第4章 數(shù)控銑床編程.ppt

1、第四章 數(shù)控銑床編程,教學提示,了解數(shù)控銑床程序編制的基本方法，掌握數(shù)控銑床的主要功能及工藝性分析，掌握坐標系的設定，刀具的長度與半徑補償，子程序，鏡像等編程指令。,教學目標,了解局部坐標系G52指令、熟悉工件坐標系設定指令G92，掌握工件坐標系建立指令G54G59，直線插補指令G01，圓弧插補指令G02 、G03，刀具半徑補償指令（G41、G42、G40），刀具長度補償指令（G43、G44、G49）；熟悉參考點返回指令G27、G28、G29；子程序調(diào)用。,數(shù)控銑床是數(shù)控加工中最常見、也最常用的數(shù)控加工設備，它可以進行平面輪廓曲線加工和空間三維曲面加工，而且換上孔加工刀具，能同樣方便地進行數(shù)控

2、鉆、鏜、锪、鉸及攻螺紋等孔加工操作。數(shù)控銑床操作簡單，維修方便，價格較加工中心要低得多，同時由于數(shù)控銑床沒有刀具庫，不具有自動換刀功能，所以其加工程序的編制比較簡單：通常數(shù)值計算量不大的平面輪廓加工或孔加工可直接手工編程；本章主要介紹數(shù)控銑床的功能、分類和基本結構等知識，并介紹FANUC-0i系統(tǒng)簡單加工程序的手工編程編制方法。,4.1 數(shù)控銑床概述,數(shù)控銑床是由普通銑床發(fā)展而來，是發(fā)展較早的一種數(shù)控機床。 4.1.1 數(shù)控銑床的主要功能及加工對象 1.數(shù)控銑床的主要功能 點位控制功能；連續(xù)輪廓控制功能；刀具半徑補償功能；刀具長度補償功能；比例及鏡像加工功能；旋轉(zhuǎn)功能；子程序調(diào)用功能；宏程序功

3、能。 2.數(shù)控銑床的工藝裝備 1)夾具 數(shù)控機床主要用于加工形狀復雜的零件，但所使用夾具的結構往往并不復雜，數(shù)控銑床夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。,2)刀具 數(shù)控銑床上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。 3.數(shù)控銑床的主要加工對象 1)平面類零件 2)變斜角類零件 3)曲面類零件,4.1.2 數(shù)控銑床的分類 數(shù)控銑床通常分為立式數(shù)控銑床、臥式數(shù)控銑床和復合式數(shù)控銑床。 1.立式數(shù)控銑床 立式數(shù)控銑床的主軸垂直于工作臺所在的水平面，最適合加工高度相對較小的零件，如板材類、殼體類零件。分為工作臺升降

4、式、主軸頭升降式和龍門式三種。 2.臥式數(shù)控銑床 臥式數(shù)控銑床的主軸平行與工作臺所在的水平面，它的工作臺大多是回轉(zhuǎn)式的，工件經(jīng)過一次裝夾后，通過回轉(zhuǎn)工作臺改變工位，可實現(xiàn)除安裝面和頂面以外的四個面的加工。適合箱體類零件的加工。,與立式數(shù)控銑床相比，臥式數(shù)控銑床的結構復雜，占地面積大，價格也較高，且試切時不易觀察，生產(chǎn)時不易監(jiān)視，裝夾及測量不方便；但加工時排屑容易，對加工有利。 3.復合式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床的主軸方向可任意轉(zhuǎn)換，能做到在一臺機床上既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，由于具備了上述兩種機床的功能，其使用范圍更廣、功能更強。若采用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，還能對工件進行除定位面外的五面

5、加工。,4.2 數(shù)控銑床常用編程指令,數(shù)控銑床的編程指令隨控制系統(tǒng)的不同而不同，但一些常用的指令，如某些準備功能、輔助功能，還是符合IS0標準的。 4.2.1 快速定位和直線插補 以配置FANUC 0i-MA系統(tǒng)為例，介紹數(shù)控銑床的常用編程指令和編程方法。 1.快速定位（G00） 快速定位指令的一般格式為： G00 X Y Z 執(zhí)行該指令時，機床以自身設定的最大移動速度移向指定位置。,2.直線插補（G01） 直線插補指令的一般格式為： G01 X Y Z F 【例4.1】編制加工如圖4.1所示的輪廓加工程序，工件的厚度為5mm。設起刀具點相對工件的坐標為(-10, -10, 300)。按ABC

