数控铣编程

模块三数控铣床编程本课题学习数控铣床编程，核心就是为了掌握数控铣削技术，并且能够运用它进行数控加工。以FANUC—0MC系统为主，学习数控铣床编程，并通过大量训练项目，帮助读者掌握数控铣床编程技术。一、建立工件坐标系、坐标尺寸和平面选择(一)与坐标系有关的编程指令1.用G92指令建立工件坐标系编程格式：G92X-Y-Z-；G92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。这一指令通常出现在程序的开头，该指令只改变当前位置的用户坐标，不产生任何机床移动，该坐标系在机床重开机时消失。若程序格式设置为：G92X20.0Y10.0Z10.0其确立的工件原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如图2-68所示。图2-68G92设定工件坐标系2.用G54～G59设置程序原点这些指令可以分别用来建立相应的加工坐标系。编程格式：G54G90G00(G01)X-Y-Z-(F-)；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。1～6学习目标知识目标：●学习和使用FANUC数控系统的各种指令。能力目标：●能够对铣削零件进行程序的编制与加工。动脑筋：如刀具依然在工件的该位置，该指令写成：G92X0Y0Z0则工件原点设在哪？号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的，在机床重开机时仍然存在，在程序中可以分别选取其中之一使用。一旦指定了G54～G59之一，则该工件坐标系原点即为当前程序原点，后续程序段中的工件绝对坐标均为相对此程序原点的值，例如以下程序：N01G54G90G00X30.0Y40.0;N02G59;N03G00X30.0Y40.0;…执行N01时，系统会选定G54坐标系作为当前工件坐标系，然后再执行G00移动到该坐标中的A点；执行N02句时，系统又会选择G59坐标系作为当前工件坐标系；执行N03句时，机床就会移动到刚指定的G59坐标系中的B点，见图2-69。图2-69工件坐标系的使用G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件坐标系的，但它们在使用中是有区别的：G92指令是通过程序来设定工件坐标系的，G92所设定的加工坐标原点是与当前刀具所在位置有关的，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具的不同而改变的。G54～G59指令是通过CRT/MDI在设置参数方式下设定工件坐标系的，一经设定，加工坐标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CRT/MDI方式更改。G92指令程序段只是设定工件坐标系，而不产生任何动作；G54～G59指令程序段则可以和G00、G01指令组合，在选定的工件坐标系中进行位移。3.选择机床坐标系G53编程格式：G53G90X-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。例：G53G90X-100Y-100Z-20则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图2-70所示。图2-70G53选择机床坐标系（二）坐标尺寸数控系统的位置/运动控制指令可采用两种坐标方式进行编程，即采用绝对坐标尺寸编程和增量坐标尺寸编程。1.绝对坐标尺寸编程G90G90指令规定在编程时按绝对值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值x、y、z都是以工件坐标系坐标原点(程序零点)为基准来计算，见图2-71。资料卡使用G53需注意以下事项：（1）G53是非模态指令，仅在本程序段有效；（2）G53指令在G90状态下有效，在G91状态下无效；（3）G53指令取消刀具半径补偿和长度补偿；（4）执行G53指令前必须以手动或自动完成机床回零操作。