数控加工程序设计东北大学.ppt

2.3.4 定位与加工G指令 （1）G00：快速点定位 *1 Nxx G90（或G91） G00 X_ Y_ Z_ LF n刀具以各轴独立的快速移动速度定位。 n通常刀具的轨迹不是直线。 n要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。 n而快速运动状态下的碰撞就更加危险。 G00功能说明 注：使用G00时的各轴单独的快速移动速度由机床厂家设定。 用F指定的进给速度无效。 *2 G00示例 *3 （2）直线插补指令G01 nG01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿 直线移动到指令给出的目标位置 n指令格式：G01 IP_ F_； Nxx G90（或G91）G01 X_ Y_ Z_ F_ LF n利用这条指令可以进行直线插补。由IP 指定的移动量，根 据指令的X，Z/U，W分别为绝对值或增量值，由F指定进给 速度，F在没有新的指令以前，总是有效的，因此不需一一 指定。 *4 G01示例 *5 *6 （3）顺圆G02 、逆圆03插补指令 n圆弧插补指令 控制刀具在指定平面内，按给定的进给速 度F作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。 n分为： 顺时针圆 弧插补指令G02和逆时针插补指令M03 n所谓顺圆和逆圆是指从垂直于所选择的运动平面的坐标轴 的正方向-负方向看，判断圆弧的顺逆。 *7 *8 圆弧加工指令说明 圆弧插补指令两种格式 格式1：G02/G03 X(U)- Y(V)- I- J- F- * 式中： nX(U)、Y(V)_为圆弧终点的绝对坐标或相对于起点的增量坐 标 一般使用增量坐标，表示方便 n I_为圆心相对于圆弧起点的X增量坐标 n J_为圆心相对于圆弧起点的Y增量坐标 格式2：G02/G03 X(U)- Y(V)- R- F- * 式中： R=0 加工0-180的圆弧；R180的圆弧 注意：R编程只适用非整圆的圆弧插补，不适合整圆加工 在KND200T数控系统中规定R不能为负，不同系统的规定不同 *9 *10 *11 圆弧插补指令的完整表示方法 在实际编程中，习惯上把插补 平面选择指令G17或G18或G19 放在G02或G03的前面。 *12 圆弧编程示例（1） n把图上的轨迹分别用绝对值方式和增 量方式编程： G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F30.0； 或G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F30.0； 或G02 X50.0 Z30.0 R25.0 F30.0； 或G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F30.0； n圆弧插补的进给速度用F指定，为刀 具沿着圆弧切线方向的速度。 圆弧编程示例（2） *13 补充内容 n螺旋线插补指令 nF代码规定为刀具沿圆弧的进给速度 例：G91 G17 G03 X-50. Y50. R50. Z30 F100 *14 （4）准确定位指令G60和G61 n这两个指令格式与G00相似，但规定刀具快速接近定位点时 必须提前减速，保证“单向趋近”避免“过冲”现象。其中G60 为高精度定位，G61为中等精度定位。 （5）暂停指令G04 n指令用于所谓“无进给切削”，以降低被加工表面的粗糙度。 暂停时间的表示方法，不同系统有不同的规定。 （6）加工指令还有很多，如平面螺旋线加工，等螺距或变螺 距螺纹加工，抛物线插补，以及图形旋转、偏移、镜象和 缩放变换等加工指令。 *15 2.3.5 刀具补偿指令及其实现 （1）刀具补偿原理与功能 n数控机床安装刀具的刀架和主轴头上必须设置一个参考点 ，称为刀架参考点，该点在机床完成参考点运行后应与机 床参考点重合 n在加工过程中，CNC系统是通过对刀架参考点的控制来实 现对刀具的位置控制，但实际切削时是使用刀尖或刀刃边 缘完成切削 n因此需要在刀架参考点与刀具切削点之间进行位置偏置， 使数控系统的控制对象由刀架参考点变换到刀尖或刀刃边 缘，这种变换过 程称之为刀具补偿 n刀具补偿有半径补偿和长度补偿两大类 *16 *17 关于刀具补偿的一些说明 n对于圆周切削的铣刀需要一个半径补偿值 ，如图a所示；对 于钻削加工需要进行刀具长度方向的补偿，如图b所示；对 于车刀如图c所示，除了需要两个长度补偿值 ，对于精密加 工还应考虑刀尖圆弧半径补偿。 采用刀具补偿功能优点 1）方便编程，编程时不必考虑刀具结构尺寸，只需考虑工件 廓形尺寸，便能自动生成自动加工中刀架参考点轨迹，包 括起刀、退刀与拐角的参考点轨迹。 2）更换刀具或刀具因磨损尺寸变化时不必更改程序。 