机床数控技术

黑龙江大学机电工程学院刘国华[e-mail]黑龙江大学机电工程学院常用准备功能指令G代码准备功能G代码，简称G功能、G指令或G代码，使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。主要包括：一、与坐标系有关的指令二、运动控制指令三、刀具补偿指令四、固定循环指令第三节常用准备功能指令编程方法黑龙江大学机电工程学院1.绝对坐标指令与增量坐标指令（G90、G91）G90—绝对坐标指令G91—增量坐标指令均为模态G代码，其中G90为默认形式，二者可在不同程序段中交替指定使用。例:编制图中的移动量。绝对尺寸：G90G01X30Y50；增量尺寸：G91G01X20Y30；或G01U20V30；一.与坐标系有关指令黑龙江大学机电工程学院2.坐标系设定指令（G92）格式：G92X_Y_Z_X、Y、Z为当前刀位点（起刀点）在所设定的工件坐标系中的坐标值。功能：建立工件坐标系，确定工件坐标系原点（工件原点）在距刀具刀位点起始位置（起刀点）多远的地方。将工件坐标系原点通知数控系统，并把设定值存储在数控装置中。由于刀具起始点位置在机床坐标系中的坐标已知，所以可以建立起工件坐标与机床坐标系的联系。一.与坐标系有关指令黑龙江大学机电工程学院2.坐标系设定指令G92说明：该指令仅是设定工件坐标系原点位置，刀具并不产生运动；指令为模态指令，一般放在零件程序第一段；车削编程时，X尺寸字中的数值一般用坐标值的2倍，即用刀尖相对于回转中心的直径值编程；该指令程序段要求坐标值X、Z必须齐全，不可缺少，并且只能使用绝对坐标值，不能使用增量坐标值；执行该指令前，必须正确对刀，否则建立工件坐标系不正确。一.与坐标系有关指令黑龙江大学机电工程学院例：设置图中工件坐标系坐标系设定指令：G92X400Z200；G92X200Z120；设定工件坐标系X1O1Z1G92X200Z60；设定工件坐标系X2O2Z2G92X200Z20；设定工件坐标系X3O3Z36020120O1+X1100O3O2+X2+X3起刀点P0+X+Z+Z1+Z2+Z3O200OpXZφ400一.与坐标系有关指令1.回参考点:标定测量系统。试切对刀法3.计算编程原点O在机床坐标系中坐标值:若工件长度为L,则编程原点为:Xo=Xt－d/2,Zo=Zt－L;若编程原点选在右端面O1,则L取0。2.手动操作机床,试切削：(1)切削工件外圆表面,保持刀具在X方向位置不变退刀,记录此时X轴坐标值Xt,并测量试切后工件外圆直径为d;(2)切削工件右端面,保持刀具Z方向位置不变退刀,记录此时Z轴坐标值Zt。6.执行G92指令，则系统建立新的工件坐标系。4.计算起刀点在机床坐标系中的坐标:若起刀点在编程坐标系中坐标为A(60,100),则在机床坐标系中坐标为:XA=Xo＋60,ZA=Zo＋100。5.操作机床，移动刀具到起刀点位置(XA,ZA)。A黑龙江大学机电工程学院机床工件坐标系设定数控铣床工件坐标系的设定零件图样：黑龙江大学机电工程学院1.准备工作：机床回参考点，确认机床坐标系。2.装夹工件：通过夹具定位零件，使工件定位基准面与机床运动方向一致。用直径为φ10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值：X=-437.726,Y=-298.160，如图1所示；Z=-31.833，如图2所示3.对刀测量：用简易对刀法测量,方法如下:数控铣床工件坐标系的设定图1：X、Y向对刀方法图2：Z向对刀方法黑龙江大学机电工程学院4.计算设定值（工件原点的机床坐标）X坐标设定值：X=-437.726+5+0.1+40=-392.626mmY坐标设定值：Y=-298.160+5+0.1+46.5=-246.46mmZ坐标设定值：Z=-31.833-0.2=-32.033mm用直径为φ10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值：X=-437.726,Y=-298.160，如图1所示；Z=-31.833，如图2所示黑龙江大学机电工程学院5.设定加工坐标系。6.校对设定值。在MDI方式下，进入加工坐标系设定页面，输入上一步计算出的工件原点的机床坐标值。数控铣床工件坐标系的设定黑龙江大学机电工程学院寻边器黑龙江大学机电工程学院Z轴设定器黑龙江大学机电工程学院功能：分别指定空间坐标系中的XOY平面、ZOX平面和YOZ平面，其作用是让机床在指定坐标平面上进行插补加工和加工补偿。G17为缺省。说明：(1)对于三坐标数控铣床，开机后自动设置成G17状态，如果在XOY平面内进行轮廓加工，则不需要由程序设定G17；(2)数控车床总在XOZ坐标平面内运动，在程序中不需要用指令指定；(3)G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，其中G17为默认值。3.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）一.与坐标系有关指令黑龙江大学机电工程学院1.快速点定位指令（G00）功能:使刀具以点位控制方式，从所在点以系统设定的速度快速移动到坐标系另一点。格式:G00Ｘ___Ｙ___Ｚ___其中：X、Y、Z为目标点坐标值。说明：G00运动轨迹视具体机床而异，应了解相应数控系统情况；建议不在指令后同时指定3个坐标轴，通常先移动Z轴，后移动X、Y轴；G00仅是快速定位，并不进行切削加工；G00的程序段不需要指定进给速度F，如果指定了则无效，移动速度由机床厂家设定，一般不允许修改。通常用在程序的起始和结束部分，实现刀具的快速进退功能。二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院G00指令的运动轨迹YYYXXXAAABBBa)b)c)二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院2.直线插补指令（G01）功能：指令两个坐标(或三个坐标)以联动方式，按程序段中规定进给速度F，插补加工出直线。格式：G01Ｘ＿＿Ｙ＿＿Ｚ＿＿Ｆ＿＿X,Y,Z为直线终点的绝对或增量坐标;F为沿插补方向进给速度。说明：G01指令既可双坐标联动插补运动,又可三坐标联动插补运动,取决于数控系统功能,当指令后只有两个坐标值时,刀具将作平面直线插补,若有三个坐标值将作空间直线插补;刀具当前位置是直线起点,程序段中指定的是终点坐标值；G01程序段中须含有进给速度F指令,否则机床不动作;G01和F指令均为续效指令。