第3章 數(shù)控銑床的操作與編程

第3章數(shù)控銑床的操作與編程3.1數(shù)控銑床及其組成3.2對刀調整及坐標系設定3.3基本功能指令與程序調試3.4刀具補償及程序調試3.5綜合銑削加工技術思考與練習題3.1.1數(shù)控銑床的類型及基本組成1．數(shù)控銑床的類型(1)數(shù)控仿形銑床。通過數(shù)控裝置將靠模移動量數(shù)字化后，可得到高的加工精度，可進行較高速度的仿形加工。進給速度僅受刀具和材料的影響。(2)數(shù)控搖臂銑床。搖臂銑床采用數(shù)控裝置可提高效率和加工精度，可以加工手動銑床難以加工的零件。(3)數(shù)控萬能工具銑床。采用數(shù)控裝置的萬能工具銑床有手動指令簡易數(shù)控型、直線點位系統(tǒng)數(shù)控型和曲線軌跡系統(tǒng)數(shù)控型。操作方便，便于調試和維修。當然，這類機床基本都具有鉆、鏜加工的能力。3.1數(shù)控銑床及其組成(4)數(shù)控龍門銑床。工作臺寬度在630mm以上的數(shù)控銑床，多采用龍門式布局。其功能向加工中心靠近，用于大工件、大平面的加工。此外，若按照主軸放置方式可有臥式數(shù)控銑床和立式數(shù)控銑床之分。對立式數(shù)控銑床而言，若按Z軸方向運動的實現(xiàn)形式又可有工作臺升降式和刀具升降式(固定工作臺)。立式升降臺數(shù)控銑床由于受工作臺本身重量的影響，使得采用不能自鎖的滾珠絲杠導軌有一定的技術難度，故一般多用于垂直工作行程較大的場合。當垂直工作行程較小時，則常用刀具升降的固定工作臺式數(shù)控銑床，刀具主軸在小范圍內運動，其剛性較容易保證。若按數(shù)控裝置控制的軸數(shù)，可有兩坐標聯(lián)動和三坐標聯(lián)動之分。若有特定要求，還可考慮加進一個回轉的A坐標或C坐標，即增加一個數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉工作臺。這時機床應相應地配制成四坐標控制系統(tǒng)。

