第章数控加工编程基础[]newppt课件.ppt

第四节数控铣床编程基础 1 第四节数控铣床编程基础 一 数控铣床的坐标系统应用最广 数量最多的是立式数控铣床 机床的主轴轴线为Z轴 工作坐标系的原点常选在方形零件的边角 对称图形的中心 工件曲线轮廓设计基准点等处 2 二 编程基础 FANUC数控铣床系统的常用准备功能代码 1 准备功能G 3 2 辅助功能M 4 二 编程基础 1 绝对坐标值编程格式 G90X Y Z 说明 X Y Z 目前刀具中心在工件坐标系中的位置 在此指令以后所有编入的坐标值全部以编程原点为基准 系统通电时机床处于G90状态 即机床默认为G90状态 该指令与G91均可单独作为一句程序段 也可编入其他程序段中 注意 1 铣床编程中增量编程不能用U W 2 铣床中X轴不再是直径 5 2 增量坐标值编程格式 G91说明 该指令以后的坐标值都以前一个坐标位置为原点来计算 6 例4 9G90与G91状态下的编程 图4 15 在G90状态下的程序N10G90G00X30 0Y10 0 N20X40 0Y50 0 N30X80 0Y20 0 在G91状态下的程序N10G91G00X30 0Y10 N20X10 0Y40 0 N30X40 0Y 30 0 G90可省略不写 7 3 设置工件坐标系原点格式 G92X Y Z X Y Z 当前刀具位置相对于加工原点位置的坐标值 说明 G92指令必须单独一个程序段指定 并放在程序的首段 建立 G92指令通过设定刀具起点相对于坐标原点的位置建立坐标系 此坐标系一旦建立起来 后面的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值 8 例4 10将例4 9的工件坐标系原点设在X30 Y10 在G92状态下的等效程序 X Y 10 40 50 10 解 N10G92X 30 0Y 10 0 N20G90G00X0Y0 N30X10 0Y40 0 N40X50 0Y10 0 9 4 快速定位格式 G00X Y Z 其中 X Y Z 终点坐标 如 N10G00X15 0Y30 0Z10 0 N20G01Z 15 0 下刀 N50G01X125 0Y330 0 N60G00Z10 0 抬刀 10 5 直线插补格式 G01X Y Z F 其中 X Y Z 终点坐标 F 进给速度 11 6 圆弧插补1 顺时针圆弧插补格式 G02X Y I J R F 其中 X Y 圆弧终点坐标 I J 圆心的增量坐标值 R 圆弧半径 F 进给速度 I J和R只能选择其中一种 当圆弧的圆心角 180度时 R值为正 当圆弧的圆心角 180度时 R值为负 12 2 逆时针圆弧插补格式 G03X Y I J R F 其中 X Y 圆弧终点坐标 I J 圆心坐标 F 进给速度 13 例 如图所示 1 P1 P2时G02X321 65Y280R145 6F50 或 G02X321 65Y280 0I40 0J140 0F50 2 P2 P1时G03X160Y60R145 6F50 或 G03X160Y60I 121 65J 80F50 14 7 F功能 F 进给速度 单位为mm r或mm min G94指令指定F的单位是 mm min 为系统默认 G95指令指定F的单位是 mm r 复习数控车床的进给速度的指定 G98指令指定F的单位是 mm min G99指令指定F的单位是 mm r 为系统默认 15 8 平面选择格式 G17 选择XY平面为主平面 G18 选择XZ平面为主平面 G19 选择YZ平面为主平面 机床默认为G17 即默认XY平面为主平面 16 二 编程基础 9 刀具补偿 刀具补偿的种类 17 1 刀具的偏置补偿 几何位置补偿 刀具几何位置补偿是用于补偿各刀具安装好后 其刀位点 如刀尖 与编程时理想刀具或基准刀具刀位点的位置偏移的 通常是在所用的多把车刀中选定一把车刀作基准车刀 对刀编程主要是以该车刀为准 18 19 补偿数据获取 补充 分别测出各刀尖相对于刀架基准面的偏离距离 X1 Z1 X2 Z2 X3 Z3 若选刀具1为对刀用的基准刀具 则各刀具的几何偏置分别为 Xj Zj Xj1 0 Zj1 0 Xj2 X2 X1 x2 Zj2 Z2 Z1 Xj3 X3 X1 x2 Zj3 Z3 Z1 20 刀具几何补偿的合成 补充 若设定的刀具几何位置补偿和磨损补偿都有效存在时 实际几何补偿将是这两者的矢量和 X Xj Xm Z Zj Zm 21 1 刀具的偏置补偿 磨损补偿 补充 主要是针对某把车刀而言 当某把车刀批量加工一批零件后 刀具自然磨损后而导致刀尖位置尺寸的改变 