FANUC系统数控车床编程与操作.ppt

FANUC系统数控编程与操作 车床 编制 姜仁义 一 数控机床的基础知识 数控机床的起源 1947年由美国帕森斯公司在研制直升机叶片轮廓为提高精度和效率 提出了数控机床的初始设想 1949年由帕森斯公司和麻省理工学院开始研究 在1952年研制成世界第一台数控机床 三坐标铣床 我国于1958年由清华大学研制成第一台数控机床 三坐标铣床 二 什么是数控 数控是数字控制的简称 英文缩写为NC 随着发展目前数控一般都采专用计算机实现数字控制 也称CNC 三 数控机床的基本概念 1 数控与编程的定义 1 数控 用数字化信号对机床的运动及其加工过程控制的一种方法 2 编程 从零件图样到加工信息用规定的代码按一定的书写格式编写成加工程序单 称为数控编程 2 数控机床的工作原理 数控机床加工原理是将预先编好的加工程序以数据的形式输入到机床内 系统通过译码 数据处理 插补运算 最终实现零件的加工 零件工艺分析 编写加工程序 输入到数控系统内 控制机床运动 完成零件加工 3 数控的功能分类 1 简易数控机床 2 经济型数控机床 3 全功能型数控机床 4 车铣复合数控机床 4 数控机床的控制分类 1 开环控制数控机床 没有反馈装置 控制精度低 2 半闭环控制 在伺服电机后面安装反馈装置 如绝对 增量编码器 控制精度较高 3 全闭环控制 反馈装置安装在工作台上 直接反应工作台的位移 如光栅尺 控制精度更高 四 世界主流数控系统介绍 1 FANUC 发那克 日本2 OKUMA 奥克玛 日本3 MITSUBISHI 三菱 日本4 MAZAK 马扎克 日本5 DASEN 大森 日本6 BROTHER 兄弟 日本7 TOSHBI 东芝 日本8 SIEMENS 西门子 德国9 HEIDENHAIN 海得汉 德国10 FAGOR 发格 西班牙11 HAAS 哈斯 美国12 NUM 纽姆 法国13 HNC 华中 中国14 GSK 广州数控 中国15 KND 凯恩帝 中国 二 编程部分 一 编程的种类 1 手工编程 手工编写加工程序 2 自动编程 通过软件自动生成加工程序 如 UG Pro E Matercam 二 编程特点 1 绝对值编程2 增量值编程3 混合式编程 为减少数值运算 避免程序出现错误 故均采用混合式编程 三 程序结构 1 程序号2 程序内容 由若干个程序段组成 3 程序结束 四 代码介绍 1 G准备功能代码分为模态和非模态的 模态 只要不被同组代码所取代 持续有效 只输入一次 以后的程序若还是执行此代码 程序中就不用再输入了 非模态 只在现单节有效 若想下一段程序有效 必须再次输入 2 M辅助功能代码分为标准的M代码和特定的M代码 特定的M代码根据机床的功能由厂家而定 3 T刀具功能代码 如T0101 表示选用1号刀具 1号刀具偏置 4 F进给功能代码 分为mm r 表示每转的进给量mm min 表示每分钟的进给量 5 S主轴功能代码 1 r min表示主轴每分钟的转数 2 m min表示切削速度 每分钟多少米 限用于G96恒限速切削 G代码详解 G00快速定位机床由设定的最快速度进行程序坐标点的定位 FANUC系统由参数1420 设定最高移动速度 单位为m min G01直线插补由程序中给定的速度进行直线或斜线插补 单位为mm r或mm min 在采用每转进给时 也能计算出每分钟进给 由每转进给值乘以转速 如采用每分钟进给同样也能计算出每转进给 每分钟进给值除以转数 注 1422 参数中设定最大的切削速度 单位为m min 只有在特定情况下修改 如加工大的螺距 G02顺时针圆弧插补 和时钟的转向相同的方向为顺时针 判断方法1 编程时辨别方法是以后刀架为依据 后刀架用什么指令前刀架就用什么指令 切忌以前刀架去判断 方法2 以图纸的中心线为准 按图纸的上半部分编程 G03逆时针圆弧插补 判断方法与G02相同 G04暂停指令G04为程序的暂停 