二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院例：外圆锥面切削。绝对指令：G01X40Z-30F0.4；增量指令：G01U20W-30F0.4；或采用混合坐标系编程：G01X40W-30F0.4；二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院O0010;N0010G92X50Z10;(设定编程原点)N0020G90G00X20Z2T0101S600M03;(快进A-B)N0030G01X20Z-14F100;(车外圆B-Ｃ)N0040G01X28Z-38;(车圆锥C-D)N0050G01X28Z-48;(车外圆Ｄ-E)N0060G01X42Z-48;(车平面E-F)N0070G00X50Z10M05;(快退至起刀点F-A)N0080M02;(程序结束)XZ黑龙江大学机电工程学院G01代码编程（相对坐标）N0010G92X28Y20；N0040X8Y-8；N0020G91G00X-12Y0N0050X16Y20；S200M03T01；N0060G00X12Y0M02；N0030G01X-24Y-12F100；G01代码编程（绝对坐标）N0010G92X28Y20；N0020G90G00X16Y20S200M03T01；N0030G01X-8Y8F100；N0040X0Y0；N0050X16Y20；N0060G00X28Y20M02；二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院3.圆弧插补指令（G02、G03）G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。格式：G17G18G19G02G03I-J-I-K-J-K-或ＲF___；X-Y-X-Z-Y-Z-说明：G17/G18/G19分别设定圆弧所在平面,当仅有一个坐标平面时(如车床),该平面设定指令可省略;对于具有三个控制坐标铣床,G17指令可省略。二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院圆弧顺、逆方向判断：沿垂直于加工圆弧所在平面的坐标轴从正向往负向看（逆向），刀具相对于工件的转动方向是顺时针用G02，反之用G03。车床应注意。数控车圆弧方向判断二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院3.圆弧插补指令（G02、G03）终点坐标Ｘ、Y、Z可用绝对坐标，也可用增量坐标，取决于指定的G90或G91，也可以用增量坐标字Ｕ、Ｖ、Ｗ(如车床)。R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角小于或等于180°时，R取正值；当圆心角大于180°时，R取负值。I、J、K由从圆弧起点指向圆心的矢量决定,其计算可采用圆心相对于圆弧起点的偏移值(圆心坐标减去圆弧起点坐标）,在G90/G91时都是以增量方式指定;对车床来说,无论是直径编程还是半径编程,I均为半径量。加工整圆，不能用R，只能用圆心坐标I、J、K编程。二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院顺时针圆弧插补（I、K）指令：G02X50Z-20I25K0F0.5；G02U20W-20I25K0F0.5；（R）指令：G02X50Z-20R25F0.5；G02U20W-20R25F0.5；逆时针圆弧插补（I、K）指令：G03X50Z-20I-15K-20F0.5；G03U20W-20I-15K-20F0.5；（R）指令：G03X50Z-20R25F0.5；G03U20W-20R25F0.5；ZXOOO黑龙江大学机电工程学院圆心角度对应圆弧ABR－RO2O1二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院整圆编程时不可以使用R，只能用I、J、K。例G90G17G02X30Y0I-30J0F30G91G17G02X0Y0I-30J0F30G90G17G02X30Y0R30F30G91G17G02X0Y0R30F30YXAOR30二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院用绝对坐标编程N0010G92X0Y18；N0020G90G02X18Y0R18F100S300M03；(C1弧)N0030G03X68Y0R25；(C2弧)N0040G02X88Y20R-20M02；(C3弧)用增量坐标编程N0010G92X0Y18；N0020G91G02X18Y-18R18F100S300M03；N0030G03X50Y0R25；N0040G02X20Y20R-20M02；例：铣削如图所示曲线轮廓，设A点为起刀点，方向如图所示。二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院用绝对坐标编程（圆心坐标）N0010G92X0Y18；N0020G90G02X18Y0I0J-18F100S300M03；N0030G03X68Y0I25J0；N0040G02X88Y20I0J20M02；用增量坐标编程（圆心坐标）N0010G92X0Y18；N0020G91G02X18Y-18I0J-18F100S300M03；N0030G03X50Y0I25J0；N0040G02X20Y20I0J20M02；例：铣削如图所示曲线轮廓，设A点为起刀点，方向如图所示。二、运动控制指令黑龙江大学机电工程学院例2编写加工图示零件程序。1.使用绝对坐标及R方式：O0001;N0010G92X0Y0；N0020G90G17G00X40Y-40S600M03T01；N0030G01X-80Y-40F200；N0040G01X-80Y-20；N0050G02X-40Y20R40F100；N0060G03X20Y80R60；N0070G01X40Y80F200；N0080Y-40；N0090G00X0Y0M05;N0010M02；20黑龙江大学机电工程学院2.使用增量值且I、J方式：O0002;N0010G92X0Y0；N0020G91G17G00X40Y-40S600M03T01；N0030G01X-120Y0F200；N0040X0Y20；N0050G02X40Y40I40J0F100；N0060G03X60Y60I0J60；N0070G01X20F200；N0080Y-120；N0090G00X-40Y