第4章数控加工编程基础[2](new1)

第四节数控铣床编程基础第四节数控铣床编程基础一、数控铣床的坐标系统应用最广、数量最多的是立式数控铣床。机床的主轴轴线为Z轴。工作坐标系的原点常选在方形零件的边角、对称图形的中心、工件曲线轮廓设计基准点等处。二、编程基础FANUC数控铣床系统的常用准备功能代码：1．准备功能G2．辅助功能M二、编程基础1.绝对坐标值编程格式：G90X_Y_Z_;说明：①X、Y、Z：目前刀具中心在工件坐标系中的位置；②在此指令以后所有编入的坐标值全部以编程原点为基准；③系统通电时机床处于G90状态，即机床默认为G90状态；④该指令与G91均可单独作为一句程序段，也可编入其他程序段中。注意:1）铣床编程中增量编程不能用U、W。2）铣床中X轴不再是直径。2.增量坐标值编程格式：G91说明：该指令以后的坐标值都以前一个坐标位置为原点来计算。例4-9G90与G91状态下的编程（图4-15）①在G90状态下的程序N10G90G00X30.0Y10.0；N20X40.0Y50.0；N30X80.0Y20.0；②在G91状态下的程序N10G91G00X30.0Y10.；N20X10.0Y40.0；N30X40.0Y-30.0；G90可省略不写3.设置工件坐标系原点格式：G92X_Y_Z_；X、Y、Z：当前刀具位置相对于加工原点位置的坐标值。说明：G92指令必须单独一个程序段指定，并放在程序的首段。建立：G92指令通过设定刀具起点相对于坐标原点的位置建立坐标系。此坐标系一旦建立起来，后面的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。例4-10将例4-9的工件坐标系原点设在X30、Y10，在G92状态下的等效程序。XY（10，40）（50，10）解：N10G92X-30.0Y-10.0；N20G90G00X0Y0；N30X10.0Y40.0;N40X50.0Y10.0；4.快速定位格式：G00X__Y__Z__其中：X、Y、Z－终点坐标。如：……N10G00X15.0Y30.0Z10.0；N20G01Z-15.0；下刀……N50G01X125.0Y330.0；N60G00Z10.0；抬刀……5．直线插补格式：G01X__Y__Z__F__其中：X、Y、Z－终点坐标，F－进给速度。6．圆弧插补1）顺时针圆弧插补格式：G02X__Y__I__J__(R__)F__;其中：X、Y－圆弧终点坐标，I、J－圆心的增量坐标值，R－圆弧半径，F－进给速度。I、J和R只能选择其中一种。当圆弧的圆心角≤180度时，R值为正；当圆弧的圆心角180度时，R值为负。2）逆时针圆弧插补格式：G03X__Y__I__J__(R__)F__;其中：X、Y－圆弧终点坐标，I、J－圆心坐标，F－进给速度。例：如图所示。1）.P1→P2时G02X321.65Y280R145.6F50；或：G02X321.65Y280.0I40.0J140.0F50；2）.P2→P1时G03X160Y60R145.6F50；或：G03X160Y60I-121.65J-80F50；7.F功能F---进给速度。单位为mm/r或mm/min。G94指令指定F的单位是：mm/min。为系统默认。G95指令指定F的单位是：mm/r。复习数控车床的进给速度的指定：G98指令指定F的单位是：mm/min。G99指令指定F的单位是：mm/r。为系统默认。8.平面选择格式：G17（选择XY平面为主平面）；G18（选择XZ平面为主平面）；G19（选择YZ平面为主平面）；机床默认为G17,即默认XY平面为主平面.二、编程基础9.刀具补偿刀具补偿的种类（1）刀具的偏置补偿①几何位置补偿刀具几何位置补偿是用于补偿各刀具安装好后，其刀位点（如刀尖）与编程时理想刀具或基准刀具刀位点的位置偏移的。通常是在所用的多把车刀中选定一把车刀作基准车刀，对刀编程主要是以该车刀为准。