绪 论
一、 教学目的
1. 使学生了解先进制造技术的发展，掌握机械行业发展的趋势。 2. 学习数控加工中心的基本手工编程方法以及具体操作，能够独立进行形状规则零件的加工。
二、 教学内容
1. 了解数控加工中心的基本结构以及工作原理。
2. 掌握如何选择合适的切削刀具以及给出合理的加工参数。
3. 掌握数控加工中心的基本手工编程方法以及具体操作，能够独立加工形状规则的零件。
三、 学习前应具备的基础知识
1. 具备识图能力。
2. 了解常用材料的基本性能。 3. 掌握各种工量具的具体使用方法。 四、 数控加工中心安全操作规程
1． 学生必须在老师指导下进行数控加工中心操作。 2． 强调单人操作机床，禁止多人同时操作。
3． 手动回机械原点时，机床各轴位置要距离机械原点100mm以上。 4． 使用手轮或快速移动方式移动各轴时，一定要看清各轴“+、－”方向后 再移动，移动时先慢转手轮观察机床移动方向无误后方可加快移动速度。 5． 用量块对刀长时，量块插入与Z轴移动动作两者要分开进行，否则量块 在工件与刀具之间移动Z轴时，易损坏刀尖。
6． 学生编完程序或将程序输入机床后，必须经过指导老师检查无误后，方
可进行试运行。
7． 学生进行试运行及自动加工时，必须在指导老师监督下进行。 8． 学生遇到问题，立即向指导老师报告，禁止进行尝试性操作。 10. 操作中若机床出现异常，必须立即向老师报告。 11. 程序运行前注意事项：
(1) 运行前，应将工件坐标系的Z轴远离100mm。 (2) 光标要放在主程序的开头。
(3) 检查机床各功能按钮的位置是否正确。 (4) 检查工作台上是否有杂物、工具等。
12. 启动程序时，一定要一只手按开始按钮，另一只手准备按停止按钮，程
序在运行当中手不能离开急停按钮，如有紧急情况立即按下急停按钮。 13. 机床在运行当中要关闭防护门，以防切屑、润滑油飞出。
14. 在程序中有暂停测量工件尺寸时，要待机床完全停止、主轴停转后方可
进行测量；此时千万不要触及开始按钮，以免发生人身事故。 15. 关机时，要等主轴停转三分钟后方可关机。
第一节 加工中心概述
加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复
杂形状工件的高效率自动化机床。
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不完全等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现铣、钻、镗、铰、攻螺纹、等多种加工功能。 一、加工中心的组成及分类 （—）加工中心的组成
从主体上看，加工中心主要由以下几大部分组成： 1．基础部件
基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件，必须有足够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。 2．主轴部件
主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零部件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动、停止、变速、变向等动作均由数控系统控制。主轴的旋转精度和定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。 3．数控系统
加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输人的信息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。 4．自动换刀系统
换刀系统主要由刀库组成。当需要更换刀具时，数控系统发出指令后，先把主轴上的刀具送回刀库，再抓取相应的刀具至主轴孔内，从而完成整个换刀动作。 5．辅助装置
包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参
与切削运动，但却是加工中心不可缺少的部分。对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用。
（二）加工中心的分类
1.卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。卧式加工中心一般具有3～5个运动坐标，常见的有三个直线运动坐标（沿x、y、z轴方向）加一个回转坐标（工作台），它能够使工件在一次装夹下完成除安装面和顶面以外的其佘四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂的箱体类零件、泵体和阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大，重量大，结构复杂，价格较高。
2.立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线运动坐标，工作台一般不具有分度和旋转功能，但可在工作台上安装一个水平的数控回转轴以扩展加工范围。立式加工中心多用于加工简单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低等优点。
3.龙门加工中心 与龙门铣床类似，适应于大型或形状复杂的工件加工。
4.万能加工中心 万能加工中心也称五轴加工中心。工件装夹后，能完成除安装面外的所有面的加工，具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转90°既可像立式加工中心一样，也可像卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变方向，而工作台带着工件旋转90°完成对工件五个面的加工。在万能加工中心上加工工件避免了由于二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造价也较高。 二、加工中心的刀库及换刀装置
图1-1
加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。加工中心最常用的刀库有盘式刀库和链式刀库。盘式刀库的结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多，但存放刀具数目较少（如图1-1所示）。链式刀库是在环形链条上装有许多刀座，刀座孔中装夹各种刀具，由链轮驱动。链式刀库适用于要求刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀（如图1-2所示）。当链条较长时，可以增加支承轮的数目，使链条折迭回绕，提高了空间利用率。
图1-2
三、加工中心的工艺特点
加工中心作为一种高效多功能的自动化机床，在现代化生产中扮演着重要角色。在加工中心上，零件的制造工艺与传统工艺以及普通数控机床加工工艺有很大不同，加工中心自动化程度的不断提高和工具系统的发展使其工艺范围不断扩展。现代加工中心更大程度地使工件一次装夹后，实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工。工序高度集中，但一台加工中心只有在合适的条件下才能发挥出最佳效益。加工中心可以归纳出如下一些工艺特点：
1．适合于加工周期性复合投产的零件
有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量不稳定，数量也难以保证。而采用加工中心首件试切完成后，程序和相关生产信息可保留下来，下次产品再生产时只要很少的准备时间就可开始生产。 2．适合加工高效、高精度工件
有些零件需求甚少，但属于关键部件，要求精度高且工期短。用传统工艺需用多台机床协调工作，周期长、效率低，在较长的工序流程中，受人为影响易出废品，从而造成重大经济损失。而采用加工中心进行加工，生产完全由程序自动控制，避免了较长的工艺流程，减少了硬件投资和人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的优点。
3．适合具有合适批量的工件
加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应上，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争能力。加工中心适合于中小批量生产，特别是小批量生产，在应用加工中心时，尽量使批量大于经济批量，以达到良好的经济效果。随着加工中心及辅具的不断发展，经济批量越来越小，对一些复杂零件，5～10件就可生产，甚至单件生产时也可考虑用加工中心。
4．适合于加工形状复杂的零件
四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及CAD／CAM技术的成熟发展，使加工零件的复杂程度大幅提高。DNC的使用使同一程序的加工内容足以满足各种加工要求，使复杂零件的自动加工变得非常容易。 5．其它特点
加工中心还适合于加工多工位和工序集中的工件、难测量工件。另外，装夹困难或完全由找正定位来保证加工精度的工件不适合在加工中心上生产。
第二节 加工中心的编程基础
一、加工中心编程的特点
根据加工中心的功能及工艺特点，在数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其它数控机床要复杂一些。加工中心编程具有以下特点：
l、进行仔细的工艺分析，选择合理的走刀路线，减少空走刀行程，周密地安排各工序加工的顺序，提高加工精度和生产率；
2、自动换刀要留出足够的换刀空间。因为有些刀具直径较大或尺寸较长，换刀时要避免发生碰撞，换刀位置宜设在原点；
3、为了提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调仪，并将测量尺寸填写在刀具卡片中，以便操作者在运行操作前及时修改刀具补偿参数；
4、为便于检查和调试程序，可将各工序内容分别安排到不同的子程序中，而主程序主要完成换刀和子程序调用；
5、对编好的程序进行校验，安排试运行。
二、加工中心坐标系
加工中心坐标系统包括机床坐标系和工件坐标系，不同的加工中心其坐标系统略有不同。如前所述，机床坐标系各坐标轴的关系符合右手笛卡儿坐标系准则(如图2-1)。
1．机床坐标系
机床坐标系是用来确定工件坐标系的基
本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是 机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械 图2-1
挡块决定，不能随意改变。该坐标系的位置必须在开机后，通过手动回参考点的操作建立。机床在手动返回参考点时，返回参考点的操作是按各轴分别进行的。当某一坐标轴返回参考点后，该轴的参考点指示灯亮，同时该轴的坐标值也显示为零。
机床坐标系原点也称机械原点、参考点或零点。通常所说的回零、回参考点，就是直线坐标或旋转坐标回到机床坐标系原点。那么机床坐标系原点究竟在什么位置呢？机床坐标系原点是三维面的交点，不像各坐标系回零一样可以直接感觉和测量，只有通过坐标轴的零点作相应的切面，这些切面的交点即为机床坐标系的原点（O点）。 2．工件坐标系
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。 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。
第三节 准备功能
一、准备功能概述
准备功能也称G功能或G代码，加工中心数控系统FANUC－0i系统的G代码如下表所示。需要注意的是，当一个程序中指定了两个以上属于同组的G代码时，则仅最后一个被指令的G代码有效；在固定循环中，如果规定了01组中任何G代码，固定循环功能就被自动取消，系统处于G80状态，而且01组G代码不受任何固定循环G代码的影响。
表3-1 FANUC-0i准备功能代码
二、基本准备功能的编程方法 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．尺寸单位选择G20、G21 程序格式： G20； G21；
G20英制输人，G21公制输人。
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。 3．快速点定位（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
X Y Z 为目标点的坐标值。当采用绝对值编程时，X、Y、Z为目标点在工件坐标系中的坐标值；当用增量值编程时，X、Y、Z为目标点相对于起点的增量坐标值。G00的快进速度由机床制造厂对各轴分别设定，各轴依内定的速度分别独自快速移动，定位时的刀具运动轨迹由各轴快速移动速度共同决定，不能保证各轴同时到达终点，因而各轴联动合成轨迹不一定是直线。G00的快进速度不能用程序指令改变，但可以用控制面板上的快进修调旋钮改变。G00定位方式中，刀具在起点开始加速直到预定的速度，到达终点前减速并精确定位停止。G00只用于快速定位，不能用于切削加工。 4．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在该轴上的投影分量。
5、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＿ G18 G02（G03） X Z＿R＿F＿
G19 G02（G03） Y Z＿R＿F＿
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。
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（图3-1），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（圆弧段b）用“-R”表示半径。圆心角等于180°时用“＋R”或“-R”均可。
图 3-1用圆弧半径编程
下面以图3-1中的各圆弧线段为例，说明圆弧编程的方法。
（1）用圆弧半径R的编程
绝对值编程方式：
N01 G90 G03 X15.0 Y0 R15.0 F100；（由A移至B）
N02 G02 X55.0 Y0 R20.0； （由B移至C）
N03 G03 X80.0 Y-25.0 R－25.0； （由C移至D）
增量值编程方式：
N0l G91 G03 X15.0 Y15.0 R15.0 Fl00；
N02 G02 X40.0 Y0 R20.0；
N03 G03 X25.0 Y－25.0 R-25.0；
（2）用分矢量I、J、K编程(I、J、K为圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z轴上的坐标增量)
绝对值编程方式：
N01 G90 G03 X15.0 Y0 I0 J15.0 F100；
N02 G02 X55.0 Y0 I20.0 J0；
