从绿键侠到机械工程师之路第三课 Fanuc车床系统指令详解

发那科数控系统

日本FANUC公司（发那科）是数控系统领域的重要企业之一。自50年代末期开始，FANUC公司已经开发出40多种系列的数控机床，其CNC系统在中国市场上占据了举足轻重的地位。FANUC公司的数控系统以其高质量、高性能和全功能而著称，适用于各种机床和生产机械。

我们的课程以Fanuc系统为主进行讲解，三菱，西门子，国产广数，华中等其它系统能够举一反三，一通百通。

使用前请查阅厂家操作说明，不同厂家设置功能略有差异。

M代码

含义名称

功能用途

M00

程序任意停止

执行M00指令后，程序暂停执行。

M01

程序选择停止

仅在按下机床操作面板的M1功能“选择停止”按键后，才执行M1停止操作。

M02

程序结束

程序执行完毕，机床会停止进给和主轴的转动，冷却液也会关闭，但程序光标会停留在程序末尾。‌

M03

主轴正转

主轴顺时针转动

M04

主轴反转

主轴逆时针转动

M05

主轴停止

主轴停止转动

M07

吹气开

吹气开

M08

切削液开

切削液开

M09

吹气/切削液关

关闭吹气，关闭切削液

M19

主轴定向

执行主轴的定向中立操作。

M30

程序结束

完成当前程序段的所有操作，然后停止进给和主轴的转动，冷却液也会关闭。与M02不同的是，M30会使程序光标返回到程序的起始位置。‌

M40-M44

主轴档位

低速档位车床使用指令

M98

调用子程序

M98P1234；调用程序名为O1234的子程序

M98P1234567;P最高为七位时，前三位为调用次数，后四位为子程序名。

M99

返回主程序

从子程序返回主程序，或在主程序中循环操作。

M99;返回主程序。

M99P2;在主程序中跳转到N2行处执行。在子程序中无法进行本操作。

X，Z绝对坐标数值，U,W相对坐标数值

开机默认G0;

G0X__Z__；X__Z__;U__W__;代表刀具在坐标系中移动的最终位置。

G01X__Z__F__;X__Z__为终点坐标位置，F为切削速度。

上图是常见45°,30°,60°长度为2.0倒角.在不考虑刀尖圆弧半径的情况下,就是依据三角函数进行计算,因为我们是直径编程三角形,直径方向向的长度还要乘以2,因此上图,倒角45°的起点直径=96.0,倒角30°的起点直径约=97.7,倒角60°的起点直径约=93.08.其他角度起点止点依据三角函数计算.

根据以上图形示例可使用以下数学公式来计算切削刀尖半径引起的切削残留.

一些数控系统没有刀尖圆弧半径补偿功能或者为了便于管理禁止使用G41G42功能。在车45度倒角编程，可加修正值0.6r，（0.5858r，r是刀尖圆弧半径值）。例如用刀尖，车2*45°倒角：0.8*0.6=0.48，按2.48*45°编程。用的刀尖车1*45°倒角：0.4*0.6=0.24，按1.24*45°编程,不要忘记直径值X2。

补偿量=R-tan(A/2)*R

A=切削角

补偿量=刀尖圆弧半径-(tan(切削角/2)*刀尖圆弧半径)

常用倒角角度圆弧补偿量计算案例

切削外径Φ100,倒角长度2mm,刀尖圆弧半径R=0.8

45°倒角补偿量=0.8-tan(45/2)*0.8=0.468

Z值补偿0.468,

Z=2.468(一般取整数2.5)

X值补偿0.468X2=0.936

X=95.064(一般取整数95.0)

30°倒角补偿量=0.8-tan(30/2)*0.8=0.586

Z向补偿0.586,Z=2.586(取2.6)

X向补偿(Z值取2.6计算)

2.6*tan(30)=1.5(使用三角函数计算)

X=97.0

手工计算刀尖圆弧半径补偿这些数值需要一定的数学功底,使用车工软件,CAD绘图,CAM软件,机器补偿功能(G40G41G42)等方法会降低编程难度.提升效率提高准确率.

使用人工计算刀尖圆弧半径补偿优势:使加工程序通用,减少设置G41G42刀尖方位失误带来的事故.

