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第一节 坐标系及坐标方向
第二节 基本编程指令
第三节 简化编程和补偿功能
第八章
数控铣床及加工中心
程序的编制
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第一节 坐标系及坐标方向
一、标准坐标系
机床坐标系各坐标轴的关系符合
右手笛卡儿坐标系准则 。
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二、机床坐标系
1、机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；
2、机床坐标系是机床本身所固有的坐标系；
3、机床坐标系是机床生产厂家设计时自定的，其位置机
械挡块决定，不能随意改变。
三、工件坐标系
１、工件坐标系是编程人员在编写程序时，在工件上建立
的坐标系。
工件坐标系的原点位置为工件零点。理论上工件零点
设置是任意的，但实际上，它是编程人员根据零件特点
为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。
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２、选择工件坐标系时应注意：
1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标
值的计算，并减少错误；
2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被
加工零件的加工精度；
3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上；
4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；
5） Z轴方向上零点一般设在工件表面；
6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上，
即设置在工作台回转中心与 Z轴连线适当位置上；
7）编程时，应将刀具起点和程序原点设在同一处，这
样可以简化程序，便于计算。
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第二节 基本编程指令
一、编程常识：
准备功能指令准备功能用地址Ｇ后接数值表示，规定
其所在程序段指令的意义。按其运行性质，有以下两种：
1、一次性Ｇ代码
只在被指令的程序段有效。
2、模态Ｇ代码
一旦指令，则一直有效，直到被同组的其他
Ｇ代码取代为止。
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二、差补功能
1、快速定位（ G00）
用 G00指令点定位，命令刀
具以点位控制方式，从刀具
所在点以最快的速度移动到
目标点。
三轴联动时的程序格式：
G00 X Y Z＿
其中 X,Y,Z轴也可单独移
动或任意组合。
由于是快速，所以只用于空
程，不能用于切削。
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2、直线插补（ G01）
刀具以直线插补的方式按
照该程序段中指定的速度
作进给运动，用于加工直
线轨迹。
三轴联动的程序格式：
G01 X＿ Y Z＿ F＿
X＿ Y＿ Z＿为目标点坐标
值,F＿为进给速度，各
轴实际进给速度是 F在该
轴投影分量。
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３,圆弧插补（ G02,G03）
圆弧插补指令可以自动加工圆弧曲线,G02为顺时针
圆弧插补,G03为逆时针圆弧插补，圆弧顺逆方向的判断
方法以及用矢量 I,J,K表示圆心的编程方法与数控铣床
圆弧插补的判断方法相同。本系统还可以采用另外一种圆
弧插补方法 ——半径法。
半径法是用圆弧半径 R代替矢量法的圆心 I,J,K。
程序格式：
G17 G02（ G03） X Y＿ R＿ F＿
G19 G02（ G03） Y Z＿ R＿ F＿
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说明,1） G17,G18,G19表示选择圆弧插补平面，分别表
示选择在 XY,ZX,YZ平面进行圆弧插补；
2） X,Y,Z表示圆弧的终点坐标，其坐标值采用绝
对坐标还是增量坐标，取决于 G90或 G91的状态,G91状态
下终点坐标为相对圆弧起点的增量值；
3） R为圆弧半径值。
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用半径法编写圆弧加工程序时
应注意，在使用同一半径 R的情况
下，从起点 A到终点 B的圆弧可能有
两个即圆弧 a与圆弧 b，编程时它们
的起始点及半径都一样，为区分二
者，规定圆弧所对应的圆心角小于
180° 时（圆弧段 a）用, ＋ R”表示
半
径，圆心角大于 180° 时（圆弧 b）
用, -R”表示半径。圆心角等于
180°
时用, ＋ R”或, -R”均可。 上一页 下一页
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三、进给功能
１、快速进给速度
快速进给用于指令（ G00）进行快速移动时的移动速度。