2．數(shù)控銑床的結構組成圖3-1所示是XK5032型立式數(shù)控銑床的外形結構圖。和傳統(tǒng)的銑床一樣，機床的主要部件有床身、銑頭、主軸、縱向工作臺(X軸)、橫向床鞍(Y軸)、可調升降臺(手動)、液壓與氣動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等。作為數(shù)控機床的特征部件有X、Y、Z(刀具)各進給軸驅動用伺服電機、行程限位及保護開關、數(shù)控操作面板及其控制臺。伺服電機內裝有脈沖編碼器，位置及速度反饋信息均由此取得，構成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖3-1XK5032型數(shù)控銑床XK5032型數(shù)控銑床是配有高精度、高性能、帶有CNC控制軟件系統(tǒng)的三坐標數(shù)控銑床(可選配FANUC3MA/10M/11M/12M等多種CNC系統(tǒng))，并可加第四軸。機床具有直線插補、圓弧插補、三坐標聯(lián)動空間直線插補功能，還有刀具補償、固定循環(huán)和用戶宏程序等功能；能完成90%以上的基本銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋及自動工作循環(huán)等工作，可用于加工各種形狀復雜的凸輪、樣板和模具零件。ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床是華中數(shù)控研制生產的一種經濟型數(shù)控銑床，機床構成如圖3-2所示。主要由個人計算機(PC機)、控制接口柜、機械操作面板、冷卻供液系統(tǒng)和機床本體等部分組成。各進給軸用步進電機驅動，是典型的開環(huán)控制機床，采用通用PC機和華中數(shù)控公司開發(fā)的HCNC－M控制軟件直接聯(lián)機控制，功能基本和XK5032數(shù)控銑床類同。圖3-2ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床3.1.2數(shù)控銑床的傳動及速度控制圖3-3所示為XK5032型數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)圖。該機床主傳動采用專用的無級調速主電動機，由皮帶輪將運動傳至主軸。主軸轉速分為高低兩擋，通過更換帶輪的方法來實現(xiàn)換擋。當換上(96.52mm/(127mm的帶輪時，主軸轉速為80～4500r/min(高速擋)，當換上(71.12mm/(162.56mm的帶輪時，主軸轉速為45～2600r/min(低速擋)。每擋內的轉速選擇可由程序中的S指令給定，也可由手動操作執(zhí)行。圖3-3XK5032型數(shù)控銑的傳動系統(tǒng)圖工作臺的縱向(X軸)和橫向(Y軸)進給運動、主軸套筒的垂直(Z軸)進給運動，都是由各自的交流伺服電機驅動，分別通過同步齒形帶傳給滾珠絲杠，實現(xiàn)進給。各軸的進給速度范圍是5～2500mm/min，各軸的快進速度為5000mm/min。當然，實際移動速度還受操作面板上速度修調開關的影響。床鞍的縱、橫向導軌面均采用了貼塑面，提高了導軌的耐磨性，消除了低速爬行現(xiàn)象。ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床的主傳動是由主電機經三級齒輪傳動傳遞到主軸，采用傳統(tǒng)的齒輪箱及其機械式的換擋變速方式，換擋變速應在機床停止運轉時靠手工進行。主軸轉速范圍為85～1600r/min，共有6級變化，見表3-1?？赏ㄟ^改變主軸箱正面的高低擋(H、L)及各擋級數(shù)(1、2、3級)來實現(xiàn)。表3-1ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的主軸轉速X、Y、Z各進給軸均由步進電機直接帶動絲桿完成各個方向的進給運動。Z軸運動是整個銑頭(包括主電機及主傳動系統(tǒng))一起進行的。ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床的主要技術參數(shù)為：工作臺工作面積 240×480mm2 工作臺縱向最大行程(X軸) 400mm 工作臺橫向最大行程(Y軸) 220mm 銑頭升降臺最大行程(Z軸) 480mm 主軸孔錐度 莫氏3號最大鉆孔直徑 32mm 最大平銑刀直徑 50mm 最大立銑刀直徑 28mm 主軸轉速級數(shù) 6主軸轉速范圍 85～1600r/min各軸最大快移速度 1500mm/min最小設定單位 0.001mm編程尺寸范圍 (99999.999mm聯(lián)動軸數(shù) 3插補功能 直線(空間)、圓弧(平面)參考點功能 有3.1.3操作面板及其基本控制功能圖3-4ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床的機械操作面板通過各操作開關可實現(xiàn)以下控制功能：(1)電源開關。合上機床電柜總電源開關后，必須用鑰匙打開此開關，數(shù)控系統(tǒng)的驅動電源、主電機電源才能接通。(2)急停按鈕。機床操作過程中，出現(xiàn)緊急情況時，按下此按鈕，進給及主軸運行立即停止，CNC進入急停狀態(tài)。緊急情況解除后，順時針方向轉動按鈕可以退出急停狀態(tài)。(3)工作方式選擇開關。此開關可用于對機床操作選擇處于自動、單段、點動、步進(增量)和回參考點五種方式。(4)增量倍率與進給修調開關。MDI方式及自動運行方式下可通過此開關設定進給速度修調倍率(共有×10、×30、×50、×80、×100、×140六擋)。若程序指令為F200，倍率開關處于×30擋，則實際進給速度為200×30(=60mm/min。步進方式下，可通過此開關設定增量進給倍率(共有×1、×10、×100、×100四擋)。若此開關處于×100擋，則每次按壓軸移動方向按鈕一次，拖板在相應的方向移動0.1mm(即100個設定單位)。(5)軸移動方向按鈕(+X、?X、+Y、?Y、+Z、?Z)。在手動或步進方式下，按下此六個按鈕之一，各軸將分別在相應的方向上產生位移，手動方式時拖板作連續(xù)位移直到松開為止，其實際移動速度等于系統(tǒng)內部設定的快移速度乘進給速度修調倍率。在步進方式下，每按下后再釋放某按鈕一次，該拖板即在對應方向上產生一固定的位移，其位移量等于軸的最小設定單位乘增量倍率。(系統(tǒng)最小設定單位為0.001mm)(6)快移按鈕。在手動方式下，若同時按快移按鈕和某個軸移動方向按鈕，則在對應軸方向上，將無視進給速度修調倍率的設定，以系統(tǒng)內部設定的快移速度產生位移。(7)循環(huán)啟動。在自動加工功能菜單下，當選擇并調入需要運行的加工程序后，再置工作方式開關于“自動”方式，然后按下此按鈕(按鈕燈亮)，即開始自動執(zhí)行程序指令。機床進給軸將以程序指令的速度移動。(8)進給保持。在自動運行過程中，按下此按鈕(按鈕燈亮)，機床運動軸減速停止，程序執(zhí)行暫停，但加工狀態(tài)數(shù)據將保持，若再按下“循環(huán)啟動”按鈕，則系統(tǒng)將繼續(xù)運行。注意，若暫停期間按過主軸停轉的話，繼續(xù)運行前，必須先啟動主軸；否則，將有引發(fā)事故的可能。(9)機床鎖住。在自動運行開始前，將此鈕按下，再按“循環(huán)啟動”執(zhí)行程序，則送往機械側的控制信息將被截斷，機械部分不動。數(shù)控裝置內部在照常進行控制運算，同時CRT顯示信息也在變化。這一功能主要用于校驗程序，檢查語法錯誤。注：①即使是G28、G29指令，機床也不運動。②機床輔助功能指令依然有效。③在自動運行過程中，再按下此按鈕，機床鎖住無效。④在鎖住運行過程中，欲彈起此按鈕以解除機床鎖住亦無效。(10)MST鎖住。在自動運行之前，按下此鈕，則程序中的所有M、S、T指令均無效。(11)Z軸鎖住。在自動運行開始前，按下此按鈕后，再循環(huán)啟動，則往Z軸去的控制信息被截斷，Z軸不動，但數(shù)控運算和CRT顯示照常。(12)超程解除按鈕。當某進給軸沿某一方向持續(xù)移動而碰到行程硬限位保護開關時，系統(tǒng)即處于超程報警保護狀態(tài)，此時若要退出此保護狀態(tài)，必須置方式開關于“手動”方式，在按住此按鈕的同時，再按壓該軸的反方向移動按鍵，向相反的方向移動方可。(13)冷卻開關。按下此按鈕，供液電機啟動，打開冷卻液，再按此鈕，供液停止。(14)主軸正轉。按下此按鈕，主軸電機正轉，同時鈕內指示燈點亮。(15)主軸停轉。按下此按鈕，主軸電機運轉停止，同時鈕內指示燈點亮。(16)主軸反轉。按下此按鈕，主軸電機反轉，同時鈕內指示燈點亮。此外，在面板左上方，還有一些指示燈指示系統(tǒng)的各種狀態(tài)。例如，電源有無的指示，是否聯(lián)機的指示，報警狀態(tài)的指示和回參考點的指示等。3.1.4控制軟件界面與菜單結構圖3-5控制軟件環(huán)境界面(1)加工方式。顯示系統(tǒng)當前的運行方式。隨著機械操作面板上的工作方式選擇開關的切換而改變。加工方式有自動、校驗、手動、步進、急停和手動回參考點等。(2)加工程序。顯示自動加工時，當前正在執(zhí)行的程序行內容并隨程序的運行而更新。(3)正文及圖形顯示窗口(主畫面)。根據系統(tǒng)所處的顯示狀態(tài)而有所不同。在編輯程序時，主要用于顯示程序內容。在自動加工或校驗時，可按F9功能鍵切換顯示狀態(tài)，如顯示程序(正文)、指令坐標(大字符)和監(jiān)控圖形等。(4)命令行。主要用于MDI命令行形式時手動輸入一行程序指令的顯示區(qū)。此外，也用作一些參數(shù)數(shù)據輸入設定時的緩沖顯示以及系統(tǒng)報警信息等的顯示。(5)菜單區(qū)。菜單區(qū)顯示各菜單功能選項，并提示相應的操作用功能鍵。(6)運行程序索引。顯示當前自動運行的程序號和程序行號。N后的數(shù)據，只有在程序中使用書寫了程序行號N指令時才會改變?yōu)橄鄳娘@示；否則，固定顯示為N0000。(7)坐標數(shù)據顯示。用于顯示X、Y、Z的坐標值及當前的進給速度F值。坐標值內容可根據需要選定為：指令位置/實際位置/剩余進給/跟蹤誤差/負載電流和機床坐標/工件坐標/相對坐標。(8)輔助機能。顯示程序運行過程中當前M、S、T指令的模態(tài)值?？刂栖浖母鱾€功能基本上是通過切換菜單，選擇相應的功能按鍵(F1～F10)而啟動執(zhí)行的。系統(tǒng)按功能特點將主菜單分為基本功能和擴展功能兩部分，整個系統(tǒng)菜單結構見附錄C。每次啟動控制軟件時，都處于基本功能的主菜單下；按F10功能鍵，即切換到擴展功能的主菜單；在擴展功能菜單下按F10鍵，則又可切換返回到基本功能主菜單。在基本和擴展功能主菜單下，按下某功能鍵即切換到相應功能的子菜單；在子菜單下按某功能鍵，則又可進入相應功能的下層菜單或彈出相應的上托式菜單或直接執(zhí)行對應的功能。整個系統(tǒng)菜單層次的切換和返回都是按功能鍵F10。功能鍵F9對應的顯示方式設定功能無論在那層菜單中都有，即任何時候都可按需要修改設定顯示方式。3.2對刀調整及坐標系設定3.2.1數(shù)控銑床的位置調整數(shù)控銑床的位置調整以ZJK7532－1數(shù)控鉆銑床、HCNC－1M系統(tǒng)為例講述。

1．手動回參考點參考點是用于確定機床坐標系的參照點，也是用于對各機械位置進行精度校準的點。當機床因意外斷電、緊急制動等原因停機而重啟動時，嚴格地講應該是每次開機啟動后，都應該先對機床各軸進行手動回參考點的操作，重新進行一次位置校準。手動回參考點的操作步驟如下：(1)確保機床通電且與PC電腦聯(lián)機完成(已啟動控制軟件)，將機床操作面板上的工作方式開關置于手動回參考點的位置上。(2)分別按壓+X、+Y、+Z軸移動方向按鈕一下，則系統(tǒng)即控制機床自動往參考點位置處快速移動，當快到達參考點附近時，各軸自動減速，再慢慢趨近直至到達參考點后停下。(3)到達參考點后，機床面板上回參考點指示燈點亮。此時，顯示屏上顯示參考點在機床坐標系中的坐標為(0，0，0)。本機床參考點與機床各軸行程極限點(機床原點)是接近重合的，參考點就在行程極限點內側附近。如果在回參考點之前，機器已經在參考點位置之外，則必須先手動移至內側后，再進行回參考點的操作；否則，就會引發(fā)超程報警。當工作方式開關不在回參考點位置上時，各軸往參考點附近移動時將不會自動減速，到達時就可能滑出參考點或行程極限的邊界之外，并引發(fā)超程報警。

2．手動連續(xù)進給和增量進給將面板上的工作方式開關撥到“點動”位置后，按壓軸移動方向按鈕(+X、?X、+Y、?Y、+Z、?Z)之一，各軸將分別在相應的方向上產生連續(xù)位移，直到松開手為止。若要調節(jié)移動速度，可旋動進給速度修調倍率開關，則實際移動速度等于系統(tǒng)內部設定的快移速度乘進給速度修調倍率。若同時按快移按鈕和某個軸移動方向按鈕，則在對應軸方向上，將無視進給速度修調倍率的設定，以系統(tǒng)內部設定的快移速度產生連續(xù)位移。將面板上的工作方式開關撥到“步進”位置，將增量倍率選擇開關(亦即進給修調開關)設定于(×1、×10、×100、×1000)四擋之一的位置。每次按壓/松開軸移動方向按鈕一次，拖板將在相應的軸方向上產生指定數(shù)量單位的位移。通過調整改變增量進給倍率值，可得到所期望的精確位移。當需要用手動方法產生較大范圍的精確移動時，可先采用手動連續(xù)進給(點動)的方法移近目標后，再改用增量進給的方法精確調整到指定目標處。點動和步進既可用于空程移動，也可進行銑削加工。

