華中世紀星-數(shù)控銑系統(tǒng)使用手冊

華中世紀星-數(shù)控銑系統(tǒng)使用手冊,華中,世紀,數(shù)控,系統(tǒng),使用手冊 第三章 數(shù)控銑床的編程與加工操作 第三章 數(shù)控銑床的編程與加工操作 1 3.1數(shù)控銑床零件加工的工藝分析 1 3.1.1數(shù)控銑削加工部位及內容的選擇與確定 1 3.1.2數(shù)控銑削加工零件的工藝性分析 2 3.1.3數(shù)控銑削加工路線的擬定 4 3.1.4數(shù)控銑削刀具、夾具及切削用量的選擇 8 3.2數(shù)控銑床的編程 14 3.2.1M功能指令 14 3.2.2主軸功能S、進給功能F 14 3.2.3準備功能G指令 14 3.2.4華中世紀星（HNC-21/22M）數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控銑床的常用編程指令 15 3.3數(shù)控銑床綜合編程實例 32 第三章 數(shù)控銑床的編程與加工操作 數(shù)控銑床是機床設備中應用非常廣泛的加工機床，它可以進行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復雜型面銑削，還可進行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銑床的基礎上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。 3.1數(shù)控銑床零件加工的工藝分析 數(shù)控銑削加工的工藝設計是在普通銑削加工工藝設計的基礎上，考慮和利用數(shù)控銑床的特點，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。關鍵在于合理安排工藝路線，協(xié)調數(shù)控銑削工序與其他工序之間的關系，確定數(shù)控銑削工序的內容和步驟，并為程序編制準備必要的條件。 3.1.1數(shù)控銑削加工部位及內容的選擇與確定 一般情況下，某個零件并不是所有的表面都需要采用數(shù)控加工，應根據(jù)零件的加工要求和企業(yè)的生產(chǎn)條件進行具體分析，確定具體的加工部位和內容及要求。 具體而言，以下情況適宜采用數(shù)控銑削加工。 1.由直線、圓弧、非圓曲線及列表曲線構成的內外輪廓； 2.空間曲線或曲面； 3.形狀雖然簡單，但尺寸繁多，檢測困難的部位； 4.用普通機床加工時難以觀察、控制及檢測的內腔、箱體內部等； 5.有嚴格位置尺寸要求的孔或平面； 6.能夠在一次裝夾中順帶加工出來的簡單表面或形狀。 下列加工內容一般不采用數(shù)控銑削加工： 1.需要進行長時間占機人工調整的粗加工內容； 2.毛坯上的加工余量不太充分或不太穩(wěn)定的部位； 3.簡單的粗加工面； 4.必須用細長銑刀加工的部位，一般指狹長深槽或高筋板小轉接圓弧部位。 3.1.2數(shù)控銑削加工零件的工藝性分析 根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點，對零件圖樣進行工藝性分析時，應主要分析與考慮以下一些問題。 一、 零件圖分析 首先應熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關系和工作條件，搞清楚各項技術要求對零件裝配質量和使用性能的影響，找出主要的關鍵的技術要求，然后對零件圖樣進行分析。 1.尺寸標注方法分析 零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點，如圖3-1所示，在數(shù)控加工零件圖上，應以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程又有利于設計基準、工藝基準、測量基準和編程原點的統(tǒng)一。由于零件設計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用方面特性，而不得不采用3-2所示的局部分散的標注方法，這樣就給工序安排和數(shù)控加工帶來諸多不便。由于數(shù)控加工精度和重復定位精度都很高，不會因產(chǎn)生較大的累積誤差而破壞零件的使用特性，因此，可將局部的分散標注方法改為同一基準標注或直接給出坐標尺寸的標注方法。 2.零件圖的完整性與正確性分析 構成零件輪廓的幾何元素（點、線、面）條件（如相切、相交、垂直和平行）是數(shù)控編程的重要依據(jù)。手工編程時要計算構成零件輪廓的每一個節(jié)點坐標；自動編程時要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義，如果某一條件不充分，則無法計算零件輪廓的節(jié)點坐標和表達零件輪廓的幾何元素，導致無法進行編程，因此圖紙應當完整地表達構成零件輪廓的幾何元素。 圖3-1統(tǒng)一基準標注方法 圖3-2分散基準標注方法 3.零件技術要求分析 零件的技術要求主要是指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。這些要求在保證零件使用性能的前提下，應經(jīng)濟合理。過高的精度和表面粗糙度要求會使工藝過程復雜、加工困難、成本提高。 4.零件材料分析 在滿足零件功能的前提下，應選用廉價、切削性能好的材料。而且，材料選擇應立足國內、不要輕易選用貴重或緊缺的材料。 二、零件的結構工藝性分析 零件的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。