格式为G04X或G04U或G04P X和U的单位为秒 P的单位为毫秒 如 G04X1 表示暂停1秒G04U1 表示暂停1秒G04P1000 表示暂停1秒 注 有的机床在主轴停止状态下不执行暂停指令 只有在主轴旋转下才执行 G07圆柱插补只有机床在带有C轴功能下才能使用 C轴 主轴可以做分度 G10可编程数据输入1 可以执行参数的输入 格式G10L50N P R L50代表参数的输入 N代表要选择的参数号 P代表要选择的轴P1表示选择X轴 P2为Z轴 R代表修改的数值 如选择的不是跟轴有关的参数 P值不要输入 2 G10P X Z R Q P代表磨耗值或形状值 如P1则表示要修改001的磨耗 如果P1的前面 10000 那就代表形状的修改 P10001表示修改001的形状值 X和Z分别代表绝对值的输入 若选用增量值输入 用U或W表示 R代表刀尖半径 Q代表刀尖方向 3 G10L2P X Z L2代表工件坐标系选择 P代表所选择的坐标系 P1表示选择G54坐标 P1 P6 对应的G54 G59 X和Z代表要输入的值 G11可编程数据输入取消在执行完G10之后执行G11 取消G10输入状态 G17 G19加工平面选择G17代表XY平面 G18为XZ平面 G19为YZ平面 车床都是采用G18 XZ平面 开机默认 无需输入 G20英制输入 每英寸等于25 4mm G21公制输入开机默认 无需输入G22行程检测开关打开G23行程检测开关关闭G25主轴速度波动检测开G26主轴速度波动检测关G27返回参考点检测 基本不用 G28返回机床参考点格式G28U0W0采用增量编码器的机床执行G28时是靠压行程开关去完成 而绝对编码器的机床在执行G28时是返回到参数设定的值 1240 参数设定机床参考点 G30返回第二 第三 第四参考点格式G30PIU0W0 PI表示第二参考点 P2表示 第三参考点 P3表示第四参考点 数值由参数设定 依次对应的参数是 1241 1242 1243 参数 G32单步螺纹车削格式 G32Z 100 F2 F代表螺距 G32也可以执行连续的螺纹车削 格式 G32Z 30 F2 G32X50 Z 50 F2 G32Z 80 F2 也可以执行端面螺纹的加工格式 G0X50 Z 0 5 G32X20 F2 G0Z2 X50 Z 1 G32X20 F2 G0Z100 G32还可以通过主轴分度的功能执行多头螺纹的加工格式 G32Z F Q Q代表主轴旋转的角度 无小数点 比如主轴分度180度 Q为180000 注 由3451 参数 0号参数控制主轴是否执行分度功能 1为执行 0为不执行 列举实例 通过宏程序加工一个右旋80头 左旋80头的螺纹 O0024M3S30T101 1 0G0X206 Z15 N10 2 204 2WHILE 2GE202 2 DO1G0X 2G32Z 150 Q 1F237 G32Z15 Q 1F237 2 2 1END1 1 1 4500IF 1LE355500 GOTO10G0Z200 M30通过主轴分度功能G32还可以加工8字油沟 注意 螺距大 转数低 G32还可以执行中间切入的螺纹加工 要注意的是要用G32格式45度切入 再45度切出 以预防扎刀 注 在加工螺纹时出现乱扣现象 排除不是程序的问题后 1 要查看主轴的编码器的定位销是否串动 2 编码器是否损坏 3 主轴皮带是否打滑和断裂 G34变螺距螺纹车削格式 G34Z F K K代表主轴每转一圈所增加的螺距差 K为负值时表示主轴每转一圈所减小的螺距差 若K为1时 表示主轴每转一圈就增加1个螺距 G41刀尖圆弧半径左补偿 判断左右补偿都是依据后置刀架去判断后刀架用什么补偿前刀架就用什么 判断方法是 顺着刀具的运动方向看 刀具所在工件的左边或右边 左为G41 右为G42 包括判断刀尖假象的8个方向也是以后刀架为准 G42刀尖圆弧半径右补偿 判断方法同G41一样 