G02X__Z__R__F__;顺时针圆弧切削

G03X__Z__R__F__;逆时针圆弧切削

X__Z__为终点坐标位置，R为半径，F切削速度

G02,G03在后置刀架车床和前置刀架车床的不同示意图。

上图给出的一个外径100的R5案例,刀尖半径,手动计算刀尖圆弧半径补偿编程如下

;起点直径包含R半径

;

;外翻的R加刀尖半径,内凹的R减刀尖半径.

使用CAD快速查找圆弧节点坐标示意图

修改Fanuc系统参数3405.4CCR设置1使用A,R,C,功能简化程序节点计算加工

程序示例

;

;系统自动计算R和角度相切节点

;系统自动计算角度R相切节点

G1W-10.;使用类似功能在R或者C后必须跟随一段距离的后续移动值,使其达到要求.

;

;

G0U5.;

G0Z200.;

;G04P1500;进给暂停1.5秒。

开机默认状态,也是数控车床的默认加工平面

开机默认G21

;

开机默认G40状态.

G41刀尖半径左补偿,刀尖圆弧圆心偏在进给方向的左侧.

G42刀尖半径右补偿,刀尖圆弧圆心偏在进给方向的右侧.

G41,G42程序段中不带参数,其补偿号由T代码指定,R地址用于存储刀尖圆弧半径值,T地址用于存储刀尖方位号.

刀尖R补偿模式选择

刀架情况

车外表面

车内表面

右偏刀

左偏刀

右偏刀

左偏刀

G42

G41

G41

G42

G42

G41

G41

G42

刀尖方位的定义

车床的刀具可以多方向安装，并且刀具的刀尖也有多种形式，为使数控装置识别刀具的安装情况，以便准确地进行刀尖R补偿，定义了车刀刀尖的位置码。

车刀刀尖的位置码表示理想刀具头与刀尖圆弧中心的位置。

一般大多数车外表面车刀刀尖方位为3号方位，车内表面车刀刀尖方位为2号方位。

使用R补偿功能时注意事项：

(1)G41/G42不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值)由T代码指定。其刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号相对应。

(2)系统对刀具的补偿或取消都是通过拖板的移动来实现的。因此刀尖半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03指令,否则系统执行该程序段时出现报警。

(3)如果程序中有调用R补偿方式，则程序的最后必须用R补偿取消方式G40，然后结束程序。否则刀具控制点不能在程序指定终点定位,只能在离程序指定终点一定矢量位置上结束程序。

（4）补偿进行时，指定平面内如连续有两个或以上的非移动指令（辅助机能或暂停等），会产生过切或欠切。

(5)在MDI状态下不能进行刀尖R补偿。

（6）使用G28自动返回参考点时，补偿将在中间点取消，在参考点返回后补偿模式自动恢复。

(7)用假象刀尖编程时，如果只加工轴向尺寸或只加工径向尺寸，可以不考虑刀尖的R补偿。

（8）G41/G42方式下不能再指定G41/G42，否则会出现不正常的补偿。

(9)在调用子程序前（即执行M98前），系统必须在R补偿取消模式。进入子程序后可启动R补偿，但在返回主程序前（即执行M99前）必须为R补偿取消模式，否则系统会出现报警。

N1G98M3S500;

T0101;换一号刀，确定其坐标系

;到程序起点位置

;刀具移到工件中心

;加入刀具园弧半径补偿，工进接触工件

;加工R15圆弧段

;加工R5圆弧段

;加工Φ26外圆

;退出已加工表面

;取消半径补偿，返回程序起点位

G50是一种用刀具相对工件（程序）原点的偏置值设定工件坐标系的方法。它只需要一个程序段：G50X_Z_。执行G50X_Z_指令后，刀具当前位置的绝对坐标值就变成了G50后面所给的值，从而直接设定了编程坐标的位置。然而，G50的寄存器是临时存储在系统里的，机床重启后，该坐标会消失，恢复到机床默认坐标系（如G54）‌此外，使用G50时，每次运行到启动G50指令时，刀具的位置必须处在对应位置点，否则容易发生事故，因此在实际生产中很少使用G50设置坐标系。

G50S2000；设置主轴最高转速，提升加工安全性，当使用G96横线速切削模式加工时，靠近工件圆心，主轴转速就会增大，此时不限制主轴最高转速容易发生事故。‌

开机默认G54坐标系。车加工一般一次选择一个坐标系即可,

;

G65P___L___;P要调用的程序号,L为重复调用的次数缺省L1可以省略.