良好的結構工藝性，可以使零件加工容易、節(jié)省工時和材料。而較差的零件結構工藝性，會使加工困難、浪費工時和材料，有時甚至無法加工。因此，零件各加工部位的結構工藝性應符合數(shù)控加工的特點。 1.工件的內腔與外形應盡量采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具的規(guī)格和換刀的次數(shù)，方便編程和提高數(shù)控機床加工效率。 2.工件內槽及緣板間的過渡圓角半徑不應過小。 過渡圓角半徑反映了刀具直徑的大小，刀具直徑和被加工工件輪廓的深度之比與刀具的剛度有關，如圖3-3 a）所示，當R＜0.2H時(H為被加工工件輪廓面的深度)，則判定該工件該部位的加工工藝性較差；如圖3-3b）所示，當R＞0.2H時，則刀具的當量剛度較好，工件的加工質量能得到保證。 3.銑工件的槽底平面時，槽底圓角半徑r不宜過大 如圖3-4所示，銑削工件底平面時，槽底的圓角半徑r越大，銑刀端刃銑削平面的能力就越差，銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D-2r (D為銑刀直徑)，當D一定時，r越大，銑刀端刃銑削平面的面積越小，加工平面的能力就越差、效率越低、工藝性也越差。當r大到一定程度時，甚至必須用球頭銑刀加工，這是應該盡量避免的。 a） b） 圖3-3　內槽結構工藝性對比 圖3-4槽底平面圓弧對加工工藝的影響 此外，還應分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證，有沒有引起矛盾的多余尺寸或影響加工安排的封閉尺寸等。 3.1.3數(shù)控銑削加工路線的擬定 在確定走刀路線時，除了遵循數(shù)控加工工藝的一般原則外，對于數(shù)控銑削應重點考慮以下幾個方面。 一、保證零件的加工精度和表面粗糙度要求 1.當銑削平面零件外輪廓時，一般采用立銑刀側刃切削。立銑刀側刃銑削平面零件外輪廓時避免沿零件外輪廓的法向切入和切出，如圖3-5所示，應沿著外輪廓曲線的切向延長線切入或切出，這樣可避免刀具在切入或切出時產(chǎn)生的刀刃切痕，保證零件曲面的平滑過渡。 圖3-5外輪廓加工刀具的切入切出 2.銑削封閉的內輪廓表面時，若內輪廓外延，則應沿切線方向切入、切出。若內輪廓曲線不允許外延圖3-6，刀具只能沿內輪廓曲線的法向切入、切出，此時刀具的切入、切出點應盡量選在內輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當內部幾何元素相切無交點時如圖3-7所示，為防止刀具施加刀偏時在輪廓拐角處留下凹口如圖3-7a)，刀具切入、切出點應遠離拐角如圖3-7b)所示。 圖3-6內輪廓加工刀具的切入切出 a) b) 圖3-7無交點內輪廓加工刀具的切入和切出 3. 如圖3-8所示，用圓弧插補方式銑削外整圓時，要安排刀具從切向進入圓周銑削加工，當整圓加工完畢后，不要在切點處直接退刀，而讓刀具多運動一段距離，最好沿切線方向，以免取消刀具補償時，刀具與工件表面相碰撞，造成工件報廢。銑削內圓弧時，也要遵守從切向切入的原則，安排切入、切出過渡圓弧，如圖3-9所示，若刀具從工件坐標原點出發(fā)，其加工路線為1→2→3→4→5，這樣，來提高內孔表面的加工精度和質量。 圖3-8外圓銑削 圖3-9內圓銑削 4.對于孔位置精度要求較高的零件，在精鏜孔系時，鏜孔路線一定要注意各孔的定位方向一致，即采用單向趨近定位點的方法，以避免傳動系統(tǒng)反向間隙誤差或測量系統(tǒng)的誤差對定位精度的影響。例如圖3-10a)所示的孔系加工路線，在加工孔Ⅳ時，χ方向的反向間隙將會影響Ⅲ、Ⅳ兩孔的孔距精度；如果改為圖3-10b)所示的加工路線，可使各孔的定位方向一致，從而提高了孔距精度。 a) b) 圖3-10孔的位置精度處理 5.銑削曲面時，常用球頭刀采用“行切法”進行加工。所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件加工精度的要求確定。對于邊界敞開的曲面加工，可采用兩種加工路線。如圖3-11所示，對于發(fā)動機大葉片，當采用圖3-11a）的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度。當采用圖3-11b）的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準確度高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應由邊界外開始加工。 a) b) 圖3-11曲面加工的走刀路線 二、應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率。 圖3-12所示為正確選擇鉆孔加工路線的例子。通常先加工均布于同一圓周上的八個孔，在加工另一圓周上的孔如圖3-12a）所示。但是對點位控制的數(shù)控機床而言，要求定位精度高，定位過程盡可能快，因此這類機床應按空程最短來安排走刀路線如圖3-12b）所示，以節(jié)省加工時間，提高效率。 a） b） 圖3-12最短加工路線選擇 三、最終輪廓一次走刀完成 為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。 　　如圖3-13a）為用行切方式加工內腔的走刀路線，這種走刀能切除內腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表面粗糙度。