数控铣编程简易教案数控铣小组文档格式.docx

1、6）、铣床附件、刀具的使用（1）刀柄数控铣床使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上，由刀柄夹持传递速度、扭矩。数控铣床GSVM6540L2采用BT40系列刀柄和拉钉，采用气动装夹方法装夹刀柄。（2）Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。Z轴设定器有光电式和指针式等类型。（3）寻边器主要用于确定工件坐标系在机床坐标系中的X、Y值，也可测量工件的简单尺寸。有偏心型和光电式等类型。（4）机用虎钳：主要用于形状比较规则的零件铣削加工，其具有使用方便灵活的特点，若加工精度要求高、需要较大的夹紧力时可采用较高精度

2、的机械式或液压式虎钳。3、数控铣床的加工工艺范围铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。立式铣床一般适应用于加工盘、套、板类零件，一次装夹后，可对上表面进行铣、钻、扩、镗、锪、攻螺纹等工序以及侧面的轮廓加工； 卧式铣床一般都带有回转工作台，一次装平后可完成除安装面和顶面以外的其余四个面的各种工序加工，适宜于箱体类零件加工； 万能数控铣床，主轴可以旋转90或工作台带着工件旋转90，一次装夹后可以完成对工件五个表面的加工； 龙门铣床 适用于大型零件的加工。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工：图1.1行切加工法（1

3、） 平面类零件（2） 直纹曲面类零件（3） 立体曲面类零件行切加工法图1.2三坐标联动加工三坐标联动加工1.1.2数控铣床坐标系统1、机床坐标系右手笛卡尔直角坐标系原则（1）Z轴坐标规定与主轴线平行的坐标轴为Z坐标（Z轴），并取刀具远离工件的方向为正方向。（2）X轴坐标运动X轴规定为水平平行于工件装夹表面。对于立式加工中心，从主轴向立柱看，立柱右方规定为X轴的正方向：当机床是卧式（Z轴是水平的卧式铣床、卧式镗床、卧式加工中心等）的，从主轴向工件看，+X方向指工件的右方向。（3）Y轴坐标运动2、机床零点与机床坐标系的建立机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机

4、床经过设计制造和凋整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置通电后通常要进行回参考点操作（回零），以建立机床坐标系。所谓回零，就是主轴直线坐标或旋转坐标（如回转工作台）回到正向的极限位置。3、工件坐标系与加工坐标系工件坐标系是编程人员在编程时相对于工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。在程序开头就要设置工件坐标系，大多的数控系统可用G92指令建立工件坐标系，或用G54一G59指令选择工件坐标系。当零件在机床上被装卡好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置就成为加工原点，也称为程序原点。由程序原点建立起的坐标系就是加工坐标系。 1.2数控铣床编程指令1.2.1插补功能1、坐

5、标轴运动（插补）功能指令（1）点定位指令G00点定位指令（G00）为刀具以快速移动速度移动到用绝对值指令或增量值指令指定的工件坐标系中的位置。指令格式：G00XYZ一；图1.6式中XYZ一为目标点坐标。以绝对值指令编程时，刀具移动到终点的坐标值；以增量值指令编程时，指刀具移动的距离，用符号表示方向。例：使用G00指令用法如下。如上图1.6所示，刀具由A点快速定位到B点其程序为：G00G90X120Y60；（绝对坐标编程）（2）直线插补指令G01用G01指定直线进给，其作用是指令两个坐标或三个坐标以联动的方式，按指定的进给速度F，从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置，插补加工出任意斜率的

6、平面或空间直线。G0lXYZF一；图1.7可以用绝对值坐标，也可以用增量坐标。F（mmmin）为刀具移动的速度。加工时进给速度F可以通过CNC的控制面板上的旋钮在（0120）之间变化。程序段G01X10Y20Z20F80使刀具从当前位置以80mmmin的进给速度沿直线运动到（10,20,20）的位置。例3：假设当前刀具所在点为X-50.Y-75.，则如下程序段N1G01X150.Y25.F100；N2X50.Y75.；将使刀具走出如图1.7所示轨迹。说明：三坐标一般不同时用，是为了防止撞工件.（3）圆弧插补指令G02和G03G02表示按指定速度进给的顺时针圆弧插补指令，G03表示按指定速度进给

7、的逆时针圆弧插补指令。顺圆、逆圆的判别方法是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴由正方向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03，图1.8 G02与G03的判别程序格式：图1.9XY平面：G17G02XYIJ（R）FG17G03XYIJ（R）FZX平面：G18G02XZIK（R）FG18G03XZIK（R）FYZ平面：G19G02ZYJK（R）FG19G03ZYJK（R）F式中X、Y、Z为圆弧终点坐标值，可以用绝对值，也可以用增量值，由G90或G91决定。由I、J、K方式编圆弧时，I、J、K表示圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z轴方向上的增量值。若采用圆弧半径方式编程，则R是圆弧半径，当圆弧所

