数控加工中心编程

第五章第五章 数控数控加工中心编程加工中心编程 5.1 概述概述图图4-1 数控立式铣床数控立式铣床 一、一、数控数控加工加工中心简介中心简介 1.数控立式铣床数控立式铣床2.数控卧式铣床数控卧式铣床图图4-2 卧式数控铣床卧式数控铣床3.数控龙门铣床数控龙门铣床图图4-3 龙门数控铣床龙门数控铣床二、数控铣削的特点二、数控铣削的特点1.平面轮廓加工平面轮廓加工需要两轴需要两轴联动的数联动的数控铣床。控铣床。图图4-4 平面轮廓加工平面轮廓加工2.挖槽加工挖槽加工需要两轴联需要两轴联动的数控铣动的数控铣床。床。图图4-5 挖槽加工挖槽加工3.空间曲面类零件加工空间曲面类零件加工需用三轴联需用三轴联动的数控铣动的数控铣床和球头铣床和球头铣刀。刀。图图4-6 空间曲面零件加工空间曲面零件加工4.孔系加工孔系加工图图4-7 孔系加工孔系加工 5.2 数控加工中心常用指令数控加工中心常用指令一、快速定位和直线进给一、快速定位和直线进给1.快速定位快速定位G00 X Y Z2.直线进给运动直线进给运动G01 X Y Z F 例例1 编制加工右图所示编制加工右图所示的轮廓加工程序，工件的轮廓加工程序，工件的厚度为的厚度为5mm。设起刀。设起刀具点相对工件的坐标为具点相对工件的坐标为(-10,-10,300)。YXYXO刀刀O工工1010881632 4028图图4-7 例例1BACDYXYXO刀刀O工工1010881632 4028图图4-7 例例1BACDN01 G90 G92 X-10 Y-10 Z300设定起刀点的位置设定起刀点的位置N02 G00 X8 Y8 Z2快速移动至快速移动至A点的上方点的上方N03 S1000 M03起动主轴起动主轴N04 G01 Z-6 F50下刀至切削厚度下刀至切削厚度N05 G17 X40铣铣AB段段YXYXO刀刀O工工1010881632 4028图图4-7 例例1BACDN06 X32 Y28铣铣BC段段N07 X16铣铣CD段段N08 X8 Y8铣铣DA段段N09 G00 Z20 M05抬刀且主轴停抬刀且主轴停N010 X-10 Y-10 Z300返回起刀点返回起刀点N011 M02 程序结束程序结束二、圆弧进给二、圆弧进给1.平面定义指令平面定义指令G17 指令指令XY平面；平面；G02或或G03 X Y I J(或或R)FG18 指令指令ZX平面；平面；G02或或G03 X Z I K (或或R)FG19 指令指令YZ平面；平面；G02或或G03 Y Z J K (或或R)F。I,J,K为圆心坐标，圆弧半径为圆心坐标，圆弧半径R。起点起点终点终点(X,Y)圆心圆心(I,J)25452040XYO图图4-8 圆弧加工圆弧加工例例2 编制图编制图4-8圆弧加工的程序。圆弧加工的程序。绝对坐标编程：绝对坐标编程：G90 G03 X25 Y20 I-20 J0 F50或或G90 G03 X25 Y20 R20 F50相对坐标编程：相对坐标编程：G91 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F50或或G91 G03 X-20 Y20 R20 F50起点起点终点终点(X,Y)圆心圆心(I,J)25452040XYO图图4-8 圆弧加工圆弧加工YX 例例3 用数控铣床加工图用数控铣床加工图4-9所示的轮廓所示的轮廓ABCDEA。分别用绝对坐标和相对坐标方式编写加工程序。分别用绝对坐标和相对坐标方式编写加工程序。A10101010O工工O机机YYXXBCR103040O1O2DR1030 E20 机床原点，起刀点机床原点，起刀点编程原点编程原点 图图4-9 例例3图图1.绝对坐标程序绝对坐标程序 G92 X-10 Y-10N01 G90 G17 G00 X10 Y10 LFN02 G01 X30 F100 LFN03 G03 X40 Y20 I0 J10 LFN04 G02 X30 Y30 I0 J10 LFN05 G01 X10 Y20 LFN06 Y10 LFN07 G00 X-10 Y-10 M02 LF G92 X-10 Y-10：设定机床坐标系与工件编程坐标系的设定机床坐标系与工件编程坐标系的关系，给出关系，给出机床坐标原点机床坐标原点O机机相对相对编程原点编程原点O工工的坐标值。的坐标值。A10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图图4-9 例例3图图N01 G90 G17 G00 X10 Y10 LF G90绝对坐标指令，绝对坐标指令，G17 XY平面内的加工指令，平面内的加工指令，G00快快速定位指定，速定位指定，X10 Y10 指指A点在工件坐标系内的坐标值。