第3章 數(shù)控銑床的操作與編程

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3.2對(duì)刀調(diào)整及坐標(biāo)系設(shè)定3.3基本功能指令與程序調(diào)試3.4刀具補(bǔ)償及程序調(diào)試3.5綜合銑削加工技術(shù)思考與練習(xí)題3.1.1數(shù)控銑床的類型及基本組成1．?dāng)?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(dòng)量數(shù)字化后，可得到高的加工精度，可進(jìn)行較高速度的仿形加工。進(jìn)給速度僅受刀具和材料的影響。(2)數(shù)控?fù)u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(dòng)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(dòng)指令簡(jiǎn)易數(shù)控型、直線點(diǎn)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(dāng)然，這類機(jī)床基本都具有鉆、鏜加工的能力。3.1數(shù)控銑床及其組成(4)數(shù)控龍門銑床。工作臺(tái)寬度在630mm以上的數(shù)控銑床，多采用龍門式布局。其功能向加工中心靠近，用于大工件、大平面的加工。此外，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(duì)立式數(shù)控銑床而言，若按Z軸方向運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)形式又可有工作臺(tái)升降式和刀具升降式(固定工作臺(tái))。立式升降臺(tái)數(shù)控銑床由于受工作臺(tái)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(chǎng)合。當(dāng)垂直工作行程較小時(shí)，則常用刀具升降的固定工作臺(tái)式數(shù)控銑床，刀具主軸在小范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其剛性較容易保證。若按數(shù)控裝置控制的軸數(shù)，可有兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)和三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)之分。若有特定要求，還可考慮加進(jìn)一個(gè)回轉(zhuǎn)的A坐標(biāo)或C坐標(biāo)，即增加一個(gè)數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。這時(shí)機(jī)床應(yīng)相應(yīng)地配制成四坐標(biāo)控制系統(tǒng)。

2．?dāng)?shù)控銑床的結(jié)構(gòu)組成圖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(jī)床的主要部件有床身、銑頭、主軸、縱向工作臺(tái)(X軸)、橫向床鞍(Y軸)、可調(diào)升降臺(tái)(手動(dòng))、液壓與氣動(dòng)控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等。作為數(shù)控機(jī)床的特征部件有X、Y、Z(刀具)各進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)用伺服電機(jī)、行程限位及保護(hù)開關(guān)、數(shù)控操作面板及其控制臺(tái)。伺服電機(jī)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)。圖3-1XK5032型數(shù)控銑床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(biāo)數(shù)控銑床(可選配FANUC3MA/10M/11M/12M等多種CNC系統(tǒng))，并可加第四軸。機(jī)床具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)空間直線插補(bǔ)功能，還有刀具補(bǔ)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(dòng)工作循環(huán)等工作，可用于加工各種形狀復(fù)雜的凸輪、樣板和模具零件。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(jì)型數(shù)控銑床，機(jī)床構(gòu)成如圖3-2所示。主要由個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC機(jī))、控制接口柜、機(jī)械操作面板、冷卻供液系統(tǒng)和機(jī)床本體等部分組成。各進(jìn)給軸用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，是典型的開環(huán)控制機(jī)床，采用通用PC機(jī)和華中數(shù)控公司開發(fā)的HCNC－M控制軟件直接聯(lián)機(jī)控制，功能基本和XK5032數(shù)控銑床類同。圖3-2ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床3.1.2數(shù)控銑床的傳動(dòng)及速度控制圖3-3所示為XK5032型數(shù)控銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。該機(jī)床主傳動(dòng)采用專用的無級(jí)調(diào)速主電動(dòng)機(jī)，由皮帶輪將運(yùn)動(dòng)傳至主軸。主軸轉(zhuǎn)速分為高低兩擋，通過更換帶輪的方法來實(shí)現(xiàn)換擋。當(dāng)換上(96.52mm/(127mm的帶輪時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為80～4500r/min(高速擋)，當(dāng)換上(71.12mm/(162.56mm的帶輪時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為45～2600r/min(低速擋)。每擋內(nèi)的轉(zhuǎn)速選擇可由程序中的S指令給定，也可由手動(dòng)操作執(zhí)行。圖3-3XK5032型數(shù)控銑的傳動(dòng)系統(tǒng)圖工作臺(tái)的縱向(X軸)和橫向(Y軸)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主軸套筒的垂直(Z軸)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，都是由各自的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別通過同步齒形帶傳給滾珠絲杠，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。各軸的進(jìn)給速度范圍是5～2500mm/min，各軸的快進(jìn)速度為5000mm/min。當(dāng)然，實(shí)際移動(dòng)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(dòng)是由主電機(jī)經(jīng)三級(jí)齒輪傳動(dòng)傳遞到主軸，采用傳統(tǒng)的齒輪箱及其機(jī)械式的換擋變速方式，換擋變速應(yīng)在機(jī)床停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)靠手工進(jìn)行。主軸轉(zhuǎn)速范圍為85～1600r/min，共有6級(jí)變化，見表3-1。可通過改變主軸箱正面的高低擋(H、L)及各擋級(jí)數(shù)(1、2、3級(jí))來實(shí)現(xiàn)。表3-1ZJK7532-1型數(shù)控鉆銑床的主軸轉(zhuǎn)速X、Y、Z各進(jìn)給軸均由步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)絲桿完成各個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Z軸運(yùn)動(dòng)是整個(gè)銑頭(包括主電機(jī)及主傳動(dòng)系統(tǒng))一起進(jìn)行的。ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床的主要技術(shù)參數(shù)為：工作臺(tái)工作面積 240×480mm2 工作臺(tái)縱向最大行程(X軸) 400mm 工作臺(tái)橫向最大行程(Y軸) 220mm 銑頭升降臺(tái)最大行程(Z軸) 480mm 主軸孔錐度 莫氏3號(hào)最大鉆孔直徑 32mm 最大平銑刀直徑 50mm 最大立銑刀直徑 28mm 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 6主軸轉(zhuǎn)速范圍 85～1600r/min各軸最大快移速度 1500mm/min最小設(shè)定單位 0.001mm編程尺寸范圍 (99999.999mm聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 3插補(bǔ)功能 直線(空間)、圓弧(平面)參考點(diǎn)功能 有3.1.3操作面板及其基本控制功能圖3-4ZJK7532－1型數(shù)控鉆銑床的機(jī)械操作面板通過各操作開關(guān)可實(shí)現(xiàn)以下控制功能：(1)電源開關(guān)。合上機(jī)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(dòng)電源、主電機(jī)電源才能接通。(2)急停按鈕。機(jī)床操作過程中，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下此按鈕，進(jìn)給及主軸運(yùn)行立即停止，CNC進(jìn)入急停狀態(tài)。緊急情況解除后，順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)機(jī)床操作選擇處于自動(dòng)、單段、點(diǎn)動(dòng)、步進(jìn)(增量)和回參考點(diǎn)五種方式。(4)增量倍率與進(jìn)給修調(diào)開關(guān)。MDI方式及自動(dòng)運(yùn)行方式下可通過此開關(guān)設(shè)定進(jìn)給速度修調(diào)倍率(共有×10、×30、×50、×80、×100、×140六擋)。若程序指令為F200，倍率開關(guān)處于×30擋，則實(shí)際進(jìn)給速度為200×30(=60mm/min。步進(jìn)方式下，可通過此開關(guān)設(shè)定增量進(jìn)給倍率(共有×1、×10、×100、×100四擋)。若此開關(guān)處于×100擋，則每次按壓軸移動(dòng)方向按鈕一次，拖板在相應(yīng)的方向移動(dòng)0.1mm(即100個(gè)設(shè)定單位)。(5)軸移動(dòng)方向按鈕(+X、?X、+Y、?Y、+Z、?Z)。在手動(dòng)或步進(jìn)方式下，按下此六個(gè)按鈕之一，各軸將分別在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生位移，手動(dòng)方式時(shí)拖板作連續(xù)位移直到松開為止，其實(shí)際移動(dòng)速度等于系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的快移速度乘進(jìn)給速度修調(diào)倍率。在步進(jìn)方式下，每按下后再釋放某按鈕一次，該拖板即在對(duì)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(dòng)方式下，若同時(shí)按快移按鈕和某個(gè)軸移動(dòng)方向按鈕，則在對(duì)應(yīng)軸方向上，將無視進(jìn)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)生位移。(7)循環(huán)啟動(dòng)。在自動(dòng)加工功能菜單下，當(dāng)選擇并調(diào)入需要運(yùn)行的加工程序后，再置工作方式開關(guān)于“自動(dòng)”方式，然后按下此按鈕(按鈕燈亮)，即開始自動(dòng)執(zhí)行程序指令。機(jī)床進(jìn)給軸將以程序指令的速度移動(dòng)。(8)進(jìn)給保持。在自動(dòng)運(yùn)行過程中，按下此按鈕(按鈕燈亮)，機(jī)床運(yùn)動(dòng)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(dòng)”按鈕，則系統(tǒng)將繼續(xù)運(yùn)行。注意，若暫停期間按過主軸停轉(zhuǎn)的話，繼續(xù)運(yùn)行前，必須先啟動(dòng)主軸；否則，將有引發(fā)事故的可能。(9)機(jī)床鎖住。在自動(dòng)運(yùn)行開始前，將此鈕按下，再按“循環(huán)啟動(dòng)”執(zhí)行程序，則送往機(jī)械側(cè)的控制信息將被截?cái)?，機(jī)械部分不動(dòng)。數(shù)控裝置內(nèi)部在照常進(jìn)行控制運(yùn)算，同時(shí)CRT顯示信息也在變化。這一功能主要用于校驗(yàn)程序，檢查語法錯(cuò)誤。注：①即使是G28、G29指令，機(jī)床也不運(yùn)動(dòng)。②機(jī)床輔助功能指令依然有效。③在自動(dòng)運(yùn)行過程中，再按下此按鈕，機(jī)床鎖住無效。④在鎖住運(yùn)行過程中，欲彈起此按鈕以解除機(jī)床鎖住亦無效。(10)MST鎖住。在自動(dòng)運(yùn)行之前，按下此鈕，則程序中的所有M、S、T指令均無效。(11)Z軸鎖住。在自動(dòng)運(yùn)行開始前，按下此按鈕后，再循環(huán)啟動(dòng)，則往Z軸去的控制信息被截?cái)啵琙軸不動(dòng)，但數(shù)控運(yùn)算和CRT顯示照常。(12)超程解除按鈕。當(dāng)某進(jìn)給軸沿某一方向持續(xù)移動(dòng)而碰到行程硬限位保護(hù)開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)即處于超程報(bào)警保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)若要退出此保護(hù)狀態(tài)，必須置方式開關(guān)于“手動(dòng)”方式，在按住此按鈕的同時(shí)，再按壓該軸的反方向移動(dòng)按鍵，向相反的方向移動(dòng)方可。(13)冷卻開關(guān)。按下此按鈕，供液電機(jī)啟動(dòng)，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(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)鈕內(nèi)指示燈點(diǎn)亮。(15)主軸停轉(zhuǎn)。按下此按鈕，主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止，同時(shí)鈕內(nèi)指示燈點(diǎn)亮。(16)主軸反轉(zhuǎn)。按下此按鈕，主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)鈕內(nèi)指示燈點(diǎn)亮。此外，在面板左上方，還有一些指示燈指示系統(tǒng)的各種狀態(tài)。例如，電源有無的指示，是否聯(lián)機(jī)的指示，報(bào)警狀態(tài)的指示和回參考點(diǎn)的指示等。3.1.4控制軟件界面與菜單結(jié)構(gòu)圖3-5控制軟件環(huán)境界面(1)加工方式。顯示系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行方式。隨著機(jī)械操作面板上的工作方式選擇開關(guān)的切換而改變。加工方式有自動(dòng)、校驗(yàn)、手動(dòng)、步進(jìn)、急停和手動(dòng)回參考點(diǎn)等。(2)加工程序。顯示自動(dòng)加工時(shí)，當(dāng)前正在執(zhí)行的程序行內(nèi)容并隨程序的運(yùn)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。在編輯程序時(shí)，主要用于顯示程序內(nèi)容。在自動(dòng)加工或校驗(yàn)時(shí)，可按F9功能鍵切換顯示狀態(tài)，如顯示程序(正文)、指令坐標(biāo)(大字符)和監(jiān)控圖形等。(4)命令行。主要用于MDI命令行形式時(shí)手動(dòng)輸入一行程序指令的顯示區(qū)。此外，也用作一些參數(shù)數(shù)據(jù)輸入設(shè)定時(shí)的緩沖顯示以及系統(tǒng)報(bào)警信息等的顯示。(5)菜單區(qū)。菜單區(qū)顯示各菜單功能選項(xiàng)，并提示相應(yīng)的操作用功能鍵。(6)運(yùn)行程序索引。顯示當(dāng)前自動(dòng)運(yùn)行的程序號(hào)和程序行號(hào)。N后的數(shù)據(jù)，只有在程序中使用書寫了程序行號(hào)N指令時(shí)才會(huì)改變?yōu)橄鄳?yīng)的顯示；否則，固定顯示為N0000。(7)坐標(biāo)數(shù)據(jù)顯示。用于顯示X、Y、Z的坐標(biāo)值及當(dāng)前的進(jìn)給速度F值。坐標(biāo)值內(nèi)容可根據(jù)需要選定為：指令位置/實(shí)際位置/剩余進(jìn)給/跟蹤誤差/負(fù)載電流和機(jī)床坐標(biāo)/工件坐標(biāo)/相對(duì)坐標(biāo)。(8)輔助機(jī)能。顯示程序運(yùn)行過程中當(dāng)前M、S、T指令的模態(tài)值。控制軟件的各個(gè)功能基本上是通過切換菜單，選擇相應(yīng)的功能按鍵(F1～F10)而啟動(dòng)執(zhí)行的。系統(tǒng)按功能特點(diǎn)將主菜單分為基本功能和擴(kuò)展功能兩部分，整個(gè)系統(tǒng)菜單結(jié)構(gòu)見附錄C。每次啟動(dòng)控制軟件時(shí)，都處于基本功能的主菜單下；按F10功能鍵，即切換到擴(kuò)展功能的主菜單；在擴(kuò)展功能菜單下按F10鍵，則又可切換返回到基本功能主菜單。在基本和擴(kuò)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(jìn)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(duì)應(yīng)的功能。整個(gè)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(duì)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(shí)候都可按需要修改設(shè)定顯示方式。3.2對(duì)刀調(diào)整及坐標(biāo)系設(shè)定3.2.1數(shù)控銑床的位置調(diào)整數(shù)控銑床的位置調(diào)整以ZJK7532－1數(shù)控鉆銑床、HCNC－1M系統(tǒng)為例講述。

