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数控铣床及加工中心 编程与操作

数控铣床及加工中心 编程与操作. 长沙航天工业学校 （华中数控系统）. 数控机床编程基础. 一、 数控机床编程基本知识 二、数控铣床基本编程指令 三、数控铣床常用编程指令 四、简化编程指令 五、数控铣床编程实例 六、半径补偿专题. 一、数控编程基本知识. 1 、机床坐标轴 2 、机床原点、参考点、机床坐标系 3 、工件原点和工件坐标 4 、绝对、增量编程 5 、程序格式. 一、数控编程基本知识. 2 、机床参考点、机床零点、机床坐标系.

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数控铣床及加工中心 编程与操作

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  1. 数控铣床及加工中心编程与操作 长沙航天工业学校 （华中数控系统）

  2. 数控机床编程基础 一、数控机床编程基本知识 二、数控铣床基本编程指令 三、数控铣床常用编程指令 四、简化编程指令 五、数控铣床编程实例 六、半径补偿专题

  3. 一、数控编程基本知识 1、机床坐标轴 2、机床原点、参考点、机床坐标系 3、工件原点和工件坐标 4、绝对、增量编程 5、程序格式

  4. 一、数控编程基本知识 • 2、机床参考点、机床零点、机床坐标系 机床参考点：为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个固定的机械的机床参考点（测量起点），（该点系统不能确定其位置） 机床零点：通过已知参考点（已知点）、系统设置的参考点与机床零点的关系可确定一固定的机床零点，也称为机床坐标系的原点。（该点系统能确定其位置）。 机床坐标系：以机床原点为原点，机床坐标轴为轴，建立的坐标系即机床坐标系。（该坐标系是机床位置控制的参照系）

  5. 一、数控编程基本知识 3、工件坐标系、程序原点 定义：工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一点为原点（也称程序原点），建立一个坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。

  6. 二、数控铣床基本编程指令 2-1、G指令(准备功能)

  7. 二、数控铣床基本编程指令 2-2、M指令(或辅助功能)

  8. 二、数控铣床基本编程指令 一、有关坐标和坐标系的指令 1、绝对值编程G90与相对值编程G91 • 格式： G90 G X Y Z G91 G X Y Z G90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原 点的。 G91为相对值编程，每个轴上的编程值是相对于前一位 置而言的，该值等于沿轴移动的距离。

  9. 二、数控铣床基本编程指令 G90、G91为模态功能，G90为缺省值。 • 区别:图8中给出了刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时两种不同指令的区别。 图8 两种指令方式

  10. 二、数控铣床基本编程指令 2、坐标系设定G92 格式：G92 X_ Y_ Z_ A_ 其中，X、Y、Z、A为坐标原点（程序原点）到刀具起点（对刀点）的有向距离。 • 建立：G92指令通过设定刀具起点相对于坐标原 点的位置建立坐标系。此坐标系一旦建立起来， 后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。

  11. 二、数控铣床基本编程指令 X、Y、Z取值原则：1、方便数学计算和简化编程；2、容易找正对刀；3、便于加工检查；4、引起的加工误差小；5、不要与机床、工件发生碰撞；6、方便拆卸工件；7、空行程不要太长；

  12. 二、数控铣床基本编程指令 注意 1、执行此段程序只是建立在工件坐标系中刀具起点相对于程序原点的位置，刀具并不产生运动。 2、执行此程序段之前必须保证刀位点与程序起点（对刀点）符合。 3、G92指令必须单独一个程序段指定，并放在程序的首段。

  13. 二、数控铣床基本编程指令 3、工件坐标系选择G54-G59 格式：

  14. 二、数控铣床基本编程指令 3、工件坐标系选择G54-G59 格式：

  15. 二、数控铣床基本编程指令 4、直接机床坐标系编程G53 • 格式：G53 在含有G53指令的程序段中，用绝对值编程(G90)的移 动指令位置就是在机床坐标系中(相对于机床原点)的 坐标值。 G53指令仅在其被规定的程序段中有效。

  16. 二、数控铣床基本编程指令 5、坐标平面选择G17，G18，G19 • 格式： G17 G18 G19 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G17 Z_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。

  17. 二、数控铣床基本编程指令 二、有关单位的设定(本课件以FANUC系统为例） 1、尺寸单位选择G20，G21，G22 • 格式： G20 G21 G22 本系统采用3种尺寸输入制式：英制由G20指定，公制由G21指定，脉冲当量由G22指定，缺省时采用公制。 3种制式下线性轴、旋转轴的尺寸单位如表4所示。

  18. 线性轴 旋转轴 英制(G20) 英寸 度 公制(G21) 毫米 度 脉冲当量(G22) 移动轴脉冲当量 旋转轴脉冲当量 二、数控铣床基本编程指令 表4 尺寸输入制式及其单位 这3个G代码必须在程序的开头坐标系设定之前用单独的程序段指令。 G20，G21，G22不能在程序的中途切换。