点在工件坐标系内的坐标值。该段程序的含义是指令刀具相对于工件由起刀点该段程序的含义是指令刀具相对于工件由起刀点O机机快快速移动到速移动到A点。点。A10101010O工工O机机YYXX图图4-10 机床与编程原点机床与编程原点 N02 G01 X30 F100 LF G01直线插补指令，直线插补指令，F100进给速度为进给速度为100mm/min 该程序段的含义是以直线插补和进给速度该程序段的含义是以直线插补和进给速度100mm/min的方式从点的方式从点A向点向点B加工直线加工直线AB段。段。A10101010O工工O机机YYXXB 30 图图4-11N03 G03 X40 Y20 I0 J10 LF G03逆时针圆弧插补指令；逆时针圆弧插补指令；X40 Y20圆弧的终点相圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值；对于工件坐标原点的坐标值；I0 J10 为圆弧的圆心相对为圆弧的圆心相对于的起点坐标。于的起点坐标。该段程序的含义该段程序的含义是以逆时针圆弧插补是以逆时针圆弧插补的方式从点的方式从点B到点到点C加工加工BC圆弧段。圆弧段。A10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1 图图4-12N04 G02 X30 Y30 I0 J10 LF G02顺时针圆弧插补指令；顺时针圆弧插补指令；X30 Y30圆弧的终点相圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值；对于工件坐标原点的坐标值；I0 J10 为圆弧的圆心相对为圆弧的圆心相对于起点的坐标。于起点的坐标。该段程序的含义该段程序的含义是以顺时针圆弧插补是以顺时针圆弧插补的方式从点的方式从点C到点到点D加工加工CD圆弧段。圆弧段。A10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 图图4-13N05 G01 X10 Y20 LF 该程序段的含义是以直线插补的方式从点该程序段的含义是以直线插补的方式从点D向点向点E加工加工直线直线DE段。段。A10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图图4-14 N06 Y10 LF 该程序段的含义是以直线插补的方式从点该程序段的含义是以直线插补的方式从点E向点向点A加工加工直线直线EA段。段。A10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图图4-15N07 G00 X-10 Y-10 M02 LF G00快速定位指定，快速定位指定，X-10 Y-10 指指O机机点在工件坐标系点在工件坐标系内的坐标值，内的坐标值，M02程序结束指令。程序结束指令。A10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图图4-16 2.相对坐标程序相对坐标程序N01 G91 G17 G00 X20 Y20 LFN02 G01 X20 F100 LFN03 G03 X10 Y10 I0 J10 LFN04 G02 X-10 Y10 I0 J10 LFN05 G01 X-20 Y-10 LFN06 Y-10 LFN07 G00 X-20 Y-20 M02 LFA10101010O工工O机机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图图4-17三、刀具半径补偿指令三、刀具半径补偿指令 数控程序是按刀具的中心编制的，在进行零件轮廓数控程序是按刀具的中心编制的，在进行零件轮廓加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓通常应让开一个加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓通常应让开一个刀具半径的距离，即所谓的刀具半径的距离，即所谓的刀具偏置或刀具半径补偿。刀具偏置或刀具半径补偿。具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点：具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点：1）在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按零件轮）在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按零件轮廓编程，只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补廓编程，只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补偿地址中即可。