数控铣床程序编程.ppt

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第5章数控铣床程序编程第5章数控铣床程序编程5.1数控铣床编程基础数控铣床编程基础5.2数控铣床数控铣床G指令指令5.3刀具补偿功能刀具补偿功能5.4数控铣床数控铣床M指令指令习题与思考题习题与思考题第5章数控铣床程序编程5.1数控铣床编程基础数控铣床编程基础5.1.1数控铣床功能特点数控铣床功能特点不同档次的数控铣床的功能有较大的差别，但都具备以下主要功能特点：

（1）铣削加工。

数控铣床一般应具有三坐标以上的联动功能，能够进行直线插补和圆弧插补，自动控制旋转的铣刀相对于工件运动进行铣削加工。

坐标联动轴数越多，对工件的装夹要求就越低，定位和安装次数就越少，所以加工工艺范围就越大。

第5章数控铣床程序编程

（2）孔加工及螺纹加工。

可以采用孔加工刀具进行钻、扩、铰、锪、镗削等加工；也可以采用铣刀铣削不同尺寸的孔。

在数控铣床上可采用丝锥加工螺纹孔，也可采用螺纹铣刀铣削内螺纹和外螺纹，这种方法比传统的丝锥加工效率要高很多。

第5章数控铣床程序编程（3）刀具半径自动补偿功能。

使用这一功能，在编程时可以很方便地按工件实际轮廓形状和尺寸进行编程计算，而加工中可以使刀具中心自动偏离工件轮廓一个刀具半径，从而加工出符合要求的轮廓表面。

也可以利用该功能，通过改变刀具半径补偿量的方法来弥补铣刀造成的尺寸精度误差，扩大刀具直径选用范围及刀具返修刃磨的允许误差，还可以利用改变刀具半径补偿值的方法，用同一加工程序实现分层铣削和粗、精加工或用于提高加工精度。

此外，通过改变刀具半径补偿值的正、负号，还可以用同一加工程序加工某些需要相互配合的工件（如相互配合的凹凸模等）。

第5章数控铣床程序编程（4）刀具长度补偿功能。

利用该功能可以自动改变切削平面高度，同时可以降低在制造与返修时对刀具长度尺寸的精度要求，还可以弥补轴向对刀误差。

第5章数控铣床程序编程（5）固定循环功能。

利用数控铣床对孔进行钻、扩、铰、锪和镗加工时，加工的基本动作是：

刀具中心无切削快速到达孔位中心慢速切削进给快速退回。

对于这种典型化动作，系统有相应的循环指令，也可以专门设计一段程序（子程序），在需要的时候进行调用来实现上述加工循环。

特别是在加工许多相同的孔时，应用固定循环功能可以大大简化程序。

利用数控铣床的连续轮廓控制功能时，也常常遇到一些典型化的动作，如铣整圆、方槽等，也可以实现循环加工。

对于大小不等的同类几何形状（圆、矩形、三角形、平行四边形等），也可以用参数方式编制出加工各种几何形状的子程序，在加工中按需要调用，并对子程序中设定的参数随时赋值，就可以加工出大小不同或形状不同的工件轮廓及孔径、孔深不同的孔，这种程序也叫做宏程序。

目前，已有不少数控铣床的数控系统附带有各种已经编制好的子程序库，并可以进行多重嵌套，用户可以直接加以调用，使得编程更加方便。

第5章数控铣床程序编程（6）镜像加工功能。

镜像加工也称为轴对称加工。

对于一个轴对称形状的工件来说，利用这一功能，只要编出一半形状的加工程序就可完成全部加工。

数控铣床一般还有缩放功能，对于完全相似的轮廓也可以通过调用子程序的方法完成加工。

（7）子程序功能。

对于需要多次重复的加工动作或加工区域，可以将其编成子程序，在主程序需要的时候调用它，并且可以实现子程序的多级嵌套，以简化程序的编写。

第5章数控铣床程序编程（8）数据输入/输出及DNC功能。

数控铣床一般通过RS232C接口进行数据的输入及输出，包括加工程序和机床参数等，可以在机床与机床之间、机床与计算机之间进行（一般也叫做脱线编程），以减少编程占机时间。

