数控机床编程与操作 第4版 数铣 课件 11子程序及坐标变换

简化编程——子程序的应用子程序及其应用PART01重点1、子程序的意义2、子程序的格式及各项含义难点1、子程序的执行过程2、用子程序实现分层切削前面所介绍的数控程序都是一个模式，由OXXX开头，M30结束。实际上，计算机编程有一个很重要的概念就是模块化，将复杂的任务分解为一个个小的模块，每一个模块编写出独立的程序，称为子程序。最后将工作汇总，这样主程序主要用来调用子程序，会非常简洁，而子程序实现一个个具体的目标。数控编程中，对某些特殊的表面也沿用了这一概念。课程导入1.子程序的定义

机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分。它与被加工零件或加工要求一一对应，不同的零件或不同的加工要求都有惟一的主程序。

在编制加工程序中，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独加以命名，这组程序段就称为子程序。子程序一般都不可以作为独立的加工程序使用，它只能通过主程序进行调用，实现加工中的局部动作。子程序执行结束后，能自动返回到调用它的主程序中。一、子程序

为了进一步简化加工程序，可以允许其子程序再调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。

当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序，FANUC0i系统中的子程序允许4级嵌套(见下图)，而华中数控系统的子程序允许8级嵌套。O0001．．．M98P100．．．M30O100．．．M98P200．．．M99O200．．．M98P300．．．M99O300．．．M98P400．．．M99O400．．．．．．．．．M99一、子程序2.子程序的嵌套一、子程序3.子程序的格式——M98、M99O0001…M98P_L_；M98调用子程序，位于主程序中…M30O0002；子程序名，作为调用入口地址…M99；M99在子程序结尾处，表示子程序结束并返回主程序主程序子程序FANUC系统主程序和子程序是两个文件；华中系统主程序和子程序放在一个文件中一、子程序4.子程序的调用对比格式一：M98P____L____格式二：M98P________含义地址P后面的4位数字为子程序号，地址L的数字表示重复调用的次数地址P后面的8位数字中，前4位表示调用次数，后4位表示子程序号举例M98P100L5M98P50100作用表示调用O100子程序5次说明子程序号及调用次数的前置0可省略不写调用次数前的0可省，子程序号前的0不可省用途用于华中系统用于FANUC、广数系统一、子程序5.子程序的执行过程O0001…M98P2L3；M98调用子程序，位于主程序中…M30O0002；子程序名，作为调用入口地址…M99；M99在子程序结尾处，表示子程序结束并返回主程序主程序子程序1.同平面内完成多个相同轮廓加工二、子程序的应用

在一次装夹中若要完成多个相同轮廓形状工件的加工，则编程时只编写一个轮廓形状加工程序，然后用主程序来调用子程序。2．实现零件的分层切削有时零件在某个方向上的总切削深度比较大，要进行分层切削，则编写该轮廓加工的刀具轨迹子程序后，通过调用该子程序来实现分层切削。二、子程序的应用【例3-6】如图3-42所示零件，毛坯选用150×50×20mm的铝材，刀具为φ12mm的立铣刀，试用子程序编程加工3-30×30×5mm的凸台。O1G54G90G40G00Z50M3S1000X0Y0G43Z5H01G01Z-5F100M98P30100G90G49G00Z100X0Y0M30O100；

子程序G91G41G01X10Y10D01；

相对坐标Y30X30Y-30X-30G40X-10Y-10X50；

到达下一个凸台的起点M99二、子程序的应用【例3-7】在数控立式铣床上加工如图3-41所示零件凸台外形轮廓，Z轴分层切削，每次背吃刀量为3mm，试编写凸台外形轮廓加工程序。O0020;倒圆角简化编程G91G1Z-3.0;G90G41X-20.0Y-25.0D01F222;Y20.0,R10.0;X20.0,R1.0;Y-20.0,R10.0;X-20.0,R10.0;G01Y-8.0;沿着刀具前进方向移动一小段距离，以完成R圆角的铣削加工G40X-40.0;Y-40.0;M99;O0008；主程序G54G90；G00Z50.0;X-40.0Y-40.0；G43Z20.0H01；M03

