数控加工要点辅导.docx

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数控加工要点辅导

数控加工要点辅导

1．数控加工编程基础

1.1编程内容与方法

内容：

（1）加工工艺分析

（2）数值计算（3）编写零件加工程序（4）程序输入（5）程序校验与首件试切。

方法：

（1）手工编程

（2）自动编程CAD/CAM软件

数控程序的结构

％

O1000

N01G9lG00X50Y60

N02G01X1000Y5000F1505300T12M03

N10G00X－50Y、60M30

％

结构；

（1）程序起始符

（2）程序名（3）程序主体（4）程序结束指令（5）程序结束符

指令符号：

（1）开始％；

（2）程序名O€€€€

（3）程序段号N

（4）准备功能G；

（5）尺寸字X，Y，Z，A，B，C，U，V，W，I，J，K，R；

（6）进给速度F；

（7）主轴速度S；

（8）刀具选择T；

（9）辅助功能M；

（10）其它参数字符P，Q，L，D，H等℃

1．2坐标系

a机床坐标系与机械原点

数控机床结构：

见图1

数控机床的坐标系：

Ì机床坐标系：

是机床上固有的坐标系，是机床加工运动的基本坐标系，是考察刀具在机床上的实际运动位置的基准坐标系。

命名与方向见图2。

然而不管是刀具移动还是工作移动，机床坐标系永远假定刀具相对于静止的工件而运动。

同时，运动的正方向是增大工件和刀具之间距离的方向。

Í机床坐标系的原点：

也称机床原点或零点，其位置在机床上是固定不变的。

实际上是通过返回机床参考点来完成确定的。

通过行程开关粗定位，又编码器零位脉冲精定位。

Î坐标轴的命名及运动方向：

见图3

b.工件坐标系与程序原点

工件坐标系：

局部坐标系，编程坐标系。

即以工件上的某一点（工件原点）为坐标系原点进行编程。

数控程序中的加工刀位点坐标均以编程坐标系为参照进行计算。

工件坐标系的确定：

通过设置工件坐标系的原点相对机床原点的位置坐标（称为原点偏置）来确定。

指令有

G92X_Y_Z_（数控铣）G50X_Z_（数控车）G54~G59（绝对零点偏置）

确定工件坐标系原点的过程称为“对刀”操作，此时的刀具位置称为对刀点。

对刀点：

是数控加工时刀具相对于工件的起点。

选择对刀点的原则是：

î方便数学处理和简化程序编制

î在机床上容易找正

î加工过程中易于检查

î引起的饿加工误差小

c.坐标面选择G17（XY）G18（ZX）G19（YZ）

d.绝对与增量尺寸G90G91

e.半径、直径G22G23半径/直径（车床）

f.英制/公制G20/G21

1.3刀具、进给、主轴转速

a.选刀具功能

T指令T03033号刀具，3号偏置量

T03000

T5D18

D13

b.换刀M06先选后换

N0110G01X__Y__Z__T01；

N0120……;

N0130……..;

N0140G28Z__M06T02;

N0150……;

N0160……..;

