数控编程基础.ppt

3 16 2020 1 主要内容 第一节概述第二节编程的基础知识第三节G指令编程方法与举例第四节数控编程的工艺处理第五节程序编制中的数值计算 3 16 2020 2 内容提要 本章将简要介绍数控加工工艺和典型数控加工方法 手工加工程序编制的方法及编程实例 3 16 2020 3 准备1 数控车床的结构组成 CK7815数控车床 3 16 2020 4 CK7815数控车床床身导轨为60 倾斜布置 排屑方便 导轨截面为矩形 刚性很好 主轴由调速电机驱动 主轴尾端带有液压夹紧油缸 可用于快速自动装夹工件 床鞍溜板上装有横向进给驱动装置和转塔刀架 刀盘可选配8位或12位 纵横向进给系统采用直流伺服电机带动滚珠丝杠 使刀架移动 尾座套筒采用液压驱动 可采用光电读带机和手工键盘程序输入方式 带有CRT显示器 数控操作面板和机械操作面板 另外还有液动式防护门罩和排屑装置 鑫盛机床AD 15B数控车床 3 16 2020 6 XK5032型数控铣床 准备2 数控铣床的结构组成 3 16 2020 7 和传统的铣床一样 机床的主要部件有床身 铣头 主轴 纵向工作台 X轴 横向床鞍 Y轴 可调升降台 手动 液压与气动控制系统和电气控制系统等 作为数控机床的特征部件有X Y Z 刀具 各进给轴驱动用伺服电机 行程限位及保护开关 数控操作面板及其控制台 伺服电机内装有脉冲编码器 位置及速度反馈信息均由此取得 构成半闭环控制系统 3 16 2020 8 准备3 加工中心的结构组成 3 16 2020 9 第一节概述 3 16 2020 10 一 程序编制的基本概念 3 16 2020 11 一 程序编制的基本概念 程序编制是指 从零件图纸到数控加工指令的有序排列 制成控制介质 的全过程 将零件加工的工艺分析 加工顺序 零件轮廓轨迹尺寸 工艺参数 f s t 及辅助动作 变速 换刀 冷却液启停 工件夹紧松开等 等 用规定的文字 数字 符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单 并将程序单的信息变成控制介质的整个过程 3 16 2020 14 一 程序编制的基本概念 3 16 2020 15 二 手工编程的内容和步骤 3 16 2020 16 二 手工编程的内容和步骤 1 图纸工艺分析在对图纸工艺分析 与普通加工的图纸分析相似 的基础上确定 加工机床 刀具与夹具 零件加工的工艺线路 工步顺序 切削用量 f s t 等工艺参数 3 16 2020 17 2 计算运动轨迹根据图纸尺寸及工艺线路的要求 选定工件坐标系 计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值 将坐标值按NC机床规定编程单位 脉冲当量 换算为相应的编程尺寸 二 手工编程的内容和步骤 3 16 2020 18 3 编制程序及初步校验根据制定的加工路线 切削用量 选用的刀具 辅助动作 按照数控系统规定指令代码及程序格式 编写零件加工程序 并进行校核 检查上述两个步骤的错误 二 手工编程的内容和步骤 3 16 2020 19 4 制备控制介质将程序单上的内容 经转换记录在控制介质上 如存储在磁盘上 作为数控系统的输入信息 若程序较简单 也可直接通过键盘输入 MDI 二 手工编程的内容和步骤 3 16 2020 20 5 程序的校验和试切所制备的控制介质 必须经过进一步的校验和试切削 证明是正确无误 才能用于正式加工 如有错误 应分析错误产生的原因 进行相应的修改 常用的校验和试切方法 阅读法 模拟法 试切法等 计算运动轨迹 图纸工艺分析 程序编制 制备控制介质 校验和试切 零件图纸 错误 修改 二 手工编程的内容和步骤 3 16 2020 21 三 数控编程方法 3 16 2020 22 三 数控编程方法 编程方法 手工编程和自动编程1 手动编程定义 整个编程过程由人工完成 对编程人员的要求高 熟悉数控代码功能 编程规则 具备机械加工工艺知识和数值计算能力 适用 几何形状不太复杂的零件 三坐标联动以下加工程序 3 16 2020 23 三 数控编程方法 2 自动编程 定义 编程人员根据零件图纸的要求 按照某个自动编程系统的规定 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机 编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程序 分类 语言式自动编程和图形交互式自动编程 适用 形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件 如有数千个孔的零件 虽不复杂但计算工作量大的零件 如非圆曲线轮廓的计算 3 16 2020 24 三 数控编程方法 3 比较用手工编程时 一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比 平均约为30 1 数控机床不能开动的原因中 有20 30 是由于加工程序不能及时编制出造成的编程自动化是当今的趋势 但手工编程是学习自动编程基础 3 16 2020 25 三 数控编程方法 4 标准国际上通用的数控编程的标准有2种 ISO国际标准化组织标准 EIA美国电子工业协会标准我国标准GB T8870 1988 3 16 2020 26 第二节编程的基础知识 3 16 2020 27 一 数控加工程序的结构 3 16 2020 28 一 数控加工程序的结构 1 程序的组成一个完整的数控加工程序由程序名 程序体和程序结束三部分组成 O0001程序名N01G92X50 0Y20 0 N02 N03 程序体N04 N05 N M02 程序结束 