所以如采用3-13b）圖的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖3-13c）也是一種較好的走刀路線方式。 a）路線1 b)路線2 c)路線3 圖3-13銑削內腔的三種走刀路線 四、選擇使工件在加工后變形小的路線 對橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。 此外，輪廓加工中應避免進給停頓。因為加工過程中的切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對平衡的狀態(tài)，進給停頓時，切削力突然減小，會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進給停頓處的零件輪廓上留下刻痕。為提高工件表面的精度和減小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以0.2~0.5為宜，而且精銑時宜采用順銑，以減小零件被加工表面粗糙度的值。 3.1.4數(shù)控銑削刀具、夾具及切削用量的選擇 一、數(shù)控銑刀的選擇 被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。銑刀的類型很多，這里只介紹在數(shù)控機床上常用的銑刀。 1.面銑刀 面銑刀主要用于加工較大的平面。標準可轉位面銑刀的直徑為16～630mm.粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減小切削扭矩。精銑時，銑刀直徑要選大些，盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。 2.立銑刀 立銑刀是數(shù)控加工中用得最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽、較小的臺階面以及平面輪廓。 3.模具銑刀 模具銑刀主要用于加工空間曲面、模具型腔或凸摸成型表面。 4.鍵槽銑刀 鍵槽銑刀主要用于加工封閉的鍵槽。 5.鼓形銑刀. 鼓形銑刀主要用于加工變斜角類零件的變斜角加工面。 6.成型銑刀 成型銑刀一般是為了特定的工件或加工內容專門設計制造的，如各種直形或圓形的凹槽、斜角面、特性孔或臺。 二、夾具 數(shù)控機床主要用于加工形狀復雜的零件，但所使用夾具的結構往往并不復雜，數(shù)控銑床夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機床工作 臺面上通過調整實現(xiàn)定位與夾緊，然后通過加工坐標系的設定來確定零件的位置。 對有一定批量的零件來說，可選用結構較簡單的夾具。例如，加工圖3-14所示的凸輪零件的凸輪曲面時，可采用圖3-15中所示的凸輪夾具。其中，兩個定位銷3、5與定位塊4組成一面兩銷的六點定位，壓板6與夾緊螺母7實現(xiàn)夾緊。圖中：1--凸輪零件，2--夾具體，3--圓柱定位銷，4--定位塊，5--菱形定位銷，6--壓板，7--夾緊螺母。 圖3- 14凸輪零件圖 圖3- 15凸輪夾具 三、切削用量的選擇 切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇應保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 粗、精加工時切削用量的選擇原則如下： 1.粗加工時 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 2.精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。 （一）背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。粗加工（Ra=10~80um）時一次進給應盡可能切除全部余量，在中等功率機床上，背吃刀量可達8~10mm。半精加工（Ra=1.25~10um）時，背吃刀量可取為0.5~2mm。精加工（Ra=0.32~0.25um）時，背吃刀量可取為0.2~0.4mm。 在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大，或余量不均勻時，粗加工要分幾次進給，并且應當把第一、二次進給的背吃刀量取得大一些。 （二）進給速度的確定 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。 確定進給速度的原則： 1.當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100～200mm/min范圍內選取。 2.在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20～50mm/min范圍內選取。 3.當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20～50mm/min范圍內選取。 4.刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。 此外，在選擇進給量時，還應注意零件加工中的某些特殊因素。比如在輪廓加工中，選擇進給量時，應考慮輪廓拐角處的超程問題。特別是在拐角較大、進給速度較高時，應在接近拐角處適當降低進給速度，在拐角后逐漸升速，以保證加工精度。 （三）主軸轉速的確定 主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為： n=1000v/πD 式中： v——切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定； n——主軸轉速，單位為 r/min； D——工件直徑或刀具直徑，單位為mm。 在選擇切削速度時，還應考慮以下幾點： 1.應盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域； 2.斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應力，要適當降低切削速度； 3.在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應避開自激振動的臨界速度； 4.加工大件、細長件和薄壁工件時，應選用較低的切削速度； 5.加工帶外皮的工件時，應適當降低切削速度。 對刀點與換刀點的確定： 一、對刀點 對于數(shù)控機床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認對刀點來實現(xiàn)的。對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準點。對刀點可以設置在被加工零件上，也可以設置在夾具上與零件定位基準有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對刀點往往就選擇在零件的加工原點。對刀點的選擇原則如下： 1.所選的對刀點應使程序編制簡單； 2.對刀點應選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置； 3.對刀點應選在加工時檢驗方便、可靠的位置； 4.對刀點的選擇應有利于提高加工精度。 對刀點可以設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點作為對刀點。 在使用對刀點確定加工原點時，就需要進行“對刀”。所謂對刀是指使“刀位點”與“對刀點”重合的操作。每把刀具的半徑與長度尺寸都是不同的，刀具裝在機床上后，應在控制系統(tǒng)中設置刀具的基本位置?！暗段稽c”是指刀具的定位基準點。如圖3-16所示，圓柱銑刀的刀位點是刀具中心線與刀具底面的交點；球頭銑刀的刀位點是球頭的球心點或球頭頂點；車刀的刀位點是刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭的刀位點是鉆頭頂點。各類數(shù)控機床的對刀方法是不完全一樣的，這一內容將結合各類機床分別討論。 a)鉆頭的刀位點 b)圓柱銑刀的刀位點 c)球頭銑刀的刀位點 圖3-16　刀位點 二、對刀方法 以華中世紀星數(shù)控系統(tǒng)為例來說明數(shù)控銑床的對刀過程。將要建立工件表面中心位置作為工件坐標系的原點。 在選擇了圖3-18所示的被加工零件圖樣，并確定了編程原點位置后，可按以下方法進行加工坐標系設定： 1、準備工作 機床回參考點，確認機床坐標系； 2、裝夾工件毛坯 圖3-17 零件圖 通過夾具使零件定位，并使工件定位基準面與機床運動方向一致； 3、對刀測量 用簡易對刀法測量,方法如下: 用直徑為φ10的標準測量棒、塞尺對刀，得到測量值為X = -437.726, Y = -298.160,如圖3-19所示。Z = -31.833，如圖3-19所示。 4、計算設定值 按圖3-18所示,將前面已測得的各項數(shù)據(jù),按設定要求運算。 圖3-18 XY軸對刀 X坐標設定值：X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm 注： -437.726mm為X坐標顯示值； +5mm為測量棒半徑值； +0.1mm為塞尺厚度； +40.0為編程原點到工件定位基準面在X坐標方向的距離。 Y坐標設定值：Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm 注：如圖3-18所示，-298.160mm為坐標顯示值；+5mm 圖3-19 Z向對刀方法 為測量棒半徑值；+0.1mm為塞尺厚度；+46.5為編程原點到工件定位基準面在Y坐標方向的距離。 Z坐標設定值：Z= -31.833-0.2=-32.033mm。 注：-31.833為坐標顯示值；-0.2為塞尺厚度,如圖3-19所示。 通過計算結果為：X -392.626；Y -246.460；Z -32.033。 5、設定加工坐標系 將開關放在 MDI 方式下，進入加工坐標系設定頁面。輸入數(shù)據(jù)為: X= -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033 表示加工原點設置在機床坐標系的X= -392.626; Y= -246.460; Z= -32.033 的位置上。 三、換刀點的選擇 由于數(shù)控銑床采用手動換刀，換刀時操作人員的主動性教高，換刀點只要設在零件外面，不發(fā)生換刀阻礙即可。 3.2數(shù)控銑床的編程 以華中世紀星（HNC-21/22M）數(shù)控系統(tǒng)為例來說明數(shù)控銑床程序編制的有關指令及方法的介紹。 3.2.1M功能指令 HNC-21/22M 數(shù)控系統(tǒng)的M功能指令是由地址字母M和其后的兩位數(shù)字來表示的，其功能見表3-1所示。 表3-1M 指令功能（ 標記 ?者為缺省值） 3.2.2主軸功能S、進給功能F 一、主軸功能S 主軸功能S 控制主軸轉速，其后的數(shù)值表示主軸速度，單位為轉/每分鐘(r/min)。