3．MDI操作MDI是指命令行形式的程序執(zhí)行方法，它可以從計算機鍵盤接受一行程序指令，并能立即執(zhí)行。采用MDI操作可進行局部范圍的修整加工以及快速精確的位置調整。MDI操作的步驟如下：(1)在基本功能主菜單下，按F4功能鍵切換到MDI子菜單下。(2)再按F6鍵進入MDI運行方式，屏幕顯示如圖3-6所示畫面。畫面的正文顯示區(qū)顯示的是系統(tǒng)當前的模態(tài)數(shù)據。命令行出現(xiàn)光標，等待鍵入MDI程序指令。圖3-6MDI操作屏幕畫頁面(3)可用鍵盤在光標處輸入整段程序(如G90G01X10.0Y10.0Z10.0F100)，也可一個功能字一個功能字地輸入，輸完后按回車鍵，則各功能字數(shù)據存入相應的地址，且顯示在正文區(qū)對應位置處。若系統(tǒng)當前的模態(tài)與欲輸入的指令模態(tài)相同，則可不輸入。在按回車鍵之前發(fā)現(xiàn)輸入數(shù)據有誤，可用退格鍵、編輯鍵修改。若按回車后發(fā)現(xiàn)某功能字數(shù)據有誤，則可重新輸入該功能字的正確數(shù)據并回車進行更新。若需要清除所輸入的全部MDI功能數(shù)據，可按功能鍵F1。(4)全部指令數(shù)據輸入完畢后，將操作面板上的工作方式開關置于“自動”擋；然后，按壓操作面板上的“循環(huán)啟動”按鈕，即可開始執(zhí)行MDI程序功能。若MDI程序運行中途需要停止運行，可按功能鍵F1。如果在進行MDI運行時，已經有程序正在自動運行，則系統(tǒng)會提示不能實施MDI運行。當一個MDI程序運行完成后，系統(tǒng)將自動清除剛執(zhí)行的功能數(shù)據，等待輸入下一個運行程序段。3.2.2鉆銑用刀具及對刀1．鉆銑用刀具在數(shù)控銑床上所能用到的刀具按切削工藝可分為三種：(1)鉆削刀具。鉆削刀具分小孔鉆頭、短孔鉆頭(深徑比≤5)、深孔鉆頭(深徑比＞6，可高達100以上)和槍鉆、絲錐、鉸刀等。(2)鏜削刀具。鏜削工具分鏜孔刀(粗鏜、精鏜)和鏜止口刀等。(3)銑削刀具。銑削工具分面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。若按安裝連接型式可分為套裝式(帶孔刀體需要通過芯軸來安裝)、整體式(刀體和刀桿為一體)和機夾式可轉位刀片(采用標準刀桿體)等。除具有和主軸錐孔同樣錐度刀桿的整體式刀具可與主軸直接安裝外，大部分鉆銑用刀具都需要通過標準刀柄夾持轉接后與主軸錐孔聯(lián)接。如圖3-7所示，刀具系統(tǒng)通常由拉釘、刀柄和鉆銑刀具等組成。圖3-7鉆銑常用刀具構成

2．對刀數(shù)控銑床的對刀內容包括基準刀具的對刀和各個刀具相對偏差的測定兩部分。對刀時，先從某零件加工所用到的眾多刀具中選取一把作為基準刀具，進行對刀操作；再分別測出其他各個刀具與基準刀具刀位點的位置偏差值，如長度、直徑等。這樣就不必對每把刀具都去做對刀操作。如果某零件的加工，僅需一把刀具就可以的話，則只要對該刀具進行對刀操作即可。如果所要換的刀具是加工暫停時臨時手工換上的，則該刀具的對刀也只需要測定出其與基準刀具刀位點的相對偏差，再將偏差值存入刀具數(shù)據庫。有關多把刀具偏差設定及意義，將在刀具補償內容中說明，下面僅對基準刀具的對刀操作進行說明。當工件以及基準刀具(或對刀工具)都安裝好后，可按下述步驟進行對刀操作。先將方式開關置于“回參考點”位置，分別按+X、+Y、+Z方向按鍵令機床進行回參考點操作，此時屏幕將顯示對刀參照點在機床坐標系中的坐標。若機床原點與參考點重合，則坐標顯示為(0，0，0)。1)以毛坯孔或外形的對稱中心為對刀位置點①以定心錐軸找小孔中心。如圖3-8所示，根據孔徑大小選用相應的定心錐軸，手動操作使錐軸逐漸靠近基準孔的中心，手壓移動Z軸，使其能在孔中上下輕松移動，記下此時機床坐標系中的X、Y坐標值，即為所找孔中心的位置。圖3-8定心錐軸找孔中心圖3-9百分表找孔中心②用百分表找孔中心。如圖3-9所示，用磁性表座將百分表粘在機床主軸端面上，手動或低速旋轉主軸。然后，手動操作使旋轉的表頭依X、Y、Z的順序逐漸靠近被測表面，用步進移動方式，逐步降低步進增量倍率，調整移動X、Y位置，使得表頭旋轉一周時，其指針的跳動量在允許的對刀誤差內(如0.02mm)，記下此時機床坐標系中的X、Y坐標值，即為所找孔中心的位置。③用尋邊器找毛坯對稱中心。將電子尋邊器和普通刀具一樣裝夾在主軸上，其柄部和觸頭之間有一個固定的電位差，當觸頭與金屬工件接觸時，即通過床身形成回路電流，尋邊器上的指示燈就被點亮；逐步降低步進增量，使觸頭與工件表面處于極限接觸(進一步即點亮，退一步則熄滅)，即認為定位到工件表面的位置處。如圖3-10所示，先后定位到工件正對的兩側表面，記下對應的X1、X2、Y1、Y2坐標值，則對稱中心在機床坐標系中的坐標應是((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)。圖3-10尋邊器找對稱中心2)以毛坯相互垂直的基準邊線的交點為對刀位置點圖3-11對刀操作時的坐標位置關系①按X、Y軸移動方向鍵，令刀具或尋邊器移到工件左(或右)側空位的上方。再讓刀具下行，最后調整移動X軸，使刀具圓周刃口接觸工件的左(或右)側面，記下此時刀具在機床坐標系中的X坐標xa。然后按X軸移動方向鍵使刀具離開工件左(或右)側面。②用同樣的方法調整移動到刀具圓周刃口接觸工件的前(或后)側面，記下此時的Y坐標ya；最后，讓刀具離開工件的前(或后)側面，并將刀具回升到遠離工件的位置。③如果已知刀具或尋邊器的直徑為D，則基準邊線交點處的坐標應為3)刀具Z向對刀當對刀工具中心(即主軸中心)在X、Y方向上的對刀完成后，可取下對刀工具，換上基準刀具，進行Z向對刀操作。Z向對刀點通常都是以工件的上下表面為基準的，這可利用Z向設定器進行精確對刀，其原理與尋邊器相同。如圖3-12所示，若以工件上表面為Z=0的工件零點，則當?shù)毒呦卤砻媾cZ向設定器接觸致指示燈亮時，刀具在工件坐標系中的坐標應為Z=100，即可使用G92Z100.0來聲明。圖3-12Z向對刀設定如圖3-11所示，假定編程原點(或工件原點)預設定在距對刀用的基準表面距離分別為xb，yb，zb的位置處。若將刀具刀位點置于對刀基準面的交匯處，則此時刀具刀位點在工件坐標系中的坐標為(xb，yb，zb)。如前所述，它在機床坐標系中的坐標應為 。此時，若用MDI執(zhí)行G92，即可建立起所需的工件坐標系。此外，也可先將刀具移到某一位置處，記下此時屏幕上顯示的該位置在機床坐標系中的坐標值；然后，換算出此位置處刀具刀位點在工件坐標系中的坐標；再將所算出的X、Y、Z坐標值填入程序中G92指令內；在保持當前刀具位置不移動的情況下去運行程序，同樣可達到對刀的目的。在實際操作中，當需要用多把刀具加工同一工件時，常常是在不裝刀具的情況下進行對刀的。這時，常以刀座底面中心為基準刀具的刀位點先進行對刀；然后，分別測出各刀具實際刀位點相對于刀座底面中心的位置偏差，填入刀具數(shù)據庫即可；執(zhí)行程序時由刀具補償指令功能來實現(xiàn)各刀具位置的自動調整。3.2.3機床坐標系統(tǒng)的設定1．參考點與機床坐標系有關數(shù)控銑床坐標軸方向的確定已在第1章進行過說明，本節(jié)僅就ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床稍作說明。該銑床是一立式銑床，XY平面內的運動是由工作臺拖板移動實現(xiàn)的，Z軸方向則是由刀具主軸上下移動來實現(xiàn)的。當按壓+X軸方向鍵時，產生的運動是工作臺拖板向左移動；按壓+Y軸方向鍵時，所產生的運動是工作臺拖板向前移動，亦相當于是刀具相對工作臺(工件)向后移動。按壓+Z軸方向鍵時，產生的運動就是刀具主軸向上移動(遠離工作臺面)。各軸行程極限由擋鐵及其行程開關位置確定。大多數(shù)數(shù)控銑床都將參考點設定在各軸正向行程極限處，通常位于行程極限開關的內側。但參考點位置的設定并沒有統(tǒng)一的標準，各廠家可根據需要將其設定在某一固定位置。比如，XK5040A型數(shù)控銑床的參考點就設在各軸向行程中間的位置上；ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床的Y、Z軸向參考點均設在對應軸的正向行程極限處；而X軸向參考點的位置則有的設在正向行程極限處，有的卻設在負向行程極限處。然而，不管廠家怎樣設置，參考點的位置在出廠時就應已調整并固定好，用戶不得隨意改動；否則，加工運行精度將無法保證。當經過手動回參考點后，屏幕即顯示此時機床原點的坐標(0，0，0)，即該銑床的參考點與機床原點重合。(當然在實際機床中，也有的參考點與機床原點并不重合，此類機床在參考點處的機床坐標顯示就不是0。)對參考點為正向行程極限的機床而言，工作區(qū)內的刀位點在機床坐標系的坐標均為負值；對參考點為負向行程極限的軸來說，正常工作區(qū)內的點在機床坐標系中該軸對應的坐標均為正值。

