数控加工程序设计.ppt

4 车床刀具补偿的实现 主要包括如下两方面内容 1 车削刀具偏置的实现2 车削刀尖半径补偿功能及其实现 2020 1 12 1 2020 1 12 2 1 车削刀具偏置 在KND200T系统中 刀具偏置仅由T代码来控制 不受G代码的控制 基本的刀具偏置编程结果是使标准刀具的刀尖在程序编制的轨迹上移动 并且刀具的安装要与程序中标准刀具的起始点相符合 但实际加工使用的刀具很少能与标准刀具相符 标准位置与实际刀尖位置间的距离就作为偏置量 2020 1 12 3 用于刀具偏置的T代码 T代码具有下述意义 T 刀具选择号刀具偏置号A 刀具选择刀具选择是通过指定与刀具号相对应的T代码来实现 B 刀具偏置号选择与偏置号相对应的偏置值 偏置值通过MDI CRT输入 相应偏置号有两个偏置量 一个用于X轴 另一个用于Z轴 刀偏具体值可以通过现场操作获得 2020 1 12 4 刀具偏置值的设置 当指定了T代码且它的偏置号不是00时 刀具偏置有效 如果偏置号是00 则刀具偏置功能被取消 如何偏置 X Z偏置值是对编程轨迹而言的 T代码指定偏置号的偏置值 在每个程序段的终点位置被加上或减去 A 偏置矢量具有偏置X Z的矢量叫做偏置矢量 补偿就起偏置矢量的作用 B 偏置取消当T代码的偏置号选择00时偏置被取消 在取消的程序段的末尾 偏置矢量为零 2020 1 12 5 2020 1 12 6 N1U50W100T0202N2W100N3U50W100T0200 假定02号偏置号中已经设定了偏置值 注 当通过手动操作或G28指令完成了返回参考点时 到达参数点的轴的偏置矢量被删除 刀具偏置的执行过程示例 2 车削刀尖半径补偿功能 当刀尖为圆形时 仅仅使用刀具偏置补偿功能 要编制出能满足正确加工的数控程序非常困难 会存在一定的误差 刀尖半径补偿功能能够自动补偿刀尖半径引起的误差 2020 1 12 7 2020 1 12 8 关于 假想刀尖 的说明 假想刀尖的设定是因为通常设定实际刀尖中心比较困难 而设定假想刀尖容易一些 对于一般的尖刀来说 虽然刀具都存在刀尖圆弧 但由于刀尖圆弧半径很小 使用假想刀尖编程时一般不需要考虑刀尖半径 也不会引起太大的加工误差 关于 假想刀尖 的说明 假想刀尖的设定是因为通常设定实际刀尖中心比较困难 而设定假想刀尖容易一些 对于一般的尖刀来说 虽然刀具都存在刀尖圆弧 但由于刀尖圆弧半径很小 使用假想刀尖编程时一般不考虑刀尖半径 也不会引起太大的加工误差 2020 1 12 9 关于刀具偏置的说明 对于有机械零点的机床来说 一个标准点如刀架中心可以作为起点 从这个标准点到刀尖半径中心或假想刀尖中心的距离为刀具偏置值 如果设置从标准点到刀尖半径中心的距离作为偏置值 如同设置刀尖半径中心作为起点 而如果设置从标准点到假想刀尖的距离作为偏置值 如同设置假想刀尖作为起点 为了设置刀具偏置值 测量从标准点到假想刀尖的距离比测量从标准点到刀尖中心的距离容易 2020 1 12 10 关于刀具偏置的说明 续 2020 1 12 11 关于刀具偏置的说明 续 2020 1 12 12 假想刀尖方向 从刀尖中心看假想刀尖的方向由切削刀具的方向决定 所以与补偿量一起必须同时事先设置 假想刀尖的方向从下图所示的八种规格所对应的数码来选择 2020 1 12 13 2020 1 12 14 补偿号码 2020 1 12 15 补充 位置补偿指令 G45IP D 增加一个刀具偏移量的移动距离G46IP D 减少一个刀具偏移量的移动距离G47IP D 增加二个刀具偏移量的移动距离G48IP D 减少二个刀具偏移量的移动距离 2020 1 12 16 2020 1 12 17 N1G91G46G00X35 0Y20 0D01 N2G47G01X50 0F120 0 N3Y40 0 N4G48X40 0 N5Y 40 0 N6G45X30 0 N7G45G03X30 0Y30 0J30 0 N8G45G01Y20 0 N9G46X0 运动量为零 刀具向 X方向移动一个刀偏值 N10G46G02X 30 0Y30 0 J30 0 N11G45G01Y0 