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NUM系统数控编程培训 第一章NUM系统概述 第一节系统概述1 操作方式概述操作者可以通过操作面板 在系统所具有的不同的操作方式下对数控系统进行操作 右图所示为设备配备的操作面板 每种操作方式对应于该数控系统不同的应用 包括连续加工 程序装载 换刀操作等 2 数控程序定义 通常所说的数控程序是指 由某一数控系统规定的语言格式书写的 并输入到设备NC系统内 执行一个确定加工任务的一系列指令 而设备的数控系统则将这些指令转换为设备可以识别的代码 驱动设备按要求进行相关动作 3 数控程序编制 就是将加工零件的加工顺序 刀具运动轨迹的尺寸数据 工艺参数 切削三要素 以及辅助操作等加工信息 用系统规定的语言格式编写成加工指令 4 程序编制方法 可分为手工编程和自动编程两类 1 手工编程 整个程序的编制过程是由人工完成的 要求编程人员要熟悉该数控系统代码及编程规则 而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力 主要用于点位加工或几何形状比较简单的两维轮廓编程 例如 目前分厂内各类机头架 机尾架 箱体零件的钻孔加工 简单的外形轮廓加工等 在此种情况下 采用手工编程计算较简单 效率较高 2 自动编程 自动编程是通过计算机 借助于CAM等数控编程软件把加工零部件图纸信息输入到计算机内 并由数控编程软件转换成数控机床能执行的数控加工程序 就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现 自动编程主要用于三维及二维复杂零部件的加工 诸如凸轮的加工 模具的加工等 如右图所示 3 常用的数控自动编程软件 1 CAXA制造工程师 是北京航空航天大学航天大学海尔软件有限公司开发的一种集CAD与CAM一体的数控编程软件 简便易学 应用范围比较广泛 2 Mastercam 是美国CNC软件公司开发的 基于PC的CAD CAM集成系统 目前其最高版本为9 2 它支持实体与曲面铣削 能够直接利用实体造型所生成的特征进行编程 同时具有较好的后置处理功能 目前分厂在数控编程方面多采用此软件 3 PRO E 是美国PTC公司开发的CAD CAM软件 它以单一数据库 参数化 基于特征及全相关为主要特征 能将设计与生产全过程集成到一起 能实现设计与制造的并行工程 其最新版本为 野火版2 0 第二节机床概述1 机床坐标轴的定义及方向在数控编程中一般常采用笛卡尔直角坐标系 该坐标系统由3个线性轴及3个相对应的旋转轴组成 规定线性进给坐标轴用X Y Z表示 称为基本坐标轴 围绕X Y Z轴旋转的圆周进给坐标轴用A B C表示 X Y Z坐标轴的相互关系用右手定则决定 如下图所示 图中大拇指指向X轴的正方向 食指指向Y轴的正方向 中指指向为Z轴的正方向 根据右手螺旋定则 以大拇指指向X Y Z方向 则食指 中指等的指向是圆周进给运动 A B C方向 机床坐标轴方向确定 机床坐标轴 右手定则及螺旋法则 2 机床坐标轴的相关规定Z轴 平行与机床的一个主要导轨轴 即主轴所在的轴 如右图所示Z轴 其正方向定义为刀具远离工件的方向 X轴 垂直于Z轴 而且行程较长 Y轴 依据右手定则 由X轴 Z轴的方向确定 数控机床的进给运动 有的由主轴带动刀具运动实现 有的则由工作台带动工件运动实现 在这两种情况下 均视为工件静止不动 以刀具相对于工件的运动来确定X轴及Y轴的方向 4 X Y轴方向的确定 顺着Z轴方向 面向工件 右手侧为X轴正方向 由Z X的正方向确定Y的正方向 3机床原点 机床坐标系 1 机床原点 现代数控机床一般都有一个基准位置 称为机床原点 它是机床制造商设定在机床上的一个物理位置 其作用是使机床与控制系统同步 建立机床运动坐标的起始点 以机床原点作为中心建立的坐标系就是机床坐标系 它是制造和调整机床的基础 一般不允许随意变动 2 机床参考点 数控装置通电时并不知道机床原点 为了正确地在机床工作时建立机床坐标系 通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点 测量起点 机床起动时 通常要进行机动或手动回参考点 以建立机床坐标系 机床原点与参考点可以重合 也可以不重合 通过参数指定机床参考点到机床原点的距离 3 参考坐标系 以参考点为原点 坐标方向与机床坐标方向相同建立的坐标系叫做参考坐标系 在实际使用中通常以参考坐标系计算坐标值 4 每个轴的返回参考点的过程这样完成的 在由机床或数控系统制造厂商定义的运动方向上 MOS机床起点设置方向 激活原点限位开关 测量轴运动的编码器输出其标记脉冲 如右图 5 定义坐标变换值 其意义在于确定工件坐标系及编程原点 从而简化编程 其设置过程如下 第一步 在工件上设置一个基准点 作为工件原点 OP 工件原点坐标变换值为OP OM DAT1 OM为机床坐标系的原点 DAT1数值通常存储在机床的零点偏置寄存器中 通过G54指令可使DAT1生效 并使工件原点OP与机床原点 OM 重合 第二步 通过零件程序为每个轴设置编程原点 OP OP DAT2 简化编程 如右图及下图所示 机床坐标变换 图中 为机床坐标系原点 为工件坐标系原点 为程序原点 通过NC可以将相对于程序原点 OP 的任意点 A 的坐标转换为相对于机床原点 OM 的坐标 如下图 编程尺寸 XPA YPA ZPA测量尺寸 XMA XPA XDAT1 XDAT2YMA YPA YDAT1 YDAT2ZMA ZPA ZDAT1 ZDAT2 注意 在实际编程时 均是以程序原点为基准进行编程的 也就是以图纸设计基准为原点 在程序输入到数控系统并运行时 数控系统则自动将编程坐标点转换为以机床坐标系为基准的坐标点 第三节刀具尺寸定义 1 