第81章华中数控系统数控铣床手工编程1课件

8 8、1 1华中数控系统的华中数控系统的 数控数控铣铣床手工编程床手工编程 教学提示 数控铣床是数控加工中最常见、也最常用的数控加工设备，它可以进行平面轮廓曲线加工和空间三维曲面加工，而且换上孔加工刀具，能同样方便地进行数控钻、镗、锪、铰及攻螺纹等孔加工操作。数控铣床操作简单，维修方便，价格较加工中心要低得多，同时由于数控铣床没有刀具库，不具有自动换刀功能，所以其加工程序的编制比较简单：通常数值计算量不大的平面轮廓加工或孔加工可直接手工编程；本章主要介绍数控铣床的功能、分类和基本结构等知识，并介绍F华中数控系统简单加工程序的手工编程编制方法。创新消化学习教学要求 了解数控铣床程序编制的基本方法，掌握数控铣床的主要功能及工艺性分析，掌握坐标系的设定，刀具的长度与半径补偿，子程序，镜像等编程指令。熟悉工件坐标系设定指令G92，掌握工件坐标系建立指令G54G59，直线插补指令G01，圆弧插补指令G02、G03，刀具半径补偿指令（G41、G42、G40），刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）；熟悉参考点返回指令G27、G28、G29；子程序调用。创新消化学习8.1.1 华中数控系统的基本功能 G功能M功能F、S、T8.1.2 华中数控铣床常用编程指令 数控铣床的编程指令随控制系统的不同而不同，但一些常用的指令，如某些准备功能、辅助功能，还是符合IS0标准的。一、一、快速定位和直线插补快速定位和直线插补 以配置FANUC 0i-MA系统为例，介绍数控铣床的常用编程指令和编程方法。1.1.快速定位（快速定位（G00G00）快速定位指令的一般格式为：执行该指令时，机床以自身设定的最大移动速度移向指定位置。G00 XG00 X Y Y Z Z2.直线插补（G01）直线插补指令的一般格式为：【例8.1】编制加工如图4.1所示的轮廓加工程序，工件的厚度为5mm。设起刀具点相对工件的坐标为(-10,-10,300)。按ABCD顺序编程。G01 XG01 X Y Y Z Z F FN01 G90 G92 X-10 Y-10 Z300 设定起刀点的位置N02 G00 X8 Y8 Z2 快速移动至A点的上方N03 S1000 M03 起动主轴N04 G01 Z-6 F50 下刀至切削厚度N05 G17 X40 铣AB段N06 X32 Y28 铣BC段N07 X16 铣CD段N08 X8 Y8 铣DA段N09 G00 Z20 M05 抬刀且主轴停N010 X-10 Y-10 Z300 返回起刀点N011 M02 程序结束二、二、圆弧插补圆弧插补 圆弧插补指令的一般格式为：说明：G02/G03指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，在G17/G18/G19规定的平面内，从当前位置按顺/逆时针圆弧路线移动到程序段指令的终点。其中：G02：顺时针圆弧插补G03：逆时针圆弧插补(如图）G17：XY平面的圆弧 G18：ZX平面的圆弧 G19：YZ平面的圆弧 X、Y、Z：圆弧终点。在G90 时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在 G91 时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量。I、J、K：圆心相对于圆弧起点的偏移值(等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标 如图所示)。在G90/G91时都是以增量方式指定。R：圆弧半径。当圆弧圆心角小于180 时，R为正值否则R为负值。F：被编程的两个轴的合成进给速度。I I、J J、K K的选择的选择【例8.2】用数控铣床 加工图所示的轮廓ABCDEA。分别用绝对坐标和相对坐标方式编写加工程序。1.绝对坐标参考程序 G92 X-10 Y-10N01 G90 G17 G00 X10 Y10 N02 G01 X30 F100 N03 G03 X40 Y20 I0 J10 N04 G02 X30 Y30 I0 J10 N05 G01 X10 Y20 N06 Y10 N07 G00 X-10 Y-10 M02 2.相对坐标参考程序N01 G91 G17 G00 X20 Y20 N02 G01 X20 F100 N03 G03 X10 Y10 I0 J10 N04 G02 X-10 Y10 I0 10 N05 G01 X-20 Y-10 N06 Y-10 N07 G00 X-20 Y-20 M02 三、刀具半径补偿（G40，G41，G42）1.刀具半径补偿指令格式刀补指令的程序段格式：G40：取消刀具半径补偿；G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)，如图;G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)，如图；1 1）G00G00G01 G41G01 G41G42 D X Y G42 D X Y F F 2 2）G00G00G01 G40 X Y G01 G40 X Y 注意：注意：刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行。刀具半径补偿的建立与取消只能用 G00 或 G01 指令，不得是G02 或G03。2.