同数控车床一样，数控铣床和加工中心的编程指令也随控制系统的不同而不同，但一些常用的指令，如某些准备功能指令、辅助功能指令，还是符合ISO标准的。本节对一些特色编程指令进行介绍，使大家可以了解这些指令的规定、用法，还可以利用这些指令进行实际编程。

1.镜像功能指令G51.1、G50.1

指令格式为

G51.1 X___Y___Z___

M98 P___

G50.1 X___Y___Z___

图4-1所示的镜像功能程序为

O0037；　　　　主程序

N10 G91 G17 M03；

N20 M98 P1000；　加工①

N30 G51.1 X0；　Y轴镜像，镜像位置为X=0

N40 M98 P1000；　加工②

N50 G51.1 X0 Y0；　X轴、Y轴镜像，镜像位置为（0，0）

N60 M98 P1000；　加工③

N70 G20.1 X0；　取消Y轴镜像

N80 G51.1 Y0；　X轴镜像

N90 M98 P1000　加工④

N100 G50.1 Y0；　取消镜像

N110 M05；

N120 M30；

子程序（①的加工程序）为

O1000；

N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01；

N210 Y1.0；

N220 Z-98.0；

N230 G01 Z-7.0 F100；

N240 Y25.0；

N250 X10.0；

N260 G03 X10.0 Y-10.0 I10.0；

N270 G01 Y-10.0；

N280 X-25.0；

N290 G00 2105.0；

N300 G40 X-5.0 Y-10.0；

N310 M99；

图4-1　镜像功能

图4-2　缩放功能

2.缩放功能指令G50、G51

指令格式为

G51 X___Y___Z___P___

M98 P___

G50

该指令以给定点（X，Y，Z）为缩放中心，将图形放大到原始图形的P倍；如省略（X，Y，Z），则以程序原点为缩放中心。

图4-2所示的缩放功能程序为（起刀点为（X0，Y-10））

O0038；　　　　　主程序

N100　G92 X-50 Y-30；

N110　G51 P2；　以程序原点为缩放中心，将图放大一倍

N120　M98 P0100；

N130　G50；　取消缩放

N140　M30；

O0100；　子程序

N10　G00 G90 X0 Y-10 F100；

N20　G02 X0 Y10 I0 J10；

N30　G01 X15 Y0；

N40　G01 X0 Y-10；

N50　M99；　子程序返回

3.图形旋转指令G68、G69

指令格式为

G68 X___Y___R___

G69

该指令以给定点（X，Y）为旋转中心，将图形旋转一个角度R，单位为度（°）；如果省略（X，Y），则以程序原点为旋转中心。

图4-3所示的旋转变换功能程序为（起刀点为（X0，Y0））

O0039；　　　主程序

N100 G90

N110 G68

图4-3　旋转变换功能

N120 M98

G00 X0 Y0；

R45；

P0200；

……

旋转加工八次

N250 G68 R45；

N260 M98 P0200；

N270 G69；

N280 M30；

O0200；　　　子程序

N10 G91 G17；

N20 G01 X20 Y0 F250；

N30 G03 X20 Y0 R10；

N40 G02 X-10 Y0 R5；

N50 G02 X-10 Y0 R5；

N60 G00 X-20 Y0；

N70 M99；

在有刀具补偿的情况下，应先进行坐标旋转，再进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。在有缩放功能的情况下，应先缩放，再旋转。

在有些数控机床中，缩放、镜像和旋转功能是通过参数设定来实现的，不需要在程序中用指令代码来实现。这种处理方法从表面上看，好像避免了编程的麻烦，事实上，它远不如程序指令实现来得灵活。要想在这类机床上实现上述几个例子的加工效果，虽然可以不用编写子程序，但需要多次修改参数设定值后，重复运行程序，并且程序编写时在起点位置的安排上必须恰当。由于无法一次调试完成，因此出错的可能性较大。

4.自动返回参考点的指令G28

指令格式为

G28 X___Y___Z___

（1）该指令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坐标值所决定，其坐标值可以用绝对值，也可以用增量值，这主要取决于是G90方式还是G91方式。设置中间点是为了防止刀具返回参考点时与工件或夹具发生干涉。一般地，该指令用于整个加工程序结束后使工件移出加工区，以便卸下加工完毕的零件和装夹待加工的工件。

（2）为了安全起见，原则上应在执行该指令前取消各种刀具补偿。

（3）G28程序段不仅记忆了移动指令坐标值，还记忆了中间点的坐标值。换句话说，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：