2．工件坐標系機床的工件坐標系各坐標軸的方向和機床坐標系一致，工件坐標系可通過執(zhí)行程序指令G92X...Y...Z...來建立或用G54～G59指令來預置。1)用G92指令建立工件坐標系格式：G92X...Y...Z...G92指令的意義就是聲明當前刀具刀位點在工件坐標系中的坐標，以此作參照來確立工件原點的位置。若已將各軸移到工作區(qū)內某位置，其屏幕顯示當前刀具在機床坐標系中坐標為(x1,?y1,?z1)。此時，如果用MDI操作方式執(zhí)行程序指令G92X0Y0Z0，就會在系統(tǒng)內部建立工件坐標系，屏幕上將顯示出工件原點在機床坐標系中的坐標為(x1，y1，z1)，按F9鍵顯示方式→坐標系→工件坐標系，將正文區(qū)切換到顯示工件坐標系，則顯示當前刀具在工件坐標系中的坐標為(0，0，0)；如果執(zhí)行程序指令G92Xx2Yy2Zz2，則顯示出工件原點在機床坐標系中的坐標為(x1?x2，y1?y2，z1?z2)；如切換到工件坐標系顯示，則顯示當前刀具在工件坐標系中的坐標為(x2，y2，z2)。在整個程序運行時，執(zhí)行G92指令的結果和此一樣；再執(zhí)行G92指令時又將建立新的工件坐標系。如前所述，在執(zhí)行含G92指令的程序前，必須進行對刀操作，確保由G92指令建立的工件坐標系原點的位置和編程時設定的程序原點的位置一致。2)用G54～G59來預置設定工件坐標系在機床控制系統(tǒng)中，還可用G54～G59指令在6個預定的工件坐標系中選擇當前工件坐標系。當工件尺寸很多且相對具有多個不同的標注基準時，可將其中幾個基準點在機床坐標系中的坐標值，通過MDI方式預先輸入到系統(tǒng)中，作為G54～G59的坐標原點，系統(tǒng)將自動記憶這些點。一旦程序執(zhí)行到G54～G59指令之一時，則該工件坐標系原點即為當前程序原點，后續(xù)程序段中的絕對坐標均為相對此程序原點的值。例如，圖3-13所示從A－B－C－D行走路線，可編程如下：N10G54G00G90X30.0Y40.0 快速移到G54中的A點N15G59 將G59置為當前工件坐標系N20G00X30.0Y30.0 移到G59中的B點N25G52X45.0Y15.0在當前工件坐標系G59中，建立局部坐標系G52N30G00G90X35.0Y20.0 移到G52中的C點N35G53X35.0Y35.0 移到G53(機械坐標系)中的D點...圖3-13工件坐標系設定執(zhí)行N10程序段時，系統(tǒng)會先選定G54坐標系作為當前工件坐標系；然后，再執(zhí)行G00移動到該坐標系中的A點。執(zhí)行N15程序段時，系統(tǒng)又會選擇G59坐標系作為當前工件坐標系。執(zhí)行N20時，機床就會移到剛指定的G59坐標系中的B點。執(zhí)行N25時，將在當前工件坐標系G59中建立局部坐標系G52，G52后所跟的坐標值，是G52的原點在當前坐標系中的坐標。執(zhí)行N30時，刀具將移到局部坐標系G52中的C點。G53是直接按機床坐標系編程。執(zhí)行N35時，工具將移到機床坐標系中的D點。但G53指令只對本程序段有效，后續(xù)程序段如不指定其他坐標系的話，當前有效坐標系還是屬于G59中的局部坐標系G52。預置工件坐標系G54～G59的設定，可在MDI方式菜單中選按“坐標系F3”，切換到工件坐標系G54設定屏幕。如果欲將當前位置點設為G54的零點，可根據屏幕右上角顯示的當前點在機床坐標系中的坐標值數(shù)據，在MDI命令行輸入該數(shù)值后回車，則屏幕顯示如圖3-14所示。如要預置G55～G59，可使用翻頁鍵切換到相應的頁面，再在MDI命令行輸入其原點坐標即可。工件原點預置好后，可按“F5重新對刀”，系統(tǒng)自動切換到MDI操作屏，鍵入G54后按循環(huán)啟動執(zhí)行，則當前工件坐標系就切換到了G54。同樣，可以將G55、G56～G59等置為當前工件坐標系，右下部“工件坐標零點”處也將隨著顯示當前工件原點在機床坐標系中的坐標。關于G54～G59指令與G92指令在使用上的差別，在2.2.2節(jié)中已有介紹，一般地，G92不要和G54～G59混用。如果需要察看當前刀具的坐標位置數(shù)據，可隨時按F9鍵彈出顯示方式選擇的上托菜單，從中選擇“坐標系”項，回車后再選擇所需要的坐標方式(機床坐標/工件坐標/相對坐標)并回車，則在屏幕右上部的坐標數(shù)據顯示區(qū)就可看到所需的結果。若正文區(qū)已處于大字符坐標數(shù)據顯示方式，則其坐標數(shù)據方式也同樣隨著改變。如果按F9鍵后選擇的是“坐標值”項，則還可獲得“指令位置/實際位置/剩余進給/跟蹤誤差/負載電流”等數(shù)據內容顯示的選擇。圖3-14預置工件坐標系的設定

