數(shù)控銑床與銑削中心的編程

《數(shù)控加工編程與操作》課程電子教案成都電子機械高等?？茖W(xué)校主講教師：楊顯宏第3章數(shù)控銑床與銑削中心加工程序的編制與實訓(xùn)操作3.1數(shù)控銑床程序編制的基礎(chǔ)3.2數(shù)控銑削程序編制的基本方法3.3實訓(xùn)1數(shù)控銑削基本編程與操作3.4子程序的應(yīng)用3.5實訓(xùn)2平面加工3.6固定循環(huán)功能3.7典型零件的程序編制3.8實訓(xùn)3方形孔板類零件加工實訓(xùn)3.1數(shù)控銑床程序編制的基礎(chǔ)3.1.1數(shù)控銑床的主要功能及加工對象

1.數(shù)控銑床的主要功能點位控制功能連續(xù)輪廓控制功能刀具半徑自動補償功能刀具長度補償功能鏡像加工功能固定循環(huán)功能特殊功能：計算機仿形加工、自適應(yīng)功能、逆向加工2.數(shù)控銑床的加工工藝范圍銑削是機械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對零件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻螺紋等。特別適用于加工下列幾類零件：平面類零件變斜角類零件

曲面類(立體類)零件3.1.2數(shù)控銑床工藝裝備的特點主要是指夾具和刀具兩類。夾具：生產(chǎn)量小或研制時，應(yīng)盡量采用組合夾具。小批或成批生產(chǎn)時可考慮采用專用夾具。在生產(chǎn)批量較大時，可考慮采用多工位夾具和氣動、液壓夾具。刀具：剛性好、耐用度高的銑刀?？墒褂枚嗣驺姷?、成型銑刀、球頭銑刀、鼓形銑刀等。端面銑刀是數(shù)控銑床最常用的刀具。3.1.3數(shù)控銑削工藝性分析1.選擇并確定數(shù)控銑削加工部位及工序內(nèi)容適于數(shù)控加工的主要對象1)工件上的曲線輪廓，特別是由數(shù)學(xué)表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓；2)已給出數(shù)學(xué)模型的空間曲面；3)形狀復(fù)雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位；4)用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)外凹槽；5)以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔或面；6)能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀；7)采用數(shù)控銑削后能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕體力勞動強度的一般加工內(nèi)容。主要對象不適于數(shù)控銑削加工的主要對象1)簡單的粗加工面；2)需要進行長時間占機人工調(diào)整(如以毛坯粗基準(zhǔn)定位按劃線找正)的粗加工內(nèi)容；3)必須按專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容(如標(biāo)準(zhǔn)樣件等)；4)毛坯上的加工余量不太充分或不太穩(wěn)定的部位；5)如圖3-6所示的工件，一面加工，另一面不加工，其非加工面又不能作為定位面的部位；6)必須用細長銑刀加工的部位(一般指狹窄深槽或高肋板小轉(zhuǎn)接圓弧部位)。2.零件圖樣的工藝性分析零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注保證獲得要求的加工精度盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸保證基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則分析零件的變形情況

加工工藝取決于產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和技術(shù)要求。3.零件毛坯的工藝性分析毛坯應(yīng)有充分、穩(wěn)定的加工余量分析毛坯在裝夾定位方面的適應(yīng)性分析毛坯的余量大小及均勻性4.零件的加工路線3.1.4編程時應(yīng)注意的問題零件尺寸公差對編程的影響：對稱公差圓弧參數(shù)計算誤差對編程的影響：轉(zhuǎn)接凹圓弧再對編程的影響：放大刀具半徑補償值尖角處使用過渡圓弧的問題：放棄對此尖角處的過渡圓弧編程3.2數(shù)控銑削程序編制的基本方法3.2.1FANUC-0i-Mate-MC系統(tǒng)簡述1.文字碼：如右表所示功

能文

字

碼含

義程序號O表示程序代號程序段號N表示程序段代號準(zhǔn)箭機能G確定移動方式等準(zhǔn)備功能坐標(biāo)字XYZABC坐標(biāo)軸移動指令R圓弧半徑IJK圓弧圓心坐標(biāo)進給功能F表示進給速度主軸速度功能S表示主軸轉(zhuǎn)速刀具功能T表示刀具號輔助功能M機床開、關(guān)控制等輔助功能偏移號H表示偏移代號暫停PX表示暫停時間子程序號及子程序調(diào)用次數(shù)P子程序號的標(biāo)定及子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)設(shè)定參數(shù)PQR固定循環(huán)參數(shù)宏程序AB變量代號2.取值范圍：如下表所示功