运动量为零 刀具向 Y方向移动一个刀偏值 N12G47X 120 0N13G47Y 80 N14G46G00X 35 0Y 20 0 2020 1 12 18 2020 1 12 19 G92X0Y0Z0 设定绝对坐标系 刀具位于开始位置 X0 Y0 Z0 N1G90G17G00G41D07X250 0Y550 0 建立刀具半径补偿 刀具左补偿 N2G01Y900 0F150 加工P1 P2N3X450 0 加工P2 P3N4G03X500 0Y1150 0R650 0 加工C3圆弧N5G02X900 0R 250 0 加工C1圆弧N6G03X950 0Y900 0R650 0 加工C2圆弧N7G01X1150 0 加工P6 P7N8Y550 0 加工P7 P8N9X700 0Y650 0 加工P8 P9N10X250 0Y550 0 N11G00G40X0Y0 刀具补偿取消 回初始点 X 2 3 6与切削速度和进给速度相关的G指令 2020 1 12 20 2020 1 12 21 7 主运动速度G代码 数控车削加工时 按需要可以设置恒切削速度 恒表面速度控制指令格式为 G96S 线速度 m min或feet min 恒表面速度控制取消指令格式为 G97S 主轴速度 rpm 2020 1 12 22 7 主运动速度G代码续 为防止主轴转速过高而发生危险 在设置恒切削速度前 可以将主轴最高转速设置某一最高值 切削工程中当执行恒切削速度时 主轴最高转速将被限制在这个最高值 设置方法如下 G50S 其中S的单位为r min 2020 1 12 23 8 自动加减速 K100M 在移动开始和移动结束时自动地进行加减速 以便能平稳地启动和停止 并且在移动速度变化时也自动地加减速 在编程时对加减速不用考虑 一般在快速移动时采用直线型加减速 在切削进给和手动进给时采用指数加减速 具体情况可以通过参数设置 2020 1 12 24 10 G33 G34 G35 G36螺纹加工 不同的数控系统对螺纹加工的规定不同 例如KND200T使用G32 螺纹加工时 主轴旋转和刀具进给必须同步 为此主轴上必须安装角位置编码器 思考题 如果需要加工螺纹 机床在结构上应有何保障措施 2020 1 12 25 G32简单螺纹加工程序 KNDK100T 2020 1 12 26 2020 1 12 27 G33 等螺距 螺纹切削指令 G33为 等螺距 螺纹切削指令格式 G33X U Z W F E Q 式中 X 螺纹长度的X坐标 Z 螺纹长度的Z坐标 F 轴向螺距 导程 Q 螺纹切削偏移角度 对于多头螺纹 2020 1 12 28 G34 G35 G36 G34为 变螺距 螺纹切削指令格式 G34X U Z W F E Q K 式中 K 主轴每转一转 导程的增减值G35 G36为顺 逆时针圆弧螺纹指令格式 G35 G36 X Z I K F E Q G35 G36 X Z R F Q 2020 1 12 29 11 G10 G11 G10 极坐标编程快速运动G11 极坐标编程直线插补 式中 X Y 为点群中心的坐标值P 矢径A 孔中心点或直线交点与点群中心连线同水平轴的夹角使用G11需给定F 2020 1 12 30 极坐标编程例子 2020 1 12 31 极坐标编程例子 N12G90G10X50 0Y35 0P20 0A0 0LFN13G11A60 0F750 0LFN14A120 0LFN15A180 0LFN16A240 0LFN17A300 0LFN18A0 0LF 2020 1 12 32 G92X0Y0Z50 G00X 60Y 40S500M03 Z5 G01Z 10F20 G42D1X 40Y 20 X20 G03X40Y0I0J20 X 6 195Y39 517R40 G01X 40Y20 Y 20 G40X 60Y 40 G00Z50 2020 1 12 33 2 2 7宏调用和固定循环 1 G65 G66 宏调用开始 宏调用结束把由一组指令实现的功能存入存储器中 用一个命令代表这些功能 程序中只要该代表命令就能实现这些功能 把这一组命令称为宏程序 