第三章-数控手工编程21.ppt

1、下午9时13分,数字化制造技术,1,第二节 数控铣床手工编程,1、 数控铣床的分类特点和组成 数控铣床与普通铣床在结构上类似，用来铣削平面、 曲面、轮廓，镗削、钻削孔，攻螺纹等；区别在于进给系 统，没有传统的进给箱和交换齿轮，由伺服电机通过滚珠 丝杠直接驱动主轴和位移轴。 1.1 分类和特点 按主轴位置分类： 立式数控铣床 主轴垂直于水平面，方形工作台。适 合箱体类、板类零件的加工。,下午9时13分,数字化制造技术,2,第二节 数控铣床手工编程,图：数控铣床,下午9时13分,数字化制造技术,3,第二节 数控铣床手工编程,卧式数控铣床 主轴平行于水平面，导轨一般为水 平式。也有倾斜式的，机床的刚

2、性大，排屑更容易。 特点 功能齐全，具有直线插补、圆弧插补、三坐标联动空 间直线插补；具有刀具补偿、固定循环和用户宏程序等功 能。 1.2 组成和技术参数,下午9时13分,数字化制造技术,4,第二节 数控铣床手工编程,组成：床身、主轴、工作台（纵向X轴，横向Y轴）、 升降台、液压控制系统、气动控制系统和电气控制系统 等。 主要技术参数： 工作台面积（长X宽）、工作台纵向行程（X轴行程）、 工作台横向行程（Y轴行程）、主轴垂直行程（Z轴行 程）； 升降台垂直行程（Z轴可调范围），主轴孔锥度（ISO,下午9时13分,数字化制造技术,5,第二节 数控铣床手工编程,40#为7：24，50#），主轴端面

3、至工作台面的距离，主 轴中心线至导轨面的距离； 主轴转速，进给速度（X，Y，Z），快移速度（X，Y， Z），主轴电机功率，三个坐标轴进给电机额定扭矩； 机床外形尺寸（长、宽、高），机床重量。 不同的机床，参数各不相同。 2、 数控铣床的传动系统 1）主传动系统，主电机到主轴的传动，实现主轴旋转,下午9时13分,数字化制造技术,6,第二节 数控铣床手工编程,2）进给传动系统，实现工作台纵向（X轴）、横向（Y 轴）和主轴垂直方向（Z轴）的进给运动，由各自交流伺 服电机驱动，通过同步齿形带轮传给滚珠丝杠，带动各工 作轴。 数控铣床传动系统如图所示。,下午9时13分,数字化制造技术,7,第二节 数控铣

4、床手工编程,下午9时13分,数字化制造技术,8,第二节 数控铣床手工编程,3、数控系统的功能 1）准备功能G指令（P193） 与数控车床基本相同。 必须掌握的是： 01组 点定位、直线插补和圆弧插补 02组 三个平面的指定 06组 刀具半径左右补偿，加工坐标系1-6的指定 03组 绝对值和增量值输入选择 09组中 钻孔循环G81、攻螺纹循环G84、镗孔循环,下午9时13分,数字化制造技术,9,第二节 数控铣床手工编程,G85及其取消固定循环G80。 有选择掌握的是： G04暂停指令，G16极坐标指令，G68坐标系旋转指 令，G66调用宏指令，G63攻螺纹模式指令，G28返回参考 点指令，G99

5、返回参考平面指令等。 注： a）00组的G代码为非模态代码，即只在被指定的程 序段内有效，其余为模态代码，即直到被同组G代码取代 前一直有效。,下午9时13分,数字化制造技术,10,第二节 数控铣床手工编程,b）不同组的G代码可在同一段程序中使用，但同组的G代 码在同一程序段中使用多个时，只有最后一个有效。 c）在使用固定循环指令时，如果又指令了01组的G代 码，则固定循环自动取消，即G80；但在使用01组的G代 码时，再使用固定循环指令则不受影响。,下午9时13分,数字化制造技术,11,第二节 数控铣床手工编程,2）辅助功能M指令 M00：程序停止，暂停；M02：程序全部结束， 主轴和冷却液

