加工中心编程与实训.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除常用辅具1对刀器对刀器的作用是测定刀具与工件的相对位置，其形式如图所示，有对刀量块、Z轴定位器等。对刀量块的使用方法是将量块塞在刀具和工件之间，调整刀具位置，使量块处于能够在刀具和工件之间移动而不会晃动的情况下，即认为刀具长度偏置为量块标定高度。图7-29 Z轴定位器工件底面检测面如图7-29所示，Z轴定位器底面与检测面之间距离为出厂标定值，使用时，将Z轴定位器放在工件表面上，刀具与检测面接触，调节刀具位置，使表对零，此时刀具长度偏置即为Z轴定位器标定值。2寻边器寻边器又称找正器，属于高精度测量工具，用于快速、准确地设定机床主轴与工件基准面地精确位置，适用于钻床和加工中心等机床。按其工作原理的不同可分为光电式和偏心式，如图7-30所示。偏心式寻边器为上下两截，用弹簧相连，利用机械偏心的摆动幅度变化检测位置，使用时需要配合转速400600r/min，重复定位精度可达0.005mm以内。寻边器有固定端和测量端两部分组成。固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。在测量时，主轴旋转。通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，让测量端接触基准面。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，测量端会明显的偏出，出现明显的偏心状态。这是主轴中心位置距离工件基准面的距离等于测量端的半径。如图7-31所示，光电式寻边器内装电池利用与工件接触形成电流回路的方式进行位置检测，当触头与金属工件接触时，LED可发出光亮，使用时不要求主轴转动。图7-30 偏心式寻边器及其使用开始靠近找到LED内装两节5号电池直径10毫米钢球测量高度和台阶高度测量槽宽测量孔径和坐标测量直径确定基准角图7-31光电式寻边器及其使用3刀具预调仪用于刀具的长度和直径测量，其结构如图7-32所示，使用前需要先使用标准检测棒对刀具预调仪进行校准。然后测量时，将测量头接触刀尖，在LCD显示窗上读取测量值。图7-32 刀具预调仪1基座 2支柱 3X轴LCD显示窗 4X轴测量锁定钮 5Z轴LCD显示窗 6上限位块 7Z轴测量锁定钮 8测量臂 9探针头 10可换测量头 11主轴 12主轴位置锁定钮 13固定部分 14移动手柄 15主轴保持块 16OPTORS数据输出 17电池12345667891011151617141412137.2 加工中心加工工艺基础7.2.1加工中心工艺特点（1）适合于加工周期性复合投产的零件有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量不稳定，数量也难以保证。而采用加工中心首件试切完后，程序和相关生产信息可保留下来，下次产品再生产时只要很的准备时间就可开始生产。（2）适合加工高效、高精度工件。有些零件需求甚少，但属关键部件，要求精度高且工期短。用传统工艺需用多台机床协调工作，周期长、效率低，在长工序流程中，受人为影响易出废品，从而造成重大经济损失。，而采用加工中心进行加工，生产完全由程序自动控制，避免了长工艺流程，减少了硬件投资和人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的优点。（3）适合具有合适批量的工件加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应土，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争能力。加工中心适合于中小批量生产，特别是小批量生产，在应用加工中心时，尽量使批量大于经济批量，以达到良好的经济效果。随着加工中心及辅具的不断发展，经济批量越来越小，对一些复杂零件，5-10件就可生产，甚至单件生产时也可考虑用加工中心。（4）适合于加工形状复杂的零件四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及CADCAM技术的成熟发展，使加工零件的复杂程度大幅提高。DNC的使用使同一程序的加工内容足以满足各种加工要求，使复杂零件的自动加工变得非常容易。（5）加工中心还适合于加工多工位和工序集中的工件、；难测量工件。另外，装夹困难或完全由找正定位来保证加工精度的工件不适合在加工中心上生产。（6）可减少工件的装夹次数，消除因多次装夹带来的定位误差，提高加工精度。（7）在制品数量少，简化生产调度和管理。（8）使用各种刀具进行多工序集中加工，在进行工艺设计时要处理好刀具在换刀及加工时与工件、夹具甚至机床相关部位的干涉问题。