刀具尺寸定义为 从刀具切削刃到主轴基准点之间的距离 它包括刀具长度尺寸与刀具半径尺寸 确定刀具尺寸的目的在于使程序原点在机床坐标系中有一个确定的位置 通常确定刀具尺寸的过程称为对刀 对刀点是零件程序的起始点 它可以与程序原点重合 也可在任何便于对刀之处但该点必须与程序原点之间必须有确定的坐标联系 如右图所示 2 动态刀具尺寸校正 在任何时候 当发现零件的理想尺寸和实际尺寸存在差异时 都可输入动态参数校正值进行校正 也就是进行刀具长度补偿及刀具半径补偿 刀具长度补偿 将相应的刀具长度数值输入到刀具长度偏置寄存器内 程序运行时 数控系统根据刀具长度基准使刀具自动偏离工件一个刀具长度的距离 在加工过程中 为了控制切削深度或试切加工 经常要用到刀具长度补偿 通过修改刀具长度偏置寄存器中刀具长度数值 就可达到控制切削深度的目的 过程如下图所示 刀具半径补偿 一般所说的刀具半径补偿是指两维刀具半径补偿 将刀具半径数值输入到刀具半径寄存器后 程序运行时 数控系统会根据所输入的数值计算刀具中心轨迹 刀具发生磨损或零件尺寸有变化时 只需改变刀具半径数值即可 过程如下图所示 刀具半径补偿可分为左补偿与右补偿 朝向刀具运动方向 刀具位于工件右侧为右补偿 G42 位于左侧为左补偿G41 第二章NUM系统数控程序结构 第一节概述数控系统零件程序 就是由遵循一定结构 句法和格式规则的语句和命令字所组成 并被传送到数控系统中用于驱动设备产生动作的一系列指令和数据 它根据ISO码和EIA码及其相关标准所规定的地址的不同而不同 通常可用下列两种代码进行编程 1 ISO 国际标准组织 标准6983 1 NFZ68 035 6983 2 NFZ68036 6983 3 NFZ68 037 2 EIA 电子工业协会 标准RS244A和273A 第二节程序一般结构 一个NC程序必须包括起始符和结束符 一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的 而不是按程序段号的大小顺序执行的 但书写或输入程序时 建议按升序 ISO程序的结构 程序起始符 后跟程序号 程序号最大为9999程序的结束符 XOFF程序结束符 M02或M30 注释符 括号 内或分号 后的内容为注释 1 指令字的格式 一个指令字是由地址符或不带符号 如准备功能字G代码 的数字数据组成的 程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义 下述符号分别代表不同含义 零件程序号N 程序段号G 准备功能F进给速度S 主轴机能T 刀具机能M 辅助机能D 补偿号 2 语句格式 一个语句就是由多个指令字组成的指令行 语句的格式则定义每个语句中指令字的句法 如下 3 语句格式举例 更换刀具和刀具补偿值调用的语句 定义主轴旋转的语句 定义一个运动的语句 4 系统可以识别的符号及代码 5 程序分支和子程序调用 可以按下列方式构造一个程序 第三节辅助功能M代码辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成 主要用于控制零件程序的走向 以及机床各种辅助功能的开关动作 M功能有非模态和模态两种形式 1 非模态功能 只在具有该代码的当前程序段内有效 2 模态功能 在被同一组其它的M功能代码注销前 该功能代码一直有效 此外 根据其动作的前后 M功能还可分为前作用功能和后作用功能两类 1 前作用功能 在程序段编制的轴运动之前执行 2 后作用功能 在程序段编制的轴运动之后执行 举例 N100X50Y100M08 在X轴和Y轴的移动之前 先执行开冷却液功能M08N120X80Y200M09 在X和Y轴的移动完成之后 执行关冷却液功能M09 常用M代码及功能表 M00 M02 M30用于控制零件程序的走向 是CNC内定的辅助功能 不由机床制造商设计决定 也就是说 与PLC程序无关 M02为程序结束指令 只将控制部分复位到初始状态 M30为程序终止指令 除了将机床与控制系统复位到初始状态之外 还自动返回到程序起始位置 为加工下一个工件做好准备 其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作 其功能不由CNC内定 而是由PLC程序指定 所以有可能因机床制造商不同而有差异 使用时须参考机床使用说明书 第四节准备功能G代码准备功能G指令由G字符与其后一或二位数值组成 它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹 机床坐标系 坐标平面 刀具补偿 坐标偏置等多种加工操作 G功能也有模态功能与非模态功能之分 在NUM系统中除G04 G09 G10 G12等为非模态功能外 其余G代码均为模态功能 需要注意的是 某些G功能必须与某些相关项一起编程 否则系统会产生错误 例如 用G04进行编程时 其后必须紧跟表示暂停时间的指令字FN10G04F3T03F200 句法正确N10G04T03F3F300 句法不正确 NUM系统常用准备功能G代码列表 第三章NUM系统ISO编程 第一节绝对尺寸编程与相对尺寸值编程 一 概念 G90 相对于程序起点的绝对尺寸编程 G90为缺省值 每个轴上的编程值是以程序起点OP的为基准的 如右图所示 第三章NUM系统ISO编程 G91 相对于前一点坐标值的相对尺寸编程 每个轴的编程值是以前一位置坐标点为基准的 如下图所示 该值为将要执行的偏移量 二 编程句法 N G90 G91X Y Z A B C X Y Z A B C 为终点坐标值 三 功能特性 G90和G91均为模态功能 G90为缺省功能 G90和G91功能可相互注销 四 注意事项 1 对某一线性轴的第一次运动进行编程时 必须按绝对尺寸进行编程 G90 2 通过人工数据输入 MDI 