第5章 數(shù)控銑編程

第五章數(shù)控銑編程第1節(jié)數(shù)控銑機床概述第2節(jié)CNC程序的組成第3節(jié)基本運動指令第4節(jié)刀具補償?shù)?節(jié)子程序第6節(jié)固定循環(huán)第7節(jié)凸模和凹模的編程實例1第1節(jié)數(shù)控銑機床概述一、概念數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上進行零件加工的一種工藝方法。由程序代碼輸入到數(shù)控裝置或系統(tǒng)中，經(jīng)過運算處理后，轉(zhuǎn)換成各種信號，按預先設(shè)計好的程序控制機床的開車、停車、進給、主軸變速等。在模具的加工中，經(jīng)常使用到數(shù)控銑床和加工中心。加工中心全名為數(shù)控銑加工中心，比數(shù)控銑多了一套刀庫。2二、應用適用于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，很適合模具的加工。3三、數(shù)控加工的術(shù)語1）數(shù)控加工的坐標數(shù)是指有幾個進給運動采用了數(shù)字控制。數(shù)控機床的坐標數(shù)不要與“兩坐標加工”、“三坐標加工”相混淆。如果一臺三坐標數(shù)控銑床，若機床數(shù)控裝置只能控制任意兩坐標聯(lián)動，則只能實現(xiàn)兩坐標加工；若數(shù)控裝置能控制三個坐標聯(lián)動，則能實現(xiàn)三坐標加工。2）機床坐標系與工件坐標系機床坐標系是機床上固有的坐標系；工件坐標系是編程坐標系，兩者之間，由工人在安裝工件時轉(zhuǎn)換。4四、數(shù)控編程中的工藝處理1。對刀點的確定對刀點是數(shù)控加工時刀具相對于工件運動的起點。對刀點可以設(shè)在工件上，也可設(shè)在工件之外。加工精度要求不高時，可直接用工件上或夾具表面作對刀點；加工精度要求高時，對刀點應盡量選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上。562。進給路徑的規(guī)劃進給路徑是指數(shù)控加工過程中刀具（對刀點）相對于被加工零件的運動軌跡。1）引入距離：見表7-12）為提高表面精度，減低表面粗糙度，可采用多次進給的方法，最后一次的加工余量小，一般為0.2~0.5mm3）切入、切出沿零件周邊外延7

圖7-14刀具的軸向行程圖7-16加工外輪廓的刀具路徑84）鏜孔時，各孔的定位方向要一致，避免反向間隙圖7-17加工孔系的兩種進給路徑的方案94）鏜孔時，各孔的定位方向要一致，避免反向間隙圖7-17加工孔系的兩種進給路徑的方案105）加工槽：行切——留死角，達不到要求的粗糙度；環(huán)切——搭接量大，效率低；行切+環(huán)切——效果好圖7-18銑切內(nèi)槽的三種進給路線116）加工曲面的路徑

a)直線進給，刀位點計算簡單，程序段少；b)曲線進給，程序段多，但全面更精確，效果好圖7-19加工直紋曲面的進給路徑123。刀具的選擇

a)球頭刀——用于銑空間輪廓；b)平底立銑刀——用于銑平面和側(cè)柱面；c)鑲齒盤銑刀——用于銑大型模具的平面或大曲率型面粗銑，選擇較小直徑的銑刀，以減小切削扭矩；精銑，選擇大直徑的銑刀，以提高加工效率。圖7-20銑刀13第2節(jié)CNC程序的組成一、格式一個完整的零件加工程序是由若干個程序段組成；一個程序段由若干個代碼字組成；每個代碼字則由文字（地址符）和數(shù)字（有些數(shù)字還帶有符號）組成。字母、數(shù)字、符號統(tǒng)稱為字符。每個代碼字完成一個具體指令。N001

