cnc加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧.docx
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cnc加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧
cnc加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧
2005-4-8
1． 暂停指令
G04X（U）_/P_ 是指刀具暂停时间（进给停止，主轴不停止），地址P或X后的数值是暂停时间。
X后面的数值要带小数点，否则以此数值的千分之一计算，以秒（s）为单位，P后面数值 不能带小数点（即整数表示），以毫秒（ms）为单位。
例如，G04 X2.0;或G04 X2000; 暂停2秒
G04 P2000;
但在某些孔系加工指令中（如G82、G88及G89），为了保证孔底的精糙度，当刀具加工至孔底时需有暂停时间，此时只能用地址P表示，若用地址X表示，则控制系统认为X是X轴坐标值进行执行。
例如，G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200P2000;钻孔（100.0，100.0）至孔底暂停2秒
G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200X2.0； 钻孔（2.0，100.0）至孔底不会暂停。
2． M00、M01、M02和M30的区别与联系 在
M00为程序无条件暂停指令。
程序执行到此进给停止，主轴停转。
重新启动程序，必须先回?
絁OG状态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态下，按下START键才能启动程序。
M01为程序选择性暂停指令。
程序执行前必须打开控制面板上OP STOP键才能执行，执行后的效果与M00相同，要重新启动程序同上。
M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。
M02为主程序结束指令。
执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。
但程序光标停在程序末尾。
M30为主程序结束指令。
功能同M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。
3． 地址D、H的意义相同
刀具补偿参数D、H具有相同的功能，可以任意互换，它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称，但具体补偿值是多少，关键是由它们后面的补偿号地址来决定。
不过在加工中心中，为了防止出错，一般人为规定H为刀具长度补偿地址，补偿号从1～20号，D为刀具半径补偿地址，补偿号从21号开始（20把刀的刀库）。
例如，G00G43H1Z100.0;
G01G41D21X20.0Y35.0F200;
4． 镜像指令
镜像加工指令M21、M22、M23。
当只对X轴或Y轴进行镜像时，切削时的走刀顺序（顺铣与逆铣），刀补方向，圆弧插补转向都会与实际程序相反，如图1所示。
当同时对X轴和Y轴进行镜像时，走刀顺序，刀补方向，圆弧插补转向均不变。
注意：
使用镜像指令后必须用M23进行取消，以免影响后面的程序。
在G90模式下，使用镜像或取消指令，都要回到工件坐标系原点才能使用。
否则，数控系统无法计算后面的运动轨迹，会出现乱走刀现象。
这时必须实行手动原点复归操作予以解决。
主轴转向不随着镜像指令变化。
图1 镜像时刀补、顺逆变化
5． 圆弧插补指令
G02为顺时针插补，G03为逆时针插补，在XY平面中，格式如下：
G02/G03X_Y_I_K_F_或G02/G
03 X_Y_R_F_，其中X、Y为圆弧终点坐标，I、J为圆弧起点到圆心在X、Y轴上的增量值，R为圆弧半径，F为进给量。
在圆弧切削时注意，q≤180°，R为正值；q>180°，R为负值；I、K的指定也可用R指定，当两者同时被指定时，R指令优先，I、K无效；R不能做整圆切削，整圆切削只能用I、J、K编程，因为经过同一点，半径相同的圆有无数个，如图2所示。
图2 经过同一点的圆
当有I、K为零时，就可以省略；无论G90还是G91方式，I、J、K都按相对坐标编程；圆弧插补时，不能用刀补指令G41/G42。
6． G92与G54～G59之间的优缺点
G54～G59是在加工前设定好的坐标系，而G92是在程序中设定的坐标系，用了G54～G59就没有必要再使用G92，否则G54～G59会被替换，应当避免，如表1所示。
表1 G92与工作坐标系的区别
注意：
（1）一旦使用了G92设定坐标系，再使用G54～G59不起任何作用，除非断电重新启动系统，或接着用G92设定所需新的工件坐标系。
（2）使用G92的程序结束后，若机床没有回?
