数控铣床基础编程和数控机床编程及加工

数控铣床编程第一节数控铣床的编程基础第二节数控铣床的编程指令B第三节数控铣床的编程实例作业：解决的问题： 1、在什么机床上加工？ 2、使用什么刀具？ 3、工艺流程如何排列？ 4、如何编程？第一节数控铣床编程基础数控铣床：多坐标控制（3-5个），通常为3轴工艺范围最宽在模具行业应用广泛是其他高性能数控镗铣类机床的基础一、数控铣床的坐标系机床零点和机床坐标系机床零点参考点机床坐标系工件坐标系：编程人员在编程时建立的坐标系加工坐标系：工件安装完毕由操作人员在工件上找出的坐标系（与工件坐标系重合）工件坐标系设定：G54－G59二、数控铣床的主要功能及工艺范围1、功能1）点位控制加工2）轮廓控制加工3）刀具半径自动补偿加工4）镜像功能加工5）固定循环：钻孔、镗孔……6）模具高精度加工功能7）大型零件加工8）自适应控制加工……2、工艺范围1）平面类零件：2．5轴联动可以实现2）倾斜面类零件：多轴联动3）曲面类零件：三轴联动或2．5轴联动三、数控机床的工艺装备1、夹具：专用和通用2、刀具：由专门的制造商供应分通用和成形等四、数控铣床的工艺性分析

对刀：使用寻边器或其它工具确定工件在机床坐标系中的位置。换刀点：换刀时，将刀具移动至远离工件的合适点切入切出路径：对外轮廓加工时，为避免在表面留下切削痕迹，应设置合适的切入切出路径。刀具半径补偿点的设置：距实际加工区有足够的距离有足够的距离可能会过切逆铣：刀具铣削点的旋转方向和工件的进给方向相反，切屑的厚度由小变大，切削力由小变大，振动比较大。加工表面硬度较高的工件时，可保护刀具切削刃顺铣：多采用的一种方式。刀具轨迹立体轮廓的加工：加工效率、工装夹具的刚性、精度要求、材料、刀具特征……型腔的加工（区域加工功能、预加工）第二节数控机床的编程指令一、华中数控系统

基于IPC的、多轴、多通道高性能数控系统。具有螺旋线插补功能具有多种自动循环功能具有用户宏程序加工功能具有断点保护功能……二、程序段的格式程序段中功能字的排列顺序无严格要求！每一个程序段的内容：三、基本编程指令（一）F、S、T指令F：进给速度指令，mm/minS：主轴速度指令，r/minT：刀具指令，T0101（二）辅助功能指令1．暂停指令M00：暂停执行当前程序（停主轴、停进给）模态信息保持。进行刀具更换、工件的尺寸测量、手动变速等操作。暂停时机床的主轴进给及冷却液停止。若欲继续执行后续程序重按操作面板上的“启动键”即可。2．程序结束指令M02：执行到M02指令时停主轴、进给及冷却液。若要重新执行该程序就必须重新调用该程序。3．程序结束指令M30：程序结束并返回到零件程序头4．子程序调用及返回指令M98、M995．主轴控制指令M03、M04和M056．换刀指令M067．冷却液开停指令M08、M09

G三准备功能G指令1．单位设定指令G20、G21、G222、绝对值编程G90与相对值编程G91

3．加工平面设定G17、G18、G19：系统默认G17

4．坐标系设定指令：格式为：G92XYZ

使用中应放在程序的第一句G92确定出刀具起点在工件坐标系中的位置：G92X30Y30Z205、坐标系设定指令：G54－G59G54－G59指令中的坐标值是坐标原点在机床坐标系中的坐标。在加工前进行设定。在机床坐标系下从A－B如何？如何建立工件坐标系？已知：毛坯为80mm见方的材料坐标系原点在毛坯的中心。1、建立工件坐标系可以使用G54～G59中的任何一个。2、工件坐标系需在数控系统中设置，其数值是该坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移值。3、坐标系建立后，经过程序中调用才能生效，之后所有绝对和增量坐标均为该坐标系下的坐标值。举例：以G54为例说明：操作时首先起动主轴，并切换至手揺轮或手动状态。工件坐标系建立是在机床工作原点建立情况下进行。需要对X、Y、Z三个坐标分别测量确定。测量工具可以是分中棒、寻边器、加工刀具等。如：进行X方向对刀，先将刀具快速下降至工件一边合适的高度，再缓慢移动至与工件接触，记下此时的机床坐标值（X向）。提刀至安全高度，移动至工件另一边，重复同样操作!将两次记录的X坐标取均值，即为G54坐标系的X向数据。XZZ方向让旋转的刀具底面与工件上表面接触，此时的Z坐标值为G54的Z向参数。如果是已加工表面：使用标准试棒或塞尺

6、局部坐标系设定指令G52

格式为：G52XYZ

7、G01直线插补

指令格式为：G01XYZF模态指令。同一组有：G00、G01、G02、G03、G33

注意：

G00使用时的刀具轨迹，可能不是一条直线

G528．圆弧插补指令G02、G03顺圆、逆圆指的是从第三轴正向朝负方向看。如：X-Y平面内，从Z轴正向向负方向观察，顺时针转为顺圆，反之逆圆。在不同平面内的表示方法：在不同的加工平面内，逆圆和顺圆方向的不同指令格式：