（9）若在加工中心上连续进行粗加工和精加工，夹具既要能适应粗加工时切削力大、高刚度、夹紧力大的要求，又须适应精加工时定位精度高，零件夹紧变形尽可能小的要求。（10）技术复杂，对使用、维修、管理要求较高。加工中心一次性投资大，还需配置其他辅助装置，如刀具预调设备、数控工具系统或三坐标测量机等，机床的加工工时费用高，如果零件选择不当，会增加加工成本。7.2.2加工中心加工工艺分析程序编制人员在进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。此外，编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，编写出高质量的数控加工程序。1工序的划分在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。一般工序划分有以下几种方式：（1）按零件装夹定位方式划分工序由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内型定位，加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。通常以一次安装、加工作为一道工序，这种方法适合于加工内容不多的工件，加工完后就能达到待检状态。（2）以加工部位划分工序对于加工内容较多的零件可按其结构特点将加工部位分成几个部分，按照加工部位的先后顺序来划分工序。（3）按粗、精加工划分工序根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工，此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。粗精加工之间最好隔一段时间，使零件得以充分的时效处理，以保证精加工的加工精度。（4）按所用刀具划分工序为了减少换刀次数，压缩空程时间，可按使用的刀具划分工序。在一次装夹后，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。2工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行；（2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的加工精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响；（3）按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。3加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧时工件的刚性和有利于保证加工精度。加工顺序安排一般应按下列原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；（2）先进行外型加工工序，后进行内型加工工序；（3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压紧元件次数；（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。4数控加工工序与普通工序的衔接数控加工的工艺路线设计常常仅是几道数控加工工艺过程，而不是指毛坯到成品的整个工艺过程。由于数控加工工序常常穿插于零件加工的整个工艺过程中间，因此在工艺路线设计中使之与整个工艺过程协调。最好的办法是建立相互状态要求，如：留多少加工余量；定位面与定位孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态要求等。目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计的质量会直接影响零件的加工质量与生产效率。设计工艺路线时应对零件图、毛坯图认真消化，结合数控加工的特点灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。7.2.3加工中心加工工序的设计数控加工工序设计的主要任务是拟定本工序的具体加工内容、切削用量、定位夹紧方式及刀具运动轨迹，选择刀具、夹具、量具等工艺装备，为编制加工程序作好充分准备。在工序设计中应着重注意以下几个方面。1确定走刀路线和安排工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的重要依据之一，工步的划分与安排一般可根据走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要考虑下列几点：（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度；（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间；（4）要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸。Vf逆铣Vf顺铣图7-33 顺铣与逆铣此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。由于顺铣可以有效提高刀具寿命，同时数控机床的进给系统可以消除运动副间隙，因此在数控加工中常采用顺铣。如图7-33。图7-34 切入切出方式螺旋线下刀 之字形下刀行切法 环切法图7-35 内腔加工铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。如图7-34所示，铣削外表面轮廓时，铣刀在切入点和切出点应沿零件轮廓曲线的切线方向直线或圆弧切入和切出，而不应沿法向直接切入零件，以避免零件表面产生局部过切，形成接刀痕迹，以保证零件轮廓光滑。如图7-35所示，铣削内轮廓表面时，在实体零件上常采用沿之字形或螺旋线运动的方式下刀。对于内腔的粗加工多使用行切法或环切法，精加工时使用圆弧切入和切出，环切一刀光整轮廓表面。加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的平衡状态下，当进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免进给停顿。2定位基准与夹紧方案的确定在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一；（2）尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占机人工调整的方案。3夹具的选择主要考虑下列几点：（1）当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具；（2）当成批生产时，考虑采用专用夹具，但应力求结构简单；（3）夹具尽量要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀，以免产生碰撞；（4）装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具等。4刀具的选择数控加工的特点对刀具的强度及耐用度要求较普通加工严格。因为刀具的强度不好，一是刀具不宜兼做粗、精加工，影响生产效率；二是刀具的耐用度差，由要经常换刀、对刀，增加了辅助时间，也容易在工件轮廓上留下接刀刀痕，影响工件表面质量。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。选择立铣刀加工时，刀具的有关参数，推荐按经验数据选取。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工飞机上一些变斜角零件加镶齿盘铣刀，适用于在五坐标联动的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近十倍，并可获得好的加工精度。在如何配置刀具、辅具方面应掌握一条原则：质量第一，价格第二。只要质量好，耐用度高，即使价格高一些，也值得购买。工艺人员还要特别注意国内外新型刀具的开发成果，以便适时采用。刀具确定好以后，要把刀具规格、专用刀具代号和该刀所要加工的内容列表记录下来，供编程时使用。5确定对刀点与换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点。在编程时不管实际上是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看作静止，而刀具在运动。对刀点可以设在被加工零件上，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸联系的夹具上的某一位置。选择对刀点时要考虑到找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检查方便、可靠。具体选择原则如下：（1）刀具的起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点，以提高零件的加工精度；（2）对刀点应选在便于观察和检测，对刀方便的位置上；（3）对于建立了绝对坐标系统的数控机床，对刀点最好选在该坐标系的原点上，或者选在已知坐标值的点上，以便于坐标值的计算。对刀误差可以通过试切加工结果进行调整。换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中间要自动换刀。为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的外面一定距离的地方，并要有一定的安全量。