数控加工程序编制_加工中心_型腔类零件程序编制

1、数控加工程序编制数控加工程序编制加工中心编程加工中心编程 (FANUC 0i)任务一：型腔类零件程序编制任务一：型腔类零件程序编制 编制如图所示零件外轮编制如图所示零件外轮廓及型腔部分的数控加廓及型腔部分的数控加工工艺及程序工工艺及程序 1）生产纲领：单件；）生产纲领：单件；2）毛坯：板材）毛坯：板材 16012030能够熟练的编写型腔类零件数控加工程序。能够熟练的编写型腔类零件数控加工程序。1能掌握加工中心刀库、刀柄等知识；能掌握加工中心刀库、刀柄等知识；2. 能够准确建立工件坐标系；能够准确建立工件坐标系；3能正确运用刀具长度补偿、半径补偿指令能正确运用刀具长度补偿、半径补偿指令4能正确运

2、用旋转指令、比例缩放与镜像功能指令；能正确运用旋转指令、比例缩放与镜像功能指令；5能正确运用极坐标指令；能正确运用极坐标指令；6能够修改、优化工艺及程序。能够修改、优化工艺及程序。适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。能完成加工的零件。箱体类零件箱体类零件复杂曲面复杂曲面异形件异形件盘套板类零件盘套板类零件特殊加工特殊加工1）加工中心的定义）加工中心的定义是指配有刀库和自动换刀装置，在一次装卡工件后可实是指配有刀库和自动换刀装置，在

3、一次装卡工件后可实现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床，简称现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床，简称MC。2）特点）特点 数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。铣削等多种工序的加工，工序高度集中。1）自动换刀要留出足够的换刀空间。（固定换刀点，参）自动换刀要留出足够的换刀空间。（固定换刀点，参考点）考点）2）尽量把不同工序内容的程序，分别做成子程序，主程）尽量把不同工序内容的程序，分别做成子程序，主程序内

4、容主要是完成换刀及子程序调用，以便于程序调试和序内容主要是完成换刀及子程序调用，以便于程序调试和调整。调整。3）尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜象、旋转、）尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜象、旋转、固定循环及宏指令编程处理的功能，以简化程序量。固定循环及宏指令编程处理的功能，以简化程序量。4）加工中心的编程除了增加了自动换刀的功能指令外，）加工中心的编程除了增加了自动换刀的功能指令外，其它和数控铣床编程基本相同。其它和数控铣床编程基本相同。a）转塔式；）转塔式； b）圆盘式径向取刀；）圆盘式径向取刀； c）圆盘式轴向取刀；）圆盘式轴向取刀； d）圆盘式顶端型；）圆盘式顶端型； e）

5、链式；）链式； f）格子式）格子式刀库种类刀库种类 2）自动换刀过程）自动换刀过程选刀方式选刀方式顺序选刀方式顺序选刀方式刀柄编码方式刀柄编码方式刀座编码方式刀座编码方式任选方式任选方式计算机记忆方式计算机记忆方式选刀方式选刀方式顺序选刀方式顺序选刀方式刀柄编码方式刀柄编码方式刀座编码方式刀座编码方式任选方式任选方式计算机记忆方式计算机记忆方式当执行到当执行到T指令即选刀指令后，刀库自动将要用的指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程；刀具移动到换刀位置，完成选刀过程；当执行到当执行到M06指令时即开始自动换刀。指令时即开始自动换刀。 刀座编码方式刀座编码方式 刀柄编

6、码刀柄编码3）加工中心的换刀程序）加工中心的换刀程序 除换刀程序外，加工中心的编程方法和普通数控机床相同。除换刀程序外，加工中心的编程方法和普通数控机床相同。 多数加工中心都规定了多数加工中心都规定了“换刀点换刀点”位置，换刀程序可采用两种位置，换刀程序可采用两种方法设计：方法设计： 方法一：方法一：N10 G91 G28 Z0 N20 M06 T02 方法二：方法二：N50 G01 Z50 T02 N100 G91 G28 Z0 M06 N110 G01 Z50 T03 N100程序段换上程序段换上N50程序段选出的程序段选出的T02号刀具；在换刀后，紧接号刀具；在换刀后，紧接着选出下次要用

