数控铣床与铣削中心的编程

《数控加工编程与操作》课程电子教案成都电子机械高等专科学校主讲教师：杨显宏第3章数控铣床与铣削中心加工程序的编制与实训操作3.1数控铣床程序编制的基础3.2数控铣削程序编制的基本方法3.3实训1数控铣削基本编程与操作3.4子程序的应用3.5实训2平面加工3.6固定循环功能3.7典型零件的程序编制3.8实训3方形孔板类零件加工实训3.1数控铣床程序编制的基础3.1.1数控铣床的主要功能及加工对象

1.数控铣床的主要功能点位控制功能连续轮廓控制功能刀具半径自动补偿功能刀具长度补偿功能镜像加工功能固定循环功能特殊功能：计算机仿形加工、自适应功能、逆向加工2.数控铣床的加工工艺范围铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工与攻螺纹等。特别适用于加工下列几类零件：平面类零件变斜角类零件

曲面类(立体类)零件3.1.2数控铣床工艺装备的特点主要是指夹具和刀具两类。夹具：生产量小或研制时，应尽量采用组合夹具。小批或成批生产时可考虑采用专用夹具。在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。刀具：刚性好、耐用度高的铣刀。可使用端面铣刀、成型铣刀、球头铣刀、鼓形铣刀等。端面铣刀是数控铣床最常用的刀具。3.1.3数控铣削工艺性分析1.选择并确定数控铣削加工部位及工序内容适于数控加工的主要对象1)工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；2)已给出数学模型的空间曲面；3)形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；4)用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；5)以尺寸协调的高精度孔或面；6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；7)采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。主要对象不适于数控铣削加工的主要对象1)简单的粗加工面；2)需要进行长时间占机人工调整(如以毛坯粗基准定位按划线找正)的粗加工内容；3)必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件等)；4)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位；5)如图3-6所示的工件，一面加工，另一面不加工，其非加工面又不能作为定位面的部位；6)必须用细长铣刀加工的部位(一般指狭窄深槽或高肋板小转接圆弧部位)。2.零件图样的工艺性分析零件图样尺寸的正确标注保证获得要求的加工精度尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸保证基准统一的原则分析零件的变形情况

加工工艺取决于产品零件的结构形状、尺寸和技术要求。3.零件毛坯的工艺性分析毛坯应有充分、稳定的加工余量分析毛坯在装夹定位方面的适应性分析毛坯的余量大小及均匀性4.零件的加工路线3.1.4编程时应注意的问题零件尺寸公差对编程的影响：对称公差圆弧参数计算误差对编程的影响：转接凹圆弧再对编程的影响：放大刀具半径补偿值尖角处使用过渡圆弧的问题：放弃对此尖角处的过渡圆弧编程3.2数控铣削程序编制的基本方法3.2.1FANUC-0i-Mate-MC系统简述1.文字码：如右表所示功

能文

字

码含

义程序号O表示程序代号程序段号N表示程序段代号准箭机能G确定移动方式等准备功能坐标字XYZABC坐标轴移动指令R圆弧半径IJK圆弧圆心坐标进给功能F表示进给速度主轴速度功能S表示主轴转速刀具功能T表示刀具号辅助功能M机床开、关控制等辅助功能偏移号H表示偏移代号暂停PX表示暂停时间子程序号及子程序调用次数P子程序号的标定及子程序重复调用次数设定参数PQR固定循环参数宏程序AB变量代号2.取值范围：如下表所示功

能地

址数据(米制）程序号Ol—999程序段号N1—9999准备机能G0—99坐标字XYZIJK±99999.999r/mm每分钟进给Fl—l000mm/min主轴速度S0—9999r/min刀具功能T0—99辅助功能M0—99暂停功能XP0—9999.999S子程序号及调用次数Pl-9999偏移号Hl-99第二辅助功能B0-99999刀具补偿量±999.999mm间隙补偿量±0.255mm3.控制轴数：3或44.增量系统参数：见下表所示增量制最小输入增量制最小指令值最大行程0.001mm0.001mm99999.999mm0.0001in.0.000in.9999.9999in.0.001°0.001°99999.999°5.准备功能代码：见下表所示G代码组别功

能G代码组别功

能G000l快速点定位G54l4选择第一工坐标系G01直线插补(进给速度)G55选择第二工件坐标系G02圆弧/螺旋线插补(顺圆)G56选择第三工件坐标系G03圆弧／螺旋线插补(逆圆)G57选择第四工件坐标系G0400暂停G58选择第五工件坐标系Gl702选择XY平面G59选择第六工件坐标系G18选择ZY平面G65l2宏程序及宏程序调用指令G19选择YZ平面G66宏程序模式调用指令G2006用英制尺寸输入

