点，G99表示返回R点；图4-28固定循环的数据表达形式（a）G90指令；（b）G91指令 G为孔加工固定循环方式，本系统的孔加工固定循环方式主要有高速深孔往复排屑钻循环（G73）、攻螺纹循环（G74）、定点钻孔循环（G81）、精镗孔（G85）和镗孔（G86）；X、Y为初始点坐标值（与G90或G91指令的选择有关）；Z为孔底的坐标值，当采用增量方式时为相对R点的增量值（与G90或G91指令的选择有关）；R为R点的Z坐标值，当采用增量方式时为相对初始点的增量值（与G90或G91指令的选择有关）；Q在G73或G83指令中定义每次进刀加工深度，在G76或G87指令中定义位移量，Q值为增量值，
37、与G90或G91指令的选择无关；P指定刀具在孔底的暂停时间，用整数表示，单位为ms；F指定孔加工切削进给速度。该指令为模态指令，即使取消了固定循环，在其后的加工程序中仍然有效;L为循环次数，当写做L0时，只存入加工数据，不做加工，当不写L时。循环次数默认为1。如果程序中选G90指令，刀具在原来孔的位置上重复加工，如果选择G91指令，则用一个程序段对分布在一条直线上的若干个等距孔进行加工。L指令仅在被指定的程序段中有效。（2）指令说明。当想结束固定循环时，可用G80指令。使用G80指令后，从G80的下一程序段开始执行一般的G进给指令。如图4-29（a）所示，选用绝对坐标方式G90指令，Z表示孔底
38、平面相对坐标原点的距离，R表示R点平面相对坐标原点的距离；如图4-29（a）所示，选用相对坐标方式G91指令，R表示初始点平面至R点平面的距离，Z表示R点平面至孔底平面的距离。孔加工方式指令以及指令中Z、R、Q、P等指令都是模态指令。图4-29G90与G91的坐标计算（a）690指令；（b）691指令阶段阶段2 钻削固定循环指令钻削固定循环指令 1.高速深孔往复排屑钻削指令G73 （1）指令格式。高速深孔往复排屑钻削指令的格式如下：G73 XYZRQF；（2）指令功能。G73指令用于深孔钻削，Z轴方向的间断进给有利于深孔加工过程中断屑与排屑。孔加工动作如图4-30所示，Q为每一次进给的加工深度
39、（增量值且为正值），图示中退刀距离d由数控系统内部设定。2.深孔往复排屑钻削指令G83（1）指令格式。深孔往复排屑钻削指令的格式如下：G83 XYZRQF；（2）指令功能。孔加工动作如图4-30所示。与G73指令略有不同的是每次刀具间歇进给后回退至R点平面，这种退刀方式排屑畅通，此处的d表示刀具间断进给每次下降时由快进转为工进的那一点至前一次切削进给下降的点之间的距离，d值由数控系统内部设定。由此可见这种钻削方式适宜加工深孔。3.钻孔循环指令G81 G81的指令格式如下：G81 XYZRF;G81指令只用于一般要求的钻孔。G81指令的动作循环如图4-32（a）所示，包括X、Y坐标定位、快进、工
40、进和快速返回等动作。图4-30G73循环图4-31G83循环 图4-32循环指令动作（a）G81指令;（b）G82指令 4.锪孔G82指令 G82的指令格式为如下：G82 XYZRF;如图4-32（b）所示，G82与G81指令相比,唯一不同之处是G82指令在孔底增加了暂停，因而适用于锪孔或镗阶梯孔，提高了孔台阶表面的加工质量。阶段阶段3 镗孔固定循环指令镗孔固定循环指令 1.精镗孔指令G76 （1）指令格式。精镗孔指令的格式如下：G76 XYZRQF;（2）指令功能。采用这种镗孔方式可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件表面。孔加工动作如图4-33所示，图中OSS表示主轴暂停。Q表示刀具移
41、动量（规定为正值，若使用了负值则负号被忽略）。在孔底主轴定向停止后，刀头按地址Q所指定的偏移量移动，然后提刀，刀头的偏移量在G76指令中设定。2.精镗孔指令G85 精镗孔指令的格式如下：G85 XYZRF;G85指令的动作循环如图4-34（a）所示。3.精镗阶梯孔指令G89 精镗阶梯孔指令的格式如下：G89 XYZRPF;G89指令的动作循环如图4-34（b）所示。图4-33精镗孔 图4-34精镗孔与精镗阶梯孔指令动作 （a）G85指令；（b）G86指令阶段阶段4 攻螺纹固定循环指令攻螺纹固定循环指令1.攻左旋螺纹循环指令G74（1）指令格式。攻左旋螺纹循环指令的格式如下：G98/G99 G7
42、4 XYZRPFL；其中，XY表示孔位数据；Z表示孔底深度（绝对坐标）；R表示每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）；P表示暂停时间，单位为ms；F表示切削进给速度；L表示重复次数。（2）指令功能。利用G74指令攻左旋螺纹时，主轴反转，到孔底时主轴正转，然后退回。G74 指令动作循环如图4-35所示。图4-35G74指令（a）G99指令；（b）G98指令2.攻右旋螺纹循环指令G84（1）指令格式。攻右旋螺纹循环指令的格式如下：G98/G99 G84 XYZRPFL；其中，XY表示孔位数据；Z表示孔底深度（绝对坐标）；R表示每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）；P表示暂停时间单位为ms；F表示切削进给速度；L