快速进给的速度由参数设定，在程序中不必指令。
２、切削进给速度（ G94,G95）
（ 1）每分钟进给速度（ G94 ）
单位, mm/min
（ 2）每转进给速度（ G95 ）
单位, mm/r
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四、自动返回参考点
１、返回参考点校验 G27
程序格式：
G27 X Y Z
指令中 X Y＿ Z＿代表参考点在工件坐标系中的坐标值。
执行该指令后，如果刀具可以定位到参考点上，则相应轴的
参考点指示灯就亮。
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２、自动返回参考点 G28
执行 G28指令，可以使刀具以点位方式经中间点快速返
回
到参考点，中间点的位置由该指令后面的 X＿ Y＿ Z＿坐标值
决
定。
程序格式：
G28 X Y Z
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３、自动从参考点返回 G29
执行 G29指令，可使刀具从参考点出发经过一个中间点
到达由这个指令后面 X＿ Y＿ Z＿坐标值所指令的位置，中间
点的坐标值由前面的 G28所规定。因此这条指令须和 G28成对
使用，但在使用 G28之后，这条指令不是必须的，使用 G00定
位有时更方便。
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４、自动返回第二、三、四参考点（ G30）
当自动换刀（ ATC）位置不在 G28指令的参考点上时，通常
用 G30指令。返回参考点后，相应轴的参考点返回指示灯亮。
指令格式：
G30 Pｎ X_Y_Z_；
n=2,3,4，表示选择第二、三、四参考点。
若不写则表示选择第二参考点。
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五、坐标系
１、机床坐标系（ G53）
以机床零点为原点的坐标系叫机床坐标系。
２、工件坐标系设定（ G92,G54～ G59）
（ 1） G92指令设定工件坐标系
指令格式,G90 G92 X_Y_Z_ ；
（ 2）用 G54～ G59选择工件坐标系
在绝对值移动时，与刀具位置无关，不需操作者修改程序。
（ 3）工件坐标系的扩充
指令格式,G54 P n； （ n=1～ 48）
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３、局部坐标系（ G52）
在工件坐标系中编程时，对某些图形若用另一个坐标系
描述更简便，如不想将原坐标系偏移时，可用局部坐标系设
定指令。
指令格式：
G52 X_Y_Z_ ；
它适合于所有的工件坐标系 1～ 6。因是局部坐标系，只
在指令的工件坐标系内有效，而不影响其余的工件坐标系。
因其使用方便而被广泛使用。
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六、坐标尺寸指令
1、绝对值、增量值方式 (G90,G91)
在 G90方式下，刀具运动的终点坐标一律用该点在工作
坐标系下相对于坐标原点的坐标值表示；在 G91方式下，刀
具运动的终点坐标是执行本程序段时刀具终点相对于起点的
增量值,G90,G91均为模态代码。
２、极坐标指令（ G15,G16）
数控加工程序可以用极坐标输入终点的
坐标值（半径和角度）。
指令格式为,G15； 极坐标系指令取消
G16； 极坐标系指令有效
。
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３、尺寸单位选择 G20,G21
G20英制输人,G21公制制输人。
这两个 G代码必须在程序的开头，坐标系设定之前用单
独的程序段指令。
说明：
（ 1）接通电源时为公制单位；
（ 2） G20,G21不能在程序的中途切换。
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七、主轴速度功能（ S功能）
主轴功能也称主轴转速功能或 S功能，它是定义主轴转速
的功能。主轴功能由 S及后面的数字组成，单位为 r／ min。
如 S1000表示主轴转速为 1000r／ min。
编程时除了用 S功能指定主轴转速外，还要用 M功能指定
主轴的转向及停止，即 M03,M04,M05分别表示主轴正转、反
转和主轴停止。
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八、刀具功能（ T功能）
T功能是用来进行选择刀具的功能，它是把指令了刀号
的刀具转换到换刀位置，为下次换刀做好准备。 T功能指令
用 T xx（ xx表示刀具号）表示,T xx是为下次换刀使用的，
本次所用刀具应在前面程序段中写出。
刀具交换是指刀库上正位于换刀位置的刀具与主轴上的
刀具进行自动换刀，这一动作是通过换刀指令 M06来实现的，
有些机床则不需要指定 M06也可实现换刀动作。
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九、辅助功能（ M功能）
辅助功能也称 M功能，是指令机床辅助动作的功能。
１,M00——程序停止
执行完含有该指令的程序后，主轴的转动、进给、切削
液都将停止，以便进行某一手动操动。
２,M0l——计划停止（选择性停止）
M01与 M00功能基本相似，不同的是只有在按下选择性停