特点是 能使用变量 变量间可以运算 并且用宏指令命令可以给变量赋值 2 G73 G74 G76 G80 G89孔加工的固定循环固定循环程序格式如下 FANUC系统 G G X Y Z R Q P F L 2020 1 12 34 G73 高速深孔加工循环 指令格式 G73X Y Z R Q F K 用于Z轴的间歇进给 使深孔加工容易排屑 减少退刀量 参数含义 X Y 孔位置数据 Z 指孔底的坐标值 R 指定指参考点的位置 Q 每次切削进给的深度 K 加工相同距离的多个孔时 指定循环次数K 2020 1 12 35 例 加工4个直径为30mm通孔G90G00X0 Y0 Z100 G98G73X120 Y 75 Z 46 R2 Q8 F60 Y75 X 120 Y 75 G80G00Z200 2020 1 12 36 G74 反攻丝循环 攻丝反螺纹时主轴反转 到孔底时主轴正转 然后返回 攻丝时速度倍率不起作用 使用进给保持时 在全部动作结束前也不停止 指令格式 G74X Y Z R P F K 其中P为暂停时间 2020 1 12 37 G76 精镗循环 精镗时 主轴在孔底定向停止 向刀尖反方向移动 然后快速退刀 指令格式 G76X Y Z R Q P F K Q 让刀位移量 P 孔底停留时间 2020 1 12 38 G81 钻孔和镗孔循环 G81指令的动作循环包括 X坐标和Y坐标定位 快进 工进和快速返回等动作 G81是常用的钻孔 镗孔固定循环 指令格式 G81X Y Z R F K LF 2020 1 12 39 G82 钻孔 镗阶梯孔循环 和G81相同 只是在孔底暂停后上升 由于孔底暂停 在盲孔加工中 可提高孔深的精度 指令格式 G82X Y Z R P F K LF 2020 1 12 40 G83 深孔加工循环 深孔加工循环中 每次进刀量用地址Q给出 其值为q增量值 每次进给时 应在距离已加工面d mm 处将快速进给转换为切削进给 指令格式 G83X Y Z R Q F K LF 2020 1 12 41 G84 攻螺纹循环 从R点到Z点攻丝时 刀具正向进给 主轴正转 到孔底部时 主轴反转 刀具以反进给速度退出 G84指令进给倍率不起作用 进给保持只能在返回动作后执行 指令格式 G84X Y Z R P F K LF 2020 1 12 42 G85 镗孔循环 指令格式 G85X Y Z R F K LFG85与G84相同 只是在孔底主轴不反转 2020 1 12 43 G86 镗削循环 指令格式 G86X Y Z R F K LF和G81相同 只是在孔底主轴停 然后用快速返回 2020 1 12 44 G87 反镗循环 在X和Y轴定位后 主轴定向停止 然后向刀尖反方向移动q值 再快速进给到孔底 R点 定位 在此位置 刀具向刀尖方向移动q值 主轴正转 在Z轴方向加工到Z点 这时主轴又定向停止 向刀尖反方向位移 然后从孔中退出刀具 返回初始点 只能用G98 后 退回一个位移量 主轴正转 进行下一个程序段的动作 2020 1 12 45 背镗循环 G87 指令格式 G87X Y Z R Q P F K LF 2020 1 12 46 2020 1 12 47 N001G92X0Y0Z0 工件坐标系设置在参考点 N002G90G00Z250 0T11M06 到换刀点换T11刀具 N003G43Z0H11 到初始平面 长度补偿 N004S30M03 主轴正转 N005G99G81X400 0Y 350 0Z 153 0R 97 0F120 定位 钻1孔 N006Y 550 0 钻2孔 N007G98Y 750 0 钻3孔 N008G99X1200 0 钻4孔 N009Y 550 0 钻5孔 N010G98Y 350 钻6孔 N011G00X0Y0M05 X Y坐标返回到参考点 主轴停 N012G49Z250 0T15M06 到换刀点 取消刀具长度补偿 换T15刀具 N013G43Z0H15 到初始平面 并进行刀具长度补偿 N014S20M03 主轴正转 2020 1 12 48 如图对A B C D四孔进行深孔钻攻螺纹 左旋 