O P 地址 程序号 名 置于程序开头 用作一个具体加工程序的存储 检索 调用标记 程序段 程序段号 功能字 段结束符 程序段号地址 数字 3 16 2020 29 一 数控加工程序的结构 程序名程序名 程序号 是一个程序必需的标识符 由地址符后带一般为4位数字组成 程序号地址符常见的有 O P 等 视具体数控系统而定 西门子系统和国产华中I型系统用 日本FANUC系统用 O 美国的AB系统用 P 程序体它表示数控加工要完成的全部动作 是整个程序的核心 它由许多程序段组成 每个程序段由一个或多个指令字构成 程序结束它是以程序结束指令M02或M30 结束整个程序的运行 3 16 2020 30 加工程序的结构加工程序主程序和子程序程序段 block 字 word 地址和数据 一 数控加工程序的结构 3 16 2020 31 2 程序段的格式定义 程序段是可作为一个单位来处理的 连续的字组 是加工程序中的一条语句 一个加工程序是若干个程序段组成的 程序段中指令字的排列顺序和书写规则 不同的数控系统有不同的程序段格式 格式不合规定 数控装置会发出出错报警 程序段格式 主要有固定顺序程序段格式 带分隔符的程序段格式 以及字地址可变程序段格式三种 固定顺序程序段格式现在已很少采用 一 数控加工程序的结构 3 16 2020 32 带分隔符的程序段格式 采用分隔符号将各字分开 每个字的顺序所代表的功能固定不变 这种程序段格式不直观易出错 常用于功能不多 相对固定的数控装置中 如我国数控线切割机床的数控装置多采用3B或4B带分隔符的程序段格式 B为分隔符号 其一般格式为 BXBYBJGZ 目前国内外应用最广泛的是字地址可变程序段格式 一 数控加工程序的结构 3 16 2020 33 3 字地址可变程序段格式N03G91G01X50Y60F200S400M03M08 程序段号 一 数控加工程序的结构 3 16 2020 34 一 数控加工程序的结构 该程序段命令机床用1号刀具以300r min的速度正转 并以60mm min的进给速度直线插补运动至X80 5mm和Z 35mm处 3 16 2020 35 一 数控加工程序的结构 1 程序段标号 程序段结束字符程序段标号指令 地址符N后带若干数字组成 程序段结束指令 每一个程序段都应有结束符 它是数控系统编译程序的标志 常用的有 LF NL CR 等视具体数控系统而定 3 16 2020 36 一 数控加工程序的结构 2 指令字 每个程序段由若干个指令字组成 所谓字是指一系列按规定排列的字符 作为一个信息单元存储 传递和操作 字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成 这个英文字母称为地址符 如 X2500 是一个字 X为地址符 数字 2500 为地址中的内容 3 16 2020 37 一 数控加工程序的结构 3 字的功能组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义 程序段序号字N位于程序段之首 由字母N和后续数字组成 后续数字一般为1 4位的正整数 顺序号与程序执行的先后次序无关 数控系统不是按顺序号的次序来执行程序 而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行 3 16 2020 38 一 数控加工程序的结构 顺序号的作用 对程序的校对和检索修改 作为条件转向的目标 即作为转向目的程序段的名称 有顺序号的程序段可以进行复归操作 这是指加工可以从程序的中间开始 一般使用方法 编程时将第一程序段冠以N10 以后以间隔10递增的方法设置顺序号 这样 在调试程序时 如果需要在N10和N20之间插入程序段时 就可以使用N11 N12等 3 16 2020 39 一 数控加工程序的结构 准备功能字G 用于建立机床或控制系统工作方式的指令 尺寸字 用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置 进给功能字F 用于指定切削的进给速度 对于车床 可分为每分钟进给和主轴每转进给两种 其它一般只用每分钟进给 主轴转速功能字S 用于指定主轴转速 刀具功能字T 用于指定加工时所用刀具的编号 辅助功能字M 用于指定数控机床辅助装置的开关动作 表2 1常用地址码及其含义 P13 3 16 2020 41 一 数控加工程序的结构 4 地址符可变程序段格式的特点 程序段中的每个指令均以字母 地址符 开始 其后再跟数字或无符号的数字 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 上段相同的模态指令 包括G M F S及尺寸指令等 可以省略不写 3 16 2020 42 一 数控加工程序的结构 5 主程序 子程序在一个零件的加工程序中 若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现 则可将这些重复的程序串单独抽出来 按一定的格式做成子程序 主程序 O N01 N02 N11M98O07L2 N28M98O08 N M02 子程序O07N01 N M99 子程序O08N01 N M99 一 数控加工程序的结构 子程序嵌套 3 16 2020 45 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 46 二 数控机床的坐标系 一 坐标轴的运动方向及其命名 统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向 可使编程方便 并使编出的程序对同类型机床有通用性 同时也给维修和使用带来极大的方便 