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  第一章 数控机床编程基础 数控编程概述 编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺 寸数据、工艺参数(主运动和进给运动速度、切削深度) 以及辅助操作(换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹 紧、松开等)加工信息,用规定的文字、数字、符号组成 的代码,按一定格式编写成加工程序。 第一章 数控机床编程基础 数控编程的内容:分析图样并确定加工工艺过程、数值计 算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切 削。 数控编程的步骤: 1.分析图样、确定加工工艺过程 2.数值计算 3.编写零件加工程序 4.制作控制介质 5.程序校验和试切削 零 件 图 分 析 图 样 数 值 计 算 编 写 程 序 制 作 介 质 校 验 和 试 切 第一章 数控机床编程基础 (1)分析零件图纸 分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯 形状和热处理等。 (2)确定工艺过程 在图纸分析的基础上,选择机床、确定加工 方法、刀具与夹具;确定零件加工的工艺线路、 工步顺序及切削用量等工艺参数等。 第一章 数控机床编程基础 (3) 数值计算 计算交点、节点坐标值以及其它数据。 (4) 编写程序单 根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具 补偿、辅助动作及刀具运动轨迹,按照数控系统规定 代码及程序格式,编写零件加工程序。 (5) 制备控制介质 将程序单上的内容,经转换记录在控制介质上, 若程序较简单,也可直接通过键盘输入。 第一章 数控机床编程基础 (6) 程序校验和首件试切 控制介质经过校验和试切削后,才能用于正式加工。 平面轮廓零件:用笔代刀、坐标纸代工件进行绘图。 空间曲面零件:可用蜡块、塑料或木料或价格低的 材料作工件,进行试切。 第一章 数控机床编程基础 在具有图形显示功能的机床上,用静态显示(机床不 动)或动态显示(模拟工件的加工过程)的方法,则 更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性,不能判别 工件的加工误差。首件试切方法可查出程序单是否有 错,还可知道加工精度是否符合要求。 第一章 数控机床编程基础 程序编制可分成手工编程和自动编程两类。 ? 手工编程时,整个程序的编制过程是由人工完成的。这 要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则,而且还必 须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工 或几何形状不太复杂的零件,数控编程计算较简单,程序 段不多,手工编程即可实现。 ? 自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成 数控机床能执行的数控加工程序,就是说数控编程的大部 分工作由计算机来实现。 第一章 数控机床编程基础 工艺处理 工艺处理 手 工 数学处理 编 程 磁盘 ? 加工程序单 程序校验 穿孔 ? 直接传输 自 动 编 计算机 程 磁盘 ? 9 第一章 数控机床编程基础 利用CAM系统进行自动编程的基本步骤 1. 加工工艺确定 (1)校准加工零件的尺寸、公差和精度要求; (2)确定装卡位置; (3)选择刀具; (4)确定加工路线)选定工艺参数。 第一章 数控机床编程基础 2.加工模型建立 利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工 部位绘制在计算机屏幕上,作为计算机自动生成刀具轨迹 的依据。 3.刀具轨迹生成 建立了加工模型后,即可利用CAM系统提供的多种形式的 刀具轨迹生成功能进行数控编程。 4.后置代码生成 后置处理的目的是形成数控指令文件,利用CAM系统提供 的后置处理器可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。 5.加工代码输出 第一节 数控编程的几何基础 1.1 机床坐标系 为了确定机床个运动部件的运动方向和移动距离,需要 在机床上建立一个坐标系,这个坐标系就叫做机床坐标系 1.2 机床坐标轴及其方向 数控机床的运动轴分为平动轴和转动轴 数控机床各轴的运动,有的是使刀具产生运动,有的则 是使工件产生运动。 