编制加工程序 Z 2020 1 12 49 N10G92X0Y0Z250 0 N15T01M06 在250处换刀N20G90G00Z150 0 快进到初始平面N25G99G73X15 0Y10 0Z 53 0Q5 0R3 0F50 钻通孔A循环 R平面为工件上表面3mm 刀具伸出下平面4mm 返回到R平面N30G98Y35 0 钻B孔 返回到初始平面N35G99X50 0 钻C孔 返回到R平面N40G98X10 0 钻D孔 返回到初始平面N45G00X0Y0Z250 0T02M06 N50Z150 0S150M03 N55G99G74X15 0Y10 0Z 53 0R3 0F150 攻A孔螺纹循环 返回到初始平面N60G98Y35 0 攻B孔螺纹N65G99X50 0 攻C孔螺纹N70G98Y10 0 攻D孔螺纹N75G80G00X0Y0Z250 0M30 2020 1 12 50 FANUCOT 18T系统的常用循环指令 1 外圆 内孔切削循环指令G90 或G77 2020 1 12 51 图中R为锥体大端和小端的半径差 若零件锥面起点坐标大于终点坐标R取正 否则取负 2020 1 12 52 2020 1 12 53 2 端面切削循环指令G94 或G79 2020 1 12 54 2020 1 12 55 G79端面切削循环指令 2020 1 12 56 指令格式 G79 U Z W F G79 U Z W K F 2020 1 12 57 2020 1 12 58 螺纹加工程序 已讲 G32简单螺纹加工程序切削螺纹时 一定要保证主轴转速不变 故不能实用G96指令 2020 1 12 59 2020 1 12 60 2 螺纹自动循环切削指令G92 或G78 1 2020 1 12 61 2 2020 1 12 62 2020 1 12 63 2020 1 12 64 G78 直螺纹切削固定循环指令格式 G78X U Z W F LF CR G78X U Z W I F LF CR r是结束螺纹切削的退刀参数 其值与螺距有关 要大于或等于螺距值 2020 1 12 65 N G78X U Z W R F 其中 X U Z W 被加工圆柱螺纹或圆锥螺纹的终点坐标 F 螺纹导程 R 锥面左 右端面半径之差 显然 R代码数字的正 负分别代表正 反锥螺纹切削 对于圆柱螺纹切削 则省略R 2020 1 12 66 3 螺纹复合循环切削指令 2020 1 12 67 2020 1 12 68 多重复合循环指令G71 G72 G73 G70 2020 1 12 69 2020 1 12 70 2020 1 12 71 2020 1 12 72 2020 1 12 73 2 端面粗车循环 G72 G72W d R e G72P ns Q nf U u W w F f S s T t N ns 在N ns 和N nf 的程序段间 指定粗加工路线 N nf 其中 d 每次Z方向的吃刀量 e 每次切削循环的退刀量 ns 指定精加工路线的第一个程序段序号 nf 指定精加工路线的最后一个程序段序号 u X轴方向的精车余量 直径 半径指定 w Z轴方向的精车余量 2020 1 12 74 2020 1 12 75 2020 1 12 76 2020 1 12 77 2020 1 12 78 2 G27 G29 参考点指令 2020 1 12 79 2 2 9M功能字 逻辑指令 辅助功能指令用于指定主轴的启停 正反转 冷却液的开关 工件或刀具的夹紧与松开 刀具的更换等 辅助功能由指令地址符M和后面的两位数字组成 也有M00 M99共100种 M指令也有续效指令与非续效指令 JB T3208 1999标准规定如表5 2所示 2020 1 12 80 表辅助功能M代码 JB T3208 1999 2020 1 12 81 表辅助功能M代码 JB T3208 1999 2020 1 12 82 表辅助功能M代码 JB T3208 1999 2020 1 12 83 续表 2020 1 12 84 常用M指令如下 1 M00 程序停止指令 M00使程序停止在本段状态 不执行下段 