数控铣编程 PPT课件

第三章数控铣 加工中心编程与应用基础 1 1 数控机床的坐标系 数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化 这给数控系统和机床的设计 程序编制和使用维修带来极大的便利 1 1机床坐标系 机床上固有的坐标系 1 机床坐标系的确定 1 机床相对运动的规定编程时 假定工件静止 刀具运动 实际恰相反 2 2 机床坐标系的规定在数控机床上 机床的动作是由数控装置来控制的 为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动 必须先确定机床上运动的位移和运动的方向 这就需要通过坐标系来实现 这个坐标系被称之为机床坐标系 3 右手笛卡儿直角坐标系决定标准机床坐标系中X Y Z坐标轴的相互关系 1 大拇指 X坐标 食指 Y坐标 中指 Z坐标 2 各指的指向为该坐标的正方向 3 右手螺旋定则 大拇指的指向为各坐标的正向 四指的旋转方向为旋转坐标的正向 决定围绕X Y Z坐标旋转的旋转坐标 用A B C表示 4 3 运动方向的规定 略 a 右手直角坐标系统 b X Y Z移动轴A 旋转轴数控立式铣床的坐标系返回 5 2 坐标轴方向的确定 1 Z坐标1 规定平行于主轴轴线 若没有主轴 则规定垂直于工件装夹表面 的坐标为Z坐标 2 若有几根主轴 则Z坐标平行与垂直于工件装夹表面的一根主轴 3 若主轴能摆动 在摆动范围内 Z坐标就是只与标准坐标系的一个坐标平行的坐标或是能与标准坐标系的多个坐标平行 但垂直于工件装夹表面的坐标 4 Z轴的正方向是使刀具远离工件的方向 6 2 X坐标1 在刀具旋转的机床上 若Z轴是水平的 则从主轴向工件看 从机床后面向前看 X轴的正向指向右边 若Z轴是垂直的 从主轴向立柱看 从机床正面看 对于单立柱机床 X轴的正向指向右边 对于双立柱机床 从主轴向左侧立柱看时 X轴的正向指向右边 7 Z Y X 卧式数控铣床的坐标系返回 8 Z Y X 数控龙门铣床的坐标系返回 9 2 在工件旋转的机床上 X轴的运动方向是在工件的径向并平行于横向拖板 刀具离开工件旋转中心的方向为X轴的正向 10 3 Y坐标1 确定XZ的坐标的正方向后 用右手直角坐标系确定Y坐标的方向 3 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 11 4 机床原点的设置 1 机床原点是指在机床上设置的一个固定点 即机床坐标系的原点 它在机床装配 调试时就已确定下来 是数控机床进行加工运动的基准参考点 在数控机床的使用说明书上均有说明 12 2 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 13 5 机床参考点 1 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点 2 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 坐标值已输入数控系统中 因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数 注意 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 14 3 数控机床开机时 必须先回零 即确定机床原点 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 4 为什么要返回参考点 在机床通电后 要在机床上建立唯一的坐标系 而大多数数控机床的位置反馈系统都使用增量式的旋转编码器或者增量式的光栅尺作为反馈元件 因而机床在通电开机后 无法确定当前在机床坐标系中的真实位置 所以都必须首先返回参考点 从而确定机床的坐标系原点 15 1 2编程坐标系1 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 2 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 如图所示 其中O2即为编程坐标系原点 3 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 