第2章 数控铣床编程方法.ppt

第第2章章 数控铣床编程方数控铣床编程方法法第一篇第一篇 数控加工编程数控加工编程 (手工编程手工编程)二、二、NCNC铣铣床床程序编制方法程序编制方法 三、三、NCNC铣床铣床编程实例编程实例 一一、NCNC铣床及铣床及控制系统控制系统简介简介 第第二二章章NCNC铣床铣床编程编程方法方法第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法习题习题2 习题习题1 编程上机习题：编程上机习题：第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法习题习题4 习题习题3 编程上机习题：编程上机习题：返回返回 数控铣床是机床设备中应用最广泛的加工机床之一，数控铣床与普通铣床一样，也分立式(见图2-1)、卧式(见图2-2)数控铣床。按控制运动轴可分为三轴、四轴、五轴等联动数控铣床。最常用的数控铣床为三轴联动，不仅可以进行平面铣、型腔铣、外形轮廓铣和复杂曲面铣削，还可以进行钻、镗、螺纹切削等孔加工。第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法1 1、数控铣床数控铣床一、一、NCNC铣床及控制系统简介铣床及控制系统简介 衡量一般数控铣床功能的主要技术参数为：X/Y/Z轴最大行程、主轴最高转速、定位精度与重复定位精度、快速移动速度与切削进给速度等。图2-1 大型立式数控铣床 图2-2 卧式数控铣床 控制系统最具代表性的为日本FANUC公司的FANUC系统和德国SIEMENS公司的SIEMENS系统。2 2、控制系统控制系统一、一、NCNC铣床及控制系统简介铣床及控制系统简介 如FANUC 0i 系统，具有功能全、高质量、高可靠性，和编程代码通用性强，编程方便等特点，配备了较强的诊断功能和操作信息显示功能，给机床用户使用和维修带来了极大方便，市场占有率很高。可控制X、Y、Z三轴联动，扩展后可控制四轴联动，可用于数控铣、数控车、加工中心等数控机床。具有直线、圆弧与抛物线等插补功能，脉冲当量为0.001mm/脉冲；具有刀具半径与刀具长度补偿功能；具有宏指令编程功能；具有子程序调用功能；具有循环加工及旋转、比例(放大或缩小)、镜像(对称)加工等功能。返回返回第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法不同的数控铣床和数控系统其编程方法大同小异。1 1、程序段格式程序段格式 一个程序段是由至少一个或多个功能字(指令)所组成，即为一个将由数控系统执行的指令行。程序段的一般格式(以FANUC 0i M系统为例):二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 其中：N(数字)程序段号，该项为任选项(即可不写)；G 准备功能指令，即主要功能指令，故人们习惯称这种程序段格式为G指令编程；X(数字)Y(数字)Z(数字)尺寸字，分别表示沿X、Y、Z坐标方向的位移量；I(数字)J(数字)K(数字)/R(数字)圆弧插补时圆心相对于圆弧起点的坐标或用半径值表示；D(数字)/H(数字)刀具补偿代码，指定刀具半径/长度补偿存储单元号；F(数字)进给速度指令；S(数字)主轴转速指令；M 辅助功能指令；程序段结束符。2 2、常用常用G指令指令 1)1)工件坐标系设定工件坐标系设定/选择指令选择指令(G92/G54G59)该系统共定义了60多种G指令令，但最常用的有下列五组。地址码G后面一般为2位正整数，若前一位为“0”则可省略。工件坐标系设定指令工件坐标系设定指令 G92 二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 指令格式：G92 X_Y_Z_；例如：G92 X-30.0 Y40.0 Z40.0；如图2-1所示，该程序段一旦执行后，即确定了起刀点相对工件坐标系原点的位置(-30,40,40)，也即在控制系统内建立了工件坐标系。该指令一般位于加工程序中的开始程序段。图2-1 工件坐标系的建立程序原点XY40Z400 起刀点-30 功能：设定起刀点相对工件坐标系原点(程序原点)的位置。