数控铣床与加工中心编程加工技术2和数控机床编程及加工

第三章数控铣床与加工中心编程加工技术§3.6数控铣床与加工中心程序编制一、概述为机床缺省状态00组为非模态代码在铣削加工中G90/G91分别表示绝对坐标/相对坐标编程FANUCG代码§3.6数控铣床与加工中心程序编制一、概述1、前指令代码、后指令代码前指令代码：在程序段开头激活M功能后指令代码：在程序段结束激活M功能G00X12Y20M08G00X12Y20M00FANUCM代码前指令代码后指令代码如不能确定M功能和刀具运动之间的关系，可以在单独的程序段中书写。2：M代码作用时间在单个程序段中有效一直有效，直到被取消§3.6数控铣床与加工中心程序编制绝对尺寸指令和增量尺寸指令G90指定尺寸值为绝对尺寸。G91指定尺寸值为增量尺寸。大多数控制器是同一条程序段中只能用一种，不能混用。但是大多数的FAUNC控制器允许在同一程序段混合使用两种模式如：G00G90X100G91Y-50;设当前刀具位于A点则G90编程：G90G00X30Y37;G91编程：G91G00X20Y25;混合编程：G00G90X30G91Y25;§3.6数控铣床与加工中心程序编制二、坐标系设定或选择1、设定工件坐标系（G92）2、选择工件坐标系（G54~G59)3、设定局部坐标系（G52)坐标系设定或选择1、设定工件坐标系（铣G92）G92为设定加工坐标系指令。如程序中出现G92XaYbZc程序段，当该程序段运行后，此时机床没有任何的动作，显示屏上的坐标显示改变为XaYbZc，工件坐标系被设定完成且当前刀位点在工件坐标系的XaYbZc位置。G92指令格式：G92XYZ车G50例：用G92X100Y100Z100设定如下工件坐标系，试写出其具体操作步骤。YXZ1：移动刀具，使刀位点和工件坐标系原点重合。2：沿着X、Y、Z轴分别移动100。3：运行指令G92X100Y100Z100。4：工件坐标系设定完成。2、选择工件坐标系（G54~G59)工件坐标系选择指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均为模态指令。加工之前，通过MDI(手动键盘输入)方式设定这6个坐标系原点在机床坐标系中的位置，系统则将它们分别存储在6个寄存器中。程序段格式：G54~G59程序中出现G54～G59中某一指令时，就相应地选择了这6个坐标系中的一个。使用步骤：例：已知G54(X)=-105.5G54(Y)=-103.1，且当前主轴位于机床原点如执行指令G00G90G54X5.5Y3.1S1500M03。求在机床坐标系下的坐标。解：在机床坐标系下实际移动的目标点的坐标为X=-105.5+5.5=-100Y=-103.1+3.1=-100选择工件坐标系的应用：一次装夹完成多个零件的孔的加工。G21G90G54G00X5.5Y3.1S1000M03G99G82R5Z-5P100F8(此段进行孔的加工循环）…G92指令是通过程序来设定加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。G54～G59所选择的工件坐标系与刀具当前的位置无关，但是需要通过对刀操作后由MDI输入相应的数值。G92与G54～G59的区别G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。3、设定局部坐标系（G52)1：局部坐标系是与当前有效的被选择的工件坐标系（G54~G59)相关的补充的临时坐标系。在G52运行期间工件坐标系仍然存在。2：执行完G52指令后，其后的坐标值为相对于该局部坐标系的数值。3：局部坐标系取消指令为G52X0Y0Z0.指令格式：G52X~Y~Z~其中X~Y~Z~为局部坐标系在当前工件坐标系中的坐标值说明：G54与G52程序例：已知工件坐标系原点为零件左下角，孔的坐标标注是相对于图中的圆的中心标注的为(2.25,0)(1.125,1.9468)…(1.125,0).试用G52编制孔的加工程序。…G90G54G00X8Y3S1200M03;G52X8Y3;G99G82R0.1Z-0.2P100F10L0;X2.25Y0;X1.125Y1.9468;X-1.125;…X1.125;G80Z1;G52X0Y0;…§3.6数控铣床与加工中心程序编制三、坐标运动指令1、快速定位（G00或G0）2、直线插补（G01或G1)3、圆弧插补（G02,G03或G2,G3)4、程序暂停（G04）5、返回参考点检查（G27）6、自动返回参考点(G28)7、从参考点返回（G29）坐标运动指令1、快速定位（G00或G0）指令格式：G00XYZ说明：1、刀具以快速移动速度移动到用工件坐标系中的位置。2、以绝对值尺寸编程时，XYZ值为终点的坐标值。3、以增量值尺寸编程时，XYZ值为刀具需要移动的距离。4、用参数No.1401的第1位,可以选择下面两种刀具轨迹之一：