紾92设定的原点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点，易发生事故。
所以，希望广大读者慎用。
7． 编制换刀子程序。
在加工中心上，换刀是不可避免的。
但机床出厂时都有一个固定的换刀点，不在换刀位置，便不能够换刀，而且换刀前，刀补和循环都必须取消掉，主轴停止，冷却液关闭。
条件繁多，如果每次手动换刀前，都要保证这些条件，不但易出错而且效率低，因此我们可以编制一个换刀程序保存谙低衬诖婺冢诨坏妒保贛DI状态下用M98调用就可以一次性完成换刀动作。
以PMC-10V20加工中心为例，程序如下：
O2002; （程序名）
G80G40G49 ; （取消固定循环、刀补）
M05; （主轴停止）
M09; （冷却液关闭）
G91G30Z0; （Z轴回到第二原点，即换刀点）
M06; （换刀）
M99; （子程序结束）
在需要换刀的时候，只需在MDI状态下，键入“T5M98P2002”，即可换上所需刀具T5，从而避免了许多不必要的失误。
广大读者可根据自己机床的特点，编制相应的换刀子程序。
8．其他
程序段顺序号，用地址N表示。
一般数控装置本身存储器空间有限（64K），为了节省存储空间，程序段顺序号都省略不要。
N只表示程序段标号，可以方便查找编辑程序，对加工过程不起任何作用，顺序号可以递增也可递减，也不要求数值有连续性。
但在使用某些循环指令，跳转指令，调用子程序及镜像指令时不可以省略。
9．同一条程序段中，相同指令（相同地址符）或同一组指令，后出现的起作用。
例如，换刀程序，T2M06T3; 换上的是T3而不是T2;
G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是G00（虽有F值，但也不执行G01）。
不是同一组的指令代码，在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。
G90G54G00X0Y0Z100.0;
G00G90G54X0Y0Z100.0;
以上各项均在PMC-10V20（FANUC SYSTEM）加工中心上运行通过。
在实际应用中，只有深刻理解各种指令的用法和编程规律。
数控加工的工艺路线分析
2005-4-8
理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。
数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。
由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。
一、加工工序划分
在数控机床上加工零件，工序可以比较集中,一次装夹应尽可能完成全部工序。
与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点，常用的工序划分原则有以下两种。
1．保证精度的原则
数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。
对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。
同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。
2． 提高生产效率的原则
数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。
同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。
实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
二、加工路线的确定
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。
即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。
加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。
下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线。
1．车圆锥的加工路线分析
数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为D，小径为d ，锥长为L，车圆锥的加工路线如图2-1所示。
按图2-1a的阶梯切削路线，二刀粗车，最后一刀精车；二刀粗车的终刀距S要作精确的计算，可有相似三角形得：
此种加工路线，粗车时，刀具背吃刀量相同，但精车时，背吃刀量不同；同时刀具切削运动的路线最短。
按图2-1b的相似斜线切削路线，也需计算粗车时终刀距S，同样由相似三角形可计算得：
按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短。