  19. 二、数控铣床基本编程指令 2、进给速度单位的设定G94、G95 • 格式： G94 [ F_ ] G95 [ F_ ] • G94为每分钟进给，F的单位依G20/G21/G22的设定而分别为mm/min，in/min或脉冲当量/min。此外，G94 F_可以指定旋转轴的速度，旋转轴的速度单位为度/min或脉冲当量/min。 • G95为每转进给，在F之后，直接指定刀具在主轴转一转的进给量，单位依G20/G21/G22的设定而分别为mm/r，in/r或脉冲当量/r 。这个功能必须在主轴装有编码器时才能使用。 • G94、G95为模态功能，可相互注销，G94为缺省值。

  20. 二、数控铣床基本编程指令 三、进给控制指令 1、快速定位指令G00 • 格式：G00 X_Y_Z_A_ 其中，X、Y、Z、A为快速定位终点， G90时为终点在工件坐标系中的坐标； G91时为终点相对于起点的位移量。 G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。

  21. 二、数控铣床基本编程指令 2、单方向定位指令G60 • 格式：G60 X_Y_Z_A_ 其中，X、Y、Z、A、为定位终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。 在单向定位时，每一轴的定位方向是由机床参数确定的。在G60中，先以G00速度快速定位到一中间点，然后以一固定速度移动到定位终点。中间点与定位终点的距离（偏移值）是一常量，由机床参数设定，且从中间点到定位终点的方向即为定位方向。 G60指令仅在其被规定的程序段中有效。

  22. 二、数控铣床基本编程指令 3、线性进给指令G01 • 格式： G01 X _Y_Z_A_F_ 其中，X、Y、Z、A、为终点， G90时为终点在工件坐标系中的坐标； G91时为终点相对于起点的位移量。 G01和F都是模态代码，G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。

  23. F_ 二、数控铣床基本编程指令 4、圆弧进给指令G02，G03 • 圆弧进给 格式： 其中用G17代码进行XY平面的指定，省略时就被默认为是G17，但当在ZX（G18）和YZ（G19）平面上编程时，平面指定代码不能省略。

  24. 二、数控铣床基本编程指令

  25. ( X , Z ) 终点 ( X , Y ) 终点 终点 (Y, Z) X Y Z F_ O O O Z X Y 起点 起点 I J K 圆心 圆心 圆心 K I J 21 I J K 图 、 、 的选择 二、数控铣床基本编程指令 I、J、K分别表示X（U），Y（V），Z（W）轴圆心的坐 标减去圆弧起点的坐标，如图21所示 起点

  26. 二、数控铣床基本编程指令 圆弧插补注意事项： 1、当圆弧圆心角小于180°时，R为正值， 2、当圆弧圆心角大于180°时,R为负值， 3、整圆编程时不可以使用R，只能用I、J、K； 4、F为编程的两个轴的合成进给速度。

  27. 二、数控铣床基本编程指令 5.其他 暂停G04指令 G04 X_； X、为停顿时间 段间过渡方式G09、G61、G64指令 1）准停检查G09指令（非模态，用于清角） 2）精确停止检验G61指令（模态，与G64同组） 3）连续切削方式G64指令 （模态，缺省值，与G61同组；用于小线段连续加工）

  28. X _ Y _ _ _ Z X F_ Y _ Z _ 三、数控铣床常用编程指令 1.螺旋线进给 格式： 螺旋线插补的进给速度F为合成运动速度。

  29. 三、数控铣床常用编程指令 例. 如图所示的螺旋线程序 G91时：G91 G03 X-30.0 Y30.0 R30.0 Z10 F100 G90时：G90 G03 X0 Y30.0 R30.0 Z10 F100 G91时: G91 G19 G02 Y30 Z-30 R30 X10 F100 G90时：G90 G19 G02 Y30 Z0.0 R30.0 X10 F100

  30. 三、数控铣床常用编程指令 例. 如图所示的螺旋线程序 %0027 G92 X30 Y-50 Z30 G01 Y0 F200 G03 X0 Y30 R30 Z10 G00 Z30 X30Y-50 M30

  31. 三、数控铣床常用编程指令 2、回参考点控制指令 1）、自动返回到参考点G28 • 格式：G28 X _Y_ Z_ A_ 其中，X、Y、Z、A、为指令的终点位置 该指令的终点称之为“中间点”，而非参考点。 在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终 点相对于起点的位移量。 由该指令指定的轴能够自动地定位到参考点上。

  32. 三、数控铣床常用编程指令 2）、自动从参考点返回G29 • 格式：G29 X _Y_Z_A_ 其中，X、Y、Z、A、为指令的定位终点， 在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终 点相对于中间点的位移量。 由此功能可使刀具从参考点经由一个中间点而定位于 指定点。通常该指令紧跟在一个G28指令之后。 用G29的程序段的动作，可使所有被指令的轴以快速进 给经由以前用G28指令定义的中间点，然后再到达指定 点。 G29指令仅在其被规定的程序段中有效。