非直线插补定位：刀具分别以每轴的快速移动速度定位。刀具轨迹一般不是直线。直线插补定位：刀具轨迹刀具轨迹为一直线。刀具以不超过每轴的快速移动速度，在最短的时间内定位。5、快速移动指令中的速度不能在地址F中指定。2、直线插补（G01或G1)指令格式：G01XYZF说明：1、刀具以F指定的进给速度沿直线移动到指定的位置。2、以绝对值尺寸编程时，XYZ值为终点的坐标值。3、以增量值尺寸编程时，XYZ值为刀具需要移动的距离。4、无需对每个程序段都指定F值,进给速度是沿着刀具轨迹测量的，如果不指令F代码，则认为进给速度为零。OYXOXZ2-2点定位与直线进给指令应用例：用φ6的指状铣刀铣出右图所示“X、Y、Z”三个字母，深度为2mm。建立图示坐标系。加工时，刀具起点为(0,0,300)处；下刀速度为50mm/min；切削速度为150mm/min；主轴转速为1000r/min。如图示，加工深度为-2mm，安全高度为+2mm处。拟定加工路线为：OXZ2-2OXY点定位与直线进给指令应用加工程序为：G92X0Y0Z300G00X10Y10Z2S1000M03G01Z-2F50X30Y40F150G00Z2X10G01Z-2F50X30Y10F150G00Z2OXZ2-2OXY点定位与直线进给指令应用加工程序(续上)为：X50G01Z-2F50Y25F150X40Y40G00Z2X50Y25G01Z-2F50X60Y40F150G00Z2OX2-2OXY点定位与直线进给指令应用Z加工程序(续上)为：X70G01Z-2F50X90F150X70Y10X90G00Z20M05X0Y0Z300M02加工演示3、圆弧插补（G02,G03或G2,G3) G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。 圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如图所示。程序格式：XY平面：

G17G02X～Y～I～J～(R～)F～

G17G03X～Y～I～J～(R～)F～ZX平面：

G18G02X～Z～I～K～(R～)F～

G18G03X～Z～I～K～(R～)F～YZ平面：

G19G02Z～Y～J～K～(R～)F～

G19G03Z～Y～J～K～(R～)F～其中：X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与G90,G91无关。R为指定圆弧半径。R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角≤180o时，R值为正，当圆弧的圆心角＞180o时，R值为负。对于整园的编程，如果用R格式编程G02X～Y～(R～)F～会出现很多可能性，因此对于整园只能用I,J,K方式编程。关于R编程关于I、J、K编程有些老式的控制器不支持在一个程序段中进行多个象限圆弧插补。这时候圆弧运动必须分成4个或者5个程序段。G90G80G40G17G49G21(机床初始状态设定）G90：绝对坐标编程；G80：取消固定循环G40：取消刀具半径补偿G17：选择xy平面为工作平面G49：取消刀具长度补偿G21：公制尺寸输入G90G80G40G17G49G21机床初始状态设定G54G00X0Y0快进到起刀点，z值为当前位置X-35Y-70S400快进进刀点的上方设定主轴转速，z值为当前位置Z50M03快进到进刀点上方Z50处，主轴正转G01Z-25F1000M08以F1000mm/min的速度移动到进刀点X-60F200 以F200mm/min的速度切削轮廓G03X-110Y-20R50 切削轮廓6G01Y-40切削轮廓7G02X-140Y-70R-30切削轮廓8G01X-160切削轮廓9G03X-110Y-120R50切削轮廓10G01Y-140切削轮廓11X-80切削轮廓12G02X-40Y-100R40切削轮廓13G01Y-65切削轮廓14G00Z50退刀Z90M05退刀,停主轴G01X0Y0回X0Y0M30程序结束4、程序暂停（G04）G04——暂停延时格式：G04X~P~，X~s(秒)P~ms(毫秒)。执行此指令时，加工进给将暂停P后所设定的时间，然后自动开始执行下一程序段。