S 是模態(tài)指令，S 功能只有在主軸速度可調節(jié)時有效。 二、進給速度F F 指令表示工件被加工時刀具相對于工件的合成進給速度，F(xiàn) 的單位取決于G94(每分鐘進給量mm/min)或G95(每轉進給量mm/r)。當工作在G01，G02 或G03 方式下，編程的F 一直有效，直到被新的F 值所 取代，而工作在G00、G60 方式下，快速定位的速度是各軸的最高速度，由CNC參數(shù)設定，與所編F 無關。借助操作面板上的倍率按鍵，F(xiàn) 可在一定范圍內進行倍率修調。當執(zhí)行攻絲循環(huán)G84，螺紋切削G33 時，倍率開關失效，進給倍率固定在100％。 3.2.3準備功能G指令 準備功能G 指令由G 后續(xù)一或二位數(shù)值組成，它用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏置等多種加工操作。HNC-21/22M 數(shù)控系統(tǒng)G 功能指令見表3-2。 3.2.4華中世紀星（HNC-21/22M）數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控銑床的常用編程指令 一、工件坐標系選擇G54~G59 格式： G54 G55 G56 G57 G58 G59 圖3-20工件坐標系選擇 說明：G54~G59可預定6個工件坐標系(如圖3-20)，根據(jù)需要任意選用。 這6個預定工件坐標系的原點在機床坐標系中的值，用MDI 方式預先輸入在“坐標系”功能表中，系統(tǒng)自動記憶。當程序中執(zhí)行G54~G59 中某一個指令, 后續(xù)程序段中絕對值編程時的指令值均為相對此工件坐標系原點的值。 例．如圖3-21所示，用G54 和G59 選擇工件坐標系指令編程：要求刀具從當前點（任一點）移動到A 點，再從A 點移動到B 點。 %1000 N01 G54 選擇工件坐標系1 N02 G00 G90 X30 Y40 當前點→A N03 G59 選擇工件坐標系2 N04 G00 X30 Y30 A→B 圖3-21用G54 和G59 編程 N05 M03 二、回參考點控制指令 1.自動返回參考點G28 格式：G28 X_Y_Z_ 說明： X 、Y 、Z ：回參考點時經(jīng)過的中間點（不是機床參考點），在G90 時為中間點在工件坐標系中的坐標；在G91 時為中間點相對于起點的位移量。G28 指令先使所有的編程軸都快速定位到中間點，然后再從中間點到達參考點，如圖3-22。一般，G28 指令用于刀具自動更換或者消除機械誤差，在執(zhí)行該指令之前應取消刀具半徑補償和刀具長度補償。在G28 的程序段中不僅產(chǎn)生坐標軸移動指令，而且記憶了中間點坐標值，以供G29 使用。系統(tǒng)電源接通后，在沒有手動返回參考點的狀態(tài)下，執(zhí)行G28 指令時，刀具從當前點經(jīng)中間點自動返回參考點，與手動返回參考點的結果相同。這時從中間點到參考點的方向就是機床參數(shù)“回參考點方向”設定的方向。G28 指令僅在其被規(guī)定的程序段中有效。 例：圖3-22從A 經(jīng)過B 回參考點R 軌跡編程如下： %1101 G92 X30 Y50 Z20 以A（30,50,20）為起刀點建立工件坐標系。 G91 G28 X100 Y20 Z0 從A 點按增量移動到B，最后到達R。 M02 圖3-22 G28 編程 2.自動從參考點返回G29 格式：G29 X _Y_Z_ 說明： X 、Y 、Z ：返回的定位終點，在G90 時為定位終點在工件坐標系中的坐標；在G91 時為定位終點相對于G28 中間點的位移量。G29 可使所有編程軸以快速進給經(jīng)過由G28 指令定義的中間點，然后再到達 指定點。通常該指令緊跟在G28 指令之后。G29 指令僅在其被規(guī)定的程序段中有效。 例：用G28、G29 對圖3-23所示的路徑編程：要求由A 經(jīng)過中間點B并返回參考點，然后從參考點經(jīng)由中間點B 返回到C 點 。 圖3-18 軌跡編程如下： %1102 G92 X30 Y50 Z20 以A（30,50,20）為起刀點建立工件坐標系。 G91 G28 X100 Y20 Z0 從A 點按增量移動到B，最后到達R。 G29 X50 Y?40 從參考點經(jīng)過B，到達C M02 圖3-23 G28/G29 編程 三、刀具半徑補償指令G41、G42、G40（模態(tài)） 1.刀具半徑補償?shù)哪康模? 數(shù)控銑床上進行輪廓的銑削加工時，由于刀具半徑的存在，刀具中心軌跡和工件輪廓不重合。如果系統(tǒng)沒有半徑補償功能，則只能按刀心軌跡進行編程，即在編程時事先加上或減去刀具半徑，其計算相當復雜，計算量大，尤其當?shù)毒吣p、重磨或換新刀后，刀具半徑發(fā)生變化時，必須從新計算刀心軌跡，修改程序，這樣既繁瑣，又不利于保證加工精度。當數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能時，數(shù)控編程只需按工件輪廓進行，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡，使刀具偏離工件輪廓一個刀具半徑值，即進行刀具半徑補償。 2.