N0170G28Z__M06：

c.主轴转速功能

G96S200；恒线速200m/min

G97S200；转速200r/min

S300300r/min

最高速度限制G50（G92）;G50S20002000r/min

d.进给功能

F100G94mm/min;F0.3G95mm/r

1．4辅助功能

M06换刀

1．5典型的准备功能

模态指令（续效）非模态指令

Ì快速定位G00X_Y_Z_

Í圆弧插补G02G03

G17G02X_Y_Z_I_J_K_F_

G18G03X_Y_Z_R_F_不能描述整圆大于180度时R跟负数

Î螺纹加工G33/G32铣床/车床

车：

G32X（U）_Z（W）_F__F采用旋转进给率螺距

铣：

G33IP_F_;IP_表示X_Y_Z_之2者

Ï刀具补偿指令G41G42G40

作用：

对于不同半径的刀具，编程时不考虑刀具半径的影响，需要计算刀具中心的运动轨迹，直接按图样所给的尺寸编程，只在实际加工时，输入刀具的半径即可，在控制面板上手工输入。

可以使粗粗加工的程序简化。

移动指令：

G00和G01

G41G42G40

H01;偏置量20.0

G90G43Z100.0H01;Z移到120.0

步骤：

刀具半径补偿的过程分为三步。

1）刀具半径补偿的建立，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程；

2）刀具半径补偿进行，执行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量；

3）刀具半径补偿的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程至合的过程。

Ð刀具长度补偿指令

G43刀具长度正补偿

G44刀具长度负补偿

G49取消或者定义H00

G17G43Z_H_

执行G43时

Z实际=Z指令+（H_）

G44时

Z实际=Z指令-（H_）

2．影响精度的因素

加工精度与表面质量

影响加工精度的因素及提高精度的措施

（1）产生加工误差的原因

1机床原因

2工艺系统。

卡具，量具，对刀

③编程。

查补误差、逼近误差、走刀路线

（2）改进措施

影响表面粗糙度的因素及改进措施

（1）工件材料

切削加工前对材料进行调质或正火处理

（2）切削用量

（3）刀具几何参数、材料因素

（4）切削液

3．顺铣与逆铣：

当工件位于铣刀进给方向的右侧时，我们称进给方向为顺时针。

反之当工件位于铣刀进给方向左侧时，进给方向定义为逆时针。

若铣刀主轴旋转方向与与刀具进给方向相同时；称为顺铣。

若铣刀旋转方向与工件进给方向相反，称为逆铣。

逆铣时，切削由薄变厚，刀齿从已加工表面切入，对铣刀的使用有利。

逆铣时，当铣刀刀齿接触工件后不能马上切入金属层，而是在工件表面滑动一小段距离，在滑动过程中，由于强烈的摩擦，就会产生大量的热量，同时在待加工表面易形成硬化层，降低了刀具寿命，影响工件表面粗糙度，给切削带来不利。