第一节 数控编程的几何基础 鉴于以上两方面情况,标准规定,不论机床的具体运动 结果如何,机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运 动来描述,并以右手笛卡尔坐标系表达,其坐标轴用X,Y, Z表示,用来描述机床的主要平动轴,称为基本坐标轴,若 机床有转动轴,标准规定绕X,Y和Z轴转动的轴分别用A、B、 C表示,其正向按右手螺旋定则确定。 +Y +B +Z’ +X +Y +Z +Y +X’ +X +C +A +Z +Y’ +A +B +C +X +Z 第一节 数控编程的几何基础 2 Z坐标轴 将机床主轴沿其轴线方向运动的平动轴定义为Z轴。所 谓主轴是指产生切削动力的轴,例如铣床、钻床、镗床上 的刀具旋转轴和车床上的工件旋转轴。 如果主轴能够摆动,即主轴轴线方向是变化的,则以 主轴轴线垂直于机床工作台装卡面时的状态来定义Z轴。 对于Z轴的方向,标准规定以增大刀具与工件间距离的 方向为Z轴的正方向。 第一节 数控编程的几何基础 3 X坐标轴 将在垂直于Z轴的平面内的一个主要平动轴指定为 X轴,它一般位于与工件安装面相平行的水平面内。 对于不同类型的机床,X轴及其方向有具体的规定。 ? 例如对于铣床、钻床等刀具旋转的机床,若Z轴是水平的,则 X轴规定为从刀具向工件方向看时沿左右运动的轴,且向右为 正 ? 若Z轴是垂直的,则X轴规定为从刀具向立柱 (若有两个立柱则 选左侧立柱)方向看时沿左右运动的轴,且向右为正。 4 Y坐标轴 Y轴及其方向则是根据X和Z轴按右手法则确定。 第一节 数控编程的几何基础 第一节 数控编程的几何基础 5 机床原点 ? 机床原点是机床坐标系的原点。 ? 对某一具体的机床来说,机床原点是固定的,是机床 制造商设置在机床上的一个物理位置 第一节 数控编程的几何基础 6 机床参考点 ?是用于对机床工作台、滑板以及刀具相对运动的测量系统进 行定标和控制的点,也称为机床零点。 ?参考点相对于机床原点来讲是一个固定值。 ?它是在加工之前和加工之后,用控制面板上的回零按钮使移 动部件移动到机床坐标系中的一个固定不变的极限点。 ?数控机床在工作时,移动部件必须首先返回参考点,测量系 统置零,之后测量系统即可以以参考点作为基准,随时测量 运动部件的位置。 第一节 数控编程的几何基础 7 工件坐标系和工件零点 ?用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。 工件坐标系的原点就是工件零点 ?工件零点的一般选用原则: ?工件零点选在工件图样的尺寸基准上,这样可以直接用图纸标注的尺寸作 为编程点的坐标值,减少计算工作量; ?能使工件方便地装卡、测量和检验; ?工件零点尽量选择尺寸精度较高、粗糙度比较低地工件表面上,以提高加 工精度和同一批零件的一致性; ?对于有对称形状地几何零件,工件零点最好选择对称中心上。 第一节 数控编程的几何基础 8 程序原点 ?为了编程方便,在图纸上选择一个适当位置作为程序原点, 也叫编程原点或程序零点。 ?对于简单零件,工件零点就是程序零点,这时的编程坐标系 就是工件坐标系。 ?对于形状复杂的零件,需要编制几个程序或子程序,为了编 程方便和减少许多坐标值的计算,编程零点就不一定设在工 件零点上,而设在便于程序编制的位置。 ?程序原点一般用G92或G54~G59(对于数控镗铣床)和 G50(对于数控车床)指定 第二章 零件程序的结构 一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的 若干个程序段组成的,而每个程序段是由若干个指令字 组成的。 N01 G91 G17 G00 G42 T01 X85 Y-25 N02 Z-15 S400 M03 M08 N03 G01 X85 F300 程 N04 G03 Y50 I25 序 N05 G01 X-75 段 N06 Y-60 N07 G00 Z15 M05 M09 N08 G40 X75 Y35 M02 上午4时34分 第二节 数控编程常用的指令及其格式 上面是一个完整的零件加工程序,它主要由程序名和 若干程序段组成。 程序名是该加工程序的标识; 程序段是一个完整的加工工步单元,它以N(程序段号) 指令开头,LF指令结尾; M02作为整个程序结束的指令,有些数控系统可能还规定 了一个特定的程序开头和结束的符号,如% 、EM等 22 上午4时34分 第二节 数控编程常用的指令及其格式 由上面的程序可知: 加工程序——由程序名和若干程序段有序组成的指令集。 程序是由若干程序段组成 程序段是由干指令字组成。 指令字是由字母(地址符)和其后所带的数字一起组成。 