第3章數(shù)控銑床的操作與編程

1、第3章 數(shù)控銑床的操作與編程3.1 數(shù)控銑床及其組成3.1.1 數(shù)控銑床的類型及基本組成1數(shù)控銑床的類型（1）數(shù)控仿形銑床：通過數(shù)控裝置將靠模移動量數(shù)字化后，可得到高的加工精度，可進行較高速度的仿形加工。進給速度僅受刀具和材料的影響。（2）數(shù)控搖臂銑床：搖臂銑床采用數(shù)控裝置可提高效率和加工精度，可以加工手動銑床難以加工的零件。（3）數(shù)控萬能工具銑床：采用數(shù)控裝置的萬能工具銑床有手動指令簡易數(shù)控型、直線點位系統(tǒng)數(shù)控型和曲線軌跡系統(tǒng)數(shù)控型。操作方便，便于調(diào)試和維修。當然，這類機床基本都具有鉆、鏜加工的能力。（4）數(shù)控龍門銑床：工作臺寬度在630mm以上的數(shù)控銑床，多采用龍門式布局。其功能向加工中心

2、靠近，用于大工件、大平面的加工。另外，若按照主軸放置方式可有臥式數(shù)控銑床和立式數(shù)控銑床之分。對立式數(shù)控銑床而言，若按Z軸方向運動的實現(xiàn)形式又可有工作臺升降式和刀具升降式（固定工作臺）。立式升降臺數(shù)控銑床由于受工作臺本身重量的影響，使得采用不能自鎖的滾珠絲杠導(dǎo)軌有一定的技術(shù)難度，故一般多用于垂直工作行程較大的場合。當垂直工作行程較小時，則常用刀具升降的固定工作臺式數(shù)控銑床，刀具主軸在小范圍內(nèi)運動，其剛性較容易保證。圖3-1 XK5032型數(shù)控銑床若按數(shù)控裝置控制的軸數(shù)，可有兩坐標聯(lián)動和三坐標聯(lián)動之分。若有特定要求，還可考慮加進一個回轉(zhuǎn)的A坐標或C坐標，即增加一個數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。這時機

3、床應(yīng)相應(yīng)地配制成四坐標控制系統(tǒng)。2數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)組成如圖3-1所示是XK5032型立式數(shù)控銑床的外形結(jié)構(gòu)圖。和傳統(tǒng)的銑床一樣，機床的主要部件有床身、銑頭、主軸、縱向工作臺（X軸）、橫向床鞍（Y軸）、可調(diào)升降臺（手動）、液壓與氣動控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。作為數(shù)控機床的特征部件有X、Y、Z（刀具）各進給軸驅(qū)動用伺服電機、行程限位及保護開關(guān)、數(shù)控操作面板及其控制臺。伺服電機內(nèi)裝有脈沖編碼器，位置及速度反饋信息均由此取得，構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。XK5032型數(shù)控銑床是配有高精度、高性能、帶有CNC控制軟件系統(tǒng)的三坐標數(shù)控銑床（可選配FANUC 3MA/ 10M/ 11M/ 12M多種CNC系統(tǒng)），并可

4、加第四軸。機床具有直線插補、圓弧插補、三坐標聯(lián)動空間直線插補功能，還有刀具補償、固定循環(huán)和用戶宏程序等功能；能完成90%以上的基本銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋及自動工作循環(huán)等工作，可用于加工各種形狀復(fù)雜的凸輪、樣板及模具零件。圖3-2 ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床是華中數(shù)控研制生產(chǎn)的一種經(jīng)濟型數(shù)控銑床，機床構(gòu)成如圖3-2所示。主要由個人計算機（PC機）、控制接口柜、機械操作面板、冷卻供液系統(tǒng)及機床本體等部分組成。各進給軸用步進電機驅(qū)動，是典型的開環(huán)控制機床，采用通用PC機和華中數(shù)控公司開發(fā)的HCNC-M控制軟件直接聯(lián)機控制，功能基本和XK5032數(shù)控銑床類同。3.1

5、.2 數(shù)控銑床的傳動及速度控制如圖3-3所示為XK5032型數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)圖。該機床主傳動采用專用的無級調(diào)速主電動機，由皮帶輪將運動傳至主軸。主軸轉(zhuǎn)速分為高低兩檔，通過更換帶輪的方法來實現(xiàn)換檔。當換上f96.52mm /f127mm的帶輪時，主軸轉(zhuǎn)速為804500 r/min（高速檔），當換上f71.12mm/ f162.56mm的帶輪時，主軸轉(zhuǎn)速為452600 r/min（低速檔）。每檔內(nèi)的轉(zhuǎn)速選擇可由程序中的S指令給定，也可由手動操作執(zhí)行。圖3-3 XK5032型數(shù)控銑的傳動系統(tǒng)圖工作臺的縱向（X軸）和橫向（Y軸）進給運動、主軸套筒的垂直（Z軸）進給運動，都是由各自的交流伺服電機驅(qū)動，

6、分別通過同步齒形帶傳給滾珠絲杠，實現(xiàn)進給。各軸的進給速度范圍是52500mm/min，各軸的快進速度為5000mm/min。當然實際移動速度還受操作面板上速度修調(diào)開關(guān)的影響。床鞍的縱、橫向?qū)к壝婢捎昧速N塑面，提高了導(dǎo)軌的耐磨性，消除了低速爬行現(xiàn)象。ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的主傳動是由主電機經(jīng)三級齒輪傳動傳遞到主軸，采用傳統(tǒng)的齒輪箱及其機械式的換檔變速方式，換檔變速應(yīng)在機床停止運轉(zhuǎn)時靠手工進行。主軸轉(zhuǎn)速從851600 r/min共有6級變化，見表3-1?？赏ㄟ^改變主軸箱正面的高低檔（H、L）及各檔級數(shù)（1、2、3級）來實現(xiàn)。表3-1 ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的主軸轉(zhuǎn)速頻 率轉(zhuǎn) 速（