N03 G03 X80.0 Y-25.0 I0 J-25.0；
注意：整圆编程时不能用R，否则机床不动作，只能
用I、J、K圆心矢量编写程序。
图3-2所示是一封闭整圆，要求由A点逆时针
插补并返回到A点。
其编程格式为：
G90 G03 X20.0 Y0 I－20.0 J0 F100
或 G91 G03 X0 Y0 I-20.0 J0 F100 图 3-2 整圆编程
6、暂停（G04）
在程序段结束时暂停一定的时间，以推迟下一个程序段的执行。当指令的暂停时间达到
时，系统自动开始执行下一个程序段。G04指令可使刀具作无进给短暂的光整加工,一般用于镗孔底平面、锪孔等场合。G04指令为非模态指令，仅在所出现的程序段中有效。
暂停有两种格式：
（1）G04 X 使用X时，必须用小数点且单位为秒。如G04 X30.表示在执行完上一程序段后，机床作30s无进给的加工后才执行下一程序段；
（2）G04 P 使用P时，不用小数点且单位为毫秒。如G04 P100表示暂停0.1s。
7．自动返回参考点G27、G28、G29、G30
（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。使用该指令应注意以下几点：
1）在刀具补偿值中使用该指令，刀具到达的位置将是加上补偿量的位置。此时刀具将不能到达参考点，因而参考点指示灯也不亮。因此执行该指令前，应取消刀补；
2）若希望执行该程序段后让程序停止，应在该程序段后加上M0l或M00指令，否则程序将不停止而继续执行后面的程序段；
3）假如不要求每次执行程序时都执行返回参考点的操作，应在该指令前加上“／，以便在不需要时跳过该程序段。
（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
指令中X Y Z 表示中间点，其坐标值可以用绝对值，也可以用增量值。若为增量值
时，则是指中间点相对于刀具当前点的增量值。设置中间点，是为防止刀具返回参考点时与
工件或夹具发生干涉。使用这条指令时，应注意以下问题：
1） 通常G28指令用于自动换刀、测量及装卸工件。指令如下：
G91 G28 Z0；
G91 G28 Y0；
2） 在G28程序段中不仅记忆移动指令值，而且记忆了中间点坐标值。也就是对于在使用G28
的程序段中没有被指令的轴，以前G28中的坐标值就作为那个轴的中间点坐标值，
例如：
N01 G90 G00 X100.0 Y100.0 Z100.0；
N02 G28 X200.0 Y300.0； （中间点是200，300）
N03 G28 Z150.0； （中间点是200，300，150）
（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。
程序格式：
G29 X＿Y＿Z
指令中X＿Y＿Z 是到达点的坐标值。是绝对值还是增量值，由G90／G91状态决定。若
为增量值时，则是指到达点相对于G28中间点的增量值。
G28和G29应用举例（图3-3）；
G91 G28 Xl000.0 Y200.0； （由A经B返回参考点）
G29 X500.0 Y-400.0； （从参考点经B返回到C点）
图 3-3
执行该程序，刀具从A点出发，以快速点定位的方式经由B点到达参考点，换刀后执行
G29指令，刀具从参考点先运动到B点再到达C点，B点至C点的增量值为X500.0 Y-400.0。
（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 IP-；
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。
8、工件坐标系设定（G92、G54～G59、G52）
加工零件编程是在工件坐标系内进行的。工件坐标系可用下述两种方法设定。用G92指
令和其后的数据来设定工件坐标系；或事先用操作面板设定坐标轴的偏置，在用G54～G59指令进行选择。
（1）G92指令设定工件坐标系
指令个是：G90 G92 IP-；
式中IP-是指主轴上刀具的基准点在新坐标系中的坐标值，因而是绝对值指令。以后被
指令的坐标值就是这个坐标系中的位置。
因G92指令是以刀具基准点为基准的，所以在使用中要注意刀具的位置，若位置有误，
则坐标系便被偏移。尤其当重复使用时，要使刀具仍回到起始位置。G92
工件做坐标系的设
定值，在编程时编程人员无法确定，必须待工件在机床上安装后，经操作实测后方能填入。
若程序再次使用，必须在工件安装后，操作者再次修改设定值，所以一般很少使用。
（2）用G54～G59选择工件坐标系
1)工件坐标系的设定：通过CRT/MDI面板设定机
床零点到各坐标系原点的距离，便可设定六个工件坐
标系。（如图3-4所示）
2)工件坐标系的选择：对事先设定了工件原点偏
置值的工件坐标系，可用G54～G59分别选择。G54～
G59分别对应工件坐标系01～06。 图 3-4
右图中00为偏移坐标系，其数据将分别与其它工件坐标系数据累加，用于坐标系偏移。
指令格式：G54～(G59)
如果未选择工件坐标系，系统便按缺省值选择其中一个。一般情况下，把G54设定为缺
省值，具体情况要看机床厂的设定。
在绝对值移动时，与刀具位置无关，不需操作者修改程序。当再次使用时，程序也不需
修改，程序与工件安装的位置无关，也与刀具的位置无关，在加工中被广泛应用。
3）工件坐标系的扩充
对有些机床，6个工件坐标系若不够用，此时，可扩充至48个或150个，并将扩充的工
件坐标系的工件远点偏置值设定到相应的偏置量存储区中。
指令格式：G54 Pn；（n=1～48）
4)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 IP-；
式中IP-指令局部坐标系原点在工件坐标系中
的位置。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。
图3-5
例：G90 G52 X100.0 Y100.0；(如图3-5)
„
„
此时，Oˊ为新的坐标系原点，若想重新启用坐标系G54原点O,则执行指令：
G90 G52 X0 Y0；
如图3-6，有三个同样的轮廓1、2、3，且已知三者之间的位置关系，则采用下面的程序
来加工更为方便：
G90 G52 X6.0 Y6.0；
M98 P100； (加工W1）
G90 G52 X10.5 Y4.8；
M98 P100； (加工W2)
G90 G52 X14.5 Y8.3；
M98 P100； (加工W3)
注：P100为加工图中轮廓的子程序。
图 3-6 局部坐标系的应用
三、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。
1、固定循环的动作
孔加工固定循环通常由6个动作组成，如图3-7所示。
动作1：X、Y轴定位，使刀具快速定位到孔加工位置；
动作2：快速移到R点，刀具自初始点快速进给到R点；
动作3：孔加工，以切削进给的方式执行孔加工的动作；
动作4：在孔底的动作，包括暂停，主轴准停，刀具移
位等动作；
动作5：返回R点，继续孔的加工而又可以安全移动刀 具
时选择R 点；
动作6：快速返回初始点，孔加工完成后一般应选择返
回初始点。
（1）初始平面
初始平面是为安全下刀而规定的一个平面。初始平面
到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，如
图1-10所示初始点所在平面。当使用同一把刀具加工若干
孔时，只有孔之间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时， 图3-7
才使用C98功能使刀具返回到初始平面上的初始点，否则使用G99返回R点。
（2）R点
R点所在平面又叫R点参考面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面，距
工件的距离圭要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2～5mm，使用G99时，刀具将返回到该参考面上。
（3）孔底平面
加工盲孔时，孔底平面就是孔底Z轴的高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面
一段距离，主要保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工还应考虑钻尖对孔深的影响。
孔加工循环与平面选择指令（G17、G18或G19
）无关，即不管选择哪个平面，孔加工都
是在XY平面上定位并在Z轴方向上钻孔。
固定循环的动作顺序指定应当考虑三个问题：
1）坐标数据是使用绝对值还是增量值方式；
2）返回点平面是选在初始点所在平面还是R点所在平面；
3）考虑采用什么样的孔加工循环方式，如下面将要介绍的G73～G89等循环加工指令。
2、固定循环的代码
（1）数据形式
固定循环指令中R与Z的数据指定与G90或G91的方式有关，图3-8所示为采用G90或
G91时坐标计算方法。选择G90方式时R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，R是指自初始点到R点的距离，Z是指自R点到孔底平面上Z点的距离。
图 3-8
（2）选择返回平面（G98、G99）
由G98或G99决定刀具在返回时到达的平面
图 3-9
如指令了G98则自该程序段开始，刀具将返回到初始平面，如果指令了G99则返回到R
点所在平面，如图3-9所示。通常加工一组相同的孔时加工第一个孔后用G99返回到R，加
工最后一个孔后用G98返回到初始平面。
（3）孔加工循环方式G73～G89
孔加工循环方式指令一般格式如下：
G73～G89 X Y Z R Q P F K
X＿Y 平面定位点坐标值，可以用绝对值也可以用增量值； Z 指定孔底平面的位置，可以用绝对值也可以用增量值； R 指定R点所在平面的位置，可以用绝对值也可以用增量值； Q 在G73或G83方式中用来指定每次加工深度，在G76或G87方式中规定位移量。Q值一律取增量值，而与G91和G90的选择无关； P 用来指定刀具在孔底的暂停时间，与在G04中指定P的时间单位一样，即以ms为单位，不使用小数点； F 指定孔加工切削进给速度。这个指令为模态指令，即使取消了固定循环在其后的加工中仍然有效； K 指令孔加工重复的次数，忽略这个参数时就认为是K1，如果程序中选择了G90方式，刀具在原来孔的位置重复加工；如果选择G91，则用一个程序段就能实现分布在一条直线上
的若干个等距离孔的加工，K只在被指令的程序段中有效。
取消孔加工方式用G80，而如果中间出现了任何01组的G代码，则孔加工方式也会自动取消，因此用G01、G00、G02、G03可以取消固定循环，其效果与G80一样。
3、固定循环指令
（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，孔加工动作如图3-10 a所示，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。
图3-10
（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3-10b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。
（3）精镗孔G76
程序格式：
C76 X＿Y＿Z＿R＿Q＿P F
孔加工的动作如图3-11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 图
3-11
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。 （4）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，如图3-12所示。
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。 图 3-12 （5）攻右旋螺纹G84与左旋螺纹G74 1）普通攻螺纹循环 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。 2）刚性攻螺纹循环
设定刚性方式，指令M29；此时，主轴停止，刚性方式有效。可以指定右旋或左旋攻螺纹循环，攻螺纹循环在下一个程序段中指定。
M29为刚性攻螺纹准备辅助功能。
指定G80可以清除刚性方式，其它固定循环G代码或01组G代码也可以清除刚性方式，刚性方式被关闭，此时，主轴停止。刚性方式也能用复位操作清除（复位键）。但是要记住，固定循环不能用复位操作复位。
指令格式： „„ „„ M29；
G74/G84 X Y＿Z＿R＿F＿； X Y＿； X Y＿； „„ „„ G80； 说明：
① F值根据主轴转速与螺纹螺距计算,螺距T= F/S； ② 速度进给倍率开关无效；
③ 进给保持只能在该循环动作结束后执行；
④ 如果在程序段中指令暂停，则在刀具到达孔底和返回R点时先执行暂停的动作。 ⑤ 使用刚性攻螺纹功能，机床必须有主轴编码器。 （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。 （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。
（8）反镗孔G87 程序格式：
G87 X＿Y Z＿R＿Q＿F
反镗孔动作如图3-13所示，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。
（9）．镗孔循环G88 图3-13 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
3-14所示。 （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。 4、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， 图 3-14 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；
（4）若程序中出现代码G00、G01、G02、G03时，循环方式及其加工数据也全部取消。 5、固定循环加工应用举例
图3-15
例3-1 当需要重复使用固定循环指令时，可在固定循环加工指令参数中加入地址L作为重复调用次数。当加工图3-15所示零件时，应认真研究孔的分布规律，尽量简化程序。图中各孔按等间距线性分布，可使用重复固定循环加工指令。但采用这种方式编程，在进入固定循环之前，刀具不能定位在第一孔的位置，而要向前移动一个孔的位置。因为在执行固定循环
时，刀具要先定位后才执行钻孔的动作（图中δ＝10为零件厚度，Z坐标原点在零件上表面）。 程序如下：
N01 G90 G54 X0 Y0 Z100.0； N02 G00 X-50.0 Y51.963 S800 M03； N03 G43 Z10.0 H01；