  33. 三、数控铣床常用编程指令 3、刀具补偿功能指令 1）、刀具半径补偿G40，G41，G42 • 格式： 其中刀补号地址D后跟的数值是刀具号，它用来调用内 存中刀具半径补偿的数值。 G40

  34. 三、数控铣床常用编程指令 • 在进行刀具半径补偿前，必须用G17或G18、G19指定补偿是在哪个平面上进行。a，b必须与指定平面中的轴相对应。在多轴联动控制中，投影到补偿平面上的刀具轨迹受到补偿，平面选择的切换必须在补偿取消方式下进行，若在补偿方式进行，则报警。 • G40是取消刀具半径补偿功能。 • G41是在相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀 补，如图31（a）所示 G42是在相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀 补，如图31（b）所示。 G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。

  35. 三、数控铣床常用编程指令

  36. 三、数控铣床常用编程指令 • 例. 见图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.

  37. 三、数控铣床常用编程指令 • 按增量方式编程 N10 G92 X0.0 Y0.0 Z50 N20 G91 G17 由G17指定刀补平面 N30 G41 G00 X20.0 Y10.0 D01 由刀补号码D01指定刀补—刀补启动 N35 Z-48 M03 S500 N38 G01 Z-12 F200 N40 G01 Y40.0 F100 进入刀补状态 N50 X30.0 N60 Y-30.0 N70 X-40.0 N80 G00 Z60 M05 N85 G40 X-10.0 Y-20.0 解除刀补 N90 M30

  38. 三、数控铣床常用编程指令 • 按绝对方式编程 N10 G92 X0.0 Y0.0 Z50 N20 G90 G17 G00 由G17指定刀补平面 N30 G41 X20.0 Y10.0 D01 启动刀补 N35 Z2 M03 S500 N38 G01 Z-10 F200 N40 G01 Y50.0 F100 刀补状态 N50 X50.0 N60 Y20.0 N70 X10.0 N80 G00 Z50 M05 N85 G40 X0 Y0 解除刀补 N90 M30

  39. 三、数控铣床常用编程指令 2、刀具长度补偿G43，G44，G49 • 格式： 其中，a {X，Y，Z，U，V，W}，为补偿轴的终点坐标， H为长度补偿偏置号。 假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为 偏置设定在偏置存储器中，该指令不改变程序就可实 现对a轴运动指令的终点位置进行正向或负向补偿。 _H_ G49

  40. 三、数控铣床常用编程指令 • 用G43(正向偏置)，G44(负向偏置)指令偏置的方向。H指令设定在偏置存储器中的偏置量。 • 无论是绝对指令还是增量指令，由H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在G43时加，在G44时则是从a轴运动指令的终点坐标值中减去。计算后的坐标值成为终点。 • 偏置号可用H00-H99来指定。偏置值与偏置号对应，可通过MDI/CRT先设置在偏置存储器中。对应偏置号00即H00的偏置值通常为0，因此对应于H00的偏置量不设定。 • 要取消刀具长度补偿时用指令G49或H00。 • G43、G44、G49都是模态代码，可相互注销。

  41. 三、数控铣床常用编程指令 例.如图所示的刀具长度补偿程序。

  42. 三、数控铣床常用编程指令 H01= 4.0 (偏置值) N01 G91 G00 X120.0 Y80.0 M03 S500 N02 G43 Z32.0 H01 N03 G01 Z21.0 F1000 N04 G04 P2000 N05 G00 Z21.0 N06 X30.0 Y-50.0 N07 G01 Z41.0 N08 G00 Z41.0 N09 X50.0 Y30.0

  43. 三、数控铣床常用编程指令 N10 G01 Z25.0 N11 G04 P2000 N12 G00 Z57.0 H00 (G49) N13 X200.0 Y60.0 N14 M05 N15 M30 由于偏置号的改变而造成偏置值的改变时，新的偏置值并不加到旧偏置值上。例如，H01的偏置值为20.0，H02的偏置值为30.0时 G90 G43 Z100.0 H01 Z将达到120.0 G90 G43 Z100.0 H02 Z将达到130.0 刀具长度补偿同时只能加在一个轴上，因此下列指令将出现报警。要进行刀具长度补偿轴的切换，必须取消一次刀具长度补偿。 G43 Z_H_ G43 X_H_ 报警

  44. 四、简化编程指令 1、固定循环 数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用包含G代码的一个程序段调用，从而简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令 。

  45. 四、简化编程指令 孔加工固定循环指令有G73，G74，G76，G80~G89，通常由下述6个动作构成(见图37)： ①X、Y轴定位 ②快速运动到R点(参考点) ③孔加工 ④在孔底的动作 ⑤退回到R点(参考点) ⑥快速返回到初始点。

  46. 四、简化编程指令

  47. 四、简化编程指令 固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式(G90或G91)在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下： G98（G99）G_X_Y_Z_R_Q_P_F_K_ 式中第一个G代码（G98或者G99）为返回点平面G代码，G98为返回初始平面，G99为返回R点平面 第二个G代码为孔加工方式， 即固定循环代码G73，G74，G76和G81～ G89中的任一个

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