程序　　　　　　说明

N10 X20.0 Y54.0；

N20 G28 X40.0 Y25.0；　中间点坐标值（40.0，25.0）

N30 G28 Z35.0；　中间点坐标值（40.0，25.0，35.0）

5.从参考点自动返回指令G29

指令格式为

G29 X___Y___Z___

（1）执行这条指令，可以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坐标值所指示的位置。中间点的坐标由G28或G30指令确定。一般地，该指令用在G28或G30之后，让指令轴位于参考点或第二参考点。

指令中X，Y，Z是到达点的坐标，由G90/G91状态决定是绝对值还是增量值，若为增量值，则是指到达点相对于G28中间点的增量值。

（2）在选择G28或G30之后，这条指令不是必需的，使用G00定位有时可能更为方便。

如图4-4所示，加工后刀具已定位到点A，取点B为中间点，点C为执行G29时应到达的点，则程序为

图4-4　G28与G29应用举例

N040 G91 G28 X100 Y100；

N050 M06；

N060 G29 X300 Y-170；

执行此程序时，刀具首先从点A出发，以快速点定位的方式由点B到达参考点，换刀后执行G29指令，刀具从参考点先运动到点B再到达点C，点B至点C的增量坐标为“X300 Y-170”。

6.返回第二参考点指令G30

指令格式为

G30 X___Y___Z___

该指令的使用和执行都和G28的非常相似，唯一不同的就是G28使指令轴返回机床参考点，而G30使指令轴返回第二参考点。执行G30指令后，和G28指令相似，可以使用G29指令让指令轴从第二参考点自动返回。

第二参考点也是机床上的固定点，它和机床参考点之间的距离由参数给定，第二参考点指令一般在机床中主要用于刀具交换，因为机床的Z轴换刀点为Z轴的第二参考点，也就是说，刀具交换之前必须先执行G30指令。

7.参考点返回检查指令G27

指令格式为

G27 X___Y___Z___

该指令可以检验刀具是否能够定位到参考点上，指令中X，Y，Z分别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点亮。在刀具补偿方式中使用该指令，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，因而指示灯也不亮，因此执行该指令前，应先取消刀具补偿。

加工中心的编程和数控铣床编程的不同之处主要在于：增加了用M06、M19和TXX进行自动换刀的功能指令。其他指令基本上没有太大的区别。

（1）加工中心的自动换刀指令有以下几种。

自动换刀指令M06。本指令将驱动机械手进行换刀动作，但并不包括刀库转动的选刀动作。

主轴准停指令M19。本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。

选刀指令TXX。本指令驱动刀库电动机带动刀库转动，实施选刀动作。T指令后面的两位数字，是将要更换的刀具地址号，本功能是数控铣床所不具备的。

对于不采用机械手换刀的立、卧式加工中心而言，它们在进行换刀动作时，先取下主轴上的刀具，再进行刀库转位的选刀动作，再换上新的刀具。其选刀动作和换刀动作无法分开进行，故编程上一般用“TXX M06”的形式。

对于采用机械手换刀的加工中心来说，合理地安排选刀和换刀的指令，是其加工编程的要点。不同的加工中心，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀分开进行。换刀完毕启动主轴后，方可执行后面的程序段。选刀时间可与机床加工时间重合起来，即利用切削时间进行选刀。多数加工中心都规定了换刀点位置。主轴只有运动到这个位置，机械手或刀库才能执行换刀动作。一般立式加工中心规定的换刀点位置在机床Z轴零点处，卧式加工中心规定的换刀点位置在机床Y轴零点处。

（2）两种换刀方法的区别。

①T01　M06。

该条指令是先执行选刀指令T01，再执行换刀指令M06。它先让刀库转动，将T01号刀具送到换刀位置上后，再由机械手实施换刀动作。换刀以后，主轴上装夹的就是T01号刀具，而刀库中目前换刀位置上安放的则是刚换下的旧刀具。执行完“T01 M06”后，刀库即保持当前刀具安放位置不动。

②M06　T01。

该条指令是先执行换刀指令M06，再执行选刀指令T01。它先指令机械手实施换刀动作，将主轴上原有的刀具和目前刀库中当前换刀位置上已有的刀具（上一次选刀TXX指令所选好的刀具）进行互换，再转动刀库将T01号刀具送到换刀位置上，为下一次换刀做准备。换刀前后，主轴上装夹的都不是T01号刀具。执行完“M06 T01”后，刀库中目前换刀位置上安放的则是T01号刀具，它是为下一个M06换刀指令预先选好的刀具。