6、关；M03、M04主轴正、反转； M05：主轴停； M06：换刀（加工中心）；M08、M09：切削液开、 关： M30；程序结束并返回；M98：调用子程序；M99：子 程序结束并返回。,下午9时13分,数字化制造技术,12,第二节 数控铣床手工编程,3）H、F、T、S功能指令 H：刀具补偿号，补偿量存在以后面两位数字为地址字的 寄存器中。 F：进给速度。每分钟进给量 G98 F xx； 如G98 F50 表示每分钟进给50毫米。 T：刀具号，由T和后面2位数组成，每把刀具都有一个刀 具号，在程序中指定。通常一台设备最多可以指定100 把刀具。,下午9时13分,数字化制造技术,13,第二节 数控

7、铣床手工编程,S：主轴转速功能指令。 由字母S和后面的数字组成，单位是r/min。 4、 机床坐标系 主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件方向为Z轴正向； X轴在与工件安装面平行的水平面内。立式铣床规 定，人面对主轴（刀具）右侧方向为其正向；卧式铣床则 是人面对主轴（刀具）左侧方向为其正向； Y轴方向由右手定则来确定。,下午9时13分,数字化制造技术,14,第二节 数控铣床手工编程,数控铣床的参考点也是机床上的一个固定点，与加工 程序无关。机床启动后，首先要将机床位置“回零”，即返 回参考点。 由X轴、Y轴和Z轴建立的直角坐标系，即为机床的坐 标系，如上图xoz。 机床启动后，无论刀架在什么位置，

8、此时的显示坐标 值或为零，或是不正确的数值。必须首先执行返回参考点 的操作，然后显示的坐标值才是以机床坐标系为基准的真,下午9时13分,数字化制造技术,15,第二节 数控铣床手工编程,实坐标值。 5、 基本编程方法 1）工件坐标系设定 格式：G92 X Y Z ； 含义： 规定工件坐标系坐标原点的指令，即程序零 点。设定了一个工件坐标系。后面的程序段均以此为基准 计算编程。,下午9时13分,数字化制造技术,16,第二节 数控铣床手工编程,2）绝对编程和增量编程 绝对编程 格式：G90（ G01 ）X Y Z ； 增量编程 格式：G91（ G01 ） X Y Z ； 含义 坐标系内某一位置的坐标

9、尺寸用相对于前一位 置的坐标尺寸的增量进行计量的坐标系。 与数控车床一致。,下午9时13分,数字化制造技术,17,第二节 数控铣床手工编程,3）快速点定位 格式：G00 X Y Z ； 含义：X、Y和Z轴联动，快速移动到指定位置。 注意；由于X、Y和Z轴联动时的合成运动是空间直 线，要注意刀具与工件或夹具的碰撞。,下午9时13分,数字化制造技术,18,第二节 数控铣床手工编程,4）直线插补 格式：G01 X Y Z F ； 5）平面选择指令G17，G18，G19 用来指定程序段中刀具的圆弧插补平面和刀具半径补 偿平面。 6）圆弧插补 在指定平面内按给定进给速度作圆弧插补运动，加工 圆弧轮廓。顺

10、时针圆弧插补G02，逆时针圆弧插补G03。,下午9时13分,数字化制造技术,19,第二节 数控铣床手工编程,格式：用圆弧半径R指定圆心位置时（优先认可） XY平面内：G17 G02（ G03）X Y R F ； XZ平面内：G18 G02（ G03）X Z R F ； YZ平面内：G19 G02（ G03）Y Z R F ； 用圆弧圆心相对于圆弧起点的向量时，与数控车床 一致。 当R取正值时，圆弧对应的圆心角为0180；当取 负值时，对应的圆心角为180360。,下午9时13分,数字化制造技术,20,第二节 数控铣床手工编程,下午9时13分,数字化制造技术,21,第二节 数控铣床手工编程,绝对

11、编程方式： G92 X0 Y0 Z0 G90 G00 X200.0Y40.0 G03 X140.0 Y100.0 I60.0 J0 F300； G02 X120.0 Y60.0 I50.0；,下午9时13分,数字化制造技术,22,第二节 数控铣床手工编程,7）暂停指令 格式：G04 X （P ）； 含义：使刀具作短时间的无进给光整加工，在切槽、 钻底孔时使用。也可用于在拐角处控制轨迹。 后面的数字一般代表时间，X的单位是秒，整数。P的 单位是毫秒。 8）英制和米制输入 格式：英制G20 米制G21 与数控车床一致。,下午9时13分,数字化制造技术,23,第二节 数控铣床手工编程,9）返回参考点

