数控铣床加工中心编程与操作实例资源

教学大纲,一、大纲说明,1课程的性质和任务,本课程是一门传授数控铣床、加工中心相关理论和技能知识的专业课。主要内容包括：数控铣床（SIEMENS系统）编程与操作实例、加工中心（FANUC系统）编程与操作实例、华中系统数控机床编程与操作实例。,2教学的基本要求,1）了解数控铣床、加工中心的分类及特点；掌握机床坐标系和工作坐标系的建立原则和方法。 2）掌握数控铣床、加工中心的常用指令。 3）掌握固定循环的应用。 4）掌握参数方程（SIEMENS系统）、宏程序（FANUC系统）的格式及应用。 5）掌握数控铣床、加工中心的操作。 6）运用数控编程的知识，进行零件加工工艺分析，完成典型零件的加工程序编制。,3教学中应注意问题,1）本课程实践性较强，讲课时应注重理论、实际的结合。本课程适合采用一体化教学。 2）注意培养学生掌握解决实际问题的能力。,二 、 学 时 分 配,第一章 SIEMENS系统数控铣床编程与操作实例,教学要求：,1了解数控铣床的分类及特点；掌握机床坐标系和工作坐标系的建立原则和方法。 2掌握数控铣床常用指令。 3掌握固定循环的应用。 4掌握参数方程（SIEMENS系统）的格式及应用。 5掌握数控铣床的操作。 6运用数控编程的知识，进行零件加工工艺分析，完成典型零件的加工程序编制。,教学内容：,数控铣床及坐标系 SIEMENS系统数控铣床常用指令 常用指令的综合应用 典型零件加工 参数编程的应用 SIEMENS系统数控铣床的操作,第一节 数控铣床及坐标系,一、数控铣床概述,1数控铣床按主轴位置不同分类 （1）立式数控铣床 （2）卧式数控铣床 （3）立卧两用数控铣床,2数控铣床按系统功能不同分类 （1）经济型数控铣床 （2）全功能数控铣床 （3）高速数控铣床,二、数控铣床和加工中心的坐标系,（1）Z坐标轴 在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴为Z坐标轴。 （2） X坐标轴 如果Z坐标是水平（卧式）的，当从主要刀具的主轴向工件看时，向右的方向为X的正方向；如果Z坐标是垂直（立式）的，当从主要刀具的主轴向立柱看时，X的正方向指向右边。 （3）Y坐标轴 Y坐标轴根据Z和X 坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定,1.机床坐标系的确定,2机床原点（机械原点）,机床原点一般设置在机床移动部件沿其坐标轴正向的极限位置。,3机床参考点,一般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。,二、工作坐标系,工作坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，设置时一般用G92或G54G59等指令。 编程人员以工件图样上某点为工作坐标系的原点，称工作原点。工作原点一般设在工件的设计工艺基准处，便于尺寸计算。,第二节 SINMENS系统数控铣床常用指令,一、常用指令,1平面选择 G17 G19 2绝对坐标和相对坐标 G90和G91指令分别对应着绝对坐标和相对坐标。 3.极坐标，极点定义（G110、G111、G112） 极坐标参数 极坐标半径RP极坐标半径是指该点到极点的距离。 极坐标角度AP极角是指与所在平面中的横坐标之间的夹角（比如G17中的X轴）该角度可以是正角，也可以是负角。,4.可编程的零点偏置（TRANS和ATRANS ）,编程 TRANS X Y Z ；可编程的偏移，清除所有有关偏移、旋转、 比例系数、镜像的指令。 ATRANS X Y Z ； 可编程的偏移,附加于当前的指令。 TRANS ； 不带数值，清除所有有关偏移、旋转、比例系 数、镜像的指令。 TRANS/ATRANS指令要求一个独立的程序段。 编程举例 N20 TRANS X20. Y15. ；可编程零点偏移 N30 L10 ；子程序调用，其中包含带偏移的几何量 N70 TRANS ；取消偏移 ,5.可编程旋转（ROT和AROT）,在当前的平面G17或G18或G19中执行旋转，值为RPL=.,单位是（） 编程举例 N10 G17_； X/Y平面 N20 TRANS X20 Y10； 可编程的偏置 N30 L10； 调用子程序，含有待偏移的几何量 N40 TRANS X30 Y26； 新的偏移 N50 AROT RPL=45； 附加旋转45 N60 L10； 调用子程序 N70 TRANS； 删除偏移和旋转 ,6.可编程的比例缩放（SCALE、ASCALE）,编程举例 N10 G17； X/Y平面 N20 L10； 编程的轮廓原尺寸 N30 SCALE X2 Y2； X轴和Y轴方向的轮廓放大2倍 N40 L10 N50 ATRANS X2.5 Y18； 值也按比例放大 N60 L10； 轮廓放大和偏置,7.可编程的镜像（MIRROR、AMIRROR）,编程举例 N10 G17 ；X/Y平面,Z垂直于该平面 N20 L10 ；编程的轮廓,带G41 N30 MIRROR X0 ；在X轴上改变方向加工 N40 L10 ；镜像的轮廓 N50 MIRROR Y0 ；在Y轴上改变方向加工 N60 L10 N70 AMIRROR X0 ；在Y轴镜像的基础上X轴再镜像 N80 L10 ；轮廓镜像两次加工 N90 MIRROR ；取消镜像功能 ,8可设定的零点偏置 （G54G59/G500/G53/G153） 9.可编程的工作区域限制（G25、G26、WALIMON、WALIMOF 10.快速点定位G00指令 指令格式：G00 X Y Z； 11.带进给率的直线插补G01指令 指令格式：G01 X Y Z F； 注：F进给速度，初始状态为/min。 