ISO和我国都拟定了命名的标准 3 16 2020 47 二 数控机床的坐标系 1 进给运动坐标系ISO和中国标准规定 坐标轴 数控装备的每个进给轴 直线进给 圆周进给 定义为坐标系中的一个坐标轴 数控装备坐标系统标准 右手笛卡儿坐标系统 3 16 2020 48 二 数控机床的坐标系 基本坐标系 直线进给运动的坐标系 X Y Z 坐标轴相互关系 由右手定则决定 回转坐标 绕X Y Z轴转动的圆周进给坐标轴分别用A B C表示 坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定 3 16 2020 49 二 数控机床的坐标系 标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则 基本坐标轴x Y z的关系及其正方向用右手直角定则判定 拇指为x轴 食指为Y轴 中指为z轴 围绕x Y z各轴的回转运动及其正方向 A B C分别用右手螺旋定则判定 拇指为x Y z的正向 四指弯曲的方向为对应的A B C的正向 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 51 ISO标准规定 不论机床的具体结构 一律看作是工件相对静止 刀具运动 当刀具相对不动 而工件相对于刀具移动实现进给运动时 应在各轴字母后加上 表示工件运动坐标系 按相对运动关系 工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反 直线坐标轴X Y Z的判定顺序 先确定Z轴 再确定X轴 最后按右手定则判定Y轴 增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向 3 16 2020 52 二 数控机床的坐标系 2 Z坐标轴 1 方位 Z坐标平行主轴轴线的进给轴 没有主轴或有多个主轴 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标 主轴能摆动 在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时 则该坐标便是Z坐标 若在摆动的范围内其轴线可与多个坐标平行 则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标 3 16 2020 53 二 数控机床的坐标系 2 Z坐标正方向规定 刀具远离工件的方向 数控机床坐标系卧式车床 立式铣床 3 16 2020 54 二 数控机床的坐标系 3 X坐标要考虑两种情况 1 工件做旋转运动 车床 磨床等 则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向 3 16 2020 55 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 56 二 数控机床的坐标系 2 如果刀具做旋转运动 铣床 钻床 镗床等 则分为两种情况 若Z轴为水平 如卧式铣床 镗床 则沿刀具主轴后端向工件方向看 右手平伸出方向为X轴正向 若Z轴为垂直 如立式铣 镗床 钻床 对于单立柱机床 则面对刀具主轴向床身立柱方向看 右手平伸出方向为X轴正向 3 16 2020 57 二 数控机床的坐标系 多轴数控机床坐标系示例 a 卧式镗铣床 b 六轴加工中心 3 16 2020 58 二 数控机床的坐标系 Z轴垂直 立式 双立柱机床 龙门机床 从刀具向左立柱看时 X轴的正方向指向右边 3 16 2020 59 二 数控机床的坐标系 4 Y坐标利用已确定的X Z坐标的正方向 用右手定则或右手螺旋法则 确定Y坐标的正方向 右手定则 大姆指指向 X 中指指向 Z 则 Y方向为食指指向 右手螺旋法则 在XZ平面 从Z至X 姆指所指的方向为 y 3 16 2020 60 二 数控机床的坐标系 5 附加坐标系为了编程和加工的方便 有时还要设置附加坐标系 对于直线运动 通常建立的附加坐标系有 1 指定平行于X Y Z的坐标轴可以采用的附加坐标系 第二组U V W坐标 第三组P Q R坐标 2 指定不平行于X Y Z的坐标轴也可以采用的附加坐标系 第二组U V W坐标 第三组P Q R坐标 3 16 2020 61 二 数控机床的坐标系 根据右图所示的数控立式铣床结构图 试确定X Y Z直线坐标 1 Z坐标 平行于主轴 刀具离开工件的方向为正 2 X坐标 Z坐标垂直 且刀具旋转 所以面对刀具主轴向立柱方向看 向右为正 3 Y坐标 在Z X坐标确定后 用右手直角坐标系来确定 3 16 2020 62 二 数控机床的坐标系 立 卧式数控铣床 3 16 2020 63 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 64 二 数控机床的坐标系 卧式5轴数控铣床 卧式铣床 3 16 2020 65 二 数控机床的坐标系 二 机床坐标系与工件坐标系编程总是基于某一坐标系统的 因此 弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的 3 16 2020 66 二 数控机床的坐标系 1 机床原点与机床坐标系 1 机床原点 零点 机床坐标系原点是在机床调试完成后便确定了 是机床上固有的点 机床原点的建立 用回零方式建立即原点复归 相当于计算机编程中变量在内存中的初始化 机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程 3 16 2020 67 二 数控机床的坐标系 