数控铣加工中心程序的编制教案.docx

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数控铣加工中心程序的编制教案

课题数控铣削加工编程技术

一、组织教学

检查学生考勤情况

二、复习提问

1、我们在进行面板操作的时候已经接触到一些数控指令，请说出几个；

2、同学们在操作机床的时候有没有注意到加工中心的坐标系？

三、新授课

课题数控铣、加工中心程序的编制

2.1、程序的基本结构

一个完整的加工程序是由若干程序段组成，而每个程序段是由一个或若干个指令字组成。

指令字代表某一信息单元，每个指令字又由字母、数字、符号组成。

如：

O1234；程序编号

N1G90G54G00X0Y0；程序段

N2S800M03；程序段

N3Z100.0程序段

N4Z5.0；程序段

N5G01Z-10.0F100；程序段

N6G41X5.0Y5.0D1F200；程序段

N7Y15.0；程序段

N8X25.0；程序段

N9Y5.0；程序段

N10X5.0；程序段

N11G40X0Y0；程序段

N12G00Z100.0；程序段

N13M05；程序段

N14M30程序结束

程序说明：

第一行O1234指的是程序的编号，用来区别不同程序。

不同的机床厂家对使用的编号的位数和数值范围将不同，通常用4位数字表示，即“0001”~“9999”,但“8000”~“9999”已被生产厂家使用，不能作为编程号使用，故编程号为“0001”~“7999”，并在数字前必须给出标识符号“O”。

第二行是一些准备工作，告知数控机床程序编制的方式、工件所在位置、选用的坐标系等。

N1代表程序段号（简称顺序号），机床加工时并不起作用，是为了便于程序的编制和修改，可以跳跃使用，也可以省略。

程序段号通常也用4位数字表示，即“0000”----“9999”,在数字前也必须给出标识符号“N”；符号“G”规定为准备功能（简称G代码），通俗讲，凡是与机床的运动位置有关的指令，都可以用G代码来表示，如G00（快速抬刀）、G01（直线插补）等。

第三行指定数控机床主轴按顺时针旋转，转速为800

。

符号“S”代表主轴转速，单位为

；符号“M”规定为辅助功能代码（简称M代码），通常起辅助作用的指令，如M03（主轴顺时针旋转）、M04（主轴逆时针旋转）、M05（主轴停转）等。

第四行至第十三行给出刀具运动轨迹，F代表刀具的进给速度分别为100

和200

。

X、Y、Z代表刀具运动位置，单位一般为mm或脉冲；符号“D”为刀具半径偏置寄存器，数字表示表示刀具半径补偿号，在执行程序之前，需提前在相应刀具半径偏置寄存器中输入刀具半径补偿值。

第十四行指主轴停转。

最后一行，程序结束。

需要说明的是：

不同数控系统（例如FANUC（法那科）、SIEMENS（西门子）等）有不同的程序段格式，格式不符合数控系统规定要求，数控装置就会报警，程序就不能运行。

2.2、坐标系

在加工过程中，数控机床是通过什么来识别工件的加工位置的呢？

为了确定数控机床的运动方向，移动距离，就要在数控机床上建立一个坐标系，称为机械坐标系或机床坐标系，机械坐标系是机床制造商在出厂时，已设置的一个坐标。

在编制程序时，以机械坐标系来作为工件确定运动方向和距离的坐标系，从而与数控机床建立了坐标关系。

供编程使用的坐标系，称为工件坐标系或编程坐标系，为使编程人员在不知道是“刀具移近工件”，还是“工件移近刀具”的情况下，就可以根据图纸确定机床加工过程，所以在编程中，为使编程方便，一律假定工件固定不动，刀具运动的坐标系来进行编程。

