(完整word版)5数控铣床编程基础-新

1、第5章 数控铳床编程基础铳削是机械加工中最常用的方法之一。数控铳床可以进行铳削、链削、钻削、攻丝等加 工，不仅适于加工盘、盖板、箱体、壳体类零件，还适于加工各种形状复杂的曲线、曲面轮 廓以及模具型腔等平面或立体零件。对于非圆曲线、空间曲线和曲面的轮廓铳削加工，数学 处理比较复杂，一般要借助计算机用CAD/CAM软件来实现。经济型二轴联动数控铳床只能进行二维平面零件和简单曲面零件轮廓加工，三轴以上联动的数控铳床可以加工难度大的复 杂曲面轮廓的零件与模具。数控铳床的数控装置具有多种插补方式，都具有直线插补和圆弧插补功能，有的还具有 极坐标插补，抛物线插补，螺旋线插补等多种插补功能。编程时要合理地选

2、择这些功能，充 分利用数控铳床、加工中心的多种功能：如刀具半径补偿、长度补偿和固定循环、坐标转换 等功能进行加工，以提高加工效率和精度。1355.1 坐标系机床坐标系的概念已经在第一章的1.2数控机床坐标系统中介绍，以下针对铳床坐标系再加以说明。5.1.1 机床坐标系机床坐标系是机床上固有的机械坐标系，在机 床出厂前已设定好。机床通电后，通过返回机械零 点建立机床坐标系，回到零点时屏幕上显示的当前刀具在机床坐标系中的坐标值均为零。机床坐标系的零点通常设在坐标轴的极限位置上，如图5-1所图5-1机床坐标系示。刀具移动的一些特殊位置，如换刀位置，通常 也在零点。一般情况下用手动返回参考点，建立机

3、床坐标系。机床坐标系的零点就是机床零点，也称 为机械零点。他是数控系统计算，检验测量等的基准。5.1.2 工件坐标系工件坐标系用零点偏置代码 G54G59设定，工件坐标系需预先通过对刀的方式得到编程 零点相对机床零点的值，并在机床的零点偏置设定参数中设定，然后在程序中用零点偏置(G54G59)指定。用户可以一次设定6个工件坐标系，操作时首先将工件安装在工作台上，然后让机床返回原点，建立机床坐标系。具体操作为分别测量每个需设定的工件坐标系原点相对机床坐标系的偏置，其偏置值即为工件坐标原点偏置，将所测得的各工件坐标原点偏置输入到数控系统中对应的零点偏置数据存放寄存器中，数控系统将记忆这些数据，当程

4、序中出现G54G59代码时，系统调用其中的数据，则对应的工件坐标系将有效。图 5-2中EXOFS偏置量在 FANUC系统中称为外部零点偏置值，在 SIEMENS中对应的该偏置量称 为基本偏置，ZOFS1ZOFS6如图5-2所示为G54G59的零点偏置值。5.2 刀具补偿5.2.1 刀具号T在加工中心上加工零件，通常要用到多把刀具。用编程指令T可以预选或调用刀具，T后面的数字表示刀具号，如T1、 T2、. . . T12 .等。用T指令直接更换刀具还是仅仅进行刀具预选，在机床数据中设定。换刀编程举例不用M06更换刀具N10 T1;调用1号刀具.N70 T40;调用40号刀具用M6更换刀具N10

5、T14;预选14号刀具.N15 M6;执行刀具更换，T14有效5.2.2 刀具半径补偿 G41、G42、G40在数控铳床、加工中心上加工零件时，所 使用的刀具直径有一定的大小，不可能为零， 用铳刀进行切削时，刀具中心的轨迹相对工件 的轮廓就就必须偏移了一个刀具的半径。若按 刀具中心轨迹数据进行编程，手工计算中心轨 迹很麻烦且容易出错，更严重的是刀具对工件 有可能产生过切或少切现象。利用刀具半径补偿功能，只要在程序中给出指令G41 （左偏）图5-3刀具中心轨迹或G42 （右偏）以及偏置号 D,刀具便会自动地沿轮廓走刀方向，往左或往右偏置一个刀具半径。而编程人员在编程时，则可以直接以工件的标注尺寸

