数控铣床编程与操作概述

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控铣床编程与操作,4.1,数控,铣,床编程概述,数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。数控铣床的加工工艺范围广、工艺复杂、涉及的技术问题多。目前发展迅速的加工中心、柔性制造系统等都是在数控铣床的基础上产生、发展起来的。数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等，同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。,4.1.1,数控铣床的类型,1,数控铣床结构组成,2,数控铣床的分类,1.,数控铣床结构组成,1,）主轴伺服驱动系统,2,）进给伺服驱动系统,3,）数控装置,4,）机床本体,5,）辅助装置,2,数控铣床的分类,1,）按机床主轴布置形式分类,(1),立式数控铣床,(2),卧式数控铣床,(3),立卧两用数控铣床,(4),龙门式数控铣床,2,）按数控系统功能分类,(1),经济型数控铣床,(2),全功能型数控铣床,(3),高速铣削数控铣床,4.1.2,数控,铣,床的主要加工对象,1.,平面类零件,加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。,2.,变斜角类零件,加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。,3.,立体曲面类零件,加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。,4.1.3,数控,铣,床编程与加工特点,1,数控铣床编程特点,2,数控铣床加工特点,1,数控铣床编程特点,（,1,）数控铣削加工对象多为具有圆弧甚至非圆曲线轮廓及有曲面的零件，必须根据加工部位特点和曲面的类型特点确定刀具类型以及设计进给路线。,（,2,）在设置工件坐标系时要正确选择程序原点。在确定程序原点的位置时，不仅要便于对刀测量，而且要便于编程计算，必要时采用多程序原点编程。,（,3,）用立铣刀侧刃对零件内外轮廓表面加工时，为减少编程计算工作量及控制零件加工符合尺寸公差要求，常使用刀具半径补偿功能。,（,4,）轮廓加工时，应处理好刀具沿工件轮廓的切向切入和切向切出以及顺铣还是逆铣加工等问题；槽铣削加工时为便于下刀通常使用键槽刀并安排斜线下刀或螺旋线下刀。,（,5,）为避免刀具在下刀时与工件或夹具发生干涉或碰撞，应处理好安全高度和进给高度的,Z,轴位置。,（,6,）数控系统为简化编程，一般都提供固定循环功能，只不过不同的数控系统具有的固定循环种类、功能不同。如,FANUC,系统只有孔加工固定定循环，而,SIMENS,系统却有非常丰富的,CYCLE,循环，不但有孔加工固定定循环还有挖槽加工、平面加工、轮廓加工等各种固定循环。此外还有子程序及宏程序编程功能，几何图形的傹像、旋转、比例缩放编程功能，在编程时应充分利用，以提高编程效率。,2,数控铣床加工特点,（,1,）对零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。,（,2,）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。,（,3,）以加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件，如在卧式数控铣床上可方便地对箱体类零件进行钻孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削端面、挖槽等多道工序的加工。,（,4,）加工精度高、加工质量稳定可靠。,（,5,）生产效率高。一般可省去划线、中间检验等工作，可省去复杂的工装、减少对零件的安装、调整等工作。,（,6,）从切削原理讲，无论是端铣还是周铣都属于断续切削方式，因此对刀具的要求较高，如良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状态下，还要求有良好的红硬性。,4.2,数控铣床编程常用指令,4.2.1,数控,铣,床的坐标系与参考点,1,数控铣床坐标系,2,工件坐标系的建立,3,数控机床参考点,1,数控铣床坐标系,机床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的一固定坐标系。数控机床安装调试时，制造厂家在机床上设置了一个固定点，以这一点为坐标系原点而建立的坐标系为机床坐标系，该点称为机床原点。,编程坐标系是编程人员在对图纸上零件编程计算时建立的坐标系，程序中坐标数据就是基于该坐标系中的坐标值。在编程坐标系中不考虑与机床坐标系之间关系，也不考虑刀具动还是工件动，一律按刀具动编程。编程坐标系原点叫编程原点，由编程人员根据工件的形状、尺寸和定位基准等来选定。,工件坐标系又叫加工坐标系、工作坐标系，是在工件加工过程中用来描述刀具的刀位点相对工件运动轨迹的一个坐标系。工件坐标系原点叫工件原点。因为对刀后，工件原点就是编程原点，所以工件原点的选择方法与编程原点相同。,2,工件坐标系的建立指令,工件坐标系是当数控系统执行,G92,指令建立起来的坐标系或用,G54,G59,预置的坐标系。,1,）用,G92,指令建立工件坐标系,格式,G92 X_ Y_ Z_,；,其中：,X,、,Y,、,Z,为当前刀具刀位点在工件坐标系中的坐标值。,注意事项,使用,G92,指令建立工件坐标系注意事项：,X,、,Y,、,Z,值用绝对坐标值指定，有几个直线移动轴就对应设置几个坐标轴坐标值。,程序段单独一行，放在程序移动指令之前，一般放在首段。