第2章 数控铣床编程方法.ppt

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1、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

2、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

3、、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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、

12、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

13、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

14、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

15、 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-1

16、0.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

17、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

18、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

19、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

20、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。

21、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

22、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

23、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；N12

24、0 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

25、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

26、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

27、.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(18.856,3

28、6.667)；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/min

29、N30 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