顺铣时，刀齿开始和工件接触时切削厚度最大，且从表面硬质层开始切入，刀齿受很大的冲击负荷，铣力变钝较快；但刀齿切人过程中没有滑移现象。

顺铣的功率消耗要比逆铣时小，在同等切削条件下，顺铣功率消耗要低5％～15％，同时顺铣也更加有利于排屑。

一般应尽量采用顺铣法加工，以降低被加工零件表面的粗糙度，保证尺寸精度。

但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，如加工锻造毛坯，应采用逆铣法。

4．固定循环

（1）车削固定循环

Fanuc简单固定循环G90G92G94数控编程技术P81

1）外圆

切削圆柱：

G90X（U）_Z（W）_F_

式中，X、Z为圆柱面切削终点坐标值；U、W为圆柱面终点相对起点的增量值。

切削圆锥：

G90X（U）_Z（W）_R_F_

式中，X、Z为圆锥面切削终点坐标值；U、W为圆锥面切削终点相对循环起点的增量值；R为切削始点与圆锥面切削终点的半径差。

端面车削固定循环

2）端面

圆柱G94X_Z_F_

端面圆锥G94X_Z_R_F_

多次固定形状

1）外圆粗切削循环

编程格式：

G71P（ns）Q（nf）U（Du）W（Dw）F（f）S（s）T（t）；

式中Dd——背吃刀量，用参数设定；

e——退刀量，用参数设定；

ns——精加工形状程序段中的开始程序段号；

nf——精加工形状程序段中的结束程序段号；

Du——X轴方向精加工余量；

Dw——Z轴方向的精加工余量；

f，S，t——F，S，T代码所赋的值。

仿形粗车循环G73

适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车，

例如，一般锻件或铸件的粗车，这种循环方式的走刀路线如图4-50所示。

编程格式为

G73P（ns）Q（nf）I（Δi）K（Δk）U（Δu）w（Δw）D（Δd）F_S_T_

地址含义

ns循环程序段中第一个程序段的顺序号

nf循环程序段中最后一个程序段的顺序号

Δi粗车时，径向切除的余量（半径值）

Δk粗车时，轴向切除的余量

Δu径向（X轴方向）的精车余量（直径值）

Δw轴向（Z轴方向）的精车余量

Δd每次吃刀深度（在外径和端面粗车循环）；或粗车循环次数（在固定形状粗车循环）

例2

例２图4－５１所示的零件，零件毛坯已基本锻造成形，用FANUC系统固定形状粗车循环指令（G73），编写粗加工程序。

加工程序单：

N010　G50X260.0Z220.0工件坐标系建立

N020G00X220.0Z160.0S500M03至快速进刀起点

N030G73P040Q090I14.0K14.0U4.0W2.0D3F30.0G73为固定形

状粗车循环

N040G00X80.0W-40.0S800

N050G01w-20.0F15.0精加工轮廓

N060X120.0W-10.0

N070W-20.0S600

N080G02X16O.0W-20.0I20.0

N090G01X180.0W-10.0S280

N100G70P040Q090精加工复合循环，循环体N040～N090

N110M05主轴停止

N120M30程序结束

2）螺纹车削循环

G92。

该指令可车削锥螺纹和圆柱螺纹，刀具从循环起点开始按梯形循环，最后又回到循环起点。

如图4-38、图4-39所示，图中刀具路径中R为快速移动；F为工作进给速度运动。

·锥螺纹的编程格式为

G92X（U）_Z（W）_I_F_

式中，X、Z为螺纹终点坐标值；U、W为螺纹终点相对循环起点的增量值；I为锥螺纹始点与终点的半径差；F为进给率，采用与螺距相对应的旋转进给率。

·圆柱螺纹的编程格式为

G92X（U）_Z（W）_F_

式中，X、Z为螺纹终点坐标值；U、W为螺纹终点相对循环起点的增量值；F为进给率，采用与螺距相对应的旋转进给率。

例１：

加工如图4－41所示锥螺纹，起刀点设在X100.0、Z150.0位置，利用螺纹

固定循环指令，编写加工程序。

N010G50X100.0Z150.0坐标系设定

N020G97S300主轴转速

N030T0101M03选择1号刀，卫号刀具补偿建立

N040G00X80.0Z62.0刀具快速移动到循环起点

N050G92X49.6Z12.0R-5.0FZ,0螺纹切削循环1

N060X48．7螺纹切削循环20.9（查表）

N070X48．l螺纹切削循环30.6

N080X47．5螺纹切削循环40.6

N090X47．l螺纹切削循环50.4

N100X47．0螺纹切削循环60.1

N110G00X100.0Z150.0T0100M05回起刀点，刀具补偿

N120M02取消，主轴停，程序结束

G82Z_F_S_

Z控制螺纹深

F导程

S主轴转速

（2）铣削固定循环

表5－6FANUC固定循环功能

G73　　间歇进给　　　　一　　　　快速进给　　　　高速深孔往复排屑钻循环

G74　　切削进给　暂停一主轴正转　　切削进给　　　攻左反攻丝

G76切削进给　主轴准确停止快速进给精　　镗

G80　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　取消固定循环

G81切削进给一快速进给钻孔、锪孔

G82切削进给暂停快速进给钻孔、阶梯镗孔

G83间歇进给一快速进给深孔钻循环

G84切削进给暂停～主轴反转切削进给攻丝

G85切削进给一切削进给镗削

G86切削进给主轴停止快速进结镗削

G87切削进给主轴正转快速进给背镗削

G88切削进给暂停一主轴停止手动镗削

G89切削进给暂停切削进给镗削

１.FANUCoi－MA固定循环功能

数控系统的不同，固定循环的代码及其编程格式有很大差别。

固定循环动作：

固定循环通常由6个动作组成，如图5－24所示。

①X轴和Y轴的快速定位（初始点）；

③刀具快速从初始点进给到R点；

③以切削进给的方式执行孔加工的动作；

④在孔底相应的动作；

⑤返回至R点；

③快速返回到初始点。

初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面；R点平面表示刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。