7、的着选出下次要用的T03号刀具。号刀具。 4）回参考点指令）回参考点指令自动返回参考点指令自动返回参考点指令(G28)指令格式：指令格式：G28 X_Y_Z_功功 能：使各轴以快速移动速度经中间点返回到参考点，能：使各轴以快速移动速度经中间点返回到参考点，X、Y、Z为中间点坐标。设置中间点的目的是避免刀具为中间点坐标。设置中间点的目的是避免刀具在快速返回参考点时与工件或夹具等发生碰撞。在快速返回参考点时与工件或夹具等发生碰撞。 N1 G28 X40.0； 中间点中间点X40.0 N2 G28 Y60.0；中间点；中间点 (X40.0,Y60.0)1）刀柄的分类）刀柄的分类（1）按刀柄的结构分类

8、）按刀柄的结构分类 整体式刀柄整体式刀柄 模块式刀柄模块式刀柄（2）按刀柄与主轴的连接形式分类）按刀柄与主轴的连接形式分类 一面约束一面约束二面约束二面约束 刀柄与主轴的连接形式刀柄与主轴的连接形式（3）按刀具夹紧方式分类）按刀具夹紧方式分类 弹簧夹头式弹簧夹头式热装夹紧热装夹紧式式侧向夹紧式侧向夹紧式液压夹紧式液压夹紧式低速刀柄低速刀柄高速刀柄高速刀柄（4）按允许的转速分）按允许的转速分（5）按所夹持的刀具分类）按所夹持的刀具分类圆柱铣刀刀柄圆柱铣刀刀柄 锥柄钻头刀柄锥柄钻头刀柄 盘铣刀刀柄盘铣刀刀柄直柄钻头刀柄直柄钻头刀柄 镗刀刀柄镗刀刀柄 丝锥刀柄丝锥刀柄 2）常用刀柄使用方法）常用刀柄

9、使用方法 弹簧夹头刀柄的使用：弹簧夹头刀柄的使用： （1）将刀柄放入卸刀座并锁紧；）将刀柄放入卸刀座并锁紧；（2）根据刀具直径尺寸选择相应的卡簧，清洁工作表面；）根据刀具直径尺寸选择相应的卡簧，清洁工作表面；（3）将卡簧按入锁紧螺母；）将卡簧按入锁紧螺母；（4）将铣刀装入卡簧孔中，并根据加工深度控制刀具伸）将铣刀装入卡簧孔中，并根据加工深度控制刀具伸出长度；出长度；（5）用扳手顺时针锁紧螺母；）用扳手顺时针锁紧螺母；（6）检查，将刀柄装上主轴。）检查，将刀柄装上主轴。 弹簧夹头刀柄弹簧夹头刀柄 卸刀座卸刀座 卡簧卡簧指令格式：指令格式：G92 X Y ZX、Y、Z 为当前刀位点在工件坐标系中的

10、坐标例如：为当前刀位点在工件坐标系中的坐标例如：如图所示，坐标系设置命令为：如图所示，坐标系设置命令为：G92 X20 Y10 Z10 其确立的加工原点在其确立的加工原点在距离刀具起始点距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上。的位置上。 预先测量出工件坐标系的零点在机床坐标系里的坐预先测量出工件坐标系的零点在机床坐标系里的坐标值，并把这个坐标值存放在坐标偏置画面的相应的参标值，并把这个坐标值存放在坐标偏置画面的相应的参数中，编程时再用指令数中，编程时再用指令G54G59调用。调用。例：如图中画面所示，偏移值分别为例：如图中画面所示，偏移值分别为-301.333、-170.12