8、对应的圆心角为0180时，R取正值；当圆心角为180360时，R取负值。圆心角为180时，R可取正值也可取负值。应当注意：整圆只能用I、J、K来编程。若用半径法以二个半圆相接，其圆度误差会太大。一般CNC铣床开机后，设定为G17。故在XY平面貌一新铣削圆弧时，可省G17。同一程序段同时出现I、J和R时，以R优先。当I0或J0或K0时，可省不写。图1.10例4：如图1.9所示，设刀具起点在原点OAB，则有下列程序：N10G90G00X40Y60N20G02X120R40（绝对坐标编程，用R指令圆心）或N20G02X120I40J0（绝对坐标编程，用I、J指令圆心）例5：如图1.10所示，设刀具起

9、点在A点，ABC，则有下列程序：G02X80Y20R-40设刀具起点在A点，AC，则有下列程序：G02X80Y20R40图1.11例6：如图1.11所示，加工整圆，则有下列程序：G02I402、坐标系设置指令1）、G54-G59指令在机床中，我们可以预置六个工件坐标系，通过在CRT-MDI面板上的操作，设置每一个工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量，然后使用G54G59指令来选用它们，G54G59都是模态指令，分别对应16预置工件坐标系。G54G59指令的作用就是将NC所使用的坐标系的原点移动到机床坐标系中坐标值为预置值的点图1.13G54（G59）该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸

10、都是选定的工件加工坐标系中的位置。例8：如图1.13所示，加工坐标系1（G54）为XOY，加工坐标系2（G55）为X1OY1，刀具从A点切削到B点：G54G01X120Y80或G55G01X40Y404）局部坐标系（G52）G52可以建立一个局部坐标系，局部坐标系相当于G54G59坐标系的子坐标系。图1.14G52XYZ；该指令中，XYZ给出了一个相对于当前G54G59坐标系的偏移量，也就是说，XYZ给定了局部坐标系原点在当前G54G59坐标系中的位置坐标。取消局部坐标系的方法也非常简单，使用G52X0Y0Z0；即可。例9：如图1.14所示加工坐标系1（G54）为XOY，局部加工坐标系（G52

11、）为X1OY1，刀具从A点切削到B点：N10G54G01X120Y80或N10G54N20G52X80Y40N30G01X40Y40N40G52X0Y05）平面选择指令G17、G18、G19平面选择指令G17、G18、G19分别用来指定程序段中刀具的圆弧插补平面和刀具补偿平面。G17：选择XY平面；G18：选择ZX平面；G19：选择YZ平面。一般CNC铣床开机后，设定为G17。图1.153、坐标尺寸指令（1）绝对值输入指令G90和增量值输入指令G91 G90指令规定在编程时按绝对值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以工件坐标系坐标原点（程序零点）为基准来计算。 G91指令规定在

12、编程时按增量值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以起始点为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向判断正负，与坐标轴同向取正，反向取负。如图1.15所示，是绝对值指令编程和增量值指令编程的对比。通过上例，我们可以更好地理解绝对值方式和增量值方式的编程。（2）极坐标系指令（G15、G16）坐标值可以用极坐标（半径和角度）输入指令格式为：G16；极坐标系指令有效。G15；极坐标系指令取消。极坐标的平面选择与圆弧插补的平面选样方法相同，使用G17、G18、G19指令。用所选平面的第l轴指令半径，第2轴指令角度。例如，选择XY平面时，地址X指令半径，地址Y指令角度，规定所选平面第1轴（+

13、方向）的逆时针方向为角度的正方向，顺时针方向为角度的负方向。半径和角度可以用绝对值指令（G90），也可用值指令（G91） 当半径用绝对值指令指定时，局部坐标系原点成为极坐标系中心， 当半径用增量值指令指定时，当前点成为极坐标系中心例10：如图1.16所示，设刀具起点在A点，移动轨迹为ABC，则图1.16N10G17G90G16N20G01X100Y60F80（B点）N30G91Y60（C点）N30G15（3）英制米制转换（G20、G21）4、切削用量及进给功能（1）主轴转速S主轴转速用S表示，如主轴转速为500r/min,写为S500S代码是模态的，即转速值给定后始终有效，直到另一个S代码改变