2 2、常用常用G指令指令 1)1)工件坐标系设定工件坐标系设定/选择指令选择指令(G92/G54G59)工件坐标系选择指令工件坐标系选择指令 G54G59 二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 功能：可分别设定工件坐标系的原点相对机床机床坐标系原点的位置。工件坐标系的原点在机床坐标系中的位置，通过对刀后可用MDI(手工数据输入)方式输入控制系统(零点偏置值)，系统将自动记忆。起刀点图2-2 工件坐标系设置机床原点XYG54A4030YX Z机Z40机机 零点偏置 指令格式：G54G59(G00G90)X_Y_Z_；例如要求刀具从当前点移动到起刀点A点，如图2-2所示，用G54指令，程序段如下：G54 G00 G90 X30.0 Y40.0 Z40.0；2 2、常用常用G指令指令 1)1)工件坐标系设定工件坐标系设定/选择指令选择指令(G92/G54G59)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 G92指令与G54G59指令都用于设定工件坐标系，一般不能在同一程序中同时使用。其主要区别在于：注意事项：注意事项：G92指令通过程序来设定工件坐标系，对刀后虽然将工件坐标系原点通过MDI方式置入控制系统，但它所设定的工件坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，即该原点在机床坐标系中的位置随当前刀具位置的不同而改变。该指令执行后，刀具并不移动，显示屏中只显示该指令后的坐标值。G54G59指令通过MDI方式设定工件坐标系，一旦设定，工件坐标系原点在机床坐标系中的位置不变，它与刀具的当前位置无关，除非通过MDI方式修改。该指令执行后，刀具从当前位置移动到该指令后的坐标值所指定的位置。2 2、常用常用G指令指令 2)2)绝对绝对/相对坐标编程指令相对坐标编程指令(G90/G91)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 绝对坐标编程指令绝对坐标编程指令 G90 功能：指令程序段中给出的刀具运动坐标尺寸为绝对坐标值，即相对于工件坐标原点。指令格式：G90(G00 G03)X_Y_Z_；例如要求刀具从A点运动到B点，如图2-3所示，则程序段如下：G90 G00 X-30.0 Y40.0 Z40.0；A 20程序原点XY40Z400-30B图2-3 刀具运动 相对值编程指令相对值编程指令 G91 功能：指令程序段中给出的刀具运动坐标尺寸为增量坐标值，即相对于前一位置的增量值。程序段如下：指令格式：G91(G00 G03)X_Y_Z_；例如要求刀具从A点运动到B点，如图2-3所示，则程序段如下：G91 G00 X-30.0 Y20.0 Z40.0；G90、G91为模态功能指令，可相互注销，G90为缺省值。2 2、常用常用G指令指令 3)3)定位与插补定位与插补指令指令(G00/G01 G03)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 快速定位指令快速定位指令 G00 功能：指令刀具以点位控制方式从当前点快速移动到指定点，各个坐标轴其移动速率已由系统参数设定。指令格式：G00 X_Y_Z_；例如要求刀具从A点快速定位到B点，如图2-4所示，则程序段如下：G00 X90.0 Y45.0；需要注意的是，由于G00指令是以点位控制方式，各轴以各自速度移动，联动轴的合成轨迹不一定是直线，图2-4所示刀具路线为ACB，即刀具是以X轴夹角为45的方向走到短轴位置(C点)，再单方向走长轴至目标位置(B点)。由于是以折线方式到达目标点，因而应避免碰刀。G00与G01 G03均为模态功能指令，可相互注销。YX02050901545ACB实际路径编程路径图2-4 G00快速定位2 2、常用常用G指令指令 3)3)定位与插补定位与插补指令指令(G00/G01 G03)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 直线插补指令直线插补指令 G01 功能：指令刀具以直线插补方式，按F指令规定的进给速度，从当前位置移动到程序段指定的终点。