能地

址數(shù)據(jù)(米制）程序號Ol—999程序段號N1—9999準(zhǔn)備機能G0—99坐標(biāo)字XYZIJK±99999.999r/mm每分鐘進給Fl—l000mm/min主軸速度S0—9999r/min刀具功能T0—99輔助功能M0—99暫停功能XP0—9999.999S子程序號及調(diào)用次數(shù)Pl-9999偏移號Hl-99第二輔助功能B0-99999刀具補償量±999.999mm間隙補償量±0.255mm3.控制軸數(shù)：3或44.增量系統(tǒng)參數(shù)：見下表所示增量制最小輸入增量制最小指令值最大行程0.001mm0.001mm99999.999mm0.0001in.0.000in.9999.9999in.0.001°0.001°99999.999°5.準(zhǔn)備功能代碼：見下表所示G代碼組別功

能G代碼組別功

能G000l快速點定位G54l4選擇第一工坐標(biāo)系G01直線插補(進給速度)G55選擇第二工件坐標(biāo)系G02圓弧/螺旋線插補(順圓)G56選擇第三工件坐標(biāo)系G03圓?。菪€插補(逆圓)G57選擇第四工件坐標(biāo)系G0400暫停G58選擇第五工件坐標(biāo)系Gl702選擇XY平面G59選擇第六工件坐標(biāo)系G18選擇ZY平面G65l2宏程序及宏程序調(diào)用指令G19選擇YZ平面G66宏程序模式調(diào)用指令G2006用英制尺寸輸入

G67宏程序模式調(diào)用取消G21用公制尺寸輸入G6816坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令G2800返回參考點G69坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)撤消G30返回第二參考點G7309深孔鉆削循環(huán)G3l跳步功能G74攻螺紋循環(huán)G4007刀具半徑補償撤消G80撤消固定循環(huán)G41刀具半徑左偏補償G8l定點鉆孔循環(huán)G42刀具半徑右偏補償G85鏜孔循環(huán)G4308刀具長度正補償G86鏜孔循環(huán)G44刀具長度負補償G9003絕對方式編程G49刀具長度補償撤消G9l增量方式編程C5012比例功能撤消G9200設(shè)定工件坐標(biāo)系G51比例功能G9804在固定循環(huán)中，Z軸返回到起始點G5300選擇饑床坐標(biāo)系G99在固定循環(huán)中，Z軸返回R平面6.輔助功能代碼

M代碼功

能指令執(zhí)行類別M代碼功

能指令執(zhí)行類別M00程序停M07切削液開前指令代碼M0l0選擇停M09切削液關(guān)后指令代碼M02程序結(jié)束后指令代碼Ml3主軸正轉(zhuǎn)、切削液開M30程序結(jié)束返回Ml4主軸反轉(zhuǎn)、切削液關(guān)前指令代碼M03主軸正轉(zhuǎn)M17主軸停、切削液開后指令代碼M04主軸反轉(zhuǎn)前指令代碼M98調(diào)用子程序后指令代碼M05主軸停后指令代碼M99子程序結(jié)束后指令代碼3.2.2基本編程指令的應(yīng)用1.G90、G91——絕對尺寸與增量尺寸指令2.坐標(biāo)系設(shè)定指令

G92——設(shè)定加工坐標(biāo)系：通過該指令設(shè)定起刀點即程序開始運動的起點，從而建立加工坐標(biāo)系。格式：G92X～Y～Z～G53——選擇機床坐標(biāo)：使刀具快速定位到機床坐標(biāo)系中的指定位置上格式：G53G90X～Y～Z～；尺寸字均為負值。G54、G55、G56、G57、G58、G59——選擇工件加工坐標(biāo)系格式：G54G90G00/G01X～Y～Z～(F～)；該指令執(zhí)行后，所有坐標(biāo)字指定的尺寸坐標(biāo)都為選定的工件加工坐標(biāo)系中的位置。這六個工件加工坐標(biāo)系是通過CRT/MDI方式設(shè)定的。3.坐標(biāo)平面選擇指令——G17、G18、G19用來選擇圓弧插補平面和刀具補償平面的。