G91G00X2700Y3000Z15000M03；N002Z-14800；.N017X-5000Y-4000Z14800M02；14二、地址符的意義N——程序段順序號字，后面最多允許有4位數(shù)，應跳寫G——準備功能代碼（G功能字）由G和后面的兩位數(shù)字組成，用來描述機床的動作類型。X、Y、Z……..——尺寸字，由地址碼、-符號和數(shù)字組成F——進給速度功能字，由地址碼F和其后的若干位數(shù)字構(gòu)成，單位mm/r，mm/min，1/min，取決于每個數(shù)控系統(tǒng)指定。S——主軸轉(zhuǎn)速功能字，其單位可以是r/min，m/min。T——用于選擇所需的刀具，刀具功能字中的數(shù)字代表刀具的編號M——輔助功能代碼，由地址碼M和兩位數(shù)字表示。各種數(shù)控系統(tǒng)的M功能并不完全相同。15三、M輔助功能字以地址符M為首。它是指明加工時操作機床所需要予以規(guī)定的工藝性指令。如：M03主軸順時針方向旋轉(zhuǎn)M04主軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)M05主軸停轉(zhuǎn)M06換刀M08冷卻液開M09冷卻液關(guān)M21相對X軸的鏡象M22相對Y軸的鏡象M23取消鏡象M98調(diào)用子程序M99子程序結(jié)束返回主程序M30程序結(jié)束并返回到程序頭16四、G功能代碼1）數(shù)值輸入方式絕對值編程G90，此時刀具運動的位置坐標是從工件原點算起；增量值編程G91，編程的坐標值表示刀具從所在點出發(fā)所移動的數(shù)值。兩者為模態(tài)代碼，可互相取代。2）編程單位

G70表示英寸為單位編程；G71表示以毫米為單位編程，兩者為模態(tài)代碼，可互相取代。17第3節(jié)基本運動指令一、G00快速點定位G00X____Y____Z____;二、G01直線插補G01X____Y____Z____F____;例1。用G00，G01作圖示CNC程序18（1）按增量方式編程O1（example1）N1G91G00X20Y20M03;N2G01Y30F100;N3X30;N4Y-30;N5X-30;N6G00X-20Y-20M05;N7M30;19(2)按絕對方式編程O1（example2）N1G54G90G00X20Y20M03;N2G01Y50F100;N3X50;N4Y20;N5X20;N6G00X0Y0M05;N7M30;20三、G02、G03圓弧插補G02(G03)X___Y___I___J___F___;G02(G03)X___Y___R___F___;

G02為順時針方向，G03為逆時針方向X、Y為圓弧的終點坐標值，圓弧的圓心則分別用與X相對應的I、與Y相對應的J指令來表示，其值為從圓弧始點向圓弧圓心看時，帶正負號的距離，R為圓弧半徑。21例2圖所示的圓弧就可以按下面兩種方式編程

1）G91時：G91G03X-20Y20I-30J-10F100；

2）G90時：G54G90G03X20Y40I-30J-10F100；22例3整圓程序（1）從A點順時針一周時

1）G91時；G91G02（X0Y0）I-30（J0）F100；

2）G90時：G54G90G02（X30Y0）I-30（J0）F100；（2）從B點逆時針一周時

1）G91時：G91G03（X0Y0I0）J30F100；

2）G90時：G54G90G03（X0Y-30I0）J30F100；23其中（）內(nèi)可以省略。另外，圓弧的圓心位置也可以用圓弧半徑R來表示，但是當從圓弧始點到終點所移動的超過180°時，半徑R用負值表示，正好180°時，正負均可。還應注意，整圓編程時不可以使用R，只能用l、J。24例4

