数控铣床基本操作

数控铣床基本操作学习目标 了解数控铣床指令。 了解数控铣床组成。 了解数控铣床的特点。 了解数控铣床的应用场合。 了解数控铣床的加工围。知识学习一、简单编程指令应用1G00 G01 例9-1 如图9-1所示,进给速度设为F=100mm/min, S=800r/min,其程序如下： 图9-1 直线插补O0721；N10 G90 G54 G00 X20 Y20; N20 S800 M03; N30 G01 Y50 F100;N40 X50;N50 Y20;N60 X20;N70 G00 X0 Y0 M05; N80 M30; 2G02、G03圆弧插补指令 G02G03指令使刀具按圆弧加工,G02指令刀具相对工件按顺时针方向加工圆弧,是顺圆弧插补指令,反之G03指令使刀具逆时针方向加工圆弧,是逆圆弧插补指令。图9-2 圆弧插补指令 其中：X、Y、Z表示圆弧终点坐标；I、J表示圆弧中心相对圆弧起点的坐标值；R表示圆弧半径,若圆弧180,则R 为正值；若圆180,则R为负值；F是圆弧插补的进给速度,它是刀具轨迹切线方向的进给速度。例9-2 对如图9-2的图形编程方法一：用I、J编程 G90G00 X42X32； G02X30 Y20J-12F200； G03X10 I-10方法二：用R编程G90 G00 X42 X32；G02 X30 Y20 k-12F200；图9-3 G90、G91指令G03 X10 k10；3G90绝对坐标指令, G91相对坐标指令。G90、G91表示运动轴的移动方式。使用绝对坐标指令G90,程序中的位移量用刀具的终点坐标表示。相对坐标指令G91用刀具运动的增量表示。如图9-3所示,表示刀具从A点到B点的移动,用以上两种方式的编程分别如下： G90G00X80Y150 G91G00X-120Y90这两种编程方式在程序中可以混用,编程员应根据实际情况灵活选用,加快编程速度,提高程序可靠性。二、工件坐标系的建立1G92 -设置加工坐标系格式：G92 X Y ZG92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。例7-3图9-4 G92命令 如图9-4所示, 先将刀具移至欲设工件坐标系的上方100mm处,执行下列程序,把工件坐标系设在商表面处。G92 X0 Y0 Z100; G90 G00 X_ Y_;图9-5G53选择机床坐标系2G53 -选择机床坐标系格式：G53 G90 X Y Z ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上,式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值,其尺寸均为负值。 如G53 G90 X-100 Y-100 Z-20则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图9-5所示。3G54、G55、G56、G57、G58、G59 选择16号工件坐标系格式：G54 G90 G00 X Y Z ；图9-6 工件坐标系该指令执行后,所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。6个工件坐标系皆以机床原点为参考点,分别以各自与机床原点的偏移量表示,需提前通过CRT/MDI方式输入机床部。这些坐标系存储在机床存贮器,在机床关机时仍然存在。 例9-4 在图9-6中,用 CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系：G54：X-50Y-50Z-10G55：X-100Y-100Z-20这时,建立了原点在O的G54加工坐标系和原点在O的G55加工坐标系。若执行下述程序段：N10G53G90X0Y0Z0N20G54G90G01X50Y0Z0F100N30G55G90G01X100Y0Z0F100则刀尖点的运动轨迹如图7-10中OAB所示。图9-7 工件坐标系例9-5 如图 9-7所示,对于A、B、C的定位程序如下：N10 G00 G90 G53; N20 X226.05 Y253.96; A孔定位N30 X341.85 Y253.96; B孔定位N40 X341.85 Y186.76; C孔定位从上面的程序可以看出,由于选择了机床零点作为编程零点,使程序计算工作量很大,且零件中的尺寸和编程尺寸完全不同,给检查带来了很大的不便。