按图2-1c的斜线加工路线，只需确定了每次背吃刀量ap，而不需计算终刀距，编程方便。
但在每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路线较长。
2．车圆弧的加工路线分析
应用G02（或G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。
所以，实际车圆弧时，需要多刀加工，先将大多余量切除，最后才车得所需圆弧。
下面介绍车圆弧常用加工路线。
图2-2 为车圆弧的阶梯切削路线。
即先粗车成阶梯，最后一刀精车出圆弧。
此方法在确定了每刀吃刀量ap后，须精确计算出粗车的终刀距S，即求圆弧与直线的交点。
此方法刀具切削运动距离较短，但数值计算较繁。
图2-3 为车圆弧的同心圆弧切削路线。
即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。
此方法在确定了每次吃刀量ap后，对90°圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。
但按图2-3b加工时，空行程时间较长。
图2-4 为车圆弧的车锥法切削路线。
即先车一个圆锥，再车圆弧。
但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。
确定方法如图2-4所示，连接OC交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AB。
由几何关系CD=OC-OD= -R=0.414R，此为车锥时的最大切削余量，即车锥时，加工路线不能超过AB线。
由图示关系，可得AC=BC=0.586R，这样可确定出车锥时的起点和终点。
当R不太大时，可取AC=BC=0.5R。
此方法数值计算较繁，刀具切削路线短。
3．车螺纹时轴向进给距离的分析
车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。
考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，驱动系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹长度外，还应增加δ1（２～5mm）的刀具引入距离和δ2（１～2mm）的刀具切出距离，如图2-5所示。
这样来保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件，刀具离开工件后再降速。
4．轮廓铣削加工路线的分析
对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。
如图2-6所示，用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。
铣削内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，如图2-7所示，若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线为1→2→3→4→5，这样，来提高内孔表面的加工精度和质量。
5．位置精度要求高的孔加工路线的分析
对于位置精度要求精度较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。
如图2-8所示，图a为零件图，在该零件上加工的六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。
当按b 图所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，在Y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其它孔的位置精度。
按图c所示路线，加工完4孔后，往上移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其它孔的位置精度。
6．铣削曲面的加工路线的分析
铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。
所谓行切法是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定。
对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。
如图2-9所示，对于发动机大叶片，当采用图2-9a的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。
当采用图2-9b的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。
由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。