12、、从参考点返回切削点 格式： 含义 G28 X Y Z ； 各轴从当前点、经过中间点 （X、Y、Z）后快速移动到参考点； G29 X Y Z ； 各轴从参考点、经过前面G28指 定中间点后快速移动到指定位置（X，Y，Z）； 使用G28指令时，必须先取消刀具半径补偿，因为 G28本身包括取消刀具长度补偿、主轴停止和切削液关闭 等，但不包括刀具半径补偿取消。常用于换刀。,下午9时13分,数字化制造技术,24,第二节 数控铣床手工编程,下午9时13分,数字化制造技术,25,第二节 数控铣床手工编程,10） 刀具长度补偿指令 正补偿 格式：G43 Z H ； 负补偿 格式：G44 Z H ；,下午9时

13、13分,数字化制造技术,26,第二节 数控铣床手工编程,刀具长度补偿用于刀具轴向补偿，使刀具在Z方向上 实际位移量大于或小于程序给定值。 实际位移量 = 程序给定值 补偿值 用H代码指定偏置号。通过偏置号把存贮在偏置存贮 器中的偏置量调出来与程序中的坐标值进行加减运算以达 到补偿刀具长度的目的。从而不必重新对刀或调整刀具。 取消刀具长度补偿指令： G49。图示举例。 11） 刀具半径补偿指令,下午9时13分,数字化制造技术,27,第二节 数控铣床手工编程,对于有半径补偿功能的数控系统，当加工较为复杂的 轮廓时，可直接按零件轮廓计算后编程，利用刀具半径补 偿指令，直接加工出零件轮廓，而不必求刀具

14、中心的运动 轨迹，使编程工作大大简化。 以G17为例，即在XY平面内半径补偿的使用。在其它 平面上，只要坐标轴和偏移方向正确，其补偿原理一样。 格式如下；,下午9时13分,数字化制造技术,28,第二节 数控铣床手工编程,G41 ：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边； G42 ：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边， G40：取消刀补 H（或D）： 偏置值寄存器选用指令. xx： 刀具补偿偏置值寄存器号。,下午9时13分,数字化制造技术,29,第二节 数控铣床手工编程,图示举例,下午9时13分,数字化制造技术,30,第二节 数控铣床手工编程,12） 拐角偏移圆弧插补指令 格式：G39 X Y ； 含义

15、：编程轨迹的相邻两直线或圆弧相交，则需在 拐角处进行圆弧插补，在拐角处产生一个以偏移量为半 径、以交点为圆心的附加圆弧。如图。 有的CNC系统可以利用刀具半径补偿功能，直接实现,下午9时13分,数字化制造技术,31,第二节 数控铣床手工编程,图 拐角偏移指令功能,下午9时13分,数字化制造技术,32,第二节 数控铣床手工编程,各种拐角的圆弧插补过渡，而有的系统则需要人工编制附 加的圆弧过渡程序。如上图。 说 明：G39只有在G41 或G42 使用后才有效，而且属于 非模态指令，仅在它所指令的程序段中有效。在使用 G41、G42指令时，开始段刀具运动指令只能是G00或 G01，不能是G02或G0

16、3。 13） 机床坐标系和工件坐标系选择指令,下午9时13分,数字化制造技术,33,第二节 数控铣床手工编程,机床坐标系选择 格式： G53 X Y Z ； 含义：以机床固有坐标系即机床坐标系为参考系，刀 具移动到指定位置。 有时，机床坐标系的原点即机床的参考点，刀具在此 位置时，显示器显示的刀具当前位置坐标均为零。 G53是非模态指令，仅在它所在的程序段中有效，而 且是在绝对值指令中。,下午9时13分,数字化制造技术,34,第二节 数控铣床手工编程,工件坐标系选择 格式： （G54G59） X Y Z ； 含义：以选定的不同坐标系为参考坐标系系，刀具移 动到指定位置。 适用于在一个工作台上同

