《數(shù)控銑床編程與操作項目教程(第3版)》教學(xué)課件-02平面圖形加工

模塊二平面圖形加工[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知識目標(biāo)①掌握N、F、S、T、M、G等七大類程序字功能；②掌握G00、G01、M指令及應(yīng)用；③會編制完整數(shù)控加工程序；④了解法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)常用G指令。

課題1直線圖形加工

2.技能目標(biāo)①熟練掌握試切法對刀；②會制定加工方案；③掌握空運行及單段加工方法。圖2-1-1零件圖圖2-1-2三維效果圖

[知識學(xué)習(xí)]

一、程序指令

1.七大類數(shù)控機床程序字（功能字）數(shù)控機床每個程序字表示一種功能，由程序字組成一個個程序段，完成數(shù)控機床某一預(yù)定動作。七大類功能字：順序號字、尺寸字、進給功能字、刀具功能字、主軸轉(zhuǎn)速功能字、輔助功能字和準(zhǔn)備功能字。（1）順序號字（或程序段號）地址：N從N1—N9999，一般放在程序段首功能：表示該程序段的號碼，一般間隔5至10。如：N10…N20…指令使用說明：順序號字不代表數(shù)控機床執(zhí)行順序，可以不連續(xù)，一般由小到大排列，僅用于程序的校對和檢索。

（2）尺寸字地址：XYZ（此外還有A、B、C，I、J、K等）功能：表示機床上刀具運動到達的坐標(biāo)位置或轉(zhuǎn)角。如：G00X20Y30Z100；表示刀具運動終點的坐標(biāo)為（20，30，100）。尺寸單位有公制、英制之分；公制一般用毫米（mm）表示，英制用英吋（inch）表示。

（3）進給功能字地址：F

功能：表示刀具切削加工時進給速度的大小，數(shù)控銑床進給速度的單位一般為毫米/分鐘（mm/min）。如：N10G1X20Y10F70表示刀具進給時速度為70mm/min。（4）主軸轉(zhuǎn)速功能字地址：S

功能：表示主軸的轉(zhuǎn)速，單位：轉(zhuǎn)/分鐘（r/min）。如：S1500表示主軸轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘。

（5）刀具功能字地址：T

功能：表示指定加工時所選用的刀具號。如：T6表示選6號刀

（6）輔助功能字地址：M從M00—M99（或M999），前置的“0”可省略不寫，如M02與M2、M03與M3一樣。功能：表示數(shù)控機床輔助裝置的接通和斷開，一般由PLC控制，常用FANUC（法那克）0i系統(tǒng)和SINUMERIK（西門子）802S/C系統(tǒng)輔助指令含義見表2-1-1所示。表2-1-1法那克系統(tǒng)和西門子系統(tǒng)輔助指令及含義指令含義指令含義M00程序停止M05主軸停止M01計劃停止M06換刀M02程序結(jié)束M08切削液開M03主軸正轉(zhuǎn)M09切削液關(guān)M04主軸反轉(zhuǎn)M30程序結(jié)束

（7）準(zhǔn)備功能字（G代碼或G功能字）

地址：G從G00到G99（或G999），前置的“0”可以省略。如G00與G0，G01與G1等可以互用。功能：是建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種命令。指令使用說明：（1）不同數(shù)控系統(tǒng)G代碼各不相同，同一數(shù)控系統(tǒng)不同型號G代碼也有變化，使用中應(yīng)以數(shù)控機床使用說明書為準(zhǔn)。（2）G代碼有模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼兩種，模態(tài)代碼一經(jīng)使用持續(xù)有效，直至同組的G代碼出現(xiàn)為止。非模態(tài)代碼僅在本程序段中有效，又稱程序段有效代碼。注：程序段中功能字位置可以不固定，一般習(xí)慣順序：N…G…X…Y…Z…F…S…T…D…M…FANUC0i系統(tǒng)與SINUMERIK802S/C系統(tǒng)常用G代碼功能G代碼組別法那克系統(tǒng)含義西門子系統(tǒng)含義G001快速點定位（快速移動）快速點定位（快速移動）*G011直線進給直線進給G021順時針圓弧進給順時針圓弧進給G031逆時針圓弧進給逆時針圓弧進給G040暫停暫停*G172XY面選擇XY面選擇G182XZ面選擇XZ面選擇G192YZ面選擇YZ面選擇G206英寸輸入用G70表示英寸輸入*G216毫米輸入用*G71表示毫米輸入G280返回參考點用G74表示返回參考點G290從參考點返回用G75表示從參考點返回*G407取消刀具半徑補償取消刀具半徑補償G417刀具半徑左補償?shù)毒甙霃阶笱a償G427刀具半徑右補償?shù)毒甙霃接已a償G438正向刀具長度補償未指定G448負向刀具長度補償未指定*G498取消刀具長度補償未指定G50.19取消可編程鏡像未指定G51.19可編程鏡像有效未指定G5210可編程的坐標(biāo)系偏移用G158表示可編程的坐標(biāo)系偏移G530取消可設(shè)定的零點偏置（或選擇機床坐標(biāo)系）用G500表示取消可設(shè)定的零點偏置G545第一可設(shè)定零點偏置第一可設(shè)定零點偏置G555第二可設(shè)定零點偏置第二可設(shè)定零點偏置G565第三可設(shè)定零點偏置第三可設(shè)定零點偏置G575第四可設(shè)定零點偏置第四可設(shè)定零點偏置G585第五可設(shè)定零點偏置西門子802S/C系統(tǒng)未指定，802D以上系統(tǒng)含義同法那克系統(tǒng)G595第六可設(shè)定零點偏置G6810坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)用G258、G259表示坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)，用G158或G258也可取消偏轉(zhuǎn)*G6910取消坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)*G801取消固定循環(huán)未指定G811鉆孔、中心鉆循環(huán)西門子鉆孔循環(huán)用LCYC82G731高速深孔鉆循環(huán)西門子鉆深孔循環(huán)用LCYC83G831深孔鉆削循環(huán)G741左螺旋切削循環(huán)西門子螺紋加工循環(huán)用LCYC84或LCYC840G841右螺旋切削循環(huán)G761精鏜孔循環(huán)西門子鏜孔循環(huán)用LCYC85G821反鏜孔循環(huán)G851鏜孔循環(huán)G861鏜孔循環(huán)G871反向鏜孔循環(huán)G881鏜孔循環(huán)G891鏜孔循環(huán)*G903絕對值編程絕對值編程G913增量值編程增量值編程G920設(shè)置工件坐標(biāo)系未指定*G944每分鐘進給每分鐘進給G954每轉(zhuǎn)進給每轉(zhuǎn)進給*G9811固定循環(huán)返回起始點未指定G9911返回固定循環(huán)R點未指定注：①指令前帶“*”西門子系統(tǒng)表示程序啟動時生效，法那克系統(tǒng)則需通過參數(shù)設(shè)置才能在程序啟動時生效。②“0”組指令為非模態(tài)代碼即程序段有效代碼。③西門子循環(huán)還有鉆線性排列孔循環(huán)LCYC60、圓弧排列孔循環(huán)LCYC61和凹槽加工循環(huán)LCYC75，且西門子循環(huán)都是非模態(tài)指令。