3．圖形跟蹤顯示在實際加工和程序空運行校驗時，常常希望看到加工軌跡的跟蹤顯示，這也可按F9功能鍵進行選擇。在彈出菜單中，選擇“顯示模式”菜單項并回車后，可按需要選擇“三維圖形/XY平面/ZX平面/YZ平面/圖形聯(lián)合顯示”等。圖3-15所示是圖形聯(lián)合跟蹤顯示的效果。圖3-15圖形跟蹤顯示效果3.3基本功能指令與程序調試3.3.1程序中用到的各功能字1．G功能格式：G2，G后可跟2位數(shù)。數(shù)控銑床中常用的G功能指令如表3-2所示。表3-2數(shù)控銑床的G功能指令

2．M功能格式：M2，M后可跟2位數(shù)。銑削中常用的M功能指令和車削基本相同，請參閱第2章2.3.1節(jié)。

3．F、S功能F功能是用于控制刀具相對于工件的進給速度。速度指令范圍為F0～24000，采用直接數(shù)值指定法，可由G94、G95分別指定F的單位是mm/min還是mm/r。注意：實際進給速度還受操作面板上進給速度修調倍率的控制。S功能用于控制帶動刀具旋轉的主軸的轉速，其后可跟4位數(shù)。由于ZJK7532－1數(shù)控鉆銑床的主軸變速是在停機狀態(tài)下人工進行的，因此，寫在程序中的S代碼事實上是用于保證程序完整性的，實際主軸轉速并不受其控制。3.3.2直線和圓弧插補指令1．快速定位指令G00和直線進給指令G01格式：G90(G91)G00X...Y...Z...G90(G91)G01X...Y...Z...F...如圖3-16所示，空間直線移動從A到B。其編程計算方法如下：絕對：G90G00XxbYybZzb

增量：G91G00X(xb?xa)Y(yb?ya)Z(zb?za)

絕對：G90G01XxbYybZzbFf增量：G91G01X(xb?xa)Y(yb?ya)Z(zb?za)Ff圖3-16空間直線移動說明：(1)G00時X、Y、Z三軸同時以各軸的快進速度從當前點開始向目標點移動。一般各軸不能同時到達終點，其行走路線可能為折線。(2)G00時軸移動速度不能由F代碼來指定，只受快速修調倍率的影響。一般地，G00代碼段只能用于工件外部的空程行走，不能用于切削行程中。(3)G01時，刀具以F指令的進給速度由A向B進行切削運動,并且控制裝置還需要進行插補運算，合理地分配各軸的移動速度，以保證其合成運動方向與直線重合。G01時的實際進給速度等于F指令速度與進給速度修調倍率的乘積。

2．圓弧插補指令G02、G03前述G00、G01移動指令既可在平面內進行，也可實現(xiàn)三軸聯(lián)動，而圓弧插補只能在某平面內進行，因此，若要在某平面內進行圓弧插補加工，必須用G17、G18、G19指令事先將該平面設置為當前加工平面；否則將會產生錯誤警告。事實上，空間圓弧曲面的加工都是轉化為一段段的空間直線(或平面圓弧)而進行的。格式：G17G90(G91)G02(G03)X...Y...R...(I...J...)F...或G18G90(G91)G02(G03)X...Z...R...(I...K...)F...G19G90(G91)G02(G03)Y...Z...R...(J...K...)F...圖3-17平面圓弧插補圖3-17(a)所示為XY平面內的圓弧AB，編程計算方法如下：絕對：G17G90G02XxbYybRr1Ff－R編程或G17G90G02XxbYybI(x1?xa)J(y1?ya)Ff增量：G91G02X(xb?xa)Y(yb?ya)Rr1Ff或G91G02X(xb?xa)Y(yb?ya)I(x1?xa)J(y1?ya)Ff圖(b)所示弧BC，如果前面已有G17平面設置指令，則編程計算方法如下：絕對：G90G03XxcYycRr2Ff－R編程或G90G03XxcYycI(x2?xb)J(y2?yb)Ff增量：G91G03X(xc?xb)Y(yc?yb)Rr2Ff或G91G03X(xc?xb)Y(yc?yb)I(x2?xb)J(y2?yb)Ff

說明：(1)在G02、G03指令時，刀具相對工件以F指令的進給速度從當前點向終點進行插補加工，G02為順時針方向圓弧插補，G03為逆時針方向圓弧插補。圓弧走向的順逆應是從垂直于圓弧加工平面的第三軸的正方向看到的回轉方向，如圖3-17(c)所示。(2)圓弧插補既可用圓弧半徑R指令編程，也可用I、J、K指令編程。在同一程序段中，I、J、K、R同時指令時，R優(yōu)先，I、J、K指令無效。當用R指令編程時，如果加工圓弧段所對的圓心角為0°～180°，R取正值；如果圓心角為180°～360°，R則取負值。如圖3-17(b)所示的兩段圓弧，其半徑、端點、走向都相同，但所對的圓心角卻不同，在程序上則僅表現(xiàn)為R值的正負區(qū)別。小圓弧段：G90G03X0Y25.0R25.0 或：G91G03X?25.0Y25.0R25.0大圓弧段：G90G03X0Y25.0R?25.0 或：G91G03X?25.0Y25.0R?25.0(3)X、Y、Z同時省略時，表示起、終點重合；若用I、J、K指令圓心，相當于指令了360°的??；若用R編程時，則表示指令為0°的弧。G02(G03)I...整圓G02(G03)R...不動(4)無論用絕對還是用相對編程方式，I、J、K都為圓心相對于圓弧起點的坐標增量，為零時可省略。(也有的機床廠家指令I、J、K為起點相對于圓心的坐標增量。)(5)機床啟動時默認的加工平面是G17。如果程序中剛開始時所加工的圓弧屬于XY平面，則G17可省略，一直到有其他平面內的圓弧加工時才指定相應的平面設置指令；再返回到XY平面內加工圓弧時，則必須指定G17。G17、G18、G19主要用于指定圓弧插補時的加工平面，并不限制G00、G01的移動范圍。如果當前加工平面設置為G17，同樣可以在G00、G01中指定Z軸的移動。此外，有的機床還可用G02、G03實現(xiàn)空間螺旋線進給。其格式如下：G17G90(G91)G02(G03)X...Y...R...(I...J...)Z...F...或G18G90(G91)G02(G03)X...Z...R...(I...K...)Y...F...G19G90(G91)G02(G03)Y...Z...R...(J...K...)X...F...即在原G02、G03指令格式程序段后部，再增加一個與加工平面相垂直的第三軸移動指令，這樣在進行圓弧進給的同時還進行第三軸方向的進給，其合成軌跡就是一空間螺旋線，如圖3-17(d)所示的軌跡。其程序應是：G91G17G03X?30.0Y30.0R30.0Z10.0F100或G90G17G03X0Y30.0R30.0Z10.0F1003.3.3其他常用指令1．G04——暫停延時格式：G04P...，單位ms(毫秒)。執(zhí)行此指令時，加工進給將暫停P后所設定的時間，然后自動開始執(zhí)行下一程序段。機床在執(zhí)行程序時，一般并不等到上一程序段減速到達終點后才開始執(zhí)行下一個程序段，因此，可能導致刀具在拐角處的切削不完整。如果拐角精度要求很嚴，其軌跡必須是直角時，可在拐角處前后兩程序段之間使用暫停指令。暫停動作是等到前一程序段的進給速度達到零之后才開始的。例如：欲停留1.5s時，程序段為：G04P1500。