6、（零件轮廓）作为编程轨迹进行编程，不需要计算偏置轮廓的数据，使编程便易。图5-4中刀具中心偏置一一左补（G41）和右补（G42）的判断：沿着走刀方向望前看，刀具偏在零件的左边就是左补，刀具偏在零件的右边就是右补。图5-4刀具左补、右补图5-5切线方向切入、切出刀具半径补偿功能的取消用G40代码。刀补的建立与取消：从没有刀补到有刀补，要有一个建立刀补的过程，建立刀补的过程是一段直线，直线的长度必须大于刀具半径，才能保证不发生过切现象。在零件加工过程 中，建立刀补前屏幕显示的是刀具中心坐标，建立刀补后显示的是零件轮廓坐标。为了保证零件的轮廓加工精度，在使用刀补时尽量沿切线方向过渡切入、切出。例如铳

7、削图5-5所示的内圆槽时，用一与圆槽相切的圆弧BC、 CE过渡切入、切出。即从。点到B点建立刀补，刀具中心自动偏置到 B' , BC过渡切入，顺时针走圆弧 CDC , CE过渡 切出，这样避免圆槽 DC的内壁在C点产生接刀痕。见图 5-5所示。VUE ”4W «图5-6建立、取消刀补过程只有在线性插补时，即刀补指令必须跟在直线段（G00）或（G01）上时，才可以进行G41/G42的选择，否则会出现语法错误而报警。从图5-6中也可以看出，建立刀补时必须用直线段过渡建立 /取消。刀具半径补偿号D刀具半径数据存放的寄存器号，用于指定刀具的偏置值。在SIMENS系统中，一把刀具可以匹

8、配从 1到9几个不同补偿的数据组（一把刀具用不 同的补偿号可以设定多个不同的补偿半径值）。用D及其相应的序号可以编程一个专门的切削刃。如果没有编写D指令，则D1自动生效。如果编程 D0 ,则刀具补偿值无效。图5-7刀具与补偿号刀具调用后，刀具长度补偿立即生效；如果没有编程 D号，则D1值自动生效。半径补 偿必须与 G41/G42 一起执行。在FANUC系统中补偿号有99个，从D1到D99。每一把刀都可以使用任一个D补偿号，或一把刀匹配几个 D补偿号，实现零件的粗精加工。刀具半径补偿用法举例：建立刀补、刀补偏置、取消刀补的路径。图5-8刀具半径补偿举例例：用SIMENS系统编程程序如下。N0 G

9、54 S800 M03 G90 G17 G00 X0 Y0 Z10 设定零偏，主轴正转，快速移到起始位置N1 G01 G41 X250 Y550 D1 F150 .建立刀补，偏置半径由D 1指定N2 Y900 从P 1 至UP 2N3 X450 从P 2 至UP 3N4 G3 X500 Y1150 CR=650从P 3至UP 4N5 G2 X900 CR=-250 从 P 4 到 P 5N6 G3 X950 Y900 CR=650 从 P 5 至U P 6N7 G1 X1150从P 6 至UP 7N8 Y550 从 P 7 到 P 8N9 X700 Y650 从P 8 到 P 9N10 X25

10、0 Y550 从 P 9 到 P 1N11 G0 G40 X0 Y0取消刀补例：换刀指令用法，不用 M6换刀，只用T指令。N5 G17;确定待补偿的轴N10 T1; T1刀具的D1中的值生效N15 G0 Z .;在6 17平面中，Z是刀具长度补偿N50 T4 D2;刀具换成 4号，T4中D2中的值生效N70 G0 Z . D1用M6更换刀具N5 G17;刀具4的D1中的值生效;确定待补偿的轴N10 T1;预选刀具N15 M6;更换刀具， T1中D1表格中的值生效N16 G0 Z .;在617平面中，Z是刀具长度补偿，N20 G0 Z . . . D2;刀具1中D2值生效，N25 T4;刀具预选