使用M99返回主程序.

宏程序我们将在后面的课程中单独进行讲解.

G71说明,切削刀具主要做轴向运动.当轴向切削量明显大于径向的时候选择G71比较合适

G0X__Z__;循环起点

G71U__R__;U值是X向单边每次吃刀量单边半径值.R值退刀量半径值.

G71P__Q__U__W__F__;P程序循环开始段号;Q程序循环结束段号U值设置X向精车预留量直径值.W值设置Z向精车余量F循环过程F,循环程序段内的F失效.

N__;对应G71,后边的P值.

.

N__;对应G71后边的Q值.

G71车销台阶内孔的一个案例

;循环起点

;X向每次吃刀4毫米退刀

;循环N11-N12程序段U精车余量:外径循环U取正值,内径循环U取负值

;第一行只能写X值.

Z0.;

;

G1Z-50;

G1X80.;

N12Z-70;

G0Z5.;

X79.;;精车循环时,X起点内孔一定要小于循环段内最小X值,外径X一定大于循环段内最大X值

Z2.;

;精车循环,注意循环的程序段号.

G72说明,切削刀具主要做径向运动.当径向切削量明显大于轴向的时候选择G72比较合适

G0X__Z__;循环起点

G72W__R__;W值是Z向每次吃刀量.R值退刀量.

G72P__Q__U__W__F__;P程序循环开始段号;Q程序循环结束段号U值设置X向精车预留直径值.量W值设置Z向精车余量F循环过程F,循环程序段内的F失效.

N__;对应G72,后边的P值.

.

N__;对应G72后边的Q值.

G72车销内径台的一个案例

;循环起点

;每次Z向吃刀一毫米,退刀一毫米

;循环N21-N22之间的程序段

N21G1Z-5.;循环体开始

;

;;

;循环结束

G0Z5.;

;精车起点

;精车

G0Z5.;退刀结束

G73循环说明,当工件性质包含XZ变换比较复杂,可以使用G73进行轮廓的仿形循环加工.

G0X__Z__;起点

G73U__W__R__;U值为X向总加工量半径值.(X起点直径减去X最小点直径)/2;W值为Z向吃刀量,R循环次数,由于总吃刀量一定,总吃刀量/每次吃刀量=循环次数(尽量取整数值).还可以根据加工形状特点做出径向的循环和轴向循环.

G73P__Q__U__W__F__;P循环开始程序段Q循环结束程序段U径向精车余量W轴向精车余量F循环体进刀率;

N__;循环体开始程序段N号

.

N__;循环体结束程序段N号

G73外径方向挖槽的一个案例

;

;

;

;

;

;

Z-30.;

;

;

;

;

;

G73端面方向挖槽的一个案例

;

;

;

;

;

X90.;

;

;

;

;

;

G74端面切槽格式

G0X__Z__;切槽起点坐标

G74R__;R值Z向每次退刀值

G74X__Z__P__Q__R__F__;X,Z切槽终点坐标,P值X向刀宽移动量,建议小于刀宽,Q值Z向每次切深量..R值切完一个刀宽到槽底后X向移动退刀量,切槽时建议省略为零.

G74案例,端面环形槽加工

N1G99G97M3S500T0101(DK3);注意对到位和刀宽的关系.DK3备注刀宽3MM

;切槽循环起点,明显编程去除了对刀位和刀宽的关系.

;每次进刀后退刀0.2排销;

;切槽终点位置,Z向每次进刀0.5后退刀0.2,切到-10.0后退回到,然后X向移动2.5毫米(单边)接近刀宽,然后继续Z向切深,直到X=80为止.

G0Z50.;退刀切槽完成.

以上案例切槽较深,建议分两次切削.先车到Z-5,然后另外循环剩余的5毫米.

G75切槽格式

G0X__Z__;循环起点

G75R__;退刀量

G75X__Z__P__Q__R__F__;XZ切槽终点坐标,P值X向每次切深量,Q值Z向移动刀宽量.R值Z向槽底移动量,一般不指定.F进刀率

G75案例,外径切槽加工

N2G99M3S300T0202(DK3);注意对到位和刀宽关系.备注刀宽3MM.

;切槽起点,包含进去了切槽刀宽

;每次退刀0.2

;每次切深0.5,到达x90.后退回,然后Z向位移2.5MM继续X向切槽,直到z-85.