此即为该刀具的磨损补偿 批量加工后 各把车刀都应考虑磨损补偿 包括基准车刀 22 刀具几何补偿的实现 刀具的几何补偿是通过引用程序中使用的Txxxx指令来实现的 例如 T0101 23 刀具几何补偿的实现 过程 将某把车刀的几何偏置和磨损补偿值存入相应的刀补地址中 当程序执行到含Txxxx的程序行的内容时 即自动到刀补地址中提取刀偏及刀补数据 Txxxx 多用于数控车床的编程 驱动刀架拖板进行相应的位置调整 TXX00取消几何补偿 对于有自动换刀功能的车床来说 执行T指令时 将先让刀架转位 按刀具号选择好刀具后 再调整刀架拖板位置来实施刀补 24 2 刀具半径补偿 刀具半径补偿的目的 若车削加工使用尖角车刀 刀位点即为刀尖 其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同 若使用带圆弧头车刀 精车时 在加工锥面或圆弧面时 会造成过切或少切 为了保证加工尺寸的准确性 必须考虑刀尖圆角半径补偿以消除误差 由于刀尖圆弧通常比较小 常用r1 2 1 6mm 故粗车时可不考虑刀具半径补偿 25 2 刀尖圆弧半径补偿 刀具半径补偿的方法 人工预设刀补 人工计算刀补量进行编程 要重新计算刀具运动轨迹的节点坐标值 机床自动刀补 即用G41 G42指令 进行刀具半径补偿实质就是 将编程轮廓数据转换为刀具中心轨迹数据 26 在零件轮廓铣削加工时 由于刀具半径尺寸影响 刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致 为了避免计算刀具中心轨迹 直接按零件图样上的轮廓尺寸编程 数控系统提供了刀具半径补偿功能 27 机床自动刀具半径补偿当 用圆形刀具 如铣刀 圆头车刀 编制零件加工程序时 不需要计算刀具中心运动轨迹 只按零件轮廓编程 使用刀具半径补偿指令 在控制面板上手工输入刀具补偿值 执行刀补指令后 数控系统便能自动地计算出刀具中心轨迹 并按刀具中心轨迹运动 即刀具自动偏离工件轮廓一个补偿距离 从而加工出所要求的工件轮廓 28 2 刀具半径补偿 P65 刀具半径补偿指令格式 X Z为建立或取消刀补程序段中 刀具移动的终点坐标 G41 G42 建立刀补 应在G00或G01中建立 说明 G41 刀具半径左补偿G42 刀具半径右补偿G40 取消刀具半径补偿 例如 G95G41G00X250Z35F0 5 F单位mm r 29 2 刀具半径补偿 30 刀具半径左补偿G41指令 31 刀具半径右补偿G42指令 32 2 刀具半径补偿 粗 精加工的补偿方法 设精加工余量为 先人工输入 r 的偏置量 即可进行粗加工 精加工时 输入刀具半径为r的偏置量 即可进行最终轮廓的加工 同理 利用输入r值的大小 可控制轮廓尺寸的精度 即刀补半径值 预先输入到D地址中 例如 D01 则 01 中输入 r 33 例如 铣刀 T01 直径为12mm 留0 5mm作为精铣时的加工余量 铣刀的 半径 补偿号为D01 则D01中的数值为6 5mm 该值在操作面板上手工输入 执行 T01D01 调用1号刀 D01地址中的刀补半径值为6 5mm 实际铣刀的半径为6mmG41G00 G01 在AB段建立左刀补 BC段执行刀补G40G00 G01 CD段取消刀补 则进行粗加工 加工程序是按ABCD轮廓进行编程 但由于建立了G41 刀具中心的运动轨迹是AB C D 进行刀具半径补偿的实质就是 将编程轮廓数据转换为刀具中心轨迹 34 若D0中的数值为6 0mm 即为铣刀的直径 执行 T01D02 调用1号刀 D0地址中的刀补半径值为6mm 实际铣刀的半径也为6mmG41G00 G01 建立左刀补 执行刀补G40G00 G01 取消刀补 则进行精加工 进行刀具半径补偿的实质就是 将编程轮廓数据转换为刀具中心轨迹 35 刀具补偿的编程实现 刀补的引入 建立 刀具中心从与编程轨迹重合到过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程 刀补的执行刀具中心始终与编程轨迹保持设定的偏置距离 刀具补偿功能包括 刀补的建立 刀补的执行和刀补的取消三个阶段 36 刀具补偿的编程实现 刀补的取消 刀径补偿的引入 建立 和取消必须是一般是直线且为空行程 以防过切 37 2 刀具半径补偿 说明 G41 G42使用时 需先进行相应的刀具半径偏差设定 G40必须与G41或G42成对使用 且之间不得出现任何转移加工 如镜像 子程序跳转 刀具半径补偿的建立和取消应在不加工的空行程段上 且在G00或G01程序行上实施 刀具补偿功能包括 刀补的建立 刀补的执行和刀补的取消三个阶段 