刀具半径补偿编程举例1）【例8.3】如图所示：按增量方式编程：%0001N10 G54 G91 G17 G00 M03 G17指定刀补平面（XOY平面）N20 G41 X20.0 Y10.0 D01 建立刀补（刀补号为01）N30 G01 Y40.0 F200N40 X30.0N50 Y-30.0N60 X-40.0N70 G00 G40 X-10.0 Y-20.0 M05 解除刀补N80 M022）【例8.4】某零件的外形轮廓如图4.6所示，厚度为6mm。刀具：直径为 12mm的立铣刀进刀、退刀方式：安全平面距离零件上表面 10mm，轮廓外形的延长线切入切出。要求：用刀具半径补偿功能手工编制精加工程序。参考程序如下:(程序段2中D01指令调用的0l号刀的半径值为6mm，该值应在运行程序前设置在刀具表中)。1000 N01 G92 X20 Y-20 Z10 N02 G90 G00 G41 D0l X0 N03 G01 Z-6 F200 M03 S600 N04 Y50 N05 G02 X-50 Y100 R50 N06 G0l X-100 N07 X-110 Y40 N08 X-130 N09 G03 X-130 Y0 R20 N10 G0l X20 Nll Z10 N12 G40 G00 X20 Y-20 M05 N13 M30 四、刀具长度补偿（G43，G44，G49）1.刀具长度补偿指令格式 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Z坐标，具体的刀具长度由Z向对刀来协调。说明：G43：刀具长度补偿正补偿及H代码；G44：刀具长度负补偿及H代码；G49：取消刀具长度补偿用。H后跟两位数指定偏置号，在每个偏置号输入需要偏置的量。G00或G01 G43 Z_ H_ G00或G01 G44 Z_ H_G00或G01 G49 Z_如图刀具长度补偿。a情况：设定H01=2，则G44 H01；c情况：设定H02=-2，则G43 H02。【例8.5】应用刀具长度补偿指令编程的实例，如图中A点为程序的起点，加工路线为1-2-9。相对坐标参考程序：刀具以顺时针100r/min旋转，并快速奔向点(70,35)N02 G43 D01 Z-22 刀具正向补偿D01=e，并向下进给22mmN03 G01 Z-18 F500 刀具直线插补以500mm/min的速度向下进给18mmN04 G04 P20 刀具暂停进给20ms，以达到修光孔壁的目的N05 G00 Z18 刀具快速上移18mmN06 X30 Y-20 LF 刀具在XY平面上向点(30,-20)快速移动N07 G01 Z-33 F500 LF 刀具以直线插补和进给速度500mm/min的方式向下钻孔 N08 G00 D00 Z55 刀具快速向上移动55mm，并撤消刀长补偿指令N09 X-100 Y-15 M05 M02 LF 刀具在XY平面上向点(-100,15)快速移动，到位后程序运行结束五、子程序1.子程序指令格式 编程时，为了简化程序的编制，当一个工件上有相同的加工内容时，常用调子程序的方法进行编程。调用子程序的程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。调用子程序：子程序的编程格式：M98 PM98 P程序号程序号 L L调用次数调用次数%*子程序程序号。子程序体 M99 子程序结束并返回主程序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序。【例8.6】编制如图4.9所示零件的程序，零件上4个方槽的尺寸、形状相同，槽深2mm，槽宽10 2mm，未注圆角半径为R5，设起刀点为(0,0,200)。2.子程序编程举例%3321 (MAIN_PROGRAMM)N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 设置起刀点的位置N02 G00 X30.Y15.Z5.快速移至第一切削点上方N03 G91 S600 M03 相对坐标，主轴正转600r/minN004 M98 P10 调用子程序10%10 (SUB_PROGRAMM)N1 G01 Z-7.F50N2 X50.F150N3 Y30.N4 X-50.N5 Y-30.N6 G00 Z7 N07 G00 X-70.Y50.N08 M98 P10 N09 G00 X70.N010 M98 P10.N011 M05N012 G90 G00 X0 Y0 Z200N013 M02 一、比例缩放指令1.比例缩放指令格式 说明：X_ Y_ Z_ 为缩放中心标；P_ 缩放比例系数(千分之几)G50取消比例缩放 8.18.1.3 3 华中华中数控铣床数控铣床简化简化编程指令编程指令G51 X_ Y_ Z_ P_G51 X_ Y_ Z_ P_2.比例缩放编程举例【例8.7】如图所示的三 角形ABC，顶点为A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若D(50，50)为中心，放大2倍，则缩放程序为：G51 X50 Y50 P2执行该程序，将自动计算出A、B、C三点坐标数据为A（10，30），B（90，30），C（50，110）从而获得放大一倍的ABC。缩放不能用于补偿量，并且对A、B、C、U、V、W轴无效。二、镜像编程指令1.镜像编程指令格式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 说明：G24：建立镜像 G25：取消镜像。G24 XYZM98 PG25 XYZ2.