数控技术编程课题

.,1,数控铣常用编程指令数控镗铣床编程应注意的几个问题1.安全高度的确定对于铣削加工，起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面一个安全高度，以保证刀具在停止状态时，不与加工零件和夹具发生碰撞。在安全高度位置，刀具中心（或刀尖）所在的平面也称为安全面。,安全面,工件上表面,安全高度,.,2,2.进刀、退刀方式的确定对于铣削加工，刀具切入工件的方式，不仅影响加工质量，同时直接关系到加工的安全。一般进、退刀位置选在不太重要的位置，并且使刀具沿零件的切线方向进刀和退刀，以免产生刀痕。对于二维轮廓加工，要求从侧向进刀或沿切线方向进刀和退刀，尽量避免垂直进刀和退刀,零件面,毛坯面,G01进刀线(G42补偿),起刀点(G40),G42补偿,G01进刀线(G40取消G42),退刀点(G40),距离应大于刀具半径,G00,G01,零件面,毛坯面,G42补偿,.,3,HNC-21M系统G代码在数控镗铣中的应用,一、有关坐标和坐标系的指令（1）、绝对值编程G90与增量值编程G91格式：G90GXYZG91GXYZ,注意:铣床编程中增量编程不能用U、V、W.如果用就表示为U轴、U轴、W轴.选择合适的编程方式可使编程简化。当图纸尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对方式编程较为方便。当图纸尺寸是以轮廓顶点之间的间距给出时，则采用增量方式编程较为方便。,.,4,有关单位的设定(1)尺寸单位选择G20，G21，G22格式：G20G21G22说明：G20：英制输入制式；G21：公制输入制式；G22：脉冲当量输入制式。3种制式下线性轴、旋转轴的尺寸单位如表,3种制式下线性轴、旋转轴的尺寸单位如表,.,5,(2)进给速度单位的设定G94、G95格式：G94F_；G95F_；说明：G94：每分钟进给；G95：每转进给。G94为每分钟进给，F之后的数值直接指定刀具每分钟的进给量。对于线性轴，F的单位依G20/G21/G22的设定而为mm/min，in/min或脉冲当量/min；对于旋转轴，F的单位为度/min或脉冲当量/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G20/G21/G22的设定而为mm/r，in/r或脉冲当量/r。这个功能只在主轴装有编码器时才能使用。用机床操作面板上的开关可以对进给速度应用倍率调节，倍率值为5%到140%，间隔10%。更详细的情况见机床制造厂的相关说明书。注意：对某些指令不能使用倍率，例如螺纹切削。,.,6,例：刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时用G90、G91指令编程。,.,7,在编程时要设定工件坐标系，设定方法有两种。,1用G92的方法：由程序指令，用G92后续数值设定工件坐标系；2用G54G59的方法：预先由MDI功能设定6个工件坐标系；根据程序指令G54G59，选择使用哪个工件坐标系。,.,8,（1）、工件坐标系设定G92格式：G92X_Y_Z_X、Y、Z、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。G92指令通过设定刀具起点相对于要建立的工件坐标原点的位置建立坐标系。此坐标系一旦建立起来，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。,.,9,说明,G92设置加工坐标系,G92XX2YY2ZZ2则将工件原点设定到距刀具起始点距离为X=-X2，Y=-Y2，Z=-Z2的位置上。%100G92X10Y15Z5.M30,.,10,G92（或G50）建立坐标系过程,1、进行机床回零建立机床坐标系2、对刀，获得工件上某点坐标3.计算刀具起始位置坐标4.手动状态将机床移动到起始位置坐标5、程序中使用G92XYZ建立坐标100。G92X10Y20。M30,.,11,1、坐标显示方式为“机床坐标”，刀具试切削右端面，记下此时机床坐标X02.刀具试切削上端面，记下此时机床坐标Y03.计算初始位置坐标：a=X0+d/2+30b=Y0+d/2+154.手动移动机床，直到X，Y坐标显示为（a，b）为止。4、程序中使用G92XYZ建立坐标,.,12,执行此程序段只建立工件坐标系，刀具并不产生运动。刀尖与程序起刀点重合。G92指令为非模态指令，一般放在一个零件程序的第一段。,.,13,使用G92建立工件坐标系的问题,如果刀具初始点位置变化则工件坐标系原点也会变化解决方案：程序结束后让刀具重新回到初始位置,.,14,（2）、工件坐标系选择G54-G59,.,15,G54建立过程,1、进行机床回零建立机床坐标系2、对刀，获得工件上某点的机床坐标3、计算出工件坐标系原点在机床坐标系的坐标4、打开G54G59零点偏置页面，输入计算出的坐标5、程序中使用工件坐标系。%100G54。M30,.,16,说明,1、G54G59是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。2、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MDI方式设置的。3、G54G59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、G54G59为模态指令，可相互注销，G54为开机默认代码。