2.快速點定位G00（或G0）指令（1）指令功能指刀具以機床規(guī)定的速度（快速）運動到目標(biāo)點。（2）指令格式

G00X

Y

Z

其中X、Y、Z為目標(biāo)點的坐標(biāo)。如圖2-1-3所示，刀具空間快速運動至P點（40，30，5）,數(shù)控程序為：G00X40Y30Z5；圖2-1-3（3）指令使用說明1）用G00指令快速移動時地址F下編程的進給速度無效。2）G00一經(jīng)使用持續(xù)有效，直到同組G代碼（G1、G2、G3…）取代為止。3）G00指令刀具運動速度快，容易撞刀，只能使用在退刀及空中運行的場合，向下運動時，不能以G00速度運動切入到工件上，一般應(yīng)離工件有5～10mm的安全距離，也不能在移動過程中碰到機床、夾具等，如圖2-1-4所示。圖2-1-43.直線插補G01（或G1）指令

（1）指令功能刀具以給定的進給速度運動到目標(biāo)點。

（2）指令格式G01X

Y

Z

F

其中X、Y、Z為目標(biāo)點的坐標(biāo)，

F為刀具進給速度大小，單位一般為毫米/分鐘（mm/min）。

（3）指令使用說明

1）用于直線切削加工，必須給定刀具進給速度。2）G01為續(xù)效代碼，一經(jīng)使用持續(xù)有效，直到同組G代碼（G0、G2、G3…）取代為止。

3）刀具空間運行或退刀時用此指令則運動時間長，效率低。

例：如圖2-1-5，刀具起點在P1點，直線加工至P2點，再直線加工至P3點，數(shù)控程序為：N20G1X80Y90F70；由P1直線插補至P2，進給速度為70mm/min。N30X120Y70；由P2直線插補至P3，(G1、F70為續(xù)效指令可不寫)。圖2-1-5二、加工工藝分析

1.工、量、刃具選擇（1）工具選擇：工件采用平口鉗裝夾，下用墊鐵支承，其它工具見表2-1-3。

（2）量具選擇：加工尺寸精度要求不高，量具用0～150mm游標(biāo)卡尺，另用百分表校正平口鉗，具體規(guī)格、參數(shù)見表2-1-3。

（3）刀具選擇：本課題加工圖形深度為1mm，加工材料為硬鋁，銑刀直徑選取與圖形寬度相同為3mm，銑刀材料選用價格較低的普通高速鋼，加工中需垂直下刀，故選用鍵槽銑刀為宜。表2-1-3直線圖形加工工、量、刃具清單工、量、刃具清單圖號SKX2-1-1種類序號名稱規(guī)格精度單位數(shù)量工具1平口鉗QH135個12扳手把13平行墊鐵副14塑膠榔頭個1量具1游標(biāo)卡尺0～150mm0.02把12百分表及表座0～10mm0.01個1刀具1鍵槽銑刀?3個12.加工工藝方案

（1）加工工藝路線不分粗、精加工，一次垂直下刀至深度尺寸加工。加工路線考慮路徑最短原則即可，對于不連續(xù)圖形，刀具應(yīng)注意設(shè)置抬刀工藝，參考路線如下：刀具從P1點下刀→直線加工至P2點→直線加工至P3點→直線加工至P4點→抬刀（加工字母“Z”）。→刀具空間移動至P5點上方→下刀→直線加工至P6點→直線加工至P7點→抬刀→刀具空間移動至P8點上方→下刀→直線加工至P6點→抬刀（加工字母“Y”）。圖2-1-6→刀具空間移至P9點上方→下刀→直線加工至P12→抬刀→刀具空間移動至P11點上方→下刀→直線加工至P10點→抬刀結(jié)束（加工字母“X”）。圖2-1-6（2）合理切削用量選擇加工材料為硬鋁，硬度較低，切削力較小，主軸轉(zhuǎn)速可選較高；刀具直徑較小，進給速度應(yīng)選擇較?。蛔稚?mm，一次下刀至深度，具體如下：主軸轉(zhuǎn)速：1200r/min

