数控编程与数控铣床编程.ppt

1、,数控铣床编程与操作,一、安全教育,2.1数控铣床的运动方式,2.2数控铣床分类,2.3数控铣床的主要功能,二、概述,2.4数控铣床的主要加工对象,三、数控编程基础,4.1程序的结构与格式,4.2常用指令,五、作业,四、数控铣床编程,3.1程序编制的基础,3.2数控编程的几何基础,一、安全教育,穿符合安全要求的衣着，女生要戴安全帽，长辫要盘起遵守安全操作规程，集中注意力，确保安全认真听从教师分配的岗位工作及讲解指挥，保质保量完成教学实训任务遵守各项规章制度，团结友爱，相互关心爱护量具、设备及各种工具,2.1数控铣床的运动方式,数控车床与数控铣床的运动方式,虽然数控车床和数控铣床的运动配置有不同

2、的形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标方向，但编写程序时，均采用假设工件不动，刀具相对移动的原则编写程序。,数控编程的原则,数控铣床：刀具旋转，工件相对移动,数控车床：工件旋转，刀具相对移动,2.2数控铣床分类,按主轴位置分可分为立式数控铣床图1卧式数控铣床图2龙门数控铣床图3按系统功能分可分为经济型数控铣床图4全功能数控铣床图5高速数控铣床图6,2.3数控铣床的主要功能,各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。点位控制功能此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。连续轮廓控制功能此功能可以实现直线、圆弧的插

3、补功能及非圆曲线的加工。,刀具长度补偿功能此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。,刀具半径补偿功能此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。,子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。宏程序功能

4、该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。,旋转功能该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。,2.4数控铣床的主要加工对象,平面轮廓加工图7挖槽加工图8孔系加工图9空间曲面类零件加工图10,3.1程序编制的基础,程序编制的基本概念从零件图纸到编制零件加工程序的全部过程，称为程序编制。程序编制分为手工和自动编程两种。手工编程的步骤：,手工编程过程的框图,零件图纸,确定工艺过程,计算加工轨迹和尺寸,编制程序单,程序校检和试切,完成,计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计

5、算机辅助完成。,先面后孔的原则刀具集中的原则粗、精分开的原则按部位分序的原则,数控加工工序的划分原则：,3.2数控编程的几何基础,说明在这一部分中，我们将以KV650立式数控铣床为基础，介绍数控铣床程序编制的基本方法。KV650立式数控铣床所配置的是FANUC0i-MB数控系统。该系统的主要特点是：轴控制功能强，其基本可控制轴数为X、Y、Z三轴，扩展后可联动控制轴数为四轴；编程代码通用性强，编程方便，可靠性高。,定义为了确定机床上运动部件的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫做机床坐标系。标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标

6、，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。,机床坐标系,机床原点机床原点是指机床坐标系的原点，即X=0,Y=0,Z=0的点，对某一具体的机床来说，机床原点是固定的，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置。,工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点作原点（也称工件原点）所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。工件坐标系的各坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴平行。,工件坐标系和工件零点,设置工件坐标系的指令是G92，选择16号工件坐标系的指令分别是G54、G55、G56、G57、G58、G59。,工件原点选择的原则：,工件原点选在工件图样的尺寸基

7、础上。能使工件方便地装夹、测量和检验。工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的工件表面上。对于有对称形状的几何零件，工件零点最好选在对称中心上。,4.1程序的结构与格式,程序结构：,上面是一个完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段组成。程序名是该加工程序的标识。程序段是一个完整的加工工步单元，它以N（程序段号）指令开头，LF指令结尾（LF表示换行，具体编程时而是操作键盘上的“EOB”键或“Enter”键）。%程序是结束的符号。,说明,目前广泛采用的是地址符可变程序段格式（或者称字地址程序段格式）,程序段的格式程序段的格式，是指一个程序段中指令字的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有

8、不同的程序段格式，格式不符合规定，数控系统就不能接受。,格式：N_G_X_Y_Z_F_S_T_M_,这种格式的特点：,程序段中的每个指令字均以字母（地址符）开始，其后再跟符号和数字。指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写。在同一段中可以指定多个同一类地址码。但在同一段中若指定同一组地址码超过一个时，该组多个地址码只有最后指定的有效。不需要的指令字或者与上段相同的续效代码可以省略不写。,因此，这种格式具有程序简单、可读性强，易于检查等优点。,4.2常用指令,基本指令G指令准备功能指令是使CNC机床准备好某种运动方式的指令分为模态指令和非模态指令。模态指令表示在程序中一经被应用

9、，直到出现同组其它任一G指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指令取代为止。非模态指令只在本程序段中有效。组成：G后带二位数字，从G00到G99共100种,作用：用于控制CNC机床开关量，如主轴正反转、冷却液的开停、工件的夹紧松开等。组成：M后带二位数字组成。F指令进给速度指令F后跟的数字是进给速度的大小，如F100表示进给速度为100mm/min。进给率F是续效代码，也是有效直到赋予新值，不需要在每个程序段都指定。F码指定的进给率是沿刀具轨迹测量的。如果不指定F值，则认为进给率为零。在程序启动第一个G01或G02或G03功能时，必须同时驱动F功能。,M指令辅助功能指令,S是续效代码，S