11、3、-411.909，若为，若为G54，则在，则在G54存储器中分别输存储器中分别输入这三个值。入这三个值。Y 0.000通用 X 0.000Z 0.000G54 X -301.333Y -170.123Z -411.909G55 X 0.000机床坐标系中的坐标值工件补偿画面G56 X 0.000Y 0.000Z 0.000Y 0.000Z 0.000Z(-411.909)工 件工作台工件上的Z0平面刀 具X(-301.333)Y(-170.123)工件 G54设定工件坐标系设定工件坐标系 1）绝对编程与增量编程）绝对编程与增量编程G90 绝对编程绝对编程G91 增量编程增量编程2）公制与英

12、制编程）公制与英制编程G21 公制输入公制输入G20 英制输入英制输入3）加工平面选择（按右手笛卡儿坐标作图）加工平面选择（按右手笛卡儿坐标作图）G17 XY平面平面G18 XZ平面平面G19 YZ平面平面（1）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。）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。（2）G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。为缺省值。4）基本运动指令）基本运动指令（1）快速定位指令）快速定位指令G00G00 X_Y_Z_；X_Y_Z_为刀具目标点坐标，不运动的坐标可以不写。为刀具目标点坐标，不运动的

13、坐标可以不写。（2）直线插补指令）直线插补指令G01G01 X_Y_Z_F_；其中，其中，X、Y、Z为终点坐标，为终点坐标，F为进给速度，单位为进给速度，单位mm/min。（3）圆弧插补指令）圆弧插补指令G02/G03 指令格式为：指令格式为：在在X-Y平面上的圆弧平面上的圆弧: 在在Z-X平面上的圆弧平面上的圆弧: 在在Y-Z平面上的圆弧平面上的圆弧: _030217FRJIYXGGG_030218FRKIZXGGG_030219FRKJZYGGG移动方向移动方向G02为顺时针方向为顺时针方向G03为逆时针方向为逆时针方向圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正圆弧顺逆方向的判别

14、：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向为方向向负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为，逆时针方向为G03。圆弧顺逆方向的判别圆弧顺逆方向的判别 圆弧的圆心圆弧的圆心 a、用半径指令圆心、用半径指令圆心规定圆心角规定圆心角180时，用时，用“十十R”表示，如图中的圆弧表示，如图中的圆弧1。圆心角圆心角180时，用时，用“一一R”。如图中的圆弧。如图中的圆弧2。注意：此种编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适注意：此种编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。于整圆加工。 十十R、一、一R的圆弧插补的圆弧插补 b、用、用I、J、K指令圆心指令圆心 G17时为时为I

15、、J，G18时为时为I、K，G19时为时为J、K，其值为增量值，其值为增量值，即从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标轴上的分量，即从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标轴上的分量，I、J、K分别对应坐分别对应坐标轴标轴X、Y、Z。1）M00 程序无条件停止程序无条件停止2）M01 程序选择性停止程序选择性停止3）M02/M30 程序结束程序结束4）M03/M04/M05 主轴正转主轴正转/主轴翻转主轴翻转/主轴停止主轴停止5）M06 刀具交换刀具交换6）M08/M09切削液开切削液开/切削液关切削液关1）刀具功能）刀具功能 由地址功能码由地址功能码T和数字组成，和数字组成，TXX，表示刀具号。，表示刀具号。

16、2)主轴转速功能主轴转速功能 由地址码由地址码S与其后面的若干数字组成，与其后面的若干数字组成，单位为转速单位单位为转速单位(rmin)。例如：例如：S320表示主轴转速为表示主轴转速为320rmin。3）进给功能）进给功能 进给功能进给功能F表示刀具中心运动时的进给速表示刀具中心运动时的进给速度。由地址码度。由地址码F和后面若干位数字构成。进给速度的单位和后面若干位数字构成。进给速度的单位（mmmin）。）。数控机床在实际加工过程中是控制刀具中心轨迹来实现数控机床在实际加工过程中是控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的切削加工任务的 。刀具补偿只要把刀具的半径告诉系统，。刀具补偿只要把刀具的半

