一 入门知识
本课题主要讲述的内容： 1. 数控铣床安全操作规程 2. 数控铣削在工业生产中的地位及加工范围 3. 编程基础知识 ( 一) ： ① 机床的坐标轴及运动代号； ② 基本指令； ③ 加工程序编制初步； 实训目的： 1. 了解掌握数控铣床的安全操作及基本指令和基础编程知识。 2. 了解掌握机床坐标轴的判别方式和动运代号，运动方向。 一、安全文明生产 ( 一 ) 文明生产 1. 严格遵守车间记律，准时上下班； 2. 操作结束要清扫机床和清洁量具； 3. 下班前要清扫工场、清点和清洁量具、清点和清洁刀具、清 理整齐工件和毛坯； 4. 废品工件加工、折断的刀具必须回收，不得丢弃和藏幂； 5. 严禁不文明行为。 ( 二 ) 安全生产 1. 严禁在工场追逐、打闹、快速奔跑； 2. 严禁着拖鞋、高跟鞋，严禁着不符合工作服要求的服装（如
图 1-5 G00 的走刀路径 (7) 基本切削指令： ① 直线插补指令： G01 X___ Y___ Z___ F___ ：“X___ Y___ Z___”为走刀的终点 坐标；刀具顺着起点到终点的（空间、二维、单轴）直线进行切削； 必须指令或已经指令了“ F___” ；为模态指令。 ② 圆弧插补指令： 顺圆弧 G02、逆圆弧 G03：判定方法是，顺着垂直于圆弧平面的 轴，从“ +”方向往“ - ”方向观察，如果刀具顺时针方向切削，采用 G02；如果刀具逆时针方向切削，采用 G03，如图 1-6 所示。编程格 式如下：
右手螺旋法则判定运动的“ +、- ”向。坐标指令书写格式： X___Y___
Z___ A___ B___ C___ 各坐标地址）后的“ ___”表示对应轴的运
动方向和目标。 2. 基本指令： (1) 编程平面指令： 坐标平面规定如图 1-2 示，分述如下： G17——之后的程序都是以 XY平面为切削平面， 本指令为模态指
宽大的、衣领或套袖上有装饰带的） ，头发长的同学必须戴帽子，头 发必须盘在帽子内；
3. 操作机床严格按照老师规定的步骤执行； 4. 一台机床只能单人操作！同组其他同学在旁边只能观察操作 过程、口头指出错误，严禁动手！唯一的例外是：发生紧急情况时， 可代操作者拍按“急停”按钮！ 5. 发生事故要及时停机， 并马上报告老师处理； 严禁私自处理！ 严禁隐瞒不报！ 6. 对刀时要及时调整“进给倍率”旋钮（按键） ：刀具远离工件 时（大于 50mm），可用较大倍率；靠近工件时（ 50～ 10mm），必须用 较小倍率 （10％～ 20％）；准备切到工件时 （1～10mm），必须选用 1～ 2％倍率档！ 7. 加工工件过程：检查平口钳装夹是否牢靠→正确装夹工件→ 对刀、设置坐标偏置→登录程序→检查程序→提高坐标偏置 （如 G54） 中的 Z 坐标偏置 100m（m即 +Z 方向）→正确设置刀具补偿→选择 “空 运行”、“单段”之后，自动运行程序；观察走刀轨迹是否正确。若正 确，则取消“空运行” 、恢复坐标偏置、保留“单段”→开始加工； 8. 切削前必须确认已经取消“空运行” 、调整“进给倍率”旋钮 （按键）到较低档、坐标偏置正确、 “单段”已经选用。切入工件后 可取消“单段”、调整“进给倍率”到 100％或适当倍率； 9. 加工过程必须值守在机床操作位； 10. 严格遵守学校颁布的《数控铣床安全操作规程》 。
图 1-6 顺、逆圆弧的判断 半径编程： FANU—C — G02（G03）X___ Y___ Z___ R___ 被加工圆弧的圆心角≤ 180°时，半径 R___赋值为无符号数； 360°＞圆心角＞ 180°时，半径 R___赋值为带“ - ”号的数，这是为 了避免如图 1-7 所是的歧义； 圆心角 =360°时，不能用半径编程因为 已知圆上的一点和圆的半径，可以有无数个圆。
件，其加工特点是：周铣时，零件的被加工表面与铣刀柱面接触处可 以是一条直线。
4. 孔及螺纹： 采用定尺寸刀具进行钻、扩、铰、镗及攻丝等，一般数控铣都有 镗、钻、铰功能。 三、编程基础知识（一） ( 一 ) 基本指令介绍 1. 机床的坐标轴及运动代号
图 1-1 右手直角笛卡尔坐标系图
图 1-2
编程平面与坐标轴
点
相对坐标方式 G91 G01 X15 Y7 F100 G01 X-15 Y-7 F100 G01 X-15 Y-7 F100 G01 X15 Y7 F100
图 1-4 G90 、G91编程举例 ② 公制和英制：
FANU：C 公制 G21、英制 G20，为模态指令。 国产机床一般默认为公制， 所以编程时一般可以不在程序中指定 G71、G21。 (4) 进给指令 F___ ：指令进给速度的大小。有两种方式：每分钟进给量 G94、 主轴每转进给量 G95。这两个都为模态指令，其中 F 及其指令的数值 在重新指令后才改变。 (5) 主轴转速指令： S___ ：指令主轴转速的大小，一般是不能带小数点的。与 M04 （反转）、M03（正转）结合使用， M05为主轴停止转动。这四个都为 模态指令，其中 S 及其指令的数值在重新指令后才改变。 (6) 快速定位指令： G00 X___ Y___ Z___ ：以系统内定的移动速度，刀具快速移动 到“X___Y___Z___”点。如图 1-5 示， G00有两种刀具路径：第一， 先顺着正方体的空间对角线三轴联合移动， 接着以正方形的对角线双 轴联合移动，最后单轴移动；第二，从起点到终点的空间直线三轴联 合移动。采用哪一种路径，在系统参数中设定，加工的 NC程序是不 能控制的。为模态指令。 为了确保安全、 避免浪费过多的时间在考虑 G00路径与工件 （或 毛坯）、夹具的安全关系， 禁止编程时采用三轴联动进行快速定位 ！