格式：G17/G18/G19

4.G00——快速運動指令運動速度、運動軌跡均由系統(tǒng)給定。格式：G00X～Y～Z～5.G01——直線插補指令按指定進給速度的直線運動。

格式：G0lX～Y～Z～F～；

6.G02、G03——圓弧插補指令G02、G03是按指定進給速度的圓弧運動。圓弧順、逆方向的判別方法是：沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸由正方向向負方向看去，順時針方向為G02，逆時針方向為G03，如圖3-22所示。格式：在XY平面內(nèi)在ZX平面內(nèi)在YZ平面內(nèi)圓心編程:指令說明見下表，編程的情況如下圖條件指令說明平面選擇1G17圓弧在XY平面上G18圓弧在ZX平面上G19圓弧在YZ平面上旋轉(zhuǎn)方向G02順時針方向G03逆時針方向終點位置G90時X、Y、Z終點數(shù)據(jù)是工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值G91時X、Y、Z指定從起點到終點的距離圓心的坐標(biāo)I、J、K起點到圓心的距離，如圖3—25所示。半徑編程：用R指定圓弧插補時，圓心可能有兩個位置，這兩個位置由R后面值的符號區(qū)分，當(dāng)圓弧所夾的圓心角≤180°時，R值為正；當(dāng)圓弧所夾的圓心角>180°時，R值為負。編程實例注意事項：1)假如漏編R，將被視為直線移動；2)程序中給出的F值與實際速度的誤差為±2%，這一速度是指沿運動軌跡切向方向的速度。3)在編寫整圓程序時，只能用I、J、K指定中心編程。例如，G02I(整圓)；若僅寫入R時，則為0°圓弧，例如，G02R(機床不運動)。4)若寫入的半徑R為0時，機床報警(N023)。5)在圓弧插補時，I0、J0、K0可省略。6)假如漏編R，將被視為直線移動。7)實際刀具移動速度與指令速度的相對誤差在±2％以內(nèi)。這一速度是指沿運動軌跡切向方向的速度。7.G04——暫停指令在G04指令后的一個程序段將按指定時間被延時執(zhí)行

格式：G04X/P～；式中X、P—均為暫停時間，范圍為0.001～9999.999s。其中字母X后可用小數(shù)點編程；而字母P則不允許用小數(shù)點編程，其后數(shù)字1000表示1s。例如，暫停時間為2.5s的程序為：G04X2.5或G04P2500。8.刀具補償功能指令作用：簡化編程分類：刀具長度尺寸補償和刀具半徑尺寸補償

（1）G43、G44、G49——刀具長度補償指令刀具長度補償使刀具垂直于走刀平面（比如XY平面，由G17指定）偏移一個刀具長度修正值，因此編程過程中無須考慮刀具長度。刀具長度補償在發(fā)生作用前，必須先進行刀具參數(shù)的設(shè)置。

格式：

實例：N10G92X0Y0Z30N20G90G0lZ15F100N25G01X30N30G43G01Z15H0lN35G01X60N40G43G01Z15H02N50G49G01Z30N60M30設(shè)置，H01=5，H02=-5?！?）G41、G42、G40——刀具半徑補償指令刀具半徑補償僅在指定的二維進給平面內(nèi)進行，進給平面由G17、G18和G19指定，刀具半徑或刀刃半徑值則通過調(diào)用相應(yīng)的刀具半徑偏置存儲器號碼（用D指定）來取得。格式：

…1）刀具半徑補償?shù)哪康?/p>

當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能時，只需按工件輪廓進行編程2）刀具半徑補償功能的應(yīng)用①刀具因磨損、重磨、換新刀而引起刀具直徑改變后，不必修改程序，只需在刀具參數(shù)設(shè)置中輸入變化后的刀具直徑。②用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半徑補償，可進行粗精加工。

3）判斷刀具半徑左、右補償?shù)姆椒僭O(shè)工件不動，沿著刀具運動方向向前看，刀具位于零件左右側(cè)的刀具半徑補償，稱為刀具半徑左補償；假設(shè)工件不動，沿著刀具運動方向向前看，刀具位于零件右側(cè)的刀具半徑補償，稱為刀具半徑右補償。

4）刀具半徑補償?shù)倪^程刀具補償過程的運動軌跡分為三個組成部分：形成刀具補償?shù)慕⒀a償程序段，零件輪廓切削程序段和補償撤消程序段。

刀具半徑補償實例5）刀具半徑補償中產(chǎn)生過切的情況

①加工小于刀具半徑的圓弧內(nèi)側(cè)②加工小于刀具半徑的溝槽6）使用刀具半徑補償指令需注意：

①存放刀具半徑值的地址由偏置代號指定。用CRT/MDI方式手動輸入；②從無刀具補償狀態(tài)進入刀具半徑補償方式時，移動指令只能是G0l或G00，不能使用G02和G03；③在撤消刀具半徑補償時，移動指令也只能是G01或G00，而不能用G02或G03；④若D代碼中存放的偏移量為負值，那么G41與G42指令可以互相取代。9.G50、G5l——圖形比例指令G5l為比例編程指令；G50為撤消比例編程指令。（1）各軸按相同比例編程格式：G5lX～Y～Z～P～…G50式中：