38 建立刀具半径补偿的过程 动画 39 取消刀具半径补偿的过程 动画 40 9 刀具补偿号D 格式 D 1 为整数 从01 99 D00表示无补偿有效 调用D时 专用刀的刀具半径补偿被激活 如果无D字编程 机床数据系统设定的值对换刀有效 2 一个D号只有在相应的T号被激活时才被激活 换刀之后 系统设定值为D01 41 例如 42 刀具半径补偿的方法 人工预设刀补 机床自动刀补 人工预设刀补 例如 加工下图所示的凸台 铣刀直径为 12mm 不采用G41 G42指令 43 例如 加工下图所示的凸台 铣刀直径为 12mm 不采用G41 G42指令 44 计算铣刀刀位点运动轨迹的基点坐标值 见图2 45 N10G92X0Y0Z50 建立工件坐标系 或N10G54G00X0Y0Z50 N20G00X 66Y36 快速点定位到P N30T01M03S900 N40G01X 56Y36Z 4 下刀N50G01X56Y36 A B 如果铣刀的直径改变 又需重新计算基点坐标值并需重新编写程序 46 机床自动刀补 上例 加工凸台 铣刀直径为 12mm 采用G41指令 N10G92X0Y0Z50 建立工件坐标系N20T01D01M03S900 刀补地址01单元存放刀补半径值6mm N30G41G00X 60Y30 建立刀补N40G01X 50Y30Z 4 下刀N50G01X50Y30 A B 可见 实际编程时可以不知道刀具的半径 由机床使用者自己确定 并预先将其输入到系统中 这给编程者带来了方便 刀补建立后就由系统自动计算刀具轨迹中心与零件轮廓的偏置值 47 10 刀具长度补偿 刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向 Z方向 的补偿 它可使刀具在Z方向上的实际位移量大于或小于程序给定值 即 实际位移量 程序给定值 补偿值 上式中 两代数值相加若为 称正偏置 用G43指令表示 若相减为 称负偏置 用G44指令表示 给定的程序值与输入的补偿值都可正可负 Z向为正 Z向为负 根据需要选取 48 1 刀具长度正补偿G43格式 G43说明 G43的功能是建立刀具长度补偿 使刀具偏置存储器里的Z轴长度偏差起作用 使用时需进行相应的刀具长度偏差设定 2 刀具长度负补偿G44格式 G443 撤消刀具长度补偿格式 G49说明 G49的功能是取消刀具长度补偿 使刀具偏置存储器里的Z轴长度偏差不起作用 刀具补偿功能包括 刀补的建立 刀补的执行和刀补的取消三个阶段 49 图为钻头快速接近工件时的长度补偿例 设Al为程序值且为 Z方向 A1 A2为补偿值且为 Z方向 A2 A3为实际位移值 图 b 用G43指令 图 c 用G44指令 其实际位移量及其程序分别为 用增量值 图 b A3 A1 A2 Al A2 G00G91G43Z A1H01 补偿号H01中存 A2值 图 c A3 A1 A2 A1 A2 G00G91G44Z A1H01 补偿号H02中存 A2值 G43与G44的注销用G49注销指令 50 采用G43和G44指令后 程编人员就不一定要知道实际使用的刀具长度 可按假定的刀具长度进行编程 或者在加工过程中 若刀具长度发生了变化或更换新刀具时 不需要变更程序 只要把实际刀具长度与假定值之差值输至CNC系统的H存储器中即可 51 例1 零件如图所示 毛坯69X44X20 数控铣床主轴转速为300r min 进给速度为60mm r 选用直径为 16mm的立铣刀 刀具号T01 刀具半径补偿号为D1 起刀点为 100 100 30 试按K方向用绝对坐标值编写加工程序 工件坐标系如图 52 解 1 建立如图所示的工件坐标系 2 基点坐标 XOY平面 计算 A 3 3 B 46 3 C 66 23 D 66 41 E 26 41 F 3 18 3 加工程序为 53 O0001N10G92X100Y100Z30 建立坐标系 或N10G54G00X100Y100Z30 N20G90G00X80 0Y41 0 G90为绝对值编程 可不写N30T01D01M03S300 主轴正转 转速150r min D01存放刀补值8mmN40G01Z 22 0 下刀N50G42G01X66 0Y38F60 右刀具半径补偿 到D点N60G01X26 0 到E点N70G03X3 0Y18 0R23 0 加工弧EFN80G01Y3 0 到A点N90G01X46 0 到B点N100G02X66 0Y23 0R20 0 加工弧BCN110G01Y50 0 N120G00G40X100 0Y100 0Z30 取消刀具半径补偿 抬刀N130M30 54 