G0X105.;切槽循环完成退刀

G90格式案例

;循环起点

;循环开始

;循环体X变化做Z向运动切削,注意切削量

;

;循环结束最后一刀

;循环结束

G94格式案例

;循环起点

;循环开始,x切削到

;循环体,Z向变化做X向运动切削.

;

;

;循环体最后一步

G0X102.;循环结束

在数控车削中，G96和G97是两个重要的指令，用于控制零件的转速模式。具体来说：

G96：恒表面切削速度模式。该模式确保刀具每分钟沿零件表面移动的距离保持恒定，从而在加工过程中随着直径的变化，材料表面的线速度保持不变。

G97：恒主轴转速模式。此模式下，主轴转速固定不变，适用于需要恒定主轴转速的操作，如钻孔和攻丝等轴向加工作业。

在数控车床加工中，G98和G99是两种常用的进给率控制指令，它们的主要区别在于进给率的定义方式，即每分钟进给量和每转进给量。

G98指令表示每分钟进给，意味着每一分钟进给多长的距离。例如，F100表示一分钟加工的距离是100毫米。

G99指令表示每转进给，意味着主轴每旋转一圈进给多长距离。例如，表示当主轴旋转一圈，加工的距离是0.2毫米。

G98/G99是模态指令,指定后一直有效,关机开机后恢复初始状态指令.

螺纹的基本概念

螺纹是一种以螺旋形式缠绕在圆柱体或圆锥体上制成的连续凸起的螺旋线形的脊。螺纹通过内外螺纹的连接起到紧固或传动的目的。在外工件的表面形成的螺纹称为外螺纹，如常见的螺栓或螺钉。

螺纹的定义

螺纹是指以螺旋形式缠绕在圆柱体或圆锥体上制成的连续凸起的螺旋线形的脊，前者称为直螺纹，后者称为锥型螺纹。螺纹通过内外螺纹的连接起到紧固或传动的目的。在外工件的表面形成的螺纹称为外螺纹，如常见的螺栓或螺钉。

螺纹的主要参数

牙型

牙型是螺纹几何形状的决定因素，不同牙型决定该螺纹是用于连接还是传动用途。目前常见的牙型主要有三角形、梯形、锯齿形和矩形四类螺纹牙型。三角形螺纹主要用于连接，其余三个牙型用于动力传动。

公称直径

公称直径是指螺纹的最大直径，单位为毫米。例如，M16表示公称直径为16mm的普通螺纹。M16螺纹又有粗牙和细牙之分，粗牙记法为M16（省略螺距），细牙记法为M16x2。

线数

线数是指形成螺纹的螺旋线的条数，有单线和多线之分。单线螺纹是指沿一条螺旋线形成的螺纹，多线螺纹是沿两条或两条以上螺旋线所形成的螺纹。

螺距和导程

螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离。导程是指同一条螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离。在同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离Ph称为导程。

旋向

沿轴线方向看，顺时针方向旋转的螺纹成为右旋螺纹，逆时针旋转的螺纹称为左旋螺纹。

螺纹的具体参数实例分析

M16外螺纹参数

公称直径：16mm

牙型角：60度

粗牙与细牙的区别：粗牙记法为M16（省略螺距），细牙记法为M16x2（螺距2mm）。

M10外螺纹参数

公称直径：10mm

螺距：1.5mm

螺纹中径尺寸：9.02575mm

小径尺寸：8.37625mm。

M30×2外螺纹参数

公称直径：30mm

螺距：2mm

中径尺寸：28.701mm

小径尺寸：27.835mm。

螺纹的应用场景

螺纹连接因其高效性和可靠性被广泛应用于机械工程中。螺纹的几何参数，包括大径、中径和小径，是确保螺纹连接质量的关键因素。

不同应用场景下的螺纹选择

粗牙螺纹：适用于一般紧固场合，安装快速且强度较高。

细牙螺纹：适用于需要防泄漏的场合，如水管连接，但强度相对较低。

螺纹的标注方法

螺纹的标准标注方法中，第一个字母代表螺纹代号，例如M表示普通螺纹、G表示非螺纹密封的管螺纹、R表示用螺纹密封的管螺纹、Tr表示梯形螺纹等。第二个数字表示螺纹公称直径，也就是螺纹的大径。