X、Y、Z比——例中心的坐標(biāo)(絕對方式)；P——比例系數(shù)，最小輸入量為0.001，比例系數(shù)的范圍為：0.00l～999.999。該指令以后的移動指令，從比例中心點開始，實際移動量為原數(shù)值的P倍。P值對偏移量無影響。實例：如右圖，程序如下。O0002N0010G59T01；N0020G00G90X0Y0M06；N0030G51X15.0Y15.0P2000；N0040M98P0200；N0050G50；N0060M30；O0200N0010S1500F100M03；N0020G43G01Z-10.0H01；N0030G00Y10.0；N0040G42D01G01X5.0；N0050G01X20.0；N0060Y20.0；N0070G03X10.0R5.0；N0080G01Y10.0；N0090G40G00X0Y0；N0100G49G00Z300.0；N0110M99；（2）各軸以不同比例編程各軸可以按不同比例縮小或放大，當(dāng)給定的比例系數(shù)為-1時，可獲得鏡像加工功能。格式：G5lX～Y～Z～I～J～K～

…G50式中：式中X、Y、Z——比例中心坐標(biāo)；I、J、K——對應(yīng)X、Y、Z軸的比例系數(shù)，在±0.001～±9.999范圍內(nèi)。有的系統(tǒng)設(shè)定I、J、K不能帶小數(shù)點，比例為1時，應(yīng)輸入1000，并在程序中都應(yīng)輸入，不能省略。比例系數(shù)與圖形的關(guān)系見圖3-39所示。其中，b/a：X軸系數(shù)；d/c：Y軸系數(shù)；：比例中心。（3）鏡像功能子程序：O09000N10G00X60Y60N20G0lX100Y60F100N30X100Y100N40X60Y60N50M99主程序：O100N10G92X0Y0N20G90N30M98P9000N40G5lX50Y50I-1000J1000N50M98P9000N60G51X50Y501-1000J-1000N70M98P9000N80G5lX50Y50I1000J-1000N90M98P9000N100G50N110M30主程序：O1N0010G90G17G49G54T01；N0012M06；N0013M03S800；N0015G43G00Z10.0H01；N0020M98P100；N0030M22；N0040M98P100；N0050M21；N0060M98P100；N0070M23；N0080M21；N0090M98P100；N0100M23；N0110M05；N0120M30；子程序(①的加工程序)：O100N100G41G91G01X10.0Y4.0D01；N110Y1.0；N120Z-98.0；N130G01Z-7.0F100；N140Y25.0；N150X10.0；N160G03X10.0Y-10.0I10.0；N170G01Y-10.0；N180X-25.0；N200G90G40X0Y0；N210M99M代碼的鏡像功能：M21——相對X軸的鏡像，M22——相對Y軸的鏡像；M23——取消鏡像。10.G68、G69——坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能

使編程圖形按指定旋轉(zhuǎn)中心及旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度；G68表示開始坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，G69用于撤消旋轉(zhuǎn)功能。格式：G68X～Y～R～；…G69；式中：X、Y——旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值(可以是x、Y、Z中的任意兩個，由當(dāng)前平面選擇指令確定)，當(dāng)X、Y省略時，G68指令認為當(dāng)前的位置即為旋轉(zhuǎn)中心；R——旋轉(zhuǎn)角度，逆時針旋轉(zhuǎn)定義為正向，一般為絕對值，旋轉(zhuǎn)角度范圍為-360.0～+360.0，單位為0.001°，當(dāng)R省略時，按系統(tǒng)參數(shù)確定旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)程序采用絕對方式編程時，G68程序段后的第一個程序段必須使用絕對坐標(biāo)指令，才能確定旋轉(zhuǎn)中心。如果這一程序段為增量值，那么系統(tǒng)將以當(dāng)前位置為旋轉(zhuǎn)中心，按G68給定的角度旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。旋轉(zhuǎn)平面一定要與刀具半徑補償平面共面。在比例模式時，再執(zhí)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令，旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)也執(zhí)行比例操作，但旋轉(zhuǎn)角度不受影響11.G15、G16——極坐標(biāo)編程指令