G67宏程序模式调用取消G21用公制尺寸输入G6816坐标旋转指令G2800返回参考点G69坐标旋转撤消G30返回第二参考点G7309深孔钻削循环G3l跳步功能G74攻螺纹循环G4007刀具半径补偿撤消G80撤消固定循环G41刀具半径左偏补偿G8l定点钻孔循环G42刀具半径右偏补偿G85镗孔循环G4308刀具长度正补偿G86镗孔循环G44刀具长度负补偿G9003绝对方式编程G49刀具长度补偿撤消G9l增量方式编程C5012比例功能撤消G9200设定工件坐标系G51比例功能G9804在固定循环中，Z轴返回到起始点G5300选择饥床坐标系G99在固定循环中，Z轴返回R平面6.辅助功能代码

M代码功

能指令执行类别M代码功

能指令执行类别M00程序停M07切削液开前指令代码M0l0选择停M09切削液关后指令代码M02程序结束后指令代码Ml3主轴正转、切削液开M30程序结束返回Ml4主轴反转、切削液关前指令代码M03主轴正转M17主轴停、切削液开后指令代码M04主轴反转前指令代码M98调用子程序后指令代码M05主轴停后指令代码M99子程序结束后指令代码3.2.2基本编程指令的应用1.G90、G91——绝对尺寸与增量尺寸指令2.坐标系设定指令

G92——设定加工坐标系：通过该指令设定起刀点即程序开始运动的起点，从而建立加工坐标系。格式：G92X～Y～Z～G53——选择机床坐标：使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上格式：G53G90X～Y～Z～；尺寸字均为负值。G54、G55、G56、G57、G58、G59——选择工件加工坐标系格式：G54G90G00/G01X～Y～Z～(F～)；该指令执行后，所有坐标字指定的尺寸坐标都为选定的工件加工坐标系中的位置。这六个工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设定的。3.坐标平面选择指令——G17、G18、G19用来选择圆弧插补平面和刀具补偿平面的。

格式：G17/G18/G19

4.G00——快速运动指令运动速度、运动轨迹均由系统给定。格式：G00X～Y～Z～5.G01——直线插补指令按指定进给速度的直线运动。

格式：G0lX～Y～Z～F～；

6.G02、G03——圆弧插补指令G02、G03是按指定进给速度的圆弧运动。圆弧顺、逆方向的判别方法是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴由正方向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03，如图3-22所示。格式：在XY平面内在ZX平面内在YZ平面内圆心编程:指令说明见下表，编程的情况如下图条件指令说明平面选择1G17圆弧在XY平面上G18圆弧在ZX平面上G19圆弧在YZ平面上旋转方向G02顺时针方向G03逆时针方向终点位置G90时X、Y、Z终点数据是工件坐标系中的坐标值G91时X、Y、Z指定从起点到终点的距离圆心的坐标I、J、K起点到圆心的距离，如图3—25所示。半径编程：用R指定圆弧插补时，圆心可能有两个位置，这两个位置由R后面值的符号区分，当圆弧所夹的圆心角≤180°时，R值为正；当圆弧所夹的圆心角>180°时，R值为负。编程实例注意事项：1)假如漏编R，将被视为直线移动；2)程序中给出的F值与实际速度的误差为±2%，这一速度是指沿运动轨迹切向方向的速度。3)在编写整圆程序时，只能用I、J、K指定中心编程。例如，G02I(整圆)；若仅写入R时，则为0°圆弧，例如，G02R(机床不运动)。4)若写入的半径R为0时，机床报警(N023)。5)在圆弧插补时，I0、J0、K0可省略。6)假如漏编R，将被视为直线移动。7)实际刀具移动速度与指令速度的相对误差在±2％以内。这一速度是指沿运动轨迹切向方向的速度。7.G04——暂停指令在G04指令后的一个程序段将按指定时间被延时执行

格式：G04X/P～；式中X、P—均为暂停时间，范围为0.001～9999.999s。其中字母X后可用小数点编程；而字母P则不允许用小数点编程，其后数字1000表示1s。例如，暂停时间为2.5s的程序为：G04X2.5或G04P2500。8.刀具补偿功能指令作用：简化编程分类：刀具长度尺寸补偿和刀具半径尺寸补偿

（1）G43、G44、G49——刀具长度补偿指令刀具长度补偿使刀具垂直于走刀平面（比如XY平面，由G17指定）偏移一个刀具长度修正值，因此编程过程中无须考虑刀具长度。刀具长度补偿在发生作用前，必须先进行刀具参数的设置。

