机床数控技术.ppt

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1、书名：机床数控技术ISBN：978-7-111-48244-4作者：刘敏出版社：机械工业出版社本书配有电子课件第3章数控铣床及加工中心程序编制3.1基本功能指令n3.1.1工件坐标系的建立n1工件坐标系设定指令G92n在使用绝对坐标指令编程时，必须先建立一坐标系，用来确定绝对坐标原点（又称编程原点）设在距刀具现在的位置多远的地方，或者说要确定刀具起始点在坐标系中的坐标值。这个坐标系就是工件坐标系。如图3-1所示。n编程格式：G92XYZ；n例：G92X150.0Y300.0Z200.0；n2工作坐标系的选取指令G54G59n根据零件图样所标尺寸基点的相对关系和有关形位公差要求，为编程计算方便，

2、有的数控系统用G54G59预先设定6个工作坐标系，这些坐标系存储在机床存储器中，在机床重开机时仍然存在，在程序中可以分别选取其中之一使用。3.1.2常用功能指令n1准备功能G指令n准备功能G代码是建立坐标平面、坐标系偏置、刀具与工件相对运动轨迹（插补功能）、以及刀具补偿等多种加工操作方式的指令。范围由：G0(等效于G00)G99。G代码指令的功能如表3-1所示。n（1）点定位指令G00nG00在编程中常用来作快速接近工件切削起点或快速返回换刀点等。其运动速度程序中不设定，由机床原始设置来确定。快速运动到将近定位点时，通过13级降速以实现精确定位。nG00只实现定位作用，对实际所走的路径不作严格

3、要求，刀具与工件的运动轨迹也由制造厂确定。运动时也不进行切削加工，编程时应注意参考所用机床的有关说明，注意在快速近定位点时，避免刀具与工件等发生干涉碰撞。n编程格式：G00XYZ；n（2）直线插补指令G01n刀具作两点间的直线运动加工时用该指令，G01指令表示刀具从当前位置开始以给定的速度（切削速度F），沿直线移动到规定的位置。n编程格式：G01XYZF；n（3）绝对坐标、增量坐标编程指令G90，G91n指令格式：G90（绝对坐标）nG91（相对坐标）n指令G90后，运动坐标值均为相对于工件编程原点的绝对值，而指令G91后则均为相对于起点的相对坐标值。n（4）平面选择指令G17，G18，G19

4、n在三坐标机床上加工时，如进行圆弧插补，要规定加工所在的平面，用G代码可以进行平面选择。nG17：选择XY平面nG18：选择ZX平面nG19：选择YZ平面n（5）圆弧插补指令G02，G03n圆弧插补，G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。顺时针、逆时针方向判别：从垂直圆弧所在平面的第三坐标轴正方向往负方向看，顺时针用G02，逆时针用G03，如图3-4所示。n如图3-5所示，用G02、G03指令对所示的圆弧进行编程，设刀具从A点开始沿A、B、C切削。n例3-1如图3-6所示，该轨迹由直线和圆弧组成。不考虑刀具半径，设零件的厚度为20mm，零件表面为Z0平面。采用绝对坐标和增量坐标编程。

5、n（6）暂停指令G04nG04指令可使刀具作暂短的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。n格式：G04n地址码X或P为暂停时间，其中X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04X5表示在前一程序执行完后，要经过5s以后，后一程序段才执行。地址P后面不允许用小数点，单位为ms。如G04P1000表示暂停1s。n2辅助功能M功能n辅助功能M指令，由地址字M后跟一至两位数字组成，M00M99。主要用来设定数控机床电控装置单纯的开/关动作，以及控制加工程序的执行走向。各M指令功能如表3-2所示：n（1）程序停止功能M00n在完成程序段的其他指令后用以停止主轴、冷却液，使程序停止。如编程者想要在加工

6、中使机床暂停（检验工件、调整、排屑等），使用M00指令，重新启动程序后，才能继续执行后续程序。n（2）选择停止指令M01nM01指令的功能与M00相似。但与M00指令不同的是：只有操作面板上的“选择停开关”处于接通状态时，M01指令才起作用。常用于关键尺寸的检验或临时暂停。n（3）主轴控制指令M03，M04，M05nM03、M04和M05指令的功能分别为控制主轴顺时针方向转动、逆时针方向转动和停止。n（4）换刀指令M06n常用于加工中心刀库的自动换刀时使用。n（5）冷却液控制指令M07、M08、M09nM072号冷却液开。用于雾状冷却液开。nM081号冷却液开。用于液状冷却液开。nM09冷却液