17、径告诉系统，编程时只要按工件轨迹编程，系统在执行时会自动计算编程时只要按工件轨迹编程，系统在执行时会自动计算刀心轨迹。刀心轨迹。（1）左补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件左边，便）左补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件左边，便用左补偿（用左补偿（G41） （2）右补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件右边。使）右补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件右边。使用右补偿（用右补偿（G42） （3）取消补偿：（）取消补偿：（G40）刀具半径补偿示意图刀具半径补偿示意图 其中：其中：D偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如有多个这样的寄存器，如D00D

18、99。_42410001DYXGGGG_400001YXGGG 加工中心需要根据加工要求，不断更换刀具，而每一加工中心需要根据加工要求，不断更换刀具，而每一把刀具的长度是不同的。把刀具的长度是不同的。 为实现正常加工，常采用为实现正常加工，常采用G54建立唯一的工件坐标系，建立唯一的工件坐标系，不同的刀具用不同的刀具用G43或或G44调用在调用在H存储器中不同的长度补偿存储器中不同的长度补偿值，这样不用修改程序就能满足加工要求。值，这样不用修改程序就能满足加工要求。指令格式为：指令格式为：_44430100HZGGGGG43：刀具长度正补偿：刀具长度正补偿G44：刀具长度负补偿：刀具长度负补偿

19、 在在G43指令时，指令时，Z轴移动指令终点坐标值加上用轴移动指令终点坐标值加上用H代代码指定的偏置量；码指定的偏置量； 在在G44指令时，则减去该值。把计算结果的坐标值作指令时，则减去该值。把计算结果的坐标值作为终点坐标值。为终点坐标值。 G43、G44是模态是模态G代码，在指定同组代码，在指定同组G代码之前一代码之前一直有效。直有效。刀具长度补偿示意图刀具长度补偿示意图 H为刀具长度偏移量的存储器地址。为刀具长度偏移量的存储器地址。 长度补偿的偏置存储器号有长度补偿的偏置存储器号有H00H99共共100个，偏移个，偏移量用量用MDI方式输入，偏移量与偏置号一一对应。方式输入，偏移量与偏置号

20、一一对应。 偏置号偏置号H00一般不用，或对应的偏移值设置为一般不用，或对应的偏移值设置为0。 偏置值的测量，可用机外对刀仪测量刀体长度，也偏置值的测量，可用机外对刀仪测量刀体长度，也可以在机床上用对刀仪或手动测量。可以在机床上用对刀仪或手动测量。 偏置系统可分为几何偏置和磨耗偏置。偏置系统可分为几何偏置和磨耗偏置。 指令指令G49或或H00，取消刀具长度补偿。与移动程序段一起指令时，在，取消刀具长度补偿。与移动程序段一起指令时，在程序段的终点，便不再加上或减去补偿值。程序段的终点，便不再加上或减去补偿值。4编程举例编程举例1）G91 G01 G43 Z-30.0 H01；当；当H0110mm

21、时，时，Z轴实际移动轴实际移动-20mm。 G00 G49 Z50.0 ； 在该段终点取消刀补，在该段终点取消刀补，Z轴实际移动轴实际移动40mm。2）G91 G00 G44 Z100.0 H02；当；当H0220mm时，时，Z轴实际移动轴实际移动80mm。 G49 Z200.0 ； 在该段终点取消刀补，在该段终点取消刀补，Z轴实际移动轴实际移动220mm。 指令格式：指令格式：M98 P 前三位为子程序重复调用次数，省略时为调用一次，前三位为子程序重复调用次数，省略时为调用一次，后四位为子程序号。后四位为子程序号。 子程序格式：子程序格式： O； M99； M99为子程序结束指令或返回主程序