進給速度：垂直加工50mm/min

表面加工70mm/min3.參考程序編制（1）工件坐標(biāo)系建立根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則，Z坐標(biāo)零點設(shè)置在工件上表面，X、Y零點設(shè)置在設(shè)計基準(zhǔn)上，此工件宜設(shè)置在工件左下側(cè)頂點上（見圖2-1-1）。（2）基點坐標(biāo)計算零件各幾何要素之間的連接點稱為基點；如零件輪廓上二條直線的交點、直線與圓弧的交點或切點等，基點坐標(biāo)是編程中需要的重要數(shù)據(jù)。表2-1-4基點坐標(biāo)

（3）程序編制加工前必需做好各項準(zhǔn)備工作，編程時這些準(zhǔn)備工作的數(shù)控指令應(yīng)編寫在程序前面第一、二段程序內(nèi)，然后才開始編寫加工程序，準(zhǔn)備工作指令一般有：①將機床坐標(biāo)系原點偏置到工件坐標(biāo)系原點指令：G54、G55、G56等。②主軸啟動及轉(zhuǎn)速指令：M03（或M04反轉(zhuǎn)很少用）、S指令代碼等。③加工所用的刀具號即：T指令代碼如T1、T2等。④切削液打開指令即：M08（如不用切削液則可不編寫）。

⑤法那克系統(tǒng)初始狀態(tài)設(shè)置指令如：取消刀具半徑補償（G40）、取消長度補償（G49）、絕對尺寸編程（G90）、每分鐘進給速度（G94）、公制尺寸輸入（G21）、取消固定循環(huán)（G80）、取消坐標(biāo)系偏轉(zhuǎn)（G69）、XY平面選擇（G17）等指令。西門子系統(tǒng)初始狀態(tài)指令可不必編寫。⑥刀具起點位置（也可不設(shè)置刀具起點位置但必須保證刀具運行時不發(fā)生撞刀）。以上加工準(zhǔn)備指令可寫在同一程序段內(nèi)也可分別寫在不同程序段內(nèi)；大多數(shù)加工程序第一段、第二段程序都差不多，不同的是工藝參數(shù)數(shù)值略有差異。如：

N10G54G40G90G94M3S1200T01N20M08G0X0Y0Z100（法那克系統(tǒng)在第一、二段程序內(nèi)還需編寫其它初始狀態(tài)設(shè)置指令）。

（4）參考程序程序名：法那克系統(tǒng)程序名“O0021”；西門子系統(tǒng)程序名“XX0021．MPF”。本例法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)程序基本相同。見表程序段號程序內(nèi)容動作說明N10G54G90G40M3S1200T01設(shè)置零點偏移，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200r/min，T01號刀具N20G00X5Y35Z5刀具空間快速移動到P1點上方5mm處N30G01Z-1F50以G1速度垂直下刀，深1mm,進給速度50mm/minN40X25F70以G1速度加工到P2點，進給速度70mm/minN50X5Y5以G1速度加工到P3點，進給速度70mm/minN60X25以G1速度加工到P4點，進給速度70mm/minN70G00Z5以G0速度抬刀，Z方向坐標(biāo)5mmN80X30Y35刀具空間快速移動到P5點上方5mm處N90G01Z-1F50以G1速度垂直下刀，深1mm,進給速度50mm/minN100X40Y20F70以G1速度加工到P6點，進給速度70mm/minN110Y5以G1速度加工到P7點，進給速度70mm/minN150X40Y20F70以G01速度加工到P6點，進給速度70mm/minN160G00Z5以G0速度抬刀，Z方向坐標(biāo)5mmN170X55Y35刀具空間快速移動到P9點上方N180G01Z-1F50以G1速度垂直下刀，深1mm,進給速度50mm/minN190X75Y5F70以G1速度加工到P12點，進給速度70mm/minN200G00Z5以G0速度抬刀，Z方向坐標(biāo)5mmN210X75Y35刀具空間快速移動到P11點上方N220G01Z-1F50以G1速度垂直下刀，深1mm,進給速度50mm/minN230X55Y5F70以G1速度加工到P10點，進給速度70mm/minN240G00Z100以G0速度抬刀，Z方向坐標(biāo)100mmN250M02程序結(jié)束N120G00Z5以G0速度抬刀，Z方向坐標(biāo)5mmN130X50Y35刀具空間快速移動到P8點上方5mm處N140G01Z-1F50以G01速度垂直下刀，深1mm,進給速度50mm/min

注：法那克系統(tǒng)在第一段程序中一般還需添加G49（取消長度補償）、G21（選擇公制尺寸輸入）、G80（取消固定循環(huán)）等指令，如第一段程序指令過多，可把第一段程序分成兩段編寫；西門子系統(tǒng)一般不需編寫G71、G90、G40等初始狀態(tài)指令。[資料鏈接]1.數(shù)控機床程序字除常用的七大類功能字外還有一些表示其它功能的字，一般由一字母及數(shù)字組成，法那克系統(tǒng)常見的其它字有：D表示刀具半徑補償號；H表示刀具長度補償號；R表示圓弧半徑；L表示重復(fù)次數(shù)等。西門子系統(tǒng)程序字還可包含多個字母，采用多個字母時，數(shù)值與字母間用“=”隔開，如CR=10；常用的程序字有：地址功能說明CR圓弧半徑在G02、G03中確定圓弧D刀具半徑補償號一個刀具最多有9個補償號R計算參數(shù)用于數(shù)值設(shè)定、加工循環(huán)傳遞、循環(huán)內(nèi)部計算F進給速度或停頓時間與G04結(jié)合使用表示停頓時間P子程序調(diào)用次數(shù)P3在同一程序段中調(diào)用三次子程序L子程序名或子程序調(diào)用從L1到L9999999，使用時為一獨立程序段RND倒圓在兩個輪廓之間以給定的半徑值插入過渡圓弧CHF倒角在兩個輪廓之間插入給定長度的倒角RPL偏轉(zhuǎn)角度坐標(biāo)系偏轉(zhuǎn)指令G258、G259中指偏轉(zhuǎn)角度RET子程序結(jié)束代替M2保持路徑連續(xù)運行SPOS主軸定位主軸在給定位置停止2.除準(zhǔn)備功能指令分模態(tài)有效和程序段有效兩種類型外，其它功能指令也分為模態(tài)有效和程序段有效兩類。模態(tài)有效一經(jīng)出現(xiàn)持繼有效直到同組指令取代為止；程序段有效則只在本程序段中有效。如大多數(shù)尺寸指令、刀具指令、進給指令、輔助指令等都是模態(tài)有效指令。[技能訓(xùn)練]一、加工準(zhǔn)備