偿地址中即可。2）刀具磨损后可以通过补偿弥补。）刀具磨损后可以通过补偿弥补。3）可以使粗加工的程序简化。）可以使粗加工的程序简化。1.基本概念基本概念2.指令指令 G40是取消刀具半径补偿功能。是取消刀具半径补偿功能。G41是刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前进方向，是刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的左侧。刀具始终位于工件的左侧。图图4-18 刀具左补偿刀具左补偿 G42是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向，是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的右侧。刀具始终位于工件的右侧。图图4-19 刀具右补偿刀具右补偿 刀补指令的程序段格式：刀补指令的程序段格式：1）G00G01 G41G42 D X Y F 2）G00G01 G40 X Y 1）中的）中的D为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径的补偿量；具半径的补偿量；X Y为由非刀补状态进入刀具半径补为由非刀补状态进入刀具半径补偿状态的起始位置。偿状态的起始位置。2）中的）中的X Y为由刀补状态过渡到非刀补状态的终为由刀补状态过渡到非刀补状态的终点位置，这里的点位置，这里的X Y即为刀具中心的位置。即为刀具中心的位置。1）只能在）只能在G00或或G01指令下建立刀具半径补偿状态指令下建立刀具半径补偿状态及取消刀具半径补偿状态。及取消刀具半径补偿状态。注意：注意：2）在建立刀补时，必须有连续两段的平面位移指）在建立刀补时，必须有连续两段的平面位移指令。这是因为，在建立刀补时，控制系统要连续读人两令。这是因为，在建立刀补时，控制系统要连续读人两段平面位移指令，才能正确计算出进入刀补状态时刀具段平面位移指令，才能正确计算出进入刀补状态时刀具中心的偏置位置。否则，将无法正确建立刀补状态。中心的偏置位置。否则，将无法正确建立刀补状态。例例4 图图4-20所示加工路线所示加工路线为实际零件轮廓，刀具初始为实际零件轮廓，刀具初始位置为位置为(0,0,200)，工件坐标，工件坐标系原点在工件上表面处，用系原点在工件上表面处，用 10的立铣刀精铣厚为的立铣刀精铣厚为4mm的工件。的工件。YX40-4080-80R60-20R40O-40图图4-20 例例4YX40-4080-80R60-20R40O-40图图4-20 例例4 编程如下：编程如下：N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 设置刀具起始位置设置刀具起始位置N02 G00 X50Y-40 刀具快速平移到下刀位置刀具快速平移到下刀位置N03 Z2 快速降至安全平面快速降至安全平面N04 S800 M03 M08 打开冷却、起动主轴打开冷却、起动主轴N05 G01 Z-5F50 慢速下至切削深度慢速下至切削深度N06 G41 D01 X40F150 至此切削点进入刀具半径补偿状态至此切削点进入刀具半径补偿状态N07 X-80 直线进给直线进给N08 Y-20 直线进给直线进给N09 G02 X-40Y20R40F100 顺时针圆弧减速进给顺时针圆弧减速进给N010 G03 X20Y80R60逆时针圆弧减速进给逆时针圆弧减速进给N011 G01 X40F150 直线加速进给直线加速进给N012 Y-45 直线进给直线进给YX40-4080-80R60-20R40O-40图图4-20 例例4YX40-4080-80R60-20R40O-40图图4-20 例例4N013 M09 M05 关闭冷却、主轴停转关闭冷却、主轴停转N014 G00 Z200 快速抬刀快速抬刀N015 G40 X0 Y0 取消刀补、刀具归位取消刀补、刀具归位N016 M02 程序结束程序结束(二二)刀具县长度补偿的建立、执行与撤消刀具县长度补偿的建立、执行与撤消 使用刀具长度补偿功能，在编程时可以不考虑刀具在使用刀具长度补偿功能，在编程时可以不考虑刀具在机床主轴上装夹的实际长度，而只需在程序中给出刀具机床主轴上装夹的实际长度，而只需在程序中给出刀具端刃的端刃的Z坐标，具体的刀具长度由坐标，具体的刀具长度由Z向对刀来协调。