14、模态值。（2）主轴旋转方向M03主轴正转（CW）M04主轴反转（CCW）M05主轴停（3）进给速度和进给量G94表示进给速度，单位mm/min，G95表示进给量，单位mm/r进给速度和进给量用F表示。（4）切削方式（G64）（5）精确停止（G09）及精确停止方式（G61）（6）暂停（G04）作用：在两个程序段之间产生一段时间的暂停。格式：G04P-；或G04X-；地址P或X给定暂停的时间，以秒为单位，范围是0.0019999.999秒。如果没有P或X，G04在程序中的作用与G09相同。5、辅助功能辅助功能代码及其含义辅助功能包括各种支持机床操作的功能，像主轴的启停、程序停止和切削液节门开关等等

15、。图4.196、刀具补偿（1）刀具半径补偿指令G40G42刀具半径补偿功能是指数控程序按零件的实际轮廓来编写，加工时系统自动偏离轮廓一个刀具半径（称偏置量），生成偏置的刀具中心轨迹。 刀具半径左补偿指令G41和右补偿指令G42。刀具半径左补偿是指沿着刀具运动方向向前看（假设工件不动），刀具位于零件左侧的刀具半径补偿，指令代码为G41，如图1.19所示。刀具半径右补偿是指沿刀具运动方向向前看（假设工件不动），刀具位于零件右侧的刀具半径补偿，指令代码为G42，如图1.20所示。图1.20G00（G01）G41（G42）XYD一；式中的X、Y表示刀具移至终点时，轮廓曲线（编程轨迹）上点的坐标值；D为

16、刀具半径补偿寄存器地址字，后面一般用两位数字表示偏置量的代号，偏置量在加工前可用MDI方式输入为了保证刀具从无半径补偿运动到所希望的刀具半径补偿起始点，必须用一直线程序段G00或C01指令来建立刀具半径补偿。注意：a.在运用刀具半径补偿后的刀补状态中，如果存在有两段以上的没有移动指令值或存在非指定平面轴的移动指令段，则有可能产生进刀不足或进刀超差。b. G41、G42与顺铣逆铣的关系。在立式铣床上铣外轮廓时，采M03、G41加工方式为顺铣：铣槽内轮廓时，采用M03、G41加工方式为逆铣。采用G42时相反。 取消刀具半径补偿指令G40G00（G01）G40XY；X、Y值是撤消补偿直线段的终点坐标

17、.3.7刀具半径补偿指令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，见图1.28。 图1.28刀具半径补偿1、编程格式G41为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，见图1.29。图1.29左偏刀具半径补偿G42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿，见图1.30。G40 为补偿撤消指令。图1.30右偏刀具半径补偿G00/G01 G41/G42 X Y H /建立补偿程

18、序段 /轮廓切削程序段G00/G01 G40 X Y /补偿撤消程序段其中：G41/G42程序段中的X、Y值是建立补偿直线段的终点坐标值；G40程序段中的X、Y值是撤消补偿直线段的终点坐标；H为刀具半径补偿代号地址字，后面一般用两位数字表示代号，代号与刀具半径值一一对应。刀具半径值可用CRT/MDI方式输入，即在设置时，H = R。如果用H00也可取消刀具半径补偿。2、工作过程图1.31图1.33表示的刀具半径补偿的工作过程。其中，实线表示编程轨迹；点划线表示刀具中心轨迹；r等于刀具半径，表示偏移向量。（1）刀具半径补偿建立时，一般是直线且为空行程，以防过切。以G42为例，其刀具半径补偿建立见

19、图1.33。图1.31建立刀具半径补偿（2）刀具半径补偿一般只能平面补偿，其补偿运动情况见图1.32。图1.32 刀具半径补偿运动（3）刀具半径补偿结束用G40撤销，撤销时同样要防止过切，如图1.33。图1.33撤消刀具半径补偿（4）注意：图1. 34刀具半径补偿量的改变1）建立补偿的程序段，必须是在补偿平面内不为零的直线移动。2）建立补偿的程序段，一般应在切入工件之前完成。3）撤销补偿的程序段，一般应在切出工件之后完成。 3、刀具半径补偿量的改变一般刀具半径补偿量的改变，是在补偿撤销的状态下重新设定刀具半径补偿量。如果在已补偿的状态下改变补偿量，则程序段的终点是按该程序段所设定的补偿量来计算

20、的。 如图1.34所示。4、刀具半径补偿量的符号一般刀具半径补偿量的符号为正，若取为负值时，会引起刀具半径补偿指令G41与G42的相互转化。5、过切通常过切有以下两种情况：（1）刀具半径大于所加工工件内轮廓转角时产生的过切，如图1.35所示。（2）刀具直径大于所加工沟槽时产生的过切，如图1.36所示。图1.35加工内轮廓转角图1.36加工沟槽6、刀具半径补偿的其它应用应用刀具半径补偿指令加工时，刀具的中心始终与工件轮廓相距一个刀具半径距离。当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，只需在刀具补偿值中输入改变后的刀具半径，而不必修改程序。在采用同一把半径为R的刀具，并用同一个程序进行粗、精加工时，设