这时若采用工件坐标系,选择O1点作为工件坐标系G54的零点,则偏置尺寸为X-278.35,Y-186.76,这样程序就会大大简化,其程序如下：N10 G00 G90 G54; N20 X-52.3 Y67.2; A孔定位N30 X63.5 Y76.2; B孔定位N40 X63.5 Y0; C孔定位4 G92与G54G59的区别G92指令与G54G59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。G54G59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,它与刀具的当前位置无关,除非再通过MDI 方式修改。G92指令后虽有坐标值,但不产生轴的移动。若G54G59指令后有坐标值,轴将会移动到目的点。G92设定的坐标系在系统断电后,基准点将消失,下一次使用需重新设定。G54G59设定的坐标系无论电源关断否,都存在于系统存中,每一次直接调用即可。图9-8 刀具的半径补偿四、刀具半径补偿G41、G42刀具半径补偿指令G40刀具半径补偿取消指令。图9-9 刀具的补偿方向如用半径为R的刀具加工工件外形轮廓时如图9-8所示,刀具中心必须沿着与轮廓偏离R距离的轨道移动。刀具半径补偿计算就是根据轮廓和刀具半径R值计算出刀具中心轨迹,数据机床中的数控装置能自动根据R值算出刀心轨迹,并按刀心轨迹运动,这就是数控系统的刀具半径自动补偿功能。G41左刀偏指令,即顺着刀具前进方向看,刀具在工件的左边。G42右刀偏指令,即顺着刀具前进方向看,刀具在工件的右边如图9-9所示。当G41或G42程序段完成后,用G40消去偏置值,使刀具中心与编程轨迹重合。说明：X、Y、Z：建立刀具半径补偿运动的始点。G17刀具半径补偿平面为XY 平面G17刀具半径补偿平面为XY 平面G18刀具半径补偿平面为ZX 平面G19刀具半径补偿平面为YZ 平面 G41左刀补 如图9-9G42右刀补 如图9-9G40取消刀具半径补偿D偏置号,D后是多位自然数,每个偏置号都是存地址,在这些地址中存放刀具半径值。D00地址中的值永远是零。刀具半径补偿的建立,只能在G00或G01方式下完成,一旦建立了刀具半径补偿,在没被取消之前一直有效。例9-6 如图9-10所示,在XY平面使用半径补偿没有Z轴移动进行轮廓铣削, 程序如下：O0723；图9-10 半径补偿N10 G90 G54 G17 G00 X0 Y0 N20 S1000 M03;N30 G41 X20 Y10 D01;N40 G01 Y50 F100;N50 X50;N60 Y20;N70 X10;N80 G40 G00 X0 Y0 M05;N90 M30;说明：1刀具半径补偿的建立或取消,只能在G00或G01方式下完成,一旦建立了刀具半径偿补,在没被取消之前一直有效。2当刀具补偿号为D00时,等同于取消刀具半径补偿。3 一般情况下刀具半径补偿号要在刀补取消后才能比变幻,如果在补偿方式下变换补偿号,当前句目的地补偿量将按新的给定值,而当前局开始点补偿则不便。4刀具半径补偿可以利用在同一程序改变刀补大小实现粗、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+5在进行刀补的时候,向扩大刀具中心轨迹方向的补偿,对刀具直径的要求较小。对于缩小刀具中心轨迹方向的补偿,对刀具的直径有一定的要求,刀具的半径应当小于轮廓的最小半径,否则将形成刀路的自交叉或缩小成点的情况。6在偏置方式中如果有相邻两句或两句以上程序段无刀具补偿平面轴的移动,刀具就有可能将产生过切。五、刀具长度补偿G43、G44刀具长度偏置指令G49刀具长度偏置取消指令 当一个加工程序要使用几把不同刀具时,由于所选用的刀具长度各异,或者刀具磨损后长度发生变化,因而在同一坐标系,在Z值不变的情况下可能是刀具的端面在Z轴方向的实际位置有所不同,这就给编程带来了困难。为编程方便,调试刀具容易,就需要统一刀具长度方向定位基准,这样就产生了刀具长度偏置功能如图9-11所示。刀具长度偏置指令用于刀具轴向的补偿,它使刀具在Z方向上的实际位移量等于补偿轴终点坐标值加上或减去补偿值。