《数控机床编程与操作（数控铣床 加工中心分册）（第二版）》 课件4-2 轮廓加工

§4-2轮廓铣削一、SIEMENS系统轮廓加工过程中使用的特殊指令1．SIEMENS系统的特殊圆弧插补指令（1）起点、终点和张角如图4-1所示，已知圆弧的起点、终点和圆弧的张角，其圆弧加工指令如下：G00X30.0Y10.0；（圆弧起点）G03X10.0Y20.0AR=100.0；（终点和张角）其中“AR=

”表示圆弧张角，圆弧的半径由系统自动计算。（2）起点、圆心和张角如图4-2所示，已知圆弧的起点、圆心和圆弧的张角，其圆弧加工指令如下：G00X30.0Y10.0；（圆弧起点）G03I-13.5J-5.0AR=100.0；（圆心和张角）

其中“AR=

”表示圆弧张角，I和J分别表示圆心相对于起点的增量坐标，该值为矢量值。圆弧的半径由系统自动计算。（3）起点、终点和中间点（CIP）如图4-3所示，已知圆弧的起点、终点和中间点，其圆弧加工指令如下：G00X40.0Y10.0；（圆弧起点）CIPX10.0Y30.0I1=20.0J1=20.0；（终点和中间点）其中“I1=

”表示中间点的X值，“J1=

”表示中间点的Y值，其值均为绝对坐标值。圆弧的半径由系统自动计算。（4）切线过渡圆弧（CT）如图4-4所示，该指令可以生成一个圆弧，该圆弧与前面的轨迹（圆弧或直线）相切，且过已知的圆弧终点。圆弧的半径和圆心可以从前面的轨迹与编程的圆弧终点之间的几何关系中得出。其加工指令如下：G00X0Y20.0；（直线的起点）G01X10.0Y20.0；（直线的终点）CTX24.14Y10.0；（圆弧终点坐标）圆弧的半径由系统自动计算。2．螺旋线插补指令螺旋线插补的加工轨迹如图4-5所示，其加工指令如下：G02/G03X