向对刀来协调。G43：刀具长度补偿分为刀具长度正补偿刀具长度补偿分为刀具长度正补偿及及H代码；代码；G44：刀具长度负补偿刀具长度负补偿及及H代码；代码；G49：取消刀具长度补偿用取消刀具长度补偿用。3030302224图图4-21 刀具长度补偿刀具长度补偿正常正常 H后跟两位数后跟两位数指定偏置号，在每指定偏置号，在每个偏置号输入需要个偏置号输入需要偏置的量。偏置的量。a情况：情况：设定设定H01=2，则，则G44 H01；c情况：情况：设定设定H01=-2，则，则G43 H02。3030302222图图4-21 刀具长度补偿刀具长度补偿正常正常abc 例例5 铣如图铣如图2-22所示的三条槽，槽深均为所示的三条槽，槽深均为2mm，试用刀，试用刀具补偿指令编程。选择具补偿指令编程。选择 8铣刀为铣刀为1号，刀补设为号，刀补设为0，6铣刀铣刀为为2号，刀补设为号，刀补设为2mm，2080100204060100XYO866OEBCADXZY图图2-22 刀具长度补偿刀具长度补偿2080100204060100XYO866OEBCADXZY图图2-22 刀具长度补偿刀具长度补偿N001 G00 X20 Y20 Z2 T01 01号刀至号刀至A点点N002 S1500 M03 主轴正转主轴正转1500r/minN003 G01 Z-2 F150 刀具刀具Z向至槽底向至槽底N004 G00 Z100 刀具上提刀具上提100mm X20 X40 M05 刀具移至刀具移至B点点2080100204060100XYO866OEBCADXZY图图2-22 刀具长度补偿刀具长度补偿N005 M06 T02 换换02号刀号刀N006 S1500 M03 主轴正转主轴正转1500r/minN007 G43 G01 H01 Z2 F400 刀具长度补偿刀具长度补偿2mm，移至，移至C点点N008 Z-2 F150 Z向进刀至槽底向进刀至槽底 X80 X向进给槽长向进给槽长2080100204060100XYO866OEBCADXZY图图2-22 刀具长度补偿刀具长度补偿N009 G00 X20 Y60 Z2 刀具移至刀具移至D点点 N0010 G01 Z-2 F150 Z向进刀至槽底向进刀至槽底N0011 X80 X向进给槽长向进给槽长N0012 G00 Z100 Z向移至向移至100mmN0013 G49 X20 Y20 取消刀具补偿，移至取消刀具补偿，移至E点点N0014 M02 程序结束程序结束四、子程序四、子程序 当一个零件图形上有几个相同的几何图形或几个位置当一个零件图形上有几个相同的几何图形或几个位置需要不同刀具反复加工时，可以编制一个子程序供主程序需要不同刀具反复加工时，可以编制一个子程序供主程序多次调用。多次调用。1）FANUC 11-MEA-4系统子程序调用格式为：系统子程序调用格式为：M98 P程序号程序号 L调用次数调用次数O10 子程序程序号子程序程序号N01 子程序体子程序体N0n M99 子程序结束并返回主程序子程序结束并返回主程序2）FANUC 7M系统子程序调用格式位为：系统子程序调用格式位为：L子程序号、调用次数，程序格式为：子程序号、调用次数，程序格式为：L0100 该子程序序号为该子程序序号为01N01 子程序体子程序体N0n M17 子程序结束并返回主程序子程序结束并返回主程序3）XK0816A系统子程序调用格式为：系统子程序调用格式为：G20 N P 变量值变量值(可正、负，小数点前四位、后三位可正、负，小数点前四位、后三位)变量号变量号(本系统最多本系统最多10个：个：P0 P9)子程序调用次数子程序调用次数(1 99次次)子程序号或子程序名子程序号或子程序名(01 99)G20为子程序调用指令。相应的子程序形式为：为子程序调用指令。相应的子程序形式为：N60 子程序名子程序名 N0010 G22 N60 子程序开始子程序开始 N0020 子程序体子程序体 N0100 G24 子程序结束并返回主程序子程序结束并返回主程序 使用子程序时应注意：使用子程序时应注意：1）主程序可以调用子程序，子程序也可以调用其他）主程序可以调用子程序，子程序也可以调用其他子程序，但子程序不能调用主程序和自身。子程序，但子程序不能调用主程序和自身。2）主程序中模态代码可被子程序中同一组的其他代）主程序中模态代码可被子程序中同一组的其他代码所更改。码所更改。3）最好不要在刀具补偿状态下的主程序中调用子程）最好不要在刀具补偿状态下的主程序中调用子程序。序。