镜像编程举例【例8.7】精铣如图4.12所示的4个形状相同、高5mm的凸起。设工件坐标原点位于工件上表面对称中心，刀具起始位置在工件坐标系(0,0,100)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)，%3332 (MAIN-PROGRAMM)N01 G90 G92 X0 Y0 Z100.设置起刀点N02 G00 Z1.刀具移至点(0,0,1)N03 S200 M03 主轴正转200r/minN04 G01 Z-5.F50 刀具移至点(0,0,1)N05 M98 P10 加工块1%10 (SUB-PROGRAMM)N1 G01 G41 D01 X6.84 Y18.794 F200 移至A点建刀补N2 X17.101 Y46.985 加工AB段N3 G02 X46.985 Y17.101 I-17.101 J-46.985加工BC段N4 G01 X18.794 Y6.84 加工CD段N5 G03 X0 Y20.I-18.794 J-46.985 加工DA段N6 G00 G40 X0 Y0 X轴镜像、加工块2N7 M99 N06 M21 M98 P10 加工块2N07 M22 M98 P10 Y轴镜像、加工块3N08 M23 取消镜像N09 M22 M98 P10 Y轴镜像、加工块4N010 M23 取消镜像N011 G90 G00 Z100N012 M05N013 M02三、旋转镜像编程指令1.旋转编程指令格式该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度，G68表示开始坐标系旋转，G69用于撤消旋转功能。编程格式：格式：G17 G68 X_Y_P_ G18 G68 X_Z_P_ G19 G68 Y_Z_P_ M98 P_ G69 说明：该组指令用于建立/取消旋转变换。其中：G68：建立旋转 G69：取消旋转 X、Y、Z：旋转中心的坐标值 P：旋转角度，单位是()，0 P 360。在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补（刀具半径补偿、长度补偿）；在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。G68、G69 为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。2.旋转编程举例【例8-8】如图所示零件，用旋转编程指令编程。图 旋转编程参考程序：%0068 ；主程序 N10 G92 X0 Y0 Z50 N15 G90 G17 M03 S600 N20 G43 Z-5 H02 N25 M98 P200 ；加工 N30 G68 X0 Y0 P45 ；旋转 45 N40 M98 P200 ；加工 N60 G68 X0 Y0 P90 ；旋转 90 N70 M98 P200 ；加工 N20 G49 Z50 N80 G69；取消旋转M05 M30 图 旋转编程%200 ；子程序(的加工程序)100 G41 G01 X20 Y-5 D02 F300 N105 Y0 N110 G02 X40 I10 N120 X30 I-5 N130 G03 X20 I-5 N140 G00 Y-6 N145 G40 X0 Y0 N150 M99图 旋转编程四、固定循环数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用称为固定循环的一个 G 代码程序段调用，从而简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80 G89 通常由下述6个动作构成.(见教材图8-19)：(1)X、Y轴定位。(2)定位到R点(定位方式取决于上次是G00还是G01)。(3)孔加工。(4)在孔底的动作。(5)退回到R点(参考点)。(6)快速返回到初始点。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和相对坐标(G91)表示，如图所示，其中图(a)是采用G90 的表示，图(b)是采用G91 的表示。固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式(G90 或G91)在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如：说明:该组指令用于控制孔加工固定循环。其中：G98：返回初始平面 G99：返回R点平面 G_ ：固定循环代码G73 G74 G76 和G81G89 之一 X、Y：加工起点到孔位的距离(G91)或孔位坐标(G90)R：初始点到R点的距离(G91)或R点的坐标(G90)Z、R：点到孔底的距离(G91)或孔底坐标(G90)Q：每次进给深度(G73/G83)I、J：刀具在轴反向位移增量(G76/G87)P：刀具在孔底的暂停时间 F：切削进给速度 L：固定循环的次数 G73、G74、G76 和 G81G89 是模态指令。G80 G01G03 等代码可以取消固定循环。1)G73 高速深孔加工循环例例8-98-9、使用G73 指令编制如教材图8-21所示深孔加工程序。设刀具起点距工件上表面 42mm 距孔底 80mm，在距工件上表面2mm处(R点)由快进转换为工进，每次进给深度10mm 每次退刀距离5mm。2)G74 反攻丝循环 例例8-108-10、使用G74 指令编制如图8-22所示反螺纹攻丝加工程序。