22、指令。为子程序结束指令或返回主程序指令。 指令格式：指令格式： G68 X_Y_R_ G69（坐标旋转取消）（坐标旋转取消） X、Y：图形旋转中心：图形旋转中心 R：旋转角度，一般：旋转角度，一般0360度，逆时针为正，顺时针为度，逆时针为正，顺时针为负，不足负，不足1度用小数点表示。度用小数点表示。：如图所示工件，毛坯尺寸：如图所示工件，毛坯尺寸50mm20mm，试编制，试编制其加工程序。其加工程序。 坐标旋转功能应用实例坐标旋转功能应用实例 O5004； 主程序主程序G54 G40 G49 G17 G80 G90；G00 Z50.；X50. Y0；M03 S600；Z0；G68 X0 Y0

23、 R45.； 坐标逆时针旋转坐标逆时针旋转 M98 P0004； 调用圆弧加工子程序调用圆弧加工子程序G69； 取消旋转取消旋转G68 X0 Y0 R135.； 坐标逆时针旋转坐标逆时针旋转 M98 P0004； 调用圆弧加工子程序调用圆弧加工子程序G69； 取消旋转取消旋转G68 X0 Y0 R225.； 坐标逆时针旋转坐标逆时针旋转 M98 P0004； 调用圆弧加工子程序调用圆弧加工子程序 G69； 取消旋转取消旋转 G68 X0 Y0 R315.； 坐标逆时针旋转坐标逆时针旋转 M98 P0004； 调用圆弧加工子程序调用圆弧加工子程序 G69； 取消旋转取消旋转 G00 Z100.；

24、 M30； O0004； 圆弧加工子程序圆弧加工子程序 G00 X50. Y0；G01 Z-5. F100；G41 X20. Y15. D01；G03 Y-15. R25.；G40 G01 X50. Y0；Z5.；M99；（1）等比例缩放）等比例缩放指令格式：指令格式：G51 X_Y_Z_P_X、Y、Z：为比例缩放中心（必须为绝对值）：为比例缩放中心（必须为绝对值）P：缩放比例（小数点编程无效）：缩放比例（小数点编程无效）说明：说明：1）小数点编程不能用于缩放比例）小数点编程不能用于缩放比例 2）若坐标省略，则以刀具当前点为缩放中心）若坐标省略，则以刀具当前点为缩放中心 3）对于长度和半径补偿

25、，比例缩放对其无效）对于长度和半径补偿，比例缩放对其无效 4）在返回参考点或坐标设定之前，应取消缩放）在返回参考点或坐标设定之前，应取消缩放 5）固定循环中，）固定循环中，Z轴缩放无效（主要指轴缩放无效（主要指G17加工平面时）加工平面时） 6）刀具半径补偿程序应放在缩放程序内）刀具半径补偿程序应放在缩放程序内（2）不等比例缩放）不等比例缩放 指令格式：指令格式：G51X_Y_Z_I_J_KX、Y、Z X、Y、Z：为比例缩放中心（必须为绝对值）：为比例缩放中心（必须为绝对值）I、J、K为各轴（为各轴（X、Y、Z）的缩放比例）的缩放比例（3）比例缩放取消）比例缩放取消 G50例：如图工件，毛坯尺

26、寸例：如图工件，毛坯尺寸50mm50mm20mm，材料，材料为为45钢，试编制其加工程序。钢，试编制其加工程序。缩放功能应用实例缩放功能应用实例 轮廓由两部分组成，这两部分尺寸成比例关系（轮廓由两部分组成，这两部分尺寸成比例关系（0.8倍）。因此，本倍）。因此，本例可采用比例缩放指令来进行编程，其加工程序如下：例可采用比例缩放指令来进行编程，其加工程序如下：O5002； 主程序主程序G54 G40 G49 G17 G80 G90；G00 Z50.；X50. Y50.；M03 S600；Z0；G01 Z-8. F100M98 P0001；G01 Z-4. F100；G51 X0 Y0 P800；