X、Y、Z——圆弧终点的X、Y、Z坐标；I、J、K——圆心点相对于圆弧起点在X、Y、Z轴向的增量值；R——圆弧半径；F——进给速率。注意：在默认的平面内（G17），可以不标平面指令；

使用R参数时注意180o的区别；圆弧<180°R值为正，圆弧≥180°R值为负。

例：对如图的圆弧编程

如图所示，加工程序如何：G91、G90编程a圆弧：N100G91G18N110G03X30Z30R30F300b圆弧N100G91G18N110G03X30Z30I0K30F300举例：刀具轨迹A→B→C→DG90F200；G3X15Y0R15；G2X55Y0R20；G3X80Y-25R-25；说明：1、小数点2、段尾“；”例：整圆编程！整圆编程时不可以使用R方式，只能用I、J、K方式9．螺旋线进给指令G02/G03螺旋线编程举例：如果，螺旋线的轴不是X、Y、Z中的一个，应进行坐标及平面变换等手段。10、刀具半径补偿指令G40、G41、G42注意事项：①如果有平面的切换，必须在刀具半径补偿取消的方式下才可以进行。②刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。

③G00或G01必须是在所在平面内运动。④如果刀具半径大于轨迹半径会过切。过切示意图例：刀具距离工件上表面50mm，切削深度为2mm①加工前应先用手动方式对刀，将刀具移动到相对于编程原点(-10，-10，50)的对刀点处。②图中带箭头的实线为编程轮廓，不带箭头的虚线为刀具中心的实际路线。11．刀具长度补偿指令G43、G44、G49G43：刀具长度正补偿G44：刀具长度负补偿G49：刀具长度补偿取消刀具长度补偿的建立和取消必须在G00或G01的功能下才可以生效。操作时以刀具的实际长度值进行补偿。举例：设长度补偿值：H01(10),H02(10)G90G43G00Z20H01Z=30G90G44G00Z20H02Z=1012．回参考点控制指令：G28XYZ X、Y、Z是中间点G29XYZ X、Y、Z是目标点13．暂停指令G04指令格式为：G04P钻孔、镗孔时，加工终了时，在刀具继续旋转的同时停止刀具进给一段时间。例：G04P1进给运动暂停1秒。

某些数控系统的设定单位为毫秒（mS）！14．镜像功能G24、G25指令格式为：

G24XYZ（建立镜像）

M98P

G25XYZ（取消镜像）X、Y、Z为镜像位置坐标镜像可以是点、线、面例：对如图零件加工，使用镜像功能15．缩放功能G50、G51指令格式为：G51XYZPM98PG50其中：G51—建立缩放G50—取消缩放X、Y、Z—缩放中心的坐标值

P—缩放倍数。例：加工如图所示零件三角形各顶点坐标已知

用G90编程？16．旋转变换G68、G69

指令格式：G17G68XYPM98PG69其中：G68——建立旋转；G69——取消旋转；X、Y、Z——旋转中心的坐标值；P——旋转角度，单位是(°),顺时针为正，逆时针为负。条件：1．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）2．在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。

O8199N15G90G17M3S600G54N20G0G43Z5H02N25G1Z-5F200N30M98P200N40G68X0Y0P45N45M98P200N50G68X0Y0P90N60M98P200N70G49Z50N80G69M5M2%200N100G41G1X20Y-5D02F300N110Y0…….N140G0Y-6N145G40X0Y0N150M9917．固定循环指令对加工动作循环已经典型化的加工过程做出标准化程序：孔加工、形腔加工。(1)G70:圆周钻孔循环(2)G71:圆弧钻孔循环(3)G73：高速深孔加工循环(4)G74：反攻丝循环(5)G76：精铿循环(6)G78：角度直线孔循环(7)G79：棋盘孔循环（先进行X方向钻孔）(8)G81：钻孔循环（中心钻）(9)G82：带停顿的钻孔循环(10)G84：攻丝循环(11)G85:镗孔循环(12)G80：取消固定循环数控铣床具有的循环功能孔加工动作构成：(1)X、Y

轴定位；(2)定位到R点(定位方式取决于上次是G0还是G1)(3)孔加工；(4)在孔底的动作；(5)退回到R点(参考点)；(6)快速返回到初始点。

循环指令：G98——返回初始平面；G99——返回R点平面；G——固定循环代码G73、G74、G76和G81〜G89之一；X、Y——加工起点到孔位的距离(G91)或孔位坐标(G90)R——初始点到R点的距离(G91)或R点的坐标(G90)；Z——R点到孔底的距离(G91)或孔底坐标(G90)；Q——每次进给深度(G73/G83)；I、J——刀具的反向位移增量(G76/G87)；P——刀具在孔底的暂停时间；F——切削进给速度；L——固定循环的次数。