11、 T4 。仍然是使用 T1刀具，D2中的值有效N55 D3 M6;更换刀具， T4刀具的D3中的值生效5.2.3 刀具长度补偿 G43、G44、G49通常加工一个工件要使用多把刀具，每把刀具都有不同的长度，如图5-9所示。当所用刀具都使用一个零点偏置代码，为使加工出的零件符合要求，应预先确定基准刀具，测量出 基准刀具的长度和其他每把刀具的长度差（作为刀具长度偏置值），如图5-10所示，并把此偏置值设定在数控系统的刀具数据存放寄存器中。实际操作时通过对刀确定基准刀具在工件 坐标系中的位置，Z方向对刀数值设置在零点偏置中（即零点偏置代码中Z值非0）,41.4基准刀具实际刀事指定这个差值作为刀具长度

12、偏置值1-L-J图5-10刀具长度图5-9不同长度的刀具然后换上其它刀具依次对刀测出其在工件坐标系中的偏置值，并记录在对应的寄存器中。在程序中通过G43正补偿或G44负补偿及偏置号 H指定刀具长度补偿，用 G49取消刀具长度补 偿。例：如图5-11钻孔加工。 H1寄存器中存放刀具长度偏置值 -4。H0表示取消刀具长度 补偿。刀具长度补偿编程举例：钻三个孔。H1=-4 （刀具长度偏置值）N0 T1 D1 G54 M3s600N7 G01 Z-41 ;( 7 )N1 G91 G00 X120 Y80 ;(1)N8 G00 Z41 ;( 8 )N2 G43 Z-32 H1 ;( 2 )N9 X50

13、Y30 ;( 9 )N3 G01 Z-21 F100 ;( 3 )N10 G01 Z-25 ;(10)N4 G04 X1.5 ;(4)N11 G04 X1.5 ;(11)N5 G00 Z21 ;( 5 )N12 G00 Z57 H0 ;(12)N6 X30 Y-50 ;( 6 )N13 X-200 Y-60 ;(13)N14 M30 ;用手工输入方法将磨损后的刀具半径值输入到原D代码所在的图5-12粗、精加工r+力的偏置量（r为刀刀具半径补偿除有上述的半径、长度补偿功能之外，可以 灵活运用刀具半径补偿功能做加工过程中的其他工作。如当刀 具磨损半径变小后，用磨损后的刀具值更换原刀具值即可，即 存

14、储器中即可，而不必修改程序。也可以利用此功能，通过修正刀偏值，完成粗、精加工。如图 5-12所示，若留出精加工余量力，可在粗加工前给指定补偿号的刀具半径存储器中输入数值为 具半径）；而精加工时，程序调用另一个刀具补偿号，该刀具补偿号中的刀具半径偏置量输 入为r ,通过调用不同的补偿号完成粗、精加工。同理，通过改变偏置量的大小，可控制零 件轮廓尺寸精度，对加工误差进行补偿。多把刀具选用一个零点偏置代码使用刀具长度补偿，也可以用以下的方法进行，将程序 中所用的零点偏置代码中的Z值设定为0 ,每把刀具的长度值在对刀时都设定在补偿号H的长度寄存器中，调用刀具时指定对应的H号。当所使用的刀具数少于零点偏

15、置代码数时，每把刀具使用一个零点偏置代码，Z方向对刀数值设置在零点偏置中，刀具参数寄存器中的刀具长度都为0。就不需使用刀具长度补偿。5.3数控铳床常用指令5.3.1直线插补G01刀具以直线路径从起点移动到目标位置，以地址F下编程的进给速度运行。具有三轴以上的机床，在规定的联动轴数以内的坐标轴可以同时运动，即联动。例 N00 T1 D1 G54N05 S500 M03N10 G0 G90 X40 Y48 Z5N15 G1 Z-12 F100N20 X20 Y18 Z-10N25 G0 Z100N30 X-20 Y80N35 M25.3.2 圆弧插补G02、G03;调用1号刀具，零点偏置用G54设