刀具半徑補償G40，G41，G42 說明： G40：取消刀具半徑補償； G41：左刀補(在刀具前進方向左側補償)，如圖3-24(a)； G42：右刀補(在刀具前進方向右側補償)，如圖3-24(b)； G17：刀具半徑補償平面為XY 平面； G18：刀具半徑補償平面為ZX 平面； G19：刀具半徑補償平面為YZ 平面； X, Y, Z ：G00/G01 的參數(shù)，即刀補建立或取消的終點（注：投影到補償平面上的刀具軌跡受到補償）； D：G41/G42 的參數(shù)，即刀補號碼(D00~D99)，它代表了刀補表中對應的半徑補償值。G40、G41、G42 都是模態(tài)代碼，可相互注銷。 注意： (1) 刀具半徑補償平面的切換必須在補償取消方式下進行； (2) 刀具半徑補償?shù)慕⑴c取消只能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03。 左補償 右補償 3-24刀具半徑補償 例：考慮刀具半徑補償，編制圖3-25 所示零件的加工程序：要求建立如圖所示的工件坐標系，按箭頭所指示的路徑進行加工，設加工開始時刀具距離工件上表面50mm，切削深度為10mm。 零件程序如下： %1008 G92 X?10 Y?10 Z50 G90 G17 G42 G00 X4 Y10 D01 Z2 M03 S900 G01 Z-10 F800 X30 G03 X40 Y20 I0 J10 G02 X30 Y30 I0 J10 G01 X10 Y20 Y5 G00 Z50 M05 圖3-25 刀具半徑補償編程 G40 X?10 Y?10 M02 四、刀具長度偏置指令G43、G44、G49（模態(tài)） 通常，數(shù)控車床的刀具裝在回轉刀架上，加工中心、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控鉆床等刀具裝在主軸上，由于刀具長度不同，裝刀后刀尖所在位置不同，即使是同一把刀具，由于磨損、重磨變短，重裝后刀尖位置也會發(fā)生變化。如果要用不同的刀具加工同一工件，確定刀尖位置是十分重要的。為了解決這一問題，我們把刀尖位置都設在同一基準上，一般刀尖基準是刀柄測量線（或是裝在主軸上的刀具使用主軸前端面，裝在刀架上的刀具可以是刀架前端面）。編程時不用考慮實際刀具的長度偏差，只以這個基準進行編程，而刀尖的實際位置由G43、G44來修正。 刀具長度補償G43，G44，G49 說明： G17：刀具長度補償軸為Z 軸； G18：刀具長度補償軸為Y 軸； G19：刀具長度補償軸為X 軸； G49：取消刀具長度補償； G43：正向偏置(補償軸終點加上偏置值)； G44：負向偏置(補償軸終點減去偏置值)； X, Y, Z ：G00/G01 的參數(shù)，即刀補建立或取消的終點； H：G43/G44 的參數(shù)，即刀具長度補償偏置號(H00~H99)，它代表了刀具表中對應的長度補償值。長度補償值是編程時的刀具長度和實際使用的刀具長度之差。G43、G44、G49 都是模態(tài)代碼，可相互注銷。用G43(正向偏置)，G44(負向偏置)指令設定偏置的方向。如圖3-26所示。由輸入的相應地址號H代碼從刀具表（偏置存儲器）中選擇刀具長度偏置值。該功能補償編程刀具長度和實際使用的刀具長度之差而不用修改程序。偏置號可用H00~H99來指定，偏置值與偏置號對應，可通過MDI功能先設置在偏置存儲器中。 3-26長度補償 無論是絕對指令還是增量指令，由H 代碼指定的已存入偏置存儲器中的偏置值在G43 時加，在G44 時則是從長度補償軸運動指令的終點坐標值中減去，計算后的坐標值成為終點。 例：考慮刀具長度補償，編制如圖3-27所示零件的加工程序：要求建立如圖所示的工件坐標系，按箭頭所指示的路徑進行加工。 圖3-27刀具長度補償?shù)膽? H01= 4.0 預先在MDI 功能中“刀具表”設置01 號刀具長度值項。 零件程序如下： %0001 G92 X0 Y0 Z15 起刀點坐標（0，0，15） N01 G91 G00 X40 Y80 M03 用增量方式移動到# 1 號點 N02 G01 G43 Z-12 H01 F100 移近工件表面，建立刀具長度補償 N03 Z-21 加工# 1 號孔 N04 G04 P2 N05 G00 Z21 抬刀 N06 X10.0 Y-50.0 移動到# 2 號點 N07 G01 Z-33 加工# 2 號孔 N08 G04 P2 N09 G01 Z33 抬刀 N10 X30 Y30 移動到# 3 號點 N11 Z-25 加工# 3 號孔 N12 G04 P2 N13 G00 Z40 抬刀 N14 X-80 Y-60 移動到起始點 N15 M05 N16 M30 改變刀具長度補償量，需指定新的刀具號；刀具長度按新的偏置值進行補償。 例如，設H01 的偏置值為5.0，H02 的偏置值為10.0 時 G90 G43 Z100.0 H01 Z將達到105.0 G90 G43 Z100.0 H02 Z 將達到110.0 五、暫停指令G04 格式：G04 P_ 說明： P：暫停時間，單位為s（秒）。 G04 在前一程序段的進給速度降到零之后才開始暫停動作。在執(zhí)行含G04 指令的程序段時，先執(zhí)行暫停功能。 G04 為非模態(tài)指令，僅在其被規(guī)定的程序段中有效。 例：編制圖3-28 所示零件的鉆孔加工程序。 %0004 G92 X0 Y0 Z0 G91 F200 M03 S500 G43 G01 Z-6 H01 G04 P5 G49 G00 Z6 M05 M30 圖3-28 G04編程 G04 可使刀具作短暫停留，以獲得圓整而光滑的表面。如對不通孔作深度控 制時，在刀具進給到規(guī)定深度后，用暫停指令使刀具作非進給光整切削，然后退 刀，保證孔底平整 六、子程序調用 編程時，為了簡化程序的編制，當一個工件上有相同的加工內容時，常用調子程序的方法進行編程。