7、关。注销M07、M08、M50、M51（M50、M51为3号、4号冷却液开）。n（6）程序结束M02和M30nM02表明主程序结束，是在完成程序段的所有指令后，使主轴、进给和冷却液停止。表示加工结束，但该指令并不返回程序起始位置。n（7）程序调用指令M98和子程序结束指令M99n若一组程序段在一个程序中多次出现，或在几个程序中都要使用它，为了简化程序，可以把这组程序段抽出来，按规定的格式写成一个新的程序单独存储，以供另外的程序调用，这种程序就叫做子程序。主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过一定的格式的子程序调用指令来调用该子程序，执行完后返回到主程序，继续执行后面的程序段。n1）子程

8、序的编程格式nOnnM99；n在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令。n2）子程序的调用格式nM98PnP后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。n3）子程序嵌套n子程序执行过程中也可以调用其他子程序，这就是子程序嵌套。子程序嵌套的次数由具体控系统规定。编程中使用较多的是二重嵌套，其程序执行过程如图3-8所示。3.1.3简化编程功能指令n1镜像功能G51.1、G50.1n指令格式：G17G51.1X_Y_；nnG50.1；n例3-2如图3-9所示，编写加工凸台外轮廓程序，已知凸台高度2，刀具为10立铣刀。n2缩放功能G50、G51n指令格式为：G51X_

9、Y_Z_P_nM98P_nG50n其中：G51建立缩放；nG50取消缩放；nX、Y、Z缩放中心的坐标值；nP缩放倍数。nG51既可指定平面缩放也可指定空间缩放。在G51后运动指令的坐标值以X、Y、Z为缩放中心，按P规定的缩放比例进行计算。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具n例3-3精加工如图3-10所示图样的两个凸台，大凸台的缩放比例为2倍，已知刀具为6的立铣刀，凸台高度为2，工件材料为石蜡。n3旋转变换G68、G69n指令格式为：G17G68X_Y_R_nM98P_nG69n其中：G68建立旋转；nG69取消旋转；nX、Y、Z旋转中心的坐标值；nR旋转角度，单位是()，0P36

10、0。n在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补（刀具半径补偿、长度补偿），在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。n例3-4使用旋转功能编制如图3-11所示轮廓的加工程序，设刀具起点距工件上表面50mm，切削深度5mm。n4极坐标变换n指令格式为：G17G16nnG15nG16后的坐标字中，第一坐标值表示极径，第二坐标值表示极角n例3-5如图3-12所示，试编程加工4个凸台外轮廓，已知刀具为10立铣刀，凸台高度为2。3.1.4刀具补偿功能指令n1刀具长度补偿指令G43、G44、G49n编程格式：nG43为刀具长度正补偿。nG44为刀具长度负补偿。nZ目标点坐标。nH刀具长度补偿值的存储地址。补偿量存入由

11、H代码指令的存储器中。n例3-6如图3-14所示，该零件上有3个孔，孔径为20mm，孔深如图所示，试编写加工程序。编程坐标系如图2.4.8所示，取零件表面为Z0平面，偏移量H01-4.0。n2刀具半径补偿指令G41，G42，G40n在编制轮廓切削加工的场合，一般以工件的轮廓尺寸为刀具轨迹编程，这样编程加工简单，即假设刀具中心是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径），如图3-15所示。利用刀具半径补偿功能可以方便地实现这一转变，简化程序编制，机床可以自动判断补偿的方向和补偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。nG41指令刀具左偏置：即沿刀具

12、进刀方向看去，刀具中心在零件轮廓的左侧（如图3-16）所示。nG42指令刀具右偏置：即沿刀具进刀方向看去，刀具中心在零件轮廓的右侧（如图3-16）所示。n例3-7编程加工图3-17所示的零件，编程坐标如图所示。由图可计算出各交点的坐标：A(-40，-20)B(-40，20)，C(0，40)，D(40，0)，E(20，-20)。刀具偏移号为H08。偏移方向为工件的左侧。设工件的表面Z0，厚度为25mm。3.2孔加工循环指令n数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等一系列典型的加工动作，这样就可以预先编好程序，存储在内存中，并可用

13、一个G代码程序段调用，称为固定循环。以简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80G89。n孔加工通常由下述6个动作构成，如图3-18所示。n(1)X、Y轴定位；n(2)定位到R点(定位方式取决于上次是G00还是G01)；n(3)孔加工；n(4)在孔底的动作；n(5)退回到R点(参考点)；n(6)快速返回到初始点。nG98返回初始平面；nG99返回R点平面；nG固定循环代码G73、G74、G76和G81G89之一；nX、Y加工起点到孔位的距离(G91)或孔位坐标(G90)；nR初始点到R点的距离(G91)或R点的坐标(G90)；nZ、R点到孔底的距离(G91)或孔底坐标(G