G40刀尖圆弧半径的取消 G50浮动坐标系的建立和主轴最高转数的限制浮动坐标系的建立方法 比如工件的直径为50 手轮方式刀尖靠在外圆 在相对坐标U值清零 手轮方式摇到相对坐标X轴100的位置 MDI方式下输入X150 对Z轴的方法同对X轴的方法相同 以此刀为基准刀 对其他刀时参照相对坐标的数值去反 在程序的开头应先输入G50X150 Z150 程序结束后 刀具也应该停止在此位置 切忌不可移动位置 如移动了位置后再启动程序 容易发生撞车事故 主轴最高转数的限制 在使用G96恒限速时 随着切削直径的减小 主轴的转数会不断的升高 所以用G50限制最高转数 必须在G96之前输入 格式 G50S2000 表示主轴转数每分最高2000转 坐标系 G52局部坐标系的设定 不使用 G53机械坐标系 不使用 G54工件坐标系 机床默认为G54工件坐标系 无需输入 如选用其他坐标系 程序里必须输入要执行的坐标系 如G55 G59 G55 G59工件坐标系 为简化编程和最大的满足零件的加工需求 应灵活运用工件坐标系 举例 如运用G54 G59功能再配合子程序调用功能或宏程序功能加工带有多处切槽或多次切断的工件时都很方便 效率也高 注 如机床的G54里Z向输入 1 而想在G55坐标系相对G54坐标再进一个 那G55坐标系中Z向就为 2 而不是输入 1 宏指令 G65宏程序非模态调用格式 G65P X Z A B C L G65为自变量 直接对相对应的变量号赋值 被调用的程序内无需再赋值 X对应 24 Z对应 26 A对应 1 B对应 2 C对应 3 L表示被调用的次数 如不输入L 表示只调用一次 无需输入 P表示被调用的程序号 如果被调用的程序号为9000以后 而再用参数把9000以后的程序隐藏 那么机床只运行被调用的程序 但看不到被调用程序的内容 注 被调用的程序最多可以4级嵌套 被调用的程序可以再执行程序调用 被调用的程序结束符为M99 G66宏程序模态调用 格式相同 但不同于G65的是G66为模态调用 当执行完被调用的程序 返回到主程序时 若主程序段出现轴移动 如G0或G1 那么它执行完轴移动后再去调用宏程序 直到主程序中出现G67 才能停止调用 G67取消宏程序模态调用 镜像功能 G68镜像开打开镜像功能时 X轴的正向为负 负向为正 此功能仅限于带有双刀架的机床上G69镜像关 循环指令 G71粗车循环格式 G71U R G71P Q U W F 第一行G71中的U代表X向每次粗车量的 半径值表示 R代表退刀量 第二行G71中的P代表粗加工程序中第一个程序段的顺序号 Q代表粗加工程序中最后一个程序段的顺序号 U代表X向精车留量 为半径值表示 W代表Z向精车留量 F代表粗车的走刀量 完整的格式为 G0X100 Z3 G71U1 5R0 5 G71P1Q100U0 4W0 1F0 3 N1G0X50 N100G0X100 G72端面粗车循环格式 G72W R G72P Q U W F 与G71不同的是G72格式第一行中的W代表Z向的每次粗车量 其余的代码指令时一样的 注 编程思路也有所不同 G72是从后往前编 就是确定了图纸的加工线路以后 从终点向起点编写程序 做粗车时是从端面开始下刀 从前向后走 当粗加工完成给精车留量时 刀具再从后先前走 目的是为了精车的留量均匀 当实行精车时 走刀路线也是从后往前走 G73仿形粗车循环格式 G73U W R G73P Q U W F 第一行中的U值代表毛坯总的去除量 用最大直径减最小直径再除以2 就是U值 W值根据工件的形状可以随意给 如果端面量比较大 那么W值就相对大一些 如果量很小 W值可以取小一些 有些情况下W可以不要 直接取0值 R值代表循环的次数 无小数点输入 R值越大 循环次数越多 每次的吃刀量也就越小 反之亦然 G70精车循环格式 G70P Q S F 执行G71 G73的精车循环 注 在G71 