4 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 如图所示为车削零件的编程原点 16 编程坐标系返回 17 确定编程原点返回 18 1 3加工坐标系1 4机床加工坐标系设定的实例 19 2 常用编程指令 严格按照操作的数控机床的编程说明书的规定进行编程 2 1绝对尺寸指令 G90 和增量尺寸指令 G91 1 G90 所有运动轨迹坐标点的坐标值都从某一固定的坐标原点计量 2 G91 运动轨迹的终点坐标是相对于该段轨迹的起点坐标计量 注意 1 在同一个程序里 可单独使用 也可混合使用 以不用加减计算即可得到坐标值的原则来选用 2 但在同一条程序段中 只能使用一种 不能混用 3 如果加工精度要求比较高 就选用G90 因为使用G91会产生累计误差 20 绝对尺寸 相对尺寸 G90 G00X30Y37 G91 G00X20Y25 21 假设铣刀已定位至H点 接着沿A B C D E F G 程序原点 A点 完成轮廓切削的程序如下 G90G01X18 F100 H B 用绝对值表示较方便 G91X35 Y 20 B C 用增量值表示较方便 G90X92 C D 用绝对值表示较方便 Y15 D E 用绝对值表示较方便 G91X 60 E F 用增量值表示较方便 Y 15 F G 增量值或绝对值皆方便 但沿用上单节增量指令 可不必再用G90设定为绝对值 故用增量值表示之 X 32 G 程序原点 理由同上 Y60 程序原点 A 理由同上 22 2 2坐标平面选择指令 G17 G18 G19 坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的 1 G17 选择XY平面 数铣和加工中心默认 编程时可省掉 2 G18 选择ZX平面 数车默认 编程时可省掉 3 G19 选择YZ平面 23 2 3快速点定位指令 G00 1 编程格式G00XYZ 不需指定F 其中 1 格式中可三轴联动或两轴联动或一轴联动 2 X Y Z的值为点定位后的终点坐标值 3 只要是非切削的移动 通常使用G00指令 如由机械原点快速定位至切削起点 切削完成的Z轴退刀及X Y轴的定位等 以节省加工时间 2 注意 1 以数控系统预先调定的最大进给速度移动 可以通过控制面板上的 快速进给率 按钮调整 2 快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动到目标位置 其移动速度由参数来设定 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 24 3 G00快速定位的路径a 一般都设定成斜进45 又称为非直线型定位 方式 而不以直线型定位方式移动 斜进45 方式移动时 X Y轴皆以相同的速率同时移动 再检测已定位至那一轴坐标位置后 只移动另一轴至坐标点为止 如图所示 b 若采用直线型定位方式移动 则每次都要计算其斜率后 再命令X轴及Y轴移动 如此增加计算机的负荷 反应速度也较慢 故一般CNC机床 开机大都自动设定G00以斜进45 方式移动 c 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 25 a 同时到达终点 b 单向移动至终点 G00快速定位的路径比较 26 现以上图为例说明其用法 刀具由A点快速定位至B点 用绝对值表示 G90G00X92 Y35 用增量值表示 G91G00X62 Y 25 27 2 4直线插补指令 G01 1 编程格式G01XYZF 其中 1 G01是续效指令 如相同可省略 2 X Y Z的值是直线插补的终点坐标值 3 F为进给速度 F是持续有效的指令 故切削速率相同时 下一程序段可省略 单位是mm min 4 可三轴联动或二轴联动或单轴移动 28 现以上图说明G01用法 假设刀具由程序原点往上铣削轮廓外形 G90G01Y17 F80 X 10 Y30 G91X 40 Y 18 G90X 22 Y0 X0 O A B C D E 29 2 5圆弧插补指令 G02 顺时针圆弧插补指令 G03 逆时针圆弧插补指令 1 编程格式 1 X Y平面上的圆弧 2 Z X平面上的圆弧 3 Y Z平面上的圆弧 