1．手動(dòng)回參考點(diǎn)參考點(diǎn)是用于確定機(jī)床坐標(biāo)系的參照點(diǎn)，也是用于對(duì)各機(jī)械位置進(jìn)行精度校準(zhǔn)的點(diǎn)。當(dāng)機(jī)床因意外斷電、緊急制動(dòng)等原因停機(jī)而重啟動(dòng)時(shí)，嚴(yán)格地講應(yīng)該是每次開機(jī)啟動(dòng)后，都應(yīng)該先對(duì)機(jī)床各軸進(jìn)行手動(dòng)回參考點(diǎn)的操作，重新進(jìn)行一次位置校準(zhǔn)。手動(dòng)回參考點(diǎn)的操作步驟如下：(1)確保機(jī)床通電且與PC電腦聯(lián)機(jī)完成(已啟動(dòng)控制軟件)，將機(jī)床操作面板上的工作方式開關(guān)置于手動(dòng)回參考點(diǎn)的位置上。(2)分別按壓+X、+Y、+Z軸移動(dòng)方向按鈕一下，則系統(tǒng)即控制機(jī)床自動(dòng)往參考點(diǎn)位置處快速移動(dòng)，當(dāng)快到達(dá)參考點(diǎn)附近時(shí)，各軸自動(dòng)減速，再慢慢趨近直至到達(dá)參考點(diǎn)后停下。(3)到達(dá)參考點(diǎn)后，機(jī)床面板上回參考點(diǎn)指示燈點(diǎn)亮。此時(shí)，顯示屏上顯示參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(0，0，0)。本機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床各軸行程極限點(diǎn)(機(jī)床原點(diǎn))是接近重合的，參考點(diǎn)就在行程極限點(diǎn)內(nèi)側(cè)附近。如果在回參考點(diǎn)之前，機(jī)器已經(jīng)在參考點(diǎn)位置之外，則必須先手動(dòng)移至內(nèi)側(cè)后，再進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作；否則，就會(huì)引發(fā)超程報(bào)警。當(dāng)工作方式開關(guān)不在回參考點(diǎn)位置上時(shí)，各軸往參考點(diǎn)附近移動(dòng)時(shí)將不會(huì)自動(dòng)減速，到達(dá)時(shí)就可能滑出參考點(diǎn)或行程極限的邊界之外，并引發(fā)超程報(bào)警。

2．手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給和增量進(jìn)給將面板上的工作方式開關(guān)撥到“點(diǎn)動(dòng)”位置后，按壓軸移動(dòng)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(dòng)速度，可旋動(dòng)進(jìn)給速度修調(diào)倍率開關(guān)，則實(shí)際移動(dòng)速度等于系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的快移速度乘進(jìn)給速度修調(diào)倍率。若同時(shí)按快移按鈕和某個(gè)軸移動(dòng)方向按鈕，則在對(duì)應(yīng)軸方向上，將無視進(jìn)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。將面板上的工作方式開關(guān)撥到“步進(jìn)”位置，將增量倍率選擇開關(guān)(亦即進(jìn)給修調(diào)開關(guān))設(shè)定于(×1、×10、×100、×1000)四擋之一的位置。每次按壓/松開軸移動(dòng)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?cè)隽窟M(jìn)給倍率值，可得到所期望的精確位移。當(dāng)需要用手動(dòng)方法產(chǎn)生較大范圍的精確移動(dòng)時(shí)，可先采用手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給(點(diǎn)動(dòng))的方法移近目標(biāo)后，再改用增量進(jìn)給的方法精確調(diào)整到指定目標(biāo)處。點(diǎn)動(dòng)和步進(jìn)既可用于空程移動(dòng)，也可進(jìn)行銑削加工。