,用该指令建立工件坐标系，刀具以此点为程序起始点，加工之前，必须将刀具通过对刀移至这一点，工件加工完毕，刀具必须返回这一点。否则加工第二个工件就会出现尺寸错误。,用,G92,设定的工件坐标系，当执行该指令，就会在系统内部建立工件坐标系，刀具并不产生移动，机床断电工件坐标系就丢失。,2,）,用,G54,G59,预置工件坐标系,格式（以,G54,为例） ：,G54,此方式设定的工件坐标系与机床坐标系有关联，它将工件坐标系原点在机床坐标系中的绝对坐标值在调用前通过,MDI,方式预先输入,到数控系统相应的工件坐标系中，通过运行此指令来建立工件坐标系。在数控系统中，共有,6,个预定的工件坐标系，根据需要分别用,G54,G59,来选择。当工件尺寸很多且相对具有多个不同的标注基准时，可将其中几个基准点在机床坐标系中的坐标值通过,MDI,方式预先输入到系统中，作为,G54,G59,的坐标原点，一旦程序执行到,G54,G59,指令之一时，则该工件坐标系原点即为当前程序原点。后续程序段中的绝对坐标值均为相对此程序原点的坐标值。,注意事项,G54,G59,坐标系注意事项：,不能建立机床坐标系的数控机床不能使用,G54,G59,选择工件坐标系；,对用增量式位置检测元件的数控机床，开机必须返回参考点，建立机床坐标系后才可运行,G54,G59,指令建立工件坐标系；,选择工件坐标系必须在有移动指令的程序段之前或之中指定。,G54,G59,指令程序段可以和,G00,、,G01,指令组合，如执行,G54 G90 G01 X10 Y10,时，运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的,X10 Y10,点上。,3,）工件坐标系,G92,、,G54,、,G55,G59,使用区别,G54,G59,设置加工坐标系的方法是一样的，但在实际情况下，机床厂家为了用户的不同需要，在使用中有以下区别：,利用,G54,设置工件原点的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示为,G54,的设定值，且符号均为正；,利用,G55,G59,设置加工坐标系的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示零值。,G92,与,G54,G59,的区别,G92,指令与,G54,G59,指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。,G92,指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。,G54,G59,指令是通过,MDI,在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，断电不丢失，它与刀具的当前位置无关，除非再通过,MDI,方式修改。而,G92,设定的工件坐标系与刀具的当前位置有关，断电丢失。,3,数控铣床参考点,数控铣床都有一个参考点，这个参考点是由机床制造商设置在机床上的一个固定基准位置点，通过限位开关或传感器来建立。作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动的起始点。从实际意义上讲，机床零点是固定不变的，通常在机床各坐标轴正向极限。当机床启动后，机床通过返回参考点操作，来确定机床原点坐标位置，通常机床原点与参考点偏置距离是通过机床参数设置的，数控铣床大多将机床原点和参考点设置重合。,快速定位指令：,G00,功能：快速定位，属非切削加工指令。,指令格式,：,GOO X_Y_Z_,；,说明：指令中,X,、,Y,、,Z,地址后数值为快速定位目标点的坐标值，可绝对方式编程和增量方式编程。,如图，刀具由,A,点快速定位至,B,点。,绝对方式编程为：,G90 G00 X92. Y35.,；,增量方式编程为：,G91 G00 X62. Y-25.,；,快速定位若三轴或两轴同时移动时，移动轨迹不一定是直线，更多是一条折线。,4.2.2,加工平面的选择,坐标平面选择指令是,用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。,G17,表示选择,XY,平面，,G18,表示选择,ZX,平面，,G19,表示选择,YZ,平面。,各坐标平面如图所示。一般数控车床默认在,ZX,平面内加工，数控铣床上电激活为,G17,，默认在,XY,平面内加工。,X,Y,Z,G17,G18,G19,4.2.3,直线插补指令,G01,功能：该指令用来指令刀具在两点之间作直线插补移动。三轴联动插补时，加工空间直线；两轴联动插补时，加工平面直线。,指令格式：,G01 X_Y_Z_F_,；,说明,指令中,X,、,Y,、,Z,地址后数值为直线插补终点坐标值，可绝对方式编程和增量方式编程。如,图,刀具由,A,点直线插补至,B,点，,绝对值编程为：,G90 G01 Xx,b,Yy,b,Zz,b,Ff,；,增量值编程为：,G91 G01 X,（,x,b,-x,a,）,Y,（,y,b,-y,a,）,Z,（,z,b,-z,a,）,Ff,；,F,后的值为指令直线插补的进给速度，若三轴联动或两轴联动时，,F,值则为合成速度值。实际进给速度可用进给倍率修调。,G01,和,F,指令都是模态指令。,如进给速度,F,已在前段程序中给定并且不需改变时，本段程序中可不写出。若某轴没进给，则指令中可省略该轴坐标。,如,Y,、,Z,轴不进给可写成,G01 X_ F_,的形式。,例,假设刀具由程序原点出发沿,E-A-B-C-D-E,方向铣削轮廓外形，编程如下：,；,G90 G00 X0 Y0,；,E,G01 X-10. Y30. F80,；（,E,A,）,G91 X-40.,； （,A,B,）,Y-18.,； （,B,C,）,G90 X-22. Y0,； （,C,D,）,X0.,； （,D,E,）,.,；,4.2.4,圆弧插补指令,G02,、,G03,功能,：,指令刀具从起点沿圆弧切削到终点。