7、 r / min ）H1H2H3L1L2L350HZ16009005302501408560HZ19001060630300170100X、Y、Z各進給軸均由步進電機直接帶動絲桿完成各個方向的進給運動。Z軸運動是整個銑頭（包括主電機及主傳動系統(tǒng)）一起進行的。ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的主要技術(shù)參數(shù)為：工作臺工作面積 240480 mm2 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 6工作臺縱向最大行程（X軸） 400 mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 851600 r/min工作臺橫向最大行程（Y軸） 220 mm 各軸最大快移速度 1500 mm/min銑頭升降臺最大行程（Z軸） 480 mm 最小設(shè)定單位 0.001 mm主軸孔

8、錐度 莫氏 3 號 編程尺寸范圍 99999.999 mm最大鉆孔直徑 f 32 mm 聯(lián)動軸數(shù) 3最大平銑刀直徑 f 50 mm 插補功能 直線(空間)、圓弧(平面) 最大立銑刀直徑 f 28 mm 參考點功能 有3.1.3 操作面板及其基本控制功能ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的NC控制與操作均由PC機通過普通鍵盤進行，信息顯示也由PC機的顯示器實現(xiàn)。其機械操作面板則單獨懸掛在機床右側(cè)。面板布置如圖3-4所示。通過各操作開關(guān)可實現(xiàn)以下控制功能：（1）電源開關(guān)：合上機床電柜總電源開關(guān)后，必須用鑰匙打開此開關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動電源、主電機電源才能接通。圖3-4 ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的機

9、械操作面板 （2）急停按鈕：機床操作過程中，出現(xiàn)緊急情況時，按下此按鈕，進給及主軸運行立即停止，CNC進入急停狀態(tài)。緊急情況解除后，順時針方向轉(zhuǎn)動按鈕可以退出急停狀態(tài)。（3）工作方式選擇開關(guān)：此開關(guān)可用于對機床操作選擇處于自動、單段、點動、步進（增量）、回參考點五種方式。（4）增量倍率與進給修調(diào)開關(guān)：MDI方式及自動運行方式下可通過此開關(guān)設(shè)定進給速度修調(diào)倍率（共有10、30、50、80、100、140六檔），若程序指令為F200，倍率開關(guān)處于30檔，則實際進給速度為200X30% = 60 mm/min。步進方式下，可通過此開關(guān)設(shè)定增量進給倍率（共有1、10、100、100四檔）。若此開關(guān)處于

10、100檔，則每次按壓軸移動方向按鈕一次，拖板在相應(yīng)的方向移動0.1mm（即100個設(shè)定單位）。（5）軸移動方向按鈕（+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z）：在手動或步進方式下，按壓此六個按鈕之一，各軸將分別在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生位移，手動方式時拖板作連續(xù)位移直到松開為止，其實際移動速度等于系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的快移速度乘進給速度修調(diào)倍率。在步進方式下，每按下后再釋放某按鈕一次，該拖板即在對應(yīng)方向上產(chǎn)生一固定的位移，其位移量等于軸的最小設(shè)定單位乘增量倍率（系統(tǒng)最小設(shè)定單位為0.001mm）（6）快移按鈕：在手動方式下，若同時按快移按鈕和某個軸移動方向按鈕，則在對應(yīng)軸方向上，將無視進給速度修調(diào)倍率的設(shè)定，以系統(tǒng)

11、內(nèi)部設(shè)定的快移速度產(chǎn)生位移。（7）循環(huán)啟動：在自動加工功能菜單下，當選擇并調(diào)入需要運行的加工程序后，再置工作方式開關(guān)于“自動”方式，然后按下此按鈕（按鈕燈亮），即開始自動執(zhí)行程序指令。機床進給軸將以程序指令的速度移動。（8）進給保持：在自動運行過程中，按下此按鈕（按鈕燈亮），機床運動軸減速停止，程序執(zhí)行暫停，但加工狀態(tài)數(shù)據(jù)將保持，若再按下“循環(huán)啟動”按鈕，則系統(tǒng)將繼續(xù)運行。注意，若暫停期間按過主軸停轉(zhuǎn)的話，繼續(xù)運行前，必須先啟動主軸，否則將有引發(fā)事故的可能。（9）機床鎖?。涸谧詣舆\行開始前，將此鈕按下，再按“循環(huán)啟動”執(zhí)行程序，則送往機械側(cè)的控制信息將被截斷，機械部分不動。數(shù)控裝置內(nèi)部在照常進

12、行控制運算，同時CRT顯示信息也在變化。這一功能主要用于校驗程序，檢查語法錯誤。注： 即使是G28、G29指令，機床也不運動。 機床輔助功能指令依然有效。 在自動運行過程中，再按下此按鈕，機床鎖住無效。 在鎖住運行過程中，欲彈起此按鈕以解除機床鎖住亦無效。（10）MST鎖?。涸谧詣舆\行之前，按下此鈕，則程序中的所有M、S、T指令均無效。（11）Z軸鎖?。涸谧詣舆\行開始前，按下此按鈕后，再循環(huán)啟動，則往Z軸去的控制信息被截斷，Z軸不動，但數(shù)控運算和CRT顯示照常。（12）超程解除按鈕：當某進給軸沿某一方向持續(xù)移動而碰到行程硬限位保護開關(guān)時，系統(tǒng)即處于超程報警保護狀態(tài)，此時若要退出此保護狀態(tài)，必須

13、置方式開關(guān)于“手動”方式，在按住此按鈕的同時，再按壓該軸的反方向移動按鍵，向相反的方向移動方可。（13）冷卻開關(guān)：按下此按鈕，供液電機啟動，打開冷卻液，再按此鈕，供液停止。（14）主軸正轉(zhuǎn)：按下此按鈕，主軸電機正轉(zhuǎn)，同時鈕內(nèi)指示燈點亮。（15）主軸停轉(zhuǎn)：按下此按鈕，主軸電機運轉(zhuǎn)停止，同時鈕內(nèi)指示燈點亮。（16）主軸反轉(zhuǎn)：按下此按鈕，主軸電機反轉(zhuǎn)，同時鈕內(nèi)指示燈點亮。圖3-5 控制軟件環(huán)境界面另外，在面板左上方，還有一些指示燈指示系統(tǒng)的各種狀態(tài)。如電源有無的指示，是否聯(lián)機的指示，報警狀態(tài)的指示，回參考點的指示等。3.1.4 控制軟件界面與菜單結(jié)構(gòu)啟動HCNC-1M控制軟件后，機床操作面板上聯(lián)機燈

