数控编程】第5章数控铣床编程1.ppt

数控编程,长江师范学院机械工程学院主讲教师：何仁琪,第5章 数控铣床编程,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述5.2 数控铣床编程基础 5.3 数控铣床基本编程方法5.4 A类宏功能应用5.5 数控铣床编程要点及实例 思考题与习题,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.1 数控铣床的用途与组成1.主轴箱：刀具及动力。2.进给伺服系统：执行运动3.控制系统：运算程序4.辅助装置：液压、气压、冷却、排屑、防护。5.铣床基础件：支撑,第5章 数控铣床编程,立式数控铣床,卧式数控铣床,5.1 数控铣床概述 5.1.2 数控铣床的分类,第5章 数控铣床编程,龙门数控铣床,全功能立式数控铣床,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.3 数控铣床的用途 平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削和三维及三维以上复杂型面铣削；钻削、镗削、螺纹切削等。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能1.点位控制功能：实现对相互位置精度要求高的孔系加工。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能2.直线插补功能：（1）平面直线（2）空间直线（3）逼近直线,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能3.圆弧插补功能：（1）平面圆弧（2）逼近圆弧,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能4.孔加工固定循环：,（1）钻孔（2）铰孔（3）锪孔（3）镗孔（4）攻丝,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能5.刀具补偿：,（1）刀具半径补偿平面轮廓加工：减少数学处理、同程粗精加工；（2）刀具长度补偿设置及调整刀具长度；（3）刀具空间位置补偿曲面加工。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能6.镜向、旋转、缩放、平移：,对加工程序的控制，简化程序编制。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能7.子程序功能：,不同位置相同轮廓形状的加工，子程序可简化程序编制。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能8.宏程序功能：,该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。,9.自动加减速功能：自动调整进给速度，保持正常而良好的加工状态。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.4 数控铣床的主要功能,10.数据输入输出及DNC功能：,（1）输入输出数据（2）执行大的加工程序（3）计算机直接数控,11.自诊断功能,自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.5 数控铣床加工的主要对象,铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。,1.平面类零件,平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。图示,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.5 数控铣床加工的主要对象,2.直纹曲面类零件,直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。如图所示零件的加工面就是一种直纹曲面，当直纹曲面从截面(1)至截面(2)变化时，其与水平面间的夹角从310均匀变化为232，从截面(2)到截面(3)时，又均匀变化为120，最后到截面(4)，斜角均匀变化为0。直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。,当采用四坐标或五坐标数控铣床加工直纹曲面类零件时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。这类零件也可在三坐标数控铣床上采用行切加工法实现近似加工。,直纹曲面,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.5 数控铣床加工的主要对象,3.立体曲面类零件,加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用数控铣床，采用以下三种加工方法。,(2)三坐标联动加工采用三坐标数控铣床三轴联动加工即进行空间直线插补。,(1)行切加工法采用三坐标数控铣床进行二轴半控制加工，即行切加工法。,(2)三坐标联动加工用五坐标数控铣床五轴联动加工即进行空间曲线插补。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.5 数控铣床加工的主要对象,4.箱体类零件,箱体类零件一般指具有一个以上孔系，内部有一定型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。此类零件一般都需要进行孔系、轮廓、平面加工。,第5章 数控铣床编程,5.1 数控铣床概述 5.1.6 数控铣床的主要技术参数,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,1.夹具,数控机床主要用于加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往并不复杂，数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件的批量来确定。对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。