编程： G01 X Y Z F ；直角坐标系 G01 AP= RP= F ；极角坐标系 G01 AP= RP= Z F ；柱面坐标系（三维） 说明：另外还可以使用角度ANG= 进行线性编程,编程举例（见图1-17）,图1-17,N5 G00 G90 G54 X40 Y48 Z5 S500 M03 ；刀具快速移动到P1三轴同 时运动，主轴转速 =500r/min，顺时针旋转 N10 G01 Z-12 F100 ；进刀到Z-12mm，进给速度为 100mm/min N15 X20 Y18 Z-10 ；刀具在空中沿直线运行到P2 N20 G00 Z100 ；快速移动抬刀 N25 M05 N30 M30 ；程序结束,12.圆弧插补：G02、G03功能,G02顺时针方向圆弧插补； G03逆时针方向圆弧插补。,图1-19 用G02/G03圆弧编程的方法（举例：X/Y轴）,编程 G02/G03 X Y I J ； 圆弧终点和圆心 G02/G03 CR= X Y ； 半径和圆弧终点 G02/G03 AR= I J ； 圆心角和圆心 G02/G03 AR= X Y ； 圆心角和圆弧终点 G02/G03 AR= RP ； 极坐标和极点圆弧 CR=- 中的负号说明圆弧段大于半圆； CR=+ 中的正号说明圆弧段小于或等于半圆,13.螺旋插补（G2/G3、TURN） 14.回参考点 （G74）,编程举例： N10 G74 X1=0 Y1=0 Z1=0； 说明：程序段中X1、Y1和Z1（在此=0）后编程的数值不识别，必须写入。,15G04 暂停 编程： G4 F ；暂停时间（s） G4 S ；暂停主轴转数 16F 进给率 编程： F ；每分钟的进给率 进给率F的单位由G功能确定，即G94和G95。 G94直线进给率，单位mm/min； G95旋转进给率，单位mm/r（只有主轴旋转才有意义）。 17.S 主轴转速/旋转方向 M3主轴正转 M4主轴反转 M5主轴停止,18.刀具补偿 19刀具T 用T指令编程可以选择刀具。有两种方法来执行：一种是用T指令直接更换刀具，另一种是仅仅进行刀具的预选，换刀还必须由M06来执行。选择哪一种，必须在机床参数中确定。 20. 刀具补偿号D 一个刀具可以匹配19几个不同补偿的数据组（用于多个切削刃）。用D及其相应的序号可以编制一个专门的切削刃。如果没有编写D指令，则D1自动生效；如果编程D0，则刀具补偿无效。,21G41/G42/G40刀尖半径补偿功能 （1）刀尖半径补偿 若刀具在所选择的平面（G17G19平面）中带刀具半径补偿工作。 编程： G41 G00/G01 X_Y_ ；刀具半径左补偿 G42 G00/G01 X_Y_ ；刀具半径右补偿 判定：沿着刀具运动方向看，刀具在工件切削位置左侧称左补偿；刀具在工件切削位置右侧称右补偿。见图1-29。,图1-29 G41、G42的判定,（2）取消刀尖半径补偿（G40） 用G40取消刀尖半径补偿 （3）刀具半径补偿的作用 刀具半径补偿除方便编程外还可以用改变刀补大小的方法，实现同一程序进行粗、精加工。 粗加工刀补=刀具半径+精加工余量 精加工刀补=刀具半径+修正量 22.子程序 子程序的结构与主程序的结构一样，子程序也是在最后一个程序段中用M2结束序运行，子程序结束后返回主程序。 程序结束除了用M2指令外，还可以用RET指令结束子程序。,23.辅助功能M 常用辅助功能M指令见表1-1。,二、刀具下刀、进退刀方式的确定,1.刀具下刀方式 2.刀具的进退刀方式,进退刀方式在铣削加工中是非常重要的，二维轮廓的铣削加工常见的进退刀方式有垂直进刀、侧向进刀和圆弧进刀方式。,三、固定循环,1 中心钻孔（CYCLE82） CYCLE82（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB），各参数意义如下：,编程举例 如图1-37,图1-37 中心钻孔,G54 G17 G90 ；工件基本坐标系设定 T1D1 ；刀具选择 G00 X0 Y0 M03 S800 Z100 Z50 CYCLE82 (20., 0, 5., -35., 35., 0.1 ) ；调用钻孔循环 M05 M02,2.CYCLE83 深孔钻削 CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI），各参数意义如下：,编程举例 如图1-37 T1 D1 ；刀具选择 G54 G90 G0 F200 ；工件基本坐标系设定 X0 Y0 Z50 M3 S1200 M8 CYCLE83 ( 50.,0.,2.,-35.,35.,-5.,5.,1.,0.1,0,0.5, 1. ) ；调用钻孔循环 G00 Z50.； M05； M09；,3刚性攻螺纹 CYCLE84 CYCLE84（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDAC，MPIT，PIT，POSS，SST，SST1），各参数意义如下：,编程举例（图1-42）,图1-42,T1D1 ；刀具选择 G54 G90 G 0 F200 ；工件基本坐标系设定 X0 Y0; Z50.; M03 S300; M08; CYCLE84 ( 50., 0., 2., -34.,20., ,4, 16., ,0.,40., 80.) ；调用攻螺纹循环 Z50.; M05; M09; M02;,4铰孔CYCLE85 CYCLE85（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，FFR，RFF），各参数意义如下;,编程举例 (如图1-37) G54 G90 G17； ；工件基本坐标系设定 G00 X0 Y0 Z100 M03 S300； T5D1 ；刀具选择 Z50.; CYCLE85 ( 50., 0, 2., -33., 33., 0.3, 40, 80 ) ；调用铰孔循环 M05； M02 ；,5.