3．MDI操作MDI是指命令行形式的程序執(zhí)行方法，它可以從計(jì)算機(jī)鍵盤接受一行程序指令，并能立即執(zhí)行。采用MDI操作可進(jìn)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鍵進(jìn)入MDI運(yùn)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(dāng)前的模態(tài)數(shù)據(jù)。命令行出現(xiàn)光標(biāo)，等待鍵入MDI程序指令。圖3-6MDI操作屏幕畫頁面(3)可用鍵盤在光標(biāo)處輸入整段程序(如G90G01X10.0Y10.0Z10.0F100)，也可一個(gè)功能字一個(gè)功能字地輸入，輸完后按回車鍵，則各功能字?jǐn)?shù)據(jù)存入相應(yīng)的地址，且顯示在正文區(qū)對(duì)應(yīng)位置處。若系統(tǒng)當(dāng)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?jǐn)?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(jìn)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(dòng)”擋；然后，按壓操作面板上的“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，即可開始執(zhí)行MDI程序功能。若MDI程序運(yùn)行中途需要停止運(yùn)行，可按功能鍵F1。如果在進(jìn)行MDI運(yùn)行時(shí)，已經(jīng)有程序正在自動(dòng)運(yùn)行，則系統(tǒng)會(huì)提示不能實(shí)施MDI運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)MDI程序運(yùn)行完成后，系統(tǒng)將自動(dòng)清除剛執(zhí)行的功能數(shù)據(jù)，等待輸入下一個(gè)運(yùn)行程序段。3.2.2鉆銑用刀具及對(duì)刀1．鉆銑用刀具在數(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。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(dá)100以上)和槍鉆、絲錐、鉸刀等。(2)鏜削刀具。鏜削工具分鏜孔刀(粗鏜、精鏜)和鏜止口刀等。(3)銑削刀具。銑削工具分面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。若按安裝連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)和機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀片(采用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)刀柄夾持轉(zhuǎn)接后與主軸錐孔聯(lián)接。如圖3-7所示，刀具系統(tǒng)通常由拉釘、刀柄和鉆銑刀具等組成。圖3-7鉆銑常用刀具構(gòu)成

2．對(duì)刀數(shù)控銑床的對(duì)刀內(nèi)容包括基準(zhǔn)刀具的對(duì)刀和各個(gè)刀具相對(duì)偏差的測(cè)定兩部分。對(duì)刀時(shí)，先從某零件加工所用到的眾多刀具中選取一把作為基準(zhǔn)刀具，進(jìn)行對(duì)刀操作；再分別測(cè)出其他各個(gè)刀具與基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)的位置偏差值，如長度、直徑等。這樣就不必對(duì)每把刀具都去做對(duì)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(duì)該刀具進(jìn)行對(duì)刀操作即可。如果所要換的刀具是加工暫停時(shí)臨時(shí)手工換上的，則該刀具的對(duì)刀也只需要測(cè)定出其與基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)的相對(duì)偏差，再將偏差值存入刀具數(shù)據(jù)庫。有關(guān)多把刀具偏差設(shè)定及意義，將在刀具補(bǔ)償內(nèi)容中說明，下面僅對(duì)基準(zhǔn)刀具的對(duì)刀操作進(jìn)行說明。當(dāng)工件以及基準(zhǔn)刀具(或?qū)Φ豆ぞ?都安裝好后，可按下述步驟進(jìn)行對(duì)刀操作。先將方式開關(guān)置于“回參考點(diǎn)”位置，分別按+X、+Y、+Z方向按鍵令機(jī)床進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，此時(shí)屏幕將顯示對(duì)刀參照點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。若機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)重合，則坐標(biāo)顯示為(0，0，0)。1)以毛坯孔或外形的對(duì)稱中心為對(duì)刀位置點(diǎn)①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(dòng)操作使錐軸逐漸靠近基準(zhǔn)孔的中心，手壓移動(dòng)Z軸，使其能在孔中上下輕松移動(dòng)，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)值，即為所找孔中心的位置。圖3-8定心錐軸找孔中心圖3-9百分表找孔中心②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(jī)床主軸端面上，手動(dòng)或低速旋轉(zhuǎn)主軸。然后，手動(dòng)操作使旋轉(zhuǎn)的表頭依X、Y、Z的順序逐漸靠近被測(cè)表面，用步進(jìn)移動(dòng)方式，逐步降低步進(jìn)增量倍率，調(diào)整移動(dòng)X、Y位置，使得表頭旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，其指針的跳動(dòng)量在允許的對(duì)刀誤差內(nèi)(如0.02mm)，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)值，即為所找孔中心的位置。③用尋邊器找毛坯對(duì)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(gè)固定的電位差，當(dāng)觸頭與金屬工件接觸時(shí)，即通過床身形成回路電流，尋邊器上的指示燈就被點(diǎn)亮；逐步降低步進(jìn)增量，使觸頭與工件表面處于極限接觸(進(jìn)一步即點(diǎn)亮，退一步則熄滅)，即認(rèn)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(duì)的兩側(cè)表面，記下對(duì)應(yīng)的X1、X2、Y1、Y2坐標(biāo)值，則對(duì)稱中心在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)應(yīng)是((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)。圖3-10尋邊器找對(duì)稱中心2)以毛坯相互垂直的基準(zhǔn)邊線的交點(diǎn)為對(duì)刀位置點(diǎn)圖3-11對(duì)刀操作時(shí)的坐標(biāo)位置關(guān)系①按X、Y軸移動(dòng)方向鍵，令刀具或?qū)み吰饕频焦ぜ?或右)側(cè)空位的上方。再讓刀具下行，最后調(diào)整移動(dòng)X軸，使刀具圓周刃口接觸工件的左(或右)側(cè)面，記下此時(shí)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)xa。然后按X軸移動(dòng)方向鍵使刀具離開工件左(或右)側(cè)面。②用同樣的方法調(diào)整移動(dòng)到刀具圓周刃口接觸工件的前(或后)側(cè)面，記下此時(shí)的Y坐標(biāo)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(yuǎn)離工件的位置。③如果已知刀具或?qū)み吰鞯闹睆綖镈，則基準(zhǔn)邊線交點(diǎn)處的坐標(biāo)應(yīng)為3)刀具Z向?qū)Φ懂?dāng)對(duì)刀工具中心(即主軸中心)在X、Y方向上的對(duì)刀完成后，可取下對(duì)刀工具，換上基準(zhǔn)刀具，進(jìn)行Z向?qū)Φ恫僮?。Z向?qū)Φ饵c(diǎn)通常都是以工件的上下表面為基準(zhǔn)的，這可利用Z向設(shè)定器進(jìn)行精確對(duì)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(diǎn)，則當(dāng)?shù)毒呦卤砻媾cZ向設(shè)定器接觸致指示燈亮?xí)r，刀具在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)應(yīng)為Z=100，即可使用G92Z100.0來聲明。圖3-12Z向?qū)Φ对O(shè)定如圖3-11所示，假定編程原點(diǎn)(或工件原點(diǎn))預(yù)設(shè)定在距對(duì)刀用的基準(zhǔn)表面距離分別為xb，yb，zb的位置處。若將刀具刀位點(diǎn)置于對(duì)刀基準(zhǔn)面的交匯處，則此時(shí)刀具刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(xb，yb，zb)。如前所述，它在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)應(yīng)為 。此時(shí)，若用MDI執(zhí)行G92，即可建立起所需的工件坐標(biāo)系。此外，也可先將刀具移到某一位置處，記下此時(shí)屏幕上顯示的該位置在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值；然后，換算出此位置處刀具刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；再將所算出的X、Y、Z坐標(biāo)值填入程序中G92指令內(nèi)；在保持當(dāng)前刀具位置不移動(dòng)的情況下去運(yùn)行程序，同樣可達(dá)到對(duì)刀的目的。在實(shí)際操作中，當(dāng)需要用多把刀具加工同一工件時(shí)，常常是在不裝刀具的情況下進(jìn)行對(duì)刀的。這時(shí)，常以刀座底面中心為基準(zhǔn)刀具的刀位點(diǎn)先進(jìn)行對(duì)刀；然后，分別測(cè)出各刀具實(shí)際刀位點(diǎn)相對(duì)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(shí)由刀具補(bǔ)償指令功能來實(shí)現(xiàn)各刀具位置的自動(dòng)調(diào)整。3.2.3機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)定1．參考點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系有關(guān)數(shù)控銑床坐標(biāo)軸方向的確定已在第1章進(jìn)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(yùn)動(dòng)是由工作臺(tái)拖板移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，Z軸方向則是由刀具主軸上下移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)按壓+X軸方向鍵時(shí)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)拖板向左移動(dòng)；按壓+Y軸方向鍵時(shí)，所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)拖板向前移動(dòng)，亦相當(dāng)于是刀具相對(duì)工作臺(tái)(工件)向后移動(dòng)。按壓+Z軸方向鍵時(shí)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)就是刀具主軸向上移動(dòng)(遠(yuǎn)離工作臺(tái)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(diǎn)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(diǎn)位置的設(shè)定并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)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(diǎn)均設(shè)在對(duì)應(yīng)軸的正向行程極限處；而X軸向參考點(diǎn)的位置則有的設(shè)在正向行程極限處，有的卻設(shè)在負(fù)向行程極限處。然而，不管廠家怎樣設(shè)置，參考點(diǎn)的位置在出廠時(shí)就應(yīng)已調(diào)整并固定好，用戶不得隨意改動(dòng)；否則，加工運(yùn)行精度將無法保證。當(dāng)經(jīng)過手動(dòng)回參考點(diǎn)后，屏幕即顯示此時(shí)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)(0，0，0)，即該銑床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合。(當(dāng)然在實(shí)際機(jī)床中，也有的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)并不重合，此類機(jī)床在參考點(diǎn)處的機(jī)床坐標(biāo)顯示就不是0。)對(duì)參考點(diǎn)為正向行程極限的機(jī)床而言，工作區(qū)內(nèi)的刀位點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)均為負(fù)值；對(duì)參考點(diǎn)為負(fù)向行程極限的軸來說，正常工作區(qū)內(nèi)的點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中該軸對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)均為正值。

