《数控编程与加工训练教程》课件项目13 平面凸台外轮廓的编程与加工

项目13平面凸台外轮廓的编程与加工技能要求1.掌握FANUC0iMate数控系统的编程指令G90、G91、G00、G01、G02、G03、G41、G42、G40的编程格式及应用。2.了解数控铣床加工平面凸台外轮廓的特点，并能够正确地对零件进行数控铣削工艺分析、编制加工工艺。3.通过对平面凸台外轮廓类零件的加工，掌握数控铣床的编程方法。典型案例

在FANUC0iMate数控铣床上加工如图13-1所示零件，设毛坯为70×70×25mm的板料，且四个侧面及上下表面已加工，材料为45钢。图13-1典型案例零件图知识学习

一、设置工件坐标系G921．用G92设置工件坐标系功能：G92指令是规定工件坐标系坐标原点（程序零点）的指令。格式：G92XYZ

说明：坐标值x、y、z为刀具中心点在工件坐标系中的坐标。执行G92指令时，机床不动作。2．用G54到G59设置工件坐标系

若在工作台上同时加工多个相同零件或一个较复杂的零件时，可以设定不同的程序零点，简化编程。见图13-2，可建立G54～G59共6个加工坐标系。其中：G54——加工坐标系1，G55——加工坐标系2，G56——加工坐标系3，G57——加工坐标系4，G58——加工坐标系5，G59——加工坐标系6。

图13-2工件零点偏置

二、绝对值G90与增量值G91G90指令按绝对值设定输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以工件坐标系坐标原点（程序零点）为基准来计算。

G91指令按增量值设定输入坐标，即移动指令的坐标值X、Y、Z都是以始点为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向判断正负，与坐标轴正方向一致则取正，相反取负。

例1：如图13-3所示，已知刀具中心轨迹为“A→B→C”，使用绝对坐标方式与增量坐标方式时各动点的坐标分别为：G90时：A（10，10）、B（35，50）、C（90，50）；G91时：B（25，40）、C（55，0）图13-3

绝对、增量坐标

三、快速点位运动G00格式：G00XYZ功能：刀具以快速移动速度，从刀具当前点移动到目标点。它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。说明：（1）常见G00轨迹如图13-4所示。（2）X、Y、Z是目标点的坐标；（3）在未知G00轨迹的情况下，应尽量不用三坐标编程，避免刀具碰撞工件或夹具。图13-4

铣床G00轨迹

四、直线插补G01格式：G01X_Y_Z_

F_

功能：刀具以指定的进给速度，从当前点沿直线移动到目标点。说明：（1）X、Y、Z是目标点的坐标。（2）F代码是进给速度指令代码。直到新的值被指定之前，一直有效。（3）如果F代码不指定，进给速度被当作零。

例4：如图13-5所示，刀具从A点直线插补到B点。图13-5直线插补G90G01X45Y30F100或G91G01X35Y15F100五、刀具长度补偿G43、G44、G49指令：G43建立刀具长度正补偿

G44建立刀具长度负补偿

G49取消刀具长度补偿格式：（1）Z为补偿轴的终点坐标，H为长度补偿偏置号。调用G43时，数控系统会将程序中Z坐标值自动加上H代码所指定的偏移量；在调用G44时，自动减去H代码指定的偏移量。实际应用中，常使用G43长度补偿，只有在特殊情况下才使用G44指令；执行G43时：Z实际值=Z指令值+（H××）；执行G44时：Z实际值=Z指令值−（H××）；（H××）是指编号为××寄存器中的补偿值，H00～H99；（2）刀具长度正补偿即刀具实际位移量小于指令给定位移量时,为刀具长度正补偿;反之则为刀具长度负补偿。（3）G43和G44为模态指令。

例5：如图13-7所示零件上直槽加工，工件零点选择在工件中心，其参考程序如下：图13-7直槽加工

六、刀具半径补偿如图13-8所示，使用了刀具半径补偿指令后，数控系统会控制刀具中心自动按图中的点划线进行加工走刀。

(a)外轮廓补偿(b)内轮廓补偿

图13-8刀具半径补偿G41是刀具左补偿指令，即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具位于工件轮廓的左边，称左刀补。如图13-9(a)所示。G42是刀具右补偿指令，即顺着刀具前进方向看(假定工件不动)，刀具位于工件轮廓的右边，称右刀补。如图13-9(b)所示。G40是为取消刀具半径补偿指令。使用该指令后，Ｇ41、Ｇ42指令无效。(a)外轮廓补偿(b)内轮廓补偿图13-9

刀具半径的左右补偿1．指令及功能2．格式

3．说明

（1）G41、G42、G40为模态指令，机床初始状态为G40。（2）建立和取消刀补必须与G01或G00指令组合完成。建立刀补的过程如图13-10所示，是使刀具从无刀具补偿状态（图中P0点）运动到补偿开始点（图中P1点），其间为G01运动。用刀补轮廓加工完成后，还有一个取消刀补的过程，即从刀补结束点（图中P2点），G01或G00运动到无刀补状态（图中P0点）。（a）左刀补应用过程（b）右刀补应用过程图13-10

建立和取消刀补过程

（3）X、Y是G01、G00运动的目标点坐标。图9.11中，X、Y在建立刀补时，是A点坐标，取消刀补时，是P0点坐标。（4）在建立刀具半径补偿的程序段中,不能使用圆弧指令。（5）G41或G42必须与G40成对使用。（6）D为刀补具偿号也称刀具偏置代号地址字，后面常用两位数字表示代号。D代码中存放刀具半径值作为偏置量，用于数控系统计算刀具中心的运动轨迹。一般有D00～D99。偏置量可用CRT/MDI方式输入。