14、亮，顯示屏幕顯示如圖3-5所示的環(huán)境界面。其各顯示區(qū)分別是：（1）加工方式：顯示系統(tǒng)當前的運行方式。隨著機械操作面板上的工作方式選擇開關(guān)的切換而改變。有自動、校驗、手動、步進、急停、手動回參考點等，（2）加工程序：顯示自動加工時，當前正在執(zhí)行的程序行內(nèi)容。隨程序的運行而更新。（3）正文及圖形顯示窗口（主畫面）：根據(jù)系統(tǒng)所處的顯示狀態(tài)而有所不同。編輯程序時主要用于顯示程序內(nèi)容。自動加工或校驗時可按F9功能鍵切換顯示狀態(tài)，如顯示程序（正文）、指令坐標（大字符）、監(jiān)控圖形等。（4）命令行：主要用于MDI命令行形式時手動輸入一行程序指令的顯示區(qū)。另外也用作一些參數(shù)數(shù)據(jù)輸入設(shè)定時的緩沖顯示以及系統(tǒng)報警信

15、息等的顯示。（5）菜單區(qū)：菜單區(qū)顯示各菜單功能選項，并提示相應(yīng)的操作用功能鍵。（6）運行程序索引：顯示當前自動運行的程序號和程序行號。N后的數(shù)據(jù)只有在程序中使用書寫了程序行號N指令時才會改變?yōu)橄鄳?yīng)的顯示，否則固定顯示為N0000。（7）坐標數(shù)據(jù)顯示：用于顯示X、Y、Z的坐標值及當前的進給速度F值。坐標值內(nèi)容可根據(jù)需要選定為：指令位置/ 實際位置/ 剩余進給/ 跟蹤誤差/ 負載電流以及機床坐標/ 工件坐標/ 相對坐標。（8）輔助機能：顯示程序運行過程中當前M、S、T指令的模態(tài)值?？刂栖浖母鱾€功能基本上是通過切換菜單，選擇相應(yīng)的功能按鍵（F1F10）而啟動執(zhí)行的。系統(tǒng)按功能特點將主菜單分為基本功

16、能和擴展功能兩部分，整個系統(tǒng)菜單結(jié)構(gòu)見附錄3。每次啟動控制軟件時都處于基本功能的主菜單下，按F10功能鍵即切換到擴展功能的主菜單，在擴展功能菜單下按F10則又可切換返回到基本功能主菜單。在基本和擴展功能主菜單下，按下某功能鍵即切換到相應(yīng)功能的子菜單，在子菜單下按某功能鍵則又可進入相應(yīng)功能的下層菜單或彈出相應(yīng)的上托式菜單或直接執(zhí)行對應(yīng)的功能。整個系統(tǒng)菜單層次的切換和返回都是按功能鍵F10。功能鍵F9對應(yīng)的顯示方式設(shè)定功能無論在那層菜單中都有，即任何時候都可按需要修改設(shè)定顯示方式。3.2 對刀調(diào)整及坐標系設(shè)定3.2.1 數(shù)控銑床的位置調(diào)整 （以ZJK7532-1數(shù)控鉆銑床、HCNC-1M系統(tǒng)為例）

17、1手動回參考點參考點是用于確立機床坐標系的參照點，也是用于對各機械位置進行精度校準的點。當機床因意外斷電、緊急制動等原因停機而重啟動時，嚴格地講應(yīng)該是每次開機啟動后，都應(yīng)該先對機床各軸進行手動回參考點的操作，重新進行一次位置校準。手動回參考點的操作步驟如下：（1）確保機床通電且與PC電腦聯(lián)機完成（已啟動控制軟件），將機床操作面板上的工作方式開關(guān)置于手動回參考點的位置上。（2）分別按壓+X、+Y、+Z軸移動方向按鈕一下，則系統(tǒng)即控制機床自動往參考點位置處快速移動，當快到達參考點附近時，各軸自動減速，再慢慢趨近直至到達參考點后停下。（3）到達參考點后，機床面板上回參考點指示燈點亮。此時顯示屏上顯示

18、參考點在機床坐標系中的坐標為（0，0，0）。本機床參考點與機床各軸行程極限點（機床原點）是接近重合的，參考點就在行程極限點內(nèi)側(cè)附近。如果在回參考點之前，機器已經(jīng)在參考點位置之外，則必須先手動移至內(nèi)側(cè)后再進行回參考點的操作。否則就會引發(fā)超程報警。當方式開關(guān)不在回參考點位置上時，各軸往參考點附近移動時將不會自動減速，到達時就可能滑出參考點或行程極限的邊界之外，并引發(fā)超程報警。2手動連續(xù)進給和增量進給將面板上的方式開關(guān)撥到“點動”位置后，按壓軸移動方向按鈕（+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z）之一，各軸將分別在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生連續(xù)位移，直到松開手為止，若要調(diào)節(jié)移動速度，可旋動進給速度修調(diào)倍率開關(guān)。則

19、實際移動速度等于系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的快移速度乘進給速度修調(diào)倍率。若同時按快移按鈕和某個軸移動方向按鈕，則在對應(yīng)軸方向上，將無視進給速度修調(diào)倍率的設(shè)定，以系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的快移速度產(chǎn)生連續(xù)位移。將面板上的方式開關(guān)撥到“步進”位置，將增量倍率選擇開關(guān)（亦即進給修調(diào)開關(guān)）設(shè)定于（1、10、100、1000）四檔之一的位置。每次按壓/松開軸移動方向按鈕一次，拖板將在相應(yīng)的軸方向上產(chǎn)生指定數(shù)量單位的位移。通過調(diào)整改變增量進給倍率值，可得到所期望的精確位移。圖3-6 MDI操作屏幕畫頁 當需要用手動方法產(chǎn)生較大范圍的精確移動時，可先采用手動連續(xù)進給（點動）的方法移近目標后，再改用增量進給的方法精確調(diào)整到指定目標處。