当工件上有圆弧轮廓时，可用,G02,或,G03,指令圆弧切削加工。,G02,表示顺时针圆弧插补,G03,表示逆时针圆弧插补。,判断方法为：依据右手坐标系统，沿着垂直圆弧插补平面的第三轴负方向看去，顺时针的为,G02,，逆时针的为,G03,。,指令格式,G17 GO2/,（,G03,）,X,Y,I,J,/,（,R,）,F,；,G18 GO2/,（,G03,）,X,Z,I,K,/,（,R,）,F,；,G19 GO2/,（,G03,）,Y,Z,J,K,/,（,R,）,F,；,不同平面内顺逆圆判断,说 明,格式中,G17,、,G18,、,G19,指定圆弧插补平面，其中,G17,为,XY,平面，,G18,为,XZ,平面，,G19,为,YZ,平面。,X,、,Y,、,Z,后的值在,G90,方式时为圆弧终点坐标的绝对坐标值；在,G91,方式时，为圆弧终点相对圆弧起点的增量坐标值。,I,、,K,、,J,后的值为圆弧圆心点相对圆弧起点在,X,、,Y,、,Z,方向上的增量值。,I,、,J,、,K,坐标值一律使用增量值而与,G90,或,G91,方式无关。当用,R,编程时，由于规定相同圆弧起点、终点和圆弧半径的有两个插补走向相同的圆弧，如图,4-13,所示，为了区别二者，特规定当圆弧圆心角小于或等于,180,度时，,R,取正值；当圆弧圆心角大于,180,度时，,R,取负值。,例,R,编程应用举例，如图所示两段圆弧编程如下；,G17 G90 G03 X0 Y25. R-25. F80,（圆弧,1 A,到,B R,编程）,G17 G90 G03 X0 Y25. I0 J25.8,（圆弧,1 A,到,B I,、,J,编程）,G17 G90 G03 X0 Y25. R25. F80,（圆弧,2 A,到,B R,编程）,G17 G90 G03 X0 Y25. I-25. J0 F80,（圆弧,2 A,到,B I,、,J,编程）,从上例可看出：圆弧起点、终点和半径及圆弧走向相同的两段圆弧，编程时,I,、,J,值是不同的，这是因为两段圆弧的圆心不同所致。,用,R,编程时，如不用,+R/-R,就无法区分是哪段圆弧。,注意事项,圆弧插补编程时注意以下几点：,（,1,）,F,指定的进给速度为圆弧切向的进给速度；,（,2,）如果编程时同时指定,I,、,J,、,K,、,R,时，则根据,R,加工圆弧；如无,I,、,J,、,K,或,R,时，则刀具作直线运动；,（,3,）一般图样上都标注圆弧半径，为避免计算，优先使用,R,编程，但对于整圆编程，则不能用,R,编程，必须使用,I,、,J,、,K,编程。如用,R,编程，则不加工。,4.2.5,刀具补偿,数控铣床刀具补偿有两类：,一类是刀具半径补偿；,另一类是刀具长度补偿。,1.,刀具半径补偿,1,）刀具半径补偿的目的,在数控铣床上进行轮廓铣削时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与工件轮廓不重合，而是偏离一个刀具半径值。如果数控装置不具备刀具半径自动补偿功能，则编程人员必须按刀心运动轨迹编程，其数字计算相当复杂，且刀具直径变化时必须重新计算，修改程序，非常麻烦。对具备刀具半径自动补偿功能的数控机床，数控编程只需按工件轮廓进行，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。使用刀具半径补偿功能可简化程序编制，避免繁琐的数学计算，如利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。当刀具磨损后，可以通过修改刀补值而不必修改程序，同样可加工出合格产品等。,2,）刀具半径补偿指令,G41,，,G42,，,G40,刀具半径补偿指令包括：,G41,刀具半径左补偿。,G42,刀具半径右补。,G40,取消刀具半径补偿,刀具半径补偿建立格式,G41/,（,G42,）,G00/,（,G01,）,X,Y,D,（,F,）；,刀具半径补偿取消格式：,G40 G00/,（,G01,）,X,Y,F,）,；,G41/,（,G42,）,G00/,（,G01,）,X,Y,D00,（,F,）,；,说明,格式中,X,、,Y,地址后,的数值是建立补偿直线段的终点坐标值，可绝对编程或增量编程。,D,为刀具半径补偿寄存器地址字，用,D01,D99,来指定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。,在进行刀径补偿前，必须用,G17,或,G18,、,G19,指定刀径补偿是在哪个平面上进行。如指定,G17,补偿平面，刀补平面的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。,当刀补数据为负值时，则,G41,、,G42,功效互换。,G41,、,G42,指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。,G40,、,G41,、,G42,都是模态代码，可相互注销。但须注意,G41/G42,与,G40,须成对使用，刀补方式的切换必须在取削刀补后进行。,3,）刀具半径补偿的过程,刀具半径补偿过程分为三步：,（,1,）刀补的建立：在补偿平面内，当运行含有,G41/G42,刀补的运动指令，并且之前已指定一个刀具偏置值，那么刀具从起点接近工件的过程是一个刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。,（,2,）刀补进行：刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。,（,3,）刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。