数控铣床及加工中心编程

数控铣床及加工中心编程 陕西省咸阳市淳化职教中心王鹏

第4章数控铣床及加工中心编程 • 4.1 数控铣床及加工中心编程基础 • 4.2 FANUC系统加工中心编程原理

4.1 数控铣床及加工中心编程基础 4.1.1 数控铣床及加工中心概述 • 数控铣床是一种用途广泛的机床，有立式、卧式及龙门铣3种。加工中心（Machining Center）是一种集成化的数控加工机床，是在数控铣床的发展基础上衍化而成的，它集铣削、钻削、铰削、镗削及螺纹切削等工艺于一体，通常称镗铣类加工中心，习惯称加工中心。

1．加工中心的工艺特点 （1）加工精度高（2）表面质量好（3）加工生产率高（4）工艺适应性强（5）劳动强度低、劳动条件好（6）良好的经济效益（7）有利于生产管理的现代化

2．加工中心的分类 • （1）按照机床形态及主轴布局形式分类 • ① 立式加工中心 • ② 卧式加工中心 • ③ 龙门式加工中心 • ④ 复合加工中心

（2）按加工中心的换刀形式分类 • ① 带刀库、机械手的加工中心 • ② 无机械手的加工中心 • ③ 一般在小型加工中心上采用转塔刀库形式，主要以孔加工为主。

3．加工中心主要结构部件及其功能 • 加工中心类型繁多，结构各异，但总体来看主要由基础部件、主轴部件、数控系统、自动换刀装置和辅助装置等几部分组成。

4.1.2 数控铣床及加工中心坐标系统 • 1．加工中心运动部件运动方向的规定 • （1）z轴坐标运动 • 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。 • 当机床有几根主轴时，则选取一个垂直于工件装夹表面的主轴为z轴（如龙门铣床）。

（2）x轴坐标运动 • x轴规定为水平平行于工件装夹表面。 • （3）y轴坐标运动 • y坐标轴垂直于x、z坐标轴。当x轴、z轴确定之后，按笛卡儿直角坐标系右手定则法判断，y轴方向就惟一地被确定了。

（4）旋转运动A、B和C • 旋转运动用A、B和C表示，规定其分别为绕x、y和z轴旋转的运动。A、B和C的正方向，相应地表示在x、y和z坐标轴的正方向上，按右手螺旋前进方向。

2．加工中心机械原点及工作坐标系 （1）加工中心机械原点 • 机床坐标系的原点也称机械原点、参考点或零点。 • 而机床坐标系的原点是三维面的交点，无法直接感觉和测量，只有通过各坐标轴的零点，做相应的平行切面，这些切面的交点，即为机床坐标系的原点（机械原点），这个原点是机床一经设计和制造出来，就已经确定下来的。

（2）加工中心工作坐标系 • 编程时一般选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系（编程坐标系）。（3）绝对坐标与增量坐标

4.2 FANUC系统加工中心编程原理 • 4.2.1 程序结构 • 1．程序号 • 程序号作为程序的标记需要预先设定，一个程序号必须在字母“O”后面紧接最多8个阿拉伯数字。

2．程序段号 • 程序段号是每个程序功能段的参考代码，一个程序段号必须在字母“N”后紧接最多5个阿拉伯数字。

3．程序段 • 一个程序段能完成某一个功能，程序段中含有执行一个工序所需的全部数据，程序段由若干个字及段结束符“LF”组成。 • /N10G03X10.0Y30.0CR=25.0F100 ；（注释）LF

其中： • “/” 表示程序段在执行过程中可以被跳过； • “N10” 表示程序段号，主程序段中可以有字符； • “” 表示中间间隔（可以省略）； • “G03” 表示程序段具体指令； • “（注释）” 表示对程序段进行必要的说明； • “LF” 表示程序段结束。

4．坐标字 • 用于在轴方向移动和设置坐标系的命令称为坐标字，坐标字包括轴的地址符及代表移动量的数值，其基本构成见表4-1。

4.2.2 准备功能指令——G代码 1．尺寸数据输入方式G90/G91 2．英制/公制选择G20/G21 • G20设定为英制尺寸、G21设定为公制尺寸，这两个指令均为模态指令。

3．快速点定位G00 • 指令格式： • G00 X（U）Z(W)； • 4．直线插补G01 • 指令格式： • G01X（U）Z(W)F；

5．平面选择G17～G19 • 在计算刀具长度补偿和刀具半径补偿时必须首先确定一个平面，即确定一个两坐标轴的坐标平面，在此平面中可以进行刀具半径补偿，G17到G19各自的含义见表4-3。

6．圆弧插补G02/G03 • 圆弧插补指令G02/G03是圆弧运动指令。它是用来指令刀具在给定平面内以F进给的速度，作圆弧插补运动的指令。G02/G03是一种模态指令。 • （1）指令格式 • G02 IJF； • （G17） XY • G03 RF；

在指令格式中，I、J为圆弧中心地址，R为圆弧半径，其他内容及字符的含义见表4-4。在指令格式中，I、J为圆弧中心地址，R为圆弧半径，其他内容及字符的含义见表4-4。

（2）顺、逆时针圆弧插补的判断 • 在使用G02或G03指令之前需要判别刀具在加工零件时，是沿什么路径在作圆弧插补运动的，是按顺时针还是逆时针方向路线在前进的。其判别方法简述为：视线沿着垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，刀具插补方向为顺时针即为G02，相反则为G03。

7．暂停功能G04 （1）按时间计的暂停指令： • （G94）G04 • 指令格式： • G94 G04 X_ 或G94 G04 P_； • 在每分进给方式（G94）中，指定指令G04按设定的时间延迟了下一个程序段的执行，对于地址P，不能用小数点，否则将忽略小数点后的部分。编程规范如下：