20、點動和步進既可用于空程移動，也可進行銑削加工。3MDI操作MDI是指命令行形式的程序執(zhí)行方法，它可以從計算機鍵盤接受一行程序指令，并能立即執(zhí)行。采用MDI操作可進行局部范圍的修整加工以及快速精確的位置調(diào)整。MDI操作的步驟如下：（1）在基本功能主菜單下，按F4功能鍵切換到MDI子菜單下。（2）再按F6進入MDI運行方式，屏幕顯示如圖3-6所示畫面。畫面的正文顯示區(qū)顯示的是系統(tǒng)當前的模態(tài)數(shù)據(jù)。命令行出現(xiàn)光標，等待鍵入MDI程序指令。（3）可用鍵盤在光標處輸入整段程序（如G90 G01 X10.0 Y10.0 Z10.0 F100），也可一個功能字一個功能字的輸入，輸完后按回車鍵，則各功能字數(shù)據(jù)存

21、入相應(yīng)的地址，且顯示在正文區(qū)對應(yīng)位置處。若系統(tǒng)當前的模態(tài)與欲輸入的指令模態(tài)相同，則可不輸入。在按回車鍵之前發(fā)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)有誤，可用退格鍵、編輯鍵修改。若按回車后發(fā)現(xiàn)某功能字數(shù)據(jù)有誤，則可重新輸入該功能字的正確數(shù)據(jù)并回車進行更新。若需要清除所輸入的全部MDI功能數(shù)據(jù)，可按功能鍵F1。（4）全部指令數(shù)據(jù)輸入完畢后，將操作面板上的工作方式開關(guān)置于“自動”檔，然后按壓操作面板上的“循環(huán)啟動”按鈕，即可開始執(zhí)行MDI程序功能。若MDI程序運行中途需要停止運行，可按功能鍵F1。如果在進行MDI運行時，已經(jīng)有程序正在自動運行，則系統(tǒng)會提示不能實施MDI運行。當一MDI程序運行完成后，系統(tǒng)將自動清除剛執(zhí)行的功能

22、數(shù)據(jù)，等待輸入下一個運行程序段。3.2.2 鉆銑用刀具及對刀1鉆銑用刀具圖3-7 鉆銑常用刀具構(gòu)成在數(shù)控銑床上所能用到的刀具按切削工藝可分為三種：（1）鉆削刀具：分小孔鉆頭、短孔鉆頭（深徑比5）、深孔鉆頭（深徑比6，可高達100以上）、槍鉆、絲錐、鉸刀等。（2）鏜削刀具：分鏜孔刀（粗鏜、精鏜）、鏜止口刀等。（3）銑削刀具：分面銑刀、立銑刀、三面刃銑刀等。若按安裝聯(lián)接型式可分為套裝式（帶孔刀體需要通過芯軸來安裝）、整體式（刀體和刀桿為一體）、機夾式可轉(zhuǎn)位刀片（采用標準刀桿體）等。除具有和主軸錐孔同樣錐度刀桿的整體式刀具可與主軸直接安裝外，大部分鉆銑用刀具都需要通過標準刀柄夾持轉(zhuǎn)接后與主軸錐孔聯(lián)接

23、。如圖3-7所示，刀具系統(tǒng)通常由拉釘、刀柄、鉆銑刀具等組成。2對刀數(shù)控銑床的對刀內(nèi)容包括基準刀具的對刀和各個刀具相對偏差的測定兩部分。對刀時，先從某零件加工所用到的眾多刀具中選取一把作為基準刀具，進行對刀操作，再分別測出其它各個刀具與基準刀具刀位點的位置偏差值，如長度、直徑等。這樣就不必對每把刀具都去做對刀操作。如果某零件的加工，僅需一把刀具就可以的話，則只要對該刀具進行對刀操作即可。如果所要換的刀具是加工暫停時臨時手工換上的，則該刀具的對刀也只需要測定出其與基準刀具刀位點的相對偏差，再將偏差值存入刀具數(shù)據(jù)庫即可。有關(guān)多把刀具偏差設(shè)定及意義，將在刀具補償內(nèi)容中說明，下面僅對基準刀具的對刀操作進

24、行說明。當工件以及基準刀具（或?qū)Φ豆ぞ撸┒及惭b好后，可按下述步驟進行對刀操作。先將方式開關(guān)置于“回參考點”位置，分別按+X、+Y、+Z方向按鍵令機床進行回參考點操作，此時屏幕將顯示對刀參照點在機床坐標系中的坐標，若機床原點與參考點重合，則坐標顯示為（0，0，0）。（1）以毛坯孔或外形的對稱中心為對刀位置點 以定心錐軸找小孔中心如圖3-8所示，根據(jù)孔徑大小選用相應(yīng)的定心錐軸，手動操作使錐軸逐漸靠近基準孔的中心，手壓移動Z軸，使其能在孔中上下輕松移動，記下此時機床坐標系中的X、Y坐標值，即為所找孔中心的位置。 用百分表找孔中心如圖3-9所示，用磁性表座將百分表粘在機床主軸端面上，手動或低速旋轉(zhuǎn)主軸

25、。然后手動操作使旋轉(zhuǎn)的表頭依X、Y、Z的順序逐漸靠近被測表面，用步進移動方式，逐步降低步進增量倍率，調(diào)整移動X、Y位置，使得表頭旋轉(zhuǎn)一周時，其指針的跳動量在允許的對刀誤差內(nèi)（如0.02mm），記下此時機床坐標系中的X、Y坐標值，即為所找孔中心的位置。 用尋邊器找毛坯對稱中心將電子尋邊器和普通刀具一樣裝夾在主軸上，其柄部和觸頭之間有一個固定的電位差，當觸頭與金屬工件接觸時，即通過床身形成回路電流，尋邊器上的指示燈就被點亮。逐步降低步進增量，使觸頭與工件表面處于極限接觸（進一步即點亮，退一步則熄滅），即認為定位到工件表面的位置處。如圖3-10所示，先后定位到工件正對的兩側(cè)表面，記下對應(yīng)的X1、X2