程序段的格式,是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写 规则,不同的数控系统往往有不同的程序段格式,格式不符 合规定,数控系统就不能接受。 23 上午4时34分 第二节 数控编程常用的指令及其格式 ? 目前广泛采用的是地址符可变程序段格式(或者称字地址程 序段格式) ? 格式:N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ LF ? 这种格式的特点: ?程序段中的每个指令字均以字母(地址符)开始,其后再跟 符号和数字。 ?指令字在程序段中的顺序没有严格的规定,即可以任意顺序 的书写 。 ?不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。 因此,这种格式具有程序简单、可读性强,易于检查等优点。 24 第二节 数控编程常用的指令及其格式 主程序、子程序 在一个零件的加工 程序中,若有一定量 的连续的程序段在几 处完全重复出现,则 可将这些重复的程序 串单独抽出来,按一 定的格式做成子程序。 3/1/2020 -25- 第二节 数控编程常用的指令及其格式 主程序: O× × × × N01…… N02……; …… N11 M98 O07 L2; N28 M98 O08; N××……M02 子程序 O07 N01……; …… N××……M99 ; 子程序 O08 N01……; …… N××……M99 ; 第二节 数控编程常用的指令及其格式 子程序嵌套 上午4时34分 第三章 数控系统编程指令体系 常用地址码的含义如表所示 机能 程序号 顺序号 准备机能 坐标指令 进给机能 主轴机能 刀具机能 辅助机能 补偿 暂停 子程序调用 重复 参数 地址码 O N G X.Y.Z A.B.C.U.V.W R I.J.K F S T M B H.D P.X I P.Q.R 意义 程序编号 顺序编号 机床动作方式指令 坐标轴移动指令 附加轴移动指令 圆弧半径 圆弧中心坐标 进给速度指令 主轴转速指令 刀具编号指令 接通、断开、启动、停止指令 工作台分度指令 刀具补偿指令 暂停时间指令 子程序号指定 固定循环重复次数 固定循环参数 28 第三章 数控系统编程指令体系 3.1 辅助功能M代码 辅助功能由地址字 M和其后的一或两位数字组成, 主要用于控制零件程序的走向, 以及机床各种辅助功 能的开关动作。 M 功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。 ● 非模态M功能(当段有效代码):只在书写了该代 码的程序段中有效; ● 模态M功能(续效代码):一组可相互注销的 M功 能,这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直 有效。 第三章 数控系统编程指令体系 模态 M功能组中包含一个缺省功能,系统上电时 将被初始化为该功能。 M 功能还可分为前作用 M 功能和后作用 M 功能二类。 ● 前作用 M 功能:在程序段编制的轴运动之前执行; ● 后作用 M 功能:在程序段编制的轴运动之后执行。 第三章 数控系统编程指令体系 M 代码及功能表 代码 模 态 功 能 说 明 代码 M00 非模态 程序暂停 M03 M02 非模态 程序结束 M04 M30 非模态 程序结束并返 M05 回程序起点 M07 M98 非模态 调用子程序 M08 M99 非模态 子程序结束 M09 模态 模态 模态 模态 模态 模态 模态 功能说明 主轴正转 主轴反转 主轴停止 冷却液打开 冷却液打开 冷却液关闭 第三章 数控系统编程指令体系 M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向, 是 CNC内定的辅助功能,不由机床制造商设计决定,也就 是说,与PLC程序无关; 其余 M 代码用于机床各种辅助功能的开关动作,其功能 不由CNC内定,而是由 PLC程序指定,所以有可能因机床 制造商不同而有差异( 使用时须参考机床使用说明书)。 第三章 数控系统编程指令体系 3.2 主轴功能S 主轴功能S控制主轴转速,其后的数值表示主轴速度, 单位为:转/每分钟(r/min)。 S是模态指令,S 功能只有在主轴速度可调节时有效。 S 所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴 倍率开关进行修调。 