調用子程序的程序叫做主程序。子程序的編號與一般程序基本相同，只是程序結束字為M99表示子程序結束，并返回到調用子程序的主程序中。 調用子程序的編程格式 M98 P～ ; 式中： P――表示子程序調用情況。P后共有8位數(shù)字，前四位為調用次數(shù)，省略時為調用一次；后四位為所調用的子程序號。 例：如圖3-29所示,在一塊平板上加工6個邊長為10mm的等邊三角形，每邊的槽深為-2mm，工件上表面為Z向零點。其程序的編制就可以采用調用子程序的方式來實現(xiàn)(編程時不考慮刀具補償)。 主程序： %10 N10 G54 G90 G01 Z40 F2000 進入工件加工坐標系 圖3-29零件圖樣 N20 M03 S800 主軸啟動 N30 G00 Z3 快進到工件表面上方 N40 G01 X 0 Y8.66 到1#三角形上頂點 N50 M98 P20 調20號切削子程序切削三角形 N60 G90 G01 X30 Y8.66 到2#三角形上頂點 N70 M98 P20 調20號切削子程序切削三角形 N80 G90 G01 X60 Y8.66 到3#三角形上頂點 N90 M98 P20 調20號切削子程序切削三角形 N100 G90 G01 X 0 Y -21.34 到4#三角形上頂點 N110 M98 P20 調20號切削子程序切削三角形 N120 G90 G01 X30 Y -21.34 到5#三角形上頂點 N130 M98 P20 調20號切削子程序切削三角形 N140 G90 G01 X60 Y -21.34 到6#三角形上頂點 N150 M98 P20 調20號切削子程序切削三角形 N160 G90 G01 Z40 F2000 抬刀 N170 M05 主軸停 N180 M30 程序結束 子程序： %20 N10 G91 G01 Z -2 F100 在三角形上頂點切入（深）2mm N20 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 子程序結束 設置G54：X＝-400，Y＝-100，Z＝-50。 七、鏡像功能G24，G25 格式： G24 X__Y__Z__ 98 P_ G25 X__Y__Z__ 說明： G24：建立鏡像； G25：取消鏡像； X 、Y 、Z 、：鏡像位置。 當工件相對于某一軸具有對稱形狀時，可以利用鏡像功能和子程序，只對工件的一部分進行編程，而能加工出工件的對稱部分，這就是鏡像功能。 當某一軸的鏡像有效時，該軸執(zhí)行與編程方向相反的運動。G24、G25 為模態(tài)指令，可相互注銷，G25 為缺省值。 例：使用鏡像功能編制如圖3-30 所示輪廓的加工程序：設刀具起點距工件上表面10mm，切削深度5mm。 預先在MDI 功能中“刀具表”設置01 號刀具半徑值項D01= 6.0，長度值項H01= 4.0。 %0024............................................. 主程序 G92 X0 Y0 Z10 建立工件坐標系 G91 G17 M03 S600 M98 P100 加工① G24 X0 Y 軸鏡像，鏡像位置為X=0 M98 P100 加工② G24 Y0 X、Y 軸鏡像，鏡像位置為(0，0) M98 P100 加工③ G25 X0 ；X 軸鏡像繼續(xù)有效，取消Y 軸鏡像 M98 P100 ；加工④ 圖3-30 鏡像功能 G25 Y0 ；取消鏡像 M30 %100 ；子程序(①的加工程序)： N100 G41 G00 X20 Y8 D01 O→A N110 Y2 A →B N120 G43 Z?8 H01 Z 接近工件上表面 N130 G01 Z?7 F300 Z 進刀 N140 Y50 B →C N150 X20 C →D N160 G03 X20 Y?20 I20 J0 D →E N170 G01 Y?20 E →F N180 X?50 F →G N190 G49 G00 Z55 Z 進刀 N200 G40 X?10 Y?20 回到O N210 M99 八、固定循環(huán) 孔加工固定循環(huán)指令有G73，G74，G76，G80～G89，通常由下述6 個動作構成(如圖3-31)： (1) X、Y 軸定位； (2) 定位到R 點(定位方式取決于上次是G00 還是G01)； (3) 孔加工； (4) 在孔底的動作； (5) 退回到R 點(參考點)； (6) 快速返回到初始點。 固定循環(huán)的數(shù)據(jù)表達形式可以用絕對坐標(G90)和相對坐標(G91)表示，如圖3-32所示，其中圖(a)是采用G90 的表示，圖(b)是采用G91 的表示。 （a） （b） 3-31 固定循環(huán)動作 3-32固定循環(huán)的數(shù)據(jù)形式 固定循環(huán)的程序格式包括數(shù)據(jù)形式、返回點平面、孔加工方式、孔位置數(shù)據(jù)、孔加工數(shù)據(jù)和循環(huán)次數(shù)。數(shù)據(jù)形式(G90 或G91)在程序開始時就已指定，因此，在固定循環(huán)程序格式中可不注出。固定循環(huán)的程序格式如下： 說明： G98：返回初始平面； G99：返回R 點平面； G_：固定循環(huán)代碼G73，G74，G76 和G81~G89 之一； X 、Y：加工起點到孔位的距離(G91)或孔位坐標(G90)； R：初始點到R 點的距離(G91)或R 點的坐標(G90)； Z：R 點到孔底的距離(G91)或孔底坐標(G90)； Q：每次進給深度(G73/G83)； I 、J：刀具在軸反向位移增量(G76/G87)； P：刀具在孔底的暫停時間； F：切削進給速度； L：固定循環(huán)的次數(shù)。 