方式 或在一个相对于程序起点 OP 的位置 对某一线性轴的第一次运动进行编程时 必须按绝对尺寸进行编程 G90 3 表面轮廓几何编程 PGP 中不能使用相对尺寸值编程 五 混合编程 在一个程序中 或在一个程序块中可同时包含绝对尺寸编程 G90 与相对尺寸编程 G91 如下 N05G01X30Y40N10G91X100Y50N15G90X150G91Y30 X为绝对尺寸 Y为增量尺寸N20G90X300Y200在N15程序块中针对不同的线性轴可同时编入G90与G91指令 六 举例 1 绝对尺寸 G90 编程 如图所示 刀具定位于a点 起点 按绝对尺寸对b点进行编程N G90 N XaYa 第一点 N XbYb 第二点 N 2 相对尺寸 G91 编程 如图所示 刀具定位于a点 起点 按绝对尺寸对b点进行编程N G90 N XaYa 第一点 N G91XbYb 第二点 N 3 按绝对尺寸对右图进行编程 点a b c的坐标是相对于零件中心位置 即程序起点OP给出的 加工点的顺序为a b c dN05 G90 N10X20Y 15N15Y20N20X 15N25X 20Y 10 4 按相对尺寸对右图进行编程 从点a到点b c d的运动为增量式移动 加工点的顺序为a b c dN05 G90 N10X20Y 15N15G91Y35N20X 35N25X 5Y 30 第二节平面选择编程指令 G17 G18 G19 一 概念 平面选择编程指令用于进行圆弧插补及刀具补偿编程时确定刀具平面 进行圆弧插补及刀具补偿编程时 上述代码必须有一个代码生效 否则会产生报警 在G41 G42有效的情况下 不能改变工件平面 在通常情况下 G17用于铣削的工件平面设定 而G18则用于车削工件平面设定 G17 XOY平面选择G18 XOZ平面选择G19 YOZ平面选择 二 功能特性 G17 G18和G19均为模态功能 G17功能为缺省功能 G17 G18和G19功能可相互注销 注意事项 必须在下列情形下进行平面选择编程功能变换 1 在G40状态下 即消刀具补偿的情况下 2 在表面轮廓几何编程中 必须在终点定义完成后 第三节主轴控制指令 一 旋转方向控制指令 1 M03 主轴逆时针方向旋转 该命令控制主轴以程序中编制的速度旋转 2 M04 主轴顺时针方向旋转 该命令控制主轴以程序中编制的速度旋转 3 M05 主轴停转指令 4 功能特性 M03和M04功能为非编码的模态前作用功能 M05功能为非编码的模态后作用功能 它是缺省功能 M03 M04和M05功能可相互注销 M00 M19和M01功能可注销M03或M04功能 5 举例 N120 MILLINGCUTTERWITHR HHELIX 调刀N130M03 主轴顺时针旋转N N220M05 主轴停N 二 主轴速度控制 1 G97 以每分钟的转数表示的主轴速度 该功能 和地址S一起编程 用以定义一个固定的主轴速度 G97功能为模态功能 该功能为缺省功能 G97功能可由G96功能予以注销 或可通过编制一个新的转速值来注销由G97编制的主轴速度 2 G96 为表面恒线速度功能 此时S表示为切削线速度 其后的数值单位为 米 每分钟 其功能特性同G97 注意 主轴旋转速度是由要求的切削速度V决定的 以米 分钟为单位的切削速度主要与下列因素有关 1 刀具材料 2 零件材料例如 切削速度V 20m min 刀具直径D 10mm 则主轴转速为 n rpm 1000 xV 3 14xD 1000X20 3 14X10 636 9rpm 三 主轴转速范围 在NUM1200系统中规定了6个主轴转速范围 通过选M40 M41 M42 M43 M44 M45等代码选择 M40到M45功能为非编码的模态前作用功能 一般常用的是M41 M42及M43 M41 50 500rpmM42 400 900rpmM43 800 4200rpm举例 N N30G97S650M41M03速度范围M41N 四 主轴定向停止指令 M19 1 功能 使主轴定向停止在一个相对于某一固定点定义的位置上 M19功能为非编码的模态前作用功能 2 编程格式 N S M03 M04 M40toM45 EC M19S 以转 分钟为单位的主轴速度 G97 M03 M04主轴旋转方向M40toM45主轴速度范围EC 该项为可选项 用以定义以度为单位的从固定点算起的角度M19 主轴定向停止 注意 在M19指令有效时 主轴可以处于旋转状态 也可以处于静止状态 如果主轴处于静止状态 则执行该指令时 主轴沿最短路径进行定位 当系统带有一个主轴传感器时 通过对M19功能进行编程可将主轴转到相对于机床制造厂商定义的固定点的任何位置 举例 在相对于起点 90度的位置实现主轴定向停止 N 调刀N120G97S500M03M42主轴旋转N130EC90M19 主轴定向停止在相对于起点 90度N 第四节圆弧插补指令 一 圆弧插补指令包括G02与G03指令 G02为顺时针圆弧插补 G03为逆时针圆弧插补 两个被控制的线性轴取决于插补平面的选择 如下图 二 选择不同平面时的句法及参数含义 1 XOY平面 G17 插补参数 I J 或R 坐标点 X Y 2 ZOX平面 G18 插补参数 I K 或R 坐标点 Z X 3 YOZ平面 G19 插补参数 J K 或R 坐标点 Y ZA X Y 终点坐标 又包括下列两种含义 采用绝对尺寸编程时 为终点坐标 G90 采用相对尺寸编程时 为位移量 G91 B I J K 为值为圆弧插补参数 用于确定在相关坐标平面上圆的中心位置 I为X坐标 J为Y坐标 K为Z坐标 可分两种情况 采用绝对尺寸编程时 圆心位置相对于程序原点而言 采用相对尺寸编程时 圆心位置相对于插补起点而言R 圆弧半径F 进给速率 三 两种编程方式 1 用圆弧半径 R 对圆弧行编程 在此种情况下 系统选择圆心角小于180 