N04 G91 G99 G81 X20.0 Z-18.0 R-5.0 F60 K4； N05 X10.0 Y-17.321； N06 X-20.0 K4； N07 X-10.0 Y-17.321； N08 X20.0 K5； N09 X10.0 Y-17.321；
N10 X-20.0 K5； N11 X10.0 Y-17.321； N12 X20.0 K5； N13 X-10.0 Y-17.321； N14 X-20.0 K4； N15 X10.0 Y-17.321； N16 X20.0 K3； N17 G80；
N18 G90 G00 Z100.0； N19 X0 Y0 M05； N20 M30； 四、其它功能指令
1、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 图3-16 G16；极坐标系指令有效
极坐标的平面选择与圆弧插补的平面选择方法相同，即使用G17、G18、G19指令。如选择XY平面，则X表示半径，Y表示角度，规定沿X轴的逆时针方向为角度的正方向，顺时针方向为角度的负方向，如图3-16中A点的坐标表示为X50.0 Y30.0。
半径和角度可以用绝对值指令（G90），也可用增量值指令（G91）。
当半径用绝对值指令时，局部坐标系原点为极坐标系中心；若用增量值指令时，当前点为极坐标系中心。 2、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3-17所示ABCD为程序指令的图形，abcd为缩放后的图形，O为缩放中心。
比例缩放方式由G50取消，指令格式：
G50； 图3-17 （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尺寸。 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。 3、 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。如图3-18所示1为程序指令的图形，2为旋转后的图形，O为旋转中心。
指令格式： 图3-18 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，指令格式为： G69；
第四节 主轴、换刀和辅助功能
一、主轴功能
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。 二、辅助功能
辅助功能也称M功能，是指令机床辅助动作的功能，FANUC-0i系统的M代码如下表所示。
表4-1 FANUC-0i辅助功能M代码
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，如换刀、工件重新装夹、测量工件尺寸等，重新启动机床后，继续执行后面的程序。
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。该指令一般用于抽查关键尺寸等情况，检查完后，按“启动”键，继续执行后面的程序。
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，机床处于复位状态，机床CRT显示程序结束。
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，机床CRT显示程序开始。
M06——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。 三、指定换刀刀号T功能 1．刀具选择
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Txx（xx表示刀具号）表示，Txx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来实觋的，有些机床则不需要指定M06便可实现换刀动作。 2．自动换刀程序编制方式
在一个程序段中，同时包含T指令与M06指令。 如 G91 G28 Z0； T＿ M06；
执行本程序段时，首先执行G28指令，主轴刀具先返回参考点，然后执行主轴准停及自动换刀动作。对于链式刀库，因Txx是为下次换刀做准备的，所以为了避免执行T功能时占用加工时间，T功能指令是在执行M06换刀指令后才执行，在执行T功能指令的同时，机床继续执行后面的程序。
第五节 刀具补偿和偏置功能
在加工过程中由于刀具的磨损、实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致以及更换刀具等原因，都会直接影响最终加工尺寸，造成加工误差。为了最大限度地减小因刀具尺寸变化等原因造成的加工误差，数控系统通常都具备刀具尺寸补偿功能。通过刀具补偿功能指令，计算机可以根据实际刀具尺寸或者输入补偿量，使机床自动地加工出符合零件图纸所要求的尺寸和形状。
刀具补偿可分为刀具长度补偿和刀具半径补偿，本节拟用一种程序格式对刀具长度补偿功能进行介绍，目的在于进一步强调不同的数控系统对同一编程功能可能采用不同的程序格式。
一、刀具长度补偿（G43、G44、G49）
刀具长度补偿用来补偿假定的刀具与实际刀具长度之间的差值。通常把实际刀具长度尺寸与编程刀具长度尺寸之差称为偏置值，这个偏置值可以通过偏置页面设置在偏置存储器中，并用H代码指令偏置号。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。 Z＿目标点坐标。
H 刀具长度补偿值的存储地址。补偿量存入地址符为H 的存储器中。
对应于偏置号H 的偏置值（已设置在存储器中），将自动地与z轴编程指令值相加（G43）或相减（G44），然后把运算结果作为终点坐标值进行加工。G43、G44均为模态代码，一旦被指定后，如无同组的G代码重新指令，则G43与G44一直有效，一直到遇到刀具长度补偿取消指令G49时才被取消。
应用刀具长度补偿指令，可以简化编程时的计算，编程时可以假定刀具长度为零，这样可以设置偏置值（补偿值）为刀具的实际长度，刀具更换或磨损后，只需要修改偏置值，而不需要改变程序，应用十分方便。
在同一程序段内，如果既有运动指令，又有长度补偿指令时，机床首先执行的是长度补偿指令，然后再执行运动指令。
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。
刀具长度补偿应用实例：如图5-1所示，在编程时，以工件上表面为编程参考点，刀具刀尖与对刀块对正后,将机械坐标显示的Z值-346.870作为长度偏置值存入H0l地址单元中,再将对刀块的高度-50.0补偿到程序中所调用坐标系(G54～G59)的Z值中。
图 5-1
设工件上表面为Z坐标0点，其加工程序为： N0l G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； N02 G43 Z100.0 H0l； N03 Z3.0；
N04 G01 Z-20.0 F30； N05 G00 Z100.0； N06 M30；
以上程序在执行N02程序段时，是将H0l中的偏置值-346.870与工件坐标系中的-50.0加到目标点坐标Z100.0中去，结果是使机床参考点位置从Z0向下移动396.870mm，而刀尖的实际位置移动到工件表面以上100.0的位置。因此，后面程序段的Z坐标值可根据零件图中标注的坐标来编程，而不需考虑刀具的位置。 二、刀具半径补偿（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）,如图5-2所示。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。
G40 刀具半径补偿取消 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。
图 5-2
建立和取消半径补偿需与G01或G00指令配合使用。 加工图5-2工件的程序如下：
N100 G91 G28 Z0； N102 T01 M06；
N104 G90 G54 G00 X-40.0 Y-40.0 S800 M03； N106 G43 Z100.0 H01； N108 Z5.0；
N110 G01 Z-5.0 F30；
N112 G41 X-20.0 Y-20.0 D01 F100； N114 Y20.0； N116 X20.0； N118 Y-20.0； N120 X-20.0；
N122 G40 X-40.0 Y-40.0； N124 G00 Z100.0； N126 M05； N128 M30；
第六节 子程序
一、子程序的概念
把程序中某些固定顺序和重复出现的程序单独抽出来，按一定格式编成一个程序供调用，这个程序就是常说的子程序，这样可以简化主程序的编制。子程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。 二、子程序的格式 Oxxxx N1000 „„ N1010 „„ N1020 „„ N1030 M99
在子程序的开头，继“O” （EIA）或“：”（ISO）之后规定子程序号，子程序号由6位数字组成，前边的“O”可省略。M99为子程序结束指令。M99不一定要独立占用一个程序段，如G00 X Y＿Z＿M99也是可以的。 三、子程序的调用 调用子程序的格式为： M98 Pxxxxxxxx
其中M98是调用子程序指令，地址P后面的4位数字为子程序号，前4 位为重复调用次数，若调用次数为“1”可省略不写，系统允许调用次数为9999次。
主程序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Oxxxx为Pxxxx。 四、子程序的执行过程
以下列程序为例说明子程序的执行过程：
主程序 子程序 O0001 „„ O1010 „„ N0010 „„ N1020 „„ N0020 M98 P21010； N1030 „„ N1030 „„ N1040 „„ N0040 M98 P1010 N1050 „„ N0050 „„ N1060 M99；
主程序执行到N0020时就调用执行P1010子程序，重复执行两次后，返回主程序，继续执行N0020后面的程序段，在N0040时再次调用P1010子程序一次，返回时又继续执行N0050及其后面程序。当一个子程序调用另一个子程序时，其执行过程同上。 五、子程序的特殊调用方法 1．子程序中用P指令返回的地址
除子程序结束时用M99指令返回主程序外，还可以在M99程序段中加入Pxxxx，则子程序在返回时，将返回到主程序中顺序号为Pxxxx程序段，如上例中把子程序中N1060程序段中的M99改成M99 P0010，则子程序结束时，便会自动返回到主程序N0010程序段，但这种情况只用于储存器工作方式而不能用于纸带方式。 2．自动返回到程序头
如果在主程序（或子程序）中执行M99，则程序将返回到程序开头位置并继续执行后面的程序，这种情况下通常是写成／M99，以便在不需要重复执行时，跳过程序段，也可以在主程序（或子程序）中插人／M99 Pxxxx，其执行过程如前述，还可以在使用M99的程序段前面写入／M02或／M30以结束程序的调用。
图6-1
六、子程序编程举例
例1-3 在图6-1所示的零件上钻削16个¢10的孔，试应用子程序编写加工程序。 子程序：（从左到右钻4个孔）
O1000 （子程序号）
N001 G99 G82 Z-35.0 R5.0 P2000 F100；（钻1#孔，返回R平面） N002 G91 X20.0 K3； （钻2#、3#、4#孔，返回R平面） N003 M99； （子程序结束） 主程序：
O0001 N01 G43 Z20.0 H0l； N02 S300 M03； N03 G00 X100.0 Y100.0； N04 M98 P1000； N05 G90 G00 X100.0 Y120.0； N06 M98 P1000； N07 G90 G00 X100.0 Y140.0； N08 M98 P1000； N09 G90 G00 XlO0.0 Yl60.0； N10 M98 P1000； N11 G00 Z50.0； N12 X0 Y0； N13 M30；
（主程序号）
（至起始平面，刀具长度补偿） （启动主轴） （定位到1#孔）
（调用子程序加工1#、2#、3#、4#孔） （定位到5#孔）
（调用子程序加工5#、6#、7#、8#孔） （定位到9#孔）
（调用子程序加工9#、10#、11#、12#孔） （定位到13#孔）
（调用子程序加工13#、14#、15#、16#孔） （提起刀具） （返回程序原点） （程序结束）
第七节 切削用量的选择
一、切削深度ap
1、在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm～25μm时，如果圆周铣的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。对于立铣刀，其每次切削深度一般不应超过铣刀直径的2/3，以免由于铣刀强度不够而引起刀具折断。
2、在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2μm～12.5μm时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时切削深度或切削宽度选取同前。粗铣后留0.5mm～1.0mm余量，在半精铣时切除。 3、在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8μm～3.2μm时，可分粗铣、半精铣和精铣三步进行。半精铣时切削深度或切削宽度取1.5mm～2mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.2mm～0.5mm,面铣刀背吃刀量取0.3mm～0.8mm。 二、主轴转速n(r/min)
主轴转速一般根据切削速度V来选定，计算公式为：n=1000V／（π×d） 式中，d为刀具直径（mm），V为刀具切削速度（m/min）。
对于球头铣刀，工作直径要小于刀具直径，故其实际转速应大于计算转速n。
表１ 铣刀的切削速度V
三、进给速度Vf (mm/min) Vf = fz×z×n
式中n为主轴转速，z为铣刀齿数，fz为每齿进给量（mm/齿）。
每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。
1、铣削加工
表2 铣刀每齿进给量fz
2、镗削加工
表3 镗孔切削用量
3、攻螺纹
攻螺纹前底孔直径的确定：
攻米制螺纹 螺距P
P>1mm：d0=d－（1.04~1.06）P 式中 P — 螺距(mm) d0 — 钻头直径(mm)
d — 螺纹公称直径(mm)
攻不通孔螺纹
钻孔深度=所需螺孔深度－0.7 d
表4 攻普通螺纹前的底孔直径
表5 攻英制螺纹前的底孔直径
表6 攻螺纹切削速度
4、钻孔加工
表7 用高速钢钻头钻孔切削用量
5、铰孔加工
铰孔属于精加工工序，加工过程中应合理选择铰刀的类型及材质，高速钢铰刀属于通用铰刀，硬质合金铰刀一般用于加工钢、铸钢、灰铸铁和冷硬铸铁。为了达到较高的孔径精度和表面质量，应采用较低的切削速度和进给量并合理选择切削液。