30 圆弧切削方向的定义方式 根据右手坐标系统 视线朝向平面垂直轴的正方向往负方向看 顺时针为G02 逆时针为G03 31 其中 1 XYZ是圆弧插补的终点坐标 可用绝对值 G90 或增量值 G91 表示 2 半径法 R是圆弧半径 以半径值表示 当圆弧对应的圆心角 180 时 R是正值 当圆弧对应的圆心角 180 时 R是负值 3 圆心法 I J K是圆心相对于圆弧起点的坐标增量 在X I Y J Z K 轴上的分向量 4 选用原则 以使用较方便者 即不用计算 即可看出数值者 为取舍 当同一程序段中同时出现I J和R时 以R为优先 即有效 I J无效 32 5 若要铣削一全圆时 只能用圆心法表示 半径法无法执行 若用半径法以二个半圆相接 其真圆度误差会太大 如下图 铣削一全圆的指令写法 G02I 50 走刀方向 起点 终点 O A 33 G90G01Y12 F80 程序原点 AG02X38 158Y40 I38 158J 12 A BG91G01X11 B CG03X24 R12 C DG01X8 D EG02X10 Y 10 R10 E FG01G90Y10 F GG91X 15 Y 10 G HX 20 H IG90G03X20 158R18 I JG01X0 J 程序原点 2 编程举例现以右图为例 说明G01 G02 G03指令的用法 假设刀具由程序原点向上沿轮廓铣削 34 3 使用G02 G03圆弧切削指令时应注意下列几点 1 一般CNC铣床或MC开机后 即设定为G17 X Y平面 故在X Y平面上铣削圆弧 可省略G17指令 2 当一单节中同时出现I J和R时 以R为优先 即有效 I J无效 3 I0或J0或K0时 可省略不写 4 省略X Y Z终点坐标指令时 表示起点和终点为同一点 是切削全圆 若用半径法则刀具无运动产生 5 当终点坐标与指定的半径值非交于同一点时 会显示警示讯息 6 直线切削后面接图弧切削 其G指令必须转换为G02或G03 若再行直线切削时 则必须再转换为G01指令 这些是很容易被疏忽的 7 使用切削指令 G01 G02 G03 须先指令主轴转动 且须指令进给速率F 35 2 6刀具半径补偿指令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 a 无刀具补偿铣削外形 b 无刀具补偿铣削型腔 刀具直径8mm 36 a 有刀具补偿铣削外形 b 有刀具补偿铣削型腔 37 G41为左偏刀具半径补偿 定义为假设工件不动 沿刀具运动方向向前看 刀具在零件左侧的刀具半径补偿 见下图所示 刀具半径左补偿的判断方法 38 G42为右偏刀具半径补偿 定义为假设工件不动 沿刀具运动方向向前看 刀具在零件右侧的刀具半径补偿 见下图所示 刀具半径右补偿的判断方法 39 1 编程格式 1 G41 刀具半径左补偿 G42 刀具半径右补偿 G40 取消刀径补偿 2 程序格式 G00 G01G41 G42XYD G00 G01G40XY 其中 1 X Y的值是建立补偿直线段的终点坐标值 2 D是刀具半径补偿代号地址字 数控系统的内存地址 后跟两位数字表示 40 2 使用刀补时应注意以下事项 1 不能和G02 G03一起使用 只能与G00或G01一起使用 且刀具必须要移动 即激活刀径补正指令 必须在前一单节激活 2 程序制作时 程序中只给予刀径补正号码 如D11 D12 每一个刀径补偿号码均代表一个补偿值 此补偿值可由参数设定为铣刀的直径或半径值 使用上 一般皆设定成铣刀的半径值 而此铣刀半径值是加工时 预先由操作者键入控制系统之刀具补偿号码画面之相对应号码内 3 一般键入补正值 即铣刀半径值 皆采用正值较合理 41 3 工作过程 1 刀具半径补偿建立时 一般是直线且为空行程 以防过切 以G42为例 其刀具半径补偿建立见图所示 2 刀具半径补偿一般只能平面补偿 其补偿运动情况见图所示 3 刀具半径补偿结束用G40撤销 撤销时同样要防止过切 如图所示 42 建立刀具半径补偿 实线表示编程轨迹 点划线表示刀具中心轨迹 r等于刀具半径 表示偏移向量 43 刀具半径补偿运动 44 撤销刀具半径补偿 45 5 工作过程的注意事项1 建立补偿的程序段 必须是在补偿平面内不为零的直线移动 2 建立补偿的程序段 一般应在切入工件之前完成 3 