6、D順序編程。,N01 G90 G92 X-10 Y-10 Z300 設定起刀點的位置 N02 G00 X8 Y8 Z2 快速移動至A點的上方 N03 S1000 M03 起動主軸 N04 G01 Z-6 F50 下刀至切削厚度 N05 G17 X40 銑AB段 N06 X32 Y28 銑BC段 N07 X16 銑CD段 N08 X8 Y8 銑DA段 N09 G00 Z20 M05 抬刀且主軸停 N010 X-10 Y-10 Z300 返回起刀點 N011 M02 程序結束,4.2.2 圓弧插補 1.插補指令（G02/G03） 1）圓弧在 XY 面上 G17 G02 ( G03 ) G90 (

7、G91 ) XYIJ或R F 2）圓弧在 XZ 面上 G18 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) XZ IK或RF 3）圓弧在 YZ 面上 G19 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) YZJ K或RF 其中G17指令表示XY平面，G18指令表示XZ平面，G19指令表示YZ平面。 G02、G03分別表示順時針、逆時針螺旋線插補。 I, J, K為圓心坐標，圓弧半徑R。,XYZ表示圓弧終點位置，在G 90絕對輸入方式下為圓弧終點在工件坐標系中的實際坐標值，在G 9 1增量輸入方式下為圓弧終點相對于圓弧起點的增量值；IJK為圓心相對于圓弧起點的增量值，不論是在G90下還是在G

8、 9 1下都是如此。另外，圓心的位置也可以用圓弧的半徑R表示。當圓弧所對應的圓心角超過1800時，半徑R用負值表示；正好為1800時，正負均可。但用R時不能用IJK，程序中R與I、J、K二不能混用。還應該注意的是，整圓編程時不能使用R，。而只能用I、J、K。,2.說明 I指圓弧起點指向圓心的連線在X軸上的投影矢量與X軸方向一致為正，相反為負。 J指圓弧起點指向圓心的連線在Y軸上的投影矢量與Y軸方向一致為正，相反為負。 K指圓弧起點指向圓心的連線在Z軸上的投影矢量與Z軸方向一致為正，相反為負。,【例4.3】用數(shù)控銑床加工圖4.3所示 的輪廓ABCDEA。分別用絕對坐標和相對坐標方式編寫加工程序。

9、,1. 絕對坐標程序 G92 X-10 Y-10 N01 G90 G17 G00 X10 Y10 LF N02 G01 X30 F100 LF N03 G03 X40 Y20 I0 J10 LF N04 G02 X30 Y30 I0 J10 LF N05 G01 X10 Y20 LF N06 Y10 LF N07 G00 X-10 Y-10 M02 LF G92 X-10 Y-10：設定機床坐標系與工件編程坐標系的關系，給出機床坐標原點O機相對編程原點O工的坐標值。 N01 G90 G17 G00 X10 Y10 LF G90絕對坐標指令，G17 XY平面內(nèi)的加工指令，G00快速定位指定， X

10、10 Y10 指A點在工件坐標系內(nèi)的坐標值。,該段程序的含義是指令刀具相對于工件由起刀點O機快速移動到A點。 N02 G01 X30 F100 LF G01直線插補指令， F100進給速度為100mm/min 該程序段的含義是以直線插補和進給速度100mm/min的方式從點A向點B加工直線AB段。 N03 G03 X40 Y20 I0 J10 LF G03逆時針圓弧插補指令； X40 Y20圓弧的終點相對于工件坐標原點的坐標值； I0 J10 為圓弧的圓心相對于的起點坐標。 該段程序的含義是以逆時針圓弧插補的方式從點B到點C加工BC圓弧段。 N04 G02 X30 Y30 I0 J10 LF

11、G02順時針圓弧插補指令； X30 Y30圓弧的終點相對,于工件坐標原點的坐標值； I0 J10 為圓弧的圓心相對于起點的坐標。 該段程序的含義是以順時針圓弧插補的方式從點C到點D加工CD圓弧段。 N05 G01 X10 Y20 LF 該程序段的含義是以直線插補的方式從點D向點E加工直線DE段。 N06 Y10 LF 該程序段的含義是以直線插補的方式從點E向點A加工直線EA段。 N07 G00 X-10 Y-10 M02 LF G00快速定位指定， X-10 Y-10 指O機點在工件坐標系內(nèi)的坐標值，M02程序結束指令。,2. 相對坐標程序 N01 G91 G17 G00 X20 Y20 LF