14、90)；nQ每次进给深度(G73/G83)；nI、J刀具在轴反向位移增量(G76/G87)；nP刀具在孔底的暂停时间；nF切削进给速度；nL固定循环的次数。3.2.1钻孔加工循环指令n1高速深孔加工循环指令G73n格式：G73X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_；nG73用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，可以进行高效率的加工。G73指令动作循环见图3-20所示。注意当Z、K、Q的移动量为零时，该指令不执行。n例3-8使用G73指令编制如图3-21所示深孔加工程序，设刀具起点距工件上表面42mm，距孔底80mm，在距工件上表面2mm处(R点)由快进转换为工进，每次进给深度10

15、mm，每次退刀距离5mm。n2钻孔循环(中心钻)指令G81n格式：G81X_Y_Z_R_F_L_；nG81钻孔动作循环，包括X，Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。注意的是，如果Z方向的移动量为零，则该指令不执行。n3带停顿的钻孔循环指令G82n格式：G82X_Y_Z_R_P_F_L_；nG82指令除了要在孔底暂停外，其他动作与G81相同。暂停时间由地址P给出。G82指令主要用于加工盲孔，以提高孔深精度。注意的是，如果Z方向的移动量为零，则该指令不执行。3.2.2螺纹加工循环指令n1攻丝循环指令G84n格式：G84X_Y_Z_R_P_F_L_；n利用G84攻螺纹时，从R点到Z点主轴正转，在

16、孔底暂停后，主轴反转，然后退回。G84指令动作循环如图3-23所示。n注意：攻丝时速度倍率、进给保持均不起作用。R应选在距工件表面7mm以上的地方。如果Z方向的移动量为零该指令不执行。n2反攻丝循环指令G74n格式：G74X_Y_Z_R_P_F_L_；n利用G74攻反螺纹时，主轴反转，到孔底时主轴正转，然后退回。G74指令动作循环如图3-24所示。n注意：攻丝时速度倍率、进给保持均不起作用。R应选在距工件表面7mm以上的地方。如果Z的移动量为零，则该指令不执行。n例3-9使用G74指令编制如图3-25所示的反螺纹攻丝加工程序，设刀具起点距工件上表面48mm，距孔底60mm，在距工件上表面8mm

17、处(R点)由快进转换为工进。3.2.3镗孔加工循环指令n1镗孔循环指令G85，G86和G89指令n格式:G85(G86)XYZRFKnG89XYZRPFKn执行G85时，机床首先快速定位于X，Y坐标，并快速下刀至R点，随后以F定义的切削速度切削至Z坐标定义的孔底，加工结束后，以切削速度退出。nG89指令与G85指令基本相同，只是在加工至孔底后，延时一段时间（由P定义）。nG86与G85的不同在于，加工至孔底后，主轴停转并快速退刀。n2反镗循环指令G87n指令格式：G87XYZRQFKn反镗循环指令G87与上述镗削指令的不同之处是反镗循环由孔底向外镗削，此时刀杆受拉力，可防止震动。当刀杆较长时使

18、用该指令可提高孔的加工精度。n精镗循环与反镗循环比较n反镗循环的刀具在X，Y平面定位后主轴停止并准停(0SS)，然后沿刀尖反方向刀具偏移Q距离，并且快速定位在孔底R点处。此时刀具反向偏移，返回原X，Y位置，启动主轴，鏜削加工到Z点。主轴又准停，且刀具沿刀尖反方向偏移，并从孔中撤回。当刀具返回到初始点后再次偏移，返回到原X，Y位置，然后启动主轴。n3精镗指令G76n指令格式：G76XYZRQPFKn执行G76时，机床首先快速定位于X，Y以及Z定义的坐标位置，然后以F速度进行精镗加工加工至孔底后暂停并进行主轴准停，然后沿刀尖反方向运动Q距离(与偏移方向有关)，主铀准停，然后快速退刀至R点(G99)

19、或初始点(G98)，并返回原X，Y位置，恢复主轴转动。G76可保证退刀时精鏜后的孔不被划伤。3.2.4孔加工循环功能的应用n例3-10在图3-27所示的零件上钻削16个10的孔，试编写加工程序。3.3综合加工实例3.3.1平面轮廓零件的加工实例n例3-11如图3-28所示，工件毛坯是经过预先铣削加工过的规则合金铝材，尺寸为100mmx100mmx50mm的长方体，按图样要求加工：90mmx90mm见方、五边形和圆柱。3.3.2型腔零件的加工实例n例3-12如图3-29所示，零件上有三条R25圆弧槽和一条88的圆环槽，试按照尺寸和技术要求加工编程。已知零件毛坯尺寸808020，材料为硬铝。3.3.3十字凸台的零件加工n例3-13加工如图3-31所示零件，毛坯尺寸为10010020，设备选用立式加工中心，试编写其加工程序。