G73循环的程序中即便输入了G41或G42也不进行刀尖半径的补偿 只有在G70精车循环中才执行 所以在加工凹圆弧时要注意出现过切现象 同样在执行粗车循环的程序段内的S和F值为无效 只有在G70精车中有效 避免出现过切和欠切现象可以通过修改参数5012 4 1 让G71 G72 G73执行半精加工时执行刀尖半径补偿 执行G71 G73指令加工外径时 其循环前的定位点必须大于毛坯尺寸 加工内孔时 定位点必须小于毛坯尺寸的最小孔径 执行G71粗车循环时的第一个程序段必须为X向的单轴移动 G72端面粗车循环时的第一个程序段必须为Z向的单轴移动 G74端面切槽循环格式G74R G74X Z P Q R F G74为断续进刀 目的是为了保证排削流畅和减少刀具阻力 避免扎刀 第一行中的R值代表每次切深的回退量 即退刀量 第二行中的X代表X向的终点坐标 Z为Z向的终点坐标 P为X向的每次吃刀量 无小数点输入 即P1000 1mm Q为Z向的每次吃刀量 无小数点输入 R为X向的退刀量 退刀时为了避免刀具撞到工件 第二行中的R值要慎用 或根本不用 F为走刀量 合理运用G74功能也可以实现端面等距槽的加工和端面钻孔循环 注 在使用端面切槽循环和端面等距槽加工时要正确计算刀宽 否则将会造成工件报废 列举实例 1 端面槽加工 直径 20加工到 50 槽深为10mm的端面槽 刀宽为5mm 以内侧刀尖为对刀点 由内向外加工程序G0X20 Z1 G74R0 2 G74X40 Z 10 P4500Q2000F0 2 G0Z100 M30 2 钻孔循环 钻 20 深30的孔程序 G0X0Z5 G74R0 5 G74Z 30 Q3000F0 2 G0Z100 M30 G75径向切槽循环与G74不同的是若使用钻孔循环功能只有在带有动力头的刀架和主轴有C轴功能的机床上才能实现 3 等距槽加工 直径 150加工到 100 槽宽为5mm 间距为10mm 刀宽为5mm 以外侧刀尖为对刀点 由外向内加工 程序 G0X160 Z 20 G75R0 1G75X80 Z 100 P1000Q15000F0 2G0Z100 M30 G76螺纹复式循环G76为斜进式进刀 单刀刃进行切削 赶刀切削 其目的是为了较少刀具抗力 避免出现扎刀 崩刀 只有在加工比较大的螺距时才使用 格式 G76P Q R G76X Z P Q R F 第一行中P值由六位数组成 头两位为精车次数 中间两位为尾退量 后两位为螺纹刀的角度 Q为粗车时的最小吃刀量 半径值表示 代表单边吃深 无小数点输入 R为精车留量 半径值表示 代表单边留量 带小数点 第二行中X位X向的终点坐标 Z为Z向的终点坐标 P为牙高 半径值表示 代表单边吃深 无小数点输入 Q为第一刀的吃深 半径值表示 代表单边吃深 无小数点输入 R为大小径的半径差 只有加工锥螺纹时使用 F为螺距 G83钻孔循环格式 G83Z Q P R K F Z为钻孔深度 Q为每次钻深 无小数点输入 P为暂停时间 无小数点输入 R为安全平面到起点的距离 数控铣或车铣中心使用 数控车床基本不用 K为钻孔的次数 数控铣或车铣中心使用 数控车床基本不用 F为进给量 注 在加工深孔时为了实现断削 排削 5114 参数设定每次钻深后的回退距离 无小数点输入 G84刚性攻丝循环格式 G84Z F Z为攻丝深度 F为螺距 攻丝循环的执行动作 主轴正转 丝锥加工到尺寸 主轴暂停 主轴反转 丝锥退出 注 在执行G70 G84的循环指令时先输入循环的定位点 即G0或G1 当循环结束后 先返回到定位点后再执行下面的程序 G80取消钻孔循环 G90单一车削循环格式 G90X Z F X和Z为地址值 即绝对值坐标 F为进给量 执行一段程序机床实现4个动作 X向尺寸快速定位 切削 以切削方式退出 Z向定位 程序 G0X100 Z2 G90X95 Z 50 F0 3 X92 X90 G0X150 Z150 实线为切削方式 