数控车床的原点数控车床的机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处 同时 通过设置参数的方法 也可将机床原点设定在X Z坐标的正方向极限位置上 数控铣床的原点在数控铣床上 机床原点一般取在X Y Z坐标的正方向极限位置上 3 16 2020 68 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 69 二 数控机床的坐标系 2 机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系 是机床固有的坐标系 它具有唯一性 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系 注意 机床坐标系一般不作为编程坐标系 仅作为工件坐标系的参考坐标系 3 16 2020 70 二 数控机床的坐标系 3 机床参考点机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的 因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的 而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点 数控机床开机时 必须先确定机床原点 而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作 这样通过确认参考点 就确定了机床原点 只有机床参考点被确认后 刀具 或工作台 移动才有基准 3 16 2020 71 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 72 二 数控机床的坐标系 2 工件原点与工件坐标系工件原点 为编程方便在零件 工装夹具上选定的某一点或与之相关的点 该点也可以与对刀点重合 工件坐标系 以工件原点为零点建立的一个坐标系 编程时 所有的尺寸都基于此坐标系计算 工件原点偏置 工件随夹具在机床上安装后 工件原点与机床原点间的距离 现代数控机床均可设置多个工件坐标系 在加工时通过G指令进行换 3 16 2020 73 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 74 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 75 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 76 二 数控机床的坐标系 3 编程坐标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系 编程坐标系一般供编程使用 确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置 4 编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点 编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上 编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致 3 16 2020 77 二 数控机床的坐标系 编程坐标系 确定编程原点 3 16 2020 78 二 数控机床的坐标系 三 绝对坐标编程和相对坐标编程1 定义绝对坐标编程 编程中所有点的坐标值基于某一坐标系 机床或工件 零点计量的编程方式 相对坐标编程 编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式 增量坐标编程 3 16 2020 79 二 数控机床的坐标系 要从图中的A点走到B点 用绝对坐标编程为 X12 0Y15 0 若用相对坐标编程则为 X 18 0Y 20 0 3 16 2020 80 二 数控机床的坐标系 同样的加工轨迹 既可用绝对编程也可用相对编程 选用原则 主要根据具体机床的坐标系 考虑编程的方便 如图纸尺寸标注方式等 及加工精度的要求 选用坐标的类型 注意 在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程 而在使用相对坐标编程时 上述两个坐标系是无意义的 3 16 2020 81 二 数控机床的坐标系 如图所示 左图适宜用相对坐标系编程 右图适宜用绝对坐标系编程 3 16 2020 82 四 分辨率 Resolution 分辨率 对控制系统 可以控制的最小位移量 数控机床的最小位移量 最小设定单位 最小编程单位 最小指令增量 脉冲当量 步进电机 是指数控机床的最小移动单位 它是数控机床的一个重要技术指标 一般为0 0001 0 01mm 视具体机床而定 脉冲当量 对应于每一个指令脉冲 最小位移指令 机床位移部件的运动量 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 83 试标出题图1 1中各机床的坐标系 题图1 1 3 16 2020 84 三 穿孔带及代码 穿孔纸带是早期数控机床上常用的控制介质 把数控程序按一定的规则制成穿孔纸带 数控机床通过纸带阅读装置把纸带上的孔位信息代码转换成数控装置可以识别的电信号 经识别和译码后分别输送到相应的寄存器 以这些指令作为控制与运算的原始依据 控制器根据指令控制运算及输出装置 达到对机床控制的目的 下图是八单位纸带的格式组成 目前国际通用的八单位纸带代码有两种标准格式 即国际标准化组织 ISO 标准和美国电子工业学会 EIA 