指令格式：G01 X_Y_Z_F_；例如，加工图2-5所示轮廓外形，假设刀具由坐标原点往上铣削，程序如下：G90 G01 Y17.0 F80；X-10.0 Y30.0；G91 X-40.0；Y-18.0；G90 X-22.0 Y0；X0.；图2-5 G01直线插补 注：G90、G91、G01、F等均是续效指令，即若与上一程序段相同则可省略。2 2、常用常用G指令指令 3)3)定位与插补定位与插补指令指令(G00/G01 G03)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 圆弧插补指令圆弧插补指令 G02(顺时针)/G03(逆时针)功能：指令刀具以圆弧插补方式，按F指令规定的进给速度，从当前位置移动到程序段指定的终点。指令格式(XOY平面)：F_;R_I_J_Y_XG03G02 图2-6 I、J值确定 圆心起点终点(X,Y)IJOXY 其中:X、Y 圆弧终点坐标值，用G90编程时终点为相对于工件坐标原点的坐标；用G91编程时终点为相对于圆弧起点的增量值。I、J 圆心相对于圆弧起点的增量值，如图2-6所示，无论是用G90还是G91编程，都是以增量方式指定。若某一分量为零时，则可省略。R 圆心位置亦可用圆弧半径R表示，当圆弧圆心角180时R为正值；180时R为负值；圆心角=360时为一整圆，则不能用 R编程，只能用I、J编程。2 2、常用常用G指令指令 3)3)定位与插补定位与插补指令指令(G00/G01 G03)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 圆弧插补指令圆弧插补指令 G02(顺时针)/G03(逆时针)例如，加工图2-7所示所示两段圆弧，用R表示圆心位置，程序段为：G90 G02 X0 Y30.0 R30.0 F80；AB劣弧 G03 X-30.0 Y0 R-30.0；BCA优弧 用I、J值表示圆心位置，程序段为：G90 G02 X0 Y30.0 I30.0 F80；AB劣弧 G03 X-30.0 Y0 J-30.0；BCA优弧图2-7 圆弧编程 2 2、常用常用G指令指令 3)3)定位与插补定位与插补指令指令(G00/G01 G03)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 圆弧插补指令圆弧插补指令 G02(顺时针)/G03(逆时针)又如，加工图2-8所示所示轮廓外形，程序段为：G90 G03 X12.Y0 R-15.F80；AB弧 G01 X20.；BC G02 X30.Y-10.J-10.；CD弧 G01 Y-28.；DE G02 X-30.Y-28.R50；EF弧 G01 Y-10.；FG G02 X-20.Y0.I10.；GH弧 G01 X-12.；HA 图2-8 圆弧编程 2 2、常用常用G指令指令 4)4)坐标平面指定坐标平面指定指令指令(G17/G18/G19)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 功能：进行圆弧插补时用来选择平面，即被加工圆弧是处在那个平面，如图2-9所示:G17、G18、G19分别为XOY、ZOX、YOZ平面选择指令。直线插补与平面选择指令无关。G17、G18、G19为模态功能指令，可相互注销，G17为缺省值，即开机后缺省值为XOY平面，故在立式数控铣床上加工圆弧时可省略G17指令。图2-9 坐标平面选择指令YZXG19(YOZ平面)G18(XOZ平面)G17(XOY平面)O2 2、常用、常用G指令指令5)5)刀具半径补偿与取消指令刀具半径补偿与取消指令(G41/G42，G40)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 功能：G41与G42分别为刀具左偏与右偏于工件(沿刀具运动方向判别)指令刀具半径补偿，如图2-10所示。补偿量刀具左偏于工件刀具前进方向刀具前进方向a)G41 左补偿b)G42 右补偿刀具右偏于工件补偿量图2-10 刀具半径补偿 补偿量的大小，取决于其后D代码(刀补号:D01D64)所指定的存贮单元内的偏置值(根据所选用的刀具半径由人工输入)。G40取消刀具半径补偿指令。刀具半径补偿的建立与取消只能与G00或G01一起使用。G41/G42，G40都是模态代码，可相互注销，G40为缺省值。