的路径 圆心角大于180 的路径也可通过对圆弧进行编程获得 但需用圆心坐标进行编程或在PGP中进行编程 如果起点和终点的距离大于编程半径的两倍 则系统将产生一个错误信息 2 通过圆心坐标对圆弧进行编程 使用I J K进行编程 当起点处和终点处的半径大于20 时 系统产生一个错误信息 圆弧ab半径为R40 起点坐标为X50 Y30 终点坐标为X100 Y70 应采用圆弧半径编程圆弧ba 已知圆弧中心点坐标X60 02 Y68 726 应采用圆心坐标编程 四 举例 在XY平面 G17 按绝对尺寸 G90 编程方式对路径a b a 进行圆弧插补编程 由a至b采用G02圆弧半径编程方式 由b至a 采用G03圆心坐标方式进行编程 N30S300M40M03N40X50Y30Z2快速定位到a点N50G01Z 2F50在Z方向上进刀2mmN60G02X100Y70R40F150 圆弧插补至点bN70G03X50Y30I60 02J68 726 圆弧插补至点a N80G00Z M05N90M02 在YZ G19 平面上 按相对尺寸 G91 编程方式对路径a b c进行圆弧插补编程 并以圆心坐标 J K 方式进行编程 如下 N30S600M40M03N40G19选择YZ平面N50G16P 刀具轴定向N60X2Y15Z55快速定位到a点N70G01X 1 5F50在X方向进刀 1 5mmN80G91G02Y20Z 20J0K 20F120 圆插补至点bN90G03Y20Z 20J20K0 圆插补至点cN110M02 注意 在NUM系统中 在进行圆弧插补编程时 采用G90及G91方式编程时 圆弧插补参数I J K的定义是不同的 区别如下 1 G90方式 I J K定义为圆弧中心点相对于编程原点的坐标值 2 G91方式 I J K定义为圆弧起点相对于圆弧中心点的矢量值 如右图所示 G90编程时 I50 J50G91编程时 I 17 5 J 30 211 圆弧起点 圆弧终点 圆弧中心 第五节三点定义圆弧插补指令 一 三点定义圆弧插补指令 G23 在NUM系统中可以采用三点定义进行圆弧插补编程 圆弧插补的方向由中间点 b 的位置及起点 a 和终点 c 决定 即 在ac线的左边为顺时针 在ac线的右边为逆时针注意 G23功能特性为非模态指令 在语句结束时 该功能可自行注销 二 编程格式及注意事项 1 编程格式及相关参数 在XY平面内 G90 G91 G23X Y I J F G90 G91 绝对或增量尺寸编程G23顺时针或逆时针圆弧插补X Y 圆弧终点坐标值I J 圆弧中间点坐标F 进给率 2 注意事项 G23语句项中不能插进其他地址 否则 系统会出现报警 例如 N G23X Y F I J 编程不正确G23定义的圆弧插补可以是绝对尺寸 G90 或增量尺寸 G91 三 与平面选择有关的语法及举例 1 句法 2 举例N130Z Z的位置N140G01XaYaF150点a 接近N150G23XcYcIbJbF100圆弧插补N160G01X Y F150 第六节螺旋线插补指令 一 螺旋线插补 螺旋线插补是由圆弧插补和直线插补合成的 沿刀具轴可以加工出给定螺距的螺纹 螺旋线插补是在三个平面内进行的 因而它可用于基本轴和第二附加轴 二 注意事项 1 螺旋线插补时 其螺距仅适用于垂直于基础插补平面的线性轴 2 通过对螺距编程 系统可确定所要求的螺纹圈数 以确保实际螺距尽可能与编程螺距相符 编程螺距则兼顾螺纹起点与终点位置 三 编程格式及相关参数意义 1 编程格式 N G17 G90 G91 G02 G03X Y Z I J R K F 2 参数意义 G17 选择XOY平面 G90 G91 绝对尺寸 相对尺寸编程G02顺时针螺旋线插补 G03逆时针螺旋线插补X Y XOY平面上的终点 G90编程方式中 表示终点坐标 G91编程方式 表示相对位移量 Z 螺旋线轴上的螺纹深度位置 I J XOY平面上X Y轴的插补中心位置 在G90编程方式中 该位置是相对于程序起点而言的 在G91编程方式中 该位置是相对于插补起点而言的 R 圆弧半径 K 在Z方向上的近似螺距 无符号值 F 以毫米 分钟或英寸 分钟为单位表示的进给速率 四 举例 按绝对尺寸编程方式 G90 对XY平面上螺旋线插补进行编程 N10G00G52Z 快速移到换刀N20 调刀N30S200M40M03N40G00XpYpZp快速定位于P点 N50G01XaYaZa 直线插补定位至起点aN60G02XbYbZbI0J0K F150 螺旋线插补定位至终点b K为螺距N G00X 第三章数控系统编程指令体系 3 4刀具功能T代码用于选刀 其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具补偿号 执行T指令 转动转塔刀架 选用指定的刀具 当一个程序段同时包含T代码与刀具移动指令时 先执行T代码指令 而后执行刀具移动指令 刀具的补偿包括刀具偏置补偿 刀具磨损补偿及刀尖圆弧半径补偿 T指令同时调入刀补寄存器中的补偿值 刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 45刀具偏置的绝对补偿形式 第三章数控系统编程指令体系 3 5准备功能G代码准备功能G指令由G后一或二位数值组成 它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹 机床坐标系 坐标平面 刀具补偿 坐标偏置等多种加工操作 G功能根据功能的不同分成若干组 其中00组的G功能 G04 G28 G29 G92 称非模态G功能 其余组的称模态G功能 第三章数控系统编程指令体系 3 5 1尺寸单位选择G20 G21G20 英制输入 G21 公制 米制 输入 其为缺省值 尺寸输入制式及其单位 第三章数控系统编程指令体系 