,.,17,例如图3.11所示，用G54和G59选择工件坐标系指令编程：要求刀具从当前点（任一点）移动到A点，再从A点移动到B点。,.,18,注意：使用该组指令前，先用MDI方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。如上例中：,.,19,选择机床坐标系,（3）、G53-选择机床坐标系编程格式：G53G90XYZ；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。例：G53X-100Y-100Z-20G53为非模态指令,只在当前程序段有效.（4）、G52局部坐标系设定编程格式：G52XYZ；式中X、Y、Z后的值为局部原点相对工件原点的坐标值。,.,20,几个坐标系指令应用举例如图所示从A-B-C-D行走路线,.,21,编程如下N01G54G90G01X30.0Y40.0快速移到G54中的A点N02G59将G59置为当前工件坐标系N03G01X30.0Y30.0移到G59中的B点N04G52X45.0Y15.0在当前工件坐标系G59中建立局部坐标系G52N05G01G90X35.0Y20.0移到G52中的C点N06G53X35.0Y35.0移到G53（机床坐标系）中的D点,.,22,二、坐标平面选定,坐标平面选择G17，G18，G19格式：G17G18G19,.,23,G17XY平面，G18ZX平面，G19YZ平面。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。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。,.,24,三、参考点控制指令,（1）、自动返回参考点G28格式：G28X_Y_Z_其中，X、Y、Z为指定的中间点位置。,.,25,说明：执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移到程序指令的中间点位置，然后自动返回参考点。在使用上经常将XY和Z分开来用。先用G28Z.提刀并回Z轴参考点位置，然后再用G28X.Y.回到XY方向的参考点。在G90时为指定点在工件坐标系中的坐标；在G91时为指令点相对于起点的位移量,.,26,G28指令前要求机床在通电后必须(手动)返回过一次参考点。使用G28指令时，必须预先取消刀具补偿。G28为非模态指令。,.,27,参考点控制指令（G29）,（2）、自动从参考点返回G29格式：G29X_Y_Z其中，X、Y、Z为指令的定位终点位置。,.,28,五、基本编程指令,1、快速定位指令G00格式：G00X_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。（空间折线移动）,30,30,80,.,29,说明：1、G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。2、为避免干涉，通常的做法是：不轻易三轴联动。一般先移动一个轴，再在其它两轴构成的面内联动。如：进刀时，先在安全高度Z上，移动（联动）X、Y轴，再下移Z轴到工件附近。退刀时，先抬Z轴，再移动X-Y轴。,.,30,3、G00指定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。4、G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F规定。5、G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。注意：在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。常见的做法是，将Z轴移动到安全高度，再执行G00指令。,.,31,直线插补指令（G01）,2、直线进给指令G01格式：G01X_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。,.,32,说明：（1）G01指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。（2）实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。（3）G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。（4）G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。,.,33,指令格式：,圆弧插补指令,3、圆弧进给指令G02:顺时针圆弧插补G03:逆时针圆弧插补,.,34,说明：G02：顺时针圆弧插补(如图3.18所示)；G03：逆时针圆弧插补(如图3.18所示)；X,Y,Z：圆弧终点，在G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I,J,K：圆心相对于圆弧起点的偏移值(等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如图3.19所示)，在G90/G91时都是以增量方式指定；R：圆弧半径，当圆弧圆心角小于180时，R为正值，否则R为负值F：被编程的两个轴的合成进给速度。,.,35,.,36,例使用G02对图3.20所示劣弧a和优弧b编程。,.,37,例使用G02/G03对图3.21所示的整圆编程。