2．工件坐標(biāo)系機(jī)床的工件坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸的方向和機(jī)床坐標(biāo)系一致，工件坐標(biāo)系可通過執(zhí)行程序指令G92X...Y...Z...來建立或用G54～G59指令來預(yù)置。1)用G92指令建立工件坐標(biāo)系格式：G92X...Y...Z...G92指令的意義就是聲明當(dāng)前刀具刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，以此作參照來確立工件原點(diǎn)的位置。若已將各軸移到工作區(qū)內(nèi)某位置，其屏幕顯示當(dāng)前刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中坐標(biāo)為(x1,?y1,?z1)。此時(shí)，如果用MDI操作方式執(zhí)行程序指令G92X0Y0Z0，就會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)部建立工件坐標(biāo)系，屏幕上將顯示出工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(x1，y1，z1)，按F9鍵顯示方式→坐標(biāo)系→工件坐標(biāo)系，將正文區(qū)切換到顯示工件坐標(biāo)系，則顯示當(dāng)前刀具在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(0，0，0)；如果執(zhí)行程序指令G92Xx2Yy2Zz2，則顯示出工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(x1?x2，y1?y2，z1?z2)；如切換到工件坐標(biāo)系顯示，則顯示當(dāng)前刀具在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(x2，y2，z2)。在整個(gè)程序運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行G92指令的結(jié)果和此一樣；再執(zhí)行G92指令時(shí)又將建立新的工件坐標(biāo)系。如前所述，在執(zhí)行含G92指令的程序前，必須進(jìn)行對(duì)刀操作，確保由G92指令建立的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置和編程時(shí)設(shè)定的程序原點(diǎn)的位置一致。2)用G54～G59來預(yù)置設(shè)定工件坐標(biāo)系在機(jī)床控制系統(tǒng)中，還可用G54～G59指令在6個(gè)預(yù)定的工件坐標(biāo)系中選擇當(dāng)前工件坐標(biāo)系。當(dāng)工件尺寸很多且相對(duì)具有多個(gè)不同的標(biāo)注基準(zhǔn)時(shí)，可將其中幾個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，通過MDI方式預(yù)先輸入到系統(tǒng)中，作為G54～G59的坐標(biāo)原點(diǎn)，系統(tǒng)將自動(dòng)記憶這些點(diǎn)。一旦程序執(zhí)行到G54～G59指令之一時(shí)，則該工件坐標(biāo)系原點(diǎn)即為當(dāng)前程序原點(diǎn)，后續(xù)程序段中的絕對(duì)坐標(biāo)均為相對(duì)此程序原點(diǎn)的值。例如，圖3-13所示從A－B－C－D行走路線，可編程如下：N10G54G00G90X30.0Y40.0 快速移到G54中的A點(diǎn)N15G59 將G59置為當(dāng)前工件坐標(biāo)系N20G00X30.0Y30.0 移到G59中的B點(diǎn)N25G52X45.0Y15.0在當(dāng)前工件坐標(biāo)系G59中，建立局部坐標(biāo)系G52N30G00G90X35.0Y20.0 移到G52中的C點(diǎn)N35G53X35.0Y35.0 移到G53(機(jī)械坐標(biāo)系)中的D點(diǎn)...圖3-13工件坐標(biāo)系設(shè)定執(zhí)行N10程序段時(shí)，系統(tǒng)會(huì)先選定G54坐標(biāo)系作為當(dāng)前工件坐標(biāo)系；然后，再執(zhí)行G00移動(dòng)到該坐標(biāo)系中的A點(diǎn)。執(zhí)行N15程序段時(shí)，系統(tǒng)又會(huì)選擇G59坐標(biāo)系作為當(dāng)前工件坐標(biāo)系。執(zhí)行N20時(shí)，機(jī)床就會(huì)移到剛指定的G59坐標(biāo)系中的B點(diǎn)。執(zhí)行N25時(shí)，將在當(dāng)前工件坐標(biāo)系G59中建立局部坐標(biāo)系G52，G52后所跟的坐標(biāo)值，是G52的原點(diǎn)在當(dāng)前坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。執(zhí)行N30時(shí)，刀具將移到局部坐標(biāo)系G52中的C點(diǎn)。G53是直接按機(jī)床坐標(biāo)系編程。執(zhí)行N35時(shí)，工具將移到機(jī)床坐標(biāo)系中的D點(diǎn)。但G53指令只對(duì)本程序段有效，后續(xù)程序段如不指定其他坐標(biāo)系的話，當(dāng)前有效坐標(biāo)系還是屬于G59中的局部坐標(biāo)系G52。預(yù)置工件坐標(biāo)系G54～G59的設(shè)定，可在MDI方式菜單中選按“坐標(biāo)系F3”，切換到工件坐標(biāo)系G54設(shè)定屏幕。如果欲將當(dāng)前位置點(diǎn)設(shè)為G54的零點(diǎn)，可根據(jù)屏幕右上角顯示的當(dāng)前點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)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。如要預(yù)置G55～G59，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(diǎn)坐標(biāo)即可。工件原點(diǎn)預(yù)置好后，可按“F5重新對(duì)刀”，系統(tǒng)自動(dòng)切換到MDI操作屏，鍵入G54后按循環(huán)啟動(dòng)執(zhí)行，則當(dāng)前工件坐標(biāo)系就切換到了G54。同樣，可以將G55、G56～G59等置為當(dāng)前工件坐標(biāo)系，右下部“工件坐標(biāo)零點(diǎn)”處也將隨著顯示當(dāng)前工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。關(guān)于G54～G59指令與G92指令在使用上的差別，在2.2.2節(jié)中已有介紹，一般地，G92不要和G54～G59混用。如果需要察看當(dāng)前刀具的坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)，可隨時(shí)按F9鍵彈出顯示方式選擇的上托菜單，從中選擇“坐標(biāo)系”項(xiàng)，回車后再選擇所需要的坐標(biāo)方式(機(jī)床坐標(biāo)/工件坐標(biāo)/相對(duì)坐標(biāo))并回車，則在屏幕右上部的坐標(biāo)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(biāo)數(shù)據(jù)顯示方式，則其坐標(biāo)數(shù)據(jù)方式也同樣隨著改變。如果按F9鍵后選擇的是“坐標(biāo)值”項(xiàng)，則還可獲得“指令位置/實(shí)際位置/剩余進(jìn)給/跟蹤誤差/負(fù)載電流”等數(shù)據(jù)內(nèi)容顯示的選擇。圖3-14預(yù)置工件坐標(biāo)系的設(shè)定

3．圖形跟蹤顯示在實(shí)際加工和程序空運(yùn)行校驗(yàn)時(shí)，常常希望看到加工軌跡的跟蹤顯示，這也可按F9功能鍵進(jìn)行選擇。在彈出菜單中，選擇“顯示模式”菜單項(xiàng)并回車后，可按需要選擇“三維圖形/XY平面/ZX平面/YZ平面/圖形聯(lián)合顯示”等。圖3-15所示是圖形聯(lián)合跟蹤顯示的效果。圖3-15圖形跟蹤顯示效果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1．G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