3 5 2进给速度的单位设定G94 G95G94 F 每分钟进给 其为缺省值 G95 F 每转进给 G94对于线性轴 F的单位依据G20 G21的设定而分别为mm min或in min 对于旋转轴 F的单位为度 min G95为每转进给 即主轴转一周时刀具的进给量 F的单位依据G20 G21的设定而分别为mm r或in r 此功能只在主轴装有编码器时才能使用 第三章数控系统编程指令体系 3 5 3绝对值编程G90与相对值编程G91G90 绝对值编程 每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的 G90为缺省值 G91 相对值编程 每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的 该值等于沿轴移动的距离 绝对编程时 用G90指令后面的X Z表示X轴 Z轴的坐标值 增量编程时 用U W或G91指令后面的X Z表示X轴 Z轴的增量值 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 1所示 使用G90 G91编程 要求刀具由原点按顺序移动到1 2 3点 然后回到原点 绝对编程增量编程混合编程 图3 3 1G90 G91编程 第三章数控系统编程指令体系 3 5 4坐标系设定G92G92X Z X Z 对刀点到工件坐标系原点的有向距离 G92指令建立工件坐标系 当执行G92X Z 指令后 系统内部即对 进行记忆 并建立一个使刀具当前点坐标值为 的坐标系 系统控制刀具在此坐标系中按程序进行加工 执行该指令只建立一个坐标系 刀具并不产生运动 第三章数控系统编程指令体系 3 5 5坐标系选择G54 G59G54 G55 G56 G57 G58 G59G54 G59是系统预定的六个坐标系 可根据需要选用 加工时其坐标系的原点 必须设为工件坐标系的原点在机床坐标系中的坐标值 否则加工出的产品就有误差或报废 甚至出现危险 这六个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值 工件零点偏置值 可用MDI方式输入 系统自动记忆 工件坐标系一旦选定 后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对于坐标系原点的值 G54 G59为模态功能 可相互注销 G54为缺省值 第三章数控系统编程指令体系 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 4所示 使用工件坐标系编程 要求刀具从当前点移动到A点 再从A点移动到B点 当前点AB 图3 3 4使用工件坐标系编程 第三章数控系统编程指令体系 3 5 6直接机床坐标系编程G53G53是机床坐标系编程 绝对编程时的指令值是在机床坐标系中的坐标值 3 5 7直径方式和半径方式编程G36 直径编程G37 半径编程G36为缺省值 机床出厂一般设为直径编程 第三章数控系统编程指令体系 按同样的轨迹分别用直径 半径编程 加工图3 3 5所示工件 第三章数控系统编程指令体系 3 5 8快速定位G00G00X U Z W X Z 为绝对编程时 快速定位终点在工件坐标系中的坐标 U W 为增量编程时 快速定位终点相对于起点的位移量 G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度 从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点 不能用F 规定 快移速度可由面板上的 快速修调 修正 第三章数控系统编程指令体系 3 5 9线性进给 直线插补 G01G01X U Z W F X Z 为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标 U W 为增量编程时终点相对于起点的位移量 F 合成进给速度 G01指令刀具以联动的方式 按F规定的合成进给速度 从当前位置按线性路线 联动直线轴的合成轨迹为直线 移动到程序段指令的终点 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 6所示 用直线插补指令编程 3306N1G92X100Z10 设立工件坐标系 N2G00X16Z2M03 移到倒角延长线 N3G01U10W 5F300 倒3 45 角 N4Z 48 加工 26外圆 N5U34W 10 切第一段锥 N6U20Z 73 切第二段锥 N7X90 退刀 N8G00X100Z10 回对刀点 N9M05 主轴停止 N10M30 程序结束并复位 第三章数控系统编程指令体系 3 5 10圆弧进给 圆弧插补 G02 G03G02I K 顺时针圆弧插补X U Z W F G03R 逆时针圆弧插补X Z 为绝对编程时 圆弧终点在工件坐标系中的坐标 U W 为增量编程时 圆弧终点相对于起点的位移量 I K 圆心相对于圆弧起点的增加量 等于圆心坐标减去圆弧起点的坐标 在绝对 增量编程时都是以增量方式指定 在直径 半径编程时I都是半径值 见图3 3 8所示 R 圆弧半径 同时编入R与I K时 R有效 F 被编程的两个轴的合成进给速度 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 8G02 G03参数说明 第三章数控系统编程指令体系 圆弧插补G02 G03的判断 是在加工平面内 根据其插补时的旋转方向为顺时针 逆时针来区分的 加工平面为观察者迎着Y轴的指向 所面对的平面 见图3 3 7 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 9所示 用圆弧插补指令编程 