1.檢查毛坯尺寸。

2.開機、回參考點。

3.程序輸入：把編寫好的程序通過數(shù)控面板輸入數(shù)控機床。

4.工件裝夾：先把平口鉗裝夾在銑床工作臺上，用百分表校正平口鉗使鉗口與銑床X方向平行。工件裝夾在平口鉗上，下用墊鐵支承，使工件放平并伸出鉗口5～10mm，夾緊工件。

5.刀具裝夾：選用Φ3mm鍵槽銑刀、2～4mm彈簧夾頭，把彈簧夾頭裝入銑刀刀柄中，再裝入銑刀并夾緊。最后把刀柄裝入銑床或加工中心主軸。

二、對刀

X、Y、Z軸均采用試切法對刀并把操作得到的零偏值輸入到G54等偏置寄存器中。三、空運行空運行是指刀具按機床預(yù)先規(guī)定的速度運行而與程序中指定的進給速度無關(guān)，用來在機床不裝工件時檢查刀具的運動（一般為避免撞刀常把基礎(chǔ)坐標(biāo)系中Z值提高50～100mm后運行程序）。此外，還可用機床鎖住、輔助功能鎖住功能配合來檢查數(shù)控程序是否正確。1.法那克系統(tǒng)（1）空運行操作①按參數(shù)鍵（OFFSET）。②按軟鍵[坐標(biāo)系]。③把基礎(chǔ)坐標(biāo)系中Z方向值變?yōu)?50。④選擇MEM工作模式，按下空運行開關(guān)，按下循環(huán)啟動按鈕，觀察程序及加工軌跡。⑤空運行結(jié)束后，把空運行開關(guān)復(fù)位，基礎(chǔ)坐標(biāo)系中Z值恢復(fù)為0。（2）機床鎖住操作按下機床操作面板上的機床鎖住開關(guān)，啟動程序后，刀具不再移動，但是顯示器上每一軸運動的位移在變化，就象刀具在運動一樣。（3）輔助功能鎖住操作按下機床操作面板上輔助功能鎖住，M、S、T代碼被禁止輸出并且不能執(zhí)行，只運行一遍程序。有些數(shù)控機床無此項功能，此時以機床說明書為準(zhǔn)。1.西門子系統(tǒng)①把基礎(chǔ)坐標(biāo)系中Z方向值設(shè)為+50（把刀具抬高，避免撞刀）。②按鍵選擇自動加工模式，按程序管理鍵，打開并執(zhí)行需要運行的程序。圖2-1-7③按程序控制軟鍵，出現(xiàn)如圖2-1-7畫面，按空運行進給軟鍵，按數(shù)控啟動鍵即可現(xiàn)實機床以規(guī)定的速度快速運行程序。④若按程序測試有效軟鍵，則機床鎖住，只快速運行程序一遍，刀具不移動。

四、零件單段運行加工零件單段工作模式是按下數(shù)控啟動按鈕后，刀具在執(zhí)行完程序中的一段程序后停止，再次按數(shù)控啟動鍵則再次執(zhí)行一段程序。通過單段加工模式可以一段一段地執(zhí)行程序，便于仔細檢查數(shù)控程序。（1）法那克系統(tǒng)操作步驟：按單段運行開關(guān)，選擇MEM（自動加工）工作模式，調(diào)好進給倍率，打開程序，按下循環(huán)啟動按鈕進行程序加工；每段程序運行結(jié)束后，繼續(xù)按循環(huán)啟動按鈕即可一段一段執(zhí)行程序加工。（2）西門子系統(tǒng)操作步驟打開程序，選擇AUTO（自動加工）工作模式，按程序控制軟鍵，出現(xiàn)如圖2-1-7畫面，按下單一程序段運行軟鍵，按數(shù)控啟動鍵加工；每段程序運行結(jié)束后，繼續(xù)按數(shù)控啟動按鈕即可一段一段執(zhí)行程序加工。

五、零件加工及評分標(biāo)準(zhǔn)見

表2-1-7數(shù)控銑床（加工中心）課題評分表班級姓名學(xué)號課題Z、Y、X字母加工零件編號SKX2-1-1基本檢查編程序號檢測內(nèi)容配分學(xué)生自評教師評分1切削加工工藝制定正確102切削用量選擇合理53程序正確、簡單、規(guī)范20操作4設(shè)備操作、維護保養(yǎng)正確55安全、文明生產(chǎn)106刀具選擇、安裝正確、規(guī)范57工件找正、安裝正確、規(guī)范5工作態(tài)度8行為規(guī)范、紀(jì)律表現(xiàn)10尺寸檢測9工件加工完整30綜合得分[操作注意事項]1.加工時垂直進給，刀具只能選用二齒鍵槽銑刀不能使用立銑刀加工。