例例6 编制如图编制如图2-23所示零件的程序，零件上所示零件的程序，零件上4个方槽个方槽的尺寸、形状相同，槽深的尺寸、形状相同，槽深2mm，槽宽，槽宽10 2mm，未注圆，未注圆角半径为角半径为R5，设起刀点为，设起刀点为(0,0,200)。Y3050205018015302030110 图图2-23 例例6XOXYZOY3050205018015302030110 图图2-23 例例6XOXYZOO1 (MAIN_PROGRAMM)N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 设置起刀点的位置设置起刀点的位置N02 G00 X30.Y15.Z5.快速移至第一切削点上方快速移至第一切削点上方N03 G91 S600 M03 相对坐标，主轴正转相对坐标，主轴正转600r/minN004 M98 P10 调用子程序调用子程序10Y3050205018015302030110 图图2-23 例例6XOXYZOO10 (SUB_PROGRAMM)N1 G01 Z-7.F50N2 X50.F150N3 Y30.N4 X-50.N5 Y-30.N6 G00 Z7N7 M99Y3050205018015302030110 图图2-23 例例6XOXYZON05 G00 X70.N06 M98 P10.N07 G00 X-70.Y50.N08 M98 P10 N09 G00 X70.N010 M98 P10.N011 M05N012 G90 G00 X0 Y0 Z200N013 M02 五、镜像指令五、镜像指令 在加工某些对称图形时，为了避免反复编制类似的在加工某些对称图形时，为了避免反复编制类似的程序段，缩短加工程序，可采用镜像加工功能。程序段，缩短加工程序，可采用镜像加工功能。1）FANUC 11-MEA-4系统的镜像指令代码为：系统的镜像指令代码为：M21：关于：关于X轴的镜像轴的镜像(对称于对称于Y轴轴)M22：关于：关于Y轴的镜像轴的镜像(对称于对称于X轴轴)M23：取消镜像。：取消镜像。2）DIN 66052系统镜像指令代码为：系统镜像指令代码为：M91：关于：关于x轴镜像轴镜像 M92：关于：关于Y轴镜像轴镜像 M93：关于原点镜像：关于原点镜像 M90：取消镜像功能：取消镜像功能 该系统子程序调用格式为：该系统子程序调用格式为：G25 L(子程序代码两位数字子程序代码两位数字)(调用次数两位调用次数两位)。例例7 精铣如图精铣如图2-24所示的所示的4个形状相同、高个形状相同、高5mm的凸的凸起。设工件坐标原点位于工件上表面对称中心，刀具起始起。设工件坐标原点位于工件上表面对称中心，刀具起始位置在工件坐标系位置在工件坐标系(0,0,100)处，处，A(6.84,18.794,0),B(17.101,46.985,0),C(46.985,17.101,0),D(18.794,6.84,0)XYBACD1234 100 40XYZ1234ABCD 图图2-24 例例7XYBACD1234 100 40XYZ1234ABCD 图图2-24 例例7O1 (MAIN-PROGRAMM)N01 G90 G92 X0 Y0 Z100.设置起刀点设置起刀点N02 G00 Z1.刀具移至点刀具移至点(0,0,1)N03 S200 M03 主轴正转主轴正转200r/minN04 G01 Z-5.F50 刀具移至点刀具移至点(0,0,1)XYBACD1234 100 40XYZ1234ABCD 图图2-24 例例7N05 M98 P10 加工块加工块1O10 (SUB-PROGRAMM)N1 G01 G41 D01 X6.84 Y18.794 F200 移至移至A点建刀补点建刀补N2 X17.101 Y46.985 加工加工AB段段N3 G02 X46.985 Y17.101 I-17.101 J-46.985加工加工BC段段XYBACD1234 100 40XYZ1234ABCD 图图2-24 例例7N4 G01 X18.794 Y6.84 加工加工CD段段N5 G03 X0 Y20.I-18.794 J-46.985 加工加工DA段段N6 G00 G40 X0 Y0 X轴镜像、加工块轴镜像、加工块2N7 M99 N06 M21 M98 P10 加工块加工块2XYBACD1234 100 40XYZ1234ABCD 图图2-24 例例7N07 M22 M98 P10 Y轴镜像、加工块轴镜像、加工块3N08 M23 取消镜像取消镜像N09 M22 M98 P10 Y轴镜像、加工块轴镜像、加工块4N010 M23 取消镜像取消镜像N011 G90 G00 Z100N012 M05N013 M02