近来数控系统有所改进，有些数控机床可以在加工的同时进行其他零件的程序输入。

数控铣床按照标准配置提供的程序存储空间一般都比较小，尤其是中、低档的数控铣床，大概在几十K至几百K之间。

当加工程序超过存储空间时，就应当采用DNC加工，即外部计算机直接控制数控铣床进行加工，这在加工曲面时经常遇到，一般也叫它在线加工。

否则，只有将程序分成几部分分别执行，这种方法既操作繁琐，又影响生产效率。

随着三维造型软件的升级，利用软件造型和后置处理，在线加工应用已经非常普遍了。

第5章数控铣床程序编程（9）自诊断功能。

自诊断是数控系统在运转中的自我诊断。

当数控系统一旦发生故障，系统即出现报警，并有相应报警信息出现。

借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。

它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要作用。

第5章数控铣床程序编程5.1.2数控铣床坐标系和参考点数控铣床坐标系和参考点1数控铣床坐标系数控铣床坐标系1）坐标系的确定原则我国机械工业部1982年颁布了JB305282标准，其中规定数控铣床坐标系的命名原则如下：

（1）刀具相对于静止工件而运动的原则。

这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可依据零件图样，确定机床的加工过程。

也就是说，在编程时，总是把工件看作静止的，刀具的关键点沿着工件轮廓运动进行加工。

第5章数控铣床程序编程

（2）标准坐标（机床坐标）系的规定。

在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，这就需要一个坐标系才能实现，这个坐标系就称为机床坐标系。

标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系。

这个坐标系的X、Y、Z坐标轴与机床的主要导轨相平行，它与安装在机床上并且按机床的主要直线导轨找正的工件相关。

主运动是Z轴，X轴是水平的，根据右手螺旋法则，确定Y轴，并且可以很方便地确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。

第5章数控铣床程序编程（3）运动的方向。

数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向为坐标轴的正方向，即刀具远离工件的方向。

第5章数控铣床程序编程2）坐标轴的规定Z轴定义为机床主轴或平行于主轴的坐标轴，如果机床有一系列主轴，则选尽可能垂直于工件装夹面的主轴为Z轴，其正方向定义为从工作台到刀具夹持的方向，即刀具远离工作台的运动方向。

X轴为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴，它平行于主要的切削方向，且以此方向为正方向。

Y轴的正方向则根据X轴和Z轴的方向按右手螺旋法则确定。

相应地，旋转坐标轴A、B和C的正方向可在X、Y、Z坐标轴的正方向上按右手螺旋前进的方向来确定。

图5-1（a）、（b）所示分别为典型立式数控铣床和卧式数控铣床的坐标系。

第5章数控铣床程序编程图5-1数控铣床坐标系（a）立式数控铣床；（b）卧式数控铣床第5章数控铣床程序编程3）机床坐标系的原点在确定了机床各坐标轴及方向后，还应进一步确定坐标系原点的位置。

机床坐标系的原点即机床原点，是指在机床上设置的一个机床坐标系的原点即机床原点，是指在机床上设置的一个固定点。

它在机床装配、调试时就已确定下来固定点。

它在机床装配、调试时就已确定下来了，是数控机床进行加工运动的基准点，由机床制造厂家确定。

第5章数控铣床程序编程2数控铣床参考点在数控铣床上，机机床床参参考考点点一一般般取取在在XX、YY、ZZ三三个个直直角角坐坐标标轴轴正正方方向向的的极极限限位位置置上上。

在在数数控控机机床床回回参参考考点点（也也叫叫做做回回零零）操操作作后后，CRTCRT显显示示的的是是机机床床参参考考点点相相对对机机床床坐坐标标原原点点的的相相对对位位置置的的数数值值。

对于编程人员和操作人员来说，它比机床原点更重要。

对于某些数控机床来说，坐标原点就是参考点。

机床参考点也称为机床零点机床参考点也称为机床零点。

机床启动后，首先要将机机床启动后，首先要将机床返回参考点床返回参考点（回零回零），即执行手动返回参考点操作，使各轴，即执行手动返回参考点操作，使各轴都移至机床参考点。