标准 这两种格式是以每排实有信息孔总数为奇数或偶数来区分的 3 16 2020 85 三 穿孔带及代码 3 16 2020 86 四 功能代码简介 3 16 2020 87 四 功能代码简介 经过多年的发展 程序用代码已标准化 现在有ISO InternationalStandardizationOrganization 和EIA ElectronicIndustriesAssociation 两种 3 16 2020 88 四 功能代码简介 1 G指令 准备功能功能 指定数控机床的运动方式 加工方式 为数控系统的插补运算等作好准备 组成 G后带2位数字组成 从G00 G99共100种 书上表2 3中 一部分代码未规定其含义 等待将来修订标准时再指定 另一部分 永不指定 的代码 即便将来修订标准时也不再指定其含义 而由机床设计者自行规定其含义 3 16 2020 89 四 功能代码简介 表2 3中第二列中的字母表示组别 相同字母的指令为一组 不同组的代码可在同一程序段中出现 否则若同组的代码出现在同一个程序段中最后代码有效 G代码有两种 一种是模态代码 也称为续效代码 它一经被运用 就一直有效 直到出现同组的其它G代码时才被取代 另一种为非模态代码 也称为非续效代码它只在出现的程序段中有效 表中第三列中带 号的即为非模态指令 3 16 2020 90 四 功能代码简介 模态 非模态指令举例 N001G00G17X Y M03M08 N010G01G42X Y F100 N020X Y N030G02X Y I J N040X Y I J N050X Y F200 N060G40X Y M05M09 3 16 2020 91 四 功能代码简介 常用G指令代码 3 16 2020 92 四 功能代码简介 2 M指令 辅助功能功能 控制机床及其辅助装置的通断的指令 如开 停冷却泵 主轴正反转 停转 程序结束等 组成 M后带2位数字组成 从M00 M99 共有100种 有模态 续效 指令与非模态 非续效 指令之分 示例 M02 M03 M08等 一般书写在程序段的后面 一般CNC機械M機能的前導零可省略 如M01可用M1表示 M03可用M3來表示 如此可節省記憶體空間及鍵入的字數 3 16 2020 93 四 功能代码简介 常用辅助功能 3 16 2020 94 四 功能代码简介 辅助功能 1 M00 程序停止 进给暂停 在执行完含M00的程序段指令后 机床的主轴 进给 冷却液都自动停止 这时可执行某一固定手动操作 如工件调头 手动换刀或变速等 固定操作完成后 按下CYCLESTART启动键 继续执行后续的程序段 2 M01 计划 任选 停止 条件暂停 该指令与M00类似 所不同的是操作者必须预先按下面板上的 任选停止 按钮 M01指令才起作用 否则系统对M01指令不予理会 该指令在关键尺寸的抽祥检查或需临时停车时使用较方便 3 16 2020 95 四 功能代码简介 辅助功能 3 16 2020 96 四 功能代码简介 辅助功能 3 M02 程序结束该指令编在最后一条程序段中 用以表示加工结束 它使机床主轴 进给 冷却都停止 并使数控系统处于复位状态 此时 光标停在程序结束处 如欲使程式執行光标回到程式開頭 必須先將 模式選擇 鈕轉至EDIT編輯上 再按RESET鍵 使程式執行指標回到程式開頭 4 M03 M04 M05 主轴旋转方向指令分别命令主轴正转 由右手定则判定 大拇指指向Z正向 四指弯曲方向代表主轴正转方向或者沿主轴轴线向Z正向看顺时针方向旋转 反转和停止运转 3 16 2020 97 四 功能代码简介 辅助功能 3 16 2020 98 四 功能代码简介 辅助功能 5 M06 换刀指令该指令用于数控机床的自动换刀 对于有刀库的数控机床 即加工中心 自动换刀过程分为换刀和选刀两类动作 把刀具从主轴上取下 换上所需刀具称为换刀 选刀是选取刀库中的刀具 以便为换刀作准备 换刀用M06 选刀用T功能指定 例如 N035M06Tl3 表示换上第13号刀具 对于手动换刀的数控机床 M06可用于显示待换的刀号 在程序中应安排 计划停止 指令 待手动换刀结束后 再手动启动机床动作 6 M07 M08 M09冷却液的开关M07为2号冷却液开 用于雾状冷却液开 M08为1号冷却液开 用于液状冷却液开 M09冷却液关 3 16 2020 99 四 功能代码简介 辅助功能 7 M10 Ml1 运动部件的夹紧 松开用于工作台 工件 夹具 主轴等的夹紧或松开 8 M19 主轴定向停止使主轴准停在预定的角度位置上 用于镗孔时 镗刀穿过小孔镗大孔 反镗孔和精镗孔退刀时使镗刀不划伤已加工表面 某些数控机床自动换刀时 也需要主轴定向停止 9 M30 程序结束并返回开始处该指令与M02类似 但M30可使程序返回到开始状态 使光标自动返回到程序开头处 一按启动键就可以再一次运行程序 故程式結束大多使用M30較方便 10 M98 M99 子程序调用M98 主程序调用子程序 M99 子程序結束並返回主程序 3 16 2020 100 四 功能代码简介 3 F S T指令 1 F指令 指定 合成 进给速度指令组成 F后带若干位数字 如F150等 它是模态指令 进给速度的指定方法有直接法和代码法两种 直接指定法是用F后面的数值直接指定进给速度 一般单位为mm min 切削螺蚊时用mm r 例如F500表示进给速度为500mm min 目前的数控系统大多数采用直接指定法 用代码法指定进给速度时 F后面的数值表示进给速度代码 代码按一定规律与进给速度对应 通过查表或计算可得出实际进给速度值 3 16 2020 101 注 进给速度是指单位时间内坐标轴移动的距离 也即是切削加工时刀具相对于工件的移动速度 如某步进电机驱动的数控轴 