16、定;主轴正转，500转/分；刀具快速移动到P1,3轴联动;进刀到Z-12,进给率100毫米/分;刀具3轴联动，移行到 P2;快速抬刀到 Z100；程序结束刀具沿圆弧轮廓轨迹从起点移动到终点。G02 顺时针方向； G03 逆时针方向图5-14顺时针圆弧逆时针圆弧图5-15圆弧插补；圆心和终点；半径和终点；张角和圆心；张角和半径；极作标圆心和半径格式： G2/G3 X.Y.G2/G3CR=.X.Y.G2/G3AR=.I .J .G2/G3AR=.X.Y.G2/G3AR=.RP.图5-16圆弧插补用半径编程;圆弧起点;半径值负，圆弧大于半圆;半径值正，圆弧小于或等于半圆图5-17圆心和终点的圆弧插补

17、半径编程举例:N10 G01 X1 Y1N20 G2 X2 Y2 CR= 或N30 G2 X2 Y2 CR=+圆心和终点的编程举例：N5 G90 G1 X30 Y40;N10圆弧的起始点N10 G2 X50 Y40 I10 J-7;终点和圆心终点和半径的编程举例:盅扉总图5-18终点和半径的圆弧插补N5 G90 G1 X30 Y40N10 G2 X30 Y40 CR=12.207;N10圆弧的起始点;终点和半径注：CR=.中的符号会选择一个大于半圆的圆弧段。终点和张角的编程举例:图5-19终点和张角的圆弧插补;N10圆弧的起始点;终点和张角N5 G90 G1 X30 Y40N10 G2 X50

18、 Y40 AR=105圆心和张角的编程举例：图5-20圆心和张角的圆弧插补N5 G90 G1 X30 Y40; N10圆弧的起始点N10 G2 I10 J-7 AR=105;圆心和张角极坐标编程举例：图5-21极坐标圆弧插补N1 G17N5 G90 G0 X30 Y40N10 G111 X40 Y33N15 G2 RP=12.207 AP=21;在X/Y平面;N10圆弧的起始点;定义X40 Y30为极坐标极点;极坐标圆弧插补5.3.3 暂停 G04通过在两个程序段之间插入一个G4程序段，可以使加工中断给定的时间，比如割退刀槽。单程序段有效。编程格式：G4 F.;暂停时间（秒）G4 S .;暂停

19、主轴转数编程举例：N5 G1 F200 Z-50 S300 M3 ;设定进给率 F ,主轴转速 SN10 G4 F2.5;暂停 2.5 秒N 20 Z70N30 G4 S30;主轴暂停30转，相当于在 S=300转/分和转速修调100%时暂停t=0 . 1分钟N40 X .;进给率和主轴转速继续有效注：G 4 S .只有在受控主轴情况下才有效（当转速给定值同样通过S. . .编程时）。5.3.4 准确定位/连续路径加工G9 G60、G64针对程序段转换时不同的性能要求，802D提供一组G功能准备代码用于进行最佳匹配的选择。比如，有时要求坐标轴快速定位；有时要求按轮廓编程对几个程序段进行连续路径

20、加工。G60;准确定位一模态后效G64;连续路径加工G90;准确定位一单程序段有效G601;精准确定位窗口G602;粗准确定位窗口G60或G9功能生效时，当到达定位精度后，移动轴的进给速度减小到零。如果一个程序段的轴位移结束并开始执行下一个程序段，则可以设定下一个模态有效的G功能：G601精准确定位窗口，所有的坐标轴都到达“精准确定位窗口”（机床数据中设定值）后，开始进行程序段转换。G602粗准确定位窗口，开始进当所有的坐标轴都到达“粗准确定位窗口”（机床数据中设定值）后，开始进行程序段转换。在执行多次定位过程时，“准确定位窗口”如何选择 将对加工运行总时间影响很大。精确调整需要较多时间。图5