1．高速深孔加工循环指令G73

格式：G73XYZRQPKFL

Q——每次进给深度；K——每次退刀距离。2.圆周孔加工指令：G70

功能：在X,Y指定的中心，半径为I的圆周上，以X轴和角度J形成的点将圆周做N等分，做N个钻孔动作，钻孔动作根据Q,K的值执行G81或G83标准固定循环。孔间位置的移动以G00方式进行。参数说明：XY：圆周孔循环的圆心坐标。Z:孔底坐标I：圆半径R：绝对编程是R点的坐标值；增量编程是R点相对于B点的增量值J：最初钻孔点的角度，逆时针方向为正。N：孔的个数，正值表示逆时针方向钻孔Q：每次进给深度，为有向距离；K：每次退刀后，再次进给时，由快速讲给转换为切削进给时距上次加工面的距离；P：刀具孔底暂停时间，单位为秒举例：用10mm钻头加工图示孔N10G54GOX0Y0Z80F100N20G98G70G90X40Y40R35Z0I40J30N6P2Q-10K5

N30G0X0Y0Z80N40M30四、用户宏功能程序相当于由操作者自己编制的加工子程序，使用中只要关注程序的变量即可。1、变量——宏功能的最大特点是可以使用变量。（1）变量的表示变量可以用“#”号和紧跟其后的变量序号来表示：#5，#109，#501（2）变量的引用将跟随在一个地址字后面的数值用一个变量来代替，即引入了变量，变量用方括号引用。例如：对于F[#103]，若#103=50时，则为F50；对于Z[-#110]，若#110=100时，则为Z-100；对于G[#130]，若#130=3时，则为G03；（3）变量的类型①公共变量：分为全局变量和局部变量。全局变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内都有效的变量。公共变量的序号为：#0－#49当前局部变量有（可以在子程序中使用）#50－#199全局变量#200－#2490层局部变量#250－#2991层局部变量#300－#3492层局部变量#350－#3993层局部变量#400－#4494层局部变量#450－#4995层局部变量#500－#5496层局部变量②系统变量

#600～#699刀具长度寄存器H0～H99#700～#799刀具半径寄存器D0～D99#800～#899刀具寿命寄存器#1000～#1008机床当前位置#1010～#1018编程当前位置#1020～#1028编程工件位置……2．常量TRUE：条件成立(真)FALSE：条件不成立(假)3．运算符（1）算术运算符：+，-，*，/（2）条件运算符：EQ（＝），NE（≠），GT（＞），GE（≥），LT（<），LE（≤）（3）逻辑运算符：AND，OR，NOT（4）函数：SIN，COS，TAN，ATAN，ATAN2，ABS，INT，SIGN，SQRT，EXP4．语句表达式（1）赋值语句。即把常数或表达式的值送给一个宏变量。例如：#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]（2）条件判别语句IF——ELSE——ENDIF。（3）循环语句WHILE——ENDW。第三节编程举例：1．如题图所示，刀心起点为工件零点O，按“O→A→B→C→D→E”顺序运动，写出A、B、C、D、E各点的绝对、增量坐标值（所有的点均在XOY平面内）。举例2.用φ10mm的刀具铣如图所示的槽，刀心轨迹为虚线，槽深2mm，刀具位置如图，试编程。

3.用φ6刀具铣图示三个字母，刀心轨迹为虚线、深2mm

4.精铣题图所示的侧面，刀具直径φ10mm，采用刀具半径补偿指令编程。举例：型腔类零件加工材料：铝合金分析：槽宽14mm刀具直径8mm精度：粗、精加工一次加工：精加工使用刀补路线：粗加工精加工粗加工轨迹精加工轨迹6.请根据以下程序推出刀具所走的路线，并划出路线图N10G90G92X0Y0Z0M03S300N20G17G02X30Y0I15J0F300N30G01X0Y-40N40X-30Y0N50G02X0Y0I15J0N60M057.请根据以下程序推出刀具在X－Y平面内加工的路线，并划出路线图G92X0Y25Z5；G90G01Z-5F500M03；G02X-25Y0R25；X0Y-25R25；X25Y0R25；X0Y25R25；G02X0Y25I0J-25；G01Z5；M05；XXY8、确定程序的运行轨迹：

N10G90G92X0Y50Z0；N20G01Z-2F100M03；N30G02X0Y50I0J-50F500；N40G01X110Y50；N50G02X110Y50I0J-50；N60G01X250Y50；N70G02X250Y-50I0J-50；N90G01Z0M05；N110M30；1、编制如下图形的铣削加工程序现场加工（1）已知工件的尺寸为100mm×80mm，刀具直径10mm。主轴转速500--800RPM，1.用G54建立工件坐标系，原点在工件顶面的中心。2.将工件的顶面铣掉2mm。3.在工件的上加工一个直径为30mm，深1mm的圆形孔。4.尝试使用刀具半径和长度补偿编程。现场加工（2）

编程加工如下零件，提交加工程序。作业

P239：81112

夹具铣刀长度补偿点位轮廓半径补偿镜像循环工件4工件6工件24工件机械工程实验教学中心数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的机械工程实验教学中心数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。数控编程的内容机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_