（l）圓弧a（180°以下）

1）G91時：G91G02X30Y30R30F100；

2）G90時：G54G90G02X0Y30R30F100；（2）圓弧b（180°以上）

1）G91時：G91G02X30Y30R-30F100；

2）G90時；G54G90G02X0Y30R-30F100；25例5（1）按增量方式、使用I、JO1（EXAMPLEINF）NIG91G17G00M03；N2X40Y-40；N3G01X-120F200；N4Y20；N5G02X40Y40I40F100；N6G03X60Y60J60；N7G01X20F200；N8Y-120；N9G00X-40Y40M05；N10M30；26例5（2）按絕對方式、使用RO2（EXAMPLEABS）；N1G54G90G17G00M03；N2X40Y-40；N3G01X-80F200；N4Y-20；N5G02X-40Y20R40F100；N6G03X20Y80R60；N7G01X40F200；N8Y-40；N9G00X0Y0M05；N10M30；27以上都是在XY平面上的編程例子，其中應用G17代碼來進行XY平面的指定，省略時就被默認為是G17。但當在ZX和YZ平面上編程時，平面指定代碼不能省略，編程格式：

G18（G19）G01（G02、G03）28四、Z軸移動指令在實際加工中都是具有切削深度的，所以必須在編程時給出Z軸指令。291）按增量方式時：G91G00Z-98；（A→B快速進給）G01Z-12F100；（B→C切削進給）G00Z110；（C→A快速進給返回）2）按絕對方式時（使用G54，以工件表面作為Z0）：G54G90G00Z2；（A→B快速進給）G01Z-10F100；（B→C切削進給）G00Z100；（C→A快速進給返回）30例6：1）按增量方式編程（Z軸加工開始位置為刀具距工件表面100處）O1（EXAMPLIINC）；N1G91G00G17X20Y10M03；N2Z-98；N3G0lZ-12F100；N4Y40；N5X30；N6X-40；N8G00Z110M05；N9X10Y-20；N10M30；31復習一、CNC的組成怎樣？

CNC編碼→若干程序段→代碼字（可以完成一個具體的指令）→字母+數(shù)字和符號二、學習了哪些代碼字，他們代表什么意義？32第4節(jié)刀具補償問題的引入1）刀位點不同：銑刀、鉆頭、鏜刀。。。2）刀的尺寸不同：刀的直徑不同解決方案1）按主軸中心編程2）引入刀具半徑補償一、刀具半徑補償33第4節(jié)刀具補償補償量概念刀具的中心讓開的量叫做補償量（也稱為偏置量，Offset）。代碼字1）G41：相對于刀具前進方向左側(cè)進行補償2）G42：相對于刀具前進方向右側(cè)進行補償3）G40：是取消刀具半徑補償功能一、刀具半徑補償34第4節(jié)刀具補償一、刀具半徑補償G41、G4235第4節(jié)刀具補償?shù)堆a時的程序格式G17G00（G01）G41（G42）X＿Y＿D＿F＿；

上式中D加數(shù)值是刀補號碼，它對應內(nèi)存中刀補的數(shù)值。如D01，就代表了在刀補內(nèi)存表中刀具半徑的第01號補償。這一半徑值是預先輸入在內(nèi)存刀補表中的01號位置上。一、刀具半徑補償36第4節(jié)刀具補償使用刀具補償功能的優(yōu)越性