第三章 数控系统编程指令体系 3.3 进给功能 F F 指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给 速度,F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或 G95(每转进给量mm/r)。 当工作在G01,G02 或G03方式下,编程的F一直有 效,直到被新的 F值所取代,而工作在 G00方式下,快速 定位的速度是各轴的最高速度,与所编 F无关。 借助于机床控制面板上的倍率按键,F可在一定范围内 进行修调,当执行螺纹切削循环G76、G82及螺纹切削G32 时,倍率开关失效,进给倍率固定在100%。 第三章 数控系统编程指令体系 3.4 刀具功能 T 代码用于选刀,其后的 4 位数字分别表示选择 的刀具号和刀具补偿号。 执行 T 指令,转动转塔刀架,选用指定的刀具。 当一个程序段同时包含 T 代码与刀具移动指令时,先 执行 T 代码指令,而后执行刀具移动指令。 刀具的补偿包括刀具偏置补偿、刀具磨损补偿及刀尖 圆弧半径补偿。 T 指令同时调入刀补寄存器中的补偿值。刀尖圆弧补 偿号与刀具偏置补偿号对应。 第三章 数控系统编程指令体系 3.5 准备功能G代码 准备功能 G指令由 G后一或二位数值组成,它用来规 定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、 刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。 G 功能根据功能的不同分成若干组,其中 00组的G 功 能(G04、G28、G29、G92)称非模态 G 功能,其余组 的称模态G功能。 第三章 数控系统编程指令体系 ?模态G代码(续效代码):该代码在一个程序段中被使用后就 一直有效,直到出现同组中的其它任一G代码时才失效。 ?非模态G代码(非续效代码):只在有该代码的程序段中有效 的代码。 G指令通常位于程序段中尺寸字之前。 例: N010 G90 G00 X16 S600 T01 M03; N020 G01 X8 Y6 F100; N030 X0 Y0; 第三章 数控系统编程指令体系 3.6 与坐标系有关指令 3.6.1 绝对坐标指令与增量坐标指令 (G90、G91) G90—绝对坐标指令 G91—增量坐标指令 例 编制图中的移动量。 绝对尺寸指令:G90 G01 X30 Y50; 增量尺寸指令:G91 G01 X20 Y30; 或 G01 U20 V30; 第三章 数控系统编程指令体系 3.6.2 坐标系设定指令(G92) 例 设置图中工件坐标系 坐标系设定指令:G92 X400 Z200; 3.6.3 坐标平面选择指令(G17、G18 、G19) G17、G18、G19指令分别表示在XY 、ZX、YZ坐标平面内进行加工。其 中,G17可缺省。 Op Z 200 X 400 第三章 数控系统编程指令体系 3.7 运动控制指令 第三章 数控系统编程指令体系 1、G00指令——快速定位指令 ? 编程格式:G00 X__ Y__ Z__ ; 式中X、Y、Z:绝对值指令时是终点的坐标值;增量值指 令时是刀具移动的距离。 ? 功能:指令刀具从当前点,以数控系统预先调定的快进 速度(修调倍率),快速移动到程序段所指令的下一个 定位点。 只要非切削的移動,通常使用G00指令,如由机械原点快 速定位至切削起點,切削完成後 的Z軸退刀及X、Y軸的 定位等,以节省加工时間(只能用于工件外部的空程行 走)。 注意: G00中不需要指定进给速度,续效指令。 3/1/2020 -41- Za Zb 第三章 数控系统编程指令体系 如图所示,空间直线移动从A到 Z B B。其编程计算方法如下: 绝对: G90 G00 Xb Yb Zb; 增量: A Y G91G00 X(xb?xa) Y(yb?ya) Z(zb?za) ; Yb Ya W 原 点 Xa X Xb 3/1/2020 -42- 第三章 数控系统编程指令体系 ?指令执行开始后,刀具沿着各个坐标方向同时按参数设 定的速度移动,最后减速到达终点,如图a所示。 ?在各坐标方向上有可能不是同时到达终点。刀具移动轨 迹是几条线段的组合,不是一条直线。例如,在 FANUC系统中,运动总是先沿45°角的直线移动,最后 再在某一轴单向移动至目标点位置,如图b所示。 ?编程人员应了解所使用的数控系统的刀具移动轨迹情况, 以避免加工中可能出现的碰撞。 3/1/2020 -43- 第三章 数控系统编程指令体系 a)同时到达终点 b)单向移动至终点 从A点到B点快速移动的程序段 为:G90 G00 X20 Y30; 若采用直线型定位方式移动 , 則每次都要計算其斜率后,再命 令X軸及Y軸移動,如此增加电脑 的負荷,反应速度也较慢,故一 般CNC机械一开机大都自动设定 G00以斜进45°方式移动。 