,凸轮零件图,凸轮夹具,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。常见刀具见图。,常见刀具,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（1）铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据.1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图所示。,加工曲面类铣刀,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（1）铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据.2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示。,加工大平面铣刀,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（1）铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据.3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图所示。,加工台阶面铣刀,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（1）铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据.4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图所示。,加工槽类铣刀,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备：,2.刀具,（1）铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据.5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图所示。,镗刀,钻头,孔加工刀具,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（2）铣刀结构选择 铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。1)平装结构(刀片径向排列)平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。,平装结构铣刀,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（2）铣刀结构选择 铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。2)立装结构(刀片切向排列):适用于重型和中量型的铣削加工。,立装结构铣刀,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,(3)铣刀角度的选择铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和a)径向前角；b)轴向前角图示 前角前角(制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明)。1)主偏角Kr 主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图4.15所示。铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。,主偏角,90主偏角，铣削带凸肩的平面；6075主偏角，适用于平面铣削的粗加工；45主偏角，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,(3)铣刀角度的选择2)前角铣刀的前角可分解为径向前角f(图 a)和轴向前角p(图 b)，径向前角f主要影响切削功率；轴向前角p则影响切屑的形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工面。径向前角f和轴向前角p正负的判别见图。常用的前角组合形式如下：,双负前角：适用于铸钢、铸铁的粗加工。双正前角：最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。正负前角(轴向正前角、径向负前角)：此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。,a)径向前角,b)轴向前角,前角,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,粗齿铣刀：适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀：系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。密齿铣刀：主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。,(4)铣刀的齿数(齿距)选择铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,1)平面铣刀：选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D1.5d（d为主轴直径）选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。2）立铣刀：立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度(60m/min)。3）槽铣刀：槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。,(5)铣刀直径的选择铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,（6）铣刀的最大切削深度不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.1 数控铣床的工艺装备,2.