l）在編程時可以不考慮刀位點、刀具的半徑直接按圖樣所給尺寸編程，只要在實際加工時輸入刀具的半徑即可。

2）粗、精加工程序只需改變D

利用改變刀具半徑補償量，則可用同一刀具、略微改動程序、完成保留不同加工余量的加工。一、刀具半徑補償37第4節(jié)刀具補償一、刀具半徑補償粗、精加工的補償38第4節(jié)刀具補償?shù)毒甙霃窖a償實例例1：O1（按增量方式編程）；N1G9lG17G00M03；N2G4lX20Y10D0l；N5G0lY40F100；N6X30；N7Y-30；N8X-40；N9G00G40X-10Y-20M05；N10M30；39第4節(jié)刀具補償?shù)毒甙霃窖a償實例例1：O1（按絕對方式編程）；N1G54G90G17G00M03；N2G41X20Y10D01；N3G0lY50F100；N4X50；N5Y20；N6X10；N7G00G40X0Y0M05；N8M30；40第4節(jié)刀具補償?shù)毒甙霃窖a償實例例2：加入Z向加工O3；N1G9lG17G00M03；N2G41X20Y10D01；N4Z-98；N5G01Z-12F100；N6Y40；N7X30；N8Y-30；N9X-40；N10G00Z110M05；N11G40X-10Y-20；N12M03；比較例1：O1（按增量方式編程）；N1G9lG17G00M03；N2G4lX20Y10D0l；N6G0lY40F100；N7X30；N8Y-30；N9X-40；N10G00G40X-10Y-20M05；N12M30；41第4節(jié)刀具補償O3；N1G9lG17G00M03；N2G41X20Y9D01；N3Y1N4Z-98；N5G01Z-12F100；N6Y40；N7X30；N8Y-30；N9X-40；N10G00Z110M05；N11G40X-10Y-20；N12M03；42第4節(jié)刀具補償一、刀具半徑補償出現(xiàn)過切?。?！43第4節(jié)刀具補償一、刀具半徑補償出現(xiàn)過切的原因其原因是當從N2段進入刀補啟動階段后，只能讀入N4、N5兩段，但由于Z軸是非刀補平面的軸，也就作不出矢量，確定不了前進的方向。此時盡管用G41入到了刀補狀態(tài)，但刀具中心卻并未加上刀補，而直接移動到了P1點，當在P1點執(zhí)行完N4、N5段后，再執(zhí)行N6段，刀具中心從P1點移到交點A。就產(chǎn)生了進刀超差44第4節(jié)刀具補償一、刀具半徑補償避免過切的方法加“N3Y1”語句。45第4節(jié)刀具補償一、刀具半徑補償避免產(chǎn)生過切的注意點：在啟動階段開始后的刀補狀態(tài)中，如果存在有二段以上的沒有移動指令或存在非指定平面軸的移動指令段，則有可能產(chǎn)生進刀不足或進刀超差。46例3：O4；N1G91G00G17M03；N2G41X30D01；N3X2Y1；N4Z-98；N5G01Z-12F100；N6X58Y29；N7X40Y-20；N8X-40Y-20；N9X-60Y30；N10G00Zll0M05；N11G40X-30Y-20；N12M30；47第4節(jié)刀具補償原因：加工中心的一個重要部分就是自動換刀裝置（ATC）。為了能在一次加工中使用多把長度不同刀具，就需要利用刀具長度補償功能。刀具長度補償?shù)某绦蚋袷綖椋?/p>

G43Z___H___；

G43是Z軸正方向補償，H表示內(nèi)存中刀的長度補償號碼，G49取消刀具長度補償。一、刀具長度補償48第5節(jié)子程序格式

1.主程序調(diào)用子程序數(shù)控程序中可以用主程序調(diào)用子程序。格式為：M98P___L___;P后邊的數(shù)字為子程序號碼，L后邊的數(shù)字為調(diào)用次數(shù)，當被省略時默認為調(diào)用1次。

2.子程序返回到主程序格式為：M99；49例子例1O1（MAIN－PROGRAM）；N1G91G17G00S300M03；N2G98P100L3；N3X-150Y60；N4M98P100L3；N5X-150Y-60M05；N6M30；第5節(jié)子程序50O100（SUB－PROGRAM）；N100G41X20Y9D01；Nll0Y1；N120Z-98；N130G0lZ-12F100；N140Y40；N150X30；N160Y-30；N170X-40；N180G00Z110；N190G40X-10Y-20;N200X50；N210M99；51注意以下兩點：

1）主程序中的模態(tài)G代碼可被子程序中同一組的其它G代碼所更改,子程序的同樣

2）最好不要在刀具補償狀態(tài)下的主程序中調(diào)用于程序。因為當子程序中連續(xù)出現(xiàn)二段以上移動指令或非刀補平面軸運動指令時，很容易出現(xiàn)過切等錯誤。第5節(jié)子程序52第5節(jié)子程序鏡像與子程序結(jié)合