3/1/2020 -44- 第三章 数控系统编程指令体系 3.7.2 直线) 第三章 数控系统编程指令体系 2、G01指令——直线插补指令 – 编程格式:G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ ; 式中:X、Y、Z:绝对值指令时是终点的坐标值;增量值 指令时是刀具移动的距离。F:刀具的进给速度(进给量) 它是一个 合成速度。F为续效指令,因此无需对每个程 序段都指定F;如果F代码不指令进给速度被当作零。 – 功能:指令多坐标(2、3坐标)以联动的方式,按程序 段中规定的合成进给速度f,使刀具相对于工件按直线方 式,由当前位置移动到程序段中规定的位置(a、b、c)。 3/1/2020 -46- 第三章 数控系统编程指令体系 示例: 实现图中从A点到B点的直线插补 运动,其程序段为: 绝对方式编程: G90 G01 X10 Y10 F100; 增量方式编程: G91 G01 X-10 Y-20 F100; 3/1/2020 -47- 第三章 数控系统编程指令体系 : G90 G01 Y17. F80; X -10. Y30.; G91 X -40. Y -18.; G90 X -22. Y0; X0.; : 3/1/2020 -48- 运动控制指令-示例1 3/1/2020 -49- 运动控制指令-示例1 3/1/2020 -50- 运动控制指令-示例2 G92 X-20 Y0; G00 G90 X-5 M03 S800; G01 X18. F100; G91 X35. Y -20.; G90 X92.; Y-45.; G91 X -60.; Y -15.; X -32.; Y65.; G00 G90 X-20 Y0 M30; 设定工件坐标系 定位至(-5,0)准备加工 经A→ B,用绝对值表示较方 便。 B → C,用增量值表示较方便。 C → D,用绝对值表示较方便。 D → E,用绝对值表示較方便。 E → F,用增量值表示較方便。 F → G,增量值或绝对值皆方 便,但沿用上单节增量指令, 可不必再用G90設定为绝对值, 故用增量值表示 之。 G→程序原点,理由同上。 程序原点→A点上部,理由同 上。 假设铣刀已定位至H点,沿A→B →C→D→E→F→G→程序原点→ A点,完成轮廓切削。 3/1/2020 -51- 第三章 数控系统编程指令体系 3、G02,G03——圆弧插补指 令 ? G02:顺时针圆弧插补。 ? G03:逆时针圆弧插补。 (1)顺、逆方向判别规则: G17 沿垂直于圆弧所在平面的坐 标轴由正方向向负方向观察, 来判别圆弧的顺、逆时针方向。 Z Y G18 G02 G03 G02 G02 G03 G03 G19 X 3/1/2020 -52- 第三章 数控系统编程指令体系 3/1/2020 -53- 第三章 数控系统编程指令体系 3/1/2020 -54- 第三章 数控系统编程指令体系 +Y +Z G02 G03 +X +X G03 G02 3/1/2020 -55- 第三章 数控系统编程指令体系 (2)程序格式: XY平面: ZX平面: YZ平面: 其中: ?X、Y、Z的值是指圆 弧插补的终点坐标值; ?I、J、K是指圆弧起 点到圆心的增量坐标, 与G90,G91无关; X軸的分向量用位址 I表示。 Y軸的分向量用位址 J表示。 Z軸的分向量用位址 K表示。 ?R为指定圆弧半径。 3/1/2020 -56- 第三章 数控系统编程指令体系 I、J、K的表达意义 a) XY平面圆弧; b) ZX平面圆弧; 圆弧 c) YZ平面 3/1/2020 -57- 第三章 数控系统编程指令体系 (3)圆心位置的表示方法: ?由圆心指向起点的向量在X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示 。 Y 起点 J I X 3/1/2020 -58- 第三章 数控系统编程指令体系 3/1/2020 -59- 第三章 数控系统编程指令体系 ?R表示法:用半径R带有符号的数值来表 示: θAB≤180○ : R ≥ 0 R100; θ’AB>180○ :R < 0 R-100 A θAB R100 B Θ′AB 说明: a、具体采用哪种方法,视具体的数控系统而定。 b、G00,G01,G02,G03是同组续效指令,缺省值G01 。 c、本段终点若与上一段终点位置相同,即起点与 终点最终没有相对位移,则可省略不写。 3/1/2020 -60- 第三章 数控系统编程指令体系 ※对于整圆只能采用I、J、K的方式编程 加工如图所示整圆 1和2。