12、 N02 G01 X20 F100 LF N03 G03 X10 Y10 I0 J10 LF N04 G02 X-10 Y10 I0 10 LF N05 G01 X-20 Y-10 LF N06 Y-10 LF N07 G00 X-20 Y-20 M02 LF,4.2.3 刀具半徑補償 （G40，G41，G42） 1. 刀具半徑補償指令格式刀補指令的程序段格式： 1）G00G01 G41G42 D X Y F 2）G00G01 G40 X Y G40：取消刀具半徑補償； G41：左刀補(在刀具前進方向左側補償)，如圖 4.4(a)； G42：右刀補(在刀具前進方向右側補償)，如圖4.4 (b)

13、；,1）中的D為刀具半徑補償?shù)刂?，地址中存放的是刀具半徑的補償量；X Y為由非刀補狀態(tài)進入刀具半徑補償狀態(tài)的起始位置。 2）中的X Y為由刀補狀態(tài)過渡到非刀補狀態(tài)的終點位置，這里的X Y即為刀具中心的位置。 1）只能在G00或G01指令下建立刀具半徑補償狀態(tài)及取消刀具半徑補償狀態(tài)。 注意： 2）在建立刀補時，必須有連續(xù)兩段的平面位移指令。這是因為，在建立刀補時，控制系統(tǒng)要連續(xù)讀人兩段平面位移指令，才能正確計算出進入刀補狀態(tài)時刀具中心的偏置位置。否則，將無法正確建立刀補狀態(tài)。,2.刀具半徑補償編程舉例 1）【例4.4】如圖4.5所示：按增量方式編程： O0001 N10 G54 G91 G17

14、G00 M03 G17指定刀補平面（XOY平面） N20 G41 X20.0 Y10.0 D01 建立刀補（刀補號為01） N30 G01 Y40.0 F200 N40 X30.0 N50 Y-30.0 N60 X-40.0 N70 G00 G40 X-10.0 Y-20.0 M05 解除刀補 N80 M02,2）【例4.5】某零件的外形輪廓如圖4.6所示，厚度為6mm。刀具：直徑為 12mm的立銑刀 進刀、退刀方式：安全平面距離零件上表面 10mm，輪廓外形的延長線切入切出。要求：用刀具半徑補償功能手工編制精加工程序。,參考程序如下 (程序段2中D01指令調(diào)用的0l號刀的半徑值為6mm，該值

15、應在運行程序前設置在刀具表中)。 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 4.2.4 刀具長度補償 （G43，G44，G49） 1. 刀具長度補償指令格式 刀具縣長度補償?shù)慕ⅰ?zhí)行與撤消使用刀具長度補償功

16、能，在編程時可以不考慮刀具在機床主軸上裝夾的實際長度，而只需在程序中給出刀具端刃的Z坐標，具體的刀具長度由Z向?qū)Φ秮韰f(xié)調(diào)。 G00或G01 G43 Z_ H_ G00或G01 G44 Z_ H_ G00或G01 G49 Z_,G43：刀具長度補償正補償 及H代碼； G44：刀具長度負補償及 H代碼； G49：取消刀具長度補償用。 H后跟兩位數(shù)指定偏置號， 在每個偏置號輸入需要偏置 的量。 如圖4.7刀具長度補償。 a情況：設定H01=2， 則G44 H01； c情況：設定H01=-2， 則G43 H02。,【例4.6】應用刀具長度補償指令編程的實例，如圖4.8中A點為程序的起點，加工路線為1-

17、2-9。,相對坐標程序： 刀具以順時針100r/min旋轉(zhuǎn)，并快速奔向點(70,35) N02 G43 D01 Z-22 LF 刀具正向補償D01=e，并向下進給22mm N03 G01 Z-18 F500 LF 刀具直線插補以500mm/min的速度向下進給18mm N04 G04 P20 LF 刀具暫停進給20ms，以達到修光孔壁的目的 N05 G00 Z18 LF 刀具快速上移18mm N06 X30 Y-20 LF 刀具在XY平面上向點(30, -20)快速移動 N07 G01 Z-33 F500 LF 刀具以直線插補和進給速度500mm/min的方式向下鉆孔,N08 G00 D00