镗孔 CYCLE86 CYCLE86（RTP，RFP，SDIS，DP，DRP，DTB，SDIR，RPA，RPO，RPAP，POSS），各参数意义如下：,编程举例 如图1-45,图1-45,T1 D1 ；刀具选择 G54 G90 G00 X0 Y0 F200 ；基本工件坐标系设定 Z50； M03 S600； M08； CYCLE86 (50., 0., 2., -32.,32., 0.5, 3,0., 0., 0., 0.) ；调用镗孔循环 Z50.； M05； M09； M02；,6带停止镗孔 CYCLE88 CYCLE88（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDIR），各参数意义如下：,7钻孔样式循环,排孔HOLES1指令中参数意义 SPCA 参考点横坐标 SPCO 参考点纵坐标 STA1 孔中心轴线与横轴角度 FDIS 从参考点到第一个孔距离 DBH 孔间距 NUM 孔数 圆周孔HOLES2指令中参数意义 CPA 圆周孔中心的横坐标 CPO 圆周孔中心的纵坐标 RAD 圆周孔的半径 STA1 起始角度 INDA 孔的角度增量 NUM 孔数,编程举例：行孔钻削编程举例 N10 MCALL CYCLE82（） ；钻削循环82 N20 HOLES1（） ；行孔循环，每次到达孔位置之后，使用传送参数执行CYCLE82（）循环 N30 MCALL ；结束CYCLE82（）的模调用,8.铣槽模式,铣模式圆弧槽SLOT1指令中参数的意义,RTP 返回平面（绝对值） RFP 参考平面（绝对值） SDIS 安全距离 DP 圆形槽深度（绝对值） （DPR）圆形槽深度（增量值） NUM 圆形槽个数 LENG 圆形槽的长度 WID 圆形槽的宽度 CPA 圆弧槽中心横向坐标 CPO 圆弧槽中心纵向坐标 RAD 圆弧槽中心线的半径 STA1 起始角度,INDA 增量角度 FFD Z向进给率 FFP1 切削走刀进给率 MID 每次切削进给的最大进给深度 CDIR 沟槽铣削方向（2：G2；3：G3） FAL 精加工余量 VARI 加工类型：0=完全/1=粗加工/2=精加工 MIDF 精加工深度 FFP2 精加工进给率 SSF 精加工的转速,编程举例 如图1-50所示，有四个圆形槽：长30，宽15和深23。安全距离是1，精加工余量是0.5，铣削方向是G02，最大进给深度是6。完整加工这些槽并在精加工时进给至槽深。,N10 G17 G90 T1 D1 S600 M03； N20 G0 X20 Y50 Z5；回到起始位置 N30 SLOT1 (5.,0,1.,-23.,4.,30.,15.,40.,45.,20.,45.,90.,50,60,6.,2., 0.5,0,30.,);循环调用，参数VARI,MIDF,FFP2和SSF省略 ； N60 M30；程序结束,图1-50 圆形槽图,铣模式圆周槽SLOT2编程样式（见图1-51）,RTP 返回平面（绝对值） RFP 参考平面（绝对值） SDIS 安全距离 DP 圆周沟槽深度（绝对值） DPR 圆周沟槽深度（增量值） NUM 圆周槽个数 AFSL 沟槽的角度 WID 圆周槽宽度 CPA 圆弧槽中心横向坐标 CPO 圆弧槽中心纵向坐标 RAD 圆槽中心线的半径 STA1 起始角度,INDA 增量角度 FFD Z向进给率 FFP1 切削时的进给率 MID 每次切削进给的最大进给深度 CDIR 圆弧槽铣削方向 （2：G02；3：G03） FAL 精加工余量 VARI 加工类型：0=完全/1=粗 加工/2=精加工 MIDF 精加工深度 FFP2 精加工进给率 SSF 精加工的转速,编程举例：如图1-52所示，此程序可以用来加工分布在圆周上的3个圆周槽，该圆周在XY平面中的中心点是X60Y60,半径是42。圆周槽具有以下尺寸：宽15，槽长对应的角度为70度，深23。起始角为0度，增量角为120度。精加工余量为0.5，Z轴安全高度为2，最大进给深度为6。执行精加工时进给至深度。,图1-51 铣模式圆周槽SLOT2图,N10 G17 G90 T1 D1 S600 M3； N20 G00 X60 Y60 Z5； 回到起始点 N30 SLOT2 （2，0，2，-23，3，70，15，60，65，42，0，120，50，60，6，2，0.5，0，30，）；循环调用：参考平面 SDIS=返回平面，参数VARI,MIDF,FFP2和SSF省略 ； N60 M30； 程序结束,图1-52 圆周槽图,第三节 常用指令的综合应用,课题一 刀具补偿、切入方式练习,图1-53 所示起刀点在工件上方50处（起始高度）。切深为10，完成外形铣削。,图1-53,程序：LX.MPF; T1 D1； 16mm立铣刀 G90 G54 G00 X0 Y-40.0 S500 M03； Z50.0； Z10.0； G01 Z-10.0 F50； G41 X10.0； 加刀补 G03 X0 Y-30.0 CR=10.0； 圆弧切入 G02 X0 Y-30.0 I0 J30.0； G03 X-10.0 Y-40.0 CR=10.0； 圆弧切出 G01 G40 X0； 去刀补 G00 Z50.0； M05； M30；,课题二 完成图1-56 所示零件孔的加工。,图1- 56,1.工艺分析 此例可采用三种方法完成孔的加工。由于孔精度要求不高，故可采用8mm钻头一次钻至尺寸。