G04指令为非模态指令说明：1：用于高低速转换时主轴停稳定。2：用于孔底暂停以提高孔底质量。3：用于螺纹加工开始前稳定主轴转速。4：主轴最小暂停时间(主轴旋转一周所用时间)T＝60秒/主轴转速5.返回参考点检查（G27）程序格式：G90(G91)G27X~Y~Z~;说明：1：G27X~Y~Z~中的X~Y~Z~值为机床坐标系原点在工件坐标系中的值。2：在执行该指令时，应该取消刀具长度和半径补偿，否则检查结果可能不正确，因为刀具参考点被替代了。例：则执行指令G27X345.587Y246.354Z524.488会进行正确的检查，机床指示灯会亮。如执行指令G27X345.578Y246.354Z524.488则会出现报警信息，机床不再执行下面的程序段。直到故障解除。6、自动返回参考点(G28)说明：1：G28程序段中至少要包含一根轴的坐标。这时仅该轴经过该点回参考点。2：绝对坐标G90编程方式时，G28指令中的XYZ坐标是中间点在当前坐标系中的坐标值。3：增量坐标G91编程方式时，G28中指令值为中间点相对于当前位置点的坐标增量。4：较好的编程方法是：G91G28Z0；G28X~Y~；（G90~）格式：G28X~Y~Z~经指令中间点再自动回参考点。说明：1：在使用G29指令之前必须使用G28指令，因为G29指令中没有中间点的坐标值。2：绝对坐标G90编程方式时，G29指令中的XYZ坐标是从参考点出发将要移到的目标点在当前坐标系中的坐标值。3：增量坐标G91编程方式时，G29中指令值为将要移到的目标点相对于前段G28中指令内的中间点的坐标增量。7、从参考点返回（G29）例：G91G28X10Y10G29X10Y-10机床原点格式：G29X~Y~Z~。从参考点经中间点返回目标点，式中的X~Y~Z~为目标点。§3.6数控铣床与加工中心程序编制四、主轴运动与进给设定指令2、F功能F功能是用于控制刀具相对于工件的进给速度。F的单位是mm/min。如：F250表示刀具的进给速度为250mm/min。1、S功能S功能，主要表示主轴转速（r/min)，属于模态代码。主轴转速功能用地址符S加一到四位数字表示。如：S1500表示主轴转速为1500r/min注意：实际进给速度和主轴转速还受操作面板上进给速度修调倍率的控制。f=Z*fz*n：Z铣刀齿数、fz每齿进给量（mm/齿）、n主轴转速。§3.6数控铣床与加工中心程序编制五、刀具与刀具补偿1、刀具功能（T功能）2、刀具半径补偿功能3、长度补偿功能（H功能)刀具与刀具补偿1、刀具功能（T功能） 实际上，加工中心的编程和数控铣床编程的不同之处，主要在于增加了用M06和Txx进行自动换刀的功能指令，其他都没有多大的区别。 M06--自动换刀指令。本指令将驱动机械手进行换刀动作，不包括刀库转动的选刀动作。 T功能指令是铣床所不具备的，因为T指令即Txx，是用以驱动刀库电机带动刀库转动而实施选刀动作的。T指令后跟的两位数字，是将要更换的刀具地址号。 在编写换刀指令前，必须了解加工中心所采用的刀具存储和选择原则。“T01M06”和“M06T01”的区别：“T01M06”是先执行选刀指令T01，再执行换刀指令M06。“M06T01”是先执行换刀指令M06，再执行选刀指令T01刀具存储和选择原则1）固定刀具选择 这种换刀方式，其刀具号与刀位号是一一对应的。其选刀动作和换刀动作无法分开进行，故编程上一般用“TxxM06”的形式。 对于不采用机械手换刀的立、卧式加工中心而言，它们在进行换刀动作之时，是先取下主轴上的刀具，再进行刀库转位的选刀动作；然后，再换上新的刀具。2）随机刀具选择 这种换刀方式，其刀具号与刀位号不是一一对应的。在执行程序之前需要登记刀具和刀号的对应关系。并登记到系统内部，程序执行时，有系统维护这种关系。