都移至机床参考点。

这样在执行加工程序时，才能有正确的工件坐标系。

数控铣床的坐标原点和参考点往往不重合，由于系统能够记忆和控制参考点的准确位置，因此对操作者来说，参考点显得比坐标原点更重要。

第5章数控铣床程序编程5.1.3工件坐标系工件坐标系数控机床总是按照自己的坐标系作相应的运动，要想使工件的关键点摆放在数控机床的某一特定位置上是难以实现的，根据机床的坐标系编制相应的加工程序也是十分麻烦的。

因此，为了编程方便和装夹工件方便，必须建立工件坐标系。

1）工件坐标工件坐标系的各坐标轴名称和方向必须与所使用的数控机床坐标系相应的名称和方向相同。

第5章数控铣床程序编程2）工件坐标系的原点工件坐标系的原点是指根据加工零件图样选定的编制零件工件坐标系的原点是指根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点，程序的原点，即编程坐标系的原点即编程坐标系的原点。

编程原点由编程人员自己确定，应该尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，或者是工件的对称中心上，并考虑到编程的方便性。

第5章数控铣床程序编程3）机床坐标系和工件坐标系之间的联系机床有自己的坐标系，是按标准和规定建立起来的，各数控机床制造厂商必须严格执行。

工件也有自己的坐标系，是由编程人员根据加工实际情况和所用机床来确定的。

两者各对应坐标轴的名称和方向是相同的，差别在于工件的坐标原点和机床的坐标原点不同。

当工件安装在机床上以后，二者的原点是绝对不可能重合的，工件的原点相对于机床的原点，在X、Y、Z方向有位移量，通过对刀对刀操作可以测定。

因此，编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点，建立编程坐标系，计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。

第5章数控铣床程序编程对加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，确定加工原点的位置，并在数控系统中给予设定（即给出原点设定值），这样数控机床才能按照准确的加工位置进行加工。

数数控控操操作作人人员员确确定定工工件件原原点点相相对对机机床床原原点点的的操操作作过过程程，称称为为对对刀刀。

有两点需要特别说明：

其一，寄存器中填写的数值是基准刀的关键点与工件原点重合时CRT显示的相应坐标值；其二，加工同一个工件时所用到的所有刀具都需要对刀（也可以机外对刀）。

程序在执行时，系统首先把对刀设定值从寄存器中读出，然后附加在程序的相应值上，并按机床的坐标系作相应的运动，这样刀具就能沿着理想的路径加工出工件的轮廓。

第5章数控铣床程序编程5.1.4数控铣削基本功能指令数控铣削基本功能指令1准备功能准备功能G指令指令数控铣床加工中最常用的指令就是G指令，如表5-1所示。

第5章数控铣床程序编程表表5-1FANUC15系统的编程指令系统的编程指令G功能代码功能代码第5章数控铣床程序编程第5章数控铣床程序编程2辅助功能M指令在数控机床加工过程中，利用程序控制机床动作时，主要利用辅助功能M指令，如表5-2所示。

第5章数控铣床程序编程表表5-2FANUC15系统的编程指令系统的编程指令M功能代码功能代码第5章数控铣床程序编程3其他功能系统指令F功能控制进给，它后面的数字表示进给量的大小。

系统指令S功能控制主轴，它后面的数字表示主轴转速的大小。

系统指令T功能是刀具功能，它后面的数字表示刀具号。

第5章数控铣床程序编程5.2数控铣床数控铣床G指令指令5.2.1坐标系设定指令坐标系设定指令1设定指令设定指令G92格式：

G92X_Y_Z_；例如：

G92X200.0Y200.0Z200.0；第5章数控铣床程序编程2工作坐标系的原点设置选择指令G54G59如图5-2所示，铣凸台时用G54设置原点，铣槽用G55设置原点，编程时比较方便。

工件可设置G54G59共六个工作坐标系原点。

工作原点数据值可通过对刀操作后，预先输入机床的偏置寄存器中，编程时不体现。

第5章数控铣床程序编程图5-2同一零件的两个坐标原点设定第5章数控铣床程序编程3绝对值坐标指令G90和增量值坐标指令G91对于这两个指令，需要说明以下两点：

（1）编程时注意G90、G91模式间的转换。

（2）使用G90、G91时无混合编程。

第5章数控铣床程序编程4平面选择指令G17、G18和G19平面选择指令G17、G18和G19分别用来指