,2加工用刀具 钻孔 T1 8mm钻头,3加工方法和程序编制 方法一：孔位按坐标点给出 SKT1.MPF; T1 D1; 8mm钻头 G90 G54 G0 X0 Y10. M3 S600; Z50.; G1 Z10. F100; MCALL CYCLE82(10.,0,5.,-12., ,0.1); 模态调用中心钻孔循环 X24.749 Y34.749; X-24.749; Y-14.749; X24.749; MCALL;取消模态调用 G0 Z50.; M5; G74 Z1=0; M30;,方法二：使用圆周孔模式HOLES2,SKT1.MPF; T1 D1; 8mm钻头 G90 G54 G0 X0 Y10. M3 S600; Z50.; G1 Z10. F100; MCALL CYCLE82(10.,0,5.,-12., ,0.1); 模态调用中心钻孔循环 HOLES2(0,10.,35.,45.,90.,4); 圆周孔模式 MCALL;取消模态调用 G0 Z50.; M5; G74 Z1=0; M30;,方法三：使用坐标平移、坐标旋转、极坐标确定孔位完成加工,SKT1.MPF; T1 D1; 8mm钻头 G90 G54 G0 X0 Y0 M3 S600; Z50.; G1 Z10. F100; TRANS X0 Y10.; 坐标平移至X0 Y10. AROT RPL=45.; 附加旋转45 MCALL CYCLE82(10.,0,5.,-12., ,0.1); 模态调用中心钻孔循环 G111 X0 Y0; 极点在X0 Y0 AP=0 RP=35.; 极角为0， 极径为35 AP=90.; AP=180.; AP=270.; MCALL; 取消模态调用 ROT; G0 Z50.; M5; G74 Z1=0; M30;,第四节 典型零件的加工,综合实例 平面凸轮加工,如图1-62所示，零件材料为45钢，外形及内孔已加工至尺寸。现编制程序完成凸轮槽的加工。,图1-62 平面凸轮,1工艺分析,此零件凸轮槽由直线和圆弧组成，槽两侧面表面粗糙度值较小。槽侧面要求与360mm底面垂直，槽的轮廓度公差为0.1。根据零件图样要求，此零件采用两孔一面定位装夹（批量生产）或螺钉压板装夹（单件生产）。零点设置如图1-62所示。,2确定加工工序和选择刀具,零件加工步骤： （1）粗铣槽 T1 25平底刀 铣槽深至18.8，槽宽25 （2）精铣槽 T2 20平底刀 铣槽深至19，槽宽至尺寸,3.基点坐标,根据零件图所给定的尺寸和几何图形，利用“基点的直接计算”和CAD作图测量的方法，求出基点的坐标值。,图1-63 基点坐标图,（1）槽粗加工基点的坐标,（2）槽精加工基点的坐标,加工轨迹：1点下刀，2点加刀补（左刀补G41），3点圆弧切入，依次加工外侧轮廓（H-G-F-E-D-C-B-A-3）。然后圆弧切入4点，再依次加工内侧轮廓（A2-B2-C2-D2-E2-F2-G2-H2-4），圆弧切出至2点，回1点去刀补。1、2、3、4点的坐标分别为：,1（-91.0，0） 、2（-91.0，14.0）、 3（-105.0，0）、 4（-77.0，0）。,外侧轮廓基点的坐标,内侧轮廓基点的坐标,4.加工程序（见教材）,第五节 参数编程的应用,一、参数编程,1R参数 2程序跳转,IF 条件 GOTOF Labe1 ; 向前跳转 IF 条件 GOTOB Labe1; 向后跳转 比较运算编程举例： N10 IF R11 GOTOF MARKE1; N10 IF R45=R7+1 GOTOB MARKE2; 一个程序段中有多个条件跳转： N20 IF R1=1 GOTOB MA1 IF R1=2 GOTOF MA2； 注释：第一个条件实现后就进行跳转,（1）标记符程序跳转目标 （2）绝对跳转 （3）有条件跳转,3编程实例,实例1 完成圆弧上点的移动。如图1-76所示,设定： 起始角 30 圆弧半径 32 位置间隔 10 点数 12 圆心位置，X方向 R5 =60 圆心位置，Y方向 R6 =50,图1-76 圆弧上点的移动,程序： N10 R1=30 R2=32 R3=10 R4=12 R5=60 R6=50; N20 MA1:G0 X=R2*COS(R1)+R5 Y=R2*SIN(R1)+R6; N30 R1=R1+R3 R4=R4-1; N40 IF R40 GOTOB MA1; N50 M2;,实例2 铣削圆孔，如图1-77所示,参数设定： 圆心X轴坐标值 R1 圆心Y轴坐标值 R2 圆孔半径 R3 接近圆弧半径 R4 起始平面 R5 安全平面 R6 圆孔深 R7,图1-77 铣削圆孔,LXYK.SPF; G0 X=R1 Y=R2; Z=R5； Z=R6; G1 Z=R7 F100; R10=R3-R4; R11=R1-R10; R12=R2+R4; G41 X=R11 Y=R12 ; R13=R1-R3; G3 X=R13 Y=R2 J=-R4; G3 I=R4; R14=R2-R4; G3 X=R13 Y=R14 I=R4; G1 G40 X=R1 Y=R2; G0 Z=R5; M17;,例如精铣中心为（100，50），半径为40、深为20的圆孔。刀具为25平刀。 XYK.MPF; T1 D1 M6; G90 G54 G0 X0 Y0 M3 S400; R1=100.; R2=50.; R3=40.; R4=20.; R5=50.; R6=10.; R7=-20.; LXYK; M5; M30;,第六节 SIEMENS系统数控铣床的操作,一、系统操作,1.机床操作面板(见图1-79),图1-79 SIEMENS 802D操作面板,2.系统控制面板(见图1-80) 如下图所示：用操作键盘结合显示屏可以进行数控系统操作,图1-80,3.