6确定切削用量数控切削用量主要包括切削深度（背吃刀量）、主轴转速及进给速度等，对粗精加工、钻、铰、镗孔与攻螺纹等的不同切削用量都应编入加工程序。上述切削用量的选择原则与通用机床加工相同，具体数值应根据数控机床使用说明书和金属切削原理中规定的方法及原则，结合实际加工经验来确定。7.3 加工中心编程概述7.3.1加工中心编程的特点具有丰富的孔加工循环以及镜像、缩放、旋转功能，可以使某些复杂的编程工作简化。对于结构复杂的零件，常采用宏编程或自动编程。刀具的补偿除了半径补偿外还有长度补偿，需要把握建立和取消刀补时的刀具运动轨迹，避免加工错误或撞刀。在移动刀具时要考虑其他坐标方向是否会发生干涉。需要注意刀具的切入和切出方式，避免局部过切。规划刀具轨迹时，尤其是对于零件表面和型腔的加工，注意避免局部欠切削造成残留。可以自动换刀，完成多种类型的加工，自动化程度高，但是要注意程序中刀具的选择和刀补的设定，同时还应规划好刀具在刀库中的排列顺序以及刀具的校调。7.3.2加工中心机床坐标系1机床坐标系根据数控机床坐标系的判定规则，可以判定加工中心的坐标轴方向如图7-36所示。图7-36 立式加工中心坐标系ZYXXYZZ轴平行于主轴轴线，刀具远离工件方向为坐标轴正向。X轴从主轴看向机床立柱，观察则的右手方向为坐标轴正向。Y轴于X轴、Y轴垂直，以右手定则判定该坐标轴正向。需要注意的是在机床上，各坐标轴的正方向均是指刀具相对于工件的运动正方向，如果描述的是工件相对于刀具的运动，则使用X、Y、Z来描述，无论采用哪种描述，在编程时一律按刀具相对工件发生运动的情况进行处理，即使用X、Y、Z坐标方向来描述加工运动。2机床零点和机床参考点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点，在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置上电时并不知道机床零点位置，每个坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。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。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过设置参数可以指定机床参考点到机床零点的距离，机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置。找到所有坐标轴的参考点，数控装置就建立起了机床坐标系。机床坐标轴的有效行程范围是由软件限位来界定的，其值由制造商定义。3工件坐标系、程序原点和对刀点工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点作为原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件，一般情况下，对于以坐标式尺寸标注的零件，程序原点应选在尺寸标注的基准点。对于对称零件或以同心圆为主的零件，程序原点应选在对称中心线或圆心上。Z轴的程序原点通常选在工件的上表面。对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。对刀点可与程序原点重合，也可位于任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。数控装置可以将相对于程序原点的任意点的坐标转换为相对于机床零点的坐标，加工开始时要设置工件坐标系，可以在程序中用G92指令建立工件坐标系，也可以在对刀时预置G54G59的工件坐标系，在程序中用指令G54G59可选择相应的工件坐标系使用。7.3.3刀具补偿功能1刀具的半径补偿（G40、G41、G42）格式：说明：G17、G18、G19：指定刀具半径补偿平面，投影到补偿平面上的刀具轨迹得到半径补偿。G40：取消刀具半径补偿。G41：刀具半径左补偿（在刀具前进方向左侧补偿），图7-37所示。G42：刀具半径右补偿（在刀具前进方向右侧补偿），图7-37所示。G00、G01：建立和取消刀具半径补偿运动类型。X_、Y_、Z_：建立或取消刀具半径补偿的运动终点坐标。D_：刀具半径补偿号，D00D99它代表了刀补表中对应的半径补偿值。G40、G41、G42都是模态代码可相互注销，刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消的方式下进行。建立和取消刀具半径补偿，必须是在G00/G01的运动之后，刀具才发生位置偏移，编程时按照零件的实际轮廓编程。使用刀补功能时应注意以下几点：（1）在带刀补加工时，不能有连续两段Z向移动指令。（2）应避免带刀补进行锐角内切加工。（3）尽量避免直线于圆弧的锐角切入和切出。（4）建立刀补或取消刀补的前一程序段不能有Z轴移动。