刀具,P类合金(包括金属陶瓷)用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。M类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。上述三类牌号的选择原则如表所示：,（7）刀片牌号的选择 合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀片。由于各厂生产的同类用途硬质合金的成份及性能各不相同，硬质合金牌号的表示方法也不同，为方便用户，国际标准化组织规定，切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类：P类、M类和K类。根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示，每类中数字越大，其耐磨性越低、韧性越高。,P、M、K类合金切削用量的选择,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.2 数控铣削的工艺分析,1.选择并确定加工部位及工序内容,（1）工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓，如图所示的正弦曲线。（2）已给出数学模型的空间曲面,如图所示的球面。（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔和面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；（7）用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。,球面,Y=SIN(X)曲线,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.2 数控铣削的工艺分析,2.零件图样的工艺分析,（1）零件图样尺寸的正确标注（2）统一内壁圆弧的尺寸加工轮廓上内壁圆弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。1）内壁转接圆弧半径R：R0.2H 2）内壁与底面转接圆弧半径r：d=D-2r，r适当小,零件尺寸公差带的调整,R较小时,R较大时,r较小,r较大,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.2 数控铣削的工艺分析,3.保证基准统一的原则,有些工件需要在铣削完一面后，再重新安装铣削另一面，由于数控铣削时，不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀，因此，最好采用统一基准定位。,4.分析零件的变形情况,铣削工件在加工时的变形，将影响加工质量。这时，可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等，也可采用热处理的方法，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理等。加工薄板时，切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证，这时，应考虑合适的工件装夹方式。总之，加工工艺取决于产品零件的结构形状，尺寸和技术要求等。在表4.2中给出了改进零件结构提高工艺性的一些实例。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.2 数控铣削的工艺分析,5.零件的加工路线,（1）铣削轮廓表面：在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：1)从起刀点下刀到下刀点；2)沿切向切入工件；3)轮廓切削；4)刀具向上抬刀，退离工件；5)返回起刀点。（2）顺铣和逆铣对加工影响：在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。如图4.24a所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓,图4.24b所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓,图4.24c所示为顺、逆铣时的切削区域。同时，为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.2 数控铣削的工艺分析,5.零件的加工路线,a)顺铣,b)逆铣,c)切入和退刀区,顺铣和逆铣切削方式,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.3 数控系统的功能指令,1.准备功能（G代码功能）,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.3 数控系统的功能指令,1.准备功能（G代码功能）,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.3 数控系统的功能指令,2.辅助功能（M代码）,m代码 功能 附注 m00 程序停止 非模态 m01 程序选择停止 非模态 m02 程序结束 非模态 m03 主轴顺时针旋转 模态 m04 主轴逆时针旋转 模态 m05 主轴停止 模态 m06 换刀 非模态 m07 冷却液打开 模态 m08 冷却液关闭 模态 m30 程序结束并返回 非模态 m31 旁路互锁 非模态 m52 自动门打开 模态 m53 自动门关闭 模态 m74 错误检测功能打开 模态 m75 错误检测功能关闭 模态 m98 子程序调用 模态 m99 子程序调用返回 模态,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.3 数控系统的功能指令,3.F、S、T、H、D功能代码（1）进给功能代码F单位/min。F200进给速度为200/min。（2）主轴功能代码S单位r/min。F800主轴转速为800 r/min。（3）刀具功能代码T表示使用刀具号。T05表示用5号刀具。