27、 X0 Y0为缩放中心，缩放比例为缩放中心，缩放比例0.8M98 P0001；G50； 取消缩放取消缩放G00 Z100.；M30；O0001； 轮廓子程序轮廓子程序G41 X20. D01； Y-10.；G02 X10. Y-20. R10.；G01 X-20.； Y10.；G02 X-10. Y20. R10.；G01 X50.；G40 Y50.；M99； 当各轴缩放比例为负值时，则执行镜像加工，以比例缩放中心当各轴缩放比例为负值时，则执行镜像加工，以比例缩放中心为镜像对称中心。为镜像对称中心。说明：说明：（1）一般将原始像的加工程序编制成子程序，经镜像后进行调用。）一般将原始像的加工程序

28、编制成子程序，经镜像后进行调用。 （2）镜像加工可能使圆弧加工反向，也可能使刀具半径补偿方向）镜像加工可能使圆弧加工反向，也可能使刀具半径补偿方向反向。反向。 镜像功能应用实例镜像功能应用实例 O5003； 主程序主程序G54 G40 G49 G17 G80 G90；G00 Z50.；X70. Y0；M03 S600；Z0；G01 Z-5. F100；X0 Y0；M98 P0002； 调用凸圆弧子程序调用凸圆弧子程序M98 P0003； 调用凹圆弧子程序调用凹圆弧子程序G51 X0 Y0 I-1000 J-1000； 以坐标原点作为镜像中心点以坐标原点作为镜像中心点O0003； 凹圆弧凸台子程

29、序凹圆弧凸台子程序G41 G01 X0 Y10. D01；X-36.；G03 X-10. Y36. R50.；G01 Y0；G40 G01 X0；M99；M98 P0002； 调用凸圆弧子程序调用凸圆弧子程序M98 P0003； 调用凹圆弧子程序调用凹圆弧子程序G50； 取消镜像取消镜像G00 Z100.；M30；O0002； 凸圆弧凸台子程序凸圆弧凸台子程序G41 G01 X10. Y0 D01；Y36.；G02 X36. Y10. R26.；G01 X0；G40 G01 Y0；M99； 该零件尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为该零件尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理

30、和硬度要求，切削性能优良。钢，无热处理和硬度要求，切削性能优良。 型腔加工内容有型腔加工内容有R50凹圆弧槽、宽凹圆弧槽、宽26mm的凹槽和宽的凹槽和宽16mm两个键槽。被加工部分的各尺寸、形状位置公差、两个键槽。被加工部分的各尺寸、形状位置公差、表面粗糙度值等要求较高，表面粗糙度值等要求较高， 在径向上，要经过粗加工和精加工；在深度方向上，在径向上，要经过粗加工和精加工；在深度方向上，要分层加工。要分层加工。（1）铣）铣R50凹圆弧槽凹圆弧槽选用选用25mm立铣刀多次走刀来加工，结合工艺安排内容，立铣刀多次走刀来加工，结合工艺安排内容，槽侧壁留槽侧壁留0.5的精加工余量。的精加工余量。 刀具中心移动轨迹图刀具中心移动轨迹图 （2）铣宽）铣宽26mm凹槽凹槽 粗加工宽粗加工宽26mm凹槽选用凹槽选用14mm粗齿立铣刀，精加粗齿立铣刀，精加工选用工选用10mm细齿立铣刀，采用左刀补（细齿立铣刀，采用左刀补（G41指令），指令），用同一个加工程序。用同一个加工程序。 槽侧壁、槽底分别留槽侧壁、槽底分别留0.2、0.5的精加工余量。的精加工余量。 刀具外缘切削工件路线图刀具外缘切削工件路线图 （3）铣宽）铣宽16mm键槽键槽 宽宽16mm键槽粗、精加工采用同一个加工程序，利用键