图7-38 刀具半径补偿内轮廓编程图7-37 刀具半径补偿右补偿G42左补偿G41ffVV例7-1：加工图7-38所示内轮廓面，用刀具半径补偿指令编程。7001G17 G90 G54 G00 X0 Y0 Z100；采用G54方式建立工件坐标系S600 M03；X80 Y60 Z2；G01 Z-3 F100；G42 X60 X40 D01；刀具半径右补偿建立X30；G02 X20 Y50 I0 J10；加工B、C间R10圆弧G01 Y80；G02 X30 Y90 I10 J0；加工D、E间R10圆弧G01 X90；G02 X120 Y60 I0 J-30；加工F、G间R30圆弧G01 Y20； G02 X110 Y10 I-10 J0；加工H、I间R10圆弧G01 X70；G02 X60 Y30 I0 J10；加工J、K间R10圆弧G01 Y40； G40 X80 Y60；刀具半径补偿取消G00 Z100； 103040352010R15R10-10-10O刀心实际运动轨迹编程轨迹XY图7-39 刀具半径补偿外轮廓编程M05；M30；例7-2：考虑刀具半径补偿，编制图7-39所示零件的加工程序，要求按箭头所指示的路径进行加工，设加工开始时刀具距离工件上表面50mm。%7002G17G90G54G00X-10Y-10Z50；M03S900；G42G00X0Y10D01；建立刀补G01Z-10F150；下刀X30；加工直边G03X40Y20I0J10；加工R10圆弧G02X25Y35I0 J15；加工R15圆弧G01X10Y20；加工斜边Y0；加工直边G40X-10Y-10；取消刀补G00Z50M05；抬起刀，主轴停转M30；程序复位2刀具的长度补偿（G43、G44、G49）格式：说明：G17、G18、G19：指定刀具长度补偿方向所垂直的平面。G49：取消刀具长度补偿。G43：刀具长度正补偿（补偿轴终点加上偏置值）。G44：刀具长度负补偿（补偿轴终点减去偏置值）。G00、G01：建立和取消刀具半径补偿运动类型。X_、Y_、Z_：建立或取消刀具半径补偿的运动终点坐标。H_：刀具长度补偿号，H00H99它代表了刀补表中对应的长度补偿值。G43、G44、G49都是模态代码可相互注销。垂直于G17/G18/G19所选平面的轴，受到长度补偿。长度补偿偏置号改变时，新的偏置值并不累加到原有偏置值上。例如：设H01的偏置值为20，H02的偏置值为30，则：G90G43G00Z100H01；刀具编程点位于Z坐标为120处。G43Z100H02；刀具编程点位于Z坐标为130处。图7-40 刀具长度补偿编程Y306080OX200150120补偿值353018322编程高度实际高度加工起始面刀具初始位置ZX例7-3：考虑刀具长度补偿，编制如图7-40所示零件的加工程序，要求按箭头所指示的路径进行加工。%7003G91G17G54G00X120Y80M03S600G43H01Z-32G01Z-21F300G04P2G00Z21X30Y-50G01Z-41G00Z41X50Y30G01Z-25G04P2G49G00Z57X-200Y-60M05M307.3.4加工中心的对刀1工件坐标系建立及对刀分析工件坐标系的建立可采用G92方式，或采用G54G59方式，在此介绍常用的G54方式。（1）工件坐标系原点在工件中心：用对称分中法找正（2）原点在工件某角，如果四边均为精基准，或要求被加工形状与工件毛坯有较高位置度要求，则采用先对称分中，后平移原点的方法；若工件只有两侧面为精基准，则采用单边推算法。2X，Y轴对刀以工件坐标系原点在工件中心为例：（1）装夹工件，将找正器装上主轴，主轴旋转；（2）运动找正器靠近工件X负向侧面，移动到大致位置后，可采用增量方式移动机床，或采用手轮方式，使寻边器测量端晃动幅度逐渐减小，直至固定端与测量端的中心线重合，若此时再进行增量或手轮方式的小幅度进给时，寻边器的测量端突然大幅度偏移，即认为此时寻边器与工件恰好吻合。记下寻边器与工件恰好吻合时CRT界面中的X坐标，此为基准工具中心的X坐标，记为；（3）运动找正器靠近工件X正向侧面，采用上述相同方法，得到；（4）分别在Y正、负向侧面找正，方法同上，得到、；（5）计算，将结果输入G54坐标系的X，Y中。3Z轴对刀加工中心对Z轴对刀时采用的是实际加工时所要使用的刀具。（1）加工中心坐标系Z向找正（单刀加工）加工中心单刀时，其作用同铣床加工，不存在长度补偿问题，步骤如下：拆下寻边器，换上将用于加工的刀具；运动刀具到工件正上方，用块规或Z轴定位器测量刀具与工件之间的距离，记录下当前机床坐标系的Z轴坐标值Z。将Z扣除块规或Z轴定位器高度值，然后将测量结果输入G54坐标系的Z项中。如图7-41。通过对刀得到的坐标值（X，）即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。