2．M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(qǐng)參閱第2章2.3.1節(jié)。

3．F、S功能F功能是用于控制刀具相對(duì)于工件的進(jìn)給速度。速度指令范圍為F0～24000，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(shí)際進(jìn)給速度還受操作面板上進(jìn)給速度修調(diào)倍率的控制。S功能用于控制帶動(dòng)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(jī)狀態(tài)下人工進(jìn)行的，因此，寫在程序中的S代碼事實(shí)上是用于保證程序完整性的，實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速并不受其控制。3.3.2直線和圓弧插補(bǔ)指令1．快速定位指令G00和直線進(jìn)給指令G01格式：G90(G91)G00X...Y...Z...G90(G91)G01X...Y...Z...F...如圖3-16所示，空間直線移動(dòng)從A到B。其編程計(jì)算方法如下：絕對(duì)：G90G00XxbYybZzb

增量：G91G00X(xb?xa)Y(yb?ya)Z(zb?za)

絕對(duì)：G90G01XxbYybZzbFf增量：G91G01X(xb?xa)Y(yb?ya)Z(zb?za)Ff圖3-16空間直線移動(dòng)說明：(1)G00時(shí)X、Y、Z三軸同時(shí)以各軸的快進(jìn)速度從當(dāng)前點(diǎn)開始向目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)。一般各軸不能同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，其行走路線可能為折線。(2)G00時(shí)軸移動(dòng)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(shí)，刀具以F指令的進(jìn)給速度由A向B進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng),并且控制裝置還需要進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，合理地分配各軸的移動(dòng)速度，以保證其合成運(yùn)動(dòng)方向與直線重合。G01時(shí)的實(shí)際進(jìn)給速度等于F指令速度與進(jìn)給速度修調(diào)倍率的乘積。

2．圓弧插補(bǔ)指令G02、G03前述G00、G01移動(dòng)指令既可在平面內(nèi)進(jìn)行，也可實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)，而圓弧插補(bǔ)只能在某平面內(nèi)進(jìn)行，因此，若要在某平面內(nèi)進(jìn)行圓弧插補(bǔ)加工，必須用G17、G18、G19指令事先將該平面設(shè)置為當(dāng)前加工平面；否則將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤警告。事實(shí)上，空間圓弧曲面的加工都是轉(zhuǎn)化為一段段的空間直線(或平面圓弧)而進(jìn)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...G19G90(G91)G02(G03)Y...Z...R...(J...K...)F...圖3-17平面圓弧插補(bǔ)圖3-17(a)所示為XY平面內(nèi)的圓弧AB，編程計(jì)算方法如下：絕對(duì)：G17G90G02XxbYybRr1Ff－R編程或G17G90G02XxbYybI(x1?xa)J(y1?ya)Ff增量：G91G02X(xb?xa)Y(yb?ya)Rr1Ff或G91G02X(xb?xa)Y(yb?ya)I(x1?xa)J(y1?ya)Ff圖(b)所示弧BC，如果前面已有G17平面設(shè)置指令，則編程計(jì)算方法如下：絕對(duì)：G90G03XxcYycRr2Ff－R編程或G90G03XxcYycI(x2?xb)J(y2?yb)Ff增量：G91G03X(xc?xb)Y(yc?yb)Rr2Ff或G91G03X(xc?xb)Y(yc?yb)I(x2?xb)J(y2?yb)Ff

說明：(1)在G02、G03指令時(shí)，刀具相對(duì)工件以F指令的進(jìn)給速度從當(dāng)前點(diǎn)向終點(diǎn)進(jìn)行插補(bǔ)加工，G02為順時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)，G03為逆時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)。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(bǔ)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(shí)指令時(shí)，R優(yōu)先，I、J、K指令無效。當(dāng)用R指令編程時(shí)，如果加工圓弧段所對(duì)的圓心角為0°～180°，R取正值；如果圓心角為180°～360°，R則取負(fù)值。如圖3-17(b)所示的兩段圓弧，其半徑、端點(diǎn)、走向都相同，但所對(duì)的圓心角卻不同，在程序上則僅表現(xiàn)為R值的正負(fù)區(qū)別。小圓弧段：G90G03X0Y25.0R25.0 或：G91G03X?25.0Y25.0R25.0大圓弧段：G90G03X0Y25.0R?25.0 或：G91G03X?25.0Y25.0R?25.0(3)X、Y、Z同時(shí)省略時(shí)，表示起、終點(diǎn)重合；若用I、J、K指令圓心，相當(dāng)于指令了360°的?。蝗粲肦編程時(shí)，則表示指令為0°的弧。G02(G03)I...整圓G02(G03)R...不動(dòng)(4)無論用絕對(duì)還是用相對(duì)編程方式，I、J、K都為圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量，為零時(shí)可省略。(也有的機(jī)床廠家指令I(lǐng)、J、K為起點(diǎn)相對(duì)于圓心的坐標(biāo)增量。)(5)機(jī)床啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)的加工平面是G17。如果程序中剛開始時(shí)所加工的圓弧屬于XY平面，則G17可省略，一直到有其他平面內(nèi)的圓弧加工時(shí)才指定相應(yīng)的平面設(shè)置指令；再返回到XY平面內(nèi)加工圓弧時(shí)，則必須指定G17。G17、G18、G19主要用于指定圓弧插補(bǔ)時(shí)的加工平面，并不限制G00、G01的移動(dòng)范圍。如果當(dāng)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(dòng)。此外，有的機(jī)床還可用G02、G03實(shí)現(xiàn)空間螺旋線進(jìn)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...(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(gè)與加工平面相垂直的第三軸移動(dòng)指令，這樣在進(jìn)行圓弧進(jìn)給的同時(shí)還進(jìn)行第三軸方向的進(jìn)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：G91G17G03X?30.0Y30.0R30.0Z10.0F100或G90G17G03X0Y30.0R30.0Z10.0F1003.3.3其他常用指令1．G04——暫停延時(shí)格式：G04P...，單位ms(毫秒)。執(zhí)行此指令時(shí)，加工進(jìn)給將暫停P后所設(shè)定的時(shí)間，然后自動(dòng)開始執(zhí)行下一程序段。機(jī)床在執(zhí)行程序時(shí)，一般并不等到上一程序段減速到達(dá)終點(diǎn)后才開始執(zhí)行下一個(gè)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(yán)，其軌跡必須是直角時(shí)，可在拐角處前后兩程序段之間使用暫停指令。暫停動(dòng)作是等到前一程序段的進(jìn)給速度達(dá)到零之后才開始的。例如：欲停留1.5s時(shí)，程序段為：G04P1500。

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(zhǔn)確連接外，還可用段間過渡指令來實(shí)現(xiàn)。1)準(zhǔn)停校驗(yàn)G09一個(gè)包含G09的程序段在終點(diǎn)進(jìn)給速度減速到0，確認(rèn)進(jìn)給電機(jī)已經(jīng)到達(dá)規(guī)定終點(diǎn)的范圍內(nèi)，然后繼續(xù)進(jìn)行下個(gè)程序段。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(yàn)G61在G61后的各程序段的移動(dòng)指令都要在終點(diǎn)被減速到0，直到遇到G64指令為止。在終點(diǎn)處確定為到位狀態(tài)后繼續(xù)執(zhí)行下個(gè)程序段，這樣便可確保實(shí)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(dòng)剛開始減速時(shí)就開始執(zhí)行下一程序段。因此，加工輪廓轉(zhuǎn)角處時(shí)就可能形成圓角過渡；進(jìn)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(dāng)量。這三個(gè)G代碼必須在程序的開頭，坐標(biāo)系設(shè)定之前，用單獨(dú)的程序段來指定。如不指定，默認(rèn)為G21公制單位。