数控机床的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系，如下图所示。

图2-1笛卡尔坐标系

Z坐标定义为平行机床主轴的坐标轴，其正方向规定为从工件台到刀具夹持的方向，即刀具远离工件的运动方向。

X坐标为水平的、垂直于工件装夹平面的坐标轴，其正向一般规定为操作人员面向机床时右侧为正X方向。

Y坐标垂直于X、Z坐标轴，其正方向则根据X和Z轴按右手法则来确定。

2.3、坐标原点

1、机械原点又称机床原点，是机械坐标系的原点，它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使数控机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。

每次启动数控机床时，首先必须机械原点回归操作，使数控机床与控制系统建立起坐标关系，并使控制系统对各轴软限位功能起作用。

2、编程原点又称程序原点，是编程人员以工件图样上的某点为工件坐标系的原点，即工件坐标系的原点。

一般对于数控铣床用G54~G59来设置编程原点。

2.4常用编程指令代码

在数控编程中，有的编程指令是不常用的，有的只适用于某些特殊的数控机床。

这里只要介绍一些常用的编程指令，对于不常用的编程指令，请参考使用的数控机床编程手册。

1、准备功能指令（G指令）

准备功能指令由字符G和其后的1~3位数字组成，其主要功能是指定机床的运动方式，为数控系统的插补运算作准备。

G指令的有关规定和含义见下表。

G代码的说明

G代码

功能

G代码

功能

G00

定位（快速进给）

G43

取消刀具长度补偿

G01

直线插补（切削进给）

G44

刀具长度正偏置（刀具延长）

G02

圆弧插补（顺时针）

G49

刀具长度负偏置（刀具缩短）

G03

圆弧插补（逆时针）

G54—G59

工作坐标系

G17

XY平面选择

G80

固定循环取消

G18

ZX平面选择

G81

钻孔固定循环

G19

YZ平面选择

G83

深孔钻孔固定循环

G40

取消刀具半径补偿

G90

绝对坐标编程方式

G41

刀具半径左补偿

G91

相对坐标编程方式

G42

刀具半径右补偿

注：

以上G代码均为模态指令（或续效指令），一经程序段中指定，便一直有效，直到以后程序段中出现同组另一指令（G指令）或被其它指令取消（M指令）时才失效，否则保留作用继续有效，而且在以后的程序中使用时可省略不写。

2、辅助功能指令（M指令）

辅助功能指令由字母M和其后的两位数字组成，主要用于完成加工操作时的辅助动作。

常用的M指令见下表。

M代码的说明

M代码

功能

说明

M代码

功能

说明

M00

程序停止

非模态

M08

冷却液开

模态

M01

选择程序停止

M09

冷却液关

M02

程序结束

M30

程序结束并返回

非模态

M03

主轴顺时针旋转

模态

M98

调用子程序

M04

主轴逆时针旋转

M99

子程序取消

M05

主轴停止

2.5常用编程指令介绍

1、绝对坐标和相对坐标指令（G90G91）

表示运动轴的移动方式。

使用绝对坐标指令（G90）编程时，程序段中的尺寸数字为绝对坐标值，即刀具所有轨迹点的坐标值，均以程序原点为基准。

相对坐标指令（G91）编程时，程序段中的尺寸数字为增量坐标值，即刀具当前点的坐标值，是以前一点坐标为基准而得。

使用格式为：

XYZ；

例：

如下图所示，表示刀具从A点移动到B点，用以上两种方式编程分别如下：

G90X10.0Y40.0；

G91X-30.0Y30.0；

图2-2

在选用编程方式时，应根据具体情况加以选用，同样的路径选用不同的方式其编制的程序有很大区别。

一般绝对坐标适合在所有目标点相对程序原点的位置都十分正确的情况下使用，反之，采用相对坐标编程。

需要注意的是：

在编制程序时，在程序数控指令开始的时候，必须指明编程方式，缺省为G90。

2.工作坐标系的选取指令（G54~G59）

一般数控机床可以预先设置6个（G54~G59）工作坐标系，这些工作坐标系储器在机床的存储器内，都以机械原点为参考点，分别以各自坐标轴与机械原点的偏移量来表示，如图（2-3）所示。