3309N1G92X40Z5 设立工件坐标系 N2M03S400 主轴以400r min N3G00X0 到达工件中心 N4G01Z0F60 接触工件 N5G03U24W 24R15 加工R15圆弧段 N6G02X26Z 31R5 加工R5圆弧段 N7G01Z 40 加工 26外圆 N8X40Z5 回对刀点 N9M30 主轴停 主程序结束并复位 第三章数控系统编程指令体系 3 5 11倒直角加工G01X U Z W C 该指令用于直线后倒直角 指令刀具从A点到B点 然后到C点 X Z 绝对编程时 为未倒角前两相邻程序段轨迹的交点G的坐标值 U W 增量编程时 为G点相对于起始直线轨迹的始点A的移动距离 C 倒角终点C 相对于相邻两直线交点G的距离 第三章数控系统编程指令体系 3 5 12倒圆角加工G01X U Z W R 该指令用于直线后倒圆角 指令刀具从A点到B点 然后到C点 X Z 绝对编程时 为未倒角前两相邻程序段轨迹的交点G的坐标值 U W 增量编程时 为G点相对于起始直线轨迹的始点A的移动距离 R 是倒角圆弧的半径值 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 12所示 用倒角指令编程 3312N1G00U 70W 10 移到工件前端面中心 N2G01U26C3F100 倒3 45 角 N3W 22R3 倒R3圆角 N4U39W 14C3 倒边长为3等腰直角 N5W 34 加工 65外圆 N6G00U5W80 回到编程规划起点 N7M30 第三章数控系统编程指令体系 3 5 13圆弧后倒直角加工G02X U Z W R RL G03该指令用于圆弧后倒直角 指令刀具从A点到B点 然后到C点 X Z 绝对编程时 为未倒角前圆弧终点G的坐标值 U W 增量编程时 为G点相对于圆弧始点A点的移动距离 R 是圆弧的半径值 RL 是倒角终点C相对于未倒角前圆弧终点G点的距离 第三章数控系统编程指令体系 3 5 14圆弧后倒圆角加工G02X U Z W R RC G03该指令用于圆弧后倒圆角 指令刀具从A点到B点 然后到C点 X Z 绝对编程时 为未倒角前圆弧终点G的坐标值 U W 增量编程时 为G点相对于圆弧始点A点的移动距离 R 是圆弧的半径值 RC 是倒角圆弧的半径值 第三章数控系统编程指令体系 3315N1G92X70Z10 设立工件坐标系 N2G00X0Z4 到工件中心 N3G01W 4F100 接触工件 N4X26C3 倒3 45 角 N5Z 21 加工 26外圆 N6G02U30W 15R15RL 4 加工R15圆弧 并倒边长为4的直角 N7G01Z 70 加工 56外圆 N8G00U10 退刀 离开工件 N9X70Z10 返回程序起点位置 N10M05 主轴停止 N11M30 程序结束并返回到程序起点 如图3 3 15所示 用倒角指令编程 第三章数控系统编程指令体系 3 5 15螺纹切削G32G32X U Z W R E P F X Z 绝对编程时 有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标 U W 增量编程时 有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量 F 螺纹导程 即主轴每转一圈 刀具相对于工件的进给量 R E 螺纹切削的退尾量 R表示Z向退尾量 E为X向退尾量 R E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定 其为正表示沿Z X正向回退 为负表示沿Z X负向回退 使用R E可免去退刀槽 R E可以省略 表示不用回退功能 此时必须有退刀槽 根据螺纹标准R一般取2倍的螺距 E取螺纹的牙型高 P 主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 16螺纹切削参数 第三章数控系统编程指令体系 螺纹车削加工为成型车削 且切削进给量较大 刀具强度较差 一般要求分数次进给加工 第三章数控系统编程指令体系 注 1 从螺纹粗加工到精加工 主轴的转速必须保持一常数 2 在没有停止主轴的情况下 停止螺纹的切削将非常危险 因此螺纹切削时进给保持功能无效 如果按下进给保持按键 刀具在加工完螺纹后停止运动 3 在螺纹加工中不使用恒线速度控制功能 4 在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段 和降速退刀段 以消除伺服滞后造成的螺纹误差 第三章数控系统编程指令体系 3 5 16自动回参考点G28G28X U Z W X Z 绝对编程 中间点在工件坐标系中的坐标 U W 增量编程 中间点相对于起点的位移量 G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点 然后再从中间点返回到参考点 在G28的程序段中不仅产生坐标轴移动指令 而且记忆了中间点坐标值 以供G29使用 第三章数控系统编程指令体系 3 5 17自动从参考点返回G29G29X U Z W X Z 绝对编程时 为定位终点在工件坐标系中的坐标 U W 增量编程时 为定位终点相对于G28中间点的位移量 G29可使所有的编程轴以快速进给经过由G28指令定义的中间点 然后再到达指定点 通常该指令紧跟在G28指令之后 第三章数控系统编程指令体系 3 5 18暂停指令G04G04P P 暂停时间 单位为S 秒 G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作 在执行含G04的指令的程序段时 先执行暂停功能 G04可使刀具作短暂停留 以获得圆整而光滑的表面 该指令除用于切槽 钻镗孔外 还可用于拐角轨迹控制 