铣刀程序原点铣刀从A点快速移动到B点用绝对坐标尺寸编程:G90G00X92Y60Z20图2-71G90编程2.增量坐标尺寸编程G91G91指令规定在编程时按增量值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值x、y、z都是以起始点为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向判断正负，与坐标轴同向取正，反向取负，见图2-72。图2-72G91编程（三）平面选择指令G17、G18、G19G17—选择XY平面编程；G18—选择XZ平面编程；G19—选择YZ平面编程。平面指定指在铣削过程中指定圆弧插补平面和刀具补偿平面。铣削时在XY平面内进行圆弧插补，则应选用准备功能G17；在XZ平面内进行圆弧插补，应选用准备功能G18；在YZ平面内进行插补加工，则需选用准备功能G19。如图2-73所示。平面指定与坐标轴移动无关，不管选用哪个平面，各坐标轴的移动指令均会执行。图2-73平面选择二、主轴控制、冷却控制和进给控制（一）主轴控制1.主轴旋转方向的确定铣刀程序原点铣刀从A点快速移动到B点用增量坐标尺寸编程:G91G00X-58Y-40Z-30一般规定沿主轴中心线，垂直于工件表面往下看，来判断主轴旋转方向。这种方法可能很不实用，常见标准视图是从操作人员的位置，面向立式机床的前部观看，基于这种视图，可以准确地使用跟主轴选择相关的术语——顺时针（CW）和逆时针(CCW)，如图2-74所示。右旋刀具—顺时针右旋刀具—逆时针图2-74主轴旋转方向（图中所示为立式加工中心的前视图）2.方向说明与主轴启动如果主轴顺时针旋转，则程序中使用M03;如果是逆时针旋转，则程序中使用M04.程序中的S依赖于主轴旋转功能M03或M04，所以他们在CNC程序中作用非常重要。主轴地址S和主轴旋转功能M03或M04必须同时使用，只使用其中一个对控制器没有任何意义，尤其是在接通机床电源时。主轴转速和主轴旋转编程至少有两种正确方法：（1）如果将主轴转速和主轴旋转方向编写在同一程序段中，主轴转速和主轴旋转方向将同时有效；（2）如果将主轴转速和主轴旋转方向编写在不同程序段中，主轴将不会旋转，直到将转速和旋转方向指令都处理完毕。例①：N1G20N2G17G40G80N3G90G00G54X14.0Y9.5N4G43Z1.0H01S600M03(转速和旋转方向)N5……例②：N1G20N2G17G40G80N3G90G00G54X14.0Y9.5S600（只有转速）N4G43Z1.0H01M03（开始旋转）N5……将M03或M04与S地址编写在一起或在它后面编写，不要将它们编写在S地址前。3.主轴定向M19与主轴相关的最后一个M功能是M19。该功能最常见的应用是将机床主轴设置在一个确定位置。主轴定向功能非常特殊，极少出现在程序中，M19功能主要用在调试过程的手动数据输入模式（MDI）中。系统在执行M19功能时，将产生以下运动主轴会在两个方向（顺时针和逆时针）上轻微的转动，并在短时间内会激活内部锁定机构，有时也可听到锁定的声音，这样就将主轴锁定在一个精确位置，如果用手转动，则做不到这一点。准确的锁定位置由机床生产厂家决定，它用角度表示，如图2-75所示。警告：错误的刀架定位可能会导致损坏工件或机床。A—主轴定向角度图2-75主轴定向角度由机床生产厂家决定且不可更改该例子是在铣削中应用较好的格式，它将主轴转速和主轴旋转方向与趋近工件的Z轴运动设置在一起。同样流行的方法是用XY运动来启动主轴——下面例子中的N3。N3G90G00G54X14.0Y9.5S600M03怎样选择凭个人的喜好了，对于FANUC系统，G20并不一定要放在单独的程序段中。例②从技术角度上说是正确的，但逻辑上有缺陷。在两个程序段中分开编写主轴转速和主轴旋转方向是没有任何好处的，这种方法使得程序难以编译。资料卡对于有多切削刃的刀具，比如钻头、立铣刀、铰刀和面铣刀等，跟主轴停止位置相关的切削刃的定位并不是那么重要。然而对于单点刀具，比如镗刀杆，调试过程中的切削刃定位极其重要，尤其是在某些固定循环时。