补偿数据获取：(补充)分别测出各刀尖相对于刀架基准面的偏离距离[X1，Z1]、[X2，Z2]、[X3，Z3]…若选刀具1为对刀用的基准刀具，则各刀具的几何偏置分别为[Xj，Zj]Xj1=0、Zj1=0Xj2=(X2-X1)x2、Zj2=Z2-Z1Xj3=(X3-X1)x2、Zj3=Z3-Z1⑶刀具几何补偿的合成(补充)若设定的刀具几何位置补偿和磨损补偿都有效存在时，实际几何补偿将是这两者的矢量和X=Xj+Xm、Z=Zj+Zm（1）刀具的偏置补偿②磨损补偿(补充)主要是针对某把车刀而言，当某把车刀批量加工一批零件后，刀具自然磨损后而导致刀尖位置尺寸的改变，此即为该刀具的磨损补偿。批量加工后，各把车刀都应考虑磨损补偿（包括基准车刀）刀具几何补偿的实现刀具的几何补偿是通过引用程序中使用的Txxxx指令来实现的。例如：T0101；刀具几何补偿的实现过程：将某把车刀的几何偏置和磨损补偿值存入相应的刀补地址中。当程序执行到含Txxxx的程序行的内容时，即自动到刀补地址中提取刀偏及刀补数据。。“Txxxx”多用于数控车床的编程。驱动刀架拖板进行相应的位置调整。TXX00取消几何补偿。对于有自动换刀功能的车床来说，执行T指令时，将先让刀架转位，按刀具号选择好刀具后，再调整刀架拖板位置来实施刀补。（2）刀具半径补偿①刀具半径补偿的目的：若车削加工使用尖角车刀，刀位点即为刀尖，其编程轨迹和实际切削轨迹完全相同。若使用带圆弧头车刀（精车时），在加工锥面或圆弧面时，会造成过切或少切。为了保证加工尺寸的准确性，必须考虑刀尖圆角半径补偿以消除误差。由于刀尖圆弧通常比较小(常用r1.2～1.6mm),故粗车时可不考虑刀具半径补偿.（2）刀尖圆弧半径补偿②刀具半径补偿的方法：人工预设刀补：人工计算刀补量进行编程。要重新计算刀具运动轨迹的节点坐标值。机床自动刀补。即用G41、G42指令。进行刀具半径补偿实质就是：将编程轮廓数据转换为刀具中心轨迹数据。在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能。③机床自动刀具半径补偿当(用圆形刀具，如铣刀、圆头车刀)编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动轨迹，只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令。在控制面板上手工输入刀具补偿值。执行刀补指令后，数控系统便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。即刀具自动偏离工件轮廓一个补偿距离，从而加工出所要求的工件轮廓。（2）刀具半径补偿(P65)④刀具半径补偿指令格式：X、Z为建立或取消刀补程序段中，刀具移动的终点坐标。G41/G42（建立刀补）应在G00或G01中建立。说明：G41—刀具半径左补偿G42—刀具半径右补偿G40—取消刀具半径补偿例如：G95G41G00X250Z35F0.5；F单位mm/r（2）刀具半径补偿刀具半径左补偿G41指令刀具半径右补偿G42指令（2）刀具半径补偿粗、精加工的补偿方法：设精加工余量为△。先人工输入(r+△)的偏置量，即可进行粗加工。精加工时，输入刀具半径为r的偏置量，即可进行最终轮廓的加工。同理，利用输入r值的大小，可控制轮廓尺寸的精度。即刀补半径值，预先输入到D地址中。例如：D01，则“01”中输入：（r+△）例如：铣刀（T01）直径为12mm。留0.5mm作为精铣时的加工余量。铣刀的（半径）补偿号为D01。则D01中的数值为6.5mm。该值在操作面板上手工输入。执行：……；T01D01；调用1号刀，D01地址中的刀补半径值为6.5mm,实际铣刀的半径为6mmG41G00（G01）……；在AB段建立左刀补……；BC段执行刀补G40G00（G01）……；CD段取消刀补……；则进行粗加工。加工程序是按ABCD轮廓进行编程，但由于建立了G41，刀具中心的运动轨迹是AB’C’D。进行刀具半径补偿的实质就是：将编程轮廓数据转换为刀具中心轨迹。若D0中的数值为6.0mm（即为铣刀的直径）。执行：……；T01D02；调用1号刀，D0地址中的刀补半径值为6mm,实际铣刀的半径也为6mmG41G00（G01）……；建立左刀补……；执行刀补G40G00（G01）……；取消刀补……；则进行精加工。