指令格式：_；X_Y_Z_DG01G00G40G42G412 2、常用、常用G指令指令5)5)刀具半径补偿与取消指令刀具半径补偿与取消指令(G41/G42，G40)二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法例如，分别编制图2-11所示刀具半径补偿程序段。图2-11 a)程序段为：图2-11 b)程序段为：G41 G01 X90.0 Y0 D01 F80；G42 G01 X90.0 Y0 D01 F80；G40 X110.0 Y-20.0；G40 X110.0 Y-20.0；a)刀具左偏于工件 b)刀具右偏于工件 图2-11 刀具半径补偿指令的应用2 2、常用、常用G指令指令 常用G指令除上述五组之外，还有刀具长度补偿、固定循环等G指令，待讲述加工中心时再作详细介绍。二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法4 4、进给速度指令、进给速度指令(F)插补运算时F指令控制刀具相对于工件各运动轴的合成进给速度，单位为：亳米分钟(mm/min)，也可设定为亳米转(mm/r)。F指令是续效指令，在程序中一直有效，直到被新的F值所取代。3 3、主轴转速主轴转速指令指令(S)S指令控制主轴转速，单位为转/每分钟(r/min)。S指令是续效指令，在程序中一直有效，直到被新的S值所取代。5 5、常用、常用M指令指令二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 1 1）程序暂停）程序暂停指令指令(M00)暂停执行当前的程序，以便操作者进行测量、调整等操作。2 2）程序结束指令）程序结束指令(M02/M30)停止执行当前的程序，并使系统复位。M30自动结束程序运行后，并能使光标自动返回到程序开头处。3 3）主轴控制指令）主轴控制指令(M03/M04/M05)M03启动主轴顺时针方向旋转；M04启动主轴逆时针方向旋转；M05使主轴停止旋转。它们之间可相互注销。4 4）冷却液控制指令）冷却液控制指令(M08/M09)M08启动冷却液开；M09使冷却液关闭。注：在同一个程序段内只能有一个M指令，若出现多个M指令，则该程序段中最后一个M指令有效。6 6、子程序及其调用子程序及其调用 二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 在一个加工程序中，如果有多个程序段完全相同，为简化编程，可将这些重复的程序段按规定的程序格式编成子程序。在通常情况下，数控机床是按主程序的指令顺序执行，在程序中有调用子程序的指令时则转子程序，在执行子程序遇到返回主程序的指令时，返回主程序继续执行主程序。子程序不仅可被主程序调用，并且在子程序中也可调用其它子程序，调用规则相同。M98为子程序调用指令；M99为子程序结束，并从子程序返回主程序指令。子程序的格式如下：OXXXX；子程序名，作为调用入口地址 ；子程序体 M99；子程序结束，返回主程序调用子程序的格式如下：M98 P_ L_ P 被调用的子程序号；L 重复调用次数。6 6、子程序及其调用子程序及其调用 返回返回二、二、NCNC铣床程序编制方法铣床程序编制方法 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法 例如:使用子程序功能，编制如图2-12所示轮廓的加工程序。程序清单：O1000；主程序N10 G92 X0 Y0 Z50.0 ；N20 G00 Z10.0 M03 S600；N30 M98 P2000；转子程序加工N40 G90 G00 X20.0；N50 M98 P2000；加工N60 G90 G00X40.0；N70 M98 P2000；加工N80 G90 G00 X0 Y0 Z50.0；N90 M30；O2000；子程序N100 G91 G01 Z-15.0 F20N110 G41 G01 X20.0 D02 F80；N120 G02 X20.0 R10.0；N130 X-10.0 R5.0；N140 G03 X-10.0 R5.0；N150 G40 Z15.0；N160 X-20.0 Y0；N170 M99；返回主程序 图2-12 子程序调用 XYO2040 2.2.