其脉冲当量为0 002mm 若数控装置在0 5分钟内发送出20000个进给指令脉冲 那么其进给速度应为 20000 0 002 0 5 80mm min 加工时的进给速度由程序代码中的F指令控制 但实际进给速度还是可以根据需要作适当调整 通过机床上的倍率开关 四 功能代码简介 3 16 2020 102 四 功能代码简介 2 S指令 切削速度 指定主轴转速指令主轴转速指令用于指定主轴的回转速度 rpm S指令以S后面接4位数字組成 如其指令的数值大于或小于制造厂商所设定之最高或最低转速時 將以厂商所設定的最高或最低转速為实际转速 在操作中为了实际加工条件的需要 亦可由執行操作面板之 主轴转速调整率 旋钮來调整主轴实际转速 S指令只是设定主轴转数 并不会使主轴旋转 需待有M03 主轴正转 或M04 主轴反转 指令時 主轴才开始旋转 二者缺一不可 例子 S1000M03 主軸以順時針方向轉1000rpm 3 16 2020 103 四 功能代码简介 主轴转速可由下列公式計算而得S 1000V DS 主軸轉速rpm V 切削速度m min D 刀具直徑mm例如 已知用 10mm高速鋼端銑刀 V 22m min 求S 解答 S 1000 22 3 14 10 700rpm 注意 车削中有时要求用恒线速加工控制 即不管直径大小 其切向速度V为定值 这样当进行直径由大到小的端面加工时 转速将越来越大 以致于可能会产生因转速过大而将工件甩出的危险 因此 就必须限制其最高转速 当超出此值时 就强制截取在低于此极值的某一速度下工作 有的机床是通过参数来设置此值 而有的机床则利用G功能来指定 3 16 2020 104 四 功能代码简介 3 T指令 指定刀具号指令T2格式 有的机床T后只允许跟2位数字 即只表示刀具号 刀具补偿则由其他指令表示 如T02表示2号刀 T4格式 有的机床T后则允许跟4位数字 前2位表示刀具号 后2位表示刀具补偿号 例如 T0211表示用第二把刀具 其刀具偏置及补偿量等数据在第11号地址中 3 16 2020 105 四 功能代码简介 3 16 2020 106 四 功能代码简介 4 尺寸指令命令刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令X Y Z U V W指令组成 后带符号的数字组成 如X100 Y 340等 其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值 符号表示运动的方向 单位 mm m 公制 或inch 英制 视用户选定的编程单位而定 由指令指定G20 G21 3 16 2020 107 第三节常用准备功能指令的编程方法 3 16 2020 108 一 与坐标系有关的指令 3 16 2020 109 一 与坐标系有关的指令 G90 G91 1 G90 G91指令 G90指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的 G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点 即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量 故G91又称增量坐标指令 注意 这两个指令是同组续效指令 也就是说在同一程序段中只允许用其中之一 而不能同时使用 在缺省的情况下 即无G90又无G91 默认是在G90状态下 铣床编程中增量编程不能用U W 如果用 就表示为U轴 W轴 3 16 2020 110 一 与坐标系有关的指令 一 与坐标系有关的指令 G90 G91 编程举例 用G90编程 用G91编程 3 16 2020 112 一 与坐标系有关的指令 2 G92指令坐标系设定的预置寄存指令 它只有在采用绝对坐标编程时才有意义 编程格式 G92Xa Y bZ c a b c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的绝对坐标值 一 与坐标系有关的指令 G92 G50 3 16 2020 113 一 与坐标系有关的指令 G92 G92指令只是设定工件原点 并不产生运动 且坐标不能用增量U V W表示 G92为模态指令 只有在重新设定 一个程序中允许多次设定 时 先前的设定才无效 在执行此指令之前必须先进行对刀 通过调整机床 将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上 上图中 加工开始前 刀具初始位置 起刀点 如图所示 则坐标系设定指令为 G92X30Y30Z25 3 16 2020 114 二 数控机床的坐标系 机床铣床坐标系设定的实例以数控铣床 FANUC0M 加工坐标系的设定为例 说明工作步骤 在选择了下图所示的被加工零件图样 并确定了编程原点位置后 可按以下方法进行加工坐标系设定 1 准备工作机床回参考点 确认机床坐标系 2 装夹工件毛坯通过夹具使零件定位 并使工件定位基准面与机床运动方向一致 3 16 2020 115 二 数控机床的坐标系 3 16 2020 116 二 数控机床的坐标系 3 对刀测量用简易对刀法测量 方法如下 用直径为 10的标准测量棒 塞尺对刀 得到测量值为X 437 726 Y 298 160 如图2 18所示 Z 31 833 如图2 19所示 4 计算设定值按图2 18所示 将已测得的各项数据按设定要求运算 X坐标设定值 X 437 726 5 0 1 40 392 626mm 其中 437 726mm为X坐标显示值 5mm为测量棒半径值 0 1mm为塞尺厚度 40 0为编程原点到工件定位基准面在X坐标方向的距离 