2．段間過渡方式指令G09、G61、G64除用暫停指令來保證兩程序段間的準確連接外，還可用段間過渡指令來實現(xiàn)。1)準停校驗G09一個包含G09的程序段在終點進給速度減速到0，確認進給電機已經到達規(guī)定終點的范圍內，然后繼續(xù)進行下個程序段。該功能可用于形成尖銳的棱角。G09是非模態(tài)指令，僅在其被規(guī)定的程序段中有效。2)精確停止校驗G61在G61后的各程序段的移動指令都要在終點被減速到0，直到遇到G64指令為止。在終點處確定為到位狀態(tài)后繼續(xù)執(zhí)行下個程序段，這樣便可確保實際輪廓和編程輪廓相符。3)連續(xù)切削過渡G64在G64之后的各程序段直到遇到G61為止，所編程的軸的移動剛開始減速時就開始執(zhí)行下一程序段。因此，加工輪廓轉角處時就可能形成圓角過渡；進給速度F越大，則轉角就越大。

3．輸入數(shù)據單位設定G20、G21、G22使用G20、G21、G22可分別選擇設定數(shù)據輸入單位為英制、公制或脈沖當量。這三個G代碼必須在程序的開頭，坐標系設定之前，用單獨的程序段來指定。如不指定，默認為G21公制單位。

4．參考點操作G28、G29格式：G28X...Y...Z...經指令中間點再自動回參考點。G29X...Y...Z...從參考點經中間點返回指令點。絕對坐標G90編程方式時，G28指令中的XYZ坐標是中間點在當前坐標系中的坐標值。G29指令中的XYZ坐標是從參考點出發(fā)將要移到的目標點在當前坐標系中的坐標值。增量坐標G91編程方式時，G28中指令值為中間點相對于當前位置點的坐標增量；G29中指令值為將要移到的目標點相對于前段G28中指令內的中間點的坐標增量。G28、G29指令通常應用于換刀前后。在換刀程序前，先執(zhí)行G28指令回參考點(換刀點)；執(zhí)行換刀程序后，再用G29指令往新的目標點移動。若各坐標點位置如圖3-18(a)所示，則可編程如下：G90G28Xx2Yy2Zz2 回參考點 M00(或TxxM6) 暫停換刀 G90G29Xx3Yy3Zz3 返回，到新位置點 … …或 G91G28X(x2?x1)Y(y2?y1)Z(z2?z1) M00(或TxxM6) G29X(x3?x2)Y(y3?y2)Z(z3?z2) …關于G28、G29的執(zhí)行動作及應用說明，在數(shù)控車床編程中已有敘述，請參閱2.6.4節(jié)中的相關內容。由于G28、G29是采用G00一樣的移動方式，其行走軌跡常為折線，較難預計，因此在使用上經常將XY和Z分開來用。先用G28Z...提刀并回Z軸參考點位置，然后再用G28X...Y...回到XY方向的參考點，如圖3-18(b)所示。自動編程軟件往往采用G91G28Z0；G91G28X0Y0；以當前點為中間點的方式生成程序。圖3-18自動返回參考點指令3.3.4編程實例與上機調試1．程序實例實例1外形輪廓的銑削。如圖3-19(a)所示零件，以中間(30的孔定位加工外形輪廓，在不考慮刀具尺寸補償?shù)那闆r下。圖3-19銑削加工零件圖例編程如下：實例2銑槽與鉆孔。如圖3-19(b)所示零件，以外形定位，加工內槽和鉆凸耳處的四個圓孔。為保證鉆孔質量，整個零件采用先銑槽后鉆孔的順序。內槽銑削使用(10mm的銑刀，先采用行切方法(雙向切削)去除大部分材料，整個周邊留單邊0.5mm的余量；最后，采用環(huán)切的方法加工整個內槽周邊。整個內槽銑切的位置點關系及路線安排如圖3-20所示。圖3-20銑槽路線安排編程如下：程序內容含義%0002G92X150.0Y160.0Z120.0G90G00X-34.5Y34.5Z30.0S200M03G01Z10.0F50N100G91G01X19.0Y-7.5X-19.0Y-7.5主程序號建立工件坐標系，工件零點在對稱中心絕對值方式，快速移到槽內銑削起點的正上方快速下刀至距工件上表面5mm處進給下刀至槽底部，進給速度50mm/s橫向進給，增量方式，右移19mm(行切開始)下移7.5左移19下移7.5N110X69.0Y-4.0X-69.0G90X-19.5G91Y-6.5N120X39.0Y-6.5X-39.0Y-6.5X39.0Y-6.5X-39.0Y-5.0X-15.0右移69，銑至寬槽處下移4左移69絕對值方式，往回移至X=-19.5處，準備向下進給增量值方式，下移6.5右移39，銑槽的中腰部下移6.5左移39下移6.5右移39下移6.5左移39下移5左移15N130X69.0Y-4.0X-69.0Y-7.5N140X19.0Y-7.5X-19.0N150G01Z15.0G00X50.0G01Z-15.0N160X19.0Y7.5X-19.0右移69(重復15mm)，銑下部寬槽下移4左移69下移7.5右移19，銑左下部窄槽下移7.5左移19向上抬刀15快速右移至右下角窄槽區(qū)下刀進給至槽底部右移19上移7.5左移19N170G90Y27.0N180X34.5Y34.5X15.5N190G91G01X-0.5Y0.5F20N200X20.0Y-20.0X-15.0Y-30.0X15.0Y-20.0X-20.0Y15.0X-30.0絕對值方式，向上進給移動到右上角窄槽區(qū)右移至X=34.5處(右端)上移至Y=34.5處左移至X=15.5處(內槽粗銑完畢，行切結束)增量方式，進給至刀刃接近右上角頂部直線段的左端點處右移20，開始沿順時針方向對周邊進行環(huán)切…Y-15.0X-20.0Y20.0X15.0Y30.0X?15.0Y20.0X20.0Y-15.0X30.0N210Y15.0N220G90G01Z30.0M05G28Z120.0G28X150.0Y160.0N230M00內槽周邊銑切的最后一刀，環(huán)切結束抬刀至距工件上表面5mm的上部，主軸停Z軸先返回參考點X、Y方向返回參考點暫停程序運行，準備進行手動換刀。N240G90G00X35.0Y0 Z30.0S1200M03N250G01Z10.0F10G04P1500G00Z30.0X0Y35.0N260G01Z-2.0G00Z30.0X-35.0Y0N270G01Z15.0G00Z30.0X0Y-35.0快速移至孔K1的正上方快速下刀至距工件上表面5mm的安全平面高度處，主軸正轉工進鉆孔，進給速度10mm/s孔底暫停1.5s快速提刀至安全平面高度快移至孔K2的孔位上方鉆孔K2提刀至安全平面快移至孔K3的上方鉆孔K3提刀至安全平面快移至孔K4的上方N280G01Z-2.0G28Z120.0G28X150.0Y160.0M05M30鉆孔K4提刀并返回Z軸參考點所在平面高度返回X、Y方向參考點主軸停，程序結束并復位

2．程序輸入與編輯(使用HCNC－1M系統(tǒng))

方法一用通用的文本編輯器，在其中輸入編輯程序。程序編寫完成后保存為以“O”開頭的文件名，最好不帶后綴。

方法二可直接在控制軟件環(huán)境中進行。按壓對應功能鍵及回車，執(zhí)行基本功能主菜單中的“程序編輯F2”→“選擇編輯程序F2”→“磁盤程序F1”后，系統(tǒng)彈出一文件列表對話框，如圖3-21所示。按TAB鍵移光標到文件名欄(藍色加亮)后回車，輸入文件名Oxxxx即可，然后開始輸入編輯程序，程序編寫完成后按F4鍵“保存程序”。若要編輯已有的舊程序，可在已有文件列表中移光標鍵選擇所要編輯的程序文件即可。圖3-21文件選擇對話框如果已調入過一個編輯程序后發(fā)現(xiàn)不是所需的，要改調其他的程序，則必須對當前程序做修改動作(如加個回車)，然后再按F2“選擇編輯程序”，在彈出的信息框時選“不保存N”后，即可重復上述操作。銑床數(shù)控系統(tǒng)要求程序內容必須以“%”作為開頭的第一個字符，其后可跟四位數(shù)字；否則程序不能運行。每一程序行行尾以回車作結束，程序中應盡量避免寫入系統(tǒng)不能識別的指令，不允許出現(xiàn)連續(xù)兩個字母，或缺少字母的連續(xù)兩組數(shù)字。編寫好的程序存成文件時，文件名必須是以“O”作首字母，后跟四位數(shù)字，最好不帶后綴。編輯過程中所用到的操作鍵基本上就是PC機鍵盤上的編輯鍵，另外系統(tǒng)還定義了F6為整行刪除鍵，用于刪除當前光標所在行；定義F7、F8、F9鍵為定位查找替換功能鍵，用于在程序中查找指定的字符串(可在命令行輸入指定要查找的字符串)，找到后即將光標定位于該處，可用于快速定位編輯修改。