（2）加工中心多刀加工时坐标系Z向找正图7-41 单刀时G54方式加工中心多刀加工时根据实际需要及对刀装置不同，其对刀方法稍有差别，但其基本原理是一致的，现介绍常用的两种方法：图7-42 多刀时G54方式方法一步骤如下：多刀加工对刀时，X、Y向对刀同上，将G54坐标系的X、Y输入偏置值，Z项置零。如图7-42所示。1）2）将用于加工的刀具换上主轴，运动刀具到工件正上方，用块规或Z轴定位器测量刀具与工件之间的距离，记录下当前机床坐标系的Z轴坐标值；图7-43 长度补偿值的输入3）将扣除块规或Z轴定位器高度值，然后将测量结果输入长度补偿值中；4）将用于加工的刀具换上主轴，操作同上，依此类推，将扣除块规或Z轴定位器高度值，然后将测量结果输入机床长度补偿存储器中。如图7-43所示。5）编辑程序时，可采用如下方法补偿：G91G28Z0M06TiG43H01G90G54G00X0Y0Z100方法二步骤如下：1）事先在刀具测量仪上测量并记录刀具（连刀柄）长度、；2）对刀时，将上述刀具选择其一（如）装上主轴，通常选用粗加工或精加工端铣刀；3）运动刀具到工件正上方，用块规或Z轴定位器测量刀具与工件之间的距离，记录下当前机床坐标系的Z轴坐标值；4）将扣除块规或Z轴定位器高度值，再扣除的长度，然后将计算结果输入G54的Z项中；（X、Y对刀同上） 5）将各刀长度、分别填入机床长度补偿存储器、中；6）编程方法及刀具长度补偿调用格式同上。方法一简便，无需购买额外测量设备，但当加工程序刀具较多时，稍嫌麻烦，每次更换零件需要多次重复对刀。方法一的改进方法：1）若对刀时所用量块高度为100mm，则将G54中的Z值设为-100，机床长度补偿存储器、中直接输入当前刀具用块规对刀时Z向的测量值，从而避免了每次的扣除计算。2）更换零件导致Z向高度变化时，可将Z向增量填入G54的Z项中，或者填入扩展坐标系，实现刀具整体上（下）平移。注意：测量记录、及、时，必须到机床坐标系中读取。7.4 加工中心编程指令7.4.1加工中心的G功能指令华中世纪星HNC21M数控装置G功能指令见表7-3。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。表7-3HNC21型加工中心准备功能一览表G指令组功能参数（后续地址字）G0001快速定位X_Y_Z_G01直线插补X_Y_Z_G02顺圆插补X_Y_Z_I_J_K_ 或 X_Y_Z_R_G03逆圆插补X_Y_Z_I_J_K_ 或 X_Y_Z_R_G0400暂停P_G0716虚轴指定X_Y_Z_G0900准停校验G1702平面选择G18平面选择G19平面选择G2008英寸输入G2108毫米输入G22脉冲当量G2403镜像开X_Y_Z_G25镜像关G2800返回到参考点X_Y_Z_G29由参考点返回X_Y_Z_G4009刀具半径补偿取消G41左刀补D_G42右刀补D_G4310刀具长度正向补偿H_G44刀具长度负向补偿H_G49刀具长度补偿取消G5004缩放关G51缩放开X_Y_Z_P_G5200局部坐标系设定G53直接机床坐标系编程G5411工件坐标系1选择G55工件坐标系2选择G56工件坐标系3选择G57工件坐标系4选择G58工件坐标系5选择G59工件坐标系6选择G6000单方向定位X_Y_Z_G6112精确停止校验方式G64连续方式G6500子程序调用P_G6805旋转变换X_Y_Z_P_G69旋转取消X_Y_Z_P_Q_R_I_J_K_G7306快速钻深孔循环X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_G74反攻丝循环X_Y_Z_R_P_F_L_G76精镗循环X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_G80固定循环取消G81定心钻循环X_Y_Z_R_F_L_G82带停顿的钻孔循环X_Y_Z_R_P_F_L_G83钻深孔循环X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_G84攻丝循环X_Y_Z_R_P_F_L_G85镗孔循环X_Y_Z_R_P_F_L_G86镗孔循环X_Y_Z_R_F_L_G87反镗循环X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_G88镗孔循环X_Y_Z_R_P_F_L_G8906镗孔循环X_Y_Z_R_F_L_G9013绝对值编程G91增量值编程G9200工件坐标系设定X_Y_Z_G9414每分钟进给G95每转进给G9815固定循环返回起始点G99固定循环返回到R点100组中的G代码是非模态的，其他组的G代码是模态的。2标记者为缺省值。1. 尺寸单位设定（G22）格式：G22说明：脉冲当量输入制式G22为模态功能，可与G20、G21相互注销，当在程序中出现G22，以后出现的坐标字后数值为在该坐标方向上得到的脉冲个数。