止键后,M01才有效，否则机床继续执行后面的程序段。
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3,M02——程序结束
该指令编在最后一个程序段中，它表示执行完程序内所
有指令后，主轴停止、进给停止、切削液关闭。
４,M30——程序结束
M30除具有 M02功能外，并返回到程序头，准备下一个工
件的加工。
５,M06——自动换刀
主轴刀具与刀库上位于换刀位置的刀具交换，执行时先
完成主轴准停的动作，然后才执行换刀动作。
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第三节 简化编程和补偿功能
一、固定循环指令
在数控加工中，某些加工动作已经典型化，例如钻孔、
镗孔的动作顺序是孔位平面定位，快速引进、工作进给、快
速退回等，这一系列动作已经预先编好程序，存储在内存中
，可用包含Ｇ代码的一个程序调用，从而简化了编程工作，
这种包含了典型动作循环的Ｇ代码称为循环指令。
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１、高速深孔往复排屑钻 G73
程序格式：
G73 X＿ Y Z＿ R＿ Q＿ F＿
G73指令用于深孔加工，该固定循环
用于 Z轴方向的间歇进给，使深孔加工时
可以较容易地实现断屑和排屑，减少退刀
量，进行高效率的加工。Ｑ值为每次的背
吃刀量（增量值且用正值表示），必须保
证Ｑ >d，退刀用快速，退刀量, d”由参数
设定。
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２、深孔往复排屑钻 G83
程序格式：
G83 X＿ Y Z＿ R＿ Q＿ F
G83指令同样用于深孔加工，孔
加工动作如图所示，与 G73略有不
同的是每次刀具间歇进给后退至 R
点平面，此处的, d”表示刀具间歇
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，距离由参数来设定。
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３、钻孔 G81和锪孔 G82
程序格式：
G81 X＿ Y＿ Z＿ R＿ F＿
G82 X＿ Y＿ Z＿ R＿ P＿ F＿
G8l指令的动作循环为,X,Y坐标定位、
快进、工进和快速返回等动作。
G82与 G81动作相似，唯一不同之处是
G82在孔底增加了暂停，因而适用于盲
孔、锪孔或镗阶梯孔的加工，以提高
孔底表面加工精度，而 G81 只适用于
一般孔的加工。
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４、攻右旋螺纹 G84与左旋螺纹 G74
程序格式：
G84 X Y＿ Z＿ R＿ F＿
G74 X Y＿ Z R＿ F＿
G84指令使主轴从 R点至 Z点时，刀具正向进给，主轴正转，
到孔底时主轴反转，返回到 R点平面后主轴恢复正转。
G74指令使主轴攻螺纹时反转，到孔底正转，返回到 R点时恢
复反转。
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５、精镗孔 G76
程序格式：
C76 X＿ Y＿ Z＿ R＿ Q＿ P F
孔加工的动作如图所示，图中 P表示
在孔底有暂停,0SS表示主轴有准停,Q表
示刀具移动量。精镗时为了不使刀具在退
刀过程中划伤孔的表面，可以使用精镗循
环 G76指令。机床执行 G76时，刀具从初始
点移至 R点，并开始进行精镗切削，直至
孔底主轴停止，向刀尖反方向移动（偏移
一个 Q值），然后快速退刀，刀具复位,Q
值总是为正值，若使用负值，负号将被忽
略。偏移时刀头移动的方向预先由参数设
定。
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６、精镗孔 G85与精镗阶梯孔 G89
程序格式：
G85 X＿ Y＿ Z＿ R＿ F＿
G89 X Y＿ Z R＿ P＿ F＿
这两种孔的加工方式，刀具是以切削进给方式加工到
孔底，然后又以切削进给方式返回到 R点平面，因此适用
于精镗孔,G89在孔底有暂停。
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７、镗孔 G86
程序格式：
G86 X＿ Y＿ Z＿ R＿ F＿
该指令是指刀具加工到孔底后，主轴停止，快速返回
到 R平面或初始平面后，主轴再重新启动。采用这种加工
方式时，如果连续加工的孔问距较小可能出现刀具已经定
位到下一个孔的加工位置而主轴尚未达到规定的转速。显
然加工中不允许出现这种现象，为此可以在各孔动作之间
加入暂停指令 G04，以使主轴达到规定转速。 G74与 G84指
令也有类似情况，应注意避免。
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８、反镗孔 G87
程序格式：
G87 X＿ Y Z＿ R＿ Q＿ F
反镗孔动作,X轴和 Y轴定位后，主轴定向停止，然后
向刀尖的反方向移动 Q值，并快速定位到孔底。接着刀具
向刀尖方向移动 Q值，主轴正转，沿 Z轴向上加工到 Z点，
这时主轴又定向停止，再次向原刀尖反方向位移 Q值，然
后快速移动到初始点（只能用 G98）后刀尖返回一个原位
移量，主轴正转，进行下一个程序段动作。采用这种循环
方式时，只能让刀具返回到初始平面而不能返回到 R点平