（3）加工中心换刀动作编程安排时的注意事项。

①换刀动作必须在主轴停转的条件下进行，且必须实现主轴准停即定向停止（用M19指令）。

②换刀点的位置应根据所用机床的要求安排，有的机床要求必须将换刀位置安排在参考点处，或至少应让Z轴返回参考点，这时就要使用G28指令。有的机床则允许用参数设定第二参考点作为换刀位置，这时可在换刀程序前安排G30指令。无论如何，换刀点的位置应远离工件及夹具，保证有足够的换刀空间。

③为了节省自动换刀时间，提高加工效率，应将选刀动作与机床加工动作在时间上重合起来。比如，可将选刀动作指令安排在换刀前的回参考点的移动过程中，如果返回参考点所用的时间小于选刀动作时间，则应将选刀动作安排在换刀前的耗时较长的加工程序段中。

④若换刀位置在参考点处，换刀完成后，可使用G29指令返回到下一道工序的加工起始位置。

⑤换刀完毕后，不要忘记安排重新启动主轴的指令，否则加工将无法继续进行。

8.孔加工固定循环

孔加工固定循环指令按一定顺序进行钻、镗、攻螺纹等孔加工。若主平面为XY平面（G17状态），则进给方向为Z向。常用孔加工固定循环指令如表4-1所示。

表4-1　孔加工固定循环指令

孔加工固定循环包含6个基本动作，如图4-5所示。

图4-5　钻孔固定循环的动作顺序

动作1：刀具定位。(www.daowen.com)

动作2：快速进给至切削开始点平面位置（R点平面）。

动作3：孔加工（钻、镗、攻螺纹等）。

动作4：孔底动作。

动作5：退回到R点平面。

动作6：快速退刀返回初始平面位置。

孔加工固定循环的格式为

（G90或G91）（G98或G99）GΔΔX　Y　Z　R　P　F　K

说明：

（1）X，Y：孔的平面位置坐标。

（2）Z：在G90状态下，Z值为孔底的绝对坐标；在G91状态下，Z值为切削开始点（R点）到孔底的距离（见图4-6）。

图4-6　绝对指令和增量指令

（3）R：在G90状态下，R值为切削开始点的绝对坐标；在G91状态下，R值为初始点到切削开始点（R点）的距离（见图4-6）。

（4）P：孔底进给暂停时间。

（5）F：进给速度。

（6）K：循环重复执行次数。

（7）若刀具长度补偿有效，则将在刀具快速进给至R点的过程中建立刀补。

下面简单介绍几个常用指令。

1）钻孔循环指令G81

G81钻孔加工循环指令格式为

G81GΔΔ X___Y___Z___R___F___

说明：X和Y为孔的位置、Z为孔的深度，F为进给速度（mm/min），R为参考平面的高度。GΔΔ可以是G98和G99，G98和G99两个模态指令控制孔加工循环结束后刀具是返回初始平面还是参考平面。G98代表返回初始平面，为缺省方式；G99代表返回参考平面。编程时可以采用绝对坐标G90和相对坐标G91编程，建议尽量采用绝对坐标编程。

G81动作过程（见图4-7）如下：

图4-7　G81动作过程

（1）钻头快速定位到孔加工循环起始点（X，Y）；

（2）钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）钻孔加工；

（4）钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面。

该指令一般用于加工孔深小于5倍直径的孔。

2）钻孔循环指令G82

G82钻孔加工循环指令格式为

G82GΔΔ X___Y___Z___R___P___F___

说明：在指令中，P为钻头在孔底的暂停时间，单位为ms（毫秒），其余各参数的意义同G81。

该指令在孔底增加进给暂停动作，即当钻头加工到孔底位置时，刀具不做进给运动，并保持旋转状态，使孔底更光滑。G82一般用于扩孔和沉头孔加工。

G82动作过程（见图4-8）如下：

（1）钻头快速定位到孔加工循环起始点（X，Y）；

（2）钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）钻孔加工；

（4）钻头在孔底暂停进给；

（5）钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面。

3）高速深孔钻循环指令G73

对于孔深大于5倍直径孔的加工，由于是深孔加工，不利于排屑，故采用间段进给（分多次进给），每次进给深度为Q，最后一次进给深度不大于Q，退刀量为d（由系统内部设定），直到孔底为止。