在程序中可以选用工作坐标系中的其中一个或多个。

注意：

这是一组模态指令，没有缺省方式。

若程序中没有给出工作坐标系，则数控系统默认缺省程序原点为机械原点。

图（2-3）

图（2-4）

3.坐标平面的选择（G17G18G19）

G17、G18、G19分别指定零件进行XY、ZX、YZ平面上的加工，如图（2-4）所示。

这些指令在进行圆弧插补、二维刀具半径补偿必须使用。

这是一组模态指令，缺省为G17。

4.快速定位（G00或G0）

刀具以系统预先设定的速度以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给出的目标位置。

只能用于快速定位，不能用于切削加工，进给速度F对G00指令无效。

该指令常使用在程序开头和结束处，刀具远离工件时，快速接近工件，程序结束时，刀具快速离开工件。

使用格式为：

G00XYZ；

例如：

G90G00X0Y0Z100.0；/*使刀具以绝对编程方式快速定位到（0，0，100）的位置。

由于刀具的快速定位运动，一般不直接使用G90G00X0Y0Z100.0的方式，避免刀具在安全高度以下首先在XY平面内快速运动而与工件或夹具发生碰撞。

一般用法：

G90G00Z100.0；/*刀具首先快速移到Z=100.0mm高度的位置

X0.Y0.；/*刀具接着快速定位到工件原点的上方

G00指令一般在需要将主轴和刀具快速移动时使用，可以同时控制1~3轴，即可在X或Y轴方向移动，也可以在空间作三轴联动快速移动。

而刀具的移动速度又数控系统内部参数设定，在数控机床出厂前已设置完毕，一般在5000~10000mm/min。

5.直线插补指令（G01或G1）

刀具作两点间的直线运动加工时使用该指令，G01表示刀具从当前位置开始以给定的切削速度F，沿直线移动指令给出的目标位置。

使用格式：

G01XYZF；

例：

如图（2-5）所示。

G01X10.0Y50.0F100；/*刀具在（50，10）位置以100mm/min的进给速度沿直线运动到（10，50）的位置。

图（2-5）

一般用法：

G01、F指令均为模态指令，有继承性，即如果上一段程序为G01，则本程序可以省略不写。

X、Y、Z为终点坐标值也同样具有继承性，即如果本程序段的X（或Y或Z）的坐标值与上一程序段的X（或Y或Z）坐标值相同，则本程序段可以不写X（或Y或Z）坐标。

F为进给速度，单位为mm/min，同样具有继承性。

注意：

（1）G01与坐标平面的选择无关；

（2）切削加工时，一般要求进给速度恒定，因此，在一个稳定的切削加工工程中，往往只在程序开头的某个插补（直线插补或圆弧插补）程序段写出F值。

例：

已知待加工工件轮廓如图（2-6）所示，加工路径为A→B→C→D→E→F→G→H→A，要求铣削深度为

。

分别采用绝对、相对坐标编程，其程序为：

图（2-6）

绝对坐标编程：

O1；

G90G17G54G00Z100.0S1000M03；

X0.Y0.；

X40.0Y40.0；

Z5.0；

G01Z-10.0F100；

Y60.0F120；

X30.0；

X40.0Y90.0；

X80.0；

X90.0Y60.0；

X80.0；

Y40.0；

X40.0；

G00Z100.；

X0.Y0.M05；

M30；

相对坐标编程：

O2；

G90G17G54G00Z100.0S1000M03；

X0Y0；

G91X40.Y40.；

Z-95.0；

G01Z-15.0F100；

Y20.0；

X-10.0；

X10.0Y30.0；

X40.0；

X10.0Y-30.0；

X-10.0；

Y-20.0；

X-40.0；

G00Z110.0；

X-40.0Y-40.0；

M05；

M30；

（四）总结