铰孔前应留有铰削余量，一般为0.1~0.2mm
底孔直径=铰刀直径－（0.1~0.2）mm 铰削加工时切削速度V取3~15m/min
进给量f取0.05~0.5mm/r
注意:在正式加工之前应试铰，并检验孔径及粗糙度是否符合要求。
表8 切削液的选择
注：以上各表是加工中心和数控铣床常用的加工参数，供参考。
第八节 立式加工中心操作
一、 开机
1、上电
接通压缩空气
按下“急停”按钮
打开机床后面电源
2、复位 顺时针旋转急停按钮松开至状态，使系统复位，并接通伺服电源。系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。
3、 机床回参考点
控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴回参考点操作。在每次电源接通后和在运行过程中伺服驱动装置出现报警必须要进行回零（按下急停按钮不用回零），然后再进行其他操作，以确保各轴坐标的正确性。
如果系统显示的当前工作方式不是回零方式，按一下控制面板的“回零”按键，然后顺序按+Z、+X和+Y。
回零时，先Z轴回零，Z轴回零后，再进行X、Y轴回零操作，否则会出现报警，X、Y操作可同时进行。
回零时，要先检查机床各轴相对机床机械原点的位置，应该使机床各轴距机床机械原点在100mm以上，再进行回零操作。
二、数控机床组成
1、数控单元：工业控制机、控制轴数、伺服接口、开关量接口、其他接口、控制面板、MPG
手持单元、NC键盘、软件
2、进给系统：HSV-16系列交流永磁同步伺服驱动与伺服电机
各种步进电机驱动单元与电机
各种模拟接口、脉冲接口伺服电机驱动系统
3、主轴系统：接触器+主轴电机
变频器+主轴电机
主轴伺服单元+主轴电机
三、数控装置操作台组成
1、液晶显示器
2、NC键盘：由MDI键盘和F1-F10十个功能键组成
3、机床控制面板MCP
4、MPG手持单元
5、急停按钮
四、软件操作界面组成
1、显示窗口
2、倍率修调
3、菜单命令条
4、运行控制索引
5、选定坐标系的坐标值
6、工件坐标零点
7、辅助功能
8、当前加工程序行
9、当前加工方式、系统状态及当前时间
五、软件菜单功能
系统功能的操作主要通过菜单命令条中的功能键F1一F10来完成。由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构，即在主菜单下选择一个菜单项后，数控装置会显示该功能下的子菜单，用户可根据子菜单的内容选择所需的操作。主菜单、扩展菜单和子菜单的结构如图：
六、机床手动操作
手动移动机床坐标轴（手动、增量、手摇）
手动控制主轴（制动、启停、冲动、定向）
机床锁住、Z轴锁住
刀具夹紧与松开
手动数据输入（MDI）运行
机床手动操作主要由手持单元和机床控制面板共同完成。
1、坐标轴移动
手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制面板上的方式选择、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。
1）手动进给：按下“手动”按键（指示灯亮），系统处于手动工作方式，在手动工作方式下，按下相应的按键（+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z），指示灯亮，该轴将产生正向或负向连续移动，松开按键，指示灯灭，该轴减速停止。同时按下多个方向的轴按键，能连续移动多个坐标轴。
2）手动快速移动：在手动进给时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。
3）手动进给速度选择：在手动进给时，进给速率为系统参数“最高快移速度”的1/3乘以进给修调选择的进给倍率。
手动快速移动的速率为系统参数“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。 按压进给修调或快速修调右侧的“100％”键(指示灯亮)，进给或快速修调倍率被置为100％，按一下“+”按键，修调倍率递增10％，按一下“—”按键，修调倍率递减10％，修调倍率的一次增减大小可由PLC设定。
4）增量进给：当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“Off'’档时，按一下控制面板上的“增量”按键(指示灯亮)，系统处于增量进给方式，可增量移动机床坐标轴(下面以增量进给X轴为例说明)：
(1)按一下“+X”或“-X”按键(指示灯亮)，X轴将向正向或负向移动一个增量值；
(2)再按一下“十X”或“-X”按键，X轴将向正向或负向继续移动一个增量值。 用同样的操作方法使用“+Y”、“-y”、“+Z”、“-Z”、“+4TH”、“-4TH'’按键，可以使Y轴、Z轴、4TH轴向正向或负向移动一个增量值。
同时按一下多个方向的轴手动按键，每次能增量进给多个坐标轴。
5）增量值选择：增量进给的增量值由机床控制面板的“X1”，“X10”，“X100”，“X1000”四个增量倍率按键控制。增量倍率按键和增量值的对应关系如下表所示：
增量倍率按键 X1 X10 X100 X1000
增量值(mm) 0.001 0.01 0.1 1
注意：机床控制面板的“Xr，“X10”，“X100”，“X1000”这几个按键互锁，即按一下其中一个(指示灯亮)，其余几个会失效(指示灯灭)。
6）手摇进给：当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Y”、“Z”、“4TH”档时，按一下机床控制面板上的“增量”按键(指示灯亮)，系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴(下面以手摇进给X轴为例说明)：
(1)手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档；
(2)旋转手摇脉冲发生器，可控制X轴正、负向运动：
(3)顺时针／逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，X轴将向正向或负向移动一个增量值。 用同样的操作方法使用手持单元，可以使Y轴、Z轴、4TH轴向正向或负向移动一
个增量值。手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。
7）手摇倍率选择：手摇进给的增量值(手摇脉冲发生器每转一格的移动量)由手持单元的增量倍率波段开关“X1”，“X10”，“X100”控制。增量倍率波段开关的位置和增量值的对应关系如下表：
位置 X1 X 10 X100
增量值(mm) 0.001 0.01 0.1
2、主轴控制
主轴控制由机床控制面板上的主轴控制按键完成。
1）主轴制动：在手动方式下，主轴处于停止状态时，按—“主轴制动”键(指示灯亮)，主轴电机被锁定在当前位置。
2）主轴正反转及停止
(1)按一下“主轴正转”按键(指示灯亮)，主轴电机以机床参数设定的转速正转；
(2)按一下“主轴反转”按键(指示灯亮)，主轴电机以机床参数设定的转速反转；
(3)按一下“主轴停止”按键(指示灯亮)，主轴电机停止运转。
注意：“主轴正转”、“主轴反转”和“主轴停止”这三个按键互锁，即按一下其中一个(指示灯亮)，其余键会失效(指示灯灭)。
3）主轴冲动
在手动方式下，当“主轴制动”无效时(指示灯灭)，按一下“主轴冲动”按键(指示灯亮)，主轴电机会以一定的转速瞬时针转动一定的角度。该功能主要用于装夹刀具。
4）主轴定向
如果机床上有换刀机构，通常就需要主轴定向功能，这是因为换刀时，主轴上的刀具必须定位完成，否则会损坏刀具或刀爪。在手动方式下，当“主轴制动”无效时(指示灯灭)，按一下“主轴定向”按键，主轴立即执行主轴定向功能，定向完成后，按键内指示灯亮，主轴准确停止在某一固定位置。
5）主轴速度修调
主轴正转及反转的速度可通过主轴修调调节：
按压主轴修调右侧的“100％”按键(指示灯亮)，主轴修调倍率被置为100％，按一下“+”按键，主轴修调倍率递增10％，按一下“—”按键，主轴修调倍率递减10％，修调倍率的一次增减大小可由PLC设定。
注意：机械齿轮换档时，主轴速度不能修调。
3、机床锁住与2轴锁住
机床锁住与Z轴锁住由机床控制面板上的机床锁住与Z轴锁住按键完成。
机床锁住：禁止机床所有运动。在手动运行方式下，按一下“机床锁住”按键(指示灯亮)，再进行手动操作。这时，由于不输出伺服轴的移动指令，机床将停止不动。
注意：“机床锁住”键在自动方式下按压无效。
Z轴锁住：该功能用于禁止进刀。在只需要校验XY平面的机床运动轨迹时，我们可以使用“Z轴锁住”功能。在手动方式下，按一下“Z轴锁住”按键(指示灯亮)，再切换到自动方式运行加工程序，Z轴坐标位置信息变化，但Z轴不运动。
注意：“Z轴锁住”键在自动方式下按压无效。
7）刀具夹紧与松开
在手动方式下，通过按压“允许换刀”按键，使得刀具松／紧操作有效(指示灯亮)。
按一下“刀具松／紧” 按键，松开刀具(默认值为夹紧)，再按一下“刀具松／紧”按键，夹紧刀具，再按一下“刀具枷紧”按键，又松开刀具，如此循环。
8）冷却启动与停止
在手动方式下，按一下“冷却液停”按键，冷却液开(默认值为冷却液关)，再按一下“冷却液停”按键，冷却液关，再按一下“冷却液停”按键，冷却液又开，如此循环。
9)手动数据输入
在主操作界面下，按F3键进入MDI功能子菜单。在MDI功能子菜单下，系统缺省进入MDI运行方式。命令行的底色变为白色，并伴有光标在闪烁。这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段，即“MDI运行”。
二、 工件装夹、找正及对刀
数控程序一般按工件坐标系编程，工件找正的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。
下面具体说明立式加工中心工件找正的方法。其中将工件上表面中心点设为工件坐标系原点。
将工件上其它点设为工件坐标系原点的对刀方法与之类似。
1、X，Y轴找正
一般加工中心在X，Y方向对刀时使用的基准工具包括刚性靠棒和寻边器两种。 如图7-2，左边的是刚性靠棒基准工具，右边的是寻边器。
图 7-2
（1）刚性靠棒
刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式找正，具体过程如下：
我们采用将零件放置在基准工具的左侧（正面视图）
X轴方向找正 将操作面板上的操作模式设为JOG，进入“手动”方式；
点击MDI
键盘上的
、,使CRT界面上显示坐标值；适当点击、、按钮和
、按钮，将机床移动到靠近工件左侧的位置。
移动到大致位置后，可以采用手轮调节方式移动机床，将操作面板上的操作模式
设为HNDL模式，采用手动脉冲方式精确移动机床，将手轮对应轴旋钮
节手轮进给速度旋钮
，调整手轮置于X档，调
并用塞尺检查间隙是否合适，若合适则将CRT界面中的相对坐标X值清零（按屏幕左侧的X键，此时屏幕上的X坐标闪烁，然后再按屏幕下方的起源软键则X坐标变为0），然后提起基准工具，移到工件另一侧使得间隙合适，将此时CRT显示的相对坐标值X除以2，并用手轮将主轴移至该坐标处，此处既为X轴的中心。
Y方向找正采用同样的方法，然后将该点所对应的机械坐标输入到G54～G59中。
（2）寻边器
寻边器有固定端和测量端两部分组成。固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。在测量时，主轴以400~600r/min旋转。通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，让测量端接触基准面。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，测量端会明显偏出，出现明显的偏心状态。这时主轴中心位置距离工件基准面的距离等于测量端的半径。
X轴方向对刀 将操作面板上的操作模式设为JOG，进入“手动”方式；
点击MDI
键盘上的
适当点击操作面板上的工件左侧的位置。 使CRT界面显示坐标值； 、、按钮和、、按钮，将机床移动到靠近
在MDI状态下，输入适当的主轴转速并按循环启动按钮
时，寻边器测量端大幅度晃动。 移动到大致位置后，将操作面板上的操作模式
方式精确移动机床，将手轮对应轴旋钮，使主轴转动。未与工件接触设为HNDL模式，采用手动脉冲，调整置于X档，调节手轮进给速度旋钮
手轮移动寻边器。寻边器测量端晃动幅度逐渐减小，直至固定端与测量端的中心线重合，如图7-3所示，若此时用增量或手轮方式以最小脉冲当量进给，寻边器的测量端突然大幅度偏移，7-4所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合，将相对坐标X值清零（按屏幕左侧的X键，此时屏幕上的X坐标闪烁，然后再按屏幕下方的起源软键则X坐标变为0），然后提起寻边器，移到工件另一侧使其与工件恰好吻合，将此时CRT显示的相对坐标值X除以2，并用手轮将主轴移至该坐标处，此处既为X轴的中心。
图7-3 图7-4
Y方向对刀采用同样的方法，然后将该点所对应的机械坐标输入到G54～G59中。
2、Z轴对刀
立式加工中心Z轴对刀时首先要将已放置在刀架上的刀具欲置到机床的刀库中,然后再调
到机床主轴上，再逐把对刀。
（1）装刀
立式加工中心需采用MDI操作方式装刀 将操作面板上的操作模式设为
点击MDI
键盘上的键，CRT界面如图7-5所示
MDI运行模式
图7-5 图7-6
利用MDI键盘输入“G91 G28 Z0”，按的内容输到指定区域。CRT界面如图7-6所示 点击按钮，主轴先回到换刀点，再抓刀，一号刀被装载在主轴上。 键，再按键，用同样的方法将输入域中
（2）对刀
1）塞尺检查法
将所需刀具装到主轴上。 将操作面板上的操作模式设为JOG，进入“手动”方式；
利用操作面板上的大致位置。 、、按钮和、、按钮，将机床移到工件上方的
类似在X，Y方向对刀的方法用塞尺或量块检查刀具与工件上表面的间隙（注意Z轴移动时，塞尺或量块不应在刀具的下方，以免发生碰撞），得到“间隙合适”时Z的机械坐标值，然后将其出入到与程序对应得补偿地址中。塞尺或量块的高度可输入到所调用坐标系的Z位置中去（注意输入的数据为负值）。
除塞尺和量块之外，Z向对刀还可应用Z向对刀仪（有机械式和光电式两种）。
三、设置参数
1、 G54—G59参数设置 在键盘上点击键，按软键“坐标系”进入坐标系参数设定界面，输入01~09（分别表示G54～G59）按软键“NO检索”，光标停留在选定的坐标系参数设定区域，如图7-7所示
图7-7 图7-8
也可以用方位键选择所需的坐标系和坐标轴。利用键盘输入通过对刀得到的工件坐标原点在机床坐标系中显示的坐标值。设通过对刀得到的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值X为300.000Y为－185.000，则首先将光标移到G54坐标系X的位置，在键盘上输入“300.000”，按屏幕下方软键“输入”或按键逐字删除输入域中的字符。点击