由于在数控机床上，伺服系统的动作是由数控装置发出的脉冲来控制的，单个脉冲所能实现的机床运动被称为脉冲当量。所以机床在这个坐标方向上的运动量的大小是脉冲个数与该方向上脉冲当量的乘积。2. 局部坐标系设定（G52）格式：G52X_Y_Z_说明：X_、Y_、Z_：局部坐标系原点在当前工件坐标系中的坐标值。G52指令能在所有的工件坐标系（G92、G54G59）内形成子坐标系即局部坐标系，设定局部坐标系后，工件坐标系和机床坐标系保持不变。G52指令为非模态指令，在含有G52指令的程序段中，绝对值编程方式的指令值就是在该局部坐标系中的坐标值。在缩放及旋转功能下不能使用G52指令，但在G52下能进行缩放及坐标系旋转。3. 单方向定位（G60）格式：G60X_Y_Z_说明：X_、Y_、Z_：单向定位终点。单向定位终点在G90时为终点在工件坐标系中的坐标，在G91时为终点相对于起点的位移量。单方向定位过程各轴先快速运动定位到一中间点，然后以一固定速度移动到定位终点。各轴的定位方向（从中间点到定位终点的方向）以及中间点与定位终点的距离由机床参数（单向定位偏移值）设定，当该参数值0时定位方向为正。G60指令仅在其被规定的程序段中有效。4. 螺旋线插补（G02、G03）格式：说明：X_、Y_、Z_：其中由G17/G18/G19平面选定的两个坐标为螺旋线在该面投影形成的圆弧终点，意义同圆弧进给。第三个坐标是与选定平面相垂直的螺旋线轴的终点，其余参数的意义同圆弧进给，图7-44。该指令对另一个不在圆弧平面上的坐标轴施加运动指令，对于任何小于360度的圆弧都可附加任一数值的单轴指令，从而形成螺旋线运动。图7-45 正弦线插补ZYO6050100图7-44 螺旋线插补ZYX起点螺旋线终点圆弧终点Z_5. 虚轴指定（G07）及正弦线插补格式：G07X_Y_Z_说明：X_、Y_、Z_：坐标字后跟数字0，则该轴为虚轴。坐标字后跟数字1则该轴为实轴。G07为虚轴指定和取消指令，为模态指令。如果某轴为虚轴，则此轴只参加计算而不发生运动。虚轴仅对自动操作有效对手动操作无效。用G07可实现正弦曲线插补，方法是在螺旋线插补前将参加圆弧插补的某一轴指定为虚轴则螺旋线插补就变为正弦线插补。下面的程序段实现如图7-45所示的正弦曲线插补运动。G90G00X-50Y0Z0；运动到螺旋线起点G07X0G91；设X轴为虚轴G03X0Y0I0J50Z60F800；螺旋线插补变为正弦线插补6. 棱角处理（1）准停检验（G09）格式：G09说明：一个包括G09的程序段在继续执行下一个程序段前，准确停止在本程序段的终点。G09为非模态指令，仅在其被规定的程序段中有效。该功能用于加工尖锐的棱角。（2）段间过渡方式（G61、G64）格式：G61说明：G61：精确停止检验格式：G64说明：G64：连续切削方式G61、G64为模态指令，可相互注销，G64为缺省值。在G61后的各程序段，编程轴都要准确停止在程序段的终点，然后再继续执行下一程序段。在G64之后的各程序段，编程轴刚开始减速时，未到达所编程的终点就开始执行下一程序段。但在定位指令（G00 G60）或有准停校验（G09）的程序段中，以及在不含运动指令的程序段中，进给速度仍减速到0才执行定位校验。G61与G09的区别在于G61为模态指令，如图7-46所示，G61方式的编程轮廊与实际加工出的轮廓相符。G64方式的编程轮廓与实际加工出的轮廓不同，其差别程度取决于进给速度的大小及两路径间的夹角，进给速度越大其差别越大。图7-46 段间过渡编程轨迹编程轨迹实际轨迹实际轨迹YYXX（a）G64连续切削（b）G61精确停止7.4.2简化编程指令1镜像功能（G24、G25）格式：G24X_Y_Z_M98P_G25X_Y_Z_说明：G24：建立镜像G25：取消镜像X_、Y_、Z_：镜像位置M98P_：调用加工子程序G24、G25为模态指令，可相互注销，G25为缺省值。当工件相对于某一轴具有对称形状时，可以利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分，这就是镜像功能。当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。例7-4：使用镜像功能编制如图7-47所示轮廓的加工程序，削深度5mm，工件坐标系原点位于工件上表面中心。