43、表示重复次数。（2）指令功能。G84 指令动作循环如图4-36所示。攻螺纹时，进给量f根据不同的进给模式指定。当采用G94（单位为mm/min）模式时，进给量f计算式为f导程转速；当采用G95（单位为mm/r）模式时，进给量f计算式为f导程 图4-36G84指令（a）G99指令；（b）G98指令图4-37G84指令编程举例（3）编程举例。编制如图4-37所示零件的程序如下。N05 G80 G90 G0 X0 Y0 M06 T1；换20 攻丝 N10 G55；调用G55 工件坐标系 N15 M03 S600;N20 G43 H1 Z50；调用长度补偿 N25 G84 Z-30 R5 P2000
44、F2；攻牙循环 N30 G80 Z50；取消固定循环 N35 M05;N40 M30;阶段阶段5 取消固定循环指令取消固定循环指令G80 G80指令用于取消固定循环（如G73、G74、G76、G81G89等），同时R点、Z点和其他孔加工信息也被取消。任务任务10 10 子程序调用指令子程序调用指令阶段阶段1 子程序的调用过程子程序的调用过程 1.子程序的应用 子程序一般应用于以下情况。（1）零件上若干处具有相同的轮廓形状，在这种情况下，只要编写一个加工该轮廓形状的子程序，然后用主程序多次调用该子程序的方法完成对工件的加工。（2）加工中反复出现具有相同轨迹的走刀路线,如果相同轨迹的走刀路线出现在
45、某个加工区域或在这个区域的各个层面上，采用子程序编写加工程序比较方便，在程序中常用增量值确定切入深度。（3）在加工较复杂的零件时，往往包含许多独立的工序，有时工序之间需要适当的调整，为了优化加工程序，把每一个独立的工序编成一个子程序，这样形成了模块式的程序结构，便于对加工顺序的调整，主程序中只有换刀和调用子程序等指令。2.子程序的嵌套 为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这种程序的结构称为子程序嵌套。当程序段中有调用子程序的指令时，数控机床就按子程序进行工作。当遇到子程序返回到主程序的指令时，机床才返回主程序，继续按主程序的指令进行工作。阶段阶段2 子程序的调用子程序的调用 子程
46、序可以被主程序调用，同时子程序也可以调用另一个子程序，其编程方式如图4-39所示。主程序调用子程序时，要使用M98指令。调用某一子程序需要在 M98后面写上子程序号，此时要改子程序号为，其指令格式如下。M98；其中，为要调用的子程序号；为重复子程序的次数，若省略，则表示只调用一次子程序。例如，程序段“M98 3；”表示连续调用子程序3号次。主程序可以多次调用和重复调用某一子程序，重复调用时要用及后面的数字表示调用次数，重复调用方式如图4-40所示。子程序还可以调用另外的子程序，称为子程序嵌套，不同的数控系统所规定的嵌套次数是不同的。图4-39子程序的编程方式图4-40子程序重复调用任务任务11
47、 11 用户宏程序用户宏程序阶段阶段1 用户宏功能与特点用户宏功能与特点 1.用户宏功能 在编程中，经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器，用一个总指令来代表它们，使用时只需要给出这个总指令就能执行其功能。所存入的一系列指令称为用户宏程序或用户宏功能主体，这个总指令称为用户宏功能指令。数控系统可以使用用户宏程序的功能称为用户宏功能。在编程时，不必记住用户宏功能主体所含的具体指令，只要记住用户宏功能指令即可。使用时，先将用户宏功能主体像子程序一样存到内存里，然后用子程序调用指令来调用。2.用户宏特点 宏程序与普通程序相比较，普通程序的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所
48、以缺乏灵活性和适用性。而在用户宏程序的本体中，可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。阶段阶段2 系统宏程序应用系统宏程序应用1.宏变量 在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。为了使程序更具通用性、更加灵活，在宏程序中设置了变量，即将变量赋给一个地址。（1）变量的表示。变量可以用“”号和跟随其后的变量序号来表示，如 （，）。（2）变量的引用。将跟随在一个地址符后的数值用一个变量来代替，即引入了变量。（3）变量的类型。系统的变量分为公共变量和系统变量两类。系统变量。系统变量定义为有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置变量，接
49、口的输入输出信号变量，位置信息变量等。系统变量的序号与系统的某种状态有严格的对应关系。例如，刀具偏置变量序号为，这些值可以用变量替换的方法加以改变，在序号中，不用做刀具偏置变量的可用做保持型公共变量。接口输入信号，。通过阅读这些系统变量，可以知道各输入口的情况。当变量值为“”时，表明接点闭合；当变量值为“”时，表明接点断开。这些变量的数值不能被替换。阅读变量，所有输入信号一次读入。公共变量。公共变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。也就是说，在一个宏指令中的与在另一个宏指令中的是相同的。公共变量的序号为，。其中，公共变量在电源断电后即清零，重新开机时被设置为“”；公共变量即使断电后，它们的值也保持不变，因此也称为保持型变量。2.宏指令 宏指令可以实现丰富的宏功能，包括算术运算、逻辑运算等处理功能。其一般形式如下：；其中，表示宏程序功能，数值范围；表示运算结果存放处的变量名；表示被操作的第个变量，也可以是一个常数；表示被操作的第个变量，也可以是一个常数。