格式：

实例：N10G92X0Y0Z30N20G90G0lZ15F100N25G01X30N30G43G01Z15H0lN35G01X60N40G43G01Z15H02N50G49G01Z30N60M30设置，H01=5，H02=-5。…（2）G41、G42、G40——刀具半径补偿指令刀具半径补偿仅在指定的二维进给平面内进行，进给平面由G17、G18和G19指定，刀具半径或刀刃半径值则通过调用相应的刀具半径偏置存储器号码（用D指定）来取得。格式：

…1）刀具半径补偿的目的

当数控系统具备刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓进行编程2）刀具半径补偿功能的应用①刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径。②用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗精加工。

3）判断刀具半径左、右补偿的方法假设工件不动，沿着刀具运动方向向前看，刀具位于零件左右侧的刀具半径补偿，称为刀具半径左补偿；假设工件不动，沿着刀具运动方向向前看，刀具位于零件右侧的刀具半径补偿，称为刀具半径右补偿。

4）刀具半径补偿的过程刀具补偿过程的运动轨迹分为三个组成部分：形成刀具补偿的建立补偿程序段，零件轮廓切削程序段和补偿撤消程序段。

刀具半径补偿实例5）刀具半径补偿中产生过切的情况

①加工小于刀具半径的圆弧内侧②加工小于刀具半径的沟槽6）使用刀具半径补偿指令需注意：

①存放刀具半径值的地址由偏置代号指定。用CRT/MDI方式手动输入；②从无刀具补偿状态进入刀具半径补偿方式时，移动指令只能是G0l或G00，不能使用G02和G03；③在撤消刀具半径补偿时，移动指令也只能是G01或G00，而不能用G02或G03；④若D代码中存放的偏移量为负值，那么G41与G42指令可以互相取代。9.G50、G5l——图形比例指令G5l为比例编程指令；G50为撤消比例编程指令。（1）各轴按相同比例编程格式：G5lX～Y～Z～P～…G50式中：

X、Y、Z比——例中心的坐标(绝对方式)；P——比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.00l～999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。实例：如右图，程序如下。O0002N0010G59T01；N0020G00G90X0Y0M06；N0030G51X15.0Y15.0P2000；N0040M98P0200；N0050G50；N0060M30；O0200N0010S1500F100M03；N0020G43G01Z-10.0H01；N0030G00Y10.0；N0040G42D01G01X5.0；N0050G01X20.0；N0060Y20.0；N0070G03X10.0R5.0；N0080G01Y10.0；N0090G40G00X0Y0；N0100G49G00Z300.0；N0110M99；（2）各轴以不同比例编程各轴可以按不同比例缩小或放大，当给定的比例系数为-1时，可获得镜像加工功能。格式：G5lX～Y～Z～I～J～K～

…G50式中：式中X、Y、Z——比例中心坐标；I、J、K——对应X、Y、Z轴的比例系数，在±0.001～±9.999范围内。有的系统设定I、J、K不能带小数点，比例为1时，应输入1000，并在程序中都应输入，不能省略。比例系数与图形的关系见图3-39所示。其中，b/a：X轴系数；d/c：Y轴系数；：比例中心。（3）镜像功能子程序：O09000N10G00X60Y60N20G0lX100Y60F100N30X100Y100N40X60Y60N50M99主程序：O100N10G92X0Y0N20G90N30M98P9000N40G5lX50Y50I-1000J1000N50M98P9000N60G51X50Y501-1000J-1000N70M98P9000N80G5lX50Y50I1000J-1000N90M98P9000N100G50N110M30主程序：O1N0010G90G17G49G54T01；N0012M06；N0013M03S800；N0015G43G00Z10.0H01；N0020M98P100；N0030M22；N0040M98P100；N0050M21；N0060M98P100；N0070M23；N0080M21；N0090M98P100；N0100M23；N0110M05；N0120M30；子程序(①的加工程序)：O100N100G41G91G01X10.0Y4.0D01；N110Y1.0；N120Z-98.0；N130G01Z-7.0F100；N140Y25.0；N150X10.0；N160G03X10.0Y-10.0I10.0；N170G01Y-10.0；N180X-25.0；N200G90G40X0Y0；N210M99M代码的镜像功能：M21——相对X轴的镜像，M22——相对Y轴的镜像；M23——取消镜像。10.G68、G69——坐标系旋转功能