4．參考點(diǎn)操作G28、G29格式：G28X...Y...Z...經(jīng)指令中間點(diǎn)再自動(dòng)回參考點(diǎn)。G29X...Y...Z...從參考點(diǎn)經(jīng)中間點(diǎn)返回指令點(diǎn)。絕對(duì)坐標(biāo)G90編程方式時(shí)，G28指令中的XYZ坐標(biāo)是中間點(diǎn)在當(dāng)前坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。G29指令中的XYZ坐標(biāo)是從參考點(diǎn)出發(fā)將要移到的目標(biāo)點(diǎn)在當(dāng)前坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。增量坐標(biāo)G91編程方式時(shí)，G28中指令值為中間點(diǎn)相對(duì)于當(dāng)前位置點(diǎn)的坐標(biāo)增量；G29中指令值為將要移到的目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于前段G28中指令內(nèi)的中間點(diǎn)的坐標(biāo)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(diǎn)(換刀點(diǎn))；執(zhí)行換刀程序后，再用G29指令往新的目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)。若各坐標(biāo)點(diǎn)位置如圖3-18(a)所示，則可編程如下：G90G28Xx2Yy2Zz2 回參考點(diǎn) M00(或TxxM6) 暫停換刀 G90G29Xx3Yy3Zz3 返回，到新位置點(diǎn) … …或 G91G28X(x2?x1)Y(y2?y1)Z(z2?z1) M00(或TxxM6) G29X(x3?x2)Y(y3?y2)Z(z3?z2) …關(guān)于G28、G29的執(zhí)行動(dòng)作及應(yīng)用說明，在數(shù)控車床編程中已有敘述，請(qǐng)參閱2.6.4節(jié)中的相關(guān)內(nèi)容。由于G28、G29是采用G00一樣的移動(dòng)方式，其行走軌跡常為折線，較難預(yù)計(jì)，因此在使用上經(jīng)常將XY和Z分開來用。先用G28Z...提刀并回Z軸參考點(diǎn)位置，然后再用G28X...Y...回到XY方向的參考點(diǎn)，如圖3-18(b)所示。自動(dòng)編程軟件往往采用G91G28Z0；G91G28X0Y0；以當(dāng)前點(diǎn)為中間點(diǎn)的方式生成程序。圖3-18自動(dòng)返回參考點(diǎn)指令3.3.4編程實(shí)例與上機(jī)調(diào)試1．程序?qū)嵗龑?shí)例1外形輪廓的銑削。如圖3-19(a)所示零件，以中間(30的孔定位加工外形輪廓，在不考慮刀具尺寸補(bǔ)償?shù)那闆r下。圖3-19銑削加工零件圖例編程如下：實(shí)例2銑槽與鉆孔。如圖3-19(b)所示零件，以外形定位，加工內(nèi)槽和鉆凸耳處的四個(gè)圓孔。為保證鉆孔質(zhì)量，整個(gè)零件采用先銑槽后鉆孔的順序。內(nèi)槽銑削使用(10mm的銑刀，先采用行切方法(雙向切削)去除大部分材料，整個(gè)周邊留單邊0.5mm的余量；最后，采用環(huán)切的方法加工整個(gè)內(nèi)槽周邊。整個(gè)內(nèi)槽銑切的位置點(diǎn)關(guān)系及路線安排如圖3-20所示。圖3-20銑槽路線安排編程如下：程序內(nèi)容含義%0002G92X150.0Y160.0Z120.0G90G00X-34.5Y34.5Z30.0S200M03G01Z10.0F50N100G91G01X19.0Y-7.5X-19.0Y-7.5主程序號(hào)建立工件坐標(biāo)系，工件零點(diǎn)在對(duì)稱中心絕對(duì)值方式，快速移到槽內(nèi)銑削起點(diǎn)的正上方快速下刀至距工件上表面5mm處進(jìn)給下刀至槽底部，進(jìn)給速度50mm/s橫向進(jìn)給，增量方式，右移19mm(行切開始)下移7.5左移19下移7.5N110X69.0Y-4.0X-69.0G90X-19.5G91Y-6.5N120X39.0Y-6.5X-39.0Y-6.5X39.0Y-6.5X-39.0Y-5.0X-15.0右移69，銑至寬槽處下移4左移69絕對(duì)值方式，往回移至X=-19.5處，準(zhǔn)備向下進(jìn)給增量值方式，下移6.5右移39，銑槽的中腰部下移6.5左移39下移6.5右移39下移6.5左移39下移5左移15N130X69.0Y-4.0X-69.0Y-7.5N140X19.0Y-7.5X-19.0N150G01Z15.0G00X50.0G01Z-15.0N160X19.0Y7.5X-19.0右移69(重復(fù)15mm)，銑下部寬槽下移4左移69下移7.5右移19，銑左下部窄槽下移7.5左移19向上抬刀15快速右移至右下角窄槽區(qū)下刀進(jìn)給至槽底部右移19上移7.5左移19N170G90Y27.0N180X34.5Y34.5X15.5N190G91G01X-0.5Y0.5F20N200X20.0Y-20.0X-15.0Y-30.0X15.0Y-20.0X-20.0Y15.0X-30.0絕對(duì)值方式，向上進(jìn)給移動(dòng)到右上角窄槽區(qū)右移至X=34.5處(右端)上移至Y=34.5處左移至X=15.5處(內(nèi)槽粗銑完畢，行切結(jié)束)增量方式，進(jìn)給至刀刃接近右上角頂部直線段的左端點(diǎn)處右移20，開始沿順時(shí)針方向?qū)χ苓呥M(jìn)行環(huán)切…Y-15.0X-20.0Y20.0X15.0Y30.0X?15.0Y20.0X20.0Y-15.0X30.0N210Y15.0N220G90G01Z30.0M05G28Z120.0G28X150.0Y160.0N230M00內(nèi)槽周邊銑切的最后一刀，環(huán)切結(jié)束抬刀至距工件上表面5mm的上部，主軸停Z軸先返回參考點(diǎn)X、Y方向返回參考點(diǎn)暫停程序運(yùn)行，準(zhǔn)備進(jìn)行手動(dòng)換刀。N240G90G00X35.0Y0 Z30.0S1200M03N250G01Z10.0F10G04P1500G00Z30.0X0Y35.0N260G01Z-2.0G00Z30.0X-35.0Y0N270G01Z15.0G00Z30.0X0Y-35.0快速移至孔K1的正上方快速下刀至距工件上表面5mm的安全平面高度處，主軸正轉(zhuǎn)工進(jìn)鉆孔，進(jìn)給速度10mm/s孔底暫停1.5s快速提刀至安全平面高度快移至孔K2的孔位上方鉆孔K2提刀至安全平面快移至孔K3的上方鉆孔K3提刀至安全平面快移至孔K4的上方N280G01Z-2.0G28Z120.0G28X150.0Y160.0M05M30鉆孔K4提刀并返回Z軸參考點(diǎn)所在平面高度返回X、Y方向參考點(diǎn)主軸停，程序結(jié)束并復(fù)位

2．程序輸入與編輯(使用HCNC－1M系統(tǒng))

方法一用通用的文本編輯器，在其中輸入編輯程序。程序編寫完成后保存為以“O”開頭的文件名，最好不帶后綴。

方法二可直接在控制軟件環(huán)境中進(jìn)行。按壓對(duì)應(yīng)功能鍵及回車，執(zhí)行基本功能主菜單中的“程序編輯F2”→“選擇編輯程序F2”→“磁盤程序F1”后，系統(tǒng)彈出一文件列表對(duì)話框，如圖3-21所示。按TAB鍵移光標(biāo)到文件名欄(藍(lán)色加亮)后回車，輸入文件名Oxxxx即可，然后開始輸入編輯程序，程序編寫完成后按F4鍵“保存程序”。若要編輯已有的舊程序，可在已有文件列表中移光標(biāo)鍵選擇所要編輯的程序文件即可。圖3-21文件選擇對(duì)話框如果已調(diào)入過一個(gè)編輯程序后發(fā)現(xiàn)不是所需的，要改調(diào)其他的程序，則必須對(duì)當(dāng)前程序做修改動(dòng)作(如加個(gè)回車)，然后再按F2“選擇編輯程序”，在彈出的信息框時(shí)選“不保存N”后，即可重復(fù)上述操作。銑床數(shù)控系統(tǒng)要求程序內(nèi)容必須以“%”作為開頭的第一個(gè)字符，其后可跟四位數(shù)字；否則程序不能運(yùn)行。每一程序行行尾以回車作結(jié)束，程序中應(yīng)盡量避免寫入系統(tǒng)不能識(shí)別的指令，不允許出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)字母，或缺少字母的連續(xù)兩組數(shù)字。編寫好的程序存成文件時(shí)，文件名必須是以“O”作首字母，后跟四位數(shù)字，最好不帶后綴。編輯過程中所用到的操作鍵基本上就是PC機(jī)鍵盤上的編輯鍵，另外系統(tǒng)還定義了F6為整行刪除鍵，用于刪除當(dāng)前光標(biāo)所在行；定義F7、F8、F9鍵為定位查找替換功能鍵，用于在程序中查找指定的字符串(可在命令行輸入指定要查找的字符串)，找到后即將光標(biāo)定位于該處，可用于快速定位編輯修改。

3．程序調(diào)用要想調(diào)入你已編寫好的加工用程序，應(yīng)在基本功能主菜單下按“自動(dòng)加工F1”－“程序選擇F1”－“磁盤程序”，彈出如圖3-21所示對(duì)話框后，即可在程序文件名列表中移動(dòng)選擇所需程序文件名，選定后回車即可。若當(dāng)前頁沒有你想要的程序，可一直按向右光標(biāo)鍵直至下一屏，或在相應(yīng)的下級(jí)文件夾中尋找。如果程序頭部格式符合要求，調(diào)用成功后，程序內(nèi)容正常顯示。(如果調(diào)用不成功，可能會(huì)是由于程序頭部格式不合規(guī)范所致。)當(dāng)前已調(diào)用或已運(yùn)行過的程序，只要經(jīng)過編輯修改，就必須重新調(diào)用。如果是用G02作程序結(jié)束指令的，程序運(yùn)行完畢后，則需重新調(diào)用程序才可再次運(yùn)行。中途非正常結(jié)束時(shí)，亦需重新調(diào)用。只有執(zhí)行到以G30結(jié)束的程序，才可不需重新調(diào)用而可再次重復(fù)運(yùn)行。