（4）刀具长度补偿代码H用HXX表示刀具长度补偿地址。H04长度补偿量为4号。（5）刀具半径补偿代码D用DXX表示刀具半径补偿地址。D03半径补偿量为3号。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.4 数控铣床的坐标系统,1.数控铣床的坐标轴Z轴以主轴轴线，远离工件为正。立式铣床：X轴为工作台长向Y轴为工作台横向卧式铣床：X轴为工作台长向Y轴为长降方向。,第5章 数控铣床编程,5.2 数控铣床编程基础 5.2.4 数控铣床的坐标系统,2.数控铣床的参考点 参考点设在XYZ极限点。即工件最大位置处。参考点为用户的机床零点。机床启动后，首先“回零”建立坐标。编程必须依据工件坐标系。对刀建立工作坐标系。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.1 加工坐标的建立,1.G92预设加工坐标系,编程格式：G92 X_ Y_ Z_A_B_C_则将加工原点设定到距刀具起始点距离为X_，Y_，Z_，A_，B_，C_的位置上。注意,2.G53选择机床坐标系,编程格式：G90G53 X_ Y_ Z_G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。注意,G92 设置加工坐标系,G53 选择机床坐标系,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.1 加工坐标的建立,3.G54，G55G59建立加工坐标系,编程格式：G54 G90 G00 X_ Y_ Z_,设置加工坐标系,XYZ是相对于G54坐标系下的G00移动终点坐标值。该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.1 加工坐标的建立,4.G10加工坐标系偏移,编程格式：G10 L2 P_ X_ Y_ Z_,设置加工坐标系,P=0时为外部工件零点偏移；P=16时，相应于G54G59。XYZ为各轴零点偏移值。外部加工坐标系偏移G52 G52 X_Y_Z_ XYZ为各轴的零点偏移值。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.1 加工坐标的建立,5.注意事项,（1）G54与G55G59的区别G54G59设置加工坐标系的方法是一样的，但在使用中有以下区别：利用G54设置机床原点的情况下，回参考点操作时机床坐标值显示为G54的设定值，且符号均为正；利用G55G59设置加工坐标系的情况下，回参考点操作时机床坐标值显示零值。（2）G92与G54G59的区别G92指令是通过程序来设定、执行指令无运动，设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的；G54设定后不随刀具位置变化面变化，与刀具当前位置无关，执行指令有运动。（3）G54G59的修改G54G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI 方式修改。（4）应用范围数控系统的设置方法应按随机说明书执行。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.2 状态定义指令,1.绝对值与增量值G90与G91 用于定义绝对与增量值方式。2.暂停指令G04 用于短时暂停。3.米制与英制G21与G20 定义输入坐标值的单位。4.平面选择指令G17、G18、G19 定义加工平面。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.3 运动指令,1.G00 G00 X_Y_Z_2.G01 G01X_Y_Z_F_(F的单位为/min)3.G02与G03(1)XY平面：G17G02/G03X_Y_R_(I_J_)F_(2)ZX平面：G18G02/G03X_Z_R_(I_K_)F_(3)YZ平面：G19G02/G03Y_Z_R_(J_K_)F_,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.3 运动指令,1.G00 G00 X_Y_Z_2.G01 G01X_Y_Z_F_(F的单位为/min)3.G02与G03(1)XY平面：G17G02/G02X_Y_R_(I_J_)F_(2)ZX平面：G18G02/G02X_Z_R_(I_K_)F_(3)YZ平面：G19G02/G02Y_Z_R_(J_K_)F_,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.4 刀具半径补偿功能G40，G41，G42,在编程过程中，为了避免复杂的数值计算，一般按零件的实际轮廓来编写数控程序，但刀具具有一定的半径尺寸，如果不考虑刀具半径尺寸，那么加工出来的实际轮廓就会与图纸所要求的轮廓相差一个刀具半径值。因此，采用刀具半径补偿功能来解决这一问题。1.刀具半径补偿功能的定义及编程格式 刀具半径补偿功能的定义及编程格式在本课程前面已讨论过，这里不详述。在针对具体零件编程中，要注意正确选择 G41、G42，以保证顺铣和逆铣的加工要求。2.刀具半径补偿设置方法（1）参数设置 在机床控制面板上，按OFFSET键，进入WEAR界面，在所指定的寄存器号内输入刀具半径值即可。（2）宏指令 下页图示零件图样用宏指令设定。以20的刀具为例，其设定程序为：G65 H01 P#100 Q10 G01 G41/G42 X Y H#100(D#100)F,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.4 刀具半径补偿功能G40，G41，G42,3.应用举例使用半径为R5mm的刀具加工如图4.28所示的零件，加工深度为5mm，加工程序编制如下：O10G55 G90 G01 Z40 F2000/进入2号加工坐标系M03 S500/主轴启动G01 X-50 Y0/到达X，Y坐标起始点G01 Z-5 F100/到达Z坐标起始点G01 G42 X-10 Y0 H01/建立右偏刀具半径补偿G01 X60 Y0/切入轮廓G03 X80 Y20 R20/切削轮廓G03 X40 Y60 R40/切削轮廓G01 X0 Y40/切削轮廓G01 X0 Y-10/切出轮廓G01 G40 X0 Y-40/撤消刀具半径补偿G01 Z40 F2000/Z坐标退刀M05/主轴停M30/程序停设置G55：X-400，Y-150，Z-50；H015。