使编程图形按指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度；G68表示开始坐标旋转，G69用于撤消旋转功能。格式：G68X～Y～R～；…G69；式中：X、Y——旋转中心的坐标值(可以是x、Y、Z中的任意两个，由当前平面选择指令确定)，当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心；R——旋转角度，逆时针旋转定义为正向，一般为绝对值，旋转角度范围为-360.0～+360.0，单位为0.001°，当R省略时，按系统参数确定旋转角度。当程序采用绝对方式编程时，G68程序段后的第一个程序段必须使用绝对坐标指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增量值，那么系统将以当前位置为旋转中心，按G68给定的角度旋转坐标。旋转平面一定要与刀具半径补偿平面共面。在比例模式时，再执行坐标旋转指令，旋转中心坐标也执行比例操作，但旋转角度不受影响11.G15、G16——极坐标编程指令

G15：极坐标系取消指令；G16：极坐标系设定指令。格式：G△△G××G16；……G15；式中：G△△——设定要用G17、G18、G19选择极坐标系所在平面。在选定平面的第一轴上确定极径，第二轴上确定角度。如用G17，极坐标系所在平面为X—Y平面。X地址表示极径，Y地址表示极角。G××——极径与极角可用绝对值(G90)或增量值(G91)确定。极坐标的中心为工件坐标系的原点。12.螺旋线插补指令G02和G03分别表示顺时针、逆时针螺旋线插补，顺、逆时针的定义与圆弧插补相同。在进行圆弧插补时，垂直于插补平面的坐标同步运动，构成螺旋线插补运动，如图3-46所示。格式：

编程实例如下图，程序如下：N0010G54G90G21G17T01；N0020M06；N0030G00G43Z50.0H01；N0040G00X24.0Y60.0；N0050G00Z2.0；N0060M03S1500；N0070GO1Z-1.0F50.0M08；N0080G03X96.0Y60.0Z-4.0I36.0J0K6.0；N0090G03X24.0Y60.0Z-1.0I-36.0J0K6.0；N0100G01Z1.5M09；N0110G49G00Z150.0M05；N0120X0Y0；NO130M30；3.3实训1数控铣削基本编程与操作1.零件及加工要求2.工艺分析及处理零件图的分析加工方案和刀具选择切削用量的选择工件的安装

3.程序编制工件坐标系的确定程序的编制4.零件加工3.3.1直线轮廓加工3.3.2圆弧轮廓加工1.零件及加工要求2.工艺分析及处理零件图的分析加工方案和刀具选择切削用量的选择工件的安装

3.程序编制工件坐标系的确定程序的编制4.零件加工3.3.3内外轮廓加工1.零件及加工要求2.工艺分析及处理零件图的分析加工方案和刀具选择切削用量的选择工件的安装3.程序编制工件坐标系的确定程序的编制4.零件加工3.4子程序的应用3.4.1子程序的基本概念在程序中把某些固定顺序或重复出现的程序单独抽出来，编成一个程序供调用，该程序就被称为子程序。子程序的编写与一般程序基本相同，只是程序结束符为M99；子程序可以被主程序调用，同时子程序也可以调用另一个子程序，其调用方式如图3-51所示。3.4.2M98——子程序的调用1.调用子程序格式：M98P～L～；式中：P后面的数字为子程序号，L后面的数字为调用次数。当调用次数为l时，可省略调用次数。

2.子程序的特殊使用方法子程序中用P指令返回的地址自动返到程序头用M99；强制改变子程序重复执行的次数3.5实训2平面加工

1.零件及加工要求2.工艺分析及处理零件图的分析加工方案和刀具选择切削用量的选择工件的安装3.程序编制工件坐标系的确定程序的编制4.零件加工3.6固定循环功能3.6.1固定循环的基本概念3.6.2固定循环的编程格式G90/G9lG98/G99G73～G89X～Y～Z～R～Q～P～F～K～；式中：G90/G9l——数据方式。G90为用绝对方式，G9l为增量方式。G98/G99——返回点位置。G98指令返回起始点，G99指令返回R平面。G73～G89——孔加工方式。见表3-7所示。G73～G89是模态指令，因此，多孔加工时该指令只需指定一次，以后的程序段只给孔的位置即可。X、Y——指定孔在XOY平面的坐标位置(增量或绝对坐标值)。Z——指定孔底坐标值。在增量方式时，是R平面到孔底的距离；在绝对值方式时，是孔底的Z坐标值。R——在增量方式时，为起始点到R平面的距离；在绝对方式时，为R平面的绝对坐标值。Q——在G73、G83中用来指定每次进给的深度；在G76、G87中指定刀具的退刀量。它始终是一个增量值。P——孔