17、时加工多个零件，或同一个 零件加工不同的区域时，设定不同的坐标系。 以汽缸盖燃烧室为例。 六个加工坐标系程序零点的位置，可通过加工坐标系,下午9时13分,数字化制造技术,35,第二节 数控铣床手工编程,设定指令（G10）来指定，也可以直接在操作面板上用 OFFSET来设定。 14） 加工坐标系偏移 方法：直接在操作面板上输入零点偏移值； 用加工坐标系偏移指令G10实现； 不同的控制系统有不同的编程格式。 15）固定循环指令 固定循环指令常用于钻孔、镗孔、攻螺纹和锪平面。 见下表。,下午9时13分,数字化制造技术,36,第二节 数控铣床手工编程,固定循环指令 表,下午9时13分,数字化制造技术,

18、37,第二节 数控铣床手工编程,G73：单个深孔的循环加工，进给和退刀是主要运动； G74：左旋螺纹加工，退刀时主轴正转； G76：单个孔的精镗加工，主轴定向停止后让刀、退刀 G81：多个孔的钻孔加工，定点钻； G82：单个孔的锪孔加工，主轴Z向进给停止； G84：右旋螺纹加工，退刀时主轴反转； G86：单个孔的精镗加工，主轴停止后微调镗刀直径； G87：单孔镗加工，主轴停止后调镗刀直径，镗反面的 大孔；,下午9时13分,数字化制造技术,38,第二节 数控铣床手工编程,固定循环常由七个顺序动作组成： 1、X、Y轴定位到指定点，快速进给； 2、Z轴定位到参考点R（接近加工起点），快速进给； 3、

19、加工动作（钻、锪、镗、攻丝等），切削进给； 4、孔底加工动作（暂停、主轴停、主轴反转）； 5、退刀准备动作（X、Y轴偏心移动），快速进给； 6、返回到R点，快速进给； 7、运动到起始位置，快速进给；,下午9时13分,数字化制造技术,39,第二节 数控铣床手工编程,固定循环格式： G98（G99）GXX X Y Z R Q P F L ； 含义： GXX 为孔加工方式，对应于固定循环指令G73 G89，见上表。 X、Y为孔位置坐标，Z、R、Q、P、F为孔加工参 数，L为重复次数。G98为返回初始平面，G99为返回参考 点R。 孔加工参数中，Z 为孔底坐标值，以F进给速度运 动； R为初始平面到R

20、点的距离；Q为每次加工的深度；,下午9时13分,数字化制造技术,40,第二节 数控铣床手工编程,P为在孔底暂停的时间，单位是毫秒。 固定循环指令是模态指令，直到用G80指令取代。用 G00、G01、G02、G03也可以取消固定循环指令。 对于Z值，当用G90时，Z值为孔底的绝对值；用G91 时，Z值是R平面到孔底的距离。 对于R值，当用G90时， R为初始平面到R点的绝对 值；当用G91时， R为初始平面到R点的增量； 一般情况下，初始平面即为编程的Z0点所在的平面。,下午9时13分,数字化制造技术,41,第二节 数控铣床手工编程,各种孔加工方式说明：如图。 G73： 高速深孔钻，每次进刀量为

21、Q，然后自动退刀量 D，数控系统内部设定。这种加工方式是间断进 给，有利于断屑、排屑，适合深孔加工。 G74：左旋攻螺纹，主轴从R点开始反转，直到孔底再正 转返回。 G76：精镗孔，P表示暂停时间，然后主轴定向、刀具偏 心移动，准备退刀。这样可以不划伤已加工表面,下午9时13分,数字化制造技术,42,第二节 数控铣床手工编程,图：各种孔加工方式,下午9时13分,数字化制造技术,43,第二节 数控铣床手工编程,下午9时13分,数字化制造技术,44,第二节 数控铣床手工编程,下午9时13分,数字化制造技术,45,第二节 数控铣床手工编程,G81：循环钻孔，或定点钻，其余参数同上。 G82：钻孔或镗孔，其余参数同上。 G83：深孔钻削，其余参数同上。与G73不同的是，G83 每次进刀Q后都返回到R点，这对排屑有利。 G84：左旋攻螺纹，其余参数同G74。 G85G89：镗孔，其余参数同上。 常用重复次数L来加工在X、Y坐标上等距且加工内容 相同的孔，这时要用G91来控制坐标轴的移动，L表示加工 的孔数。,下午9时13分,数字化制造技术,46,第二节 数控铣床手工编程,图：各种孔加工方式,下