G73、G74、G76 和G81~G89、Z 、R 、P 、F 、Q 、I 、J 、K 是模態(tài)指令。G80、G01～G03 等代碼可以取消固定循環(huán)。 1.G73：高速深孔加工循環(huán) 說明： Q：每次進給深度； k：每次退刀距離。 G73 用于Z 軸的間歇進給，使深孔加工時容易排屑，減少退刀量，可以進行高效率的加工。 G73 指令動作循環(huán)見圖3-33。 注意：Z、K、Q 移動量為零時，該指令不執(zhí)行。 例：使用G73 指令編制如圖3-33所示深孔加工程序：設刀具起點距工件上 表面42mm，距孔底80mm，在距工件上表面2mm 處(R 點)由快進轉 換為工進，每次進給深度10mm，每次退刀距離5mm。 %0073 G92 X0 Y0 Z80 G00 G90 G98 M03 S600 G73 X100 R40 P2 Q-10 K5 Z0 F200 G00 X0 Y0 Z80 M05 M30 圖3-33 G73編程 2.G74：反攻絲循環(huán) G74 攻反螺紋時主軸反轉，到孔底時主軸正轉，然后退回。 G74 指令動作循環(huán)見圖3-34。 注意： (1) 攻絲時速度倍率、進給保持均不起作用； (2) R 應選在距工件表面7mm 以上的地方； (3) 如果Z 的移動量為零，該指令不執(zhí)行。 例：使用G74 指令編制如圖3-34 所示反螺紋攻絲加工程序：設刀具起點距工件上表面48mm，距孔底60mm，在距工件上表面8mm 處(R 點)由快進轉換為工進。 %0074 G92 X0 Y0 Z60 圖3-34 G74編程 G91 G00 F200 M04 S500 G98 G74 X100 R-40 P4 G90 Z0 G0 X0 Y0 Z60 M05 M30 3.G76：精鏜循環(huán) 說明： I：X 軸刀尖反向位移量； J：Y 軸刀尖反向位移量. G76 精鏜時，主軸在孔底定向停止后，向刀尖反方向移動，然后快速退刀。這種帶有讓刀的退刀不會劃傷已加工平面，保證了鏜孔精度。 G76 指令動作循環(huán)見圖3-35。 注意：如果Z 的移動量為零，該指令不執(zhí)行。 例：使用G76 指令編制如圖3-35所示精鏜加工程序：設刀具起點距工件上表面42mm，距孔底50mm，在距工件上表面2mm 處(R 點)由快進轉換為工進。 %0076 G92 X0 Y0 Z50 G00 G91 G99 M03 S600 G76 X100 R-40 P2 I-6 Z-10 F200 G00 X0 Y0 Z40 M05 M30 圖3-35 G76編程 4. G81：鉆孔循環(huán)(中心鉆) G81 鉆孔動作循環(huán)，包括X，Y 坐標定位、快進、工進和快速返回等動作。 G81 指令動作循環(huán)見圖3-36。 注意：如果Z 的移動量為零，該指令不執(zhí)行。 例：使用G81 指令編制如圖3-36所示鉆孔加工程序：設刀具起點距工件上表面42mm，距孔底50mm，在距工件上表面2mm 處(R 點)由快進轉換為工進。 %0081 G92 X0 Y0 Z50 G00 G90 M03 S600 G99 G81 X100 R10 Z0 F200 G90 G00 X0 Y0 Z50 圖3-36 G81編程 M05 M30 5. G82：帶停頓的鉆孔循環(huán) G82 指令除了要在孔底暫停外，其他動作與G81 相同。暫停時間由地址P 給出。 G82 指令主要用于加工盲孔，以提高孔深精度。 注意：如果Z 的移動量為零，該指令不執(zhí)行。 6.G83：深孔加工循環(huán) 說明： Q：每次進給深度； k：每次退刀后，再次進給時，由快速進給轉換為切削進給時距上次加工面的距離。 G83 指令動作循環(huán)見圖3-37。 注意：Z、K、Q 移動量為零時，該指令不執(zhí)行。 例：使用G83 指令編制如圖3-37所示深孔加工程序：設刀具起點距工件上表面42mm，距孔底80mm，在距工件上表面2mm 處(R 點)由快進轉換為工進，每次進給深度10mm，每次退刀后，再由快速進給轉換為切削進給時距上次加工面的距離5mm。 %0083 G92 X0 Y0 Z80 G00 G99 G91 F200 M03 S500 G83 X100 G90 R40 P2 Q-10 K5 Z0 G90 G00 X0 Y0 Z80 M05 M30 圖3-37 G83編程 7.G84：攻絲循環(huán) G84 攻螺紋時從R 點到Z 點主軸正轉，在孔底暫停后，主軸反轉，然后退回。 G84 指令動作循環(huán)見圖3-38。 注意： (1) 攻絲時速度倍率、進給保持均不起作用； (2) R 應選在距工件表面7mm 以上的地方； (3) 如果Z 的移動量為零，該指令不執(zhí)行。 例：使用G84 指令編制如圖3-38所示螺紋攻絲加工程序：設刀具起點距工件上表面48mm，距孔底60mm，在距工件上表面8mm 處(R 點)由快 進轉換為工進。 %0084 G92 X0 Y0 Z60 圖3-38 G84編程 G90 G00 F200 M03 S600 G98 G84 X100 R20 P10 G91 Z-20 G00 X0 Y0 M05 M30 8.G85：鏜孔循環(huán) G85 指令與G84 指令相同，但在孔底時主軸不反轉。 9.G86：鏜孔循環(huán) G86 指令與G81 相同，但在孔底時主軸停止，然后快速退回。 注意： (1) 如果Z 的移動位置為零，該指令不執(zhí)行； (2) 調用此指令之后，主軸將保持正轉。