数控铣床编程

1序以数控技术为基础的相关产业是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，数控技术水平高低已成为衡量一个国家工业现代化水平和综合国力的重要标志专家们预言:二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争数控机床是数控技术的最早和最典型的应用22005年我国共生产数控机床5.96万台，其中前十位企业生产2.73万台，市场集中度为45.85％。2006年6月28日，国务院发布振兴装备制造业的若干意见，为未来我国装备制造业的崛起提供了政策支持。比如上海振华港机生产的港口起重机占到全球70%的市场。在“十一五”规划中我国2010年生产10万台机床，实际在2007年就达到了12.33万台。如今秉承“原始创新，集成创新，再创新”的理念，2007年我国机械产品出口额就达到1929.15亿美元，超过日本、仅次于美国和德国。3基础知识回顾1、程序编制：依据：零件图、生产批量、机床、夹具等确定：工艺过程、工艺参数、加工路线及加工中的辅助动作，如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等编程：按照加工顺序和数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序2、程序编制的基本步骤：零件图确定加工工艺数值计算编写加工程序单程序输入程序校验和首件试切43、程序的结构数控加工零件程序是一组被传送到数控系统中去的指令和数据。一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。如图所示。%1000N01G91G00X50Y60N10G01X100Y500F150S300M03N......N200M02程序程序段指令字图5程序的结构5零件程序的结构组成如下：%****--------起始符……---------程序段M30---------结束符一个零件程序必须包括起始符和结束符。程序起始符：%符后跟程序号程序段前加“分号（；）”表示该程序段被注释，系统不执行此程序段。64、程序格式：准备部分、加工部分和结束部分准备部分:程序号O01~99→建立工件坐标系→选取刀具→主轴转动→冷却液打开→刀补、刀具快速趋近加工点。加工部分：根据具体要加工零件的加工工艺，按照刀具切削点位轨迹编写的加工程序段。结束部分：取消刀补、刀具快退到程序起点(对刀点)→主轴停→冷却液关→程序结束。75、数控机床坐标轴和运动方向（1）、坐标和运动方向命名的原则机床坐标系永远假定刀具相对于静止的工件运动标准坐标系是右手直角笛卡儿坐标系统机床的某一部件运动的正方向,是增大工件与刀具之间距离的方向刀具移动时,用不加“′”的字母表示运动方向；工件移动时,用加“′”的字母表示运动方向。基本坐标轴：X,Y,Z;A,B,C（右手坐标系）附加坐标轴：U,V,W;P,Q,R;D,E（平行或不平行于X,Y,Z;A,B,C）89（2）、Z坐标的运动由传递切削动力的主轴所规定主轴带动刀具旋转：铣、钻、镗等主轴带动工件旋转：车，磨等如机床有几个主轴（如车削中心），选一垂直于工件装夹面的主轴为主要主轴；如机床无主轴（龙门刨床），Z坐标垂直于工件装夹面。10（3）、X坐标的运动X坐标是水平的,它平行于工件的装夹面没有旋转刀具或旋转工件的机床，X坐标平行于主要的切削方向，且以该方向为正向。对工件旋转的机床，X坐标的方向在工件的径向上，且平行于横滑座。对刀具旋转的机床：如Z坐标是水平的，当从主要刀具主轴向工件看时，+X指向右方；如Z坐标是垂直的，对于单立柱机床，当从主要刀具主轴向立柱看时，+X指向右方；对于龙门机床，当从主要刀具主轴向左侧立柱看时，+X指向右方。11（4）、Y坐标的运动根据X、Z坐标的运动方向，按照右手直角笛卡儿坐标系统来确定（5）、旋转运动的A、B、C正向的A、B、C相应的表示在X、Y、Z坐标的正方向上按照右旋螺旋前进的方向+Z+Y+X+B+C+A126、机床坐标系是机床固有的坐标系，用G53表示。