7004G17 G91 G54 G00 X0 Y0 Z50 ；建立工件坐标系M03 S600 ；图7-47 镜像功能M98 P100 ；加工G24 X0 Y ；轴镜像，镜像位置为X=0M98 P100 ；加工G24 Y0 ；X、Y 轴镜像，镜像位置为(0，0)M98 P100 ；加工G25 X0 ；X 轴镜像继续有效，取消Y 轴镜像M98 P100 ；加工G25 Y0 ；取消镜像M05M30%100 ；子程序(的加工程序)：G41 G00 X20 Y8 D01； OAY2 ；A BG43 Z48 H01 ；Z 接近工件上表面G01 Z7 F300； Z 进刀Y50 ；B CX20 ；C DG03 X20 Y20 I20 J0 ；D EG01 Y20 ；E FX50 ；F GG00 Z55； Z 退刀G40 X10 Y20； 回到OM992缩放功能（G50、G51）格式：G51X_Y_Z_P_M98P_G50说明：G51：建立缩放G50：取消缩放X_、Y_、Z_：缩放中心坐标值P_：缩放倍数M98P_：调用加工子程序G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。在G51后运动指令的坐标值以X_、Y_、Z_为缩放中心，按P_规定的缩放比例进行计算。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。图7-48 缩放加工YXXZOO（10,10）（25,25）（40,40）-10-5-151012.5EABCD例7-5：使用缩放功能，编制如图7-48所示轮廓的加工程序，已知四边形ABCD，缩放的图形缩放中心为E，缩放系数为0.83、0.67倍。%7005G90G54G17M03S600F300G43G00Z4H01；建立长度补偿X25Y25；移动到缩放中心#51=9；给51号全局变量赋值G51X25Y25P0.67；缩放M98P100；加工G50；取消缩放#51=14；给51号全局变量赋值G51X25Y25P0.83；缩放M98P100；加工G50；取消缩放#51=19；给51号全局变量赋值M98P100；加工G49G00Z100；取消长度补偿X0Y0；刀具返回M05；主轴停止M30；程序复位%100G91G42G00X-25Y-15D01；半径右补偿Z-#51；下刀G01X40Y30X-30Y-40G00Z#51；抬刀G90G40X25Y25；取消半径补偿M99；子程序返回3旋转变换（G68、G69）格式：说明：G68：建立旋转。G69：取消旋转。X_、Y_、Z_：旋转中心的坐标值。P_：旋转角度，0360度。M98P_：调用加工子程序。G68、G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。在有刀具补偿的情况下，先旋转后进行刀具半径补偿和刀具长度补偿。在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。如图7-49所示零件，在加工均布的8个槽时可以使用旋转功能，方法是编制加工一个槽的子程序，利用旋转指令可以依次加工各个孔槽。这样就可以简化编程工作。例7-6：如图7-49所示零件，编制加工8个均布槽的加工程序，槽宽5mm，深10mm。采用直径为10mm的铣刀。%7006；主程序G17图7-49 旋转加工XY1018G90G54S1200M3F50；启动主轴G00X0Y0Z10；移动至起始点M98P0033；加工G68X0Y0P45；旋转45度M98P0033；加工G68X0Y0P90；旋环90度M98P0033；加工G68X0Y0P135；旋转135度M98P0033；加工G68X0Y0P180；旋转180度M98P0033；加工G68X0Y0P225；旋转225度M98P0033；加工G68X0Y0P270；旋转270度M98P0033；加工G68X0Y0P315；旋转315度M98P0033；加工G69；取消旋转G00Z250；升起刀具M30；程序复位%0033；槽加工子程序G00X12.5Y0Z2；移动至加工起始点G01X25.5Z1；之字形下刀X12.5Z0X15.5Z-1X12.5Z-2X15.5Z-3X12.5Z-4X15.5Z-5X12.5Z-6X15.5Z-7X12.5Z-8X15.5Z-9X12.5Z-10X15.5；加工槽底G00Z10；升起刀具X0Y0；返回起始点M99；返回主程序7.4.3 固定循环数控加工中某些加工动作循环已经典型化，例如：钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序并存储在内存中，可以使用称为固定循环的一个G代码程序段调用，从而简化编程工作。调用固定循环时，保存系统模态值，即固定循环子程序不修改系统模态。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80G89，通常由下述6个动作构成，如图7-50所示。（1）X、Y轴定位。（2）定位到R点（定位方式取决于上次是G00还是G01）。（3）孔加工。（4）在Z点的动作。（5）退回到R点（参考点）。（6）快速返回到初始点。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标G90和相对坐标G91表示