有两种固定循环中使用内置主轴定向功能，即（二）冷却控制1.M07：开启雾状冷却液有喷雾装置的机械，令其开启喷雾泵，喷出雾状冷却液。2.M08：开冷却液程序执行至M08，即启动冷却液泵，但必须配合执行操作面板上的CLNTAUTO键，处于ON(灯亮)状态。(冷却液程序键，处于ON)否则泵不会启动。一般CNC机械主轴附近有一阀门可以手动调节冷却液流量大小。3.M09：喷雾及冷却液关闭命令喷雾及冷却剂泵关闭，停止冷却液喷出。常用于程序执行完毕之前。（但常可省略，因为一般M02、M30指令皆包含M09）。（三）进给控制在轮廓加工中，因为有交点、切点和间隙，切削运动的方向频繁改变，如要加工零件轮廓的直角拐角，就意味着一个程序段中沿X轴的刀具运动，在下一个程序段中要转换成Y轴运动。要实现这种转换，系统首先得停止X轴的运动，然后再启动Y轴的运动。如果没有加速就不可能以最大进给率瞬时启动，同样，如果没有减速，也不可能停止进给，这样就可能发生切削错误。该错误就可能使得表面上的切削超过预期的直角拐点，尤其是在进给速度非常大和角度极小的情况下。它仅仅发生在G01、G02、G03模式的切削运动中，而不会在G00快速运动模式中。日常的CNC加工中，很少发生这种错误，即使出现，也是在公差允许范围内。如果确实要纠正这种错误，FANUC数控系统中有两条指令可以解决。1.准停指令G09格式：G09说明：（1)G09为非模态指令（只在一个程序段里有效）。（2）在G09的程序段中，运动轴停止前要进行定位校验，即减速停止，并使运动轴停止在定位精度允许范围之内。（3）G09可用于切削出尖角，例如铣削图2-76所示的零件ABCD，若程序为：G01B→C;G01C→D；则在C点有一个小圆弧，铣不出尖叫来，要铣出C点尖角，可以这样编程：G09G01B→C;G09G01C→D；这样在C点就可以铣出一个尖角。图2-76尖角铣削2.准停指令G61格式：G61;…G64；说明：（1）这是一组模态指令，G61一经指定一直有效，只有用G64时才能改变。（2）G61方式时，从G61指令起到G64指令止，每个程序段均作定位校验。三、直线插补、圆弧插补、螺旋线插补及圆柱插补（一）直线插补G01格式：G01X-Y-Z-F-；说明：G01是指令坐标轴按指定进给速度作直线运动。X、Y、Z坐标位置为切削终点，可G09与G61比较G09与G61的功能相同，最大的区别就是G09是非模态指令，在同一程序中重复使用G09而使程序变得冗长；而G61为模态指令，它会一直有效，缩短了编程时间。三轴联动或二轴联动或单轴移动，而由F值指定切削时的进给速度，单位一般设定为mm/min。现以图2-77说明G01用法。假设刀具由程序原点往上铣削轮廓外形。G90G01Y17.0F80；X-10.0Y30.0；G91X-40.0；Y-18.0；G90X-22.0Y0；X0；F功能具有续效性，故切削速度相同时，下一程序段可省略，如上面程序所示。图2-77G01指令用法（二）圆弧插补（G02/G03）格式：YXGG0302G17RJIF_；ZXGGG030218RKI_F；ZYGGG030219RKJ_F；说明：X、Y、Z：终点坐标位置，可用绝对值（G90）或增量值（G91）表示；I、J、K：从圆弧起点到圆心位置，在X、Y、Z轴上的分向量。（以I、J、K表示的称为圆心法）；X轴的分向量用地址I表示。I=圆心的X坐标值-起点的X坐标值。Y轴的分向量用地址J表示。J=圆心的Y坐标值-起点的Y坐标值。Z轴的分向量用地址K表示。K=圆心的Z坐标值-起点的Z坐标值。R：圆弧半径，以半径值表示。（以R表示的称为半径法）。F：切削进给速率，单位mm/min。圆弧的表示有圆心法及半径法两种，现分述如下：1.圆心法：I、J、K后面的数值定义为从圆弧起点到圆心的距离，用圆心编程的情况如图2-78所示。图2-78圆心法编程2.半径法：以R表示圆弧半径。此法以起点及终点和圆弧半径来表示一段圆弧，在圆上会有二段圆弧出现，如图2-78所示。故以R是正值时，表示圆心角小于等于180°的圆弧；R是负值时，表示圆心角为大于180°的圆弧。假设图2-79中