键，将参数输入到指定区域。按，将光标移到Y的位置，输入“-185.000”，按软键“输
绪 论
一、 教学目的
1. 使学生了解先进制造技术的发展，掌握机械行业发展的趋势。 2. 学习数控加工中心的基本手工编程方法以及具体操作，能够独立进行形状规则零件的加工。
二、 教学内容
1. 了解数控加工中心的基本结构以及工作原理。
2. 掌握如何选择合适的切削刀具以及给出合理的加工参数。
3. 掌握数控加工中心的基本手工编程方法以及具体操作，能够独立加工形状规则的零件。
三、 学习前应具备的基础知识
1. 具备识图能力。
2. 了解常用材料的基本性能。 3. 掌握各种工量具的具体使用方法。 四、 数控加工中心安全操作规程
1． 学生必须在老师指导下进行数控加工中心操作。 2． 强调单人操作机床，禁止多人同时操作。
3． 手动回机械原点时，机床各轴位置要距离机械原点100mm以上。 4． 使用手轮或快速移动方式移动各轴时，一定要看清各轴“+、－”方向后 再移动，移动时先慢转手轮观察机床移动方向无误后方可加快移动速度。 5． 用量块对刀长时，量块插入与Z轴移动动作两者要分开进行，否则量块 在工件与刀具之间移动Z轴时，易损坏刀尖。
6． 学生编完程序或将程序输入机床后，必须经过指导老师检查无误后，方
可进行试运行。
7． 学生进行试运行及自动加工时，必须在指导老师监督下进行。 8． 学生遇到问题，立即向指导老师报告，禁止进行尝试性操作。 10. 操作中若机床出现异常，必须立即向老师报告。 11. 程序运行前注意事项：
(1) 运行前，应将工件坐标系的Z轴远离100mm。 (2) 光标要放在主程序的开头。
(3) 检查机床各功能按钮的位置是否正确。 (4) 检查工作台上是否有杂物、工具等。
12. 启动程序时，一定要一只手按开始按钮，另一只手准备按停止按钮，程
序在运行当中手不能离开急停按钮，如有紧急情况立即按下急停按钮。 13. 机床在运行当中要关闭防护门，以防切屑、润滑油飞出。
14. 在程序中有暂停测量工件尺寸时，要待机床完全停止、主轴停转后方可
进行测量；此时千万不要触及开始按钮，以免发生人身事故。 15. 关机时，要等主轴停转三分钟后方可关机。
第一节 加工中心概述
加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复
杂形状工件的高效率自动化机床。
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不完全等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现铣、钻、镗、铰、攻螺纹、等多种加工功能。 一、加工中心的组成及分类 （—）加工中心的组成
从主体上看，加工中心主要由以下几大部分组成： 1．基础部件
基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件，必须有足够的刚度，通常这三大部件都是铸造而成。 2．主轴部件
主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零部件组成。主轴是加工中心切削加工的功率输出部件，它的起动、停止、变速、变向等动作均由数控系统控制。主轴的旋转精度和定位准确性，是影响加工中心加工精度的重要因素。 3．数控系统
加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输人的信息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。 4．自动换刀系统
换刀系统主要由刀库组成。当需要更换刀具时，数控系统发出指令后，先把主轴上的刀具送回刀库，再抓取相应的刀具至主轴孔内，从而完成整个换刀动作。 5．辅助装置
包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参
与切削运动，但却是加工中心不可缺少的部分。对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用。
（二）加工中心的分类
1.卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。卧式加工中心一般具有3～5个运动坐标，常见的有三个直线运动坐标（沿x、y、z轴方向）加一个回转坐标（工作台），它能够使工件在一次装夹下完成除安装面和顶面以外的其佘四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂的箱体类零件、泵体和阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大，重量大，结构复杂，价格较高。
2.立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线运动坐标，工作台一般不具有分度和旋转功能，但可在工作台上安装一个水平的数控回转轴以扩展加工范围。立式加工中心多用于加工简单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低等优点。
3.龙门加工中心 与龙门铣床类似，适应于大型或形状复杂的工件加工。
4.万能加工中心 万能加工中心也称五轴加工中心。工件装夹后，能完成除安装面外的所有面的加工，具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转90°既可像立式加工中心一样，也可像卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变方向，而工作台带着工件旋转90°完成对工件五个面的加工。在万能加工中心上加工工件避免了由于二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造价也较高。 二、加工中心的刀库及换刀装置
图1-1
加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。加工中心最常用的刀库有盘式刀库和链式刀库。盘式刀库的结构紧凑、简单，在钻削中心上应用较多，但存放刀具数目较少（如图1-1所示）。链式刀库是在环形链条上装有许多刀座，刀座孔中装夹各种刀具，由链轮驱动。链式刀库适用于要求刀库容量较大的场合，且多为轴向取刀（如图1-2所示）。当链条较长时，可以增加支承轮的数目，使链条折迭回绕，提高了空间利用率。
图1-2
三、加工中心的工艺特点
加工中心作为一种高效多功能的自动化机床，在现代化生产中扮演着重要角色。在加工中心上，零件的制造工艺与传统工艺以及普通数控机床加工工艺有很大不同，加工中心自动化程度的不断提高和工具系统的发展使其工艺范围不断扩展。现代加工中心更大程度地使工件一次装夹后，实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工。工序高度集中，但一台加工中心只有在合适的条件下才能发挥出最佳效益。加工中心可以归纳出如下一些工艺特点：
1．适合于加工周期性复合投产的零件
有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量不稳定，数量也难以保证。而采用加工中心首件试切完成后，程序和相关生产信息可保留下来，下次产品再生产时只要很少的准备时间就可开始生产。 2．适合加工高效、高精度工件
有些零件需求甚少，但属于关键部件，要求精度高且工期短。用传统工艺需用多台机床协调工作，周期长、效率低，在较长的工序流程中，受人为影响易出废品，从而造成重大经济损失。而采用加工中心进行加工，生产完全由程序自动控制，避免了较长的工艺流程，减少了硬件投资和人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的优点。
3．适合具有合适批量的工件
加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应上，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争能力。加工中心适合于中小批量生产，特别是小批量生产，在应用加工中心时，尽量使批量大于经济批量，以达到良好的经济效果。随着加工中心及辅具的不断发展，经济批量越来越小，对一些复杂零件，5～10件就可生产，甚至单件生产时也可考虑用加工中心。
4．适合于加工形状复杂的零件
四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及CAD／CAM技术的成熟发展，使加工零件的复杂程度大幅提高。DNC的使用使同一程序的加工内容足以满足各种加工要求，使复杂零件的自动加工变得非常容易。 5．其它特点
加工中心还适合于加工多工位和工序集中的工件、难测量工件。另外，装夹困难或完全由找正定位来保证加工精度的工件不适合在加工中心上生产。
第二节 加工中心的编程基础
一、加工中心编程的特点
根据加工中心的功能及工艺特点，在数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其它数控机床要复杂一些。加工中心编程具有以下特点：
l、进行仔细的工艺分析，选择合理的走刀路线，减少空走刀行程，周密地安排各工序加工的顺序，提高加工精度和生产率；
2、自动换刀要留出足够的换刀空间。因为有些刀具直径较大或尺寸较长，换刀时要避免发生碰撞，换刀位置宜设在原点；
3、为了提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调仪，并将测量尺寸填写在刀具卡片中，以便操作者在运行操作前及时修改刀具补偿参数；
4、为便于检查和调试程序，可将各工序内容分别安排到不同的子程序中，而主程序主要完成换刀和子程序调用；
5、对编好的程序进行校验，安排试运行。
二、加工中心坐标系
加工中心坐标系统包括机床坐标系和工件坐标系，不同的加工中心其坐标系统略有不同。如前所述，机床坐标系各坐标轴的关系符合右手笛卡儿坐标系准则(如图2-1)。
1．机床坐标系
机床坐标系是用来确定工件坐标系的基
本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是 机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械 图2-1
挡块决定，不能随意改变。该坐标系的位置必须在开机后，通过手动回参考点的操作建立。机床在手动返回参考点时，返回参考点的操作是按各轴分别进行的。当某一坐标轴返回参考点后，该轴的参考点指示灯亮，同时该轴的坐标值也显示为零。
机床坐标系原点也称机械原点、参考点或零点。通常所说的回零、回参考点，就是直线坐标或旋转坐标回到机床坐标系原点。那么机床坐标系原点究竟在什么位置呢？机床坐标系原点是三维面的交点，不像各坐标系回零一样可以直接感觉和测量，只有通过坐标轴的零点作相应的切面，这些切面的交点即为机床坐标系的原点（O点）。 2．工件坐标系
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。 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。
第三节 准备功能
一、准备功能概述
准备功能也称G功能或G代码，加工中心数控系统FANUC－0i系统的G代码如下表所示。需要注意的是，当一个程序中指定了两个以上属于同组的G代码时，则仅最后一个被指令的G代码有效；在固定循环中，如果规定了01组中任何G代码，固定循环功能就被自动取消，系统处于G80状态，而且01组G代码不受任何固定循环G代码的影响。
表3-1 FANUC-0i准备功能代码
二、基本准备功能的编程方法 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．尺寸单位选择G20、G21 程序格式： G20； G21；
G20英制输人，G21公制输人。
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。 3．快速点定位（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
X Y Z 为目标点的坐标值。当采用绝对值编程时，X、Y、Z为目标点在工件坐标系中的坐标值；当用增量值编程时，X、Y、Z为目标点相对于起点的增量坐标值。G00的快进速度由机床制造厂对各轴分别设定，各轴依内定的速度分别独自快速移动，定位时的刀具运动轨迹由各轴快速移动速度共同决定，不能保证各轴同时到达终点，因而各轴联动合成轨迹不一定是直线。G00的快进速度不能用程序指令改变，但可以用控制面板上的快进修调旋钮改变。G00定位方式中，刀具在起点开始加速直到预定的速度，到达终点前减速并精确定位停止。G00只用于快速定位，不能用于切削加工。 4．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在该轴上的投影分量。
5、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＿ G18 G02（G03） X Z＿R＿F＿
G19 G02（G03） Y Z＿R＿F＿
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。
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（图3-1），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（圆弧段b）用“-R”表示半径。圆心角等于180°时用“＋R”或“-R”均可。
图 3-1用圆弧半径编程
下面以图3-1中的各圆弧线段为例，说明圆弧编程的方法。
（1）用圆弧半径R的编程
绝对值编程方式：
N01 G90 G03 X15.0 Y0 R15.0 F100；（由A移至B）
N02 G02 X55.0 Y0 R20.0； （由B移至C）
N03 G03 X80.0 Y-25.0 R－25.0； （由C移至D）
增量值编程方式：
N0l G91 G03 X15.0 Y15.0 R15.0 Fl00；
N02 G02 X40.0 Y0 R20.0；
N03 G03 X25.0 Y－25.0 R-25.0；
（2）用分矢量I、J、K编程(I、J、K为圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z轴上的坐标增量)
绝对值编程方式：
N01 G90 G03 X15.0 Y0 I0 J15.0 F100；
N02 G02 X55.0 Y0 I20.0 J0；
N03 G03 X80.0 Y-25.0 I0 J-25.0；
注意：整圆编程时不能用R，否则机床不动作，只能
用I、J、K圆心矢量编写程序。
图3-2所示是一封闭整圆，要求由A点逆时针