以上通过几例分析了数控加工中常用的加工路线，实际生产中，加工路线的确定要根据零件的具体结构特点，综合考虑，灵活运用。
而确定加工路线的总原则是：
在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。
CNC雕刻机、数控铣、高速铣的区别和选型分析
2005-4-12
CNC雕刻机在国内的发展上从最近的一两年才有较大的发展，相关加工厂和使用单位时刻以敏锐的眼光盯着厂家的动向，这也是身为雕铣机主机生产厂一点也不敢松懈的真正原因所在。
作为用户当然要选合适的设备，如果选型不当，不但不能赚钱反而令陷入为机器打工的苦涩局面。
那么什么样的机床才是好机床？
我们认为好机床的定义是这样的：
能够在短期内收回投资的机床才是好机床。
数控机床的设计使用寿命一般为7年，主要是数控方面的使用寿命为准，这样花钱和挣钱的比例关系将直接影响您的生意，所以仔细分析功能进行选型是有效投资的必要条件。
在国外很早就有雕铣机的名词（CNC engraving and milling machine），严格地讲雕是铣的一部分，是购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是经常要问自己的问题。
另外，还有目前盛行的高速切削机床（HSC MACHINE）。
还是让我们首先搞清楚三个机型区别：
1、--数控铣和加工中心 用于完成较大铣削量的工件的加工设备
2、--数控雕铣机 用于完成较小铣削量，或软金属的加工设备
3、--高速切削机床 用于完成中等铣削量，并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备
深入分析上述设备的结构可以帮我们做出正确的选择
一、--从机械角度
机床的机械分为两个部分，移动部分和不移动部分：
工作台，滑板，十字花台等为移动部分，床座，立柱等为非移动部分
1、--数控铣加工中心：
非移动部分钢性要求非常好 移动部分钢性要求非常好
优点：
能进行重切削； 缺点：
由于移动部分同样庞大，牺牲了机床灵活性，对于细小的部分和快速进给无能为力。
2、--数控雕铣机
非移动部分钢性要求好 移动部分钢性要以灵活为前题下，尽可能的轻一些，同时保持一定的钢性。
优点：
可进行比较细小的加工，加工精度高。
对于软金属可进行高速加工； 缺点：
由于钢性差所以不可能进行重切削。
3、--高速切削机床
非移动部分钢性要求非常好 移动部分钢性要求比较好，而且尽可能的轻巧。
优点：
能进行中小量的切削（例一般φ10的平底刀，对于45号钢（300）深切深度以0.75为好）； 缺点：
正确使用下能发挥高效，低成本，使打磨量变为极少。
不正确使用，马上就会使刀具的废品堆积如山。
如何从机械上做到上面又轻、刚性又好矛盾的要求，关键在于机械结构上的功夫。
1、--床体采用高低筋配合的网状架构，有的直接采用蜂巢的相接的内六角网状结构
2、--超宽的立柱和横梁，大家知道龙门式的结构由于其极好的对称性和极佳的钢性被高速切削设备 厂家一直做为首选结构。
3、--对于移动部分有与数控铣显著的不同之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离，以克服不良力矩的问题。
4、--从材料上讲一般采用了米汉那铸铁，也就是孕育铸铁，在浇注铁水时加入一定比例的硅（Si）从而改变了铁的内部结构，使之更加耐冲压，刚性上有显著提高。
5、--机床的刚性主要用于克服移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击，所以导轨、丝杆要求粗一些，以及加强连接部分刚性
二、--从数控角度分析
1、--数控铣加工中心 对数控系统要求速度一般，主轴转速0~8000RPM左右
2、--雕铣机 要求高速的数控系统，主轴转速3000~30000RPM左右
3、高速切削机床 要求高速的数控系统以及极好的伺服电机特性，主轴转速1500~30000RPM左右
三、--编程软件上分析
从软件的角度上讲，数控铣加工中心，高速切削机床雕铣机都可以使用标准的CAD/CAM软件如：
MasterCam Cimatron PE UG等。
铣床通常以为Cimatron 刀路 较好一点，新版的软件充分考究到刀具的每时每刻的切削量的均匀性，尤其是刀进入走出工作的一刻的速度和圆滑性，以及在拐点的跟随差算法问题（following Error），使结果和设计图形更加贴进，CAD部分刚大量采用直观的三维实体造型如Solidworks等再通过IGS等转入CAM软件进行加工。
不过不用担心，CAD/CAM的发展速度远胜于机床的CNC的发展速度。
雕刻加工因其刀具的特殊性的有相当的细小的角度控制，用TYPE3为好。
四、--刀库自动换刀和全自动对刀要求
加工中心是一个体面的名词，但我觉得对刀库的要求一定要结合实际。