第三章数控系统编程指令体系 3 5 19恒线速度指令G96 G97G96S G97S G96 恒线速度有效G97 取消恒线速度功能S G96后面的S值为切削的恒线速度 单位为m min G97后面的S值为取消恒线速度后指定的主轴转速 单位为r min G96为缺省值 使用恒线速度功能 主轴必须能自动变速 如 伺服主轴 变频主轴 在系统参数中已设定主轴最高限速 1800r min 第三章数控系统编程指令体系 3 5 20内 外 径切削循环G80圆柱面内 外 径切削循环G80X Z F X Z 绝对编程时 为切削终点C在工件坐标系下的坐标 增量编程时 为切削终点C相对于循环起点A的有向距离 图形中用U W表示 其符号由轨迹1和2的方向确定 该指令执行如图3 3 20所示A B C D A的轨迹动作 U W表示程序段中X Z字符的相对值 程序段中不得用U W编程 R表示快速移动 F表示以指定进给速度F移动 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 20圆柱面内 外 径切削循环 第三章数控系统编程指令体系 圆锥面内 外 径切削循环G80X Z I F X Z 绝对编程时 为切削终点C在工件坐标系下的坐标 增量编程时 为切削终点C相对于循环起点A的有向距离 图形中用U W表示 I 为切削起点B与切削终点C的半径差 其符号为差的符号 无论是绝对值编程还是增量值编程 该指令执行如图3 3 21所示A B C D A的轨迹动作 U W表示程序段中X Z字符的相对值 程序段中不得用U W编程 R表示快速移动 F表示以指定进给速度F移动 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 21圆锥面内 外 径切削循环 第三章数控系统编程指令体系 如图所示 用G80指令编程 点画线代表毛坯 3322N1M03S400N2G91G80X 10Z 33I 5 5F100 第一次循环 吃刀深3mm N3X 13Z 33I 5 5 第二次循环 吃刀深3mm N4X 16Z 33I 5 5 第三次循环 吃刀深3mm N5M30 图3 3 22G80切削循环编程实例 第三章数控系统编程指令体系 3 5 21端面切削循环G81端平面切削循环G81X Z F X Z 绝对编程时 为切削终点C在工件坐标系下的坐标 增量编程时 为切削终点C相对于循环起点A的有向距离 图形中用U W表示 其符号由轨迹1和2的方向确定 该指令执行如图3 3 23所示A B C D A的轨迹动作 U W表示程序段中X Z字符的相对值 程序段中不得用U W编程 R表示快速移动 F表示以指定进给速度F移动 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 23端平面切削循环 第三章数控系统编程指令体系 圆锥端面切削循环G80X Z K F X Z 绝对编程时 为切削终点C在工件坐标系下的坐标 增量编程时 为切削终点C相对于循环起点A的有向距离 图形中用U W表示 K 为切削起点B与切削终点C的有向距离 该指令执行如图3 3 24所示A B C D A的轨迹动作 U W表示程序段中X Z字符的相对值 程序段中不得用U W编程 R表示快速移动 F表示以指定进给速度F移动 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 24圆锥端面切削循环 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 25所示 用G81指令编程 点画线代表毛坯 3325N1G54G90G00X60Z45M03S400 选定坐标系 主轴正转 到循环起点 N2G81X25Z31 5K 3 5F100 第一次循环 吃刀深2mm N3X25Z29 5K 3 5 第二次循环 吃刀深2mm N4X25Z27 5K 3 5 第三次循环 吃刀深2mm N5X25Z25 5K 3 5 第四次循环 吃刀深2mm N6M30 第三章数控系统编程指令体系 3 5 22螺纹切削循环G82直螺纹切削循环G82X Z R E C P F X Z 绝对编程时 有效螺纹终点C在工件坐标系中的坐标 增量编程时 有效螺纹终点相对于循环起点A的有向距离 F 螺纹导程 即主轴每转一圈 刀具相对于工件的进给量 R E 螺纹切削的退尾量 R表示Z向退尾量 E为X向退尾量 R E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定 其为正表示沿Z X正向回退 为负表示沿Z X负向回退 使用R E可免去退刀槽 R E可以省略 表示不用回退功能 此时必须有退刀槽 根据螺纹标准R一般取2倍的螺距 E取螺纹的牙型高 C 螺纹头数 为0或1时切削单头螺纹 P 单头螺纹切削时 为主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角 缺省为0 多头螺纹切削时 为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 26直螺纹切削循环 第三章数控系统编程指令体系 锥螺纹切削循环G82X Z I R E C P F X Z 绝对编程时 有效螺纹终点C在工件坐标系中的坐标 增量编程时 有效螺纹终点相对于循环起点A的有向距离 I 螺纹起点B与螺纹终点C的半径差 F 螺纹导程 即主轴每转一圈 刀具相对于工件的进给量 R E 螺纹切削的退尾量 R表示Z向退尾量 E为X向退尾量 R E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定 其为正表示沿Z X正向回退 为负表示沿Z X负向回退 使用R