其选刀动作和换刀动作是可以分开进行的，故编程上一般把Txx选刀指令和M06换刀指令分开使用，以节省换刀等待时间。 而对于采用机械手换刀的加工中心来说，它们在进行换刀动作之时，把主轴上的刀具和需要更换的刀具进行对调。固定刀具选择：随机刀具选择不同刀具存储和选择原则的换刀指令的格式N10TXXM06N10M06TXXN10TXXN11M06N10TXX……N20M06N10M06N11TXX例：以知当前刀具为T02刀具，试分析程序中主轴上刀具状态。N51…N52T03…N75G00Z100N76G28Z100M05N77M01空行N78T03N79M06N80G00X-100S300M03T04N81…T02在主轴上T03号刀具转到换刀位置使用T02刀具加工T02加工完成后回退T02使用完毕，停止转动，回到换刀位置选择性暂停刀具间空行，用以区分不同刀具的程序，便于阅读重复调用T03刀具T02推出，T03装入主轴在执行快速移动时候将To4号刀具转到换刀位置使用T04加工N51…N52T03…N75G00Z100N77M01空行N78T03N79M06N80G00X-100S300M03T04N81… 系统程序控制的总是让刀具刀位点行走在程序轨迹上。铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时直接按图纸上的零件轮廓线进行，又不考虑刀具半径补偿，则将是刀具中心(刀位点)行走轨迹和图纸上的零件轮廓轨迹重合，这样由刀具圆周刃口所切削出来的实际轮廓尺寸，就必然大于或小于图纸上的零件轮廓尺寸一个刀具半径值，因而造成过切或少切现象。2、刀具半径补偿功能为了确保铣削加工出的轮廓符合要求，就必须在图纸要求轮廓的基础上，整个周边向外或向内预先偏离一个刀具半径值，作出一个刀具刀位点的行走轨迹，求出新的节点坐标，然后按这个新的轨迹进行编程，这就是人工预刀补编程。这种人工预先按所用刀具半径大小，求算实际刀具刀位点轨迹的编程方法虽然能够得到要求的轮廓，但很难直接按图纸提供的尺寸进行编程，计算繁杂，计算量大，并且必须预先确定刀具直径大小；当更换刀具或刀具磨损后又需重新编程，使用起来极不方便。现在很多数控机床的控制系统自身都提供自动进行刀具半径补偿的功能，只需要直接按零件图纸上的轮廓轨迹进行编程，在整个程序中只在少量的地方加上几个刀补开始及刀补解除的代码指令。这样无论刀具半径大小如何变换，无论刀位点定在何处，加工时都只需要使用同一个程序或稍作修改，你只需按照实际刀具使用情况将当前刀具半径值输入到刀具数据库中即可。在加工运行时，控制系统将根据程序中的刀补指令自动进行相应的刀具偏置，确保刀具刃口切削出符合要求的轮廓。利用这种机床自动刀补的方法，可大大简化计算及编程工作，并且还可以利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。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。机械工程实验教学中心数控编程的目的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。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心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软件介绍机械工程实验教学中心为例，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_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程