插补并返回到A点。
其编程格式为：
G90 G03 X20.0 Y0 I－20.0 J0 F100
或 G91 G03 X0 Y0 I-20.0 J0 F100 图 3-2 整圆编程
6、暂停（G04）
在程序段结束时暂停一定的时间，以推迟下一个程序段的执行。当指令的暂停时间达到
时，系统自动开始执行下一个程序段。G04指令可使刀具作无进给短暂的光整加工,一般用于镗孔底平面、锪孔等场合。G04指令为非模态指令，仅在所出现的程序段中有效。
暂停有两种格式：
（1）G04 X 使用X时，必须用小数点且单位为秒。如G04 X30.表示在执行完上一程序段后，机床作30s无进给的加工后才执行下一程序段；
（2）G04 P 使用P时，不用小数点且单位为毫秒。如G04 P100表示暂停0.1s。
7．自动返回参考点G27、G28、G29、G30
（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。使用该指令应注意以下几点：
1）在刀具补偿值中使用该指令，刀具到达的位置将是加上补偿量的位置。此时刀具将不能到达参考点，因而参考点指示灯也不亮。因此执行该指令前，应取消刀补；
2）若希望执行该程序段后让程序停止，应在该程序段后加上M0l或M00指令，否则程序将不停止而继续执行后面的程序段；
3）假如不要求每次执行程序时都执行返回参考点的操作，应在该指令前加上“／，以便在不需要时跳过该程序段。
（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
指令中X Y Z 表示中间点，其坐标值可以用绝对值，也可以用增量值。若为增量值
时，则是指中间点相对于刀具当前点的增量值。设置中间点，是为防止刀具返回参考点时与
工件或夹具发生干涉。使用这条指令时，应注意以下问题：
1） 通常G28指令用于自动换刀、测量及装卸工件。指令如下：
G91 G28 Z0；
G91 G28 Y0；
2） 在G28程序段中不仅记忆移动指令值，而且记忆了中间点坐标值。也就是对于在使用G28
的程序段中没有被指令的轴，以前G28中的坐标值就作为那个轴的中间点坐标值，
例如：
N01 G90 G00 X100.0 Y100.0 Z100.0；
N02 G28 X200.0 Y300.0； （中间点是200，300）
N03 G28 Z150.0； （中间点是200，300，150）
（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。
程序格式：
G29 X＿Y＿Z
指令中X＿Y＿Z 是到达点的坐标值。是绝对值还是增量值，由G90／G91状态决定。若
为增量值时，则是指到达点相对于G28中间点的增量值。
G28和G29应用举例（图3-3）；
G91 G28 Xl000.0 Y200.0； （由A经B返回参考点）
G29 X500.0 Y-400.0； （从参考点经B返回到C点）
图 3-3
执行该程序，刀具从A点出发，以快速点定位的方式经由B点到达参考点，换刀后执行
G29指令，刀具从参考点先运动到B点再到达C点，B点至C点的增量值为X500.0 Y-400.0。
（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 IP-；
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。
8、工件坐标系设定（G92、G54～G59、G52）
加工零件编程是在工件坐标系内进行的。工件坐标系可用下述两种方法设定。用G92指
令和其后的数据来设定工件坐标系；或事先用操作面板设定坐标轴的偏置，在用G54～G59指令进行选择。
（1）G92指令设定工件坐标系
指令个是：G90 G92 IP-；
式中IP-是指主轴上刀具的基准点在新坐标系中的坐标值，因而是绝对值指令。以后被
指令的坐标值就是这个坐标系中的位置。
因G92指令是以刀具基准点为基准的，所以在使用中要注意刀具的位置，若位置有误，
则坐标系便被偏移。尤其当重复使用时，要使刀具仍回到起始位置。G92
工件做坐标系的设
定值，在编程时编程人员无法确定，必须待工件在机床上安装后，经操作实测后方能填入。
若程序再次使用，必须在工件安装后，操作者再次修改设定值，所以一般很少使用。
（2）用G54～G59选择工件坐标系
1)工件坐标系的设定：通过CRT/MDI面板设定机
床零点到各坐标系原点的距离，便可设定六个工件坐
标系。（如图3-4所示）
2)工件坐标系的选择：对事先设定了工件原点偏
置值的工件坐标系，可用G54～G59分别选择。G54～
G59分别对应工件坐标系01～06。 图 3-4
右图中00为偏移坐标系，其数据将分别与其它工件坐标系数据累加，用于坐标系偏移。
指令格式：G54～(G59)
如果未选择工件坐标系，系统便按缺省值选择其中一个。一般情况下，把G54设定为缺
省值，具体情况要看机床厂的设定。
在绝对值移动时，与刀具位置无关，不需操作者修改程序。当再次使用时，程序也不需
修改，程序与工件安装的位置无关，也与刀具的位置无关，在加工中被广泛应用。
3）工件坐标系的扩充
对有些机床，6个工件坐标系若不够用，此时，可扩充至48个或150个，并将扩充的工
件坐标系的工件远点偏置值设定到相应的偏置量存储区中。
指令格式：G54 Pn；（n=1～48）
4)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 IP-；
式中IP-指令局部坐标系原点在工件坐标系中
的位置。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。
图3-5
例：G90 G52 X100.0 Y100.0；(如图3-5)
„
„
此时，Oˊ为新的坐标系原点，若想重新启用坐标系G54原点O,则执行指令：
G90 G52 X0 Y0；
如图3-6，有三个同样的轮廓1、2、3，且已知三者之间的位置关系，则采用下面的程序
来加工更为方便：
G90 G52 X6.0 Y6.0；
M98 P100； (加工W1）
G90 G52 X10.5 Y4.8；
M98 P100； (加工W2)
G90 G52 X14.5 Y8.3；
M98 P100； (加工W3)
注：P100为加工图中轮廓的子程序。
图 3-6 局部坐标系的应用
三、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。
1、固定循环的动作
孔加工固定循环通常由6个动作组成，如图3-7所示。
动作1：X、Y轴定位，使刀具快速定位到孔加工位置；
动作2：快速移到R点，刀具自初始点快速进给到R点；
动作3：孔加工，以切削进给的方式执行孔加工的动作；
动作4：在孔底的动作，包括暂停，主轴准停，刀具移
位等动作；
动作5：返回R点，继续孔的加工而又可以安全移动刀 具
时选择R 点；
动作6：快速返回初始点，孔加工完成后一般应选择返
回初始点。
（1）初始平面
初始平面是为安全下刀而规定的一个平面。初始平面
到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，如
图1-10所示初始点所在平面。当使用同一把刀具加工若干
孔时，只有孔之间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时， 图3-7
才使用C98功能使刀具返回到初始平面上的初始点，否则使用G99返回R点。
（2）R点
R点所在平面又叫R点参考面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面，距
工件的距离圭要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2～5mm，使用G99时，刀具将返回到该参考面上。
（3）孔底平面
加工盲孔时，孔底平面就是孔底Z轴的高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面
一段距离，主要保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工还应考虑钻尖对孔深的影响。
孔加工循环与平面选择指令（G17、G18或G19
）无关，即不管选择哪个平面，孔加工都
是在XY平面上定位并在Z轴方向上钻孔。
固定循环的动作顺序指定应当考虑三个问题：
1）坐标数据是使用绝对值还是增量值方式；
2）返回点平面是选在初始点所在平面还是R点所在平面；
3）考虑采用什么样的孔加工循环方式，如下面将要介绍的G73～G89等循环加工指令。
2、固定循环的代码
（1）数据形式
固定循环指令中R与Z的数据指定与G90或G91的方式有关，图3-8所示为采用G90或
G91时坐标计算方法。选择G90方式时R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，R是指自初始点到R点的距离，Z是指自R点到孔底平面上Z点的距离。
图 3-8
（2）选择返回平面（G98、G99）
由G98或G99决定刀具在返回时到达的平面
图 3-9
如指令了G98则自该程序段开始，刀具将返回到初始平面，如果指令了G99则返回到R
点所在平面，如图3-9所示。通常加工一组相同的孔时加工第一个孔后用G99返回到R，加
工最后一个孔后用G98返回到初始平面。
（3）孔加工循环方式G73～G89
孔加工循环方式指令一般格式如下：
G73～G89 X Y Z R Q P F K
X＿Y 平面定位点坐标值，可以用绝对值也可以用增量值； Z 指定孔底平面的位置，可以用绝对值也可以用增量值； R 指定R点所在平面的位置，可以用绝对值也可以用增量值； Q 在G73或G83方式中用来指定每次加工深度，在G76或G87方式中规定位移量。Q值一律取增量值，而与G91和G90的选择无关； P 用来指定刀具在孔底的暂停时间，与在G04中指定P的时间单位一样，即以ms为单位，不使用小数点； F 指定孔加工切削进给速度。这个指令为模态指令，即使取消了固定循环在其后的加工中仍然有效； K 指令孔加工重复的次数，忽略这个参数时就认为是K1，如果程序中选择了G90方式，刀具在原来孔的位置重复加工；如果选择G91，则用一个程序段就能实现分布在一条直线上
的若干个等距离孔的加工，K只在被指令的程序段中有效。
取消孔加工方式用G80，而如果中间出现了任何01组的G代码，则孔加工方式也会自动取消，因此用G01、G00、G02、G03可以取消固定循环，其效果与G80一样。
3、固定循环指令
（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，孔加工动作如图3-10 a所示，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。
图3-10
（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3-10b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。
（3）精镗孔G76
程序格式：
C76 X＿Y＿Z＿R＿Q＿P F
孔加工的动作如图3-11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 图
3-11
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。 （4）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，如图3-12所示。
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。 图 3-12 （5）攻右旋螺纹G84与左旋螺纹G74 1）普通攻螺纹循环 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。 2）刚性攻螺纹循环
设定刚性方式，指令M29；此时，主轴停止，刚性方式有效。可以指定右旋或左旋攻螺纹循环，攻螺纹循环在下一个程序段中指定。
M29为刚性攻螺纹准备辅助功能。
指定G80可以清除刚性方式，其它固定循环G代码或01组G代码也可以清除刚性方式，刚性方式被关闭，此时，主轴停止。刚性方式也能用复位操作清除（复位键）。但是要记住，固定循环不能用复位操作复位。
指令格式： „„ „„ M29；
G74/G84 X Y＿Z＿R＿F＿； X Y＿； X Y＿； „„ „„ G80； 说明：
① F值根据主轴转速与螺纹螺距计算,螺距T= F/S； ② 速度进给倍率开关无效；
③ 进给保持只能在该循环动作结束后执行；
④ 如果在程序段中指令暂停，则在刀具到达孔底和返回R点时先执行暂停的动作。 ⑤ 使用刚性攻螺纹功能，机床必须有主轴编码器。 （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。 （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。
（8）反镗孔G87 程序格式：
G87 X＿Y Z＿R＿Q＿F
反镗孔动作如图3-13所示，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。
（9）．镗孔循环G88 图3-13 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
3-14所示。 （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。 4、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， 图 3-14 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；
（4）若程序中出现代码G00、G01、G02、G03时，循环方式及其加工数据也全部取消。 5、固定循环加工应用举例
图3-15
例3-1 当需要重复使用固定循环指令时，可在固定循环加工指令参数中加入地址L作为重复调用次数。当加工图3-15所示零件时，应认真研究孔的分布规律，尽量简化程序。图中各孔按等间距线性分布，可使用重复固定循环加工指令。但采用这种方式编程，在进入固定循环之前，刀具不能定位在第一孔的位置，而要向前移动一个孔的位置。因为在执行固定循环
时，刀具要先定位后才执行钻孔的动作（图中δ＝10为零件厚度，Z坐标原点在零件上表面）。 程序如下：
N01 G90 G54 X0 Y0 Z100.0； N02 G00 X-50.0 Y51.963 S800 M03； N03 G43 Z10.0 H01；
N04 G91 G99 G81 X20.0 Z-18.0 R-5.0 F60 K4； N05 X10.0 Y-17.321； N06 X-20.0 K4； N07 X-10.0 Y-17.321； N08 X20.0 K5； N09 X10.0 Y-17.321；