26、、Y1、Y2坐標值，則對稱中心在機床坐標系中的坐標應(yīng)是（X1+X2）/2，（Y1+Y2）/2）。（2）以毛坯相互垂直的基準邊線的交點為對刀位置點圖3-11 對刀操作時的坐標位置關(guān)系如圖3-11所示，使用尋邊器或直接用刀具對刀。 按X、Y軸移動方向鍵，令刀具或?qū)み吰饕频焦ぜ螅ɑ蛴遥﹤?cè)空位的上方。再讓刀具下行，最后調(diào)整移動X軸，使刀具圓周刃口接觸工件的左（或右）側(cè)面，記下此時刀具在機床坐標系中的X坐標xa。然后按X軸移動方向鍵使刀具離開工件左（或右）側(cè)面。 用同樣的方法調(diào)整移動到刀具圓周刃口接觸工件的前（或后）側(cè)面，記下此時的Y坐標ya。最后讓刀具離開工件的前（或后）側(cè)面，并將刀具回升到遠離工件

27、的位置。 如果已知刀具或?qū)み吰鞯闹睆綖镈，則基準邊線交點處的坐標應(yīng)為（xa+D/2，ya+D/2）。（3）刀具Z向?qū)Φ懂攲Φ豆ぞ咧行模粗鬏S中心）在X、Y方向上的對刀完成后，可取下對刀工具，換上基準刀具，進行Z向?qū)Φ恫僮鳌向?qū)Φ饵c通常都是以工件的上下表面為基準的，這可利用Z向設(shè)定器進行精確對刀，其原理與尋邊器相同。如圖3-12所示，若以工件上表面為Z=0的工件零點，則當?shù)毒呦卤砻媾cZ向設(shè)定器接觸致指示燈亮時，刀具在工件坐標系中的坐標應(yīng)為Z=100，即可使用G92Z100.0來聲明。如圖3-11所示，假定編程原點（或工件原點）預(yù)設(shè)定在距對刀用的基準表面距離分別為xb，yb，zb的位置處。若將刀

28、具刀位點置于對刀基準面的交匯處，則此時刀具刀位點在工件坐標系中的坐標為（xb，yb，zb），如前所述，其在機床坐標系中的坐標應(yīng)為（xa+D/2，ya+D/2，za）。此時若用MDI執(zhí)行G92 Xxb Yyb Zzb，即可建立起所需的工件坐標系。另外，也可先將刀具移到某一位置處，記下此時屏幕上顯示的該位置在機床坐標系中的坐標值，然后換算出此位置處刀具刀位點在工件坐標系中的坐標，再將所算出的X、Y、Z坐標值填入程序中G92指令內(nèi)，在保持當前刀具位置不移動的情況下去運行程序，同樣可達到對刀的目的。實際操作中，當需要用多把刀具加工同一工件時，常常是在不裝刀具的情況下進行對刀的。這時常以刀座底面中心為基

29、準刀具的刀位點先進行對刀，然后分別測出各刀具實際刀位點相對于刀座底面中心的位置偏差，填入刀具數(shù)據(jù)庫即可，執(zhí)行程序時由刀具補償指令功能來實現(xiàn)各刀具位置的自動調(diào)整。3.2.3 機床坐標系統(tǒng)的設(shè)定1參考點與機床坐標系有關(guān)數(shù)控銑床坐標軸方向的確定已在第一章進行過說明，本節(jié)僅就ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床稍作說明。該銑床是一立式銑床，XY平面內(nèi)的運動是由工作臺拖板移動實現(xiàn)的，Z軸方向則是由刀具主軸上下移動來實現(xiàn)的。當按壓+X軸方向鍵時產(chǎn)生的運動是工作臺拖板向左移動，按壓+Y軸方向鍵所產(chǎn)生的運動是工作臺拖板向前移動，亦相當于是刀具相對工作臺（工件）向后移動。按壓+Z軸方向鍵產(chǎn)生的運動就是刀具主軸向上移動

30、（遠離工作臺面）。各軸行程極限由擋鐵及其行程開關(guān)位置確定。大多數(shù)數(shù)控銑床都將參考點設(shè)定在各軸正向行程極限處，通常位于行程極限開關(guān)的內(nèi)側(cè)。但參考點位置的設(shè)定并沒有統(tǒng)一的標準，各廠家可根據(jù)需要將其設(shè)定在某一固定位置。比如XK5040A型數(shù)控銑床的參考點就設(shè)在各軸向行程中間的位置上，ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的Y、Z軸向參考點均設(shè)在對應(yīng)軸的正向行程極限處，而X軸向參考點的位置則有的設(shè)在正向行程極限處，有的卻設(shè)在負向行程極限處。然而不管廠家怎樣地設(shè)置，參考點的位置在出廠時就應(yīng)已調(diào)整并固定好，用戶不得隨意改動，否則加工運行精度將無法保證。當經(jīng)過手動回參考點后，屏幕即顯示此時機床原點的坐標（0，0，0

31、），即該銑床的參考點與機床原點重合（當然實際機床中，也有的參考點與機床原點并不重合，此類機床在參考點處的機床坐標顯示就不是0）。對參考點為正向行程極限的機床而言，工作區(qū)內(nèi)的刀位點在機床坐標系的坐標均為負值，對參考點為負向行程極限的軸來說，正常工作區(qū)內(nèi)的點在機床坐標系中該軸對應(yīng)的坐標均為正值。2工件坐標系機床的工件坐標系各坐標軸的方向和機床坐標系一致，工件坐標系可通過執(zhí)行程序指令G92 X Y Z 來建立或用G54G59指令來預(yù)置。（1）用G92指令建立工件坐標系格式：G92 X Y Z G92指令的意義就是聲明當前刀具刀位點在工件坐標系中的坐標，以此作參照來確立工件原點的位置。若已將各軸移到工