进行刀具半径补偿的实质就是：将编程轮廓数据转换为刀具中心轨迹。刀具补偿的编程实现刀补的引入（建立）刀具中心从与编程轨迹重合到过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。刀补的执行刀具中心始终与编程轨迹保持设定的偏置距离。刀具补偿功能包括：刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。刀具补偿的编程实现刀补的取消刀径补偿的引入（建立）和取消必须是一般是直线且为空行程，以防过切。（2）刀具半径补偿说明：①G41/G42使用时，需先进行相应的刀具半径偏差设定；②G40必须与G41或G42成对使用，且之间不得出现任何转移加工，如镜像、子程序跳转；③刀具半径补偿的建立和取消应在不加工的空行程段上，且在G00或G01程序行上实施。刀具补偿功能包括：刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。建立刀具半径补偿的过程（动画）取消刀具半径补偿的过程（动画）9.刀具补偿号D格式：D＿；（1）“＿”为整数，从01～99，D00表示无补偿有效。调用D时，专用刀的刀具半径补偿被激活。如果无D字编程，机床数据系统设定的值对换刀有效。（2）一个D号只有在相应的T号被激活时才被激活。换刀之后，系统设定值为D01。例如:N10T01D1;N11G00X…Z…;……N50T04D2;……N70G00Z…D1;1号刀和相关的D1激活刀具补偿在这里被计算……从T04装入刀具4，D2激活……4号刀的D1激活，补偿改变刀具半径补偿的方法：人工预设刀补机床自动刀补人工预设刀补。例如：加工下图所示的凸台。铣刀直径为Φ12mm。不采用G41/G42指令。例如：加工下图所示的凸台。铣刀直径为Φ12mm。不采用G41/G42指令。计算铣刀刀位点运动轨迹的基点坐标值，见图2。N10G92X0Y0Z50;建立工件坐标系（或N10G54G00X0Y0Z50;）N20G00X-66Y36；快速点定位到P’N30T01M03S900；N40G01X-56Y36Z-4；下刀N50G01X56Y36；A’→B’……；如果铣刀的直径改变,又需重新计算基点坐标值并需重新编写程序!机床自动刀补。上例：加工凸台。铣刀直径为Φ12mm。采用G41指令。N10G92X0Y0Z50;建立工件坐标系N20T01D01M03S900；刀补地址01单元存放刀补半径值6mm.N30G41G00X-60Y30；建立刀补N40G01X-50Y30Z-4；下刀N50G01X50Y30；A→B……；可见：实际编程时可以不知道刀具的半径，由机床使用者自己确定，并预先将其输入到系统中。这给编程者带来了方便。刀补建立后就由系统自动计算刀具轨迹中心与零件轮廓的偏置值10.刀具长度补偿刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向（Z方向）的补偿。它可使刀具在Z方向上的实际位移量大于或小于程序给定值。即：实际位移量=程序给定值±补偿值。上式中，两代数值相加若为“+”称正偏置，用G43指令表示；若相减为“-”称负偏置，用G44指令表示。给定的程序值与输入的补偿值都可正可负(+Z向为正，-Z向为负)，根据需要选取。1）刀具长度正补偿G43格式：G43说明：G43的功能是建立刀具长度补偿，使刀具偏置存储器里的Z轴长度偏差起作用。使用时需进行相应的刀具长度偏差设定。2）刀具长度负补偿G44格式：G443）撤消刀具长度补偿格式：G49说明：G49的功能是取消刀具长度补偿，使刀具偏置存储器里的Z轴长度偏差不起作用。刀具补偿功能包括：刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。图为钻头快速接近工件时的长度补偿例。设Al为程序值且为-Z方向(-A1)，A2为补偿值且为-Z方向(-A2)，A3为实际位移值。图(b)用G43指令，图(c)用G44指令，其实际位