3．程序調用要想調入你已編寫好的加工用程序，應在基本功能主菜單下按“自動加工F1”－“程序選擇F1”－“磁盤程序”，彈出如圖3-21所示對話框后，即可在程序文件名列表中移動選擇所需程序文件名，選定后回車即可。若當前頁沒有你想要的程序，可一直按向右光標鍵直至下一屏，或在相應的下級文件夾中尋找。如果程序頭部格式符合要求，調用成功后，程序內容正常顯示。(如果調用不成功，可能會是由于程序頭部格式不合規(guī)范所致。)當前已調用或已運行過的程序，只要經過編輯修改，就必須重新調用。如果是用G02作程序結束指令的，程序運行完畢后，則需重新調用程序才可再次運行。中途非正常結束時，亦需重新調用。只有執(zhí)行到以G30結束的程序，才可不需重新調用而可再次重復運行。

4．程序校驗和加工運行程序校驗主要用于檢查程序中有無語法錯誤，或察看程序運行的軌跡是否符合要求。其操作步驟是：先調入欲運行的程序，再將工作方式開關置于“自動”方式，在基本功能主菜單下按“自動加工F1”－“程序校驗F3”，然后按機床面板上的“循環(huán)啟動”鍵即可開始進行程序校驗。程序校驗時，數(shù)控系統(tǒng)內部按程序順序自動進行運算控制，CRT也不斷顯示當前程序執(zhí)行的結果；若顯示畫面為程序內容，則覆蓋當前運行的程序行的有色光條將隨之滾動，如圖3-22所示，但各機械軸并不產生實際移動。除用于程序結束的M02、M30指令外，程序中的其他MST指令功能將不被執(zhí)行，但程序校驗執(zhí)行過程中，還是可以使用機床面板上的“進給保持”和“循環(huán)啟動”按鈕，進行暫停和重啟的控制功能。此外，也可以將工作方式開關置于“單段”方式，然后同樣進行程序校驗操作。這樣當程序執(zhí)行時，將會在每一段程序執(zhí)行完后，都自動處于進給保持的暫停狀態(tài)；只有按一下“循環(huán)啟動”按鈕，才可繼續(xù)運行下一個程序段。若想要在程序校驗的同時察看模擬運行的軌跡圖形，可在選按“程序校驗F3”之后，按“循環(huán)啟動”按鈕之前，先選按“顯示方式F9”－“顯示模式”，再選擇所需的圖形觀察方式，然后再按“循環(huán)啟動”鈕。圖3-22程序校驗畫面和程序校驗不同，加工運行時必然伴隨著各機械軸的實際移動。事實上，在裝上工件對好刀后，真正進行加工之前，還必須在伴隨有機械軸移動的情形下進行空運行調試，以排除出現(xiàn)機械軸超程報警的可能，確保加工運行路線在各軸的有效行程范圍之內。但有時在裝上工件后，又不方便進行空運行調試，為此，機床提供了“Z軸鎖住”的功能，可在控制Z軸不產生位移的情形下執(zhí)行程序，以檢驗XY平面方向是否有超程現(xiàn)象，這樣就只需靠人工對程序中有關Z軸的進給進行超程檢查。如果在運行程序前先按下“機床鎖住”鈕，則運行效果將和程序校驗一樣，所有送到機械各軸的控制運動將被自動截斷，僅在數(shù)控裝置內部運行；但和校驗不同的是，此時MST功能將受程序控制。加工運行的操作步驟是：先調入程序并對好刀，將工作方式開關置于“自動”方式，再按機床上的“循環(huán)啟動”鍵即可開始自動運行。如中途想暫停運行，可按機床面板上的“進給保持”鍵，則各軸方向的進給將暫時停止，直至再按“循環(huán)啟動”時便可繼續(xù)執(zhí)行。(按進給保持時主軸并不停轉；若想要主軸停轉，可按“主軸停轉”鍵，但按循環(huán)啟動前必須先按“主軸正轉”鍵啟動主軸。)若想徹底中斷程序的繼續(xù)運行，可選按“停止運行F7”，在屏幕的命令行中出現(xiàn)“是否退出自動運行Y/N？”時，按下“Y”鍵并回車即可；否則，將繼續(xù)程序的運行。3.4刀具補償及程序調試3.4.1刀具半徑補償從上節(jié)的輪廓銑削編程加工調試實例可知，系統(tǒng)程序控制的總是讓刀具刀位點行走在程序軌跡上。銑刀的刀位點通常是定在刀具中心上，若編程時直接按圖紙上的零件輪廓線進行，又不考慮刀具半徑補償，則將是刀具中心(刀位點)行走軌跡和圖紙上的零件輪廓軌跡重合，這樣由刀具圓周刃口所切削出來的實際輪廓尺寸，就必然大于或小于圖紙上的零件輪廓尺寸一個刀具半徑值，因而造成過切或少切現(xiàn)象。為了確保銑削加工出的輪廓符合要求，就必須在圖紙要求輪廓的基礎上，整個周邊向外或向內預先偏離一個刀具半徑值，作出一個刀具刀位點的行走軌跡，求出新的節(jié)點坐標，然后按這個新的軌跡進行編程(如圖3-23(a)所示)，這就是人工預刀補編程。上節(jié)的槽形銑削就是這樣編程的。這種人工預先按所用刀具半徑大小，求算實際刀具刀位點軌跡的編程方法雖然能夠得到要求的輪廓，但很難直接按圖紙?zhí)峁┑某叽邕M行編程，計算繁雜，計算量大，并且必須預先確定刀具直徑大小；當更換刀具或刀具磨損后又需重新編程，使用起來極不方便?，F(xiàn)在很多數(shù)控機床的控制系統(tǒng)自身都提供自動進行刀具半徑補償?shù)墓δ?，只需要直接按零件圖紙上的輪廓軌跡進行編程，在整個程序中只在少量的地方加上幾個刀補開始及刀補解除的代碼指令。這樣無論刀具半徑大小如何變換，無論刀位點定在何處，加工時都只需要使用同一個程序或稍作修改，你只需按照實際刀具使用情況將當前刀具半徑值輸入到刀具數(shù)據庫中即可。在加工運行時，控制系統(tǒng)將根據程序中的刀補指令自動進行相應的刀具偏置，確保刀具刃口切削出符合要求的輪廓。利用這種機床自動刀補的方法，可大大簡化計算及編程工作，并且還可以利用同一個程序、同一把刀具，通過設置不同大小的刀具補償半徑值而逐步減少切削余量的方法來達到粗、精加工的目的，如圖3-23(b)所示。圖3-23刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償指令共有G41、G42、G40三個。其使用程序格式為： G90(G91)G17G00(G01)G41(G42)X