32、作區(qū)內(nèi)某位置，其屏幕顯示當前刀具在機床坐標系中坐標為（x1，y1，z1），此時如果用MDI操作方式執(zhí)行程序指令G92 X0 Y0 Z0，就會在系統(tǒng)內(nèi)部建立工件坐標系，屏幕上將顯示出工件原點在機床坐標系中的坐標為（x1，y1，z1），按F9顯示方式坐標系工件坐標系，將正文區(qū)切換到顯示工件坐標系，則顯示當前刀具在工件坐標系中的坐標為（0，0，0）；如果執(zhí)行程序指令G92 X x2 Y y2 Z z2，則顯示出工件原點在機床坐標系中的坐標為（x1-x2，y1-y2，z1-z2），切換到工件坐標系顯示，則顯示當前刀具在工件坐標系中的坐標為（x2，y2，z2）。在整個程序運行時執(zhí)行G92指令的結(jié)果和此一

33、樣，再執(zhí)行G92指令時又將建立新的工件坐標系。如前所述，在執(zhí)行含G92指令的程序前，必須進行對刀操作，確保由G92指令建立的工件坐標系原點的位置和編程時設(shè)定的程序原點的位置一致。（2）用G54G59來預(yù)置設(shè)定工件坐標系在機床控制系統(tǒng)中，還可用G54G59指令在6個預(yù)定的工件坐標系中選擇當前工件坐標系。當工件尺寸很多且相對具有多個不同的標注基準時，可將其中幾個基準點在機床坐標系中的坐標值通過MDI方式預(yù)先輸入到系統(tǒng)中，作為G54G59的坐標原點，系統(tǒng)將自動記憶這些點。一旦程序執(zhí)行到G54G59指令之一，則該工件坐標系原點即為當前程序原點，后續(xù)程序段中的絕對坐標均為相對此程序原點的值。例如圖3-1

34、3所示從A-B-C-D行走路線，可編程如下：N10 G54 G00 G90 X30.0 Y40.0 快速移到G54中的A點N15 G59 將G59置為當前工件坐標系 N20 G00 X30.0 Y30.0 移到G59中的B點N25 G52 X45.0 Y15.0 在當前工件坐標系G59中建立局部坐標系G52圖3-13 工件坐標系設(shè)定N30 G00 G90 X35.0 Y20.0 移到G52中的C點N35 G53 X35.0 Y35.0 移到G53（機械坐標系）中的D點.圖3-14 預(yù)置工件坐標系的設(shè)定執(zhí)行N10程序段時，系統(tǒng)會先選定G54坐標系作為當前工件坐標系，然后再執(zhí)行G00移動到該坐標系

35、中的A點。執(zhí)行N15程序段時，系統(tǒng)又會選擇G59坐標系作為當前工件坐標系。執(zhí)行N20時，機床就會移到剛指定的G59坐標系中的B點。執(zhí)行N25時將在當前工件坐標系G59中建立局部坐標系G52，G52后所跟的坐標值是G52的原點在當前坐標系中的坐標。執(zhí)行N30時，刀具將移到局部坐標系G52中的C點。G53是直接按機床坐標系編程，執(zhí)行N35時，將移到機床坐標系中的D點。但G53指令只對本程序段有效，后續(xù)程序段如不指定其它坐標系的話，當前有效坐標系還是屬于G59中的局部坐標系G52。予置工件坐標系G54G59的設(shè)定可在MDI方式菜單中選按“坐標系F3”，切換到工件坐標系G54設(shè)定屏幕，如果欲將當前位置

36、點設(shè)為G54的零點，可根據(jù)屏幕右上角顯示的當前點在機床坐標系中的坐標值數(shù)據(jù)，在MDI命令行輸入該數(shù)值后回車，則屏幕顯示如圖3-14所示。如要予置G55G59，可使用翻頁鍵切換到相應(yīng)的頁面，再在MDI命令行輸入其原點坐標即可。工件原點預(yù)置好后，可按“F5重新對刀”，系統(tǒng)自動切換到MDI操作屏，鍵入G54后按循環(huán)啟動執(zhí)行，則當前工件坐標系就切換到了G54，同樣可以將G55、G56G59等置為當前工件坐標系，右下部“工件坐標零點”處也將隨著顯示當前工件原點在機床坐標系中的坐標。關(guān)于G54G59指令與G92指令在使用上的差別，第2章2.2.2中已有介紹，在此不再贅述。一般地，G92不要和G54G59混

37、用。如果需要察看當前刀具的坐標位置數(shù)據(jù)，可隨時按F9彈出顯示方式選擇的上托菜單，從中選擇“坐標系”項，回車后再選擇所需要的坐標方式（機床坐標 / 工件坐標 / 相對坐標）并回車，則在屏幕右上部的坐標數(shù)據(jù)顯示區(qū)就可看到所需的結(jié)果。若正文區(qū)已處于大字符坐標數(shù)據(jù)顯示方式，則其坐標數(shù)據(jù)方式也同樣隨著改變。如果按F9后選擇的是“坐標值”項，則還可獲得“指令位置/實際位置/剩余進給/跟蹤誤差/負載電流”等數(shù)據(jù)內(nèi)容顯示的選擇。3圖形跟蹤顯示圖3-15 圖形跟蹤顯示效果在實際加工及程序空運行校驗時，常常會希望看到加工軌跡的跟蹤顯示，這也可按F9功能進行選擇。在彈出菜單中選擇“顯示模式”菜單項并回車后，可按需要

38、選擇“三維圖形/XY平面/ZX平面/YZ平面/圖形聯(lián)合顯示”等。如圖3-15所示是圖形聯(lián)合跟蹤顯示的效果。3.3 基本功能指令與程序調(diào)試3.3.1 程序中用到的各功能字1G功能（格式：G2 G后可跟2位數(shù)）數(shù)控銑床中常用的G功能指令如表3-2所示：表3-2 數(shù)控銑床的G功能指令代碼組意義代碼組意義代碼組意義*G0001快速點定位G2800回參考點 G5200局部坐標系設(shè)定G01直線插補G29參考點返回G53機床坐標系編程G02順圓插補*G4009刀徑補償取消*G5411工件坐標系1 6 選擇G03逆圓插補 G41刀徑左補償G59G33螺紋切削 G42刀徑右補償G92工件坐標系設(shè)定G04 00暫