G73高速深孔钻循环指令格式为

G73GΔΔ X___Y___Z___R___Q___F___

说明：在指令中，Q为每次进给深度，其余各参数的意义同G81。

G73动作过程（见图4-9）如下：

（1）钻头快速定位到孔加工循环起始点（X，Y）；

图4-8　G82动作过程

图4-9　G73动作过程

（2）钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）钻孔加工，进给深度为Q；

（4）退刀，退刀量为d；

（5）重复步骤（3）、（4），直至要求的加工深度；

（6）钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面。

4）攻螺纹循环指令G84

G84螺纹加工循环指令格式为

G84GΔΔ X___Y___Z___R___F___

说明：攻螺纹过程要求主轴转速S与进给速度F成严格的比例关系，因此，编程时要求根据主轴转速计算进给速度，进给速度F=主轴转速×螺纹螺距，其余各参数的意义同G81。

使用G84攻螺纹进给时主轴正转，退出时主轴反转。与钻孔加工不同的是攻螺纹结束后的返回过程不是快速运动，而是以进给速度反转退出。

该指令执行前，甚至可以不启动主轴，当执行该指令时，数控系统将自动启动主轴正转。

G84动作过程（见图4-10）如下：

图4-10　G84动作过程

（1）主轴正转，丝锥快速定位到螺纹加工循环起始点（X，Y）；

（2）丝锥沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）攻丝加工；

（4）主轴反转，丝锥以进给速度反转退回到参考平面R；

（5）当使用G98指令时，丝锥快速退回到初始平面。

5）左旋攻螺纹循环指令G74

G74螺纹加工循环指令格式为

G74GΔΔ X___Y___Z___R___F___

说明：与G84的区别在于G74攻螺纹：进给时主轴反转，退出时主轴正转。各参数的意义同G84。

G74动作过程（见图4-11）如下：

（1）主轴反转，丝锥快速定位到螺纹加工循环起始点（X，Y）；

（2）丝锥沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）攻丝加工；

（4）主轴正转，丝锥以进给速度正转退回到参考平面R；

（5）当使用G98指令时，丝锥快速退回到初始平面。

6）镗孔加工循环指令G85

G85镗孔加工循环指令格式为

G85GΔΔ X___Y___Z___R___F___

说明：各参数的意义同G81。

G85动作过程（见图4-12）如下：

（1）镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；

（2）镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；

图4-11　G74动作过程

图4-12　G85动作过程

（3）镗孔加工；

（4）镗刀以进给速度退回到参考平面R或初始平面。

7）镗孔加工循环指令G86

G86镗孔加工循环指令格式为

G86GΔΔ X___Y___Z___R___F___

说明：与G85的区别是镗刀到达孔底位置后，主轴停止，并快速退出。各参数的意义同G85。

G86动作过程（见图4-13）如下：

（1）镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；

（2）镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）镗孔加工；

（4）主轴停，镗刀快速退回到参考平面R或初始平面。

8）镗孔加工循环指令G89

G89镗孔加工循环指令格式为

G89GΔΔ X___Y___Z___R___P___F___

图4-13　G86动作过程

说明：与G85的区别是镗刀到达孔底位置后，进给暂停。P为暂停时间（ms），其余参数的意义同G85。

G89动作过程（见图4-14）如下：

（1）镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；

（2）镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）镗孔加工；

（4）进给暂停；

（5）镗刀以进给速度退回到参考平面R或初始平面。

图4-14　G89动作过程

9）精镗循环指令G76

G76精镗循环指令格式为

G76GΔΔ X___Y___Z___R___P___Q___F___

说明：与G85的区别是G76在孔底会进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖的反向偏移Q值，然后快速退出。这样能保证刀具不划伤孔的表面。P为暂停时间（ms），Q为偏移值，其余各参数的意义同G85。

G76动作过程（见图4-15）如下：

（1）镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；

图4-15　G76动作过程（OSS表示主轴定向）

（2）镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；

（3）镗孔加工；

（4）进给暂停、主轴准停、刀具沿刀尖的反向偏移；

（5）镗刀快速退出到参考平面R或初始平面。

10）背镗循环指令G87

G87背镗循环指令格式为

G87GΔΔ X___Y___Z___R___Q___F___

说明：各参数的意义同G76。

图4-16　G87动作过程（OSS表示主轴定向）

G87动作过程（见图4-16）如下：

（1）镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点（X，Y）；

（2）主轴准停、刀具沿刀尖的反方向偏移；

（3）快速运动到孔底位置；

（4）刀尖正方向偏移回加工位置，主轴正转；

（5）刀具向上进给，到参考平面R；

（6）主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移Q值；

（7）镗刀快速退出到初始平面；

（8）沿刀尖正方向偏移。

11）取消孔加工循环指令G80

略。