S600；G01Z0.0F100.0；M98P50020；G90G49G00Z100.0;M30；O0020；子程序G91G01Z-3.0；G90G41G01X-20.0Y-20.0D01F200;G01Y10.0；G02X-10.0Y20.0R10.0；G01X10.0；G02X20.0Y10.0R10.0；G01Y-10.0；G02X10.0Y-20.0R10.0；G01X-10.0；G02X-20.0Y-10.0R10.0；G40G0lX-40.0Y0；G00Y-40.0；M99坐标变换简化编程PART021、比例缩放2、可编程镜像3、坐标系平移4、坐标旋转在数控铣床和加工中心的编程中，为了实现简化编程的目的，除常用固定循环指令外，还采用一些特殊的功能指令。这些指令通过对工件的坐标系进行变换以达到简化编程的目的。一、比例缩放比例缩放可将对应坐标轴上的值按固定的比例进行放大或缩小注：宇龙数控加工仿真软件V4.9识别的格式是：格式三的I、J、K不能用小数点指定缩放倍数，如“I2000”缩放比例为2倍；而格式二P的取值直接以小数点的形式指定缩放比例。比例缩放指令各项含义举例格式一G51I_J_K_P_;I、J、K依次对应要缩放的轴是X、Y、Z及缩放中心，P为缩放比例系数，不能用小数点指定。G51I0J10.0P2000;格式二G51X_Y_Z_P_;X、Y、Z的作用同上I、J、KG51Xl0.0Y20.0P1500;格式三G51X_Y_Z_I_J_K_;各坐标轴以不同比例缩放G51X0Y0Z0I1.5J2.0K1.0;

【例3-8】如图所示，毛坯选用150×150×30mm的铝材，将40×40×2mm的外轮廓轨迹以原点为中心进行比例缩放，缩放比例依次为①X、Y、Z轴缩放比例分别为2.0、2.0、1.5；②X、Y、Z轴缩放比例分别为3.5、2.5、2.0；③0.5；试编写加工程序。O0001;G54G50G90G0Z20;M3S800;Z5;X-55Y60;M98P11;G51X0Y0Z0I2000J2000K1500;以原点为缩放中心，X、Y轴均放大2.0倍，Z轴放大1.5倍M98P11;G51X0Y0Z0I3500J2500K200;X轴放大3.5倍，Y轴放大2.5倍，Z轴放大2倍M98P11;G51X0Y0Z0P0.5;X、Y、Z轴缩放比例均为0.5倍M98P11;G50;G0Z100;M30;O0011;G0X-50Y50;G41X-20Y20D1;G1Z-2F222;X20;Y-20;X-20;Y20;G0Z5;G40X-50Y50;M99;二、可编程镜像可编程镜像可实现沿某一坐标轴或某一坐标点的对称加工比例缩放指令各项含义格式一G17G51.1X_Y_;……

G50.1X_Y_;X、Y值用于指定对称轴或对称点；当G51.1后仅有一个坐标字时，表示以某一坐标轴为镜像轴；当G51.1后有两个坐标字时，表示以某一点为对称点进行镜像。G50.1X_Y_;表示取消镜像。格式二G17G51X_Y_I_J_;……G50;指令中的I、J值一定是负值，如果其值为正值，则该指令变成了缩放指令。另外，如果I、J值虽是负值但不等于-1，则执行该指令时，既进行镜像又进行缩放。例如：G51.1X0Y0；G51.1X0；G51.1Y0；沿X轴对称沿原点对称沿Y轴对称1→2:1→3:1→4:G51.1X60；G51.1X60Y60；G51.1Y60；1→2:1→3:1→4:二、可编程镜像