对于需要多次重复的加工动作或加工区域，可以将其编成子程 序，在主程序需要的时候调用它，并且可以实现子程序的多级嵌套， 以简化程序的编写。
9. 自诊断功能： 自诊断是数控系统在运转中的自我诊断， 它是数控系统的一项重 要功能，对数控机床的维修、程序的调试等具有重要的作用。 10. 用户宏功能： 在程序中使用变量， 通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序 功能，这种有变量的程序称为宏程序。利用宏程序编程，可进一步提 高、扩展数控铣床的使用性能。 ( 三 ) 数控铣床主要加工内容 数控铣床目前主要应用于模具行业、小批零件加工、产品试制， 减少甚至不用专用的工具、 夹具、量具以及专用刀具， 主要加工内容： 1. 平面类零件： 型面为平面或可展成平面的零件称为平面类零件， 这一类零件的 加工特点是： 一般用两坐标联动就可以加工， 其数控铣削相对比较简 单。 2. 曲面类零件： 型面为空间的、 不能展成平面的零件称为曲面类零件， 其加工特 点是：任何方式的加工，铣刀与零件表面始终是点接触。 3. 变斜角类零件： 型面不能展成平面、但又存在有直素线的零件称为变斜角类零
指定程序自动执行加工零件时，编程坐标系原点在加工中的位 置：刀具当前点（执行 G92程序段时，刀具所处的位置）偏离工件编 程原点的方向和距离，为模态指令。
该坐标系指令在断电、 重新上上电后消失； 程序必须在 G92程序 段起点处结束，否则程序将不能循环加工。
图 1-3 G92 设定加工原点 在图 1-3 中明确表达了， G92时通过刀具当前位置（执行 G92程 序段时的为置）、 G92X___Y___Z___所指定的数值和方向来确定加工 坐标系的坐标原点的。 (3) 数值类型指令： ① 绝对和相对： 绝对坐标方式 G90：坐标值是刀具运动终点相对于编程坐标系原 点的距离和方向，为模态指令。 相对坐标方式 G91：坐标值是刀具运动终点相对于刀具运动起点 的距离和方向，为模态指令。 采用 G91、G90 编程都可以，一般由图样的标注方式确定，这样
数控机床坐标轴命名遵循 ISO标准：立式数控铣床的主轴运动方
向定义为 Z 轴, 刀具离开工件的方向为 +Z向，面向机床，以右手直角
笛卡儿坐标系判定 X、Y 坐标轴：大拇指代表 X 轴，食指代表 Y 轴，
中指代表 Z 轴，各手指的指向代表对应轴运动的“ +”向如图 1-1 所
示；绕 X 轴的旋转为 A，绕 Y 轴的旋转为 B，绕 Z 轴的旋转为 C，以
数控加工技术从产生至今， 已经在机械加工领域广泛应用： 如数 控车床、数控镗铣床、数控磨床、数控冲床、数控切割机、数控电火 花（线切割）机、数控激光加工机床等等，数控车削、数控镗铣削、 数控电火花线切割是目前数控加工的主力。数控机床是柔性生产线、 无人值守车间的基本构成单位。
( 二 ) 数控铣床主要功能 不同档次的数控铣床的功能有较大的差别， 但都应具备以下主要 功能：
二、数控铣削简介 ( 一 ) NC 技术 NC(Numerical Control) 技术就是：用数值和符号构成的数字信
息自动控制机床的运转。 与传统机床依靠操作者操纵手柄进行加工相 比，数控机床是依靠 NC系统发出的控制信息以脉冲的方式来控制机 床各轴的运动进行零件的轮廓形状加工的。 因此，进行准确控制加工 复杂的二维、三维零件在数控机床上利用 2 轴、 3 轴乃至 4 轴、 5 轴 联动，能够轻而易举的实现，在传统机床上是很难操作的，并且对操 作者的经验技术要求较高。 传统机械加工要求操作者始终专注于机床 的运动、及时作出合适的手柄操纵；数控机械加工首件验证合格后， 加工过程几乎不再需要干预， 解脱操作者的束缚， 可用于准备其他的 生产准备工作，节约人力资源，提高生产效益。数控加工技术得到迅 速普及、迅速提高的。目前，在役的数控机床一般为 CNC(Computer Numerical Control) 数控机床。
令。 G18——之后的程序都是以 XZ 平面为切削平面， 本指令为模态指
令。 G19——之后的程序都是以 YZ 平面为切削平面， 本指令为模态指
令。 数控系统一般默认在 XY平面编程，所以在程序中可以不用指定
G17。 (2) 坐标系指令： ① 可设定偏置 G54、G55、G56、G57（、 G58、G59）： 指定程序自动执行加工零件时， 编程坐标系原点在机械坐标系中
的位置：工件编程原点偏离机床原点的方向和距离。都为模态指令。 任意一个坐标系指令作用和效果都是相同的， 编程时设置编程原点不 必考虑工件在机床中的的装夹位置。 加工时， 通过对刀方式找到工件 装夹在机械坐标系中的位置，然后把这一位置设定于相应的寄存器， 设定完成。