机床回零操作方式 4.自动加工操作方式 1）先将机床回零。 2）选择一数控程序。 3) 设置运行程序时的控制参数。 4）在控制面板上按下 ，进入自动加工模式。 5) 通过执行 、暂停 命令来控制程序的运行、停止，同时状态栏也随之变化。 6）也可以按 进入单行执行状态，每按 一次，执行一行程序。 7）按复位键 可使程序重置。 5.手动/连续加工操作方式 6.手动/单步加工操作方式 7.MDA（手动数据输入）操作方式,二、数控程序处理,1.程序管理 2.新建一个程序 3.编辑程序 1）在程序管理界面中，用 找到要修改的程序，点击“打开”软键进入程序编辑界面，对程序进行编辑和修改；在“手动”、“自动”或“MDA”状态下，点击“ 程序”键，也可进入当前已打开的程序，进行编辑和修改。 2）按方向键移动光标；按数字/字母键将数据输入；按 键用于删除字符。 3）在编辑菜单中，按下“标记”软键，用方向键移动光标，可选择一个文本程序段，此时可对所选程序段进行“删除”、“复制”、“粘贴”等操作。 4.插入固定循环 在程序编辑界面中，点击 或 软键，可插入不同的加工循环。,三、程序的输入和输出及轨迹查看,1.查看轨迹,2.程序导入、导出 操作是按下“PROGRAM MANAGER”软键打开“程序管理器”，进入数控程序主目录。按“读出”软键可读出存储零件程序。按“读入”软键可装载零件程序。按“启动”软键可启动输入、输出过程。按“全部文件”软键可选择所有的文件。按“停止”软键可终止操作。,1. 零偏参数设置 输入和修改零偏值,2.刀具参数设置 （1）新建刀具 （2）新建刀沿 （3）移到相邻刀具/刀沿 （4）搜索刀具 （5）删除刀具 用“T”或“T”、“搜索”命令选择需要删除的刀具号，则此刀具为当前刀具。执行“删除刀具”命令，当前刀具即被删除。,四、参数设置,第二章 FANUC系统加工中心 编程与操作实例,教学要求：,1了解加工中心的分类及特点；掌握机床坐标系和工作坐标系的建立原则和方法。 2掌握加工中心常用指令（FANUC系统）。 3掌握固定循环的应用（FANUC系统）。 4掌握宏程序的格式及应用。 5掌握加工中心的操作。 6运用数控编程的知识，进行零件加工工艺分析，完成典型零件的加工程序编制。,教学内容：,加工中心概述 FANUC系统加工中心常用指令 常用指令的综合应用 典型零件的加工 宏程序的应用 FANUC系统加工中心的操作,第一节 加工中心概述,一、加工中心种类,1.立式加工中心 2.卧式加工中心 3.立卧加工中心,二、数控加工中心工具及辅助设备,1.数控回转工作台和数控分度工作台 （1）数控回转工作台 （2）数控分度工作台,2.常用工具。 （1）对刀器 （2）找正器 （3）光学数显对刀仪,三、数控加工中心,1.刀柄及刀具系统 （1）刀柄 （2）刀具系统 加工中心常用的铣刀有面铣刀、立铣刀两种，也可用锯片铣刀、三面刃铣刀等,2.镗铣加工中心刀库 (1)刀库类型 加工中心常用的有盘式和链式刀库两种。 (2)选刀方式 常用的选刀方式有顺序选刀方式、光电识别选刀方式两种 。,第二节 FANUC系统加工中心常用指令,一、G代码命令,1.绝对值坐标指令G90和增量值坐标指令G91,2.平面选择指令G17、G18、G19,3.快速点定位G00指令，直线插补G01指令 例1 使用G00、G01指令，使刀具按如图2-24所示的路径进给。,图2-24 G00、G01指令的使用,程序：O0001； G90 G54 G00 X20.0 Y20.0； G01 Y50.0 F50； X50.0； Y20.0； X20.0； G00 X0 Y0； ,4.圆弧插补指令G02、G03,例2 完成图2-25所示加工路径程序编制（刀具现位于A点上方， 只进行轨迹运动）。,图2-25,程序： O0002； G90 G54 G00 X0 Y25.0； G02 X25.0 Y0 I0 J-25.0； AB点 G02 X0 Y-25.0 I-25.0 J0； BC点 G02 X-25.0 Y0 I0 J25.0； CD点 G02 X0 Y25.0 I25.0 J0； DA点 或： G90 G54 G00 X0 Y25.0； G02 X0 Y25.0 I0 J-25.0； AA点整圆 ,5.自动原点返回 (G28/G30),6.暂停指令G04,7.刀具半径补偿功能 (G40/G41/G42) 格式 G41 G0/G01 X_ Y_D_； G42 G0/G01 X_ Y_D_； G40 G0/G01 X_ Y_ Z_；,8.刀具长度补偿 实现这种功能的G代码是G43、G44、G49。G43是把刀具向上抬起，G44是把刀具向下补偿。G49 命令可能在该刀具加工结束，更换刀具时调用。,刀具长度补偿使用格式如下： G43 G00/G01 Z H ； G44 Z_ H_； G49 Z_；,9.工件坐标系选择的原点设置选择指令(G54G59),10.工件坐标系设定指令G92 在使用绝对坐标指令编程时，该指令通过设置刀具起点相对工件坐标系的坐标值来设定 格式： G92 X Y Z ；例：G92 X300.0 Y300.0 Z250.0；,11.局部坐标系指令G52 图2-30所示为了加工孔编程方便，可用G52设置局部坐标系。,图2-30 G52设置局部坐标系,程序：,G90G54G0X0Y0;,G52X100.Y75.; 建立局部坐标系，确定新的程序原点,此时的坐标值均以新的程序原点为准,G52X0Y0； 取消局部偏置并返回G54,12.极坐标系指令G15、 G16,格式：G15 ；极坐标系指令取消。 G16 ；极坐标系指令有效。,举例：完成图2-33所示零件孔的加工。