,刀补建立的条件,a,）在建立刀补程序段中或之前指定,G41,或,G42,指令。,b,）,用,G17,或,G18,、,G19,指定刀补平面。,c,）在补偿平面内至少有一轴的移动。,d,）刀补值已输入相应刀具偏置寄存器中并指定了这个补偿编号，但不能是,D00,。,e,）,刀补的建立须,在,G00,或,G01,模式下进行。（若用,G02,或,G03,，机床会报警；但是目前也有些数控机床也可用,G02,或,G03,）。,刀补取消的条件,a,）指令,G40,同时要有补偿平面内坐标轴的移动。,b,）刀具补偿号为,D00,。,4,）半径补偿时的过切现象与防止,加工时如果刀具移动受到空间限制，可以采用先补偿再下刀、先提刀再取消补偿的方法编制程序。,在刀具半径补偿保持模式下，可适当插入非插补平面内运动指令或无运动指令，但不能出现两个或两个以上连续程序段内无指定补偿平面内的坐标移动，否则会导致过切现象。非坐标轴移动指令大致有以下几种：,M,代码；,S,代码；暂停指令；某些,G,代码，如,G90,、,G91,，；非指定补偿平面坐标移动如：,G17 Z200.,；,当零件轮廓上出现与刀具半径不相适应的窄槽、小台阶、内侧圆弧等形状时，不宜采用刀具半径自动补偿功能。,2.,刀具长度补偿,1,）刀具长度补偿的目的,刀具长度补偿一般用于刀具轴向（,Z,方向）的补偿，它使刀具在,Z,方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时，可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，使刀具到达程序中给定的,Z,轴深度位置,。,2,）刀具长度补偿指令,G43,、,G44,、,G49,G43,刀具长度正补偿,G44,刀具长度负补偿,G49,取消刀具长度补偿,刀具长度补偿建立指令格式：,G00/,（,G01,）,G43/(G44) Z,H,F,；,刀具长度补偿取消指令格式：,G00/,（,G01,）,G49 Z,（,F,）；,或,G00/,（,G01,）,G43/,（,G44,）,Z,D00,；,其中,Z,为补偿轴的终点坐标值，可采用绝对编程或增量编程。,H,为刀具长度补偿存储器地址字。用,H01,H99,之一来指定，执行程序前应在,MDI,方式下将刀具长度补偿值输入到对应的长度补偿存储器中；,F,为采用,G01,直线插补进给速度。,G43,为刀具长度正补偿，当输入补偿值为正值时，刀具沿,Z,轴正向偏移；,G44,为刀具长度负补偿，当输入补偿值为正值时，刀具沿,Z,轴负正向偏移。,刀具长度补偿,执行,G43,时，,Z,实际,=Z,指令值,+,（,H,）,执行,G44,时，,Z,实际,=Z,指令值,-,（,H,）,使用说明,刀具长度补偿只用于刀具轴向方向的补偿，而对,X,轴、,Y,轴无效；刀长补偿建立的程序段中或之前必须指定,G43,或,G44,和刀具长度补偿偏置号，并且须在,G00,或,G01,模式下移动完成，不能在,G02,或,G03,模式下进行，否则机床会出现报警。,刀具长度补偿取消同样要在,Z,轴移动过程中完成，同样地要,在,G00,或,G01,模式下进行。,刀具长度补偿的建立和取消分别在工件切削之前和加工完成之后移动过程中完成。,G43,、,G44,、,G49,为模态指令，机床上电初始态为,G49,。,3,）刀具长度补偿指令的应用,当数控铣加工需用多把刀具完成时，则必须用刀具长度补偿来解决不同刀具长度的差异给加工带来的影响。,不管是抬刀还是下刀一律使用,G43,，此时，刀具长度补偿偏置寄存器里数值如设定正值，则为抬刀，如设定负值，则为下刀。,通过,G43,调用，比基准刀长的为抬刀，反之为下刀。,4,）刀补值的确定,刀具长度补偿值的确定不仅与刀具基准点和刀位点之间差值有关，也与使用,G54,G59,时工件原点在,Z,轴方向上偏置值设置有关。,工件原点偏置值输入,-L1,，刀补值输入,L2,使用工件测量头可以快速测出,L1,，使用机外对刀仪或对刀器可以快速测出每把刀具的长度,L2,。将,L1,输入到工件原点偏置存储器中，将每把刀器对应的不同,L2,值输入到各自的刀具补偿号地址中。这样，如果在下刀时未进行刀具长度补偿，则刀具基准点到达程序给定的,Z,轴坐标位置。执行刀补后，刀具正向偏移，刀位点到达,Z,轴给定位置。若图中,Z=20,是编程预期下刀的位置，程序中应写为,G90 G00 G43 Z20. H,；执行本程序段刀具的实际位置为,20-L1+L2=20-L3,。采用这种方法编程，若刀具自动回参考点，不能写成,G90 G49 G28 Z0,；因为取消刀补后，刀具基准点先回到工件坐标系原点，再返回参考点，刀具下降会引起撞刀事故发生。,Z,值应大于刀具安全高度的绝对坐标加程序中使用的最长刀具的刀补值之和。,工件原点偏置值输入,0,，刀补值输入,-L3,工件原点偏置值输入,0,，表示操作者没在,Z,轴方向进行工件原点偏置操作，此时工件坐标系原点在,Z,方向与机床坐标系原点重合。但因,-L3=-L1+L2,，执行程序时仍可产生正常的,Z,轴移动。此法适合于直接对刀的刀具测量方法，每把刀具安装后，刀具下降使刀位点与工件,Z0,表面刚好接触时，屏幕上显示的机床坐标系中的,Z,轴坐标值即为该刀具的长度补偿值。采用此方法编程，如需刀具自动返回参考点，一般写成,G90 G49 G28 Z0,；其中,Z,轴坐标值不能大于,0,，否则中间点超出,Z,轴行程极限。,工件原点偏置值输入,-L3,，刀补值输入,O,这种输入方法一般是选取程序中第一把刀或程序中长度最长的刀作为基准刀，测出,L3,后输入到工件原点偏置存储器中，而该刀的刀具长度补偿值输入,0,。操作者对刀时，当基准刀的刀位点与工件坐标系,Z0,表面刚好接触时，将,Z,轴相对坐标的显示值清除为零。