G17刀具长度补偿轴为Z 轴G18刀具长度补偿轴为Y 轴G19刀具长度补偿轴为X 轴G49取消刀具长度补偿G43正向偏置G44负向偏置X, Y, Z G00/G01 的参数即刀补建立或取消的终点图9-11 刀具长度补偿的设定H刀具长度补偿偏置号。 H字是存地址,在该地址中装有刀具的偏置量刀柄锥部的基准面到刀尖的距离,该偏置量代表了刀补表中对应的长度补偿值。 G43 、G44 、G49指令都是模态代码可相互注销,并且G43 、G44只能在G00或G01方式完成,在没有被G49取消前一直有效。采用G43G44指令后,编程人员就不一定要知道实际使用的刀具长度,可按假定的刀具长度进行编程。或者在加工过程中,若刀具长度发生变化或更新刀具时,不需要变更程序,只要改变刀具长度偏置值即可。图9-12 刀具长度补偿例9-7 如图9-12,用装在主轴上的立铣刀加工、面,必须把刀具从基准面移近工件上表面,再作Z向切入进给,这两个动作程序如下：N1 G91 G00 G43 H01 Z-348；N2 G01 Z-12 F100；Ni G00 G49 Z360；N1句程序使主轴沿Z向以G00方按G91指令相对移动,移动距离为 -348+H01即-348+100=-248mm。N2句程序主轴Z向直线插补切入12mm,完成加工后。Ni句取消刀具长度补偿,主轴Z向移动距离360mm回到原始位置。例9-8 刀具补偿编程举例。如图9-12为用铣刀加工ABCDA轮廓线示意图,立铣刀装在主轴上,铣刀测量基准面到共建上表面的距离为350mm,要加工、面,必须把刀具从基准面移近工件表面,在作Z向切入进给。图中装刀的基准点是O,铣刀长度是100mm,半径是9mm,编写加工ABCDA轮廓线的程序：O0725N10 G92 X0 Y0 Z0； 设定坐标系N20 G91 G00 G41 D01 X200 Y200； 建立刀具半径补偿N30 G43 H01 Z-348； 建立刀具长度补偿N40 G01 Z-12 F100； Z向切入N50 Y30； 加工AB轮廓N60 X20； 加工BC轮廓N70 G02 X30 Y-30 I0 J-30； 加工CD轮廓 N80 G10 X-50； 加工DA轮廓 N90 G00 G49 Z-360； 取消长度补偿 N100 G40 X-200 Y-200； 取消长半径补偿回原点N110 M30； 程序结束六、固定循环指令G73,G74,G76,G81G89固定循环指令。1. 固定循环参数图9-13 固定循环的动作在数控加工中,一些典型的加工工序,如钻孔,一般需要快速接近工件、慢速钻孔、快速回退等固定的动作。又如在车螺纹时,需要切入、切螺纹、径向退出,再快速返回四个固定动作。将这些典型的、固定的几个连续动作,用一条G指令来代表,这样。只须用单一程序段的指令程序即可完成加工,这样的指令称为固定循环指令。一般固定循环由如下六个动作顺序组成如图9-13所示。动作1 X、Y轴定位初始点；动作2 快速移动到R点；动作3 切削进给；动作4 在孔底位置的动作；动作5 退回到R点；动作6 快速移动到初始点。格式： 其中： G98返回初始平面G99返回R 点平面G_ 钻孔方式,G73,G74,G76,G81G89等 G90方式 G91方式图9-14固定循环的G90、G91方式 X、Y 孔位置数据； Z 从R点到孔底的距离,以增量值指定 ； R 从初始点到R点的距离,以增量值指定 ； Q G83指定每次的切削量,G87指定移动量；P 在孔底的暂停时间；F切削进给速度；L16动作的重复次数。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标和相对坐标表示。如图9-14所示,其中图是采用G90 的表示,图是采用G91的表示。常见铣削固定循环功能及指令如表7-1所示表7-1 铣削固定循环功能及指令G代码功能在孔底位置的操作退刀操作用途G73间歇进给快速进给高速深孔钻循环G74切削进给暂停主轴正转切削进给反攻丝G76切削进给主轴准确停止快速进给精镗G80取消固定循环G81切削进给快速进给钻孔、锪孔G82切削进给暂停快速进给钻孔、阶梯镗孔G83间歇进给快速进给深孔钻循环G84切削进给暂停主轴反转切削进给攻丝G85切削进给切削进给镗削G86切削进给主轴停止快速进给镗削G87切削进给主轴正转快速进给背削G88切削进给暂停主轴停止手动镗削G89切削进给暂停切削进给镗削G98固定循环返回起始点G99固定特环返回R点2几个常用钻孔循环指令说明1钻孔循环G81、G83、G73如图9-15G81定点钻。