起点为A点,若采用顺时针方向 和半径方法加工圆1和圆2,则程序均可以写成: N01 G02 X20 Y0 R-20 F100; 这说明采用 R方法来加工整圆不唯一,所以应采用 I、 J、 K方法来加工整圆,这样则可以得到唯一的加工路径。 则加工图中圆1的程序为: G02 X20 Y0 I-20 J0 F100; 加工上图中圆2的程序为: G02 X20 Y0 I20 J0 F100; 3/1/2020 -61- 第三章 数控系统编程指令体系 在图中,当圆弧A的起点为P1,终 点为P2,圆弧插补程序段为: G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50; 或:G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50; 当圆弧A的起点为P2,终点为P1时, 圆弧插补程序段为: G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50; 或:G03 X160 Y60 R-145.6 F50; 3/1/2020 -62- 第三章 数控系统编程指令体系 加工顺弧AB、BC、CD,刀具起点在A点, 进给速度80mm/min,两种格式编程为: 用圆心坐标I、J编程: G92 X0 Y-15; G90 G03 X15 Y0 I0 J15 F80; G02 X55 Y0 I20 J0; G03 X80 Y-25 I0 J-25; 用圆弧半径R编程: G92 X0 Y-15; G90 G03 X15 Y0 R15 F80; G02 X55 Y0 R20; G03 X80 Y-25 R-25; 3/1/2020 -63- 运动控制指令-示例2 3/1/2020 -64- 运动控制指令-示例2 3/1/2020 -65- 运动控制指令-示例2 刀具由坐标原点O快进至 a点,从a点开始沿a、b、 c、d、e、f、a切削,最 终回到原点O,编程如下: 3/1/2020 -66- 运动控制指令-示例2 用绝对坐标编程如下: N01 G90 G00 X30 Y30; N02 G01 X120 F120; N03 Y55; N04 G02 X95 Y80 I0 J25 F100; N05 G03 X70 Y105 I-25 J0; N06 G01 X30 Y105 F120; N07 Y30; N08 G00 X0 Y0; N09 M02; 3/1/2020 -67- 运动控制指令-示例2 用增量坐标编程如下: N01 G91 G00 X30 Y30; N02 G01 X90 Y0 F120; N03 X0 Y25; N04 G02 X-25 Y25 I0 J25 F100; N05 G03 X-25 Y25 I-25 J0; N06 G01 X-40 Y0 F120; N07 X0 Y-75; N08 G00 X-30 Y-30; N09 M02; 3/1/2020 -68- 第三章 数控系统编程指令体系 4、G04:暂停指令 ? 功能:使刀具作短时间的暂停(延时),用于无进给 光整加工,如车槽、镗平面、锪孔、检测等场合常用 该指令。 ? 指令格式:G04 X(P) ▁; 式中:X为暂停时间,单位为毫秒或秒,视数控系统而 定。暫停2 sec,則写成:G04 X2;或G04 X2000; ? G04为非模态指令仅在本程序段有效。 例如:N055 G04 P3000;(延时3秒) 3/1/2020 -69- 第三章 数控系统编程指令体系 用于主轴有高速、低速档切换时,以M05指令后, 1. 用G04指令暂停几秒,使主轴真正停止时 ,再行换 档,以避免损伤主轴的伺服电机。 2. 用于孔底加工时暂停几秒,使孔的深度正确及增加 孔底面的光度,如钻沉孔、锥孔,顶尖孔等。 3. 用于切削大直径螺纹时,暂停几秒使转速稳定后再 行切削螺纹,使螺距正确。 3/1/2020 -70- 举例 例:锪孔加工,孔底有表 面粗糙度要求。程序如 下: … G01 Z-7.0 F60; G04 X5.0; (刀具在孔 底停留5s) G00 Z7.0; … 第三章 数控系统编程指令体系 4. 刀具补偿指令 4.1.刀具半径补偿指令(G41、G42、G40) 1.1 刀具半径补偿概念 实际的刀具都是有半径的。使刀具的刀尖沿零件轮廓曲线加 工,刀位点的运动轨迹即加工路线应该与零件轮廓曲线有一个 半径值大小的偏移量。 使刀具的刀位点正确运动有两种方式: 1) 加工前计算出刀位点运动轨迹, 再编程加工; 2) 按零件轮廓的坐标数据编程, 由系统根据工件轮廓和刀具半径R 自动计算出刀具中心轨迹。 