3 16 2020 117 二 数控机床的坐标系 Y坐标设定值 Y 298 160 5 0 1 46 5 246 46mm其中 如图2 18所示 298 160mm为坐标显示值 5mm为测量棒半径值 0 1mm为塞尺厚度 46 5为编程原点到工件定位基准面在Y坐标方向的距离 Z坐标设定值 Z 31 833 0 2 32 033mm 其中 31 833为坐标显示值 0 2为塞尺厚度 如图2 19所示 通过计算结果为 X为 392 626 Y为 246 460 Z为 32 033 3 16 2020 118 二 数控机床的坐标系 图2 18X Y向对刀方法 图2 19Z向对刀方法 3 16 2020 119 二 数控机床的坐标系 5 设定加工坐标系将开关放在MDI方式下 进入加工坐标系设定页面 输入数据为 X 392 626 Y 246 460 Z 32 033 它表示加工原点设置在机床坐标系的X 392 626 Y 246 460 Z 32 033的位置上 6 校对设定值在进行了加工原点的设定后 应校对设定值 以保证参数的正确性 具体过程为 在设定了G54加工坐标系后 再进行回机床参考点操作 其显示值为 X 392 626 Y 246 460 Z 32 033 这说明设定的G54加工坐标系是正确的 3 16 2020 120 数控车床的对刀过程 对于具有参考点功能的数控车床 经过回参考点操作后 由于机床原点是已知的 固定不变的 因此在参考点处显示的是刀架上某参照点 如刀架中心 在机床坐标系中的位置坐标 对刀操作在机床坐标系控制下进行 当刀具装夹好后 刀架中心和刀具刀位点之间的距离即是固定的 因此 可以通过刀架中心在机床坐标系中的坐标变化来推测出刀具刀位点在设想的工件坐标系中的坐标 可以说 刀架中心点是用于对刀的参照点 一 与坐标系有关的指令 G92 3 16 2020 121 其试切对刀的过程大致如下 先进行手动返回参考点的操作 试切外圆 用MDI方式操纵机床将工件外圆表面试切一刀 然后保持刀具在X轴方向上的位置不变 沿Z轴方向退刀 记下此时显示器上显示的刀架中心在机床坐标系中的X坐标值Xt 并测量工件试切后的直径D 此即当前位置上刀尖在工件坐标系中的X值 通常X零点都选在回转轴心上 一 与坐标系有关的指令 G92 3 16 2020 122 一 与坐标系有关的指令 G92 试切端面 用同样的方法再将工件右端面试切一刀 保持刀具Z坐标不变 沿X方向退刀 记下此时刀架中心在机床坐标系中的Z坐标值Zt 且测出试切端面至预定的工件原点的距离L 此即当前位置处刀尖在工件坐标系中的Z值 如图所示 3 16 2020 123 对刀 根据上述得到的四个数据 可用如下两种方法进行对刀 方法一 若已经在将要运行的程序中写好了 G92XaZb 的程序行 那么就应该用手动或MDI方法移动刀具 将刀具移至使显示器上所显示的刀架中心在机床坐标系中的坐标值为 Xt a D Zt b L 的位置 这样就实现了将刀尖放在程序所要求的起刀点位置 a b 上的对刀要求 一 与坐标系有关的指令 G92 3 16 2020 124 方法二 将刀具移到工件外可作为起刀点的任意某位置 记下此时刀架中心在机床坐标系中的坐标如 X0 Z0 可以算出该位置在工件坐标系中的坐标值应该是 D X0 Xt L Z0 Zt 在运行程序前保持此起刀点位置不变的情况下 根据此计算结果值改写程序中 G92X Z 指令为 G92X D X0 Xt Z L Z0 Zt 一 与坐标系有关的指令 G92 3 16 2020 125 一 与坐标系有关的指令 G92 建立工件坐标系 可在上述对刀完成后 在保持当前刀具位置不变的情形下 用MDI方式运行 G92XaZb 方法一 或 G92X D X0 Xt Z L Z0 Zt 方法二 的程序指令 或者直接开始运行编好的程序 则显示器中将显示当前刀尖在工件坐标系中的位置坐标 a b 或 D X0 Xt L Z0 Zt 一 与坐标系有关的指令 G54 G59 3 G54 G59指令G54 G59分别称为工件坐标系1 工件坐标系2 工件坐标系6 这个工件坐标系是在机床坐标系设定后 通过CRT MDI控制面板用参数设定每个工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量 而预先在机床坐标系中建立起来的工件坐标系 编程时 用户可以选择其中的任一个坐标系 其指令格式为 G55G00X80 0Y40 0程序段含义是 刀具在工件坐标系2 G55 内 快速定位到绝对坐标为X 80 Y 40的A点 一 与坐标系有关的指令 G54 G59 G54的应用假设编程原点02就在距机床原点O1为X2 Y2 Z2处 如将已选定的加工原点O2的坐标值设定在G54中 则表明在数控系统中设定了1号工件加工坐标系 当G54在加工程序中出现时 即选择了相应的加工坐标系 一 与坐标系有关的指令 G54 G59 说明 1 G54 G59是系统预置的六个坐标系 可根据需要选用 2 G54 G59建立的工件坐标原点是相对于机床原点而言的 在程序运行前已设定好 在程序运行中是无法重置的 3 G54 G59预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入 系统自动记忆 4 使用该组指令前 必须先回参考点 5 G54 G59为模态指令 可相互注销 3 16 2020 129 一 与坐标系有关的指令 G17 4 G17 G18 G19指令坐标平面指定指令 G17 G18 G19分别表示规定的操作在XY ZX YZ坐标平面内 程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写 