2.刀具、工件應(yīng)按要求夾緊。

3.對刀操作應(yīng)準(zhǔn)確熟練，時刻注意手動移動方向及調(diào)整進給倍率大小，避免因移動方向錯誤和進給倍率過大發(fā)生撞刀現(xiàn)象。

4.加工前應(yīng)仔細檢查程序，尤其檢查垂直下刀是否用G0指令、一個輪廓加工完畢有沒有抬刀等容易產(chǎn)生撞刀現(xiàn)象的關(guān)健程序。

5.加工時應(yīng)關(guān)好防護門。

6.首次切削禁止采用自動方式加工以避免意外事故發(fā)生。

7.法那克系統(tǒng)機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的位置關(guān)系在機床鎖住前后有可能不一致，故使用機床鎖住功能后，應(yīng)手動重回參考點。

8.如有意外事故發(fā)生，按復(fù)位鍵或緊急停止按鈕，查找原因。[思考與練習(xí)]1.如何編寫完整加工一個零件的數(shù)控程序？圖2-1-82.常用數(shù)控程序功能字有哪幾大類？各有何功能？

3.G00、G01指令格式如何？使用時二者有何區(qū)別？

4.編寫加工圖2-1-8所示圖形的程序（圖形深1mm）。圖2-1-8[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知識目標(biāo)①了解G17、G18、G19平面選擇指令含義；②掌握G02、G03圓弧插補指令及應(yīng)用；③會計算基點坐標(biāo)。課題2圓弧圖形加工2.技能目標(biāo)①掌握圓弧加工方法；②會利用數(shù)控機床仿真功能檢查數(shù)控程序③掌握零件自動加工方法。圖2-2-2三維效果圖圖2-2-1零件圖[知識學(xué)習(xí)]

一、編程指令

1.平面選擇指令（G17、G18、G19）（1）指令功能在圓弧插補、刀具半徑補償及刀具長度補償時必須首先確定一個平面，即確定一個由兩個坐標(biāo)軸構(gòu)成的坐標(biāo)平面；在此平面內(nèi)可以進行圓弧插補、刀具半徑補償及在此平面垂直坐標(biāo)軸方向進行長度補償。銑床三個坐標(biāo)軸構(gòu)成三個平面，兩系統(tǒng)指令代碼相同，如下表：

表2-2-1坐標(biāo)平面指令代碼G代碼平面垂直坐標(biāo)軸（在鉆削、銑削時的長度補償）G17X/YZG18Z/XYG19Y/ZX指令使用：立式銑床及加工中心上加工圓弧及刀具半徑補償平面為XOY平面，即G17平面，長度補償方向為Z軸方向，且G17代碼程序啟動時生效。2.圓弧插補指令（圖2-2-4）

（1）指令功能使刀具按給定進給速度沿圓弧方向進行切削加工。（2）指令代碼順時針圓弧插補指令代碼：G02（或G2）逆時針圓弧插補指令代碼：G03（或G3）順時針、逆時針方向判別：從不在圓弧平面的坐標(biāo)軸正方向往負方向看，順時針用G02，逆時針用G03，見圖。圖2-2-4

（3）指令格式格式一：終點坐標(biāo)+圓弧半徑系統(tǒng)指令格式法那克系統(tǒng)G17G02（G03）X

Y

R

F

西門子系統(tǒng)G17G02（G03）X

Y

CR=

F

其中：X、Y為圓弧終點坐標(biāo)，R、CR為圓弧半徑，F(xiàn)為圓弧插補進給速度。

圖2-2-5

例：如圖2-2-5，加工圓弧起點在A點，終點為B點。

法那克系統(tǒng)程序：圖2-2-5N30G17G02X90Y40R52F60

西門子系統(tǒng)程序：

N30G17G02X90Y40CR=52F60圖2-2-5

格式二：終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)指令格式相同，格式為：

G17G02（G03）X

Y

I

J

F

其中：X、Y—圓弧終點坐標(biāo)，

I、J—表示圓弧圓心相對于圓弧起點的增量坐標(biāo)，

F—圓弧插補進給速度。（4）指令使用說明1）終點坐標(biāo)+圓弧半徑格式中，當(dāng)圓弧圓心角小于180°時,半徑為正，圓弧圓心角大于180°時，半徑為負。2）終點坐標(biāo)+圓弧半徑格式不能編制整圓零件加工。3）終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)格式不僅可用于加工一般圓弧，還可用于整圓加工。4）終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)格式中不管是用G90還是用G91指令，I、J均表示圓弧圓心相對于圓弧起點的增量值。

例1：如圖2-2-6，圓弧起點A（30、85），終點B（100、44），圓心O（49、37）。加工程序：G17G02X100Y44I19J-48F60；圖2-2-6例2：如圖2-2-7，加工整圓，刀具起點在A點，逆時針加工。

解：用格式一（終點坐標(biāo)+圓弧半徑）把整圓分兩段加工，先加工半圓再加工另半圓。用格式二（終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)）直接用一段程序即可加工出整圓。

法那克系統(tǒng)西門子系統(tǒng)格式一N10G03X105Y60R35F50N20X35Y60R35N10G03X105Y60CR=35F50N20X35Y60CR=35格式二N10G03（G02）X35Y60I35J0F50圖2-2-7