4．程序校驗(yàn)和加工運(yùn)行程序校驗(yàn)主要用于檢查程序中有無語法錯(cuò)誤，或察看程序運(yùn)行的軌跡是否符合要求。其操作步驟是：先調(diào)入欲運(yùn)行的程序，再將工作方式開關(guān)置于“自動(dòng)”方式，在基本功能主菜單下按“自動(dòng)加工F1”－“程序校驗(yàn)F3”，然后按機(jī)床面板上的“循環(huán)啟動(dòng)”鍵即可開始進(jìn)行程序校驗(yàn)。程序校驗(yàn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部按程序順序自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算控制，CRT也不斷顯示當(dāng)前程序執(zhí)行的結(jié)果；若顯示畫面為程序內(nèi)容，則覆蓋當(dāng)前運(yùn)行的程序行的有色光條將隨之滾動(dòng)，如圖3-22所示，但各機(jī)械軸并不產(chǎn)生實(shí)際移動(dòng)。除用于程序結(jié)束的M02、M30指令外，程序中的其他MST指令功能將不被執(zhí)行，但程序校驗(yàn)執(zhí)行過程中，還是可以使用機(jī)床面板上的“進(jìn)給保持”和“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，進(jìn)行暫停和重啟的控制功能。此外，也可以將工作方式開關(guān)置于“單段”方式，然后同樣進(jìn)行程序校驗(yàn)操作。這樣當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，將會(huì)在每一段程序執(zhí)行完后，都自動(dòng)處于進(jìn)給保持的暫停狀態(tài)；只有按一下“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，才可繼續(xù)運(yùn)行下一個(gè)程序段。若想要在程序校驗(yàn)的同時(shí)察看模擬運(yùn)行的軌跡圖形，可在選按“程序校驗(yàn)F3”之后，按“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕之前，先選按“顯示方式F9”－“顯示模式”，再選擇所需的圖形觀察方式，然后再按“循環(huán)啟動(dòng)”鈕。圖3-22程序校驗(yàn)畫面和程序校驗(yàn)不同，加工運(yùn)行時(shí)必然伴隨著各機(jī)械軸的實(shí)際移動(dòng)。事實(shí)上，在裝上工件對(duì)好刀后，真正進(jìn)行加工之前，還必須在伴隨有機(jī)械軸移動(dòng)的情形下進(jìn)行空運(yùn)行調(diào)試，以排除出現(xiàn)機(jī)械軸超程報(bào)警的可能，確保加工運(yùn)行路線在各軸的有效行程范圍之內(nèi)。但有時(shí)在裝上工件后，又不方便進(jìn)行空運(yùn)行調(diào)試，為此，機(jī)床提供了“Z軸鎖住”的功能，可在控制Z軸不產(chǎn)生位移的情形下執(zhí)行程序，以檢驗(yàn)XY平面方向是否有超程現(xiàn)象，這樣就只需靠人工對(duì)程序中有關(guān)Z軸的進(jìn)給進(jìn)行超程檢查。如果在運(yùn)行程序前先按下“機(jī)床鎖住”鈕，則運(yùn)行效果將和程序校驗(yàn)一樣，所有送到機(jī)械各軸的控制運(yùn)動(dòng)將被自動(dòng)截?cái)?，僅在數(shù)控裝置內(nèi)部運(yùn)行；但和校驗(yàn)不同的是，此時(shí)MST功能將受程序控制。加工運(yùn)行的操作步驟是：先調(diào)入程序并對(duì)好刀，將工作方式開關(guān)置于“自動(dòng)”方式，再按機(jī)床上的“循環(huán)啟動(dòng)”鍵即可開始自動(dòng)運(yùn)行。如中途想暫停運(yùn)行，可按機(jī)床面板上的“進(jìn)給保持”鍵，則各軸方向的進(jìn)給將暫時(shí)停止，直至再按“循環(huán)啟動(dòng)”時(shí)便可繼續(xù)執(zhí)行。(按進(jìn)給保持時(shí)主軸并不停轉(zhuǎn)；若想要主軸停轉(zhuǎn)，可按“主軸停轉(zhuǎn)”鍵，但按循環(huán)啟動(dòng)前必須先按“主軸正轉(zhuǎn)”鍵啟動(dòng)主軸。)若想徹底中斷程序的繼續(xù)運(yùn)行，可選按“停止運(yùn)行F7”，在屏幕的命令行中出現(xiàn)“是否退出自動(dòng)運(yùn)行Y/N？”時(shí)，按下“Y”鍵并回車即可；否則，將繼續(xù)程序的運(yùn)行。3.4刀具補(bǔ)償及程序調(diào)試3.4.1刀具半徑補(bǔ)償從上節(jié)的輪廓銑削編程加工調(diào)試實(shí)例可知，系統(tǒng)程序控制的總是讓刀具刀位點(diǎn)行走在程序軌跡上。銑刀的刀位點(diǎn)通常是定在刀具中心上，若編程時(shí)直接按圖紙上的零件輪廓線進(jìn)行，又不考慮刀具半徑補(bǔ)償，則將是刀具中心(刀位點(diǎn))行走軌跡和圖紙上的零件輪廓軌跡重合，這樣由刀具圓周刃口所切削出來的實(shí)際輪廓尺寸，就必然大于或小于圖紙上的零件輪廓尺寸一個(gè)刀具半徑值，因而造成過切或少切現(xiàn)象。為了確保銑削加工出的輪廓符合要求，就必須在圖紙要求輪廓的基礎(chǔ)上，整個(gè)周邊向外或向內(nèi)預(yù)先偏離一個(gè)刀具半徑值，作出一個(gè)刀具刀位點(diǎn)的行走軌跡，求出新的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，然后按這個(gè)新的軌跡進(jìn)行編程(如圖3-23(a)所示)，這就是人工預(yù)刀補(bǔ)編程。上節(jié)的槽形銑削就是這樣編程的。這種人工預(yù)先按所用刀具半徑大小，求算實(shí)際刀具刀位點(diǎn)軌跡的編程方法雖然能夠得到要求的輪廓，但很難直接按圖紙?zhí)峁┑某叽邕M(jìn)行編程，計(jì)算繁雜，計(jì)算量大，并且必須預(yù)先確定刀具直徑大?。划?dāng)更換刀具或刀具磨損后又需重新編程，使用起來極不方便。現(xiàn)在很多數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)自身都提供自動(dòng)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)墓δ?，只需要直接按零件圖紙上的輪廓軌跡進(jìn)行編程，在整個(gè)程序中只在少量的地方加上幾個(gè)刀補(bǔ)開始及刀補(bǔ)解除的代碼指令。這樣無論刀具半徑大小如何變換，無論刀位點(diǎn)定在何處，加工時(shí)都只需要使用同一個(gè)程序或稍作修改，你只需按照實(shí)際刀具使用情況將當(dāng)前刀具半徑值輸入到刀具數(shù)據(jù)庫中即可。在加工運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)將根據(jù)程序中的刀補(bǔ)指令自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的刀具偏置，確保刀具刃口切削出符合要求的輪廓。利用這種機(jī)床自動(dòng)刀補(bǔ)的方法，可大大簡(jiǎn)化計(jì)算及編程工作，并且還可以利用同一個(gè)程序、同一把刀具，通過設(shè)置不同大小的刀具補(bǔ)償半徑值而逐步減少切削余量的方法來達(dá)到粗、精加工的目的，如圖3-23(b)所示。圖3-23刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償指令共有G41、G42、G40三個(gè)。其使用程序格式為： G90(G91)G17G00(G01)G41(G42)X