N10 X-20.0 K5； N11 X10.0 Y-17.321； N12 X20.0 K5； N13 X-10.0 Y-17.321； N14 X-20.0 K4； N15 X10.0 Y-17.321； N16 X20.0 K3； N17 G80；
N18 G90 G00 Z100.0； N19 X0 Y0 M05； N20 M30； 四、其它功能指令
1、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 图3-16 G16；极坐标系指令有效
极坐标的平面选择与圆弧插补的平面选择方法相同，即使用G17、G18、G19指令。如选择XY平面，则X表示半径，Y表示角度，规定沿X轴的逆时针方向为角度的正方向，顺时针方向为角度的负方向，如图3-16中A点的坐标表示为X50.0 Y30.0。
半径和角度可以用绝对值指令（G90），也可用增量值指令（G91）。
当半径用绝对值指令时，局部坐标系原点为极坐标系中心；若用增量值指令时，当前点为极坐标系中心。 2、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3-17所示ABCD为程序指令的图形，abcd为缩放后的图形，O为缩放中心。
比例缩放方式由G50取消，指令格式：
G50； 图3-17 （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尺寸。 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。 3、 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。如图3-18所示1为程序指令的图形，2为旋转后的图形，O为旋转中心。
指令格式： 图3-18 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，指令格式为： G69；
第四节 主轴、换刀和辅助功能
一、主轴功能
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。 二、辅助功能
辅助功能也称M功能，是指令机床辅助动作的功能，FANUC-0i系统的M代码如下表所示。
表4-1 FANUC-0i辅助功能M代码
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，如换刀、工件重新装夹、测量工件尺寸等，重新启动机床后，继续执行后面的程序。
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。该指令一般用于抽查关键尺寸等情况，检查完后，按“启动”键，继续执行后面的程序。
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，机床处于复位状态，机床CRT显示程序结束。
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，机床CRT显示程序开始。
M06——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。 三、指定换刀刀号T功能 1．刀具选择
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Txx（xx表示刀具号）表示，Txx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来实觋的，有些机床则不需要指定M06便可实现换刀动作。 2．自动换刀程序编制方式
在一个程序段中，同时包含T指令与M06指令。 如 G91 G28 Z0； T＿ M06；
执行本程序段时，首先执行G28指令，主轴刀具先返回参考点，然后执行主轴准停及自动换刀动作。对于链式刀库，因Txx是为下次换刀做准备的，所以为了避免执行T功能时占用加工时间，T功能指令是在执行M06换刀指令后才执行，在执行T功能指令的同时，机床继续执行后面的程序。
第五节 刀具补偿和偏置功能
在加工过程中由于刀具的磨损、实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致以及更换刀具等原因，都会直接影响最终加工尺寸，造成加工误差。为了最大限度地减小因刀具尺寸变化等原因造成的加工误差，数控系统通常都具备刀具尺寸补偿功能。通过刀具补偿功能指令，计算机可以根据实际刀具尺寸或者输入补偿量，使机床自动地加工出符合零件图纸所要求的尺寸和形状。
刀具补偿可分为刀具长度补偿和刀具半径补偿，本节拟用一种程序格式对刀具长度补偿功能进行介绍，目的在于进一步强调不同的数控系统对同一编程功能可能采用不同的程序格式。
一、刀具长度补偿（G43、G44、G49）
刀具长度补偿用来补偿假定的刀具与实际刀具长度之间的差值。通常把实际刀具长度尺寸与编程刀具长度尺寸之差称为偏置值，这个偏置值可以通过偏置页面设置在偏置存储器中，并用H代码指令偏置号。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。 Z＿目标点坐标。
H 刀具长度补偿值的存储地址。补偿量存入地址符为H 的存储器中。
对应于偏置号H 的偏置值（已设置在存储器中），将自动地与z轴编程指令值相加（G43）或相减（G44），然后把运算结果作为终点坐标值进行加工。G43、G44均为模态代码，一旦被指定后，如无同组的G代码重新指令，则G43与G44一直有效，一直到遇到刀具长度补偿取消指令G49时才被取消。
应用刀具长度补偿指令，可以简化编程时的计算，编程时可以假定刀具长度为零，这样可以设置偏置值（补偿值）为刀具的实际长度，刀具更换或磨损后，只需要修改偏置值，而不需要改变程序，应用十分方便。
在同一程序段内，如果既有运动指令，又有长度补偿指令时，机床首先执行的是长度补偿指令，然后再执行运动指令。
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。
刀具长度补偿应用实例：如图5-1所示，在编程时，以工件上表面为编程参考点，刀具刀尖与对刀块对正后,将机械坐标显示的Z值-346.870作为长度偏置值存入H0l地址单元中,再将对刀块的高度-50.0补偿到程序中所调用坐标系(G54～G59)的Z值中。
图 5-1
设工件上表面为Z坐标0点，其加工程序为： N0l G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； N02 G43 Z100.0 H0l； N03 Z3.0；
N04 G01 Z-20.0 F30； N05 G00 Z100.0； N06 M30；
以上程序在执行N02程序段时，是将H0l中的偏置值-346.870与工件坐标系中的-50.0加到目标点坐标Z100.0中去，结果是使机床参考点位置从Z0向下移动396.870mm，而刀尖的实际位置移动到工件表面以上100.0的位置。因此，后面程序段的Z坐标值可根据零件图中标注的坐标来编程，而不需考虑刀具的位置。 二、刀具半径补偿（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）,如图5-2所示。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。
G40 刀具半径补偿取消 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。
图 5-2
建立和取消半径补偿需与G01或G00指令配合使用。 加工图5-2工件的程序如下：
N100 G91 G28 Z0； N102 T01 M06；
N104 G90 G54 G00 X-40.0 Y-40.0 S800 M03； N106 G43 Z100.0 H01； N108 Z5.0；
N110 G01 Z-5.0 F30；
N112 G41 X-20.0 Y-20.0 D01 F100； N114 Y20.0； N116 X20.0； N118 Y-20.0； N120 X-20.0；
N122 G40 X-40.0 Y-40.0； N124 G00 Z100.0； N126 M05； N128 M30；
第六节 子程序
一、子程序的概念
把程序中某些固定顺序和重复出现的程序单独抽出来，按一定格式编成一个程序供调用，这个程序就是常说的子程序，这样可以简化主程序的编制。子程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。 二、子程序的格式 Oxxxx N1000 „„ N1010 „„ N1020 „„ N1030 M99
在子程序的开头，继“O” （EIA）或“：”（ISO）之后规定子程序号，子程序号由6位数字组成，前边的“O”可省略。M99为子程序结束指令。M99不一定要独立占用一个程序段，如G00 X Y＿Z＿M99也是可以的。 三、子程序的调用 调用子程序的格式为： M98 Pxxxxxxxx
其中M98是调用子程序指令，地址P后面的4位数字为子程序号，前4 位为重复调用次数，若调用次数为“1”可省略不写，系统允许调用次数为9999次。
主程序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Oxxxx为Pxxxx。 四、子程序的执行过程
以下列程序为例说明子程序的执行过程：
主程序 子程序 O0001 „„ O1010 „„ N0010 „„ N1020 „„ N0020 M98 P21010； N1030 „„ N1030 „„ N1040 „„ N0040 M98 P1010 N1050 „„ N0050 „„ N1060 M99；
主程序执行到N0020时就调用执行P1010子程序，重复执行两次后，返回主程序，继续执行N0020后面的程序段，在N0040时再次调用P1010子程序一次，返回时又继续执行N0050及其后面程序。当一个子程序调用另一个子程序时，其执行过程同上。 五、子程序的特殊调用方法 1．子程序中用P指令返回的地址
除子程序结束时用M99指令返回主程序外，还可以在M99程序段中加入Pxxxx，则子程序在返回时，将返回到主程序中顺序号为Pxxxx程序段，如上例中把子程序中N1060程序段中的M99改成M99 P0010，则子程序结束时，便会自动返回到主程序N0010程序段，但这种情况只用于储存器工作方式而不能用于纸带方式。 2．自动返回到程序头
如果在主程序（或子程序）中执行M99，则程序将返回到程序开头位置并继续执行后面的程序，这种情况下通常是写成／M99，以便在不需要重复执行时，跳过程序段，也可以在主程序（或子程序）中插人／M99 Pxxxx，其执行过程如前述，还可以在使用M99的程序段前面写入／M02或／M30以结束程序的调用。
图6-1
六、子程序编程举例
例1-3 在图6-1所示的零件上钻削16个¢10的孔，试应用子程序编写加工程序。 子程序：（从左到右钻4个孔）
O1000 （子程序号）
N001 G99 G82 Z-35.0 R5.0 P2000 F100；（钻1#孔，返回R平面） N002 G91 X20.0 K3； （钻2#、3#、4#孔，返回R平面） N003 M99； （子程序结束） 主程序：
O0001 N01 G43 Z20.0 H0l； N02 S300 M03； N03 G00 X100.0 Y100.0； N04 M98 P1000； N05 G90 G00 X100.0 Y120.0； N06 M98 P1000； N07 G90 G00 X100.0 Y140.0； N08 M98 P1000； N09 G90 G00 XlO0.0 Yl60.0； N10 M98 P1000； N11 G00 Z50.0； N12 X0 Y0； N13 M30；
（主程序号）
（至起始平面，刀具长度补偿） （启动主轴） （定位到1#孔）
（调用子程序加工1#、2#、3#、4#孔） （定位到5#孔）
（调用子程序加工5#、6#、7#、8#孔） （定位到9#孔）
（调用子程序加工9#、10#、11#、12#孔） （定位到13#孔）
（调用子程序加工13#、14#、15#、16#孔） （提起刀具） （返回程序原点） （程序结束）
第七节 切削用量的选择
一、切削深度ap
1、在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm～25μm时，如果圆周铣的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。对于立铣刀，其每次切削深度一般不应超过铣刀直径的2/3，以免由于铣刀强度不够而引起刀具折断。
2、在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2μm～12.5μm时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时切削深度或切削宽度选取同前。粗铣后留0.5mm～1.0mm余量，在半精铣时切除。 3、在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8μm～3.2μm时，可分粗铣、半精铣和精铣三步进行。半精铣时切削深度或切削宽度取1.5mm～2mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.2mm～0.5mm,面铣刀背吃刀量取0.3mm～0.8mm。 二、主轴转速n(r/min)
主轴转速一般根据切削速度V来选定，计算公式为：n=1000V／（π×d） 式中，d为刀具直径（mm），V为刀具切削速度（m/min）。
对于球头铣刀，工作直径要小于刀具直径，故其实际转速应大于计算转速n。
表１ 铣刀的切削速度V
三、进给速度Vf (mm/min) Vf = fz×z×n
式中n为主轴转速，z为铣刀齿数，fz为每齿进给量（mm/齿）。
每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。
1、铣削加工
表2 铣刀每齿进给量fz
2、镗削加工
表3 镗孔切削用量
3、攻螺纹
攻螺纹前底孔直径的确定：
攻米制螺纹 螺距P
P>1mm：d0=d－（1.04~1.06）P 式中 P — 螺距(mm) d0 — 钻头直径(mm)
d — 螺纹公称直径(mm)
攻不通孔螺纹
钻孔深度=所需螺孔深度－0.7 d
表4 攻普通螺纹前的底孔直径
表5 攻英制螺纹前的底孔直径
表6 攻螺纹切削速度
4、钻孔加工
表7 用高速钢钻头钻孔切削用量
5、铰孔加工
铰孔属于精加工工序，加工过程中应合理选择铰刀的类型及材质，高速钢铰刀属于通用铰刀，硬质合金铰刀一般用于加工钢、铸钢、灰铸铁和冷硬铸铁。为了达到较高的孔径精度和表面质量，应采用较低的切削速度和进给量并合理选择切削液。
铰孔前应留有铰削余量，一般为0.1~0.2mm