Y

Z

CR=

；（非整圆加工的螺旋线插补指令）G02/G03X

Y

Z

I

J

K

TURN=

；（整圆加工的螺旋线插补指令）式中X

Y

Z

——螺旋线的终点坐标；CR=

——螺旋线的半径；I

J

K

——螺旋线起点到圆心的矢量值；TURN=

——整圆循环的个数。例4-1用φ16mm的高速钢立铣刀加工图4-6所示的工件，试编写其数控铣削加工程序。加工本例工件时，选择φ16mm的立铣刀采用螺旋线插补指令进行编程，其加工程序如下：AA401.MPF；（主程序）N10G90G94G71G40G17G54；N20G74Z0；N30M03S600；N40T1D1；N50G00X30.0Y0M08；N60Z10.0；N70G01Z0F100；N80G02X30.0Y0Z-5.0I-30.0；（分两次进行螺旋线插补）N90G02X30.0Y0Z-10.0I-30.0；N100G02X30.0Y0I-30.0；（加工整圆）N110G90G00Z50.0M09；N120M05；N130M02；二、轮廓加工过程中的切入与切出方式轮廓加工过程中的切入与切出方式参阅本书第二章第二节。三、子程序在轮廓加工过程中的运用1．子程序的命名规则在SIEMENS系统中，文件名可以由字母或字母+数字组成。文件扩展名有两种，即“.MPF”和“.SPF”。其中“.MPF”表示主程序，如“AA123.MPF”；“.SPF”表示子程序，如“L123.SPF”。文件名命名规则如下：（1）以字母、数字或下划线命名文件名，字符间不能有分隔符，且最多不能超过8个字符。另外，程序名开始的两个符号必须是字母，如“SHENG123”“AA12”等。该命名规则同时适用于主程序文件名的命名，如省略其后缀，则默认为“.MPF”。（2）以地址L加数字命名程序名，L后的数字可有7位，且L后的每个零都有具体含义，不能省略，如L123不同于L00123。该命名规则也同样适用于主程序文件名的命名，如省略其后缀，则默认为“.SPF”。2．子程序的格式与调用在SIEMENS系统中，子程序除程序后缀名和程序结束指令与主程序略有不同外，在内容和结构上与主程序并无本质区别。子程序的结束标记通常使用辅助功能指令M17表示。在SIEMENS数控系统（如802D、810D、840D）中，子程序的结束标记除可使用M17外，还可以使用M02、RET等指令表示。子程序的格式如下：L456；（子程序名）RET；（子程序结束并返回主程序）RET要求单独占用一程序段。另外，当使用RET指令结束子程序并返回主程序时，不会中断G64指令连续路径运行方式；而用M02指令时，则会中断G64指令运行方式，并进入停止状态。子程序的调用格式如下：L××××P×××；或××××P×××；其中，L为给定子程序名，P为指定循环次数。例如，程序段“N10L785P2；”表示调用子程序“L785”2次，而程序段“SS11P5；”表示调用子程序“SS11”5次。子程序的执行过程如下：3．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。在SIEMENS802D系统中，子程序可有四级程序界面，即三级嵌套，如图4-7所示。4．调用子程序的注意事项调用子程序的注意事项参阅本书第二章第二节。5．子程序的应用例4-2加工图4-8所示工件六个相同的外轮廓，试采用子程序编程方式编写其数控铣削加工程序。编程分析：本例工件由多个相同的轮廓组成，对于这类工件，可采用子程序方式编写单个轮廓的加工程序，再采用子程序调用方式进行编程。其加工程序如下：AA402.MPF；（主程序）N10G90G94G71G40G17G54；N20G74Z0N30M03S800；N40T1D1；N50G00X-48.0Y-40.0M08；N60Z10.0；N70G01Z-5.0F100；N80L402P6；（调用子程序6次）N90G90G00Z50.0M09；N100M05；N110M02；L402.SPF；（子程序）N10G91G41G01X5.0；（在子程序中编写刀具半径补偿）

N20Y60.0；N30G02X6.0CR=3.0；N40G01Y-40.0；N50G02X-6.0CR=3.0；N60G40G01X-5.0Y-20.0；（取消刀具半径补偿）N70G01X16.0；（移到下一个轮廓起点）N80RET；例4-3加工图4-9所示的工件，试采用子程序编程方式编写其数控铣削加工程序。编程分析：加工本例工件时，由于加工深度较大，无法一次性完成切削工作，对于这类工件，可通过子程序调用方式实现分层切削的目的。AA403.MPF；（主程序）N10G90G94G71G40G17G54；N20G74Z0；N30M03S800；N40T1D1；N50G00X-50.0Y40.0M08；N60Z10.0；N70G01Z0F100；N80L403P3；（调用子程序3次）N90G90G00Z50.0M09；N100M05；N110M02；L403.SPF；（子程序）N10G91G01Z-6.0；（Z向增量切入深度为6mm）N20G90G41G01Y20.0；（在轮廓延长线上建立刀具半径补偿）N30X15.0；N40G02Y-20.0CR=20.0；N50G01X-15.0；N60G02Y20.0CR=20.0；N70G40G01X-50.0Y40.0；（取消刀具半径补偿）N80RET；子程序除了以上两种应用，还可实现程序的优化。在加工中心的程序中，往往包含许多独立的工序，为了优化加工程序，通常将每一个独立的工序编写成一个子程序，主程序只有换刀和调用子程序的指令，从而实现优化程序的目的。四、轮廓铣削编程实例例4-4加工图4-10所示的工件，毛坯尺寸为90mm×90mm×18mm，铝件，试编写其加工中心加工程序。1．选择刀具和切削用量选择φ16mm立铣刀加工外轮廓，选择φ8mm立铣刀加工内轮廓。加工内轮廓时，采用螺旋线方式进行Z向切入。切削用量推荐值如下：加工外轮廓时，主轴转速n=600～800r/min，进给速度vf=100～200mm/min，背吃刀量ap=6mm；加工内轮廓时，主轴转速n=800～1000r/min，进给速度vf=80～120mm/min，背吃刀量ap=5mm。

2．计算基点坐标本例工件选