撤销补偿的程序段 一般应在切出工件之后完成 46 6 刀具半径补偿量的改变一般刀具半径补偿量的改变 是在补偿撤销的状态下重新设定刀具半径补偿量 如果在已补偿的状态下改变补偿量 则程序段的终点是按该程序段所设定的补偿量来计算的 如图所示 47 刀具半径补偿量的改变 48 7 过切通常过切有以下两种情况 1 刀具半径大于所加工工件内轮廓转角时产生的过切 如图所示 2 刀具直径大于所加工沟槽时产生的过切 如图所示 3 综上所述 在补偿状态下 铣刀的直线移动量及内侧圆弧切削的半径值要 铣刀半径 否则补偿向量产生干涉 会有过度切削发生 故控制器命令停止执行 且显示警示号码 如图所示 49 直线移动量小于铣刀半径 50 斜沟槽底部移动量小于铣刀半径 51 内侧圆弧半径小于铣刀半径 52 8 刀具半径补偿的其他应用 1 当实际使用的刀具半径与开始加工时设定刀具半径不符合时 例如刀具重磨或磨损 仅改变D中的半径值即可 不必重新编程 2 同一把铣刀 改变键入的半径值 同一程序可进行粗 精加工 改变键入的半径值的正负号 可加工阴阳模 3 同一把刀具可有不同的D存储器单元 即可有不同的补偿设定值 便于加工 54 2 7刀具长度补偿指令1 编程格式 1 G43 刀具长度正补偿G44 刀具长度负补偿 很少使用 G49 取消刀长补偿 2 程序格式 G00 G01G43 G44ZH G49 其中 1 Z的值是指令欲定位至Z轴的坐标位置 2 H是刀具长度补偿代号地址字 数控系统的内存地址 后跟两位数字表示 注意 使用G43或G44指令刀具长度时 只能有Z轴的移动量 而且必须要Z轴移动才能补偿 若有其它轴向的移动 则会出现警示画面 55 装上刀柄及装在主轴上时 在同一基准上 刀具伸出的长度不一致 CNC铣床或MC所使用的刀具 因每把刀具的长度皆不相同 故使用每一把刀具时都必须作刀长补偿 使每一把刀加工出来的深度皆正确 相同 工件 56 57 3 子程序调用3 1M98 主程序呼叫子程序此指令置于主程序之某一程序段 当执行至M98时 控制器即从内存中呼叫M98后面所指定的子程序出来执行 执行次数大多由1 99 指令格式 M98P口口口口口口 子程序名 调用次数 58 3 2M99 子程序结束并跳回主程序此指令用于子程序最后的程序段 表示子程序结束 且命令程序执行指针跳回主程序中M98的下一程序段继续执行程序 M99指令也可用于主程序最后的程序段 此时程序执行指针会跳回主程序的第一的程序段继续执行此程序 所以此程序将一直重复执行 除非按下RESET键才能中断执行 此种方法常用于CNC铣床或MC开机后的暖机程序 如下面例子可供参考 也常用于展览会场展示用 59 CNC铣床或MC暖机程序 此程序适合无臂式ATC O8888 G91G28Z0 Z轴回归机械原点G28X0Y0 X Y轴回归机械原点M06T01 将1号刀装上主轴孔内M03S100 主轴正转100rpmG01G91X500 Y 350 F50 以50mm min进给速率移动到X500 Y 350 Z 400 Z轴向下移动X 450 Y300 X Y轴移动 60 G28Z0 Z轴归HOME点M06T07 将7号刀装上主轴Z 400 Z轴向下移动X500 Y 350 X Y轴移动Z200 Z轴向上移动X 250 Y170 X Y轴移动G28Z0 Z轴归HOME点M06T14 将14号刀装上主轴Z 400 Z轴向上移动M99 将程序执行指针跳回第一单节继续执行此程序 61 4 选择性单节删除 在程序段的最前端加一斜线 选择性单节删除指令 时 该程序段是否被执行 是由执行操作面板上的选择性程序段删除开关来决定 当此开关处于 ON 灯亮 则该程序段会被忽略而不被执行 当此开关处于 OFF 灯熄 则该程序段会被执行 所以程序中有 指令的程序段可由操作者视情况选择该程序段是否被执行 62 举例 N1 粗铣外形 M00 N2 粗铣凹槽 M00 N3 精铣外形 M00 N4 精铣凹槽以上例子 当程序段删除开关处于 ON 时 则所有的M00 程序停止指令 皆不被执行 反之设于 OFF 则全部执行 63 指令常置于程序段的最前端 若是置于程序段中的任何位置 则从 至 程序段结束 间之所有指令皆被忽略不执行 若含有 指令的程序段被读入缓冲暂存区后 再将程序段删除开关置于 ON 则此程序段因已被辨认正确无误 