螺纹标注示例

M16：表示公称直径为16mm的普通螺纹。

M16x2：表示细牙螺纹外径16mm，螺距2mm。

通过以上详细的讲解，相信您对螺纹的各参数有了更深入的了解。希望这些信息对您有所帮助！

螺纹是一种在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有相同剖面的连续凸起和沟槽。螺纹的参数是描述其几何形状和特性的关键指标，以下是详细的螺纹参数解释：

螺纹直径是描述螺纹大小的重要参数，主要包括以下几种：

名称符号描述

小径d1内螺纹小径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。

中径d2内螺纹中径，即通过螺纹向截面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似于螺纹的平均直径，d2≈(d+d1)/2。

大径d内螺纹大径，即与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。

螺距和导程是描述螺纹螺旋上升速度的关键参数：

名称符号描述

螺距P相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离，对于单头螺纹:导程L=螺距P；对于多头螺纹:导程L=螺距P×螺纹线数n。

导程L螺纹的导程是指螺纹沿轴线方向，一个完整螺纹循环（360度）所移动的距离，对于单线螺纹，导程等于螺距；对于多线螺纹，导程等于螺距乘以线数。

线数是指形成螺纹的螺旋线的条数，决定了螺纹是单线还是多线：

名称符号描述

线数n螺纹线数，有单线和多线螺纹之分，多线螺纹在垂直于轴线的剖面内是均匀分布的。

螺旋升角是描述螺纹螺旋线倾斜程度的参数：

名称符号描述

螺旋升角φ螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同，通常在螺纹中径处计算。

以上参数共同决定了螺纹的几何形状和特性，对于螺纹的设计、制造和应用都具有重要意义。了解这些参数有助于在不同应用场景下选择合适的螺纹类型和规格。

G32格式,

G0X__Z__;螺纹切削起点

G32X__Z__R__F__Q__;X,Z螺纹终点坐标.F是螺距.R螺纹切削起点与螺纹切削终点的半径差，车圆柱螺纹时R为0可省略.Q螺纹的起始角，一个不带小数点的非模态值。例如，若起始角为180度，则表示为Q180000（单线螺纹的起始角通常不用指定，此时该值为零）。

请注意，起始角Q的范围是在0到360000之间。如果指定的值超过这个范围，它将被自动调整为360000（或360度）。

G0X__Z__;螺纹退刀位.

G32等距螺纹案例

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G32多头螺纹案例

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；第1线螺纹第1刀

；

；

；第1线螺纹第2刀

；

；

；第1线螺纹第3刀

；

；

；第2线螺纹第1刀

；

；

；第2线螺纹第2刀

；

；

；第2线螺纹第3刀

；

G34编程格式

G0X__Z__;起点坐标

G34X__Z__F__K__;X,Z螺纹终点坐标F螺距K螺纹每导程增（或减）量，其范围根据公制和英制有所不同

等槽宽变螺距螺纹加工

假设需要在一个直径为50mm的工件上加工一条等槽宽变螺距螺纹，初始螺距为3.25mm，主轴每转一圈螺距增加0.5mm。具体编程步骤如下：

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;

;

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X44;

;

G92螺纹切削格式

G0X__Z__;螺纹切削起点

G92X__Z__R__F__Q__L__;XZ为螺纹终止坐标.R螺纹切削起点与螺纹切削终点的半径差，车圆柱螺纹时R为0可省略；F螺距Q螺纹的起始角,L多头螺纹的头数,部分系统并不支持L参数.

G92螺纹切削循环案例

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G92是简单螺纹切削循环指令，我们可以利用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在Z轴方向上移过一个螺距，从而实现多头螺纹的加工,这也是一个多头螺纹的加工方法。

G76螺纹切削格式

G0X__Z__;

G76PmraQ__R__;P_m精加工重复次数01-99,_r螺纹尾部退尾量00-99,每一个单位为0.01螺距.,_a螺纹刀刀尖角度可选80°60°55°30°29°0°六种中的一种,由两位数规定.例如:P040060精加工四次无退尾量60°螺纹.最小背吃刀量半径值(um)R精车余量半径值(mm)

G76X__Z__P__Q__R__F__;XZ螺纹终点坐标,P牙深半径值(um),Q最大背吃刀量半径值(um).R锥度螺纹半径差(mm)F导程(螺距X线数)

G76螺纹切削案例

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