3）通过改变刀具补偿值 可使用同一把刀同一程序进行粗、精 切。粗加工时只要把打算保留的用于精加工的切削余量加到 刀具补偿值 中即可。 4）可以纠正刀具安装误差或对刀误差。若刀具安装或对刀有 误差，可通过修改刀具补偿值 的方式加以消除。 *18 *19 n通常加工一个工件时，要使用几把刀具。各刀具有不同的 形状，按照这些刀具来改变程序是非常麻烦的。 n为此，事先测量出各刀具的长度，然后把它们与标准刀具 长度的差设定给CNC。这样即使换刀程序也不需要改变,这 个功能称为刀具长度补偿功能。 （2）刀具半径补偿 1）刀具半径补偿功能和类型 n编程员仅根据零件轮廓编程，数控装置根据零件轮廓和刀具 半径R值自动地计算出刀具中心的轨迹，并自动进行拐角处 理、即程序过渡处理，这一功能称为刀具半径补偿。 n可进行半径补偿和尖角过度，数控系统所控制的刀具运动 轨迹就是刀具刀位点的运动轨迹。如立铣刀的刀位点就是 刀具轴线与刀具底面的交点。 n数控装置根据零件轮廓和刀具半径值，自动计算出刀位点 的轨迹，并按刀位点轨迹运动，称为刀具半径补偿功能。 *20 *21 n早期的CNC系统曾具 有一种B功能刀补，只 能处理单程序段补偿 ，要由编程员额外编 程进行拐角过渡，编 程复杂，现在已被C 功能刀补所代替。 偏移矢量 建立刀补 取消刀补 *22 2）刀具半径补偿指令G41、G42、G40 G41左偏刀具半径补偿，简称左刀补 对着零件，假设工件不动，沿着刀具运动方向看，刀具 位于加工方向的左侧。 G42右偏刀具半径补偿，刀具位于加工方向的右侧 也有采用G02/ G03的格式 *23 G40刀具补偿/刀具偏置注销 n仅用在G00或G01的情况，用G40则G41或G42指令无效， 即用G40取消刀具偏置值，使刀位点与编程轨迹重合 刀具补偿的建立、补偿和取消过程 n刀具补偿运动轨迹可分三种情况：刀具补偿建立的切入阶 段、轮廓加工阶段和刀具补偿注销阶段。 *24 建立刀补 n在取消模式下，当满足以下条件的程序段执行时，系统进入 补偿模式。这个操作中的控制称为补偿开始。 nA）程序段中含有G41或G42，或已经指定为G41或G42模式 。 nb）刀尖半径补偿号码不是0。 nc）程序段中指定的X或Z移动且移动量不是零。 n在补偿开始的程序段必须由G00、G01，而不能是圆弧指令 （G02或G03），保证不发生刀具和工件相干涉，刀具中心 移动路径由系统自行保证。 *25 （a）沿着拐角的内侧移动（180） *26 （b）沿拐角外侧移动(18090) （需对r标注位置进行必要修改，或在编程时进行一些处理） *27 （c）沿拐角外侧移动（90 ) （需对r标注位置进行必要修改，或在编程时进行一些处理） *28 执行刀补 n刀具中心按照偏离编程轨迹一个刀具半径状态，即沿编程 轨迹的等距线做切削运动。在编程中注意不要使用非运动 功能程度段。 n系统在执行刀具半径补偿时必须同时处理两个以上程序段 ，要按第一个程序段运动，要根据第二个程序段进行拐角 处理。 n若某一程序段中无轨迹运动功能，则会引起运行错误。 a）沿着拐角的内侧移动（180） *29 *30 （b）沿拐角外侧移动（18090） *31 （c）沿拐角外侧移动（90) *32 撤销刀补 格式为： Nxx G01（或G00） G40 X_ Y_ n在补偿模式，当程序段满足以下任何一项条件执行时，系 统进入补偿取消模式，这个程序段的动作称为补偿取消。 A）指令G40 B）刀具半径补偿号码指定为0。 n在执行补偿取消时，不可用圆弧指令，必须由G00、G01 来完成，也要保证刀具与工件不发生干涉。 n在补偿取消模式，控制执行该程序段及在刀具半径补偿缓 冲寄存器中的程序段。 *33 *34 *35 *36 补充：刀具半径B刀补 *37 补充：B补偿 拐角偏移圆弧插补（G39） n在G01，G02或G03程序段中间，用下面指令 G39 X_ Y_ I_ J_ H_； n在拐角处，以刀具半径为半径，进行偏移圆弧插补。并形成与 （X，Y）垂直的新矢量。刀具沿着圆弧从旧矢量尖端移动到 新矢量尖端。 n此指令只有在补偿状态且G41或与G42指令时才可以使用。圆 弧是右转还是左转由G41或G42决定。指令为非模态。 *38 *39 补充：B补偿 刀具半径补偿左和右的转换 n偏移方向从左变到右，或者从右变到左时，一般都是经过偏 移取消状态。但是G00或G01可以不经由偏移取消状态，直接 转换。此时的刀具轨迹如下图所示。 *40 补充：B补偿 偏移矢量的变更 n偏移矢量的改变一般是在偏移取消状态，在换刀时进行， 但对于G00，G01来说在偏移状态中也可以进行，其情况 入下图所示。 *41 （3）刀具长度补偿 n刀具长度补偿功能比较简单 与直观，是一种简单的单坐标 刀具位置偏置。 使用指令为G43、G44、G40： nG43称为正补偿，规定机床运动终点坐标为编 程坐标加上 一个刀补长度， nG44称为负补偿 ，规定机床运动终点坐标为编 程坐标减去 一个刀补长度，