确定工件坐标系确定工件坐标系 工件坐标系如图2-13所示；3.3.数学处理数学处理 经计算得：D(-37.707,35)、E(44.790,22.222)、F(80.623,0)；4.4.确定起刀点及走刀路线确定起刀点及走刀路线 起刀点坐标(-120,-60,100)，在工件BA线的延长线法向切入，走刀路线顺序为ABCDEFGH；5.5.加工程序编制加工程序编制 零件加工程序见表2-1。第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法三、三、NCNC铣床编程实例铣床编程实例 图2-13 零件简图 例例1 1：编制如图：编制如图2-132-13所示工件所示工件(工件厚度为工件厚度为20mm)的外轮廓的外轮廓NC加工程序。加工程序。1.1.确定工艺方案及工艺参数确定工艺方案及工艺参数 以底面和50为定位基准，对刀点选在50孔的中心点上，加工刀具采用20的平底立铣刀，加工工艺参数为S200r/min，F50mm/min；表表2-1 2-1 外外轮廓轮廓NC加工程序加工程序 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法三、三、NCNC铣床编程实例铣床编程实例 O2000；N10 G92 X0 Y0 Z100.0 S600 M03；程序号建立工件坐标系，主轴正转，转速600r/minN20 G00 X-120.0 Y-60.0；快速进至起刀点N30 Z-22.0 M08；Z轴下刀，开冷却液N30 G41 X-75.0 D01 F50；建立刀具半径补偿并切入工件N40 G01 Y70.0；加工直线ABN50 X55.0 Y90.0；加工直线BCN60 X37.707；加工直线CDN70 G02 X44.790 Y 22.222 R50.0；加工圆弧DEN80 G03 X80.623 Y0 R40.0；加工圆弧EFN90 G01 X105.0；加工直线FGN95 X-55.0；加工直线GHN100 Y-75.0；加工直线HAN110 Z100.0 M05；抬刀，主轴停转N120 G40 X-120.0 Y-60.0 M09；取消刀具半径补偿，快速回到起刀点，关冷却液N130 M30；程序结束 例例2 2：编制如图：编制如图2-142-14所示凸轮轮廓所示凸轮轮廓NC加工程序。加工程序。1.1.确定工艺方案及工艺参数确定工艺方案及工艺参数 工艺方案及工艺参数(见教材P47)；2.2.确定工件坐标系确定工件坐标系 工件坐标系如图2-14所示；3.3.数学处理数学处理 经计算得：E(28.284,10.000)，F(18.856,36.667)；4.4.确定起刀点及走刀路线确定起刀点及走刀路线 起刀点及走刀路线如图2-14所示；5.5.加工程序编制加工程序编制 零件加工程序见表2-2。第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法三、三、NCNC铣床编程实例铣床编程实例 图2-14 凸轮(40,50)表表2-2 2-2 凸轮轮廓凸轮轮廓NC加工程序加工程序 第第二二章章 NCNC铣床编程铣床编程方法方法三、三、NCNC铣床编程实例铣床编程实例 O1000；程序号N10 G90 G54 G00 X40.0 Y50.0 Z150.0；建立工件坐标系G54，快速进给至点SN20 S600 M03；主轴正转，转速600r/minN30 Z-2.0 M08；Z轴下刀，开冷却液N40 G01 G42 X0 Y50.0 D01 F50；建立刀具半径补偿并切入工件，D016mmN50 G03 Y-50.0 R50.0；加工圆弧ABN60 X18.856 Y-36.667 R20.0；加工圆弧BCN70 G01 X28.284 Y-10.0；加工直线CDN80 G03 Y10.0 R30.0；加工圆弧DEN90 G01 X18.856 Y36.667；加工直线EFN95 G03 X0 Y50.0 R20.0；加工圆弧FAN100 G00 X-10.0 M09；切出工件，关冷却液N110 Z150.0 M05；抬刀，主轴停转N120 G40 X40.0 Y50.0；取消刀具半径补偿，快速回到点SN130 M30程序结束返回返回