•机床原点M（机械原点、机床零点）：X=Y=Z=0的点，指一个固定不变的极限点，是测量机床运动坐标的起始点（由机床制造厂家确定，记录在说明书中，一般不变）•换刀点：是加工过程中自动换刀装置的换刀点。可以是固定的（如加工中心）可以是任意的（如数控车）•机床参考点R：X=XR，Y=YR，Z=ZR的点，一般位于最大加工范围的边缘（由机床制造厂家在机床上用限位开关和挡块设置，并经精密测量确定），数控系统启动后可自动或手动执行返回参考点R来间接建立机床坐标系（R点与M点关系固定）。机床参考点R一般不同于机床原点M，但也可重合。13•通常车床的机床零点多在主轴法兰盘接触面的中心，即主轴前端面的中心上。•数控铣床的机床零点因生产厂家而异，如有的就在机床的左前上方，X、Y的正方向对着加工区间，刀具在Z轴负方向移动接进工件。14工件坐标系：又称编程坐标系，供编程人员使用，规定工件坐标系是“刀具相对工件而运动”的刀具运动坐标系。工件零点：是工件坐标系的原点，只定义一个工件坐标系时又称为编程零点，由程序员来确定。建立工件坐标系：使用G54~G59指令装夹零件→测出工件零点在机床坐标系中的位置→用MDI方式将测出数据输入偏置寄存器G54~G59中→编程时直接调用相应的寄存器。用G92建立工件坐标系步骤:装夹零件→将刀尖置于对刀点P→给出P点在工件坐标系OXYZ中位置→编程用G92X_Y_Z_确定工件坐标系原点7、工件坐标系158、数控加工编程中的数值计算数学处理就是计算出零件轮廓上或刀具刀位点（中心）轨迹上一些点的坐标数据、增量数据。（1）编程的允许误差（2）基点坐标的计算（3）节点坐标的计算（4）刀具中心轨迹的计算（5）辅助计算169、自动编程和手动编程自动编程系统按语言性质分类可以分为两类：（1）程序语言系统以美国的APT语言为代表，通过规定的数控语言描述机床在加工中的各种运动信息和加工信息，经过编译程序处理后，得到特定机床数控系统的NC程序。这种编程直观性差，过程复杂，不便于阶段性检查。（2）图形交互式系统以人机对话的方式，在输入的加工图形中指定加工部位，输入相应的加工参数，计算机自动进行数学处理，生成刀具路径，形成刀位数据文件，经后置处理转换成适合于特定机床数控系统的加工程序，进行零件加工。这是一种可以直接将零件的几何图形信息自动转换为数控加工程序的计算机辅助编程技术。17要熟悉一个数控机床的控制系统，掌握手工编程方法是最为有效的途径，因为不论是用数控语言进行计算机辅助编程或是利用CAD/CAM软件进行计算机自动编程，输出的源程序或刀位文件都必须经过后置处理系统转换成机床控制系统规定的加工指令程序格式。所以手工编程是自动编程的基础，自动编程的许多核心经验来源于手工编程。18第四章数控铣床编程数控铣床加工范围：1.轮廓加工：平面曲线和空间三维曲面2.孔加工：钻、镗、锪、铰及攻螺纹数控铣床常用指令1.轮廓加工：直线加工G01；圆弧进给G02/G03；2.其他：快速定位G00；刀具半径补偿G41/G42；镜像指令G24/G25；缩放指令G51/G50；旋转变换G68/G69；子程序M98，M99。3.孔加工（第六章讲）数控铣床编程实例：轮廓加工19将以华中科技大学和武汉华中数控有限公司共同研制和开发的华中I型数控ZJK-7532铣床为例，介绍其数控系统程序编制的指令和规则。204.1数控铣床常用指令4.1.1快速定位（G00）和直线加工（G01）（1）快速定位指令格式：G00XYZ。以机床自身设定的最大移动速度沿直线或折线移动，移动中不加工。XYZ为终点坐标。（2）直线加工指令格式：G01XYZF。以给定的切削速度F沿直线进给到XYZ指定点。注：1.G00，G01为模态指令2.F为模态代码,指定切削速度：在G00或新的F指令出现以前，一直有效。213.G00指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点。G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。