二、加工工藝分析

1.工、量、刃具選擇（1）工具選擇：工件采用平口鉗裝夾，下用墊鐵支承。

（2）量具選擇：加工尺寸精度要求不高，用游標(biāo)卡尺測量，另用百分表校正平口鉗，其規(guī)格、參數(shù)見表2-2-4。（3）刀具選擇：本課題加工圖形深度為1mm，加工材料為硬鋁，銑刀直徑選擇與圖形寬度相同為3mm，銑刀材料選用價格較低的普通高速鋼，加工中需垂直下刀，故選用鍵槽銑刀為宜，具體見表2-2-4。工、量、刃具清單圖號SKX2-2-1種類序號名稱規(guī)格精度單位數(shù)量工具1平口鉗QH135個12扳手把13平行墊鐵副14塑膠榔頭個1量具1游標(biāo)卡尺0～150mm0.02把12百分表及表座0～10mm0.01個1刀具1鍵槽銑刀?3個1

2.加工工藝方案

（1）加工工藝路線不分粗、精加工，一次垂直下刀至深度尺寸，加工出圖形。對于不連續(xù)圖形，應(yīng)設(shè)置抬刀工藝，參考路線如下：刀具移動到P2點上方→下刀→直線加工至P3點→直線加工至P4點→順時針圓弧加工至P5點→直線加工至P2點→直線加工至P1點→直線加工至P6點→逆時針圓弧加工至P5點→抬刀（加工字母“B”）。刀具空間移至P7點上方→下刀→圓弧加工至P7點→抬刀（加工字母“O”）。刀具空間移至P8點上方→下刀→逆時針圓弧加工至P9點→直線加工至P10點→逆時針圓弧加工至P11點→直線加工至P12點→順時針圓弧加工至P13點→直線加工至P14點→順時針圓弧加工至P15點→抬刀結(jié)束（加工字母“S”）。

（2）合理切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速：1200r/min。進給速度：垂直進給速度50mm/min；表面進給速度70mm/min。

3.參考程序編制

（1）工件坐標(biāo)系建立根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則：X軸、Y軸零點取在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，Z軸零點取在零件上表面，故工件坐標(biāo)系設(shè)置在O點，見圖2-2-1所示。（2）基點坐標(biāo)計算坐標(biāo)系建立后應(yīng)計算基點P1、P2…P15等坐標(biāo)，其中B、S圓弧半徑為7.5mm，字母“O”圓弧半徑為12.5mm，具體基點坐標(biāo)見表2-2-5。

表2-2-5基點坐標(biāo)基點坐標(biāo)（X，Y）基點坐標(biāo)（X，Y）P1

（5，5）P9

（62.5，5）P2

（5，20）P10

（67.5，5）P3

（5，35）P11

（67.5，20）P4

（12.5，35）P12

（62.5，20）P5

（12.5，20）P13

（62.5，35）P6

（12.5，5）P14

（67.5，35）P7

（25，20）P15

（75，27.5）P8

（55，12.5）

（3）參考程序法那克系統(tǒng)程序名“O0022”；西門子系統(tǒng)程序名“XX0022．MPF”，兩套系統(tǒng)程序相同。程序段號程序內(nèi)容動作說明N10G0G54G17G90X0Y0Z100M3S1200T01設(shè)置工件坐標(biāo)系，起刀點位置，正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速1200r/min，刀具號T01N20X5Y20Z5刀具快速運動到P2點上方5mm處N30G01Z-1F50以G01速度下刀，深1mmN40Y35F70從P2點直線加工到P3點,進給速度70mm/minN50X12.5從P3點直線加工到P4點N60G02X12.5Y20I0J-7.5順時針圓弧加工到P5點N70G01X5直線加工到P2點N80Y5直線加工到P1點N90X12.5直線加工到P6點N100G03Y20I0J7.5逆時針圓弧加工到P5點N110G00Z5字母“B”加工完畢抬刀，Z坐標(biāo)5mmN120X25Y20刀具空間快速運動到P7點上方N130G01Z-1F50以G01速度下刀，深1mmN140G02I12.5J0F70用圓弧終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)格式加工字母“O”N150G00Z5加工完畢抬刀，Z坐標(biāo)5mmN160X55Y12.5刀具空間快速運動到P8點上方N170G01Z-1F50以G01速度下刀，深1mmN180G03X62.5Y5I7.5J0F70逆時針圓弧加工到P9點N190G01X67.5直線加工到P10點N200G03X67.5Y20I0J7.5逆時針圓弧加工到P11點N210G01X62.5直線加工到P12點N220G02Y35I0J7.5順時針圓弧加工到P13點N230G01X67.5直線加工到P14點N240G02X75Y27.5I0J-7.5順時針圓弧加工到P15點N250G00Z100加工完畢抬起刀具N260M5主軸停轉(zhuǎn)N270M02程序結(jié)束注：1.法那克系統(tǒng)在第一段程序中一般還需添加G49（取消長度補償）、G21（選擇公制尺寸輸入）、G80（取消固定循環(huán)）等指令，如第一段程序指令過多，可把第一段程序分成兩段編寫。2.圓弧加工若用終點坐標(biāo)+半徑格式，則法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)程序略有不同。[資料鏈接]

在G18或G19平面中進行圓弧插補時，若采用圓弧終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)指令格式其格式不同于G17平面中圓弧插補。

1.G18（X、Z）平面圓弧插補格式：

G18G2/G3X_Z_I_K_F_；

其中X、Z為圓弧終點坐標(biāo)，I為圓弧起點到圓心的在X軸方向增量值，K為圓弧起點到圓心的在Z軸方向增量值，F(xiàn)為刀具進給速度。

2.G19（Y、Z）平面圓弧插補格式：

G19G2/G3Y_Z_J_K_F_；

其中Y、Z為圓弧終點坐標(biāo)，J為圓弧起點到圓心的在Y軸方向增量值，K為圓弧起點到圓心的在Z軸方向增量值，F(xiàn)為刀具進給速度。[技能訓(xùn)練]一、加工準(zhǔn)備