面，因为 R点平面低于 Z平面，本指令参数设定与 G76相同。
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９、镗孔循环 G88
程序格式：
G88 X Y＿ Z R＿ P＿ F＿
刀具到达孔底时延时，主轴停止，进入进给保持状态，
在此情况下可以执行手动操作。但为了安全起见应先把刀
具从孔中退出，以便再启动加工，刀具快速返回到 R点或
初始点，主轴正转，如图所示。
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10、取消固定循环 G80
G80用来取消固定循环，也可用 G00,G01,G02,G03
取消固定循环，其效果与 G80一样。
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11、应用固定循环时的注意问题：
（ 1）指定固定循环之前，必须用辅助功能 M03使主轴正转，
当使用了主轴停止转动指令 M05之后，
一定要重新使主轴旋转后，再指定固定循环；
（ 2）指定固定循环状态时，必须给出 X,Y,Z,R中的每
一个数据，固定循环才能执行；
（ 3）操作时，若利用复位或急停按钮使数控装置停止，
固定循环加工和加工数据仍然存在，所以再次加工时，应
该使固定循环剩余动作进行到结束；
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12、固定循环指令
在数控加工中，某些加工动作已经典型化，例如钻孔、
镗孔的动作顺序是孔位平面定位，快速引进、工作进给、
快速退回等，这一系列动作已经预先编好程序，存储在内
存中，可用包含Ｇ代码的一个程序调用，从而简化了编程
工作，这种包含了典型动作循环的Ｇ代码称为循环指令。
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二、刀具补偿功能
１、刀具长度补偿（ G43,G44,G49）
刀具长度补偿可以分为正向补偿和负向补偿,G43指令
为正向刀补,G44指令为负向刀补。
刀具长度补偿编程格式：
G43 Z＿ H ； (刀具正向补偿）
G44 Z＿ H ； (刀具负向补偿）
G49指令是刀具长度补偿取消指令。当程序段中调用 G49
时，则 G43和 G44均从该程序段起被取消。 H00也可以作为 G43
和 G44的取消指令。
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２、半径补偿（ G40,G41,G42 ）
在编制轮廓切削加工的场合，一般以工件的轮廓尺寸为
编程轨迹，这样编制加工程序比较简单，即假设刀具中心运
动轨迹是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工
件轮廓有一个偏移量（刀具半径）。利用刀具半径补偿功能
可以方便的实现这一转变,简化程序的编制,机床可以自动判
别补偿的方向和补偿值的大小，自动计算出实际刀具中心轨
迹,并按刀心轨迹运动。
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G40 取消刀具半径补偿
G41 刀具左补偿
G42 刀具右补偿
G41左补偿指令是沿着刀具前进的方向观察，刀具在工
件轮廓的左边，而 G42则在工件的右边,G41,G42为续效指
令。
建立和取消半径补偿需与 G01或 G00指令配合使用。
例如,G01 G41 X_ Y_ D_ F_；
G01 G40 X_ Y_ ；
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三、比例缩放（ G50,G51）
对加工程序指定的图形指令进行缩放，有两种指令格式。
1、比例因子相等
指令格式为：
G51 X Y Z P ；
式中 X Y Z 为比例缩放中心，以绝对值指定。
P 为比例因子，指定范围为 0.001～ 999.999倍。
利用上述指令，由 P指定的比例因子,X,Y,Z作为比例
缩放中心，使下一个移动指令按比例
缩放。如图所示 ABCD为程序指令的图
形,a b c d为缩放后的图形,O为缩
放中心。
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2、各轴比例因子单独指定
通过对各轴指定不同的比例，可以按各自比例缩放各轴
指令。
指令格式：
G51 X Y Z I J K ；
式中 X Y Z 为比例缩放中心，以绝对值指定。
I,J,K为各轴（ X,Y,Z）比例因子，指定范围为：
± 0.001～ ± 9.999
比例缩放方式由 G50取消。
注意：比例系数 I,J,K不用小数点。
比例缩放方式由 G50取消。
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四、坐标系旋转功能（ G68,G69）
使用坐标系旋转功能可以旋转一个编程图形，相当于实
际位置相对于编程位置旋转了某一角度。当一个图形由若干
个相同形状的图形组成，且分布在由一个图形旋转便可得到
的位置上时，只要编这个形状的程序并进行旋转，就可以得
到这个图形。这就是坐标系旋转功能。
指令格式,G68 X Y R ；
式中 X Y 为旋转中心的坐标值，
R 为旋转角度（单位,° ），指
定范围为 ± 360°,+”表示逆时针
方向,,-”表示顺时针方向。可为
绝对值，也可为增量值。
取消坐标系旋转用 G69