39、停延時G4310刀長正補償 G6500宏指令調(diào)用G0700虛軸指定G44刀長負補償 G73G8906鉆、鏜循環(huán)*G1107單段允許*G49刀長補償取消G12單段禁止*G5004縮放關(guān)*G9013絕對坐標編程*G1702XY加工平面G51縮放開 G91增量坐標編程G18ZX加工平面G2403鏡象開*G9414每分鐘進給方式G19YZ加工平面*G25鏡象關(guān)G95每轉(zhuǎn)進給方式G2008英制單位G6805旋轉(zhuǎn)變換G9815回初始平面*G21公制單位*G69旋轉(zhuǎn)取消*G99回參考平面(1) 表內(nèi) 00 組為非模態(tài)指令，只在本程序段內(nèi)有效。其它組為模態(tài)指令，一次指定后持續(xù)有效，直到碰到本組其它代碼。(2)

40、 標有* 的G代碼為數(shù)控系統(tǒng)通電啟動后的默認狀態(tài)。2M功能（格式：M2 M后可跟2位數(shù)）銑削中常用的M功能指令和車削基本相同，請參閱第2章2.3.1。3F、S功能。F功能是用于控制刀具相對于工件的進給速度。速度指令范圍為F024000，采用直接數(shù)值指定法，可由G94、G95分別指定F的單位是mm / min還是mm / r。注意：實際進給速度還受操作面板上進給速度修調(diào)倍率的控制。S功能用于控制帶動刀具旋轉(zhuǎn)的主軸的轉(zhuǎn)速，其后可跟4位數(shù)。由于ZJK7532-1數(shù)控鉆銑床的主軸變速是在停機狀態(tài)下人工進行的，因此寫在程序中的S代碼事實上是用于保證程序完整性的，實際主軸轉(zhuǎn)速并不受其控制。3.3.2 直線

41、和圓弧插補指令1快速定位指令G00和直線進給指令G01格式： G90 (G91) G00 X.Y. Z. G90 (G91) G01 X.Y. Z. F.如圖3-16所示從A到B。其編程計算方法如下：圖 3-16 空間直線移動絕對: G90 G00 X xb Y yb Z zb 增量: G91G00 X(xb-xa) Y(yb-ya) Z(zb-za) 絕對: G90 G01 X xb Y yb Z zb F f 增量: G91 G01 X(xb-xa) Y(yb-ya) Z(zb-za) F f 說明：（1）G00時X、Y、Z三軸同時以各軸的快進速度從當前點開始向目標點移動，一般各軸不能同時

42、到達終點，其行走路線可能為折線。（2）G00時軸移動速度不能由F代碼來指定，只受快速修調(diào)倍率的影響。一般地，G00代碼段只能用于工件外部的空程行走，不能用于切削行程中。（3）G01時，刀具以F指令的進給速度由A向B進行切削運動，并且控制裝置還需要進行插補運算，合理地分配各軸的移動速度，以保證其合成運動方向與直線重合。G01時的實際進給速度等于F指令速度與進給速度修調(diào)倍率的乘積。2圓弧插補指令G02、G03前述G00、G01移動指令既可在平面內(nèi)進行，也可實現(xiàn)三軸聯(lián)動，而圓弧插補只能在某平面內(nèi)進行，因此，若要在某平面內(nèi)進行圓弧插補加工，必須用G17、G18、G19指令事先將該平面設(shè)置為當 前加工平

43、面，否則將會產(chǎn)生錯誤警告?？臻g圓弧曲面的加工，事實上都是轉(zhuǎn)化為一段段的空間直線（或平面圓弧）而進行的。格式: G17G90 (G91) G02(G03) X. Y. R. ( I. J.) F.或 G18G90 (G91) G02(G03) X. Z. R. ( I. K. ) F.圖3-17 平面圓弧插補 G19G90 (G91) G02(G03) Y. Z. R. ( J. K. ) F.如圖3-17（a）所示X-Y平面內(nèi)的圓弧AB，編程計算方法如下：絕對: G17G90 G02 X xb Y yb R r1 F f - R 編程 或 G17G90 G02 X xb Y yb I(x1-x

44、a) J (y1-ya) F f 增量: G91G02 X (xb-xa)Y (yb-ya) R r1 F f 或 G91G02 X(xb-xa)Y(yb-ya)I(x1-xa)J(y1-ya)F f 圖（b）所示弧BC，如果前面已有G17平面設(shè)置指令，則編程計算方法如下：絕對: G90G03 X xc Y yc R r2 Ff -R編程 或 G90G03 X xc Y yc I(x2-xb) J(y2-yb) Ff 增量: G91 G03 X(xc-xb) Y(yc-yb)R r2 F f 或 G91 G03 X(xc-xb) Y(yc-yb) I(x2-xb) J(y2-yb) F f 說

45、明：（1）G02、G03時，刀具相對工件以F指令的進給速度從當前點向終點進行插補加工，G02為順時針方向圓弧插補，G03為逆時針方向圓弧插補。圓弧走向的順逆應(yīng)是從垂直于圓弧加工平面的第三軸的正方向看到的回轉(zhuǎn)方向，如圖3-17(c)所示。（2）圓弧插補既可用圓弧半徑R指令編程，也可用I、J、K指令編程。在同一程序段中I、J、K、R同時指令時，R優(yōu)先，I、J、K指令無效。當用R指令編程時，如果加工圓弧段所對的圓心角為 0180度，R取正值，如果圓心角為180 360度，R則取負值。如圖3-17(b)所示的兩段圓弧，其半徑、端點、走向都相同，但所對的圓心角卻不同，在程序上則僅表現(xiàn)為R值的正負區(qū)別。小