18、Z55 刀具快速向上移動55mm，并撤消刀長補償指令 N09 X-100 Y-15 M05 M02 LF 刀具在XY平面上向點(-100,15)快速移動，到位后程序運行結束,4.2.5 子程序 1. 子程序指令格式 編程時，為了簡化程序的編制，當一個工件上有相同的加工內(nèi)容時，常用調(diào)子程序的方法進行編程。調(diào)用子程序的程序叫做主程序。子程序的編號與一般程序基本相同，只是程序結束字為M99表示子程序結束，并返回到調(diào)用子程序的主程序中。 調(diào)用子程序的編程格式： M98 P程序號 L調(diào)用次數(shù) O10 子程序程序號 N01 子程序體 N0n M99 子程序結束并返回主程序,使用子程序時應注意： 1）主程序

19、可以調(diào)用子程序，子程序也可以調(diào)用其他子程序，但子程序不能調(diào)用主程序和自身。 2）主程序中模態(tài)代碼可被子程序中同一組的其他代碼所更改。 3）最好不要在刀具補償狀態(tài)下的主程序中調(diào)用子程序。 2. 子程序編程舉例,【例4.7】編制如圖4.9所示零件的程序，零件上4個方槽的尺寸、形狀相同，槽深2mm，槽寬10 2mm，未注圓角半徑為R5，設起刀點為(0, 0, 200)。,O1 (MAIN_PROGRAMM) N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 設置起刀點的位置 N02 G00 X30. Y15. Z5. 快速移至第一切削點上方 N03 G91 S600 M03 相對坐標，主軸正轉(zhuǎn)600r/

20、min N004 M98 P10 調(diào)用子程序10 O10 (SUB_PROGRAMM) N1 G01 Z-7. F50 N2 X50. F150 N3 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 M05 N012 G90 G00 X0 Y0 Z200 N013 M02,4.2.6 比例縮放指令 1. 比例縮放指令格式 1）各軸按相同比例編程 G51 X_ Y_ Z_ P_ X_ Y_ Z_ 為縮放中心標； P_ 縮放比例系數(shù)(千分之幾 ) G50取

21、消比例縮放 2）各軸以不同比例編程 G51 X_Y_Z_I_J_K_ I、J、K對應X、Y、Z的比例系數(shù)。 如圖4.10所示。,2.比例縮放編程舉例 【例4.8】如圖4.11所示的三 角形ABC，頂點為A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若D(50，50)為中心，放大2倍，則縮放程序為： G51 X50 Y50 P2 執(zhí)行該程序，將自動計算出A、B、C三點坐標數(shù)據(jù)為A（10，30），B（90，30），C（50，110）從而獲得放大一倍的ABC。 縮放不能用于補償量，并且對A、B、C、U、V、W軸無效。,4.2.7 鏡像編程指令 1. 鏡像編程指令格式 在加工某些對稱圖形時，為

22、了避免反復編制類似的程序段，縮短加工程序，可采用鏡像加工功能。 1）FANUC 11-MEA-4系統(tǒng)的鏡像指令代碼為： M21：關于X軸的鏡像(對稱于Y軸) M22：關于Y軸的鏡像(對稱于X軸) M23：取消鏡像。 2）FANUC 0i系統(tǒng)的鏡像指令代碼為： G24 XYZ M98 P G25 XYZ G24：建立鏡像 G25：取消鏡像。,2. 鏡像編程舉例 【例4.9】精銑如圖4.12所示的4個形狀相同、高5mm的凸起。,設工件坐標原點位于工件上表面對稱中心，刀具起始位置在工件坐標系(0, 0, 100)處， A(6.84, 18.794,0), B(17.101, 46.985, 0),

23、C(46.985,17.101,0), D(18.794, 6.84, 0)， O1 (MAIN-PROGRAMM) N01 G90 G92 X0 Y0 Z100. 設置起刀點 N02 G00 Z1. 刀具移至點 (0, 0, 1) N03 S200 M03 主軸正轉(zhuǎn)200r/min N04 G01 Z-5. F50 刀具移至點 (0, 0, 1),N05 M98 P10 加工塊1 O10 (SUB-PROGRAMM) N1 G01 G41 D01 X6.84 Y18.794 F200 移至A點建刀補 N2 X17.101 Y46.985 加工AB段 N3 G02 X46.985 Y17.10

