数控铣床编程基础.doc

3.1 数控铣床编程基础标题：数控铣床编程基础4课时一、教学目的：明确数控铣床的主要功能，掌握数控铣床坐标系的设定规则，理解对刀的概念，掌握数控铣床基本的编程指令。二、教学安排：（一）旧课复习内容： 数控机床坐标系的设定规则（5分钟）（二）新课教学知识点与重点、难点： 第1节 数控铣床编程基础 一、数控铣床的主要功能（了解） 二、数控铣床坐标系和参考点 机床坐标系和参考点（理解） 工件坐标系和坐标原点（理解） 三、机床坐标系和工件坐标系之间的联系（理解） 对刀概念（理解）第2节 数控铣床基本G指令 G92、G54G59、G17、G18、G19、G90、G91、G28、G29（重点、掌握）三、新课内容：3.1 数控铣床编程基础第1节 数控铣床编程基础数控铣床具有丰富的加工功能和较宽的加工工艺范围，面对的工艺性问题也较多。在开始编制铣削加工程序前，一定要仔细分析数控铣削加工工艺性，掌握铣削加工工艺装备的特点，以保证充分发挥数控铣床的加工功能。 一、数控铣床的主要功能各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。1、 点位控制功能此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。2、 连续轮廓控制功能此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。3、 刀具半径补偿功能此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。4、 刀具长度补偿功能此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。5、 比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。6、 旋转功能该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。7、 子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。8、 宏程序功能该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。二、数控铣床坐标系和参考点图3.1.1 (a) 立式数控铣床； (b) 卧式数控铣床三、机床坐标系和工件坐标系之间的联系 当工件安装在机床上以后，机床坐标系和工件坐标系的原点是绝对不可能重合的，工件的原点相对于机床的原点，在X、Y、Z方向有位移量，通过对刀操作可以测定。 因此，编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点，建立编程坐标系，计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。 对加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，确定加工原点的位置，并在数控系统中给予设定(即给出原点设定值)，这样数控机床才能按照准确的加工位置进行加工。 数控操作人员确定工件原点相对机床原点的操作过程，称为对刀。第2节 数控铣床基本G指令在这一部分中，将以FANUC-0MC数控系统为基础，介绍数控铣床程序编制的基本方法。该系统的主要特点是：轴控制功能强，其基本可控制轴数为X、Y、Z三轴，扩展后可联动控制轴数为四轴；编程代码通用性强，编程方便，可靠性高。常用文字码及其含义见表3.1。表3.1 常用文字码及其含义功能 文字码 含义 程序号 O：ISO/: EIA 表示程序名代号(19999) 程序段号 N 表示程序段代号(19999) 准备机能 G 确定移动方式等准备功能 坐标字X、Y、Z 、A、C 坐标轴移动指令(99999.999mm) R 圆弧半径(99999.999mm) I、J、K 圆弧圆心坐标(99999.999mm) 进给功能 F 表示进给速度(11000mm/min) 主轴功能 S 表示主轴转速(09999r/min) 刀具功能 T 表示刀具号(099) 辅助功能 M 冷却液开、关控制等辅助功能(099) 偏移号 H 表示偏移代号(099) 暂停 P 、X 表示暂停时间(099999.999s) 子程序号及子程序调用次数 P 子程序的标定及子程序重复调用次数设定(19999) 宏程序变量 P、Q、R 变量代号 1、G92 -设置加工坐标系编程格式：G92 X Y ZG92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。若程序格式为G92 X a Y b Z c则将加工原点设定到距刀具起始点距离为X= -a ，Y= -b ，Z= -c的位置上。 例：G92 X20 Y10 Z10其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如图3.1.2所示。图3.1.2G92 设置加工坐标系2、G53 -选择机床坐标系 编程格式：G53 G90 X Y Z ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。 例：G53 G90 X-100 Y-100 Z-20则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图3.1.3所示。图3.1.3G53 选择机床坐标系3、G54、G55、G56、G57、G58、G59 选择16号加工坐标系图3.1.4设置加工坐标系这些指令可以分别用来选择相应的加工坐标系。编程格式：G54 G90 G00 (G01) X Y Z (F) ；该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。 例：在图3.1.4中，用 CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系： G54：X-50Y-50Z-10 G55：X-100Y-100Z-20 这时，建立了原点在O的G54加工坐标系和原点在O的G55加工坐标系。若执行下述程序段： N10G53G90X0Y0Z0 N20G54G90G01X50Y0Z0F100 N30G55G90G01X100Y0Z0F100则刀尖点的运动轨迹如图3.1.4中OAB所示。注意事项（1）G54与G55G59的区别G54G59设置加工坐标系的方法是一样的，但在实际情况下，机床厂家为了用户的不同需要，在使用中有以下区别：利用G54设置机床原点的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示为G54的设定值，且符号均为正；利用G55G59设置加工坐标系的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示零值。（2）G92与G54G59的区别G92指令与G54G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。（3）G54G59的修改G54G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI 方式修改。（4）应用范围本课程所列加工坐标系的设置方法，仅是FANUC系统中常用的方法之一，其余不一一例举。其它数控系统的设置方法应按随机说明书执行。4、常见错误当执行程序段“G92 X 10 Y 10”时，常会认为是刀具在运行程序后到达X 10 Y 10 点上。其实， G92指令程序段只是设定加工坐标系，并不产生任何动作，这时刀具已在加工坐标系中的 X10 Y10点上。G54G59指令程序段可以和G00、G01指令组合，如G54 G90 G01 X 10 Y10时，运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。 程序段运行后，无论刀具当前点在哪里，它都会移动到加工坐标系中的X 10 Y 10 点上。5、坐标平面选定G17 XY平面， G18 ZX平面， G19 YZ平面6、参考点控制指令（1）、自动返回参考点 G28格式： G28 X _ Y _ Z _其中，X、Y、Z 为指定的中间点位置。（2）、自动从参考点返回G29格式： G29 X _ Y _ Z 其中，X、Y、Z 为指令的定位终点位置。7、单位的设定尺寸单位选择G20，G21，G22格式：G20 英制 G21 公制 G22 脉冲当量8、快速定位指令G00格式：G00 X_Y_Z_ 其中，X、Y、Z、为快速定位终点，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。9、直线进给指令G01 格式： G01 X _Y_ Z_ F_ 其中，X、Y、Z为终点，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。10、圆弧进给指令 G02：顺时针圆弧插补 G03：逆时针圆弧插补指令格式：或结合生产实际，用实物、图表直观教学，把课堂设在生产现场授课中在生产现场结合实物讲解利用仿真加工软件教学举例说明+模拟加工对比教学利用仿真加工软件教学举例说明+模拟加工四、新课小结：1、铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。所以数控铣床的编程在整个数控编程的学习中占有非常重要的位置。2、由于数控铣中没有直径编程和半径编程，前置车刀和后置车刀等区别，所以数控铣的编程比数控车编程容易理解，学习的过程中可以结合数控车编程进行理解。分析总结五、作业：1、数控铣床的类型有哪