执行完含有M00的程序段后 机床的主轴 进给 冷却都自动停止 但全部现存的模态信息保持不变 重按控制面板上的循环启动键 便可继续执行后续程序 可用于自动加工过程中停车进行测量工件尺寸 工件调头 手动变速等操作 2 M01 计划停止指令该指令与M00相似 不同的是必须预先在控制面板上按下 任选停止 键 当执行到M01时程序才停止 否则 机床仍不停地继续执行后续的程序段 2020 1 12 85 常用于工件尺寸的停机抽样检查等 当检查完成后 可按启动键继续执行以后的程序 3 M02 程序结束指令用此指令使主轴 进给 冷却全部停止 并使机床复位 M02必须出现在程序的最后一个程序段中 表示加工程序全部结束 4 M03 M04 M05 主轴正 反转 停止指令 M03表示主轴正转 M04表示主轴反转 M05表示主轴停止 5 M06 换刀指令该指令用于具有自动换刀装置的机床 2020 1 12 86 子程序与宏程序主程序与子程序子程序调出的形式 2020 1 12 87 如图所示零件 进行打中心孔 钻孔 攻螺纹等加工 主程序为O0003 钻中心孔 钻孔 倒角 攻螺纹和钻孔位置子程序分别为O0100 O0200 O0300 O0400和O0500号 工件坐标系的原点为W 固定循环的初始平面为Z 250 R点平面为Z 2 钻通孔钻头伸出量为2 中心孔的孔深为1 5 倒角深度为1 其它尺寸如图 刀具 T01 中心钻 T02 8 5钻头 T03 倒角钻头 T04 M10丝锥 2020 1 12 88 O0003 主程序N10G54G90G00X0Y0Z250 0 选择工件坐标系 快进到换刀点N15T01M06 换上01号刀具 中心钻N20S1500M03M08 启动主轴 开冷却液N25M98P0100 在四个孔中心孔位置打中心孔N30T02M06 换02号刀具 8 5钻头N35S1000M03M08 启动主轴 开冷却液N40M98P0200 钻四个孔N45T03M06 换03号刀具 倒角N50S1500M03M08 启动主轴 开冷却液N55M98P0300 给每个孔倒角N60T04M06 换04号刀具 M10丝锥N65S200M03M08 启动主轴 开冷却液N70M98P0400 对四个孔攻丝N75G28 返回参考点主程序结束N80M30 主程序结束 2020 1 12 89 O0100 钻中心孔子程序N85G99G81X 40 0Y0R2 0Z 1 5F10 0 钻中心孔循环 钻第1个孔的中心孔N90M98P0500 调用孔位置子程序 二级调用 钻2 3 4孔的中心孔N95M99 O0200 钻孔子程序N100G99G81X 40 0Y0R2 0Z 17 0F10 0 钻第1个孔N105M98P0500 调用孔位置子程序 钻2 3 4孔N110M99 O0300 倒角子程序N115G99G81X 40 0Y0 R2 0Z 1 0F20 0 第1个孔倒角N120M98P0500 调用孔位置子程序 对2 3 4孔倒角N125M99 O0400 攻丝子程序N130G99G84X 40 0Y0R2 0Z 17 0F10 0 攻第1个孔N135M98P0500 调用孔位置子程序 对2 3 4孔攻丝N140M99 O0500 位置子程序N150X0Y40 0 第2个孔的位置N155X40 0Y0 第3个孔的位置N160X0 0Y 40 0 第4个孔的位置N165M99 2020 1 12 90 用户宏程序A使用方法与子程序类似 区别是在宏程序主体中 除了使用通常的CNC指令外 还可以使用变量的CNC指令 进行变量运算 宏指令可以给变量设定实际值 变量1 变量的概念 变量用 和后面的数字表示 其格式为 i i 1 2 3 2 变量的引用 变量可以代替宏程序中地址后面的数值 例 F 103 G00Z 100 G 130 3 公共变量和系统变量公共变量 100 149 500 531 系统变量 刀具偏移 1 99 2000 2200 接口输入信号 1000 1015 1032 接口输出信号 1100 1115 1132 1133 计时信息 3011 3012 