对于立式数控铣床，孔加工都是在XY平面定位并在Z轴方向进行。

固定循环的编程格式如下。

G××X_Y_Z_R_Q_P_F_K_

X_Y_用增量值或绝对值指定孔位置，轨迹及进给速度与G00的定位相同

Z_增量为R点到孔底的距离，绝对值时指定孔底的位置，进给速度在动作3

由F指定，在动作5时根据加工方式变为快速进给成由F指定

R_指从初始点到R点的距离，或绝对值指定R点位值，

Q_指定G73、G83中每次的切入量或G76、G87中的偏移量（常为增量）

P_指定孔底的停留时间，其指定数值与G04相同

F_指定切削进给速度

K_　　　决定动作的重复次数，未指定时时为1次

固定循环的定义平面

①初始平面初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面。

初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时，才使用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点。

②R点平面　　R点平面又叫R参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高

度平面。

距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2～５mm。

使用G99

时，刀具将返回到该平面上的R点。

③孔底平面　加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸

出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。

。

常用的固定循环：

高速深孔钻循环（G73）

①指令功能该循环执行高速深孔钻。

它执行间歇切削进给直到孔的底部，同时从孔中排除切屑，该指令的动作步序如图5－27所示。

②指令格式G73X_Y_Z_R_Q_F_K_

其中X_Y_：

孔位置数据；

Z＿：

指定孔底平面位置（与工件坐标系Z轴零点位置及G90／G91方式选择有关）

R＿：

指定R平面位置（与工件坐标系Z轴零点位置及G90／G91方式选择有关）

Q_：

每次切削进给的深度；

F＿：

切削进给速度；

　　　K__:

重复次数

例３下面程序是高速深孔钻循环G73的编程实例。

S2000M3；主轴开始旋转。

G90G99G73X300．Y—250．Z一150．R一100．Q15．F120．；返回R平面

定位，钻1孔，然后返回到R点。

Y—550．；定位，钻2孔，然后返回到R点。

Y—750．；定位，钻3孔，然后返回到R点。

X1000．；定位，钻4孔，然后返回到R点。

Y—550．；定位，钻5孔，然后返回到R点。

G98Y—750．；定位，钻6孔，然后返回初始位置平面。

G80G28G91X0Y0Z0；返回到参考点。

M5；主轴停止旋转。

5.子程序及应用

主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子程序，执行完后返回到主程序，继续执行后面的程序段。

（１）子程序的编程格式

子程序的格式与主程序相同，在子程序的开头，编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令（有些系统用RET）返回。

O××××（或××××、P××××、％××××）

………；

M99；子程序结束

（2）子程序的调用格式

常用的子程序调用格式有以下几种：

在主程序中用指令

①M98　　P×××××××

P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号，既O后的数字。

②M98　P××××L××××

p后面的4位为子程序号；L后面的4位为重复调用次数，省略时为调用一次。

③CALL××××

子程序的格式为

（SUB）

（RET）

ÏG65P程序号

（3）子程序的嵌套

子程序的嵌套深度是有限的。

应用实例

例2－12车削图2－92所示工件。

毛坯为锻件，用一把90”偏刀分粗、

精车两次进给，已知刀尖圆弧半径R＝0．Zmm，精车余量A＝0．3mm。

编程如

一厂：

O0010

N0010G50X60.0Z80.0

N0020M03S800T0101;偏置R+D

N0030M98P0111

N0040T0100;

N0050T0102：

偏置D

N0060M98P0111：

N0070G28U0W0T0100M05：

N0080M30：

O0111

N110G41G00X20.0Z62.0

N120G01Z40.0

N130X40.0Z15.0

N140Z0

N150G40G00X60.0Z80.0

N160M99；

６．宏指令编程

FANUC数控系统宏指令编程

（1）概念：

用户宏程序：

采用变量编制的具有某种功能的一群数控命令集称为用户宏程序（用户宏主体）。

其代表命令称为用户宏指令（CustomMacro）。

使用时，操作者只需会使用用户宏命令即可，而不必去理会用户宏主体。

例如，在下述程序流程中，可以这样使用用户宏：

主程序用户宏

….O9011

G65P9011A10I5…..