【例3-9】试用镜像指令编写图示轨迹程序。O0001;G54G50G90G0Z20;M3S800;Z5;X0Y0;M98P11;G51X0Y0I-1000J1000;X轴镜像，得到第二象限图形M98P11;G51X0Y0I-1000J-1000;X、Y轴均镜像，得到第三象限图形M98P11;G51X0Y0I1000J-1000;Y轴镜像，得到第四象限图形M9P11;G50;G0Z100;X50Y50;M30;O0011;子程序G0X0Y0;G1Z-2F222;G41X10Y10D1;X15Y35;X25;G3X40Y20R15;G1X45Y10;X10;G40X0Y0;G0Z5;M99;坐标系平移G52：该指令将工件坐标系复制并平移到某一位置，形成一个新的子坐标系三、坐标系平移指令格式：G52X___Y___Z___;其中：X___Y___Z___为子坐标系原点相对于当前工件坐标系原点的坐标值；如图所示，将工件坐标系平移至（25，30，40）；执行“G52X0Y0Z0”，系统则取消坐标系平移。例：应用G52指令编写加工程序，加工图示的方形型腔。O21G54G90G40G49G0Z100……G52X12Y0（坐标系平移）G0X0Y0

（新坐标系下的移动）……

(执行方形型腔加工)G0Z100G52X0Y0

(取消坐标系平移)G0X100Y100(G54坐标系下的移动)……三、坐标系平移四、坐标旋转对于某些围绕中心旋转得到的特殊轮廓加工，通过图形旋转功能，可以大大简化编程的工作量。指令格式：G17G68X_Y_R_；……

G69；其中：G68表示图形旋转生效，而G69表示图形旋转取消。X、Y值用于指定图形旋转的中心；R表示图形旋转的角度，该角度般取0～360º的正值，旋转角度的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度方向的正向。不足1º的角度以小数点表示。

坐标系旋转编程说明在坐标系旋转取消指令(G69)以后的第一个移动指令必须用绝对值指定。如果采用增量值指令，则不会执行正确的移动。CNC数据处理的顺序是：坐标系平移→程序镜像→比例缩放→坐标系旋转→刀具半径补偿C方式。所以在指定这些指令时，应按顺序指定，取消时，顺序相反。在坐标系旋转方式中，不能指定返回参考点指令(G27，G28，C29，G30)和改变坐标系指令(G54～G59，G92)。四、坐标旋转

【例3-10】使用旋转功能编制如示轮廓的加工程序，切削深度2mm。O10G54G90G17G40G69G0X60Y0M3S1000Z10X0Y0G1Z-2F60G68X0Y0R45M98P11G680Y0R135M98P11G68X0Y0R225M98P11G68X0Y0R-45M98P11G69G0Z50X100Y100M30O11；子程序G41G1X14Y-10.015D1X25.02,R6Y10.015,R6G1X14G40X0Y0M99四、坐标旋转加工步骤分析1)选用Ф14mm高速钢立铣刀粗加工外形轮廓，保留0.3mm的精加工余量；2)选用Ф12mm硬质合金立铣刀精加工外形轮廓；3)用A3中心钻对3个孔进行定位；4)用Ф11.8mm钻头钻孔(3个孔)；5)选用Ф14mm立铣刀扩Ф35mm孔；保留0.3mm的精加工余量；6)用Ф12H8铰刀铰孔；7)精镗Ф35mm孔；8)去毛刺、自检与自查。图示工件，毛坯尺寸为100mm×l00mm×20mm，试编写其数控加工程序。五、编程练习——综合加工实例五、编程练习——综合加工实例方法一

一次下刀铣削轮廓（程序略）方法二按照中心轨迹编程从开荒起确定刀具的进给路线，利用旋转指令将1/4轮廓编成子程序；另外，零件的深度分4次切削，采用子程序二级嵌套，从而使编程难度加大。O1103G54G90G40G49G69G0X65Y65Z10M3S1200G1Z0F100；对8mm深的轮廓分4层铣削M98P41104G0Z50M30O1104G91G01Z-2F100；每次下刀2mm深M98P1105G68X0Y0R270M98P1105G68X0Y0R180M98P1105G68X0Y0R90M98P1105G6