21、精加工余量为，则粗加工时设置的刀具半径补偿量为R+，精加工时设置的刀具半径补偿量为R，就能在粗加工后留下精加工余量，然后，在精加工时完成切削。运动情况见图1.37。图1.37刀具半径补偿的应用实例下面举例说明。图1.23使用半径为R5mm的刀具加工如图1.23所示的零件，加工深度为5mm，加工程序编制如下：O10G55G90G01Z40F2000 /进入2号加工坐标系M03S500/主轴启动G01X-50Y0/到达X，Y坐标起始点G01Z-5F100 /到达Z坐标起始点G01G42X-10Y0H01 /建立右偏刀具半径补偿G01X60Y0 /切入轮廓G03X80Y20R20 /切削轮廓G03X

22、40Y60R40 /切削轮廓G01X0Y40/切削轮廓G01X0Y-10 /切出轮廓G01G40X0Y-40 /撤消刀具半径补偿G01Z40F2000 /Z坐标退刀M05 /主轴停M30 /程序停2）刀具长度补偿指令G43/G44/G49（1）功能G43Z_H_;把指定的刀具偏置值加到命令的Z坐标值上，如图1.24所示。G44Z_H_;把指定的刀具偏置值从命令的Z坐标值上减去，如图1.24所示。G49Z_;取消刀具偏置值。如图1.24图1.25（2）举例例12：如图1.25所示，设H01=0时，用以下程序加工得图示尺寸零件G54G90G00X30Y-5G43Z5H01M03S350G01Z-3

23、F50G41Y30D01Y90X110Y30X20G40X0Y0G49G0Z100M30当H01=-2时，可得图1.26所示。在用G43（G44）H或者用G49命令的指派来省略Z轴移动命令时，,偏置操作就会像G00G91Z0命令指派的那样执行。也就是说，用户应当时常小心谨慎，因为它就像有刀具长度偏置值那样移动。用户除了能够用G49命令来取消刀具长度补偿，还能够用偏置号码H0的设置（G43/G44H0）来获得同样效果。若在刀具长度补偿期间修改偏置号码，先前设置的偏置值会被新近赋予的偏置值替换。1.2.2子程序1、子程序的格式一个子程序应该具有如下格式：O；子程序号； 子程序内容M99； 返回主程

24、序在程序的开始，应该有一个由地址O指定的子程序号，在程序的结尾，返回主程序的指令M99是必不可少的。M99可以不必出现在一个单独的程序段中，作为子程序的结尾，这样的程序段也是可以的：G90G00X0Y100.M99；2、调用子程序的编程格式M98P;M98P式中：P表示子程序调用情况。P后共有8位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。子程序调用指令可以和运动指令出现在同一程序段中：G90G00X75.Y50.Z53.M98P40035；该程序段指令X、Y、Z三轴以快速定位进给速度运动到指令位置，然后调用执行4次35号子程序。3、子程序的执行子程序的执行举例。例13

25、: 如图1.26所示，编制图示轮廓的加工程序,设刀具起点距工件上表面50mm,切削深度3mm.图1.26子程序（加工图形1的程序）O10G41G91G01X30Y-5D01F50Y5G02X20I10X-10I-5G03X-10I-5G0Y-5G40X-30Y5M99主程序O20G54G90G17M03S600G0X0Y0G43G0Z5H01M98P10（加工图形1）G90Y50M98P10（加工图形2）G90G49Z504、子程序的特殊用法（1）子程序用P指令返回的地址：M99Pn在M99返回主程序指令中，我们可以用地址P来指定一个顺序号，当这样的一个M99指令在子程序中被执行时，返回主程序

26、后并不是执行紧接着调用子程序的程序段后的那个程序段，而是转向执行具有地址P指定的顺序号的那个程序段。如下例：（2）自动返回程序头：主程序中执行M993）注意：子程序调用指令M98不能在MDI方式下执行，如果需要单独执行一个子程序，可以在程序编辑方式下编辑如下程序，并在自动运行方式下执行。5、使用子程序的注意事项（1）主程序中的模态G代码可被子程序中同一组的其他G代码所更改。（2）最好不要在刀具补偿状态下的主程序中调用子程序，因为当子程序中连续出现二段以上非移动指令或非刀补平面轴运动指令时很容易出现过切等错误1.2.3图形变换功能1、比例及镜向功能G51、G50（1）各轴按相同比例编程编程格式：G51XYZPG50X、Y、Z-比例中心坐标（绝对方式）；P-比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。图1.30例14：如图1.30所示，起刀点为X10Y-10，编程如下：O0001 /主程序N100G92