Y

D

G90(G91)G18G00(G01)G41(G42)X

Z

D

G90(G91)G19G00(G01)G41(G42)Y

Z

D

G90(G91)G17G00(G01)G40X

Y

G90(G91)G18G00(G01)G40X

Z

G90(G91)G19G00(G01)G40Y

Z在進行刀徑補償前，必須用G17或G18、G19指定刀徑補償是在哪個平面上進行。平面選擇的切換必須在補償取消的方式下進行，否則將產生報警。刀徑補償指令程序就是在原G00或G01線性移動指令的格式上，加上了G41(G42、G40)...D...的指令代碼。其中，G41為刀徑左補償，G42為刀徑右補償，G40為取消(解除)刀徑補償。D為刀具半徑補償寄存器的地址字，在補償寄存器中存有刀具半徑補償值。刀徑補償有D00～D99共100個地址號可用。其中，D00已為系統(tǒng)留作取消刀徑補償專用。補償值可在MDI方式下鍵入。X、Y及其坐標值還是按G00及G01的格式意義進行確定，和不考慮刀補時一樣編程計算。所不同的是，無刀補指令時刀具中心是走在程序路線上；有刀徑補償指令時刀具中心是走在程序路線的一側，刀具刃口走在程序路線上。(刀補引入和取消的程序段有所不同。)刀補位置的左右應是順著編程軌跡前進的方向進行判斷的，如圖3-23(c)所示。當用G41指令時，刀具中心將走在編程軌跡前進方向的左側；當用G42指令時，刀具中心將走在編程軌跡前進方向的右側。實際編程應用時，應根據是加工外形還是加工內孔以及整個切削走向等進行確定。當將刀具半徑設置為負值時，G41和G42的執(zhí)行效果將互相替代。刀徑補償在整個程序中的應用共分刀補引入(初次加載)，刀補方式進行中和刀補解除三個過程。刀補引入是一個從無到有的漸變過程，從線性軌跡段的起點處開始，刀具中心漸漸往預定的方向偏移，到達該線性軌跡段的終點處時，刀具中心相對于終點產生一刀具半徑大小的法向偏移。圖3-24所示方形零件輪廓考慮刀補后編寫的程序如下：%0003N1G54G90G17G00M03 由G17指定刀補平面N2G41X20.0Y10.0D01 刀補引入，由G41確定刀補方向，由D01指定刀補大小N3G01Y50.0F100N4X50.0 N5Y20.0N6X10.0N7G00G40X0Y0M05由G40解除刀補N8M30刀補進行中圖3-24刀補加載和解除的過程當程序運行到含刀補引入的程序段N2后，運算裝置即同時先行讀入N3、N4兩段，在N2的終點(N3的起點)處，作出一個矢量，該矢量的方向是與下一段N3的前進方向垂直向左(G41)，大小等于刀補D01的值。刀具中心在執(zhí)行這一段(N2段)時，就移向該矢量的終點。刀補引入指令只能在G00、G01的線性段中進行，不能用于G02、G03的圓弧段中。從N3程序段開始轉入刀補方式行進狀態(tài)。在此狀態(tài)下，G00、G01、G02、G03都可使用。它也是每次都先行讀入兩段，在進行偏移計算后得到刀具中心在該段終點的坐標，刀具中心就移向這點。在刀補進行過程中，刀具中心的軌跡基本上就是編程輪廓軌跡的平行線，平行間距等于刀補D01的值。由于刀徑補償指令都是模態(tài)指令，因此對補償進行中的程序段而言，如果刀補形式沒有什么變化的話，可不需再書寫刀補指令。早期的數(shù)控機床刀具補償功能還不完善，其刀徑補償都是一段一段獨立計算的，這時進行中的刀補路線都是從每一段線段起點的法向矢量走到該線段終點的法向矢量處，當兩段線間呈尖角過渡時，這種刀補法的刀補路線將無法自動從前段線接續(xù)到下一段線，因而出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。為此，有的控制系統(tǒng)要求預先對所有的尖角都進行倒圓處理，確保前后之間都能順滑連接。有的控制系統(tǒng)則是在編程時對尖角處預先增加尖角處理指令，將前后兩段線用合理的路線連接起來，比如，F(xiàn)ANUC－3MA控制系統(tǒng)使用的B功能刀補，就是采用尖角圓弧插補G39指令來處理尖角的。現(xiàn)代數(shù)控機床的刀補功能已相當完善，如使用C功能刀補的機床基本上都是采用預先讀入前后幾段線，進行平行偏移計算，求解出刀具中心偏移線的交點，作為前段線的終點，同時又是下一段線的起點，從而得到刀補軌跡的。當偏移計算得出的交點與原輪廓轉角尖點偏離太遠時，則自動插入轉折型刀具路徑，如圖3-25所示。圖3-25尖角刀補處理刀補解除(取消)則是一個從有到無的漸變過程，從上一個具有正常偏移軌跡線段的終點的法向矢量處開始，刀具中心漸漸往本線性軌跡段的終點方向移動，到達該軌跡段的終點處時，刀具中心相對于終點的偏移矢量大小為零，即刀具中心就正好落在終點上。當?shù)稄窖a償號采用D00時，如使用G41(G42)G00(G01)...D00格式時，相當于使用了G40。需要注意的是，刀補的引入和取消要求必須在G00或G01路線段，但在刀補進行的中間軌跡線中，還是允許圓弧段軌跡的；在刀補進行中的程序段之間不能有任何一個刀具不移動的指令程序段出現(xiàn)；在指定刀補平面執(zhí)行刀補時，也不能出現(xiàn)連續(xù)兩個僅第三軸移動的指令，否則將可能產生刀補自動取消然后又重新啟動的刀補過程，因而在繼續(xù)運行程序時出現(xiàn)過切或少切現(xiàn)象。3.4.2刀具長度補償使用刀具長度補償功能，可以在當實際使用刀具與編程時估計的刀具長度有出入時，或刀具磨損后刀具長度變短時，不需重新改動程序或重新進行對刀調整，僅只需改變刀具數(shù)據庫中刀具長度補償量即可。刀具長度補償指令有G43、G44和G49三個，其使用格式如下：G43(G44)G00(G01)Z

H

刀具長度正補償G43、負補償G44G49G00(G01)Z

取消刀具長度補償在G17的情況下，刀長補償G43、G44只用于Z軸的補償，而對X軸和Y軸無效。格式中，Z值是屬于G00或G01的程序指令值，同樣有G90和G91兩種編程方式。H為刀長補償號，它后面的兩位數(shù)字是刀具補償寄存器的地址號，如H01是指01號寄存器，在該寄存器中存放刀具長度的補償值。刀長補償號可用H00～H99來指定。圖3-26刀具長度補償 執(zhí)行G43時，Z實際值?=Z指令值?+?(Hxx) 執(zhí)行G44時，Z實際值?=Z指令值???(Hxx)其中，(Hxx)是指xx寄存器中的補償量，其值可以是正值或者是負值。當?shù)堕L補償量取負值時，G43和G44的功效將互換。刀具長度補償指令通常用在下刀及提刀的直線段程序G00或G01中，使用多把刀具時，通常是每一把刀具對應一個刀長補償號，下刀時使用G43或G44，該刀具加工結束后提刀時使用G49取消刀長補償。如圖3-27所示，編程如下：圖3-27刀長補償實例設(H02)=200mm時：N1G92X0Y0Z0 設定當前點O為程序零點N2G90G00G44Z10.0H02 指定點A，實到點BN3G01Z?20.0 實到點CN4Z10.0 實際返回點BN5G00G49Z0 實際返回點O...設(H02)=?200mm時： N1G92X0Y0Z0 N2G90G00G43Z10.0H02 N3G91G01Z?30.0 N4Z30.0 N5G00G49Z?10.0...從上述程序例中可以看出，使用G43、G44相當于平移了Z軸原點，即將坐標原點O平移到了O'點處，后續(xù)程序中的Z坐標均相對于O'進行計算。使用G49時則又將Z軸原點平移回到了O點。同樣地，也可采用G43...H00或G44...H00來替代G49的取消刀具長度補償功能。刀長補償數(shù)據的設定如圖3-28所示，將多把刀具中最長或最短的刀具作為基準刀具，用Z向設定器對刀。在保持機床坐標值不變(刀座等高)的情況下，若分別測得各刀具到工件基準面的距離為A、B、C，以A為基準設