E可免去退刀槽 R E可以省略 表示不用回退功能 此时必须有退刀槽 根据螺纹标准R一般取2倍的螺距 E取螺纹的牙型高 C 螺纹头数 为0或1时切削单头螺纹 P 单头螺纹切削时 为主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角 确省为0 多头螺纹切削时 为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 27锥螺纹切削循环 第三章数控系统编程指令体系 如图3 3 28所示 用G82指令编程 毛坯外形已加工完成 3328N1G55G00X35Z104 选定坐标系G55 到循环起点 N2M03S300 主轴正转 N3G82X29 2Z18 5C2P180F3 第一次循环切螺纹 切深0 8mm N4X28 6Z18 5C2P180F3 第二次循环切螺纹 切深0 6mm N5X28 2Z18 5C2P180F3 第三次循环切螺纹 切深0 4mm N6X28 04Z18 5C2P180F3 第四次循环切螺纹 切深0 16mm N7M30 第三章数控系统编程指令体系 3 5 23内 外 径粗车复合循环G71无凹槽内 外 径粗车复合循环G71U d R r P ns Q nf X x Z z F f S s T t d 切削深度 每次切削量 r 每次退刀量 ns 精加工路径第一程序段 即图中的AA 的顺序号 nf 精加工路径最后程序段 即图中的B B 的顺序号 x X方向精加工余量 z Z方向精加工余量 f s t 粗加工时G71中编程的F S T有效 而精加工时处于ns到nf程序段之间的F S T有效 注意 ns的程序段必须为G00 G01指令 在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中 不应包含子程序 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 29内 外径粗车复合循环 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 30G71复合循环下X U 和Z W 的符号 第三章数控系统编程指令体系 有凹槽内 外 径粗车复合循环G71U d R r P ns Q nf E e F f S s T t d 切削深度 每次切削量 r 每次退刀量 ns 精加工路径第一程序段 即图中的AA 的顺序号 nf 精加工路径最后程序段 即图中的B B 的顺序号 e 精加工余量 其为X方向的等高距离 外径切削时为正 内径切削时为负 f s t 粗加工时G71中编程的F S T有效 而精加工时处于ns到nf程序段之间的F S T有效 注意 ns的程序段必须为G00 G01指令 在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中 不应包含子程序 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 33内 外 径粗车复合循环G71 第三章数控系统编程指令体系 3 5 23端面粗车复合循环G72G72W d R r P ns Q nf X x Z z F f S s T t d 切削深度 每次切削量 r 每次退刀量 ns 精加工路径第一程序段 即图中的AA 的顺序号 nf 精加工路径最后程序段 即图中的B B 的顺序号 x X方向精加工余量 z Z方向精加工余量 f s t 粗加工时G72中编程的F S T有效 而精加工时处于ns到nf程序段之间的F S T有效 注意 ns的程序段必须为G00 G01指令 且该程序段中不应编有X向移动指令 在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中 不应包含子程序 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 35端面粗车符合循环G72 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 36G72复合循环下X U 和Z W 的符号 第三章数控系统编程指令体系 3 5 24闭环车削复合循环G73G73U I W k R r P ns Q nf X x Z z F f S s T t I X轴方向的粗加工总余量 k Z轴方向的粗加工总余量 r 粗切削次数 ns 精加工路径第一程序段 即图中的AA 的顺序号 nf 精加工路径最后程序段 即图中的B B 的顺序号 x X方向精加工余量 z Z方向精加工余量 f s t 粗加工时G73中编程的F S T有效 而精加工时处于ns到nf程序段之间的F S T有效 注意 I和 k表示粗加工时总的切削量 粗加工次数为r 则每次X Z方向的切削量为 I r k r 注意 x和 z I和 k的正负号 该指令能对铸造 锻造等粗加工已初步形成的工件 进行高效率切削 第三章数控系统编程指令体系 图3 3 39闭环车削复合循环G73 第三章数控系统编程指令体系 3 5 25螺纹车削复合循环G76G76C c R r E e A a X x Z z I i K k U d V dmin Q d P p F L c 精整次数 1 99 为模态值 r 螺纹Z向退尾长度 00 99 为模态值 e 螺纹X向退尾长度 00 99 为模态值 a 刀尖角度 二位数字 模态值 在80 60 55 30 29 和0 六个角度中选一个 x z 绝对编程时 有效螺纹终点C的坐标 增量编程时 有效螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离 i 螺纹两端的半径差 如i 0 为直螺纹 圆柱螺纹 切削方