,图2-33 极坐标系编程,G90 G17 G16； 极坐标系指令有效,XY平面 G99 G81 X100. Y30. Z-20. R5. F100;第1孔，30 Y150.; 第2孔，150 Y270.; 第3孔，270 G15 G80; 极坐标系指令、固定循环取消,12比例缩放功能（G50、G51） 对加工程序指定的图形指令进行缩放。有两种指令格式。,（1）各轴比例因子相同 格式 G51 X Y Z P ； （2）各轴比例因子单独指定 通过对各轴指定不同的比例，可以按各自比例缩放各轴指令。 格式：G51 X Y Z I J K ；,13可编程镜像G50.1,G51.1,用编程的镜像指令可实现坐标轴的对称加工。 指令格式 G51.1 IP ；设置可编程镜像 G50.1 IP ；取消可编程镜像 IP ：为用G51.1指定镜像的对称点（位置）和对称轴。 用G50.1指定镜像的对称轴。不指定对称点。,加工实例：如图2-35所示。,图2-35,程序：（一）采用比例缩放,O0005；（主程序） G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； Z100.0； M98 P0500； G51 X0 Y0 I1000 J-1000；Y轴镜像 M98 P0500； G51； 取消镜像 M05； M30；,O0500；（子程序） G41 X20.0 Y10.0 D01； Z5.0； G01 Z-10.0 F50； Y40.0； G03 X40.0 Y60.0 R20.0； G01 X50.0； G02 X60.0 Y50.0 R10.0； G01 Y30.0； G02 X50.0 Y20.0 R10.0； G01 X10.0； G00 G40 X0 Y0； Z100.0 M05； M30；,（二）采用可编程镜像,O0005；（主程序） G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； Z100.0； M98 P0500； G51.1 Y0 ； Y轴镜像 M98 P0500； G50.1； 取消镜像 M05； M30；,14. 坐标系旋转功能(G68,G69) 指令格式：（G17/G18/G19）G68 a_ b_ R_：坐标系开始旋转 G17/G18/G19：平面选择，在其上包含旋转的形状,二、固定循环,1高速深孔钻循环(G73) 如图2-36所示,格式 G73 X_Y_Z_R_Q_ F_K_ X_ Y_:孔位数据 Z_:孔底深度（绝对坐标） R_:每次下刀点或抬刀点 （绝对坐标） Q_:每次切削进给的切削深度（无符号，增量） F_:切削进给速度 K_:重复次数(如果需要的话),功能 进给孔底快速退刀。,图2-36 高速深孔钻循环(G73),例题 编制如图2-37所示的钻孔程序。,图2-37,N005 G80 G90 G0 X0 Y0 M06 T1 ；换 12mm钻头， N010 G55 ；调用G55工件坐标系 N020 M03 S600； N030 G43 H1 Z50.; N040 G98 G73 Z-35. R1. Q8000 F100 ；深孔钻削，离工件表面 1mm处开始 N050 G80 G0 Z50.; ；取消固定循环 N060 M05; N070 M30;,进给每次切削2,2左旋攻螺纹循环(G74),格式 G74 X_Y_Z_R_ P_F_K_ 功能 进给至孔底主轴暂停正转快速退刀。,3精镗孔循环(G76),格式 G76 X_Y_Z_R_Q_P_F_K_ 功能 进给至孔底主轴定位停止快速退刀。,4取消固定循环进程 (G80),格式 G80； 功能 这个命令取消固定循环，机床回到执行正常操作状态。孔的加工数据，包括 R 点， Z 点等等，都被取消；但是移动速率命令会继续有效。,5定点钻孔循环(G81),格式 G81 X_Y_Z_R_F_K_； 功能 G81 命令可用于一般的孔加工。,图2-41,例题 编制如图2-41所示的钻孔程序。,N005 G80 G90 G0 X0 Y0 M06 T1 ；换 20钻头 N010 G55 ；调用G55工件坐标系 N020 M03 S600; N030 G43 H1 Z50.; N040 G98 G81 Z-35. R3. F200; ；钻孔循环 N050 G80 G0 Z50.; ；取消固定循环 N060 M05; N070 M30;,6钻孔循环(G82) 格式 G82 X_Y_Z_R_P_F_K_；,7深孔钻削循环(G83) 格式 G83 X_Y_Z_R_Q_F_K_； 功能 G83 中间进给，到孔底快速退刀,8右旋攻螺纹循环 (G84) 格式 G84 X_Y_Z_R_P_F_K_； 功能 G84 进给至孔底时，主轴反转快速退刀。G84指令与G74指令中的主轴旋向相反，其他与G74指令相同。,图2-44,N005 G80 G90 G0 X0 Y0 M06 T1；换 12mm丝锥 N010 G55 ；调用G55工件坐标系 N020 M03 S300; N030 G43 H1 Z50.; ；调用长度补偿 N040 G84 Z-33. R5. P2000 F2 ；攻螺纹循环 N050 G80 Z50.; ；取消固定循环 N060 M05; N070 M30;,例题 编制如图2-44所示的攻螺纹程序。,9镗孔循环(G85) 格式 G85 X_Y_Z_R_F_K_； 功能 G85 主轴正转，刀具以进给速度镗孔至孔底后以进给速度退刀（无孔底退让）。,10镗孔循环(G86) 格式 G86 X_Y_Z_R_F_K_；,11反镗孔循环(G87) 格式 G87 X_Y_Z_R_Q_P_F_K_； 功能G87 进给至孔底后，主轴正转，快速退刀。