1.檢查毛坯尺寸。

2.開機、回參考點。

3.程序輸入：把編寫好的程序通過數(shù)控面板輸入數(shù)控機床。

4.工件裝夾：先把平口鉗裝夾在銑床工作臺上，用百分表校正平口鉗使鉗口與銑床X方向平行。工件裝夾在平口鉗上，下用墊鐵支承，使工件放平并伸出鉗口5～10mm，夾緊工件。

5.刀具裝夾：選用Φ3mm鍵槽銑刀、2～4mm彈簧夾頭，把彈簧夾頭裝入銑刀刀柄中，再裝入銑刀并夾緊。最后把刀柄裝入銑床或加工中心主軸。

二、對刀

X、Y、Z軸均采用試切法對刀并把操作得到的零偏值輸入到G54等偏置寄存器中。三、仿真加工一般數(shù)控機床都帶有仿真功能，模擬刀具運動軌跡，以檢查數(shù)控程序。1）法那克系統(tǒng)操作步驟選擇MEM（自動加工）工作模式，打開程序，按圖形參數(shù)功能鍵，按軟鍵，出現(xiàn)圖形參數(shù)設(shè)置畫面，可以設(shè)置圖形范圍、圖形比例、圖形中心點、自動擦除及刀具軌跡顏色等。按軟件，出現(xiàn)如圖2-2-8所示刀具運動軌跡畫面，按下機床鎖住按鈕（也可以同時按下空運行按鈕提高運行速度），按循環(huán)啟動按鈕，觀察加工軌跡，檢驗程序。仿真加工結(jié)束后，將空運行和機床鎖住按鈕復(fù)位，機床復(fù)回參考點。圖2-2-8圖2-2-92）西門子系統(tǒng)選擇AUTO（自動加工）模式，打開程序，通過軟鍵選擇選項（見圖2-1-7所示），按軟鍵，出現(xiàn)如圖2-2-9軌跡仿真界面。按下數(shù)控啟動鍵，觀察刀具運行軌跡。模擬之前也可通過程序控制設(shè)置空運行選項，以提高刀具運行速度，縮短模擬時間。通過右側(cè)、、等軟鍵，可對刀具軌跡進行自動縮放、到原點、縮放+、縮放-、刪除畫面等調(diào)節(jié)。仿真加工結(jié)束后，去除空運行和程序測試選項。有些廠家的數(shù)控機床，按模擬軟鍵就選中程序測試功能，仿真時，機床被鎖住不動，具體以機床說明書為準(zhǔn)。四、零件自動加工方法法那克系統(tǒng)：改變基礎(chǔ)坐標(biāo)系中Z軸值為0，選擇MEM（自動加工）工作模式，打開程序，調(diào)好進給倍率，按下循環(huán)啟動按鈕。西門子系統(tǒng)：取消空運行及程序測試有效，打開程序，選擇自動模式，按數(shù)控啟動按鈕。五、零件加工及評分標(biāo)準(zhǔn)（見表2-2-6。）班級姓名學(xué)號課題字母BOS加工零件編號SKX2-2-1基本檢查編程序號檢測內(nèi)容配分學(xué)生自評教師評分1切削加工工藝制定正確102切削用量選擇合理53程序正確、簡單、規(guī)范20操作4設(shè)備操作、維護保養(yǎng)正確55安全、文明生產(chǎn)106刀具選擇、安裝正確、規(guī)范57工件找正、安裝正確、規(guī)范5工作態(tài)度8行為規(guī)范、紀(jì)律表現(xiàn)10尺寸檢測9工件加工完整30綜合得分100[操作注意事項]1.刀具、工件應(yīng)按要求夾緊。

2.加工前做好各項檢查工作。

3.銑刀直徑較小，垂直下刀應(yīng)調(diào)小進給倍率。

4.首件加工時可采用單段加工，程序準(zhǔn)確無誤后再采用自動方式加工以避免意外，加工時關(guān)好機床防護門。[思考與練習(xí)]1.分析圓弧插補指令中終點坐標(biāo)+半徑與終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)兩種指令格式有何區(qū)別？用終點坐標(biāo)+半徑格式分別編寫圖2-2-1零件法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)程序。

2.指出立式銑床（加工中心）圓弧插補所在平面。

3.如圖2-2-8，圓弧起點分別在A、B、C、D點時，用終點坐標(biāo)+圓心坐標(biāo)編寫整圓加工程序。圖2-2-9

圖2-2-84.編寫圖2-2-9“CNC”字母程序并加工，字寬3mm，字深1mm。圖2-2-9[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知識目標(biāo)①掌握絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)指令；②掌握形狀較復(fù)雜基點坐標(biāo)計算方法；③掌握一般形狀圖形加工刀具、工藝參數(shù)及路徑確定。

2.技能目標(biāo)①會用教學(xué)仿真軟件進行仿真練習(xí)；②掌握工件原點處于不同位置時對刀方法。課題3一般形狀圖形加工及數(shù)控仿真課題任務(wù)[知識學(xué)習(xí)]