虚线为快速定位方式 G90锥面单一切削循环格式 G90X Z R F R为大小径之差 半径值表示 在编程时只给出X向的终点坐标 起点坐标通过R值机床自动计算 R带正负号 判断正负的方法是X值的终点尺寸相对于起点尺寸 终点尺寸大于起点尺寸R为负值 终点尺寸小于起点尺寸R为正值 如图1 加工1 5的锥面 程序如下 G0X85 Z2 G90X70 Z 100 R 10 2F0 3 X60 X50 G0X100 Z100 M30 G92单一螺纹循环格式 G92X Z F X和Z为地址值即绝对值坐标 F为螺距 执行一段程序机床实现4个动作 X向尺寸快速定位 切削 以快退方式退出 Z向定位 若加工无退刀槽螺纹实现螺纹的尾退功能时 5130 参数设置尾退量 5131 参数设置尾退角度 走刀方式见下图2 G92单一锥面螺纹循环格式 G92X Z R F 与G90不同的是G92的F为螺距 列举实例 加工如图3的螺纹 螺距为2MM 程序如下 G0X25 Z5 G92X27 Z 52 R1 78F2 X28 X28 38 G0X100 Z100 M30 G94端面单一循环格式 G94X Z F 除走刀路线不与G90和G92不同 其余基本相同 G94锥面单一循环格式 G94X Z R F 除走刀路线不与G90和G92不同 其余基本相同 G94端面单一循环走刀路径见下图4 G96恒线速切削格式 G96S S为切削速度 单位为m min 在车削球面或端面时为保证表面粗糙度时执行G96功能 为了保证恒线速的一致 主轴的转数会随着径向的尺寸变化而变化 径向尺寸越小 主轴转数越高 反之亦然 注 G96为模态代码 线速度的计算公式为 VC DN 1000主轴速度的计算 N 1000VC DG97取消恒线速格式 G97S 即取消G96恒线速功能 S为主轴r min 注 G97为模态功能 G98每分钟进给G99每转进给注 3402 参数 4位为开机默认方式 0为每转进给G99 1为每分钟进给G98 M代码详解 M0暂停功能被执行的程序段中包含M0时 当运行到此程序段时执行程序的暂停 再按动循环启动按钮 程序继续执行 M1有条件暂停当机床面板上的M1按钮被按下时此功能有效 执行的动作与M0相同 M2程序结束 M3主轴正转M4主轴反转M5主轴停M8冷却液开M9冷却液关M10主轴液压卡盘夹紧M11主轴液压卡盘松开 子程序 M98调用子程序格式 M98PXXXXXXXX P指令由八位数组成 前四位表示调用次数 后四位表示被调用的子程序号 如O1234号的程序调用3次 格式为M98P00031234 前导零可以省略 可简写为 M98P31234 若只调用1次 可以不输入被调用的次数 直接输入被调用的子程序 子程序最多可以被调用9999次 子程序最多可以4级嵌套 即子程序中可以再去调用子程序 M99返回主程序被调用子程序的结尾必须为M99 返回到主程序中后主程序再继续执行下面的程序 宏程序 1 FANUC系统变量号为 表示 1 33为局部变量 局部变量只能用在宏程序中存储数据 例如运算结果 当断电时局部变量被初始化为空 调用宏程序时自变量对局部变量赋值 即通过G65对对应的变量号进行赋值 如G65P9001A50 被调用的程序中 1就等于50 也可以在程序中直接对 1 33进行赋值 如 1 50 100 199为公共变量 当系统断电后初始化为空 500 999为公共变量 当系统断电后数据被保存 不丢失 1000以上为系统变量 2 常用的运算符号及功能 运算符号含义EQ等于NE不等于GT大于GE大于或等于LT小于LE小于或等于 功能格式正弦SIN余弦COS正切TAN绝对值ABS平方根SQRT舍入ROUND上取整FIX下取整FUP 条件表达和循环 1 无条件转移 GOTOn N为要转移的程序段 GOTO10表示转移到N10段的程序 2 有条件转移 IF 条件表达 GOTO10 当指定的条件表达式满足时 