21、-22准确定位窗口;粗准确定位窗口;准确定位，模态方式;G60继续有效举例： N5 G602N10 G0 G60 ZN20 X. . . Y.N50 G1 G601 .;精确定位有效N80 G64 Z .;转换到连续路径方式N100 G0 G9 Z .;准确定位，单程序段有效N110.;仍为连续路径方式连续路径加工方式的目的就是在一个程序段到下一个程序段转换过程中避免进给停顿， 并使其尽可能以相同的轨迹速度（切线过渡）转换到下一个程序段，并可以可预见的速度过 渡执行下一个程序段的功能。在有拐角的轨迹过渡时（非切线过渡）有时必须降低速度，从而保证程序段转换不发生速度的突然变化，或者加速度的改变受

22、到限制（如果SOFT有效）。ftfV*：HI M ? N* ； M5 ； NC ? NF ； IN1"?H11； H12 2 fWTBi图5-23 G64方式下的进给率举例： N10 G64 Gl X .;连续路径加工;继续N180 G60子程庠;转换到准确定位NC程序段的速度，接近切线在G64连续路径加工方式下，控制系统预先自动确定几个过渡的情况下，可以连续几个程序段进行加速或减速。若加工路径几个较短的位移组成，使用连续路径加工方式则能达到编程的进给率进行进给。如在CAM的曲面加工中。5.3.5 子程序及其调用原则上讲主程序和子程序之间并没有区别。用子程序编写经常重复进行的加工，比

23、如某一确定的轮廓形状。子程序位于主程序中适当的地方，在需要时进行调用、运行。加工循环是子程序的一种形式，加工循环包含一般通用的加工工序，例如钻削、攻丝、铳槽等等。通过给规定的计算参数赋值就可以实现各种具体的加工于粗序图5-24 一个工件加工中4次使用子程序子程序的结构与主程序的结构一样（见前面章节的介绍），在子程序中也是在最后一个程序段中用M2吉束程序运行。子程序结束后返回主程序。程序结束 除了用M2旨令外，还可以用 RET指令结束子程序。RET要求占用一个独立的程序段。用RET指令结束子程序、返回主程序时不会中断G64连续路径运行方式。用M2旨令则会中断G64运行方式，并进入停止状态。子程序

24、程序名规定：必须以字母L开头，其后值可以有 7位。L之后的每个零均有意 义，不可省略。例：L128并非L0128或L00128。叫图5-25 两次调用之程序嵌套深度 子程序不仅可以从主程序中调用，也可以从其它子程序中调用，这个过程称为子程序的嵌套。子程序的嵌套深度可以有三层，也就是四级程序界面（包括主程序界面）。见图5-26所示。注释：在使用加工循环进行加工时，要注意加工循环程序也同样属于四级程序界面中 的一级。图5-26 8级程序界面运5.4 编程举例编程举例1 :编写图6.27所示图形的刻线程序。图5.27 刻线练习KX1.MPF;程序号KX1N55 G0Z5;抬刀N00 T1D1 G54

25、;调1号刻线刀N65 X-10Y5N05 M03S1500 ;主轴正转，1500转/分N70 G1Z-0.5F100N10 G90G0X30Y0Z5;快速定位N75 L20;调用L20子程序N15 G1Z-0.5F100;Z向进刀N80 G0Z50N20 G2X30Y0I-30J0N25 G0Z5;走R30的圆;抬刀N85 M30;主程序结束N30 G0X20Y5;快速定位L20.SPF ;子程序 L20，刻C字N35 G1Z-0.5F100;进刀N00 G91N38 L20；亥1) C字N05 G3X-10Y0I-5J0F160N40 G0 X5 Y10N42 G1 Z-0.5 F100N40 Y-10F160N45 X-5Y10N50 Y-10;亥11 N字N10 G1Y-10N15 G3X10Y0I5J0N20 G0Z5N25 G90N30 M2;子程序结束编程举例2:用子程序编写图 6.28的刻线程序。图5.28 图形转换练习