1）鏡象功能定義當工件具有相對于某一軸對稱的形狀時，可以利用鏡象功能和子程序的方法，只對工件的一部分進行編程，就能加工出工件的整體，這就是鏡象功能。

2）代碼字

M21：相對于X軸的鏡像

M22：相對于Y軸的鏡像

M23：取消鏡像53第5節(jié)子程序

3）實例例2O1（MAINPROGRAM）；

N1G91G17G00Z-98M03；

N3M98P100；

N4M21；

N5M98P100；’加工②

N6M22；

N7M98P100；’加工③

N8M23；

N9M22；

N10M98P100；’加工④

N11M23；

N12Z98M05；

N13M30;54第5節(jié)子程序

3）實例例2O100（SUBPROGRAM）；N100G41X10Y4D01;N102G01Z-12F100Nll0Y1；N120Y25；N130X10；N140G03X10Y-10I10；N150G01Y-10；N160X-25；N170G40G00X-5Y-10；N175Z12;N180M99；55第5節(jié)子程序以圖形中心為編程原點寫子程序1）工件坐標系的變更格式：G92X___Y___

在工件坐標系中用來轉(zhuǎn)移工件坐標原點。如圖G92X30Y50，表示刀具在新坐標的點為（30，50）如G92X0Y0，表示當前刀具所在處為新坐標原點2）儲存當前編程原點：G31

恢復當前編程原點：G3256第5節(jié)子程序

3）圖形平移實例例3思路：以小圖形的中心為編程原點編寫圖形的程序為子程序。主程序則把刀具分別移到3個小圖形的中心，調(diào)用子程序。122357第5節(jié)子程序O1（MAINPROGRAM）；N1G00G54G90G17X-32Y15Z2M03；N2M98P100；

N3X30Y30；N4M98P100；N5X20Y-40；N6M98P100；N7Z100；N8X0Y0;N9M30；122358第5節(jié)子程序O100（SUBPROGRAM）；N100G31N110G92X0Y0；N120G01Z-10；N130…………；…………；N300…………；N310G00Z2X0Y0；M320G32；M330M99；1223加工圖形59第5節(jié)子程序用跳轉(zhuǎn)指令G25代替子程序O1；N10G54G90G17G00M03；N20Z2；N30G41X10Y-10D01；N40G01Z-10F100；N50X0；N60G02Y10J10；N70G01X15Y0；N80X0Y-10；N90G40G00X0Y0Z2；260第5節(jié)子程序用跳轉(zhuǎn)指令G25代替子程序N100G31；N110G92X-50Y-30；N120G72K2；N130G25N20.90；N140G32；N150G00X0Y0Z100；N160M30；261第6節(jié)固定循環(huán)一、孔加工固定循環(huán)孔加工固定循環(huán)功能就是用一個G代碼程序段代替通常需要很多段加工程序才能完成的動作，使加工程序簡化、方便。1。加工固定循環(huán)代碼格式為：G91（G90）G98（G99）G___X___Y___Z___R___P___Q___F___L___;622。解釋：

G98是加工完畢后返回初始點，G99是返回R點。多孔加工一般加工最初的孔用G99，最后的孔用G98。G___是固定循環(huán)代碼，主要有G73、G74、G76、G81～G89等。X___Y___是孔加工坐標位置。Z___是孔底位置。R＿是加工時快速進給到工件表面之上的參考點。P___在孔底的延時時間，G76、G82、G89時有效。pl000為IS。Q___每次切削深度。F___切削進給速度。L___循環(huán)次數(shù)，不寫L視為L1。G80是固定循環(huán)取消代碼。633。介紹主要的固定循環(huán)代碼的形式及動作（1）G73主要用于高速鉆孔：G98（G99）G73X___Y___Z___R___P___Q___F___L___;（2）G81主要用于中心鉆加工定位孔和一般孔加工：G98（G99）G81X___Y___Z___R____F___L___;（3）G83用于深孔加工：G98（G99）G83X___Y___Z___R___Q___F___L___;（4）G84用于攻螺紋