加工中心是为了完成多种工序于自动状态的数控设备，主要是对于一些固定的大批量的生产作业，如果我们加工一个很多孔、牙的箱体，而且要天天做差不多的（一批量最小2百个以上）那就一定选加工中心，对于模具行业和小批量生产单位千万不要动不动就上加工中心，因为见过太多的厂家买加工中心，当数控铣来使用，使用刀库对数控系统的成本上来讲很简单，但主轴和刀库、空压机以及各种刀柄等会增加成本，所以对于一台设备的差价大于10万元人民币，而且编程人员要头脑清醒。
不然悲剧就会发生，问题也相对增多了不少。
效率上如何，对于生产量同一品种不到一、二百个的工件尽量不要使用加工中心，效率太低。
有什么好办法提高效率，不使用刀库，又不会造成人为的换刀误差，只有全自动对刀系统，刀往上一装，一个按钮，机床自动对刀，直接加工，误差在0.001~.0003μm内,与自动换时间来比,慢不了一点效率。
如果是加工中心又无自动对刀装置机床与不带刀库，但是自动对刀的机床相比，实践中的效率后者远高于前者。
又好请您注意自动对刀仪的最好品牌的价格如（Marposs）不过一万元左右，而且不太可能损坏，如此分析对于劳动力大把的国内模具加工，以及小批量工业零件的加工如果充分考虑资金的利用价值一定不应采用加工中心设备，另外，国内厂家的刀库基本上还很多问题。
进口的也相当贵。
（BT40的10把刀库不会低于10万人民币）。
五、高速切削设备的看法
精明的加工商一定会大量时间考虑机床的准备时间和人员的人为因素所造成的损失，我们永远记住不用在这方面提醒他们。
而我们该做的是如何从机床的加工时间上来给他们更高的加工效率，以及进可能的降低他们的打磨时间。
甚至零打磨。
高速切削设备的闪亮登场是让加工商砰然心动的事件。
先不要考虑其昂贵的造价（150万左右），单从使用上讲我认为一定是那句老话：
它对有些人来讲是一块香香的肉，对另外一些人来讲是剧毒的毒药，日本人以及欧洲人不遗余力的宣传高速切削的好处而让人采用他们的设备。
当然有些不实用的做法。
在数控机床行业8年内实战经验告诉我他们的成本应在60~70万左右。
如此之高的利润率是让我看到了他们的本质。
国内的数控机床的毛利应为（30~40%）之间。
这是合理的，正直的利润。
如果您愿意维护他们高利润我想在相同时间就不可能挣更多的钱。
更要考虑到售后服务等等。
我不敢相信他们的服务可以在1~2天内解决所有的问题。
因为我们现有的科技还不能实现“固体传真”。
从振兴民族工业的角度上看应该支持国内机床厂的发展。
高速切削的本质是把刀具的行走的长度在短时间内走完。
大家知道
距离 =速度 × 时间
刀具的说明已经固定国 切削的方式决定长了就意味着无利可图 提高速度就等于把时间缩短。
高速切削因当前的机床本身的主轴和采用的刀具的限制决定了它不可能是一定好，目前国外通用的做法是第一台设备不采用高速切削，而第二台或第三台则可考虑这种设备。
成功的做法例如：
1台仿形铣把大部分切削量完成（重切削）而剩于2~3mm的加工余量
把剩余的切削量在高速机床上快速完成，这样做有很多好处 ：
1）--重切削机床很多，加工费很低
2）--加工量大，精度要求不高极易达到
3）--刀具便宜
4）--转入高速切削后，因为加工对象已接近成形，所以第一刀的切削量很均匀
5）--成形快速准确
6）--免太多打磨，配合尺寸精确
7）--刀具虽贵，但时间短，切削量不大，性能价格比率很好
8）--很多细微之处，如小角度导度等，细致加工一次完成而不用电火花帮快，
9）--极好的表面光洁度（镜面效果）
如此看来，设备的协条本是取胜之道，因为它的剩余量有2~3个mm所以在工作台上XY上做两个校准G54的档板就完成工件装夹的问题，而对于切削量不大的工件则直接在高速机床完成了。
六、还有一个问题要讨论是主轴的问题
对于数控铣和加工中心因为要求低转速大扭据，所以一定需要主轴变速箱来的减速比来提升扭力的转速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半径刀具。
对于雕铣机来说要主轴工作在2~3万RPM才可工作，回转精度一般2个μ左右，不然断刀现象全很严重，所以一定要用电主轴，即电机和主轴是一体的。
对于高速切削设备来讲，要求内藏式电主轴，而且在低转速时也要用一定的扭矩要有油水冷却机来保持主轴工作温度恒定主轴功率要在7.5~8KW以上,转速要超过25000RPM
Pro/ENGINEER模具设计、分析、制造解决方案
2005-4-16
中国已加入WTO，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，大量外资企业将进入中国，各行各业将面临重大的机遇和挑战，模具行业也不例外，同时由于国内多数模具企业在技术上和质量上与国外先进水平存在较大差距，如何在最短时间内缩小这种差距，是关系到国内多数模具企业生存的关键问题。
众所周知，科学的管理系统，有条不紊的工艺流程，配合先进的设计软件和加工设备，是完成高质量模具的坚实基础。
目前多数模具企业在设备投入方面比较慷慨，然而在软件技术及人才培训方面重视度不够，企业利用盗版软
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