G15：極坐標(biāo)系取消指令；G16：極坐標(biāo)系設(shè)定指令。格式：G△△G××G16；……G15；式中：G△△——設(shè)定要用G17、G18、G19選擇極坐標(biāo)系所在平面。在選定平面的第一軸上確定極徑，第二軸上確定角度。如用G17，極坐標(biāo)系所在平面為X—Y平面。X地址表示極徑，Y地址表示極角。G××——極徑與極角可用絕對值(G90)或增量值(G91)確定。極坐標(biāo)的中心為工件坐標(biāo)系的原點。12.螺旋線插補指令G02和G03分別表示順時針、逆時針螺旋線插補，順、逆時針的定義與圓弧插補相同。在進行圓弧插補時，垂直于插補平面的坐標(biāo)同步運動，構(gòu)成螺旋線插補運動，如圖3-46所示。格式：

編程實例如下圖，程序如下：N0010G54G90G21G17T01；N0020M06；N0030G00G43Z50.0H01；N0040G00X24.0Y60.0；N0050G00Z2.0；N0060M03S1500；N0070GO1Z-1.0F50.0M08；N0080G03X96.0Y60.0Z-4.0I36.0J0K6.0；N0090G03X24.0Y60.0Z-1.0I-36.0J0K6.0；N0100G01Z1.5M09；N0110G49G00Z150.0M05；N0120X0Y0；NO130M30；3.3實訓(xùn)1數(shù)控銑削基本編程與操作1.零件及加工要求2.工藝分析及處理零件圖的分析加工方案和刀具選擇切削用量的選擇工件的安裝

3.程序編制工件坐標(biāo)系的確定程序的編制4.零件加工3.3.1直線輪廓加工3.3.2圓弧輪廓加工1.零件及加工要求2.工藝分析及處理零件圖的分析加工方案和刀具選擇切削用量的選擇工件的安裝

3.程序編制工件坐標(biāo)系的確定程序的編制4.零件加工3.3.3內(nèi)外輪廓加工1.零件及加工要求2.工藝分析及處理零件圖的分析加工方案和刀具選擇切削用量的選擇工件的安裝3.程序編制工件坐標(biāo)系的確定程序的編制4.零件加工3.4子程序的應(yīng)用3.4.1子程序的基本概念在程序中把某些固定順序或重復(fù)出現(xiàn)的程序單獨抽出來，編成一個程序供調(diào)用，該程序就被稱為子程序。子程序的編寫與一般程序基本相同，只是程序結(jié)束符為M99；子程序可以被主程序調(diào)用，同時子程序也可以調(diào)用另一個子程序，其調(diào)用方式如圖3-51所示。3.4.2M98——子程序的調(diào)用1.調(diào)用子程序格式：M98P～L～；式中：P后面的數(shù)字為子程序號，L后面的數(shù)字為調(diào)用次數(shù)。當(dāng)調(diào)用次數(shù)為l時，可省略調(diào)用次數(shù)。

2.子程序的特殊使用方法子程序中用P指令返回的地址自動返到程序頭用M99；強制改變子程序重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)3.5實訓(xùn)2平面加工

1.零件及加工要求2.工藝分析及處理零件圖的分析加工方案和刀具選擇切削用量的選擇工件的安裝3.程序編制工件坐標(biāo)系的確定程序的編制4.零件加工3.6固定循環(huán)功能3.6.1固定循環(huán)的基本概念3.6.2固定循環(huán)的編程格式G90/G9lG98/G99G73～G89X～Y～Z～R～Q～P～F～K～；式中：G90/G9l——數(shù)據(jù)方式。G90為用絕對方式，G9l為增量方式。G98/G99——返回點位置。G98指令返回起始點，G99指令返回R平面。G73～G89——孔加工方式。見表3-7所示。G73～G89是模態(tài)指令，因此，多孔加工時該指令只需指定一次，以后的程序段只給孔的位置即可。X、Y——指定孔在XOY平面的坐標(biāo)位置(增量或絕對坐標(biāo)值)。Z——指定孔底坐標(biāo)值。在增量方式時，是R平面到孔底的距離；在絕對值方式時，是孔底的Z坐標(biāo)值。R——在增量方式時，為起始點到R平面的距離；在絕對方式時，為R平面的絕對坐標(biāo)值。Q——在G73、G83中用來指定每次進給的深度；在G76、G87中指定刀具的退刀量。它始終是一個增量值。P——孔