,三、辅助功能（M功能）,辅助功能包括各种支持机床操作的功能，像主轴的启停、程序停止和切削液开关等，见表2-2。,表2-2辅助功能(M功能),第三节 常用指令的综合应用,课题一 子程序应用实例 例1 如图2-47所示，Z起始高度100，切削深度20，轮廓外侧切削。试编制加工程序。,图247,方法一： 程序：O0001； N1；（主程序） G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； G00 Z100.0； M98 P100 L2； G90 X120.0； M98 P100 L2； G90 G00 X0 Y0 M05； M30； O0100；（子程序） G91 G00 Z-95.0； G41 X20.0 Y10.0 D01； G01 Z-25.0 F50； Y70.0； X20.0； Y-60.0； X-30.0； G00 G40 X-10.0 Y-20.0； Z120.0； X40.0； M99；,O0111；（子程序） G91 G00 Z-95.0； G41 X20.0 Y10.0 D01； G01 Z-25.0 F50； Y70.0； X20.0； Y-60.0； X-30.0； G00 G40 X-10.0 Y-20.0； Z120.0； X40.0； M99；,方法二： 程序：O0001； N1；（主程序） G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； G00 Z100.0； M98 P110 L2； G90 G00 X0 Y0 M05； M30； O0110；（子程序） M98 P111 L2； G91 X40.0； M99；,例3 如图2-49所示。加工凸台（深10）时采用不同刀补，调用子程序。完成同一位置加工。 试编制加工程序。,图2-49,根据加工图，采用20mm立铣刀加工，刀长为177.10。,刀补： D01 值为 R10.50 H01值为 177.6 用于粗加工 D11 值为 R10.0 H11 值为 177.1 用于精加工,程序：O0004；（主程序） T1 M06； G90 G54 G00 X0 Y-62.0 S500 M03； G43 Z50.0 H01； D01 M98 P400； G43 Z50.0 H11； D11 M98 P400； G00 Z50.0； G91 G28 Z0 M05； M30；,O0400；（子程序） G00 Z10.0； G01 Z-10.0； G41 X22.0； G03 X0 Y-40.0 R22.0； G01 X-40.0； Y40.0； X40.0； Y-40.0； X0； G03 X-22.0 Y-62.0 R22.0； G01 G40 X0； Z20.0； M99；,课题二 孔加工 编制零件4孔的加工程序（使用G81），如图2-50所示。,图2-50,程序：O0001； T1 M06； G90 G54 G00 X0 Y0 S500 M03； Z50.0； G99 G81 X20.0 Z-20.0 R2.0 F50； X0 Y20.0； X-20.0 Y0； G98 X0 Y-20.0； G80 X0 Y0 M05； M30；,课题三 完成图2-52所示零件凸台及槽的加工。,图2-52,1.工艺分析 此零件加工内容为凸台和槽。凸台加工余量较小，采用18mm平底刀一次性完成加工。槽加工由于槽宽为20，故可先用18mm平底刀去余量，再用10mm平底刀（由R6圆弧决定刀具）完成精加工。零点设在零件上表面与其轴线的交点处。,2.加工步骤： （1）槽粗加工 T1 18mm平底刀 （2）凸台加工 T2 18mm平底刀 （3）槽精加工 T3 10mm平底刀 注：这样安排加工可减少一次换刀。,3.程序,O0001； N1；槽粗加工 T1 M6; 18mm平底刀 G90 G54 G0 X-10. Y-2. S600 M03; G0 G43 Z50.H1; 起始点，H1为刀长补偿号 Z10.; 安全点 G1 Z-5. F100; X10.; X0; Y13.; G0 Z50.M5;,N2；凸台加工 T2 M6； 18mm平底刀 G90 G54 G0 X0 Y-50. S600 M03; 下刀点 X0 Y-50.应在零件 G43 Z50. H1; 实体以外 Z10.; G1 Z-5. F50; G1 G41 X10. Y-42. D1; D1为刀具半径补偿号，刀补值9.2 G3 X0 Y-32.R10.; 圆弧切入 G1X16.; X32.Y-16.; Y8.; G2 X8. Y32. R24.; G1 X8.; G2 X32.Y8.R24.; G1 Y-16.; X16.Y-32.; X0.; G3 X10. Y-42. R10.; G1 G40 X0 Y-50.; G0 Z50. M5; M1; 计划停止，测量并调整D1值（9.0），调N2开始加工 保证凸台至尺寸,N3 ；槽精加工 T3 M6; 10平底刀， G90 G54 G0 X0 Y17.S600M03; G43 Z50. H2; Z10.; D2 M98 P1001； D2粗刀补为5.2 D22 M98 P1001； D22精刀补为5.0,实测调整 G0 Z50.; G91 G28 Z0 M05； M30;,O1001；槽精加工子程序 G1Z-5.F50; G1G41X6.