其他刀具用同样方法对刀，但输入的刀补值为该刀具对刀时相对坐标显示值。,4.2.6,极坐标编程,1,功能,通常情况下使用直角坐标系，但对于一些圆周分布的孔类零件如法兰类零件以及图纸尺寸用半径和角度标注的零件，如果用极坐标编程可以省去大量的基点计算工作，起到简化编程的目的。,2,极坐标指令,G16,极坐标系指令有效,G15,极坐标系指令,取消,3,指令说明,（,1,）极坐标轴的方位取决于,G17,、,G18,、,G19,指定的加工平面。,当用,G17,指定加工平面时，,+X,轴为极轴，程序中的,X,坐标值为极半径，,Y,坐标值为极角；,当用,G18,指定加工平面时，,+Z,轴为极轴，程序中的,Z,坐标值为极半径，,X,坐标值为极角；,当用,G19,指定加工平面时，,+Y,轴为极轴，程序中的,Y,坐标值为极半径，,Z,坐标值为极角。,3,指令说明,（,2,）极坐标编程时，半径和角度均可以使用绝对值编程（用,G90,指令），也可使用增量值编程（用,G91,指令）；当用绝对值编程时，刀具从当前点移动到以工件坐标系原点为极坐标系原点所确定的极坐标位置；当用增量编程时，刀具将当前点作为极坐标系原点确定刀具移动到达的位置。,（,3,）极角正、负向规定。角度的正向是所选平面的第,1,轴正向的沿逆时针转动的转向，而负向是沿顺时针转动的转向。,（,4,）,G15,、,G16,为模态指令，可相互注销。,4,编程实例,图示为一正六边形，已知外接圆半径为,50mm,，采用极坐标编程。,程序,O2000,；,G17 G90 G54,；,G00 X100. Y100. M03 S800,；,Z-5.0,；,G41 X60. Y17.32 D01,；,G16 G01 X50. Y0 F100,；,Y-60.,；,Y-120.,；,Y-180.,；,Y-240.,；,Y-300.,；,Y-360.,；,G40 G00 X60. Y-17.32,；,Z300.,；,X100.Y100.M05,；,M30,；,4.2.7,子程序,1子程序的概念,在一个加工程序的若干位置上，如果包含有一连串在写法上完全相同或相似内容，为了简化程序可以把这些内容重复的程序段单独抽出，并按一定格式编成子程序，然后像主程序一样将它们存储到程序存储区中。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子程序，子程序执行完了又可以返回到主程序，继续执行后面的程序段,。,1,）子程序的嵌套,O6000,；,N1 G17 G54 G00 X_ Y_,；,N2 M03 S600,；,N3 Z60.,；,N4 G01 Z-5 F50,；,N5 M98 P600,；,N6 Z-10.0,；,；,；,；,N20 M30,；,O600,；,N1 G00 X_ Y_,；,N2 G01 X_,；,N3 Y_,；,N4 M98 P60,；,N5,；,N6 Z-10.0,；,；,N12 M98 P60,；,；,N15 M99,；,O60,；,N1 G00 X_ Y_,；,N2,G01 X_,；,N3,；,；,；,；,N10 M99,；,为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这称为子程序嵌套。编程中使用较多的是二重嵌套，其程序的执行如上图所示。,当零件上有若干处具有相同的轮廓形状。在这种情况下，只编写一个轮廓形状的子程序，然后用一个主程序来调用该子程序。,加工中反复出现具有相同轨迹的进给路线。被加工的零件从外形上看并无相同的轮廓，但需要刀具在某一区域分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用子程序就比较方便，此时通常要以增量方式编程。,2,）子程序应用注意事项,程序中的内容具有相对独立性，加工中心编写的程序往往包含许多独立的工序，有时工序之间的调,整也是允许的，为了优化加工顺序，把每一个独立的工序编写成一个子程序，主程序只有换刀和调用子程序等指令。,2,程序的格式与调用,1,）子程序的格式,O100,；,G91 G01 X_ Y_,；,X_,；,G02 X_ Y_ R_,；,；,；,M99,；,2,）子程序的调用,调用子程序的格式，,FANUC,系统有两种写法，早期系统为,M98P,L,_,；其中地址,P,后,4,位数为子程序号，地址,L,为子程序调用次数。若只调用一次，则可省略不写，系统允许重复调用次数,9999,次。,FANUC0-D,-,0i,系统等格式为,M98 P,调用次数和子程序号共用一个地址,P,，前三位为重复调用次数,(1,999,次,),，后四位为子程序号。所以不同的系统可能格式会所有不同，使用时参照使用说明书格式书写。,3,）子程序应用实例,主程序,O1244;,主程序名,G90 G17 G54 G00 X0 Y0 Z50.0;,建立工件坐标系,Z-28.0 M03 S600;,快移下刀,主轴以,600,转,/,分正转,M98 P100 ;,加工图,1,G51.1,X0 ;,关于,Y,轴镜像,M98 P100;,加工图,2,G51.1,Y0 ;,关于,X,轴镜像, Y,轴镜像模态有效,等效关于原点镜像,M98 P100;,加工图,3,G50.1,X0;,取消,Y,轴镜像,X,轴镜像模态有效,M98 P100;,加工图,4,G50.1,Y0;,取消,X,轴镜像,Z50.0 M05;,快移到,Z=50,处,主轴停,M30 ;,程序结束,子程序,O100,；,G41 X10. Y4. D01,；快移到（,10,，,4,）建立刀补,G01 Y30. F100.,；直线插补到（,10,，,30,）,X20.,；直线插补到（,20,，,30,）,G03 X30. Y20. I10.,；逆圆插补到（,30,，,20),G01 Y10.,；直线插补到（,30,，,10,）,X5.0,；直线插补到（,5,，,10,）,G40 G00 X0 Y0,；快移到（,0,，,0,）取消刀补,M99,；子程序结束返回主程序,4,）子程序使用注意事项,（,1,）,注意变换主、子程序间的模式代码，如,M,代码和,F,代码。