…..X＃1Y＃4；

对用户宏中的变量赋值：

＃1＝10、＃4＝5（A代表＃l、I代表＃4）。

用户宏的最大特征有以下几个方面：

①可以在用户宏主体中使用变量；

②可以进行变量之间的运算；

③可以用用户宏命令对变量进行赋值。

优点：

使用用户宏时的主要方便之处，在于可以用变量代替具体数值，因而在

加工同一类的工件时，只需将实际的值赋与变量既可，而不需要对每一个零

件都编一个程序。

使用时加工程序可用一条简单指令调出用户宏程序，和调用子程序完全一样。

（2）宏变量及使用方法

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（i=1，2，3，…）

例：

＃5，＃109，＃501。

Í变量的引用

地址符后的数字可以用变量置换F#33当#33=1.5时与F1.5相同

③变量的类型

变量号变量类型功能

＃0空变量该变量总是空，没有值能赋给该变量

＃1～＃33局部变量　　　　　只能用在宏程序中存储数据，例如，运算结果。

当断电时局部变量被初始化为空。

调用宏程序

时，自变量对局部变量赋值

＃100～＃199公共变量在不同的宏程序中的意义相同。

当断电时，变量＃100～＃199

初始化为化为空

＃500～＃999公共变量变量＃500～＃999的数据保存，即使断电也不丢失

#1000~　　系统变量　　　用于读写CNC运行时各种数据的的变化，例如刀具的当前位置和补偿量

公共变量是在主程序和主程序调用的各用户内公用的变量。

也就是说，在一个宏指令中的＃i与在另一个宏指令中的＃i是相同的。

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，因此也称为保持性变量。

系统变量定义为有固定用途的变量，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l～99中，不用作刀具偏置变量的变量可以用作保持性公共变量＃500～＃5３１。

接口输入信号＃1000～＃1015，＃1032。

通过阅读这些系统变量，可以知道各输入口的情况。

当变量值为“l”时，说明接点闭合；当变量值为“0”时，表明接点断开。

这些变量的数值不能被替换，阅读变量＃1032，所有输人信号一次读入。

（3）宏程序调用

（fanucB类系统）：

宏程序有许多种调用方式，其中包括非模态调用（G65），模态调用（G66，G67）。

G65P程序号<引数赋值>

调用例子G65P9010X50.0Y25.0Z10.0F10.0T10

（4）算术，三角函数与逻辑运算指令

B类

运算符：

＋（和）、一（减）、*（积）、／（商）、SIN（正弦）、COS（余弦）、TAN（正

切）、ATAN（反正切）、SQRT（平方根）、ABS（绝对值）等。

例＃20＝[SIN［＃2＋＃4］*3．14＋＃4]*ABS［＃10］

（5）控制类指令

B类型

①IF[＜条件式＞＝GOTOn（n＝倾序号）

（条件式）有以下种类：

＃jEQ＃k

＃jNE＃k

＃jGT＃k

＃jLT＃k

＃jGE＃k

＃jLE＃k

②WHILE[条件式］DOm（m＝l，2，3）

ENDm

（条件式）成立时从“DOm”的程序段到“ENDm”的程序段重复执行。

（条件式）如果不成立，则从“ENDm”的下一个程序段执行。

③无条件转移GOTOn，例如，GOTO10表示转移到N10程序

段去。

例如图4－9所示，要求沿直线方向钻一系列孔，直线的倾角由G65命令

行传送的X和Y变量来决定，钻孔的数量则由变量T传送。

G90G00X1.0Y1.0Z10.0；/刀具定位，起始孔位

G65P9010X50.0Y25.0Z10.0F10.0T10；／调用9010宏子程序，传送的参

数有X，Y，Z，F，T

G28M30；／返参考点，程序结束并返回

O9010；／“宏子程序

／＊钻孔数量传给20号变量

G81Z-#26R5.0F＃9；／＊定义钻孔循环，钻孔深度Z（26

号变量）为10mm，进给速度传给9号变量

G91；／＊X、Y坐标改为增量坐标

WHILE［＃20＞0］DO1；／＊如果20号变量>0，循环执行以

下语句1次

＃20＝＃20-1;孔数-1

IF［＃20EQ0］GOTO5；／如果孔数=0，转入N5结束

G00X＃24Y＃25；／＊移到下一个孔位，增量编程，间

距为X＝50，Y＝25

N5END1；／WHILE循环过程结柬

M99；／返调用处