4.练习与思考：将上述例题的外轮廓加工，改为型腔内轮廓加工。,零件图样,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.5 刀具长度补偿功能G43，G44，G49,Z向往往是以主轴前端面为零，而刀具具有一定长度；多刀加工时，不同刀具长度不同；刀具磨损长度发生变化。都需要进行刀具长度补偿。1.编程格式 G43/G44 Z_H_ G492.注意事项：（1）通过对刀将刀具长度的Z值，按OFFSET键，进入WEAR界面，在所指定的寄存器号内输入刀具长度值（Z）即可。（2）Z向第一次运动必须刀具长度补偿。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.5 返回参考点指令G27，G28，G29，G30,1.G27：返回参考点确认 G27X_Y_Z_ T0000（XYZ为参考点坐标）。2.G28：返回参考原点 G28X_Y_ Z_（XYZ为中间点坐标）。注意中间后的快移3.G29：从参考点回到切削点 G29X_Y_ Z_（XYZ为切削点坐标）4.G30：返回第二参考点 G30X_Y_ Z_（XYZ为第二参考点坐标）。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.6 坐标旋转功能G68，G69,该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度，G68表示坐标系旋转，G69撤消。1.基本编程方法 编程格式：（G17/G18/G19）G68 X Y R（G68 X Y P）.G69 X、Y旋转中心的坐标值。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。R旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。当程序在绝对方式下时，G68程序段后的第一个程序段必须使用绝对方式移动指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增量方式移动指令，那么系统将以当前位置为旋转中心，按G68给定的角度旋转坐标。现以图为例，应用旋转指令的程序为：N10 G92 X-5 Y-5/建立图4.29所示的加工坐标系N20 G68 G90 X7 Y3 R60/开始以点（7，3）为旋转中心，逆时针旋转60的旋转N30 G90 G01 X0 Y0 F200/按原加工坐标系描述运动，到达（0，0）点(G91 X5 Y5)/若按括号内程序段运行，将以（-5，-5）的当前点为旋转中心旋转60N40 G91 X10/X向进给到（10，0）N50 G02 Y10 R10/顺圆进给N60 G03 X-10 I-5 J-5/逆圆进给N70 G01 Y-10/回到（0，0）点N80 G69 G90 X-5 Y-5/撤消旋转功能，回到（-5，-5）点M02/结束,坐标系的旋转,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.6 坐标旋转功能G68，G69,2注意事项（1）旋转中心坐标若不是当前点时，一定要给定坐标值；（2）转角R（P）的正负为逆顺，注意符号；（3）旋转平面一定要包含在刀具半径补偿功能的平面内；（4）在比例编程模式时，再执行坐标旋转指令，其转角不受影响。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.7 子程序调用M98：,为简化编程，当一个工件上有相同的加工内容时，常用调子程序的方法进行编程。调用子程序的程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。调用子程序的编程格式 M98 P;P表示子程序调用情况。P后共有8位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。图示零件图样例：如图4.31所示,在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形，每边的槽深为-2mm，工件上表面为Z向零点。其程序的编制就可以采用调用子程序的方式来实现(编程时不考虑刀具补偿)。,零件图样,子程序：O20N10 G91 G01 Z-2 F100/在三角形上顶点切入（深）2mmN20 G01 X-5 Y-8.66/切削三角形N30 G01 X 10 Y 0/切削三角形N40 G01 X 5 Y 8.66/切削三角形N50 G01 Z 5 F2000/抬刀N60 M99/子程序结束设置G54：X-400，Y-100，Z-50。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.8 比例功能（缩放功能）G50，G51：,比例功能可使原编程尺寸按指定比例缩小或放大。G51为比例编程指令；G50为撤消比例编程指令。G50、G51均为模式G代码。1.各轴按相同比例编程（等比例）编程格式：G51 X Y Z P（G51X_Y_Z_P_)M98 P_ G50X、Y、Z-比例(缩放）中心坐标(绝对方式)；P-比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。,2.各轴以不同比例编程(变比例)编程格式：G51 X YZ I JK G50X、Y、Z-比例中心坐标；I、J、K-对应X、Y、Z轴的比例系数，在0.001 9.999范围内。本系统设定I、J、K不能带小数点，比例为1时，应输入1000，并在程序中都应输入，不能省略。,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.9（镜像功能）G51/(M21,M22,M23)(0i系统)：,2.M21，M22，M23（0i系统）编程格式：M21/M22；Y轴（X轴）镜像 M98 P_；M23；取消镜像,1.G51(0MC系统)编程格式：G51 X YZ I JK G50X、Y、Z-比例中心坐标；I、J、K-对应X、Y、Z轴的比例系数，当给定系数为-1时，可获得镜像加工功能。参P104镜像设置。