； G3 X0 Y23.R6.; G1 X-4.; G3 X-10. Y17. R6.; G1 Y8.; X-14.; G3 X-20. Y2. R6.; G1 Y-6.; G3 X-14.Y-12. R6.; G1 X14.; G3 X20. Y-6. R6.; G1 Y2.; G3 X14. Y8. R6.; G1 X10.; Y17.; G3 X4. Y23. R6.; G1X0.; G3 X-6. Y17. R6.; G1 G40 X0; M99；,第四节 典型零件的加工,综合实例一 完成图2-57 所示零件的加工。零件材料45钢，毛坯为100+0.1100+0.126+0.1，现加工各凸台面及孔。,图2-57,1.工艺分析 该零件属于规则矩形零件，其上面具有一些均匀分布的型台。编程时可以考虑采用坐标旋转指令，调用子程序完成加工。零件应进行粗、精加工。加工时各坐标点的确定尤为重要。加工型台时，刀具的选择受到了型面的限制。4-6mm孔采用钻、铰完成；28孔采用钻、粗镗、精镗完成。零件零点设置如图2-57所示(Z向尺寸基准为下表面，因此零点设置在此处)。,2加工步骤 （1）粗铣100mm、40mm台阶面 ，20mm平底刀 T1 。 （2）粗铣各均布型台,20密码平刀 T1 ,10密码平底刀T3。 （）精铣100、40台阶面 T2 20平底刀。 （）精铣各均布型台 ， 10mm平底刀T4。 （）加工4-10孔，中心钻 T5 ，9.7mm钻头 T6 ， 10密码铰刀T7。 （）加工28mm孔，9.7mm钻头 T6 ，20mm平底刀 T1 ， 28mm孔镗刀T12。,3基点坐标,（1）粗加工型台基点坐标,1）T1 20平刀,图2-58 基点坐标图,3）T2 10平刀,图2-59 基点坐标图,（2）精加工型台基点坐标 T4 10平刀,1）精加工型台1,图2-60 基点坐标图,1点下刀-2点加刀补-3-4-5-6-7-8-9去刀补,2）精加工型台2,图2-61 基点坐标图,1点下刀-2点加刀补-3-4-5-6-7-8去刀补,第五节 宏程序的应用,一、宏程序编制,1变量,（1）变量的表示 一个变量由变量符号（#）和变量号组成，如：i (i =1,2,3,),也可用表达式来表示变量，如：#。,（2）变量的使用,（3）变量的赋值,1）直接赋值 2）自变量赋值。宏程序体以子程序方式出现，所用的变量可在宏调用时在主程序中赋值。自变量赋值有两种类型：,a）变量的赋值方法I,这类变量中的文字变量与数字序号变量之间有如下确定的关系：,b）变量的赋值方法,(4) 变量的种类 变量有局部变量、公用变量（全局变量）和系统变量三种。 (5) 未定义变量的性质 当变量值未定义时，这样的变量成为“空变量”。变量#0总是空变量。,2.宏程序的使用方法,（1）宏程序的使用格式,(3) 用户宏程序的调用指令 用户宏指令是调用用户宏程序本体的指令。1）非模态调用（单纯调用）。 指令格式G65P（宏程序号） L（重复次数）（自变量赋值）2）模态调用。 指令格式：G66 P（宏程序号） L（重复次数）（自变量赋值）； G67；取消宏程序模态调用方式,（2）选择程序号,3. 算术运算指令,宏程序具有赋值、算术运算、逻辑运算、函数运算等功能。变量之间进行运算的通常表达形式是：i（表达式）,(6) 运算的组合 (7) 括号的应用 表达式中括号的运算将优先进行。连同函数中使用的括号在内，括号在表达式中最多可用5层。,4. 控制指令 控制指令起到控制程序流向的作用。,(1) 条件转移程序格式 IF条件表达式GOTOn例下面的程序可计算数值110的总和。,O9200； 1=0； 存储和数变量的初值 #2=1； 被加数变量的初值 N1 IF#2 GT 10GOTO 2； 当被加数大于10时转移到N2 #1=#1+#2 ； 计算和数 #2=#2+1； 下一个被加数 GOTO 1； 转到N1 N2 M30； 程序结束,(2) 循环指令,程序格式WHILE条件表达式 DO m （m1，2，3）; END m;,二、宏程序编制实例,实例一、球面加工 外球面加工： 平底刀粗加工（自上而下），如图2-76 所示。,图2-76 平底刀粗加工（自上而下）,自变量赋值说明： A：#1 （外）球面圆弧半径 B：#2 平底刀半径 C：#3 （外）球面起始角度 I：#4 （外）球面终止角度 Q：#17 Z坐标每次递减量（每层切深q）,宏程序： O1200； G0 X0 Y0； 快速定位至零点（球面中心）上方 Z#1+30.； 快速进至安全高度 #5=#1*COS#4； 终止高度上接触点的X坐标值 #6=1.6*#2； 步距设为刀具直径的80%（经验值） #8=#1*SIN#3； 任意高度上刀尖的Z坐标值设为自变量，赋初始值 #9=#1*SIN#4； 终止高度上刀尖的Z坐标值 WHILE #8 GT #9 DO 1； 如果#8#9，循环1继续,X#5+#2+1. Y0； （每层）快速移动至毛坯外侧 Z#8+1. ； 下降至#8以上1mm.处 #18=#8-#17； 当前加工深度（切削到材料时）对应的Z坐标 G1 Z#18 F100； 以工进速度下降至当前加工深度 #7=SQRT#1*#1-#18*#18 ；任意高度上刀具与球面接触点的X坐标值 #10=#5-#7； 任意高度上被去除部分的宽度（绝对值） #11=FIX#10/#6 ； 每层被去除宽度除以步距并上取整，重置为初始值 WHILE #11 GE 0 DO 2； 如#110，循环2继续 #12=#7+#11*#6+#2； 每层（刀具中心）在X方向上移动的X坐标目标值 G1 X#12 Y0 F500； 以工进速度移动至第一目标点 G2 I-#12； 顺时针走整圆 #11=#11-1； 自变量#11（每层走刀圈数）依次递减至0 END 2 ； 循环2结束 G0 Z#1+30.； 快速退刀至安全高度 #8=#8-#17； Z坐标自变量#8递减#17 END 1； 循环1结束 G0 Z#1+30.； 快速退刀至安全高度 M99； 宏程