设刀具起点距工件上表面 48mm，距孔底 60mm，在距工件上表面8mm处(R点)由快进转换为工进。3)G76 精镗循环例例8-118-11、使用G76 指令编制如图8-23所示精镗加工程序。设刀具起点距工件上表面 42mm，距孔底 50mm，在距工件上表面2mm处(R点)由快进转换为工进。4)G81 钻孔循环(中心钻)例例8-128-12、使用G81 指令编制如图8-24所示钻孔加工程序。设刀具起点距工件上表面 42mm，距孔底 50mm，在距工件上表面2mm处(R点)由快进转换为工进。5)G87 反镗循环例例8-13 8-13 使用G87 指令编制如图8-25所示反镗加工程序.。设刀具起点距工件上表面40mm 距孔底(R点)80mm。小结：小结：使用固定循环时应注意以下几点 (1)在固定循环指令前应使用M03 或M04 指令使主轴回转。(2)在固定循环程序段中 X,Y,Z,R数据应至少指令一个才能进行孔加工。(3)在使用控制主轴回转的固定循环(G74 G84 G86)中，如果连续加工一些孔间距比较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时，会出现在进入孔的切削动作前时，主轴还没有达到正常转速的情况，遇到这种情况时，应在各孔的加工动作之间插入G04 指令以获得时间。(4)当用 G00G03 指令注销固定循环时，若 G00G03 指令和固定循环出现在同一程序段，按后出现的指令运行。(5)在固定循环程序段中，如果指定了M，则在最初定位时送出M 信号，等待M 信号完成，才能进行孔加工循环。【例8.14】编写如图4.14所示零件内轮廓的精加工程序,刀具半径为8mm,编程原点建在工件中心上表面，用左刀补加工。8.1.4 数控铣床编程实例%0007N01 G90 G92 X0 Y0 Z100N02 T01N03 M03 S500N04 G00 G43 H01 Z5N05 G01 Z-5 F100N06 G41 G01 X40 Y0 D01 F200N07 Y30N08 X-40N09 Y-30N10 X40N11 Y2N12 G40 G01 X0 Y0N13 G49 G00 Z100 N14 M05N15 M30【例8-15】编写如图所示零件的精加工程序,编程原点建在左下角的上表面,用左刀补。%0001N01 G90 G92 X-10 Y-10 Z50N02 T01N03 M03 S1000 F80N04 G43 H01 G00 Z-5N05 G41 G01 X20 Y0 D01N06 G01 Y62N07 G02 X44 Y86 R24N08 G01 X96N09 G03 X120 Y62 R24N10 G01 Y40N11 X100 Y14N12 X0N13 G40 G01 X-10 Y-10N14 G49 G00 Z50 N15 M05N16 M30【例8-16】用6的刀具铣如图4.16所示“X、Y、Z”三个字母，深度为2mm，试编程。工件坐标系如图所示，设程序启动时刀心位于工件坐标系的（0，0，100）处，下刀速度为50mm/min，切削速度为150mm/min，主轴转速为1000r/min，编程过程中不用刀具半径补偿功能。%0003N01 G90 G92 X0 Y0 Z100N02 T01N03 M03 S1000N04 G43 H01 G00 Z5N05 G00 X10 Y10N06 G01 Z-2 F50N07 G01 X30 Y40 F150N08 Z2N09 G00 X10N10 G01 Z-2 F50N11 X30 Y10 F150N12 Z2N13 G00 X40 Y40N14 G01 Z-2 F50N15 X50 Y25 F150N16 Y10N17 Z2N18 G00 Y25N19 G01 Z-2 F50N20 X60 Y40 F150N21 Z2N22 G00 X70N23 G01 Z-2 F50N24 X90 F150N25 X70 Y10N26 X90N27 Z2N28 G00 X0 Y0N29G49 G00 Z100 N30 M05N31 M30思考与练习1.精铣图8、1和8、2所示的外轮廓。图图8、1 图图 8、22.用8的立铣刀加工图8、3和8、4所示零件,试编程。图图8、3 图图8、43.如图8、5所示，精铣内外轮廓面，试编程并进行加工。图8、54.图8、6零件有六个形状、尺寸相同的凸台，高6mm，试用子程序编制程序。图8、65.刀具半径补偿的作用是什么？使用刀具半径补偿有哪几步？在什么移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？6.根据所给图形读懂程序，在空白括弧中填写对应程序的注释。图8、7G92 X0 Y0 Z0-()G90 G00 X-65.0 Y-95.0 Z300.0-()G43 G01 Z-15.0 S800 M03 H01-()G41 G01 X-45.0 Y-75.0 D05 F120.0-()Y-40.0X-25.0G03 X-20.0 Y-15.0 I-16.0 J25.0-()G02 X20.0 I20.0 J15.0G03 X25.0 Y-40.0 I65.0 J0G01 X45.0Y-75.0X0 Y-65.0X-45.0 Y-75.0G40 X-65.0 Y-95.0 Z300.0M02 7.利用子程序编写图8、8零件的程序。图8、88.精铣图8-9、8-10所示的内部轮廓。图4.24内轮廓深4mm，用直径为8的铣刀。试编程。图8、9 图8、6 图8、109.如图凸台高度为4mm，试用镜像指令编程。本节结束创新消化学习