10、代码后的数值为主轴转速，要求为整数，如S1000表示主轴转速为1000r/min组成：在零件加工之前一定要启动主轴运转（M03或M04）T指令刀具功能指令Tnn代码用于选择刀具库中的刀具，nn表示刀号,S指令主轴速度功能指令,M00程序暂停，可以重新按下机床面板上的循环启动按钮再执行程序M01选择暂停，要在机床机板上按下选择暂停按钮才有效M02和M30程序结束，M02结束在程序末尾，M30结束后又返回程序头M03、M04和M05主轴正转、反转和停转M06换刀（常用于加工中心，刀库换刀）M08、M09冷却液开、冷却液关,常用指令,辅助功能指令,M98和M99M98主程序调用子程序M99子程序返回

11、主程序在程序中含有某些固定顺序或重复出现的区域时，作为子程序存入贮存器以简化程序编程,子程序格式：OM99,G00快速定位(快速直线插补)G00快速定位控制机床各轴以最大速率从现在位置移动到指令位置(不一定沿直线)。G00是模态代码。编程格式为：G00X_Y_Z_,准备功能指令,G01直线插补G01直线插补程序段控制各轴以指定的进给速率沿直线方向从现在位置移动到指令位置。G01是模态代码编程格式为：G01X_Y_Z_F_,G02顺圆弧插补G02圆弧插补程序段可以使机床从现在位置沿圆顺时针弧轨迹运动到指令位置，进给速率沿圆弧的切线方向，大小等于编程的进给率F。G02表示刀具沿顺圆运动(CW)，G

12、02是模态代码,G03逆圆弧插补G03圆弧插补程序段可以使机床从现在位置沿圆逆时针弧轨迹运动到指令位置，进给速率沿圆弧的切线方向，大小等于编程的进给率F。G03表示刀具沿逆圆运动(CCW)，G03是模态代码,说明圆弧插补可以用两种方式编程,G02或G03及I、J字(I、J是指圆弧起点到圆心的增量坐标)定义圆弧中心点，称为中心编程，圆弧的中心是关键尺寸时，选用该编程方法编程格式为：G02或G03X_Y_Z_I_J_K_F_,半径编程当圆弧的半径R或终点坐标为关键尺寸时，选用该编程方法。编程格式为：G02或G03X_Y_Z_R_F_,R,当圆心角180(劣弧)时，R以正值表示；当圆心角180（优弧

13、）时，R以负值表示。,例：如图，当圆弧A的起点为P1，终点为P2，则圆弧插补程序段为：G02X321.65Y280I40J140F200或：G02X321.65Y280R-145.6F200,注：整圆不能用半径编程方法，只能用I，J编程方法。,G04暂停通过G04指定暂停，使下一程序段执行延时指定时间(单位：秒)。G04是非模态代码编程格式为：G04X_G17/G18/G19选择平面用于圆弧插补，刀具半径补正及G码钻孔编程格式为：G17或G18或G19,G92设置工件坐标系编程格式：G92X_Y_Z_G92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。若程序格式为G92XaYbZc则将

14、加工原点设定到距刀具起始点距离为X=-a，Y=-b，Z=-c的位置上。例：G92X20Y10Z10其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如图所示。,G54/G55/G56/G57/G58/G59选择16号工件坐标系编程格式为：G54或G55或该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件坐标系中的位置。,G92指令与G54G59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。G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，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。,G54G

15、59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI方式修改。,G90/G91绝对坐标指令/增量坐标指令设定指令中的X,Y和Z坐标是绝对值还是相对值，不论它们原来是绝对指令还是增量指令。含有G90指令的程序块和在它以后的程序块都由绝对指令赋值；而带G91指令及其后的程序块都用增量指令赋值。编程格式为：G90或G91G21/G20公制（单位：毫米）输入/英制（单位：英寸）输入编程格式为：G21或G20,G28自动返回机床原点编程格式为：G28X_Y_Z_由X,Y和Z设定的位置叫做中间点。机床先移动到这个

16、点，而后回归原点。省略了中间点的轴不移动；只有在命令里指派了中间点的轴执行其原点返回命令。在执行原点返回命令时，每一个轴是独立执行的，这就像快速移动命令（G00）一样；通常刀具路径不是直线。因此，要求对每一个轴设置中间点，以免机床在原点返回时与工件碰撞等意外发生。,G16/G15极坐标指令/取消极坐标指令编程格式为：G16或G15有时为计算坐标方便，采用极坐标编程是很方便的。例如要铣削一个五角星，如下图。刀路为ACEBDA，采用直角坐标计算各顶点坐标值较为困难，而采用极坐标则较为方便。,采用极坐标计算出的各点坐标如下：X30Y18（A点，X代表极径，Y代表极角）X30Y162（C点）X30Y3