从主程序调用子程序及子程序返回主程序的时候，属于同一组别的模态,G,代码的变化与主、子程序无关。,（,2,）,在半径补偿模式中的程序不能分支。,（,3,）,在子程序中常使用,G91,模式，因为使用,G90,模式将会使刀具在同一位置加工，要想在不同的位置加工相同的形状，只能一次次改变工件坐标系再调用子程序。,5,）子程序的特殊使用方法,（,1,）,子程序用,P,指令返回地址,如果在子程序的返回主程序程序段中加入,Pn,，则子程序将返回到主程序中程序段号为,n,的那个程序段，但这种情况只适用于存储器方式而不能用于纸带方式。,（,2,）,自动返回到程序头。如果在主程序（或子程序）中执行,M99,，则程序返回到程序开头的位置并继续执行程序。如果想返回到主程序中某目标程序段，这种情况下通常写成,/M99 Pn,，其执行过程犹如前述。还可以在使用,M99,的程序段前写入,/M02,或,/M30,以结束程序的调用。,（,3,）,用,M99L,；强制改变子程序的重复调用次数地址,L,中用,表示该子程序被调用的次数，它将强制改变主程序中对该子程序的调用次数。,如主程序中用,M98P_ _ _L99,；执行该子程序时遇到,/M99 L0,；若任选程序段开头位于“,OFF,”,的位置，则重复执行次数将改变为,0,次。,4.2.8,平面铣床固定循环,1循环概述,所谓循环就是指用于特定加工过程的参数化通用工艺子程序，如用于钻削、型腔切削或螺纹切削等。当用于各种具体加工过程时，只需设定相应的参数即可。不同的数控系统具有不同的固定循环功能，如,FANUC,系统只有孔加工固定循环。而,SINUMERIK,系统不但有孔加工循环、还有各种铣削固定循环。,2,铣削循环调用前提条件,调用和返回条件,：,铣削循环是独立于特定的坐标轴名而编程的。,调用铣削循环之前，必须激活刀具补偿；,如果在铣削循环中未提供某些参数，必须在零件程序中提供进给率，主轴速度和主轴旋转方向的值；,用于铣削样式或待加工凹槽的中心点坐标编程在矩形坐标系中；,循环调用前有效的,G,功能和当前编程的框架在循环过程中一直有效。,平面定义,调用铣削循环必须用,G17,、,G18,或,G19,选择加工平面，激活编程的坐标转换（零点偏置，旋转）从而定义目前加工坐标系。进给轴始终是该坐标系统的第三轴。,矩形槽铣削循环,POCKET3,1,）功能,通过设定相应参数可以铣削一个与坐标轴平行或成一夹角的矩形槽、腰形槽或者一个圆形凹槽。,此循环可以用于粗加工和精加工。,矩形槽铣削,2,）调用格式,POCKET3(_RTP,，,_RFP,，,_SDIS,，,_DP,，,_LENG,，,_WID,，,_CRAD,，,_PA,，,_PO,，,_STA,，,_MID,，,FAL,，,FALD,，,_FFP1,，,_FFD,，,_CDIR,，,_VARI,，,_MIDA,，,_AP1,，,_AP2,，,_AD,，,_RAD1,，,_DP1),3,）前提条件,调用程序中必须规定主轴的转速和转向。,循环调用前必须启动刀具补偿。否则，循环将终止而且报警,61000,“,无有效的刀具补偿,”,输出。,4,）参数,5,）参数说明,6,）操作顺序说明,（,1,）粗加工时的动作顺序：,使用,G0,回到返回平面的槽中心点，然后再同样以,G0,回到安全间隙前的参考平面。,随后根据所选的插入方式并考虑已编程的空白尺寸对槽进行加工。,（,2,）精加工时的动作顺序,从槽边缘开始精加工，直到到达槽底的精加工余量，然后对槽底进行精加工。如果其中某个精加工余量为零，则跳过此部分的精加工过程。,7,）编程举例,加工,上图,所示,一个在,XY,平面中的矩形槽，深度为,60mm,，宽,40mm,，拐角半径是,8mm,且深度为,17.5mm,。该槽和,X,轴的角度为零。槽边缘的精加工余量是,0.75mm,，槽底的精加工余量为,0.2mm,，添加于参考平面的,Z,轴的安全间隙为,0.5mm,。槽中心点位于,X60,，,Y40,，最大进给深度,4mm,。加工方向取决于在顺铣过程中的主轴的旋转方向。使用半径为,5mm,的铣刀。只进行一次粗加工。,程序,N10 G90 T1 D1 S600 M3,；,工艺数据设定,N20 G17 G0 X60 Y40 Z5,；,回到起始位置,N30 POCKET3 (5,，,0,，,0.5,，,-17.5,，,60,，,40,，,8,，,60,，,40,，,0,，,4,，,0.75,，,0.2,，,1000,，,750,，,0,，,11,，,5,，,),； 循环调用,N40 M30,；,程序结束,端面铣削循环,-CYCLE71,1,）功能,利用此循环，通过设定相应参数可以铣削任何矩形端面。循环识别粗加工,(,分步连续加工端面直至精加工,),和精加工,(,端面的最后一步加工,),。可以定义最大宽度和深度进给量。,2,）调用格式,CYCLE71(_RTP,，,_RFP,，,_SDIS,，,_DP,，,_PA,，,_PO,，,_LENG,，,_WID,，,_STA,，,_MID,，,_MIDA,，,_FDP,，,_FALD,，,_FFP1,，,_VARI,，,_FDP1),3,）前提条件,调用程序中必须规定主轴的转速和转向；循环运行时不带刀具半径补偿。深度进给在开口处进行。,4,）参数,5,）参数说明,6,）循环操作顺序,循环启动前到达的位置：,起始位置可以是任意位置，只需从该位置出发可以无碰撞地回到返回平面的中心点。,循环形成了以下的动作顺序：,使用,G00,回到当前位置高度的进给点，然后从该位置仍然使用,G00,回到安全间隙前的参考平面。可以使用,G00,，因为在开口处可以进行进给。