故会被执行 64 编程习题 65 5 FANUC0MD数控铣操作简介 A 机床面板操作机床操作面板位于窗口的右下侧 如图所示 主要用于控制机床的运动和选择机床运行状态 由模式选择旋钮 数控程序运行控制开关等多个部分组成 每一部分的详细说明见后 66 67 AUTO 进入自动加工模式 EDIT 用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序 MDI 手动数据输入 MPG 手轮方式移动台面或刀具 HOME 回参考点 JOG 手动方式 手动连续移动台面或者刀具 JOGINC 手动脉冲方式MPG 快速手轮方式 68 1 选择移动轴 正方向移动按钮 负方向移动按钮 2 当开机要回零时 分别按下 X Y Z 手动移动机床台面按钮 69 回参考点 置模式旋钮在 HOME 位置 选择各轴 按住按钮 即回参考点 70 移动手动移动机床的方法有三种 方法一 连续移动 这种方法用于较长距离的台面移动 1 置模式旋钮在 JOG 位置 2 选择各轴 按方向钮 按住按钮机床台面运动 松开后停止运动 3 用旋钮 调节移动速度 71 方法二 点动 JOG 这种方法用于微量调整 如用在对基准操作中 1 置模式旋钮在 JOGINC 位置 2 选择各轴 按按钮 每按一次 台面移动一步 3 用单步进给量控制旋钮 调节每一步移动距离 72 方法三 操纵 手脉 MPG 这种方法用于微量调整 在实际生产中 使用手脉可以让操作者容易调整自己的工作位置 1 置模式旋钮在 MPG 位置 2 旋转手轮 顺时针方向为正方向 顺时针方向为负方向 73 3 用单步进给量控制旋钮 调节手轮每转过一格的移动距离 4 用 选择被移动的轴 74 进给速度 F 调节旋钮 调节数控程序运行中的进给速度 调节范围从0 150 转动旋钮到相对应的百分比上 机床即按照改变后的进给速度运动 75 数控程序运行控制开关 程序运行开始 模式选择旋钮在 AUTO 和 MDI 位置时按下有效 其余时间按下无效 76 程序运行停止 在数控程序运行中 按下此按钮停止程序运行 程序运行M00停止 77 启动程序加工零件置模式旋钮在 AUTO 位置 选择一个数控程序按数控程序运行控制开关中的 按钮 78 机床主轴手动控制开关 手动开机床主轴正转 79 手动开机床主轴反转 手动关机床主轴 80 主轴速度调节旋钮 调节主轴速度 速度调节范围从0 120 81 手脉 手轮顺时针转 机床往正方向移动 手轮逆时针转 机床往负方向移动 82 单步执行开关 置于 ON 位置 每次执行一条数控指令 M01开关 置于 ON 位置 M01 代码有效 83 机床锁开关 置于 ON 位置 程序运行 机床各轴不运动 机床空转 置于 ON 位置 各轴以固定的速度运动 84 B 机床系统操作系统操作面板如下图所示 85 数字 字母键 数字 字母键用于输入数据到输入区域 如下图所示 系统自动判别取字母还是取数字 86 键的输入顺序是 K J I K 循环 87 编辑键 替代键 用输入的数据替代光标所在的数据 删除键 删除光标所在的数据 或者删除一个数控程序或者删除全部数控程序 插入键 把输入域之中的数据插入到当前光标之后的位置 88 修改键 消除输入域内的数据 回撤换行键 结束一行程序的输入并且换行 89 页面切换键 数控程序显示与编辑页面 位置显示页面 位置显示有三种方式 用PAGE按钮选择 参数输入页面 按第一次进入坐标系设置页面 按第二次进入刀具补偿参数页面 进入不同的页面以后 用PAGE按钮切换 90 翻页按钮 PAGE 光标移动 CURSOR 向下或向上移动光标 向下或向上翻页 91 输入键 输入键 把输入域内的数据输入参数页面或者输入一个外部的数控程序 输出键 输出键 把当前数控程序输出到计算机 92 选择一个数控程序有二种方法进行选择方法一 按编号搜索选择默模式放在EDIT按键入字母 O 按键入数子 7 键入搜索的号码 O7 按CURSOR开始搜索 找到后 O7 显示在屏幕右上角程序编号位置 NC程序显示在屏幕上 93 方法二 选择模式AUTO位置按键入字母 O 按键入字母 7 键入搜索的号码 O7 按开始搜索 O7 显示在屏幕右上角 NC程序显示在屏幕上 94 删除一个数控程序选择模式在EDIT按键入字母 O 按键入字