例2 如图所示 用 8的刀具 加工距离工件上表面3mm深凸模 精加工下图所示轮廓 55 解 1 基点计算 其值见图 2 加工程序 O0002N10G92X 40Y50Z50 或N10G54G00X 40Y50Z50 N20M03S500 N40G01Z 3F400 N50G41G00X5Y30D01F40 N60G01X30 N70G02X38 66Y25R10 N80G01X47 32Y10 N90G02X30Y 20R20 N100G01X0 N110G02X0Y20R10 N120G03Y40R10 N130G40G00X 40Y50 N140G00Z50 N150M02 56 11 子程序 P71 1 调用子程序格式 M98P 单独一行列出 为重复调用子程序的次数 若省略 表示只调用一次 为要调用的子程序号 2 子程序结束格式 M99说明 子程序结束并返回到主程序中M98所在程序行的下一行 子程序也可以嵌套调用子程序 但不能超过4级 57 58 注意 1 被主程序调用的子程序还可以调用其他子程序 2 主程序可以重复调用子程序多次 3 子程序号跟在O后面 如O1010 子程序段的最后一句为M99 表示子程序结束并返回主程序 59 3 子程序的特殊用法 若子程序用M99P 结束 则子程序执行完毕后 返回前级程序的第 句 主程序O0001 N0010 N0020 N0030M98P1000 N0040 N0050 子程序O1000 N1010 N1020 N1030 N1040 N1050M99O0050 60 若 M99用于主程序中的某个程序段 则执行该程序段后 返回主程序起始句 若 M99P 用于主程序中 则执行该段程序后 接着执行第 句程序段 此用法一般和条件判断选择语句配套使用 如 N0010 N0020 N0030 N0040 N0050M99P0020 N0060 N0070M02 条件判断 NO 条件判断 yes 61 预习P85 凸模零件铣削 预习P91 凸轮零件加工 不加工4个 10的孔 从这二个实例看 你认为在编程前 首先要解决的是什么问题 62 63 熟记下列数控铣床常用的指令 G00 G01 G02 G03 G40 G41 G42 G43 G44 G49 G92 G94 G95M00 M02 M03 M04 M30 M98 M99进给速度F的单位 系统默认G94为mm min 由G95设定为mm r 注意与数控车床的区别 主轴转速S的单位 r min 当设定为恒速切削 G96 时为m min 取消恒速切削指令G97 64 第五节加工中心编程基础 加工中心是从数控铣床发展而来的 与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力 通过在刀库上安装不同用途的刀具 可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具 实现多种加工功能 65 第五节加工中心编程基础 一 加工中心的编程特点 零件加工的工步及使用的刀具较多 合理安排刀位号 所用刀具需进行 多在机床外 预调对刀 并将刀具参数输入到刀具表的相应地址中 将不同的工步分别编成子程序 主程序主要进行换刀及子程序的调用 手工编程时易出错 应认真 仔细检查程序 66 二 编程基础加工中心的基本编程方法与数控铣床相同 G00 G01 G02 G03 G17 G18 G19 G40 G41 G42 G43 G44 G49 G90 G91 G92等指令可复习以前的章节内容 1 选择工件坐标系 G54 G59 若同时加工多个相同的零件轮廓形状时 可选用多个相应的工件坐标系 使编程方便 格式 G54 或G55 G59 说明 这6个工件坐标系原点可在操作面板上输入设置 也可用G10 G92指令在程序中更改设定 用G55 G59选定工件坐标系 其后程序段中的坐值 一般作为相应被选坐标系中的绝对坐标值 67 例4 12如图4 19所示 刀具快速移动到A点 再切削进给到B点 试编写加工程序 解 N10G56G00X30Y20 调用G56坐标 刀具快速移到A点N20G01Z 5F100 刀具切入N30X100Y50F150 切削进给到B 68 2 孔加工固定循环孔加工固定循环指令按一定顺序进行钻 镗 攻螺纹等加工 若主平面为XY平面 默认G17 则进给方向为Z向 常用孔加工固定循环指令见表1 69 孔加工固定循环包含6个基本动作 见图4 20 动作1 刀具在 平面孔的加工位置定位 动作2 快速进给至切削开始点的平面位置 R点平面 刀具工作进给由 平面开始 动作3 孔加工 以进给速度进行孔的加工 