24、1 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軸鏡像、加工塊2 N7 M99 N06 M21 M98 P10 加工塊2 N07 M22 M98 P10 Y軸鏡像、加工塊3 N08 M23 取消鏡像 N09 M22 M98 P10 Y軸鏡像、加工塊4,N010 M23 取消鏡像 N011 G90 G00 Z100 N012 M05 N013 M02 4.2.8 旋轉(zhuǎn)鏡像編程指令 1. 旋轉(zhuǎn)編程指令格式 該指令可使編程圖形按照指

25、定旋轉(zhuǎn)中心及旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，G68表示開始坐標系旋轉(zhuǎn)，G69用于撤消旋轉(zhuǎn)功能。 編程格式：G68 X Y R . G69,式中： G68為坐標旋轉(zhuǎn)，G69取消坐標系旋轉(zhuǎn)。X、Y為旋轉(zhuǎn)中心的坐標值(可以是X、Y、Z中的任意兩個，它們由當前平面選擇指令G17、G18、G19中的一個確定)。當X、Y省略時，G68指令認為當前的位置即為旋轉(zhuǎn)中心。R為旋轉(zhuǎn)角度，逆時針旋轉(zhuǎn)定義為正方向，順時針旋轉(zhuǎn)定義為負方向。 當程序在絕對方式下時，G68程序段后的第一個程序段必須使用絕對方式移動指令，才能確定旋轉(zhuǎn)中心。如果這一程序段為增量方式移動指令，那么系統(tǒng)將以當前位置為旋轉(zhuǎn)中心，按G68給定的角度旋轉(zhuǎn)坐標。

26、,2. 旋轉(zhuǎn)編程舉例 【例4.10】如圖4.13所示零件，用旋轉(zhuǎn)編程指令編程。,O0011;（主程序） G90 G54 G61 M03 S500 F150.0 G00 X0.0 Y0.0Z10.0; G68 X0 Y0 R45.0; M98 P0012; G69; G68 X0 Y0 R90.0; M98 P0012; G69; G00 Z10.0; M30 O0012; （子程序） G01 Z-2.0;,G41 G01 X20.0 Y0 F100.0 D01; G02 X40.0 Y0 I10.0; G02 X30.0 Y0 I-5.0; G03 X20.0 Y0 I-5.0; G00 Z2

27、.0; G40 G00 X0 Y0; M99,4.3 數(shù)控銑床編程實例 【例4.11】編寫如圖4.14所示零件內(nèi)輪廓的精加工程序,刀具半徑為8mm,編程原點建在工件中心上表面，用左刀補加工。,00007 N01 G90 G92 X0 Y0 Z100 N02 T01 N03 M03 S500 N04 G00 G43 H01 Z5 N05 G01 Z-5 F100 N06 G41 G01 X40 Y0 D01 F200 N07 Y30 N08 X-40 N09 Y-30 N10 X40 N11 Y2 N12 G40 G01 X0 Y0 N13 G49 G00 Z100 N14 M05 N15 M3

28、0,【例4.12】編寫如圖4.15所示零件的精加工程序,編程原點建在左下角的上表面,用左刀補。,O0001 N01 G90 G92 X-10 Y-10 Z50 N02 T01 N03 M03 S1000 F80 N04 G43 H01 G00 Z-5 N05 G41 G01 X20 Y0 D01 N06 G01 Y62 N07 G02 X44 Y86 R24 N08 G01 X96 N09 G03 X120 Y62 R24 N10 G01 Y40 N11 X100 Y14 N12 X0 N13 G40 G01 X-10 Y-10 N14 G49 G00 Z50 N15 M05 N16 M30,【例4.13】用6的刀具銑如圖4.16所示“X、Y、Z”三個字母，深度為2mm，試編程。工件坐標系如圖所示，設程序啟動時刀心位于工件坐標系的（0，0，100）處，下刀速度為50mm/min，切削速度為150mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，編程過程中不用刀具半徑補償功能。,O0003 N01 G90 G92 X0 Y0 Z100 N02 T01 N03 M03 S