二维轮廓加工，一般均采用刀具半径补偿。在建立刀具半径补偿之前，刀具应远离零件轮廓适当的距离，且应与选定好的切入点和进刀方式协调，保证刀具半径补偿的有效，如图13-11所示。刀具半径补偿的建立和取消必须在直线插补段内完成。

(a)合理的方式(b)不合理的方式图13-11

建立刀具半径补偿典型案例实施2．刀具与切削用量选择

1．零件工艺分析

3．参考程序1．零件工艺分析

工件在加工时需采用一次装夹方式，首先加工50×50mm凸台外轮廓，然后加工68×68mm凸台外轮廓，并保证总高度尺寸；采用平口虎钳夹紧的装夹方式；以工件上表面对称中心为坐标原点。尺寸计算（1）铣50×50mm凸台外轮廓关键尺寸计算精铣外轮廓在X负方向上的切入点坐标尺寸=－=－25;精铣外轮廓在Y负方向上的切入点坐标尺寸=－=－35;精铣外轮廓在X负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸≤－25－D;精铣外轮廓在Y负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸≤－35－D;（2）铣68×68mm凸台外轮廓关键尺寸计算精铣外轮廓在X负方向上的切入点坐标尺寸=－=－34;精铣外轮廓在Y负方向上的切入点坐标尺寸=－=－35;精铣外轮廓在X负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸≤－34－D;精铣外轮廓在Y负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸≤－35－D;2．刀具与切削用量选择产品名称或代号课内实训样件零件名称平面凸台零件零件图号13-1序号刀具号刀具名称数量加工表面刀具半径R／mm刀具补偿号备注1T01立铣刀1粗铣凸台外轮廓1001

2T01立铣刀1精铣凸台外轮廓1002

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共1页第1页表13-1刀具选择表单位名称××××××产品名称或代号零件名称零件图号课内实训样件平面凸台零件13-1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统场地001O1300精密虎钳数控铣床XD－40AFANUC

0iMate数控实训中心机房、车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n（r/min）进给量f

(mm/min)背吃刀量mm备注01粗铣50×50mm外轮廓T01Φ208001009.5

02粗铣68×68mm外轮廓T01Φ208001001.5

03精铣50×50mm外轮廓T01Φ2012001200.5

04精铣68×68mm外轮廓T01Φ2012001200.5

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共1页第1页表13-2工艺卡片3．参考程序程序说明O1300;工件外轮廓加工程序名N2G15G40G49G50G69G80;安全模式：取消指令N4G17G21G54G90G94;建立工件坐标系等指令N6T01;选择刀具，刀具准备功能N8M06;换刀N10M03S800;主轴正转，转速为800r/minN12G00Z100.0M08;主轴快速定位到最大安全高度，冷却液打开N14X-60.0Y-60.0;快速移动到下刀点位置N16Z5.0;主轴快速下刀定位至最小安全高度N18G01Z-5.0F500;主轴进给至-5.0mm处，进行50×50mm外轮廓粗加工N20G41G01X-25.0Y-35.0D01F100;建立刀具左补偿，加载1号刀补（刀具半径值+粗加工余量）N22Y20.0;直线插补进给至Y20.0N24G02X-20.0Y25.0R5.0;顺圆插补至X-20.0，Y25.0N26G01X20.0;

N28G02X25.0Y20.0R5.0;

N30G01Y-20.0;

N32G02X20.0Y-25.0R5.0;

N34G01X-20.0;

N36G02X-25.0Y-20.0R5.0;

N38G03X-40.0Y-5.0R15.0;逆时针圆弧切出工件轮廓N40G00Z5.0;主轴快速退刀至最小安全高度N42G40X-60.0Y-60.0;取消刀补，刀具快速移到下一工步起刀点N44G01Z-10.0F500;主轴进给至-10.0mm处，进行68×68外轮廓粗加工N46G41G01X-34.0Y-35.0D01F100;建立刀具左补偿，加载1号刀补（刀具半径值+粗加工余量）N48Y29.0;

N50G02X-29.0Y34.0R5.0;

N52G01X29.0;

N54G02X34.0Y29.0R5.0;

N56G01Y-29.0;

N58G02X29.0Y-34.0R5.0;

N60G01X-29.0;N62G02X-34.0Y-29.0R5.0;

N64G03X-49.0Y-14.0R15.0;

N66G00Z5.0;

N68G40X-60.0Y-60.0;

N70M03S1200;调整主轴转速，进行精加工N72G01Z-5.0F500;主轴进给至-5.0mm处，进行50×50mm外轮廓精加工N74G41G01X-25.0Y-35.0D02F120;建立刀具左补偿，加载2号刀补（刀具半径值）N76Y20.0;

N78G02X-20.0Y25.0R5.0;

N80G01X20.0;

N82G02X25.0Y20.0R5.0;

N84G01Y-20.0;

N86G02X20.0Y-25.0R5.0;

N88G01X-20.0;

N90G02X-25.0Y-20.0R5.0;

N92G03X-40.0Y-5.0R15.0;

N94G00Z5.0;主轴快速退刀至最小安全高度N96G40X-60.0Y-60.0;取消刀补，刀具快速移到下一工步起刀点N98G01Z-10.0F500;主轴进给至-10.0mm处，进行68×68外轮廓精加工N100G41G01X-34.0Y-35.0D02F120;建立刀具左补偿，加载2号刀补（刀具半径值）N102Y29.0;

N104G02X-29.0Y34.0R5.0;

N106G01X29.0;

N108G02X34.0Y29.0R5.0;

N110G01Y-29.0;

N112G02X29.0Y-34.