底孔直径=铰刀直径－（0.1~0.2）mm 铰削加工时切削速度V取3~15m/min
进给量f取0.05~0.5mm/r
注意:在正式加工之前应试铰，并检验孔径及粗糙度是否符合要求。
表8 切削液的选择
注：以上各表是加工中心和数控铣床常用的加工参数，供参考。
第八节 立式加工中心操作
一、 开机
1、上电
接通压缩空气
按下“急停”按钮
打开机床后面电源
2、复位 顺时针旋转急停按钮松开至状态，使系统复位，并接通伺服电源。系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。
3、 机床回参考点
控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴回参考点操作。在每次电源接通后和在运行过程中伺服驱动装置出现报警必须要进行回零（按下急停按钮不用回零），然后再进行其他操作，以确保各轴坐标的正确性。
如果系统显示的当前工作方式不是回零方式，按一下控制面板的“回零”按键，然后顺序按+Z、+X和+Y。
回零时，先Z轴回零，Z轴回零后，再进行X、Y轴回零操作，否则会出现报警，X、Y操作可同时进行。
回零时，要先检查机床各轴相对机床机械原点的位置，应该使机床各轴距机床机械原点在100mm以上，再进行回零操作。
二、数控机床组成
1、数控单元：工业控制机、控制轴数、伺服接口、开关量接口、其他接口、控制面板、MPG
手持单元、NC键盘、软件
2、进给系统：HSV-16系列交流永磁同步伺服驱动与伺服电机
各种步进电机驱动单元与电机
各种模拟接口、脉冲接口伺服电机驱动系统
3、主轴系统：接触器+主轴电机
变频器+主轴电机
主轴伺服单元+主轴电机
三、数控装置操作台组成
1、液晶显示器
2、NC键盘：由MDI键盘和F1-F10十个功能键组成
3、机床控制面板MCP
4、MPG手持单元
5、急停按钮
四、软件操作界面组成
1、显示窗口
2、倍率修调
3、菜单命令条
4、运行控制索引
5、选定坐标系的坐标值
6、工件坐标零点
7、辅助功能
8、当前加工程序行
9、当前加工方式、系统状态及当前时间
五、软件菜单功能
系统功能的操作主要通过菜单命令条中的功能键F1一F10来完成。由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构，即在主菜单下选择一个菜单项后，数控装置会显示该功能下的子菜单，用户可根据子菜单的内容选择所需的操作。主菜单、扩展菜单和子菜单的结构如图：
六、机床手动操作
手动移动机床坐标轴（手动、增量、手摇）
手动控制主轴（制动、启停、冲动、定向）
机床锁住、Z轴锁住
刀具夹紧与松开
手动数据输入（MDI）运行
机床手动操作主要由手持单元和机床控制面板共同完成。
1、坐标轴移动
手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制面板上的方式选择、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。
1）手动进给：按下“手动”按键（指示灯亮），系统处于手动工作方式，在手动工作方式下，按下相应的按键（+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z），指示灯亮，该轴将产生正向或负向连续移动，松开按键，指示灯灭，该轴减速停止。同时按下多个方向的轴按键，能连续移动多个坐标轴。
2）手动快速移动：在手动进给时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。
3）手动进给速度选择：在手动进给时，进给速率为系统参数“最高快移速度”的1/3乘以进给修调选择的进给倍率。
手动快速移动的速率为系统参数“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。 按压进给修调或快速修调右侧的“100％”键(指示灯亮)，进给或快速修调倍率被置为100％，按一下“+”按键，修调倍率递增10％，按一下“—”按键，修调倍率递减10％，修调倍率的一次增减大小可由PLC设定。
4）增量进给：当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“Off'’档时，按一下控制面板上的“增量”按键(指示灯亮)，系统处于增量进给方式，可增量移动机床坐标轴(下面以增量进给X轴为例说明)：
(1)按一下“+X”或“-X”按键(指示灯亮)，X轴将向正向或负向移动一个增量值；
(2)再按一下“十X”或“-X”按键，X轴将向正向或负向继续移动一个增量值。 用同样的操作方法使用“+Y”、“-y”、“+Z”、“-Z”、“+4TH”、“-4TH'’按键，可以使Y轴、Z轴、4TH轴向正向或负向移动一个增量值。
同时按一下多个方向的轴手动按键，每次能增量进给多个坐标轴。
5）增量值选择：增量进给的增量值由机床控制面板的“X1”，“X10”，“X100”，“X1000”四个增量倍率按键控制。增量倍率按键和增量值的对应关系如下表所示：
增量倍率按键 X1 X10 X100 X1000
增量值(mm) 0.001 0.01 0.1 1
注意：机床控制面板的“Xr，“X10”，“X100”，“X1000”这几个按键互锁，即按一下其中一个(指示灯亮)，其余几个会失效(指示灯灭)。
6）手摇进给：当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Y”、“Z”、“4TH”档时，按一下机床控制面板上的“增量”按键(指示灯亮)，系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴(下面以手摇进给X轴为例说明)：
(1)手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档；
(2)旋转手摇脉冲发生器，可控制X轴正、负向运动：
(3)顺时针／逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，X轴将向正向或负向移动一个增量值。 用同样的操作方法使用手持单元，可以使Y轴、Z轴、4TH轴向正向或负向移动一
个增量值。手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。
7）手摇倍率选择：手摇进给的增量值(手摇脉冲发生器每转一格的移动量)由手持单元的增量倍率波段开关“X1”，“X10”，“X100”控制。增量倍率波段开关的位置和增量值的对应关系如下表：
位置 X1 X 10 X100
增量值(mm) 0.001 0.01 0.1
2、主轴控制
主轴控制由机床控制面板上的主轴控制按键完成。
1）主轴制动：在手动方式下，主轴处于停止状态时，按—“主轴制动”键(指示灯亮)，主轴电机被锁定在当前位置。
2）主轴正反转及停止
(1)按一下“主轴正转”按键(指示灯亮)，主轴电机以机床参数设定的转速正转；
(2)按一下“主轴反转”按键(指示灯亮)，主轴电机以机床参数设定的转速反转；
(3)按一下“主轴停止”按键(指示灯亮)，主轴电机停止运转。
注意：“主轴正转”、“主轴反转”和“主轴停止”这三个按键互锁，即按一下其中一个(指示灯亮)，其余键会失效(指示灯灭)。
3）主轴冲动
在手动方式下，当“主轴制动”无效时(指示灯灭)，按一下“主轴冲动”按键(指示灯亮)，主轴电机会以一定的转速瞬时针转动一定的角度。该功能主要用于装夹刀具。
4）主轴定向
如果机床上有换刀机构，通常就需要主轴定向功能，这是因为换刀时，主轴上的刀具必须定位完成，否则会损坏刀具或刀爪。在手动方式下，当“主轴制动”无效时(指示灯灭)，按一下“主轴定向”按键，主轴立即执行主轴定向功能，定向完成后，按键内指示灯亮，主轴准确停止在某一固定位置。
5）主轴速度修调
主轴正转及反转的速度可通过主轴修调调节：
按压主轴修调右侧的“100％”按键(指示灯亮)，主轴修调倍率被置为100％，按一下“+”按键，主轴修调倍率递增10％，按一下“—”按键，主轴修调倍率递减10％，修调倍率的一次增减大小可由PLC设定。
注意：机械齿轮换档时，主轴速度不能修调。
3、机床锁住与2轴锁住
机床锁住与Z轴锁住由机床控制面板上的机床锁住与Z轴锁住按键完成。
机床锁住：禁止机床所有运动。在手动运行方式下，按一下“机床锁住”按键(指示灯亮)，再进行手动操作。这时，由于不输出伺服轴的移动指令，机床将停止不动。
注意：“机床锁住”键在自动方式下按压无效。
Z轴锁住：该功能用于禁止进刀。在只需要校验XY平面的机床运动轨迹时，我们可以使用“Z轴锁住”功能。在手动方式下，按一下“Z轴锁住”按键(指示灯亮)，再切换到自动方式运行加工程序，Z轴坐标位置信息变化，但Z轴不运动。
注意：“Z轴锁住”键在自动方式下按压无效。
7）刀具夹紧与松开
在手动方式下，通过按压“允许换刀”按键，使得刀具松／紧操作有效(指示灯亮)。
按一下“刀具松／紧” 按键，松开刀具(默认值为夹紧)，再按一下“刀具松／紧”按键，夹紧刀具，再按一下“刀具枷紧”按键，又松开刀具，如此循环。
8）冷却启动与停止
在手动方式下，按一下“冷却液停”按键，冷却液开(默认值为冷却液关)，再按一下“冷却液停”按键，冷却液关，再按一下“冷却液停”按键，冷却液又开，如此循环。
9)手动数据输入
在主操作界面下，按F3键进入MDI功能子菜单。在MDI功能子菜单下，系统缺省进入MDI运行方式。命令行的底色变为白色，并伴有光标在闪烁。这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段，即“MDI运行”。
二、 工件装夹、找正及对刀
数控程序一般按工件坐标系编程，工件找正的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。
下面具体说明立式加工中心工件找正的方法。其中将工件上表面中心点设为工件坐标系原点。
将工件上其它点设为工件坐标系原点的对刀方法与之类似。
1、X，Y轴找正
一般加工中心在X，Y方向对刀时使用的基准工具包括刚性靠棒和寻边器两种。 如图7-2，左边的是刚性靠棒基准工具，右边的是寻边器。
图 7-2
（1）刚性靠棒
刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式找正，具体过程如下：
我们采用将零件放置在基准工具的左侧（正面视图）
X轴方向找正 将操作面板上的操作模式设为JOG，进入“手动”方式；
点击MDI
键盘上的
、,使CRT界面上显示坐标值；适当点击、、按钮和
、按钮，将机床移动到靠近工件左侧的位置。
移动到大致位置后，可以采用手轮调节方式移动机床，将操作面板上的操作模式
设为HNDL模式，采用手动脉冲方式精确移动机床，将手轮对应轴旋钮
节手轮进给速度旋钮
，调整手轮置于X档，调
并用塞尺检查间隙是否合适，若合适则将CRT界面中的相对坐标X值清零（按屏幕左侧的X键，此时屏幕上的X坐标闪烁，然后再按屏幕下方的起源软键则X坐标变为0），然后提起基准工具，移到工件另一侧使得间隙合适，将此时CRT显示的相对坐标值X除以2，并用手轮将主轴移至该坐标处，此处既为X轴的中心。
Y方向找正采用同样的方法，然后将该点所对应的机械坐标输入到G54～G59中。
（2）寻边器
寻边器有固定端和测量端两部分组成。固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。在测量时，主轴以400~600r/min旋转。通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，让测量端接触基准面。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，测量端会明显偏出，出现明显的偏心状态。这时主轴中心位置距离工件基准面的距离等于测量端的半径。
X轴方向对刀 将操作面板上的操作模式设为JOG，进入“手动”方式；
点击MDI
键盘上的
适当点击操作面板上的工件左侧的位置。 使CRT界面显示坐标值； 、、按钮和、、按钮，将机床移动到靠近
在MDI状态下，输入适当的主轴转速并按循环启动按钮
时，寻边器测量端大幅度晃动。 移动到大致位置后，将操作面板上的操作模式
方式精确移动机床，将手轮对应轴旋钮，使主轴转动。未与工件接触设为HNDL模式，采用手动脉冲，调整置于X档，调节手轮进给速度旋钮
手轮移动寻边器。寻边器测量端晃动幅度逐渐减小，直至固定端与测量端的中心线重合，如图7-3所示，若此时用增量或手轮方式以最小脉冲当量进给，寻边器的测量端突然大幅度偏移，7-4所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合，将相对坐标X值清零（按屏幕左侧的X键，此时屏幕上的X坐标闪烁，然后再按屏幕下方的起源软键则X坐标变为0），然后提起寻边器，移到工件另一侧使其与工件恰好吻合，将此时CRT显示的相对坐标值X除以2，并用手轮将主轴移至该坐标处，此处既为X轴的中心。
图7-3 图7-4
Y方向对刀采用同样的方法，然后将该点所对应的机械坐标输入到G54～G59中。
2、Z轴对刀
立式加工中心Z轴对刀时首先要将已放置在刀架上的刀具欲置到机床的刀库中,然后再调
到机床主轴上，再逐把对刀。
（1）装刀
立式加工中心需采用MDI操作方式装刀 将操作面板上的操作模式设为
点击MDI
键盘上的键，CRT界面如图7-5所示
MDI运行模式
图7-5 图7-6
利用MDI键盘输入“G91 G28 Z0”，按的内容输到指定区域。CRT界面如图7-6所示 点击按钮，主轴先回到换刀点，再抓刀，一号刀被装载在主轴上。 键，再按键，用同样的方法将输入域中
（2）对刀
1）塞尺检查法
将所需刀具装到主轴上。 将操作面板上的操作模式设为JOG，进入“手动”方式；
利用操作面板上的大致位置。 、、按钮和、、按钮，将机床移到工件上方的
类似在X，Y方向对刀的方法用塞尺或量块检查刀具与工件上表面的间隙（注意Z轴移动时，塞尺或量块不应在刀具的下方，以免发生碰撞），得到“间隙合适”时Z的机械坐标值，然后将其出入到与程序对应得补偿地址中。塞尺或量块的高度可输入到所调用坐标系的Z位置中去（注意输入的数据为负值）。
除塞尺和量块之外，Z向对刀还可应用Z向对刀仪（有机械式和光电式两种）。
三、设置参数
1、 G54—G59参数设置 在键盘上点击键，按软键“坐标系”进入坐标系参数设定界面，输入01~09（分别表示G54～G59）按软键“NO检索”，光标停留在选定的坐标系参数设定区域，如图7-7所示
图7-7 图7-8
也可以用方位键选择所需的坐标系和坐标轴。利用键盘输入通过对刀得到的工件坐标原点在机床坐标系中显示的坐标值。设通过对刀得到的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值X为300.000Y为－185.000，则首先将光标移到G54坐标系X的位置，在键盘上输入“300.000”，按屏幕下方软键“输入”或按键逐字删除输入域中的字符。点击
键，将参数输入到指定区域。按，将光标移到Y的位置，输入“-185.000”，按软键“输