可以采用不同的连续加工方式,(,在轴的一个方向或来回摆动,),。,(1),粗加工时的动作顺序,根据参数,_DP,，,_MID,和,_FALD,的编程值，可以在不同的平面中进行端面切削。,从上而下进行加工，即每次切除一平面后在开口处进行下一个深度进给,(,参数,FDP),。平面中连续加工的进给路径取决于参数,_LENG,，,_WID,，,_MIDA,，,_FDP,，,_FDP1,的值和有效刀具的半径。,加工最初路径时，应始终保证进给深度和,_MIDA,的值完全一致，以便进给宽度不大于最大允许值。这样刀具中心点不会始终在边缘上进给,(,仅当,_MIDA=,刀具半径时,),。刀具进给时超出边缘的尺寸始终等于刀具半径,- _MIDA,的值，即使只进行一次端面切削，即端面宽度,+,越程,-_MIDA,。内部计算宽度进给的,其它路径以便能够获得统一的路径宽度,(=_MIDA),。,(2),精加工时的动作顺序,精加工时，端面只在平面中切削一次。这表示在粗加工时必须选择精加工余量，以便剩余深度可以使用精加工刀具一次加工完成。,每次端面切削后，刀具将退回。返回行程编程在参数,_FDP,中。在一个方向加工时，刀具将在一个方向的返回行程为精加工余量,+,安全间隙，并快速回到下一起始点。,在一个方向粗加工时，刀具将返回到计算的进给,+,安全间隙位置。深度进给也在粗加工中相同的位置进行。,精加工结束后，刀具将返回到上次到达位置的返回平面,_RTP,。,编程举例,:,端面切削,循环调用的参数,:,返回平面,: 10mm,参考平面,: 0mm,安全间隙,: 2mm,铣削深度,: 11mm,矩形起始点,X=100mm Y=100mm,矩形尺寸,X=+60mm,、,Y=+40mm,平面中的旋转角度,10,最大进给深度,6mm,最大进给宽度,10mm,铣削路径结束时的返回行程,5mm,无精加工余量,端面加工进给率,4000mm/min,加工类型,:,粗加工，平行于,X,轴，方向可交替,由于刀刃的几何结构导致在最后切削时的超程,2mm,使用的铣刀半径为,10mm,。,程序,N10 T2 D2 M03 S600,；,N20 G17 G0 G90 G54 G94 F2000 X0 Y0 Z20,；回到起始位置,N30 CYCLE71 (10,，,0,，,2,，,-11,，,100,，,100,，,60,，,40,，,10,，,6,，,10,，,5,，,0,，,4000,，,31,，,2),；循环调用,N40 G0 G90 X0 Y0,；,N50 M30,；程序结束,4.2.9,缩放、旋转、镜像,1,比例缩放指令,G51,、,G50,2,图形旋转指令,G68,、,G69,3,可编程镜像指令,G50.1,G51.1,1,比例缩放指令,G51,、,G50,1,）指令功能,G51,比例缩放指令有效，使用图形缩放指令可实现用同一个程序加工出形状相同但尺寸不同的零件。,2,）指令格式,G51,指令格式有两种：,格式：,G51 X_Y_Z_P_,；（缩放开）,其中,X,、,Y,、,Z,为比例缩放中心坐标值，必须用绝对值指令，,P,为比例缩放倍数，各轴放大倍数相同，,P,取值范围由,0.001,999.999,。,格式：,G51 X,_,Y,_,Z,_,I,_,J,_,K,_,；,（,缩放开）,其中,X,、,Y,、,Z,为比例缩放中心坐标值，,I_J_K_,分别为,X,、,Y,、,Z,轴,的缩放比例系数。,I,、,J,、,K,不得用小数点编程，如,I2000,表示相对于缩放中心，,X,值放大,2,倍。,I-1000,表示相对于缩放中心，产生,X,坐标值镜像。,G51,既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。,G51,、,G50,为模态指令，可相互注销，,G50,为缩放功能关闭，为缺省值。,3,）使用说明,（,1,）,比例缩放对刀具半径补偿值，刀具长度补偿值和刀具偏置值无效，因此有刀补时，先缩放，然后进行刀具长度补偿、半径补偿。,（,2,）,如省略,(X,，,Y,，,Z),缩放中心，则以程序原点为缩放中心。,（,3,）,指定返回参考点（,G27,，,G28,，,G29,，,G30,）或坐标系设定（,G92,）的,G,代码之前，应取消比例缩放方式。,（,4,）,须在单独程序段中指明,G51,缩放开，,在图形放大或缩小之后,指定,G50,缩放关闭。,4,）应用举例,主程序,O1244,；主程序,G54 G17 G90 G00 X0 Y0 Z50.0,；,建立工件坐标系，快速到点（,0,，,0,，,50,）,Z-18.0 M03 S600,；,快移下刀,主轴以,600,转,/,分正转,M98 P100,；,调子程序加工图,1,G01 Z-28.0,；下刀到,Z-28.,G51 X15.0 Y15.0 P2.0,；图形缩放,放大,2,倍,M98 P100,；,调子程序加工图,2,G50,；取消缩放,G00 Z50.0 M05,；快移到,Z=50,处,M30,；程序结束,子程序,O100,；子程序名,G41 X10. Y4. D01,；快移到（,10,，,4,），建立刀补,G01 Y30. F100.,；直线插补到（,10,，,30,）,X20.,；直线插补到（,20,，,30,）,G03 X30. Y20. I10.,；逆圆插补到（,30,，,20,G01 Y10.,；直线插补到（,30,，,10,）,X5.0,；直线插补到（,5,，,10,）,G40 G00 X0 Y0,；快移到（,0,，,0,）取消刀补,M99,；子程序结束返回主程序,2,图形旋转指令,G68,、,G69,1,）指令功能,当零件具有若干个相同形状图形且图形具有围绕某一中心旋转特征时，可使用该指令来简化编程。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角度。通常和子程序一起使用。