第三章 数控系统编程指令体系 刀具半径补偿指令 G41为刀具左补偿,指顺着刀具前进方向看,刀具偏在 工件轮廓的左边; G42为刀具右补偿,指顺着刀具前进方向看,刀具偏在 工件轮廓的右边; G40为取消刀补。 书写格式: 1.G41、G42与G00,G01配合使用。 2.G41、G42与G02,G03配合使用。 ?G 00 ? ?G 41 ? ??G 01 ?? ??G 42 ?? X— Y— D; ?G ?? G 41 42 ? ?? D—; ? G 02 ? ?? G 03 ?? X— Y— R—; 第三章 数控系统编程指令体系 刀具半径补偿过程 刀具半径补偿执行过程一般分为三步: (1)刀具补偿建立 (2)刀具补偿进行 (3)刀具补偿撤消 刀具补偿功能还可以利用同一加工 程序去适应不同的情况,如: 1.利用刀具补偿功能作粗、精加工余 量补偿; 2.刀具磨损后,重输刀具半径,不必 修改程序; 3.利用刀补功能进行凹凸模具的加工。 第三章 数控系统编程指令体系 例 铣削加工图所示的轮廓,采用20㎜的立式铣刀。 O0010 N010 G92 X0 Y0; N020 G91 G00 G42 X70 Y40 D01 S800 M03 M08; N030 G01 X80 Y0 F100; N040 G03 X40 Y40 I0 J40; Y 70 60 N050 G01 Y60; 20 N060 X-20; GF N070 G02 X-80 I-40; N080 G01 X-20; N090 Y-100; N100 G00 G40 X-70 Y-40 M05 M09 M02; A 120 20 ED C B 100 40 OO X 第三章 数控系统编程指令体系 4.2 刀具长度补偿指令(G43、G44) 用于刀具轴向(Z方向)补偿,可使刀具在Z方向上的实际位 移大于或小于程序给定值。即: Z 向实际位移量= 程序给定值 ± 补偿值 可正可负 书写格式: ?G ? ? G 43 44 ? ? Z— H—; ? 执行结果: 正偏置G43:Z实际值=Z指令值+ (H—) 负偏置G44:Z实际值=Z指令值(H—) G40为取消刀补。 第三章 数控系统编程指令体系 5 尺寸单位选择G20,G21 G20:英制输入; G21:公制(米制)输入,其为缺省值。 尺寸输入制式及其单位 英制(G20) 公制(G21) 线性轴 英寸 毫米 旋转轴 度 度 第三章 数控系统编程指令体系 6 进给速度的单位设定G94、G95 G94 [F-]:每分钟进给,其为缺省值; G95 [F-]:每转进给。 G94对于线的设定而分别 为mm/min或in/min;对于旋转轴,F的单位为度/min。 G95为每转进给,即主轴转一周时刀具的进给量。F 的单位依据G20/G21的设定而分别为mm/r或in/r。此功能只 在主轴装有编码器时才能使用。 第三章 数控系统编程指令体系 7 绝对值编程G90与相对值编程G91 G90:绝对值编程,每个编程坐标轴上的编程值是相对 于程序原点的。 G90为缺省值。 G91:相对值编程,每个编程坐标轴上的编程值是相对 于前一位置而言的,该值等于沿轴移动的距离。 绝对编程时,用G90指令后面的X、Z表示X轴、Z轴 的坐标值; 增量编程时,用U、W 或G91 指令后面的X、Z表示X 轴、Z轴的增量值。 第三章 数控系统编程指令体系 如图所示,使用G90、G91编程:要求刀具由原点按顺序移 动到1、2、3点,然后回到原点。 绝对编程 增量编程 混合编程 %0001 N1 G92 X0 Z0 N2 G01X15 Z20 N3 X45 Z40 N4 X25 Z60 N5 X0 Z0 N6 M30 %0001 N1 G91 N2G01X15Z20 N3 X30 Z20 N4 X-20 Z20 N5 X-25 Z-60 N6 M30 %0001 N1 G92 X0 Z0 N2 G01X15Z20 N3 U30 Z40 N4 X25 W20 N5 X0 Z0 N6 M30 图3.3.1 G90/G91 编程 第三章 数控系统编程指令体系 8 坐标系设定G92 G92 X- ZX、Z:对刀点到工件坐标系原点的有向距离。 G92 指令建立工件坐标系。当执行 G92 Xα Z β指令 后,系统内部即对 ( α , β ) 进行记忆,并建立一个使刀具 当前点坐标值为 ( α , β ) 的坐标系,系统控制刀具在此坐 标系中按程序进行加工。执行该指令只建立一个坐标系, 刀具并不产生运动。 第三章 数控系统编程指令体系 9 坐标系选择G54~G59 G54、G55、G56、G57、G58、G59 G54~G59是系统预定的六个坐标系,可根据需要选用。 