若数控系统只有一个平面的加工能力 可不必书写 这类指令为续效指令 缺省值为G17 一般 数控车床默认在ZX平面内加工 数控铣床默认在XY平面内加工 3 16 2020 130 二 运动控制指令 3 16 2020 131 二 运动控制指令 G00 1 G00指令 快速定位指令编程格式 G00X Y Z 式中X Y Z 绝对值指令时是终点的坐标值 增量值指令时是刀具移动的距离 功能 指令刀具从当前点 以数控系统预先调定的快进速度 修调倍率 快速移动到程序段所指令的下一个定位点 只要非切削的移動 通常使用G00指令 如由机械原点快速定位至切削起點 切削完成後的Z軸退刀及X Y軸的定位等 以节省加工时間 只能用于工件外部的空程行走 注意 G00中不需要指定进给速度 续效指令 3 16 2020 132 二 运动控制指令 G00 如图所示 空间直线移动从A到B 其编程计算方法如下 绝对 G90G00XbYbZb 增量 G91G00X xb xa Y yb ya Z zb za 3 16 2020 133 指令执行开始后 刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动 最后减速到达终点 如图a所示 在各坐标方向上有可能不是同时到达终点 刀具移动轨迹是几条线段的组合 不是一条直线 例如 在FANUC系统中 运动总是先沿45 角的直线移动 最后再在某一轴单向移动至目标点位置 如图b所示 编程人员应了解所使用的数控系统的刀具移动轨迹情况 以避免加工中可能出现的碰撞 二 运动控制指令 G00 3 16 2020 134 同时到达终点单向移动至终点从A点到B点快速移动的程序段为 G90G00X20Y30 若采用直线型定位方式移动 則每次都要計算其斜率后 再命令X軸及Y軸移動 如此增加电脑的負荷 反应速度也较慢 故一般CNC机械一开机大都自动设定G00以斜进45 方式移动 二 运动控制指令 G00 3 16 2020 135 2 G01指令 直线插补指令编程格式 G01X a Y b Z c F f 式中 X Y Z 绝对值指令时是终点的坐标值 增量值指令时是刀具移动的距离 F 刀具的进给速度 进给量 它是一个合成速度 F为续效指令 因此无需对每个程序段都指定F 如果F代码不指令进给速度被当作零 功能 指令多坐标 2 3坐标 以联动的方式 按程序段中规定的合成进给速度f 使刀具相对于工件按直线方式 由当前位置移动到程序段中规定的位置 a b c 二 运动控制指令 G01 3 16 2020 136 二 运动控制指令 G01 示例 实现图中从A点到B点的直线插补运动 其程序段为 绝对方式编程 G90G01X10Y10F100 增量方式编程 G91G01X 10Y 20F100 3 16 2020 137 G90G01Y17 F80 X 10 Y30 G91X 40 Y 18 G90X 22 Y0 X0 二 运动控制指令 G01 3 16 2020 138 二 运动控制指令 示例1 3 16 2020 139 二 运动控制指令 示例1 3 16 2020 140 二 运动控制指令 示例2 假设铣刀已定位至H点 沿A B C D E F G 程序原点 A点 完成轮廓切削 3 16 2020 141 二 运动控制指令 练习 二 运动控制指令 练习 二 运动控制指令 练习 3 16 2020 144 二 运动控制指令 G02 G03 3 G02 G03 圆弧插补指令G02 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补 1 顺 逆方向判别规则 沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向观察 来判别圆弧的顺 逆时针方向 3 16 2020 145 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 146 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 147 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 148 2 程序格式 XY平面 ZX平面 YZ平面 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 X軸的分向量用位址I表示 Y軸的分向量用位址J表示 Z軸的分向量用位址K表示 R为指定圆弧半径 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 149 I J K的表达意义a XY平面圆弧 b ZX平面圆弧 c YZ平面圆弧 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 150 3 圆心位置的表示方法 由圆心指向起点的向量在X Y Z轴上的分量用I J K表示 Y X I J 起点 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 151 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020 152 R表示法 用半径R带有符号的数值来表示 AB 180 R 0R100 AB 180 R 0R 100 说明 a 具体采用哪种方法 视具体的数控系统而定 b G00 G01 G02 G03是同组续效指令 缺省值G01 c 本段终点若与上一段终点位置相同 即起点与终点最终没有相对位移 则可省略不写 二 运动控制指令 G02 G03 3 16 2020