,2,）指令格式,G17 G68,X_ Y,_,R_,；,G18 G68 X_,_,Z_,_,R_,；,G19 G68 Y_,_,Z_,_,R_,；,3,）使用说明,以,X,、,Y,平面旋转为例，格式中,X,、,Y,为旋转中心的坐标值，应以绝对值（,G90,）指令，,R,为旋转角，若使用小数点编程，单位为度；若不使用小数点编程，则为最小设定单位，角度旋转范围为,360,，逆时针方向取正值；反之取负值。如果省略,(X,，,Y),，则以刀具当前位置为旋转中心。,G69,则是取消坐标旋转功能。,4,）应用举例,采用旋转指令编程，分别旋转,90,、,180,、,270,得到所需图形。刀具直径选,10,立铣刀,。,主程序,O1244,；,主程序名,G54 G17 G90 G00 X0 Y0 Z50.0;,建立工件坐标系,Z-28.0 M03 S600;,快移下刀,主轴以,600,转,/,分正转,M98 P100,；加工图,1,G68 X0 Y0 P90.0,；围绕工件坐标系原点旋转,90,。,M98 P100,；加工图,2,G69,；取消坐标系旋转,G68 X0 Y0 P180.0,；,围绕工件坐标系原点旋转,180,。,M98 P100,；,加工图,3,G69,；,取消坐标系旋转,G68 X0 Y0 P270.0,；,围绕工件坐标系原点旋转,270,。,M98 P100,；,加工图,4,G69,；,取消坐标系旋转,Z50.0 M05,；,快移到,Z=50,处,主轴停,M30,；,程序结束,子程序,O100,；,G41 X10. Y4. D01,；快移到（,10,，,4,）建立刀补,G01 Y30. F100.,；直线插补到（,10,，,30,）,X20.,；直线插补到（,20,，,30,）,G03 X30. Y20. I10.,；逆圆插补到（,30,，,20,）,G01 Y10.,；直线插补到（,30,，,10,）,X5.0,；直线插补到（,5,，,10,）,G40 G00 X0 Y0,；快移到（,0,，,0,）取消刀补,M99,；子程序结束返回主程序,3,可编程镜像,G50.1,G51.1,1,）指令功能,当工件,(,或某部分,),具有相对于某一轴对称的形状时，可以利用镜象功能和子程序的方法，简化编程。,镜像指令能将数控加工刀具轨迹沿某坐标轴作镜像变换而形成对称零件的刀具轨迹。,对称轴可以是,X,轴、,Y,轴,或,X,、,Y,轴。,2,）指令格式,G51.1 X_Y_Z_,建立镜像,（,M98 P_,）,G50.1 X_Y_Z_,取消镜像,；,3,）指令说明,建立镜像由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置（对称轴、线、点）,G50.1,G51.1,为模态指令，可相互注销，,G50.1,为缺省值。,有刀补时，先镜像,，然后进行刀具长度补偿、半径补偿。,4,）应用举例,主程序,O1244;,主程序名,G90 G17 G54 G00 X0 Y0 Z50.0;,建立工件坐标系,Z-28.0 M03 S600;,快移下刀,主轴以,600,转,/,分正转,M98 P100;,加工图,1,G51.1,X0;,关于,Y,轴镜像,M98 P100;,加工图,2,G51.1,Y0;,关于,X,轴镜像, Y,轴镜像模态有效,等效关于原点镜像,M98 P100;,加工图,3,G50.1,X0;,取消,Y,轴镜像,X,轴镜像模态有效,M98 P100;,加工图,4,G50.1,Y0;,取消,X,轴镜像,Z50.0 M05;,快移到,Z=50,处,主轴停止,M30;,程序结束,子程序,O100,；,G41 X10. Y4. D01,；快移到（,10,，,4,）建立刀补,G01 Y30. F100.,；直线插补到（,10,，,30,）,X20.,；直线插补到（,20,，,30,）,G03 X30. Y20. I10.,；逆圆插补到（,30,，,20,）,G01 Y10.,；直线插补到（,30,，,10,）,X5.0,；直线插补到（,5,，,10,）,G40 G00 X0 Y0,；快移到（,0,，,0,）取消刀补,M99,；子程序结束返回主程序,4.3,数控铣床操作简介,数控铣床所提供的各种功能，可以通过控制面板上的键盘操作得以实现。机床配备的数控系统不同，其控制面板的形式也不相同。控制面,板由数控系统控制面板（,CRT/MDI,）和机床操作面板两部分组成。一般来讲，不同制造厂家生产的数控机床，既便数控系统相同，机床操作面板也不相同。本节以,FANUC-0iM,数控系统为例。介绍数控系统面板、机床操作面板按键功能及其操作。,4.3.1,数控铣床的操作面板,1,FANUC-0i,数控系统操作面板,FANUC-0i,数控系统操作面板,2,说明,（,1,）工作方式选择按键或旋钮,（,2,）程序运行控制开关,（,3,）机床主轴手动控制开关,（,4,）手动移动机床各轴按键或旋钮,（,5,）速度修调按键或旋钮,（,6,）程序调试控制开关及按键,（,7,）电源控制开关及按钮,（,8,）各种状态及报警指示灯,（,9,）辅助控制按键或旋钮,4.3.2,数控铣床的操作方法,1,开机、关机操作,2,手动操作机床,3,启动程序加工零件,4,程序调试操作,5,程序的检索与编辑（删除、插入与修改）,6,程序、参数录入操作,7,数控铣床对刀操作,4.3.3,数控铣床刀具类型及选用原则,1,数控铣削刀具类型,2,选择铣刀应遵循的原则,1,数控铣刀具类型,（,1,）面铣刀,（,2,）立铣刀,（,3,）键槽铣刀,2,选择铣刀应遵循以下几条原则,(1),选取的刀具类型应与加工表面的形状相适应。,(2),选取的刀具尺寸应与被加工工件表面尺寸大小相适应,。,(3),刀具材料与零件材料、表面质量和生产效率相适应,。,4.4,数控铣床零件加工编程实例,1,.,型腔类零件编程,2,.,端盖类零件编