,注意：(1)顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向；(2)整圆编程时不可以使用R，只能用I、J，K；(3)同时编入R与I、J，K时，R有效。,.,38,（5）G02/G03实现空间螺旋线进给格式：G17G02(G03)X.Y.R.Z.F.或G18G02(G03)X.Z.R.Y.F.G19G02(G03)Y.Z.R.X.F.,即在原G02、G03指令格式程序段后部再增加一个与加工平面相垂直的第三轴移动指令，这样在进行圆弧进给的同时还进行第三轴方向的进给，其合成轨迹就是一空间螺旋线。X、Y、Z为投影圆弧终点,第3坐标是与选定平面垂直的轴终点.,.,39,如下图所示轨迹,G91G17G03X-30.0Y30.0R30.0Z10.0F100或：G90G17G03X0Y30.0R30.0Z10.0F100,.,40,（6）暂停功能G04G04指令格式：G04X_或G94G04P_；指定指令G04按设定的时间延迟了下一个程序段的执行，对于地址P，不能用小数点，否则将忽略小数点后的部分。编程规范如下：,.,41,G04X500；暂停时间=0.5secG04X5000；暂停时间=5.0secG04X5.0；暂停时间=5.0secG04P5000；暂停时间=5.0secG04P12.345；暂停时间=0.012sec,.,42,r刀具ArB图刀具半径补偿,3、刀具半径补偿指令,.,43,（-15，-15）,C（50，50）,D（10，50）,B（50，10）,A（10，10）,O,已知图示待加工工件轮廓，立铣刀直径为20mm，起刀点为（-15，-15），采用绝对编程，其程序为：,N010G90G01X10Y10F50；OAN020X50；ABN030Y50；BCN040X10；CDN050Y10；DAN060X-15Y-15；AO,.,44,（-15，15）,C（50，50）,D（10，50）,B（50，10）,A（10，10）,O,在图示工件加工中，由于刀具半径的存在，刀具中心按照所编制程序运行时，刀具中心和轮廓重合，因此实际加工轮廓如下图黄线所示。其与实际要求尺寸相差一个刀具半径值：,.,45,（-15，15）,C（50，50）,D（10，50）,B（50，10）,A（10，10）,O,因此，在程序编制中，必须考虑刀具半径的因素，如按照刀具中心轨迹编程，计算复杂，且当刀具重磨或更换新刀时，刀具直径发生变化，必须重新编制程序，这样既繁琐又不易保证加工精度。,.,46,（1）刀具半径补偿G41，G42，G40格式：,X、Y、Z值是建立补偿直线段的终点坐标值；D为刀补号地址，用D00D99来指定，它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。,.,47,指令的几点说明：G41刀径左补偿，G42刀径右补偿。刀补位置的左右应是顺着编程轨迹前进的方向进行判断的。G40为取消刀补。,顺铣,逆铣,.,48,刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点（位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近的刀具位置）以进给速度接近工件。,刀具半径补偿方向由G41或G42确定。,.,49,建立刀具半径左补偿的程序如下：定义程序N10G90G92X-10Y-10Z0；原点，起刀点坐标为（-10，-10，0）N20S900M03；启动主轴M30G17G01G41X0Y0D01；建立刀具半径左补偿，刀具半径偏置寄存器号D01N40Y50；定义首段零件轮廓,调用D01号刀具半径偏置寄存器内存放的刀具半径值。,.,50,X,Y,50,50,-10，-10,刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取消半径补偿。退刀点与起刀点类似，也应位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近，可与起刀点相同，也可不同。,取消刀具半径补偿的程序如下：N100G01X0Y0；加工到工件原点M110G40G01X-10Y-10；取消刀具半径补偿，回到退刀点,.,51,例11如图所示零件的加工程序要求建立如图所示的工件坐标系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切削深度为10mm。,.,52,%1008G92X10Y10Z50G90G17G42G00X4Y10D01Z2M03S900G01Z-10F800X30G03X40Y20I0J10G02X30Y30I0J10G01X10Y20Y5G00Z50M05G40X10Y10M02,.,53,【例4.5】某零件的外形轮廓如图4.9所示，厚度为6mm。刀具为直径12mm的立铣刀。进刀、退刀方式：安全平面距离零件上表面10mm，轮廓外形的延长线切入切出。要求：用刀具半径补偿功能手工编制精加工程序。参考程序如下(程序段2中D01指令调用的01号刀的半径为6mm，该值应在运行程序前设置在刀具表中)。,.,54,%1000N01G92X20Y-20Z10N02G90G00G41D0lX0N03G01Z-6F200M03S600N04Y50N05G02X-50Y100R50N06G0lX-100N07X-110Y40N08X-130N09G03X-130Y0R20N10G0lX20NllZ10N12G40G00X20Y-20M05N13M30,.,55,（2）刀具长度补偿,刀具长度补偿的作用：用于刀具轴向(Z向)的补偿.