快移速度可由面板上的进给修调旋钮修正。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。22坐标平面选择G17，G18，G19格式：G17G18G19该指令选择一个平面，在此平面中进行圆弧插补和刀具半径补偿。G17选择XY平面，G18选择ZX平面，G19选择YZ平面。移动指令与平面选择无关。例如在规定了G17Z_时，Z轴照样会移动。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。234.1.2圆弧进给（G02/G03）说明：（1）逆着⊥坐标面坐标轴正向看：G02为顺时针进给：由起点→终点绕圆心顺时针进给；G03为逆时针进给：由起点→终点绕圆心逆时针进给。1.圆弧进给指令格式：G17G18G19Y_Z_J_K_;YZ平面圆弧XZIK_;ZX平面圆弧XYI_J_;XY平面圆弧,G17可省略G02G03G03XYG0224（2）XYZ为圆弧终点坐标（3）IJK为圆心相对圆弧起点的增量坐标（4）圆心位置也可用圆弧半径R表示：圆心角180°R为负,180°R为正,=180°正负均可。（5）整圆编程时只能用I、J、K，不能用R。例:整圆编程G90G02X30Y0I-30J0F100YX252.螺旋线进给指令格式G17G18G19Y_Z_J_K_X_;YZ平面圆弧XZI_K_Y_;ZX平面圆弧XYI_J_Z_;XY平面圆弧,G17可省略G02G03Z_Y_X_:为⊥圆弧面坐标轴的进给量。例:G90G17G03X30Y30I-30J0Z30F100XYZ303030终点起点O26G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补；顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的刀具运动方向。如图22所示。OZXG03G02OYZG03G02OXYG03G02图22不同平面的G02与G03选择274.13.刀具半径补偿指令（G40、G41/G42）指令格式：（1）G00/G01G41/G42DXYF；建立刀具补偿（2）G00/G01G40XY；取消刀具补偿注：1.G41刀具半径左补偿指令：沿着进给方向看，刀具在工件左侧；2.G42刀具半径右补偿指令：沿着进给方向看，刀具在工件右侧。G42XYG41刀具刀具工件28在前进方向右侧补偿补偿量刀具旋转方向刀具前进方向(b)补偿量刀具旋转方向刀具前进方向(a)图31刀具补偿方向(a)左刀补(b)右刀补29刀具半径补偿指令用途•编程时可不考虑刀具半径，按刀具中心轨迹编程•简化粗加工程序的编制R1R2R3=RYX编程注意事项：1.只能在G00或G01指令下建立或取消刀补2.建立刀补时,必须有连续两段的平面位移指令,以计算建立(或取消)刀补的起点和终点坐标，即数控系统要连续读入两段平面位移指令，才能正确计算出进入刀补状态时刀具中心的偏置位置，否则将无法正确建立刀补状态。30例：见图32所示的刀具半径补偿程序。设加工开始时刀具距离工件表面50mm，切削深度为10mm。XOY20103040501020304050N3N5N6N4CBAdcbaN2N7与D01对应的补偿量图32刀补动作31按增量方式编程N10G92X0.0Y0.0Z50N20G91G17G00由G17指定刀补平面N30G41X20.0Y10.0D01由刀补号码D01指定刀补—刀补启动N35Z-48M03S500N38G01Z-12F200N40G01Y40.0F100进入刀补状态N50X30.0N60Y-30.0N70X-40.0N80G00Z60M05N85G40X-10.0Y-20.0解除刀补N90M3032按绝对方式编程N10G92X0.0Y0.0Z50N20G90G17G00由G17指定刀补平面N30G41X20.0Y10.0D01启动刀补N35Z2M03S500N38G01Z-10F200N40G01Y50.0F100刀补状态N50X50.0N60Y20.0N