转移到标有顺序号N的程序段 如果指定的条件表达式不满足时 执行下个程序段 IF 1LE1 GOTO1 如果条件满足 1小于或等于1的话 那么就转移到标有N1的程序段中 如果条件不满足 程序往下执行 不进行转移 举例 1 0N10G0X100 Z0 若条件满足转移到此程序段中 程序部分 IF 1LE10 GOTO10 若条件不满足执行下面程序G0X50 Z50 3 循环指令 WHILE 条件表达 DO1 当条件表达式满足时 循环标有END1之间的程序 如果表达式不满足时 不做循环 执行END1之后的程序 WHILE 2GT10 DO1 当 2大于10的话 循环到END1之间的程序 当条件不满足时 结束循环 程序往下执行 循环最多可以3级嵌套 举例 100 10 WHILE 100GT0 DO1 条件满足时执行此程序段到END1之间的程序 程序部分 END1 条件不满足执行下满的程序 G0X100 实例 1 抛物线加工G1X0Z0F0 3 1 0 2 0 WHILE 1LE12 DO1 G1X 1 2Z 2 1 1 0 5 2 1 1 12 END1 2 椭圆加工 参数编程 程序 1 0 角度赋值 WHILE 1LE90 DO1 循环 2 25 SIN 1 X坐标计算 3 25 COS 1 25 Z坐标计算G1X 2Z 3F0 3 直线拟合 1 1 0 5 角度计算 END1 3 椭圆加工 椭圆标准方程编程 程序 1 25 长半轴赋值 N10 2 25 SQRT 1 1 1 25 25 X轴计算 G1X 2Z 1 25 F0 3 直线拟合 1 1 1 Z轴每次负方向进1 IF 1GE0 GOTO10 条件转移 G0X100 Z100 4 利用宏程序分层车削轴承内套滚道部分程序 O0110M3S100T101G0X195 Z 55 100 1 精车次数控制 101 1 5 切除量 N10 1 189 86 X向起点 2 167 44 X向终点 WHILE 101GE0 DO1 循环车削 G0G41X 1 101 Z 52 17G3X 2 101 Z 8 37R96 64F0 3G0G40X195 Z 55 101 101 0 6 粗车每次0 6mm END1 101 0 去除量重新赋值 100 100 1 次数重新赋值 IF 100EQ0 GOTO10 精车次数表达 G0G40X195 Z300 M30 习题1 程序 O1234 M3S500T101G40 G0X32 Z2 G73U15 W0R5 G73P1Q2U0 4W0F0 35 N1G0X0 G1G42Z0F0 35 1 0 WHILE 1LE145 DO1 2 30 SIN 1 3 30 COS 1 30 G1X 2Z 3F0 25 1 1 0 5 END1 G3X29 98Z 60 R20 G1Z 80 F0 3 N2G0G40U5 G70P1Q2 G0X100 Z100 M30 习题2 程序 O1234 M3S500T101 90度外圆偏刀G0X40 Z0 G1X 1 5F0 35 G0X38 Z3 G73U17 W1 R5 G71P1Q2U1 W0F0 35 N1G0G42X 2 Z1 5 G1X0Z0 1 0 2 0 WHILE 1LE10 DO1 G1X 1 2 Z 2 1 1 0 5 2 1 1 10 END1 G1Z 5 X25 8C 1 5 W 20 X36 Z 50 W 10 N2G0G40U5 G70P1Q2 G0X100 Z100 M3S300T202 4mm宽切刀 G0X28 Z 35 G1X20 F0 1 G0X28 W1 5 G1X26 F0 25 X20 W 1 5F0 15 G0X100 M3S100T303 螺纹刀 G0X30 Z 12 G76P010060Q150R0 05 G76X24 05Z 33 P975Q450F1 5 G0X100 Z150 M30 谢谢