动作4 孔底动作 在孔底位置暂停 以光整孔底表面 动作5 快速退回到R点平面 动作6 快速返回到初始点平面位置 70 1 初始平面初始平面是为安全下刀而规定的一个平面 该平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上 当用一把刀加工若干孔时 只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时 才使用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点 G98返回初始点平面 默认 71 2 R点平面又叫做R参考平面 是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面 一般可取距工件表面2 5mm 使用G99时 刀具将返回到该平面上的R点 G99返回切削开始点平面 72 3 孔底平面加工盲孔时孔底平面就是孔底的z轴高度 加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离 主要保证全部孔深都加工到尺寸 73 常用的固定循环有高速深孔钻循环 螺纹切削循环 精镗循环等 表1列出了常用固定循环的指令及功能 74 格式 G90 G91G98 G99G73 G89X Y Z R Q P F K 式中 G90 G91 绝对值编程 增量值编程 G98 返回起始点 G99 返回R平面 G73 G89 孔加工方式 如钻孔加工 高速深孔钻加工 镗孔加工等 X Y 孔的位置坐标 Z 孔底坐标 与G90或G91的选择有关 R 安全面 R面 的坐标 与G90或G91的选择有关 Q 每次切削深度 P 孔底的暂停时间 以ms为单位 不使用小数点 F 切削进给速度 K 规定重复加工次数 默认为 取消孔加工方式用指令 G80 75 固定循环中地址R与地址Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关 G90 G91 绝对值编程 增量值编程 如图 选择G90方式时 R与Z一律取其终点坐标值 选择G91时则R是指自初始点到R点的距离 Z是指自R点到孔底平面上Z点的距离 76 下面以高速深孔钻 G73 为例 介绍孔加工固定循环指令的应用 指令格式 G73X Y Z R Q P F K 该指令用于深孔钻削 在钻孔时采取间断进给 有利于断屑和排屑 77 格式 G73X Y Z R Q P F K Q 每次钻削深度为q 然后退刀排屑 说明 每次钻深为q 然后退刀d以得排屑 退刀量d由系统参数设定 见下图 G98 固定循环中返回初始点 G99 固定循环中返回R点 78 高速深孔钻循环G73动画 G98 固定循环中返回初始点 G99 固定循环中返回R点 79 例4 13高速深孔钻削 N20M03S1000 主轴正转 转速1000r minN30G90G99G73X50Y 30Z 50R10Q15F100 绝对坐标编程 定位 钻 1孔 返回R点平面N40Y 90 钻 2孔 返回R点平面N50X150Y 30 钻 3孔 返回R点平面N60X250Y 30 钻 4孔 返回R点平面N70G98Y 90 钻 5孔 返回初始点平面N80G80 撤消循环N90M05 主轴停转 80 加工中心的自动换刀 补充 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 其他指令基本上没有太大的区别 M06 自动换刀指令 本指令将驱动机械手进行换刀动作 但并不包括刀库转动的选刀动作 Txx 选刀指令 本指令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 不同的数控系统 其换刀程序是不同的 通常选刀和换刀分开进行 换刀动作必须在主轴停转条件下进行 换刀完毕起动主轴后 方可执行下面程序段的加工动作 选刀动作可与机床的加工动作重合起来 81 加工中心的自动换刀 注意以下两种换刀方法的区别 N60G28Z0M06T01 与N100G28Z0T01M06 G28 回参考点操作指令 82 换刀指令 G28Z0M06T01 该条指令是先执行换刀指令M06 再执行选刀指令T01 它是先由机械手实施换刀动作 将主轴上原有的刀具和目前刀库中当前换刀位置上已有的刀具 上一次选刀Txx指令所选好的刀具 进行互换 然后 再由刀库转动将T01号刀具送到换刀位置上 为下一次换刀作准备 换刀前后 主轴上装夹的都不是T01号刀具 执行完 M06T01 后 刀库中目前换刀位置上安放的则是