46、圓弧段：G90 G03 X 0 Y 25.0 R 25.0 或：G91 G03 X -25.0 Y 25.0 R 25.0 大圓弧段：G90 G03 X 0 Y 25.0 R -25.0 或：G91 G03 X -25.0 Y 25.0 R -25.0 （3）X、Y、Z同時省略時，表示起、終點重合，若用I、J、K指令圓心，相當于指令了360度的弧，若用R編程時，則表示指令為0度的弧。 G02 (G03) I. 整圓 G02 (G03) R. 不動 （4）無論用絕對還是用相對編程方式，I、J、K都為圓心相對于圓弧起點的坐標增量，為零時可省略。(也有的機床廠家指令I(lǐng)、J、K為起點相對于圓心的坐標增

47、量)（5）機床啟動時默認的加工平面是G17，如果程序中剛開始時所加工的圓弧屬于X-Y平面，則G17可省略，一直到有其它平面內(nèi)的圓弧加工時才指定相應(yīng)的平面設(shè)置指令，再返回到X-Y平面內(nèi)加工圓弧時，則必須指定G17。G17、G18、G19主要用于指定圓弧插補時的加工平面，并不限制G00、G01的移動范圍。如果當前加工平面設(shè)置為G17，同樣可以在G00、G01中指定Z軸的移動。另外，有的機床還可用G02、G03實現(xiàn)空間螺旋線進給，其格式如下： G17G90 (G91) G02(G03) X. Y. R. ( I. J.) Z. F.或 G18G90 (G91) G02(G03) X. Z. R. (

48、 I. K. ) Y. F. G19G90 (G91) G02(G03) Y. Z. R. ( J. K. ) X. F.即在原G02、G03指令格式程序段后部再增加一個與加工平面相垂直的第三軸移動指令，這樣在進行圓弧進給的同時還進行第三軸方向的進給，其合成軌跡就是一空間螺旋線。如圖3-17（d）所示的軌跡，其程序應(yīng)是： G91 G17 G03 X -30.0 Y 30.0 R 30.0 Z 10.0 F100或：G90 G17 G03 X 0 Y 30.0 R 30.0 Z 10.0 F1003.3.3 其它常用指令1G04 -暫停延時格式：G04 P. 單位m s (毫秒) 執(zhí)行此指令時，

49、加工進給將暫停P后所設(shè)定的時間，然后自動開始執(zhí)行下一程序段。機床在執(zhí)行程序時，一般并不等到上一程序段減速到達終點后才開始執(zhí)行下一個程序段，因此，可能導(dǎo)致刀具在拐角處的切削不完整。如果拐角精度要求很嚴，其軌跡必須是直角時，可在拐角處前后兩程序段之間使用暫停指令。暫停動作是等到前一程序段的進給速度達到零之后才開始的。 如：欲停留1.5s時，程序段為：G04 P1500 2段間過渡方式指令G09、G61、G64除用暫停指令來保證兩程序段間的準確連接外，還可用段間過渡指令來實現(xiàn)。（1）準停校驗G09一個包含G09的程序段在終點進給速度減速到0，確認進給電機已經(jīng)到達規(guī)定終點的范圍內(nèi)，然后繼續(xù)進行下個程序

50、段，該功能可用于形成尖銳的棱角。G09是非模態(tài)指令，僅在其被規(guī)定的程序段中有效。（2）精確停止校驗G61在G61后的各程序段的移動指令都要在終點被減速到0，直到遇到G64指令為止，在終點處確定為到位狀態(tài)后繼續(xù)執(zhí)行下個程序段。這樣便可確保實際輪廓和編程輪廓相符。（3）連續(xù)切削過渡G64在G64之后的各程序段直到遇到G61為止，所編程的軸的移動剛開始減速時就開始執(zhí)行下一程序段。因此，加工輪廓轉(zhuǎn)角處時就可能形成圓角過渡，進給速度F越大，則轉(zhuǎn)角就越大。3輸入數(shù)據(jù)單位設(shè)定G20、G21、G22使用G20、G21、G22可分別選擇設(shè)定數(shù)據(jù)輸入單位為英制、公制或脈沖當量。這三個G代碼必須在程序的開頭，坐標系

51、設(shè)定之前，用單獨的程序段來指令。如不指定，默認為G21公制單位。4參考點操作 G28、G29格式： G28 X.Y. Z. 經(jīng)指令中間點再自動回參考點。 G29 X.Y. Z. 從參考點經(jīng)中間點返回指令點。絕對坐標G90編程方式時，G28指令中的XYZ坐標是中間點在當前坐標系中的坐標值，G29指令中的XYZ坐標是從參考點出發(fā)將要移到的目標點在當前坐標系中的坐標值；增量坐標G91編程方式時，G28中指令值為中間點相對于當前位置點的坐標增量，G29中指令值為將要移到的目標點相對于前段G28中指令內(nèi)的中間點的坐標增量。G28、G29指令通常應(yīng)用于換刀前后，在換刀程序前先執(zhí)行G28指令回參考點(換刀點

52、)，執(zhí)行換刀程序后，再用G29指令往新的目標點移動。若各坐標點位置如圖3-18（a）所示，則可編程如下：G90 G28 X x2 Y y2 Z z2 回參考點 或：G91 G28 X (x2-x1) Y (y2-y1) Z (z2-z1) M00 （或TxxM6） 暫停換刀 M00 （或TxxM6）G90 G29 X x3 Y y3 Z z3 返回，到新位置點 G29 X (x3-x2) Y (y3-y2) Z (z3-z2) . . . . . . 關(guān)于G28、G29的執(zhí)行動作及應(yīng)用說明，在數(shù)控車床編程中已有敘述，請參閱第2章2.6.4中的相關(guān)內(nèi)容。（a） （b）圖3-18 自動返回參考點指令由于G28、G29是采用G00一樣的移動方式，其行走軌跡常為折線，較難預(yù)計，因此在使用上經(jīng)常將XY和Z分開來用。先用G28 Z.提刀并回Z軸參考點位置，然后再用G28 X.Y.回到XY方向的參考點，如圖3-18（b）