G83深孔钻排屑,G73高速钻孔断屑, G83、 G73的q、d值意义相同,q表示每次背吃刀量,d表示退刀距离,是NC系统部设定的。到达E点的最后一次进刀时若干个q之后的剩余量,小于或等于q。G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_G99G98图9-15 钻孔循环G81、G83、G73G99G74 X_ Y_ Z_ P_ F_2攻丝循环G74左旋主轴顺时针旋转、G84右旋主轴逆时针旋转。G74 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_G99G98R 不小于7mmP 丝锥在螺纹孔底暂停时间mmF 进给速度=转数r/minX 螺距G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_G99G983镗孔循环G76、G81、G82 如图9-16所示G81适用于定点镗削。G76精镗孔循环,退刀时主轴停、定向并有让刀动作,避免擦伤孔壁,让刀由Q值设定。图9-16 镗孔循环G76、G81、G82G82适用于盲孔、台阶孔的加工,镗刀在孔底停止进给一段时间后退刀,暂停时间由P设定ms。4取消循环G803使用固定循环功能注意事项1在使用固定循环之前,必须用辅助功能使主轴旋转。在固定循环方式中,其程序段必须有X、Y、Z轴包括R的位置数据,否则不执行固定循环。2固定循环指令都是模态的,一旦指定,就一直保持有效,直到撤消固定循环指令出现。因此,在后面的连续加工中就不必重新指定。如果仅仅是某个孔加工数据发生变化如孔深变化,仅再写需要变化的数据即可。3撤消固定循环指令除了G80外,G00、G01、G02、G03也能起撤消作用,因此编程时要注意。4） 在固定循环方式中,G43、G44仍起着刀具长度补偿的作用。图9-17 固定循环应用举例5在固定循环运行中途,若复位或急停,这时孔加工方式和孔加工数据还被存储着,所以在开始加工时要特别注意,使固定循环剩余动作进行完或取消固定循环。 例9-9 如图9-17所示,工件要加工三种类型的孔：6个10mm通孔、4个20mm沉孔、3个50mm通孔。使用刀具代码分别为T1、T2、T3。Z轴主轴端面作为编程起始点,采用刀具长度补偿功能G43,三把刀的长度补偿值分别存入H1、H2、H3中。加工程序如下：N10 G92 X0 Y0 Z0； N20 G90 G00 Z200 N30 T1 M06； N40 G43 Z0 H1； T1长度补偿N50 S600 M03； N60 G99 G81 X100 Y-150 Z-123 R-77F120； 钻孔循环,钻1#孔,返回R面N70 Y-210； 钻2#孔,返回R面N80 G98 Y-270； 钻3#孔,返回初始面N90 G99 X560； 钻4#孔,返回R面N100 Y-210； 钻5#孔,返回R面N110 G98 Y-150； 钻6#孔,返回初始面N120 G00 X0 Y0 M05； N130 G49 Z200 取消长度补偿N140 T2 M06； 换刀 N150 G43 Z0 H2； T2刀具长度补偿N150 S300 M03； N170 G99 G82 X180 Y-180 Z-100 R-77 P300 F70；钻7#孔,孔底停300ms返回R面N180 G98 Y-240； 钻8#孔,返回初始面N190 G99 X480； 钻9#孔,返回R面N200 G98 Y-180； 钻10#孔,返回初始面N210 G00 X0 Y0 M05； N220 G49 Z200 取消长度补偿N230 T3 M00； 换刀N240 G43 Z0 H3； T3长度补偿N250 S200 M03；N260 G99 G85 X330 Y-150 Z-123 R-37 F50； 镗11#孔,返回R面N270 Y-210； 镗12#孔,返回R面N280 G98 Y-270； 镗13#孔,返回初始面N290 G90 G00 X0 Y0 M05； 返回参考点,主轴停N300 G49 Z0； 取消长度补偿N310 M30；9 / 9