,3.G24，G25（华中系统）编程格式：M98P_ G24 X0；Y轴镜像，镜像位置X=0 M98 P_；G24 Y0；X、Y轴镜像，镜像位置（0，0）M98 P_；G25 X0；X轴镜像继续有效，取消Y轴镜像 M98 P_；G25 X0 Y0；取消镜像,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.10 固定循环功能,FANUC-Oi系统设计有固定循环功能，常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。这些循环通常包括下列六个基本操作动作：图5.8 固定循环的基本动作1、在XY平面定位2、快速移动到R平面3、孔的切削加工4、孔底动作5、返回到R平面6、返回到起始点。图5.8中实线表示切削进给，虚线表示快速运动。R平面为在孔口时，快速运动与进给运动的转换位置。常用的固定循环有高速深孔钻循环、螺纹切削循环、精镗循环等。编程格式 G90/G91 G98/G99 G73G89 X Y Z R Q P F K 式中：G90/G91-绝对坐标编程或增量坐标编程；G98-返回起始点；G99-返回R平面。G73G89-孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等；X、Y-孔的位置坐标；Z-孔底坐标；R-安全面（R面）的坐标。增量方式时，为起始点到R面的增量距离；在绝对方式时，为R面的绝对坐标；Q-每次切削深度；P-孔底的暂停时间；F-切削进给速度；K-规定重复加工次数。固定循环由G 80或01组G代码撤消。,图5.8 固定循环的基本动作,（G90/G91 G98/G99 G73G89 X Y Z R Q P K FL）,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.10 固定循环功能,1.高速深孔钻循环指令 G73 G73用于深孔钻削，在钻孔时采取间断进给，有利于断屑和排屑，适合深孔加工。图5.9所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量值，指定每次切削深度。d为排屑退刀量，由系统参数设定。G73(G98),b)G73(G99)图5.9 高速深孔钻循环。例：G99 G73 X0 Y0 Z-50 R30 Q5 F50 G99确定每一孔加工完后，回到R平面。设定孔口表面的Z向坐标为0，R平面的坐标为30，每次切深量Q为5，系统设定退刀排屑量d为2。,a)G73(G98),b)G73(G99),图5.9 高速深孔钻循环,第5章 数控铣床编程,5.3 数控铣床的基本编程方法 5.3.10 固定循环功能,2.深孔钻循环指令 G83 G83用于钻削深孔，在钻孔时采取间断进给，有利于排屑，适合深孔加工。例如：G98G83X0Y40.0R5.0Z-20.0Q1.0F100.03.钻孔G81与锪孔G82G81为钻一般孔（打中心孔），一刀到底；G82比G81只多了到底暂停。G81X_Y_Z_R_F_;G82X_Y_Z_R_P_F_;如：G98/G99G81X0Y40.0R5.0Z-10.0F100.0如：G98/G99G82X0Y40.0R5.0Z-5.0P10F100.0（P10暂停10ms),值得注意的是：不同的系统有不同的循环及其格式，编程时须按机床编程说明书执行！,第5章 数控铣床编程,5.4 A类宏功能的应用,用户宏功能是提高数控机床性能的一种特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。用户宏功能主体是一系列指令，相当于子程序体。宏指令代表一系列指令的总指令，相当于子程序调用指令。用户宏功能的最大特点是，可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。用户宏功能有A、B两类。1.变量在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。为了使程序更具通用性、更加灵活，在宏程序中设置了变量，即将变量赋给一个地址。(1)变量的表示：变量可以用“#”号和跟随其后的变量序号来表示：#i(i1，2，3.)。例：#5，#109，#501。(2)变量的引用：将跟随在一个地址后的数值用一个变量来代替，即引入了变量。例：对于F#103，若#10350时，则为F50；对于Z-#110，若#110100时，则Z为-100；对于G#130，若#1303时，则为G03。(3)变量的类型：0MC系统的变量分为公共变量和系统变量两类。1）公共变量：公共变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。即一个宏指令中的#i与在另一个中的#i相同。公共变量的序号为：#100#131；#500#531。其中#100#131公共变量在电源断电后即清零，重新开机时被设置为“0”；#500#531公共变量即使断电后，它们的值也保持不变，因此也称为保持型变量。2）系统变量：有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置变量，接口的输入/输出信号变量，位置信息变量等。系统变量的序号与系统的某种状态有严格的对应关系。例如，刀具偏置变量序号为#01#99，这些值可以用变量替换的方法加以改变，在序号199中，不用作刀偏量的变量可用作保持型公共变量#500#531。,第5章 数控铣床编程,5.4 A类宏功能的应用,2.宏指令G65宏指令G65可以实现丰富的宏功能，包括算术运算、逻辑运算等处理功能。一般形式：G65 Hm P#i Q#j R#km-宏程序功能，数值范围0199；#i-运算结果存放处的变量名；#j-被操作的第一个变量，也可以是一个常数；#k-被操作的第二个变量，也可以是一个常数。例如，当程序功能为加法运算时：程序P#100 Q#101 R#102.含义为#100#101#102程序P#100 Q-#101 R#102.含义为#100-#101#102程序P#100 Q#101 R15.含义为#100#101153.宏功能指令（1）算术运算指令（表4.4）编程格式 G65 H01 P#i Q#j 例 G65 H01 P#101 Q1005；(#1011005)G65 H01 P#101 Q-#112；(#101-#112)2）加法#i#j#k 编程格式 G65 H02 P#i