一、絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)指令

1.指令代碼絕對坐標(biāo)指令代碼：G90

相對坐標(biāo)指令代碼：G91

（法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)指令代碼相同）。

2.指令功能

（1）G90：絕對坐標(biāo)指令，指輸入尺寸表示目標(biāo)點坐標(biāo)值，即絕對坐標(biāo)值。圖2-3-3

例：如圖2-3-3，刀具起點在P1點，直線加工至P2點，再直線加工至P3點，用G90絕對坐標(biāo)指令編程。

N10G90G1X50Y40F50；刀具從P1點加工至P2點，

N20X85Y30；刀具從P2點加工至P3點，其中第一段程序X50Y40為P2點絕對坐標(biāo)，第二段程序X85Y30為P3點絕對坐標(biāo)。圖2-3-3（2）G91：相對（增量）坐標(biāo)指令指輸入尺寸表示目標(biāo)點相對于前一位置的移動增量（正負號由移動方向定）或相對于前一位置點坐標(biāo)。見圖2-3-4。例：如圖2-3-4，刀具起點在P1點，直線加工到P2，再從P2點加工到P3點，用G91增量坐標(biāo)指令編程。N10G91G1X20Y25F50;刀具從P1點加工至P2點，N20X35Y-10;刀具從P2點加工至P3點，其中第一段程序中X20Y50為P2點相對于P1點的坐標(biāo)（移動增量），第二段程序中X35Y-10為P3點相對于P2點的坐標(biāo)（移動增量）。圖2-3-43.指令使用說明（1）G90、G91為續(xù)效代碼，一經(jīng)指定持續(xù)有效。（2）一般情況下G90為機床默認指令，程序啟動后G90有效，直到G91替代為止。（3）法那克系統(tǒng)中還可用，U、V、W表示相對坐標(biāo)，X、Y、Z表示絕對坐標(biāo)且可以絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)混合編程（用U、V、W分別表示X、Y、Z方向的增量）。

二、加工工藝分析

1.工、量、刃具選擇（1）工具選擇：工件采用平口鉗裝夾，下用墊鐵支承，其它工具見表2-3-1。（2））量具選擇：加工尺寸精度要求不高，量具用游標(biāo)卡尺，另用百分表校正平口鉗，其規(guī)格、參數(shù)見表2-3-1。（3）刀具選擇：本課題加工圖形深度為2mm，加工材料為硬鋁，銑刀直徑選擇與圖形寬度相同為3mm，銑刀材料選用價格較低的高速鋼，加工中需垂直下刀，故選用鍵槽銑刀為宜，見表。表2-3-1一般圖形加工工、量、刃具清單工、量、刃具清單圖號SKX2-3-1種類序號名稱規(guī)格精度單位數(shù)量工具1平口鉗QH135個12扳手把13平行墊鐵副14塑膠榔頭個1量具1游標(biāo)卡尺0～150mm0.02把12百分表及表座0～10mm0.01個1刀具1鍵槽銑刀?3個1

2.加工工藝方案（1）加工工藝路線刀具空間移動至P1上方→下刀→順時針圓弧加工至P2點→直線加工至P3點→逆時針圓弧加工至P4點→抬刀→刀具空間移動至P7點上方→下刀→直線加工至P8點→順時針圓弧加工至P9點→抬刀→刀具空間移動至P5點上方→下刀→直線加工至P6點→抬刀→刀具空間移動至P5’上方→下刀→直線加工至P6’點→抬刀結(jié)束加工。（2）合理切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速：1200r/min

進給速度：垂直加工50mm/min

表面加工70mm/min三、參考程序編制

1.工件坐標(biāo)系建立圖形處于零件對稱中心，故工件坐標(biāo)系X、Y零點應(yīng)設(shè)置在零件幾何中心上，Z坐標(biāo)零點仍設(shè)置在零件上表面，見圖2-3-1。

2.基點坐標(biāo)計算表2-3-2基點坐標(biāo)基點坐標(biāo)（X，Y）P2(-16,12.5)P3(-16,-12.5)P7(8.3,0)P8(28.5,0)

而P1、P4、P5、P6、P9等基點應(yīng)采用正、余弦關(guān)系才能求出。如圖2-3-5，P9點坐標(biāo)的計算方法：X=16+12.5COS200=27.746Y=12.5SIN200=4.275其余各點用類似方法求出，

圖2-3-5P1(-20.275,-11.746)X=-16-12.5SIN200=-20.275,Y=-12.5COS200=-11.746P4(-11.725,11.746)X=-16+12.5SIN200=-11.725,Y=12.5COS200=11.746P5(-4.581,5.084)X=-16+12.5COS240=-4.581,Y=12.5SIN240=5.084P6(4.581,5.084)與P5點成Y軸對稱P5’(-4.581,-5.084)與P5點成X軸對稱P6’(4.581,-5.084)與P6點成X軸對稱P9(27.746,4.275)X=16+12.5COS200=27.746,Y=12.5SIN200=4.275

3.參考程序程序名：法那克系統(tǒng)程序名“O0023”，西門子系統(tǒng)程序名“XX0023．MPF”。程序段號程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N5G40G49G90G80G21G40G90G17G71設(shè)置初始狀態(tài)N10G54G17M3S1200T01G54M3S1200T01設(shè)置加工參數(shù)N20G0X-20.275Y-11.746Z5G0X-20.275Y-11.746Z5刀具快速運動到P1點上方5mmN30G01Z-2F50G01Z-2F50刀具以G01速度下刀N40G02X-16Y12.5R12.5F70G02X-16Y12.5CR=12.5F70刀具順時針圓弧加工到P2點N50G01Y-12.5G01Y-12.5直線加工到P3點N60G03X-11.725Y11.746R12.5G03X-11.725Y11.746CR=12.5逆時針圓弧加工到P4點N70G00Z5G00Z5刀具以G00速度抬刀N80X8.3Y0X8.3Y0快速運動到P7點上方N90G01Z-2F50G01Z-2F50刀具以G01速度下刀N100X28.5F70X28.5F70直線加工到P8點N110G02X27.746Y4.275R-12.5G02X27.746Y4.275CR=-12.5順時針圓弧加工到P9點