使刀具在轴向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量.刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏置量达到加工尺寸.利用该功能，还可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。,.,56,刀具长度补偿的方法将不同长度刀具通过对刀操作获取差值。通过MDI方式将刀具长度参数输入刀具参数表。执行程序中刀具长度补偿指令。,.,57,刀具长度补偿指令,刀具长度补偿G43，G44，G49,（1）格式,G43刀具长度正补偿G44刀具长度负补偿G49取消刀长补偿G43G44G49均为模态指令其中Z为指令终点位置，H为刀补号地址，用H00H99来指定，它用来调用内存中刀具长度补偿的数值。,.,58,执行G43时，（刀具长时，离开刀工件补偿）Z实际值=Z指令值+（Hxx）执行G44时，（刀具短时，趋近工件补偿）Z实际值=Z指令值-（Hxx）,其中（Hxx）是指xx寄存器中的补偿量，其值可以是正值或者是负值。当刀长补偿量取负值时，G43和G44的功效将互换。,G43时：H=加工刀长度-标准刀长度,.,59,设（H02）=200mm时N1G92X0Y0Z0设定当前点O为程序零点N2G90G00G44Z10.0H02指定点A，实到点BN3G01Z-20.0实到点CN4Z10.0实际返回点BN5G00G49Z0实际返回点O,示例1,.,60,使用G43、G44相当于平移了Z轴原点。即将坐标原点O平移到了O点处，后续程序中的Z坐标均相对于O进行计算。使用G49时则又将Z轴原点平移回到了O点。在机床上有时可用提高Z轴位置的方法来校验运行程序。,.,61,4.其他功能指令（1）准停校验G09格式：G09一个包含G09的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点，该功能用于加工尖锐的棱角。G09为非模态指令仅在其被规定的程序段中有效。（2）段间过渡方式G61G64格式：G61G64G61：精确停止校验。G61与G09的区别在于G61为模态指令。G64：连续切削方式。G61G64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。,.,62,(4).子程序调用M98及从子程序返回M99M98用来调用子程序。M99表示子程序结束，执行M99使控制返回到主程序。子程序的格式：%*M99在子程序开头，必须规定子程序号，以作为调用入口地址。在子程序的结尾用M99，以控制执行完该子程序后返回主程序。调用子程序的格式：M98P_L_P：被调用子程序号L：重复调用次数,.,63,3.5.2缩放、镜像和旋转程序指令,1缩放指令G51、G50,使用缩放指令可实现用同一个程序加工出形状相同，但尺寸不同的工件。指令格式为：,G51X_Y_Z_P_M98P_G50其中，X、Y、Z应是缩放中心的坐标值，P后跟缩放倍数,G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。G50是缩放取消指令。,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,.,64,图3-35缩放图例,.,65,如图3-35所示零件，采用缩放功能，编程如下：,缩放指令不能用于补偿量的缩放，刀具补偿将根据缩放后的坐标值进行计算。,.,66,2镜像指令G24、G25,当工件具有相对于某一轴对称的形状时，可以利用镜像功能和子程序的方法，只对工件的一部分进行编程，就能加工出工件的整体，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。镜像指令格式为：,G24X.Y.Z.镜像设置开始G25X.Y.Z.取消镜像设置,.,67,当采用绝对编程方式时，如G24X9.0表示图形将以X=9.0的直线(/Y轴的线)作为对称轴,G24X6.0Y4.0表示先以X=6.0对称，然后再以Y=4.0对称，两者综合结果即相当于以点(6.0，4.0)为对称中心的原点对称图形。,某轴对称一经指定，持续有效，直到执行G25且后跟该轴指令才取消。,.,68,例如，G25X0，表示取消前面的由G24X产生的关于Y轴方向的对称，此时X后所带的值基本无意义，即任意数值均一样。,先执行过G24X，其间没有执行过G25X，后来又执行了G24Y，则对称效果是两者的综合。,若执行的G25后不带坐标指令时，将取消最近一次指定的对称关系。,.,69,在HCNC1M系统中，当用增量编程时，镜像坐标指令中的坐标数值没有意义，所有的对称都是从当前执行点处开始的。,如图3-36所示零件，采用镜像功能，先按Y轴镜像(镜像轴X=0)，在不取消Y轴镜像的情形下，接着进行X轴镜像(镜像轴Y=0)，然后先取消Y轴镜像，最后再取消X轴镜像。,每次镜像设定后，调用运行一次基本图形加工子程序，共得到四个不同方位的加工轨迹，编程如下：,.,70,图3-36镜像图例,.,71,.,72,%0024；主程序G92X0Y0Z0G91G17M03S600M98P100G24X0M98P100G24Y0M98P100G25X0M98P100G25Y0M30,%100；子程序N100G41G00X10Y4D01N120G43Z98H01N130G01Z7F300N140Y26N150X10N160G03X10Y10I10J0N170G01Y10N180X25N185G49G00Z105N