需要零件计数和加工零件计数信息 3901 3902 模态信息 4001 4120 位置信息 5001 5083 2020 1 12 91 4 运算指令和转移指令 G65 格式 G65HmP iQ jR k 其中 m 01 99 Hm表示运算指令和转移指令的功能 i 加入运算结果的变量名 j k 被运算的变量名 可以定为常量 例 G65H01P 100Q0 100 0G65H02P 100Q 101R 102 100 101 102G65H84P2000Q 100R 101 100 101时 转移到N2000程序段 2020 1 12 92 例 在以圆心为 X0 Y0 半径为r的圆周上 始角为 加工n个等分孔 X0 Y0 螺栓孔圆周基准点的坐标值使用变量 500 501 基准点的坐标 X Y 502 半径 r 503 始角 504 孔的个数 n 100 表示加工第i个孔的计数 i 101 计数的总值 n ie 102 第i个孔的角度 1 103 104 第i个孔的坐标值 Xi Yi 调出用户宏程序主体的程序O0010 主程序 N010G65H01P 500Q100000 X 100mmG65H01P 501Q 200000 Y 200mmG65H01P 502Q100000 r 100mmG65H01P 503Q20000 20 G65H01P 504Q12 n 12N020G92X0Y0Z0 设定坐标系N025M98P9010 调出用户宏程序G00X0Y0 回原点N030M02 程序结束 2020 1 12 93 用户宏程序主体如下 子程序 O9010 N100G65H01P 100Q0 i 0G65H01P 101Q 504 ie nN200G65H04P 102Q 100R360000 G65H05P 102Q 102R 504 G65H02P 102Q 503R 102 G65H32P 103Q 502R 102 G65H02P 103Q 500R 103 G65H31P 104Q 502R 102 G65H02P 104Q 501R 104 G90G00X 103Y 104 第i孔定位N250 孔加工代码G65H01P 100Q 100R1 i i 1G65H84P200Q 100R 101 i ie时 转移到N200程序段N300M99 用户宏程序主体结束 X X rCOS i Y Y rSIN i 2020 1 12 94 比例缩放和旋转变换指令 1 比例缩放指令 G50 G51 G51X Y Z P 比例缩放开始 G51X Y Z I J K 比例缩放有效G50 比例缩放取消 G51X0Y0P2G01X100Y200G01X200Y400G50G51X0Y0I2J3G01X100Y200G01X200Y600G50 2020 1 12 95 2 坐标旋转指令 G68 G69 G68 R 坐标旋转开始 坐标系旋转方式G69 取消坐标系旋转指令其中 旋转中心的绝对坐标值 指定平面的二个轴 R 旋转角度 2020 1 12 96 加工举例 2020 1 12 97 Abc程序号N01G92X0Y0Z0 确定起刀点 建立工件坐标系N02S100M03 确定主轴转速100r min 正转N04G90G00G42X40Y40D01 快速接近工件左下角 建立刀具半径右补偿N06G01X100F100 直线插补 水平方向 N08G03X130Y70R30 逆时针圆弧插补N10G01Y100 直线插补 垂直方向 N12G02X100Y130R30 顺时针圆弧插补N14G01X40 直线插补 水平方向 N16Y40 直线插补 垂直方向 N18G40X0Y0M05 返回起刀点 取消刀具半径补偿 主轴停止N20M30 程序结束 2020 1 12 98 2 3编程中的数学处理 程序编制中的数学处理的任务 根据零件图纸要求 按照已定加工路线和程序允许误差 计算出数控系统所需输入数据 称为数学处理或数值计算 具体地说 数学处理就是计算出零件轮廓上或刀具刀位轨迹上一些点的坐标数据 增量数据 数学处理的内容繁简悬殊甚大 2020 1 12 99 2 3 1数值计算