加工时其坐标系的原点,必须设为工件坐标系的原点 在机床坐标系中的坐标值,否则加工出的产品就有误差或 报废,甚至出现危险。 这六个预定工件坐标系的原点在机 床坐标系中的值(工件零点偏置值)可用MDI方式输入, 系统自动记忆。工件坐标系一旦选定,后续程序段中绝对 值编程时的指令值均为相对于坐标系原点的值。 G54~G59为模态功能,可相互注销,G54为缺省值。 第四章 切削用量的选择 1. 确定合理切削用量的意义 切削用量包括切削速度、进给量和切削深度。 数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量,会 产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质 量要求(如加工精度和表面粗糙度),在切削系统强度、 刚性允许的条件下充分利用机床功率,最大限度地发挥刀 具的切削性能,并保证刀具具有一定的使用寿命。 第四章 切削用量的选择 2. 选择切削用量的一般原则 (1) 粗加工时切削用量的选择 粗加工时一般以提高效率为主,兼顾经济性和加工成 本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产 率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大,切削深度对刀 具寿命的影响最小,所以考虑粗加工切削用量时首先应选 择一个尽可能大的切削深度,以减少进给次数,其次选择 较大的进给速度,最后在刀具使用寿命和机床功率允许的 条件下选择一个合理的切削速度。 第四章 切削用量的选择 (2) 精加工、半精加工时切削用量的选择 精加工和半精加工的切削用量要保证加工质量,兼顾 生产效率和刀具寿命。 精加工和半精加工的切削深度是根据零件加工精度和 表面粗糙度要求及粗车后留下的加工余量决定的,一般情 况是一次去除余量。 精加工和半精加工的切削余量较小,产生的切削力也 较小,所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。 第四章 切削用量的选择 3. 如何选择切削用量 1) 切削用量一般可以根据刀具供应商所提供的刀具 样本数据来确定,这是比较快捷而稳妥的方法; 也可以根据经验或试切来确定。 2) 查阅切削用量手册。 3) 生产实践经验。 第四章 数控加工工艺基础 (一)数控加工工序的划分 工序的划分原则: 先面后孔的原则; 刀具集中的原则; 粗、精分开的原则; 按部位分序的原则。 (二)对刀点与换刀点 对刀点:刀具相对于工件运动的起点,又称起刀 点,也就是程序运行的起点。 第四章 数控加工工艺基础 x x2 x1 x0 y2 工作零点 y1 对刀点 y0 换刀点 y 机床零点 图2-2 对刀点的坐标值 第四章 数控加工工艺基础 对刀点的选择原则: ?对刀点应便于数学处理和程序编制; ?对刀点在机床上容易校准; ?在加工过程中便于检查; ?引起的加工误差小。 对刀点可以设置在零件、夹具上面或机床上面。 换刀点:一把刀具用完后,为防止刀具与工件相碰,刀具要 先到工件之外,再进行换刀这个位置就叫换刀点。 换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤工 件,换刀点往往设在零件的外面。 第四章 数控加工工艺基础 (三)走刀路线的选择 走刀路线是指数控加工过程中刀位点相对于被加工工件 的运动轨迹。 第四章 数控加工工艺基础 走刀路线的选择原则: ?保证零件的加工精度和表面租糙度; ?方便数值计算,减少编程工作量; ?缩短走刀路线,减少空行程。 第四章 数控加工工艺基础 (四)刀具的选择 加工刀具的选择,应尽可能选用硬质合金刀具或性能更好的更耐 磨的带涂层的刀具。铣平面轮廓用平头立铣刀,铣空间轮廓时选 球头立铣刀。 选择刀具时要规定刀具的结构尺寸,供刀具组装预调使用;还要 保证有可调用的刀具文件;对选定的新刀具应建立刀具文件供编 程用。 (五)数控机床的选择 1. 平面孔系零件的加工 这类零件或孔数较多,或孔位置精度要求较高,宜用点位直线 控制的数控钻床与镗床加工。 第四章 数控加工工艺基础 2. 旋转体类零件的加工 此类零件多选用数控车床或数控磨床加工。 3. 平面轮廓的加工 此类零件的轮廓多由直线和圆弧组成,一般选两坐标联动的 数控铣床加工。 4. 立体轮廓表面的加工 一般选用具有三轴或三轴以上联动功能的数控铣床加工此类 零件。 第四章 数控加工工艺基础 工件的装卡方式 1)尽量采用组合夹具 2)选择合理的定位、夹紧部位 避免干涉,便于测 量 3)选择合理的夹紧力位置和方向 减少变形 4)装卡、定位要考虑到重复安装的一致性 谢 谢