17、06（E点）X30Y90（B点）X30Y234（D点）,当处理工件(“A”)时，就像右图所示，刀具路径(“B”)是基本路径，与工件(“A”)的距离至少为该刀具直径的一半。此处，路径“B”叫做由A经R补偿的路径。因此，刀具半径偏置功能自动地由编程给出的路径A以及由分开设置的刀具偏置值，计算出补偿了的路径B。就是说，用户能够根据工件形状编制加工程序，同时不必考虑刀具半径。因此，在真正切削之前把刀具半径设置为刀具偏置值；用户能够获得精确的切削结果，就是因为系统本身计算了精确补偿的路径。,G41/G42/G40刀具半径左侧补偿/刀具半径右侧补偿/取消刀具半径补偿,G41刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前

18、进方向，刀具始终位于工件的左侧。,G40取消刀具半径补偿功能。,G42是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的右侧。,1)G00G41G42X_Y_D_或G01G41G42X_Y_D_F_2)G00G40X_Y_或G01G40X_Y_F_,1）中的D为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径的补偿量；X_Y_为由非刀补状态进入刀具半径补偿状态的起始位置。2）中的X_Y_为由刀补状态过渡到非刀补状态的终点位置，这里的X_Y_即为刀具中心的位置。,刀补指令的程序段格式：,使用刀具长度补偿功能，在编程时可以不考虑刀具在机床主轴上装夹的实际长度，而只需在程序中给出刀具端刃的Z坐标，

19、具体的刀具长度由Z向对刀来协调。,G43/G44/G49刀具长度正补偿/刀具长度负补偿/取消刀具长度补偿用,H后跟两位数指定偏置号，在每个偏置号输入需要偏置的量。,编程格式为：G43X_Y_H_G44X_Y_H_G49,a情况：设定H01=2，则G44H01c情况：设定H01=-2，则G43H02,G51/G50比例缩放/取消比例缩放有些零件形状相似，但大小不同，为了避免反复编制类似的程序段，可以用比例缩放简化偏程。例如：铣两个大小不同的长方形，如下图：,编程格式为：G51X_Y_P_X_Y_为缩放中心P_缩放比例(千分之几)G50取消比例缩放,G51.1/G50.1镜像/取消镜像在加工某些对

20、称图形时，为了避免反复编制类似的程序段，缩短加工程序，可采用镜像加工功能。如下图：,编程格式为：G51.1(X_)(Y_)X_/Y_为镜像轴G50.1(X_)(Y_)取消镜像,G68/G69坐标系旋转/取消坐标系旋转G68指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度，如下图：,编程格式为：G68X_Y_R_X_Y_为坐标系旋转中心R_为坐标系旋转角度G69取消坐标系旋转,G73G89固定循环指令固定循环指令，用于钻孔、镗孔、攻丝等。使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。继续加工孔时，如果孔加工的动作无需变更，则程序中所有模态的数据可以不写，因此可以大大简化程序。,G99/G

21、98固定循环返回起始点/返回固定循环R点,G80取消固定循环编程格式为：G80,G81定点钻孔循环编程格式为：G99G81X_Y_Z_R_F_K_或G98G81X_Y_Z_R_F_K_X_Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),示例用数控铣床，刻铣刀加工如图所示的轮廓ABCDEA，编写加工程序。,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F20

22、0,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,G17XY平面内的加工指令G54设定G54为工件坐标系G21公制单位G90绝对坐标指令,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N

23、140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,M03主轴正转S1000转速为1000r/min,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,设置刀具起始位置,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N3

24、0G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,快速定位到A点(x10，y10)正上方,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X3

25、0Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,快速降至安全高度(z3)位置,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,慢速下刀至切削

26、深度z-0.3位置G01Z-0.3下刀至z-0.3位置F100进给速度为100mm/min,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,G01直线插补指令F300进给速度为300mm/min该程序段的含义是以直线插补和进给速度300mm/min的方

27、式从点A向点B加工直线AB段,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,G03逆时针圆弧插补指令X40Y20圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值R10圆弧的半径。该段程序的含义是以逆时针圆弧插补的方式从点B到点C加工BC圆弧段,O5108,N10

28、G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,G02顺时针圆弧插补指令X30Y30圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值I0J10为圆弧的圆心相对于起点的坐标该段程序的含义是以顺时针圆弧插补的方式从点C到点D加工CD圆弧段,O5108,N10G17G54G21G90,N

29、20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,该程序段的含义是以直线插补的方式从点D向点E加工直线DE段,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G0

30、3X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,该程序段的含义是以直线插补的方式从点E向点A加工直线EA段,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N1

31、40M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,快速抬刀至z50位置,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,机床先移动到(X0Y0Z50)点，然后再返回到机床原点,O5108,N10G17G54G21G90,N20M03S1000,N30G00Z50,N40X10Y10,N50Z3,N60G01Z-0.3F100,N70G01X30F300,N80G03X40Y20R10F200,N90G02X30Y30I0J10,N100G01X10Y20F300,N110Y10,N120G00Z50,N140M05,N150M30,%,N130G28X0Y0Z50,主轴停