G04 X500；暂停时间=0.5sec • G04 X5000；暂停时间=5.0 sec • G04 X5.0；暂停时间=5.0 sec • G04 P5000；暂停时间=5.0 sec • G04 P12.345；暂停时间=0.012 sec

（2）按圈数计的暂停指令（G95）G04 • 在每转进给方式（G95）下，推迟到主轴已经旋转了设定的圈数以后，才开始下一个程序的执行，对于地址P，不能用小数点，否则将忽略小数点之后的部分。编程规范如下：

G04 X500；暂停时间=0.5r • G04 X5000；暂停时间=5.0 r • G04 X5.0；暂停时间=5.0 r • G04 P5000；暂停时间=5.0 r • G04 P12.345；暂停时间=0.012 r

8．刀具补偿功能 （1）刀具长度补偿/取消：G43、G44/G49 • G43刀具长度正补偿； • G44刀具长度负补偿； • G49取消刀具长度补偿。

（2）刀尖半径补偿/取消 • 刀具补偿地址D中的半径补偿值必须与G41/G42一起执行方能生效。

9．可设定的零点偏置G54~G59 • G54；第一可设定零点偏置 • G55；第二可设定零点偏置 • G56；第三可设定零点偏置 • G57；第四可设定零点偏置 • G58；第五可设定零点偏置 • G59；第六可设定零点偏置

10．自动返回参考点G28 • 指令格式： • G91 G28 X…Y…Z…

4.2.3 主轴及辅助功能指令 • 1．主轴功能指令 • 指令格式：S_M03（M04） • 2．辅助功能指令 • （1）关于停止的辅助功能指令（M00、M01、M02、M30） • M00：程序停止。在程序执行过程中，系统读取到M00指令时，无条件停止程序执行，待重启动后继续执行；

M01：选择停止。在程序执行过程中，系统读取到M01指令时，有条件停止程序执行，待重启动后继续执行；M01：选择停止。在程序执行过程中，系统读取到M01指令时，有条件停止程序执行，待重启动后继续执行； • M02：程序结束。程序执行完毕，光标定于程序结尾处； • M30：程序结束。程序执行完毕，光标返回至程序开始处。

（2）主轴旋转M代码 • （M03、M04、M05） • M03——主轴正转； • M04——主轴反转； • M05——主轴停止旋转。

（3）冷却控制M代码 • （M07、M08、M09） • M07——冷却汽雾开； • M08——冷却液开； • M09——关闭冷却液、汽。

（4）子程序功能M代码。 • M98——子程序调用M代码。 • 指令格式：M98 P…L…； • 在这条指令中，子程序程序号由P定义，并且执行L次。如L省略，执行次数为1次，子程序最多可重复4次。 • M99——子程序结束。

4.2.4 进给功能指令 • 1．快速进给率 • 每个轴的快速进给率能够分别设定，可设定的快速进给率的范围是从1mm/min到240000 mm/min。快速进给率应用于G00，G27，G28，G29，G30和G60等指令。 • 2．切削进给率F • 切削进给率必须用地址F和一个八位数字（F8直接指定）来指定。

3．非同步/同步进给G94/G95 • 进给运动速度指令字的单位由切削进给速度转换功能指令（G94/G95）定义，如： • G94——定义分进给，即每分钟进给量（mm/min）。 • G95——定义转进给，即每转进给量（mm/r）。

4.2.5 刀具功能指令 • 指令格式：T03 M06 T00； • 调用刀位号为03的刀具 • 刀具功能也叫T—代码功能。此功能用来选择刀具号，对此NC系统，T功能允许用地址T后跟三位数的指令选择最多1000个刀号（0到999）。可是，对本机床能够选择的刀号的最大数量仅为24。

4.2.6 固定循环切削功能指令 • 1．点钻循环G81 • 指令格式：G81 [Xx Yy] Rr Zz；执行过程如图4-18所示。 • Xx Yy——点钻孔的坐标； • Rr ——点钻参考平面高度； • Zz ——孔的最后钻深。

2．间歇钻循环G83 • G83 [Xx Yy] Rr Zz Qtz Ffo [Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）] • Xx Yy——点钻孔的坐标； • Rr ——点钻参考平面高度； • Zz——孔的最后钻深； • tz——每次进刀的切削深度；

io——进给倍率的距离； • do——快速进给停止的余量； • jo(b0)——进给倍率（%）； • ko——从R点到切削进给起点的距离； • fo——进给率。

3．高速间歇钻G73 • G73 [Xx Yy] Rr Zz [Qtz] [Ptc] Ffo [ Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）] • tz——每次进刀的切削深度； • jo(bo) ——进给倍率（%）； • tc——停顿时间或主轴旋转的圈数； • fo——进给率； • do——返回距离；

f1——加倍率后的进给率； • ko——从R点到切削进给起点的距离； • f2——返回速度（固定的）； • io——进给倍率的距离。

4．镗孔循环G76 • G76 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc Qq0] Ff1 [Ddo Jjo（Bb0）] • tc——停顿时间或主轴旋转的圈数； • jo(b0)——如果设0或不设，则在结束加工之后，M03输出，如果设除了0以外的值，则在结束加工之后，M04输出； • f1——进给率； • q0——在xy平面上的让刀量； • do——离R点的距离。

5．铰孔循环G85 • G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 Ddo ] • 执行过程如图4-24所示。 • tz——停顿时间或主轴旋转的圈数； • do——离R点的距离； • fo——进给率0； • f1——进给率1。

6．攻丝循环G84 • G84 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc] Ffo [Jjo（Bb0） Ddo Hho Kko] • Tc——停留时间； • d0——离R点的距离； • f0——进给率；

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