Y

D

G90(G91)G18G00(G01)G41(G42)X

Z

D

G90(G91)G19G00(G01)G41(G42)Y

Z

D

G90(G91)G17G00(G01)G40X

Y

G90(G91)G18G00(G01)G40X

Z

G90(G91)G19G00(G01)G40Y

Z在進(jìn)行刀徑補(bǔ)償前，必須用G17或G18、G19指定刀徑補(bǔ)償是在哪個(gè)平面上進(jìn)行。平面選擇的切換必須在補(bǔ)償取消的方式下進(jìn)行，否則將產(chǎn)生報(bào)警。刀徑補(bǔ)償指令程序就是在原G00或G01線性移動(dòng)指令的格式上，加上了G41(G42、G40)...D...的指令代碼。其中，G41為刀徑左補(bǔ)償，G42為刀徑右補(bǔ)償，G40為取消(解除)刀徑補(bǔ)償。D為刀具半徑補(bǔ)償寄存器的地址字，在補(bǔ)償寄存器中存有刀具半徑補(bǔ)償值。刀徑補(bǔ)償有D00～D99共100個(gè)地址號(hào)可用。其中，D00已為系統(tǒng)留作取消刀徑補(bǔ)償專用。補(bǔ)償值可在MDI方式下鍵入。X、Y及其坐標(biāo)值還是按G00及G01的格式意義進(jìn)行確定，和不考慮刀補(bǔ)時(shí)一樣編程計(jì)算。所不同的是，無刀補(bǔ)指令時(shí)刀具中心是走在程序路線上；有刀徑補(bǔ)償指令時(shí)刀具中心是走在程序路線的一側(cè)，刀具刃口走在程序路線上。(刀補(bǔ)引入和取消的程序段有所不同。)刀補(bǔ)位置的左右應(yīng)是順著編程軌跡前進(jìn)的方向進(jìn)行判斷的，如圖3-23(c)所示。當(dāng)用G41指令時(shí)，刀具中心將走在編程軌跡前進(jìn)方向的左側(cè)；當(dāng)用G42指令時(shí)，刀具中心將走在編程軌跡前進(jìn)方向的右側(cè)。實(shí)際編程應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)是加工外形還是加工內(nèi)孔以及整個(gè)切削走向等進(jìn)行確定。當(dāng)將刀具半徑設(shè)置為負(fù)值時(shí)，G41和G42的執(zhí)行效果將互相替代。刀徑補(bǔ)償在整個(gè)程序中的應(yīng)用共分刀補(bǔ)引入(初次加載)，刀補(bǔ)方式進(jìn)行中和刀補(bǔ)解除三個(gè)過程。刀補(bǔ)引入是一個(gè)從無到有的漸變過程，從線性軌跡段的起點(diǎn)處開始，刀具中心漸漸往預(yù)定的方向偏移，到達(dá)該線性軌跡段的終點(diǎn)處時(shí)，刀具中心相對(duì)于終點(diǎn)產(chǎn)生一刀具半徑大小的法向偏移。圖3-24所示方形零件輪廓考慮刀補(bǔ)后編寫的程序如下：%0003N1G54G90G17G00M03 由G17指定刀補(bǔ)平面N2G41X20.0Y10.0D01 刀補(bǔ)引入，由G41確定刀補(bǔ)方向，由D01指定刀補(bǔ)大小N3G01Y50.0F100N4X50.0 N5Y20.0N6X10.0N7G00G40X0Y0M05由G40解除刀補(bǔ)N8M30刀補(bǔ)進(jìn)行中圖3-24刀補(bǔ)加載和解除的過程當(dāng)程序運(yùn)行到含刀補(bǔ)引入的程序段N2后，運(yùn)算裝置即同時(shí)先行讀入N3、N4兩段，在N2的終點(diǎn)(N3的起點(diǎn))處，作出一個(gè)矢量，該矢量的方向是與下一段N3的前進(jìn)方向垂直向左(G41)，大小等于刀補(bǔ)D01的值。刀具中心在執(zhí)行這一段(N2段)時(shí)，就移向該矢量的終點(diǎn)。刀補(bǔ)引入指令只能在G00、G01的線性段中進(jìn)行，不能用于G02、G03的圓弧段中。從N3程序段開始轉(zhuǎn)入刀補(bǔ)方式行進(jìn)狀態(tài)。在此狀態(tài)下，G00、G01、G02、G03都可使用。它也是每次都先行讀入兩段，在進(jìn)行偏移計(jì)算后得到刀具中心在該段終點(diǎn)的坐標(biāo)，刀具中心就移向這點(diǎn)。在刀補(bǔ)進(jìn)行過程中，刀具中心的軌跡基本上就是編程輪廓軌跡的平行線，平行間距等于刀補(bǔ)D01的值。由于刀徑補(bǔ)償指令都是模態(tài)指令，因此對(duì)補(bǔ)償進(jìn)行中的程序段而言，如果刀補(bǔ)形式?jīng)]有什么變化的話，可不需再書寫刀補(bǔ)指令。早期的數(shù)控機(jī)床刀具補(bǔ)償功能還不完善，其刀徑補(bǔ)償都是一段一段獨(dú)立計(jì)算的，這時(shí)進(jìn)行中的刀補(bǔ)路線都是從每一段線段起點(diǎn)的法向矢量走到該線段終點(diǎn)的法向矢量處，當(dāng)兩段線間呈尖角過渡時(shí)，這種刀補(bǔ)法的刀補(bǔ)路線將無法自動(dòng)從前段線接續(xù)到下一段線，因而出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。為此，有的控制系統(tǒng)要求預(yù)先對(duì)所有的尖角都進(jìn)行倒圓處理，確保前后之間都能順滑連接。有的控制系統(tǒng)則是在編程時(shí)對(duì)尖角處預(yù)先增加尖角處理指令，將前后兩段線用合理的路線連接起來，比如，F(xiàn)ANUC－3MA控制系統(tǒng)使用的B功能刀補(bǔ)，就是采用尖角圓弧插補(bǔ)G39指令來處理尖角的?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的刀補(bǔ)功能已相當(dāng)完善，如使用C功能刀補(bǔ)的機(jī)床基本上都是采用預(yù)先讀入前后幾段線，進(jìn)行平行偏移計(jì)算，求解出刀具中心偏移線的交點(diǎn)，作為前段線的終點(diǎn)，同時(shí)又是下一段線的起點(diǎn)，從而得到刀補(bǔ)軌跡的。當(dāng)偏移計(jì)算得出的交點(diǎn)與原輪廓轉(zhuǎn)角尖點(diǎn)偏離太遠(yuǎn)時(shí)，則自動(dòng)插入轉(zhuǎn)折型刀具路徑，如圖3-25所示。圖3-25尖角刀補(bǔ)處理刀補(bǔ)解除(取消)則是一個(gè)從有到無的漸變過程，從上一個(gè)具有正常偏移軌跡線段的終點(diǎn)的法向矢量處開始，刀具中心漸漸往本線性軌跡段的終點(diǎn)方向移動(dòng)，到達(dá)該軌跡段的終點(diǎn)處時(shí)，刀具中心相對(duì)于終點(diǎn)的偏移矢量大小為零，即刀具中心就正好落在終點(diǎn)上。當(dāng)?shù)稄窖a(bǔ)償號(hào)采用D00時(shí)，如使用G41(G42)G00(G01)...D00格式時(shí)，相當(dāng)于使用了G40。需要注意的是，刀補(bǔ)的引入和取消要求必須在G00或G01路線段，但在刀補(bǔ)進(jìn)行的中間軌跡線中，還是允許圓弧段軌跡的；在刀補(bǔ)進(jìn)行中的程序段之間不能有任何一個(gè)刀具不移動(dòng)的指令程序段出現(xiàn)；在指定刀補(bǔ)平面執(zhí)行刀補(bǔ)時(shí)，也不能出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)僅第三軸移動(dòng)的指令，否則將可能產(chǎn)生刀補(bǔ)自動(dòng)取消然后又重新啟動(dòng)的刀補(bǔ)過程，因而在繼續(xù)運(yùn)行程序時(shí)出現(xiàn)過切或少切現(xiàn)象。3.4.2刀具長度補(bǔ)償使用刀具長度補(bǔ)償功能，可以在當(dāng)實(shí)際使用刀具與編程時(shí)估計(jì)的刀具長度有出入時(shí)，或刀具磨損后刀具長度變短時(shí)，不需重新改動(dòng)程序或重新進(jìn)行對(duì)刀調(diào)整，僅只需改變刀具數(shù)據(jù)庫中刀具長度補(bǔ)償量即可。刀具長度補(bǔ)償指令有G43、G44和G49三個(gè)，其使用格式如下：G43(G44)G00(G01)Z

H

刀具長度正補(bǔ)償G43、負(fù)補(bǔ)償G44G49G00(G01)Z

取消刀具長度補(bǔ)償在G17的情況下，刀長補(bǔ)償G43、G44只用于Z軸的補(bǔ)償，而對(duì)X軸和Y軸無效。格式中，Z值是屬于G00或G01的程序指令值，同樣有G90和G91兩種編程方式。H為刀長補(bǔ)償號(hào)，它后面的兩位數(shù)字是刀具補(bǔ)償寄存器的地址號(hào)，如H01是指01號(hào)寄存器，在該寄存器中存放刀具長度的補(bǔ)償值。刀長補(bǔ)償號(hào)可用H00～H99來指定。圖3-26刀具長度補(bǔ)償 執(zhí)行G43時(shí)，Z實(shí)際值?=Z指令值?+?(Hxx) 執(zhí)行G44時(shí)，Z實(shí)際值?=Z指令值???(Hxx)其中，(Hxx)是指xx寄存器中的補(bǔ)償量，其值可以是正值或者是負(fù)值。當(dāng)?shù)堕L補(bǔ)償量取負(fù)值時(shí)，G43和G44的功效將互換。刀具長度補(bǔ)償指令通常用在下刀及提刀的直線段程序G00或G01中，使用多把刀具時(shí)，通常是每一把刀具對(duì)應(yīng)一個(gè)刀長補(bǔ)償號(hào)，下刀時(shí)使用G43或G44，該刀具加工結(jié)束后提刀時(shí)使用G49取消刀長補(bǔ)償。如圖3-27所示，編程如下：圖3-27刀長補(bǔ)償實(shí)例設(shè)(H02)=200mm時(shí)：N1G92X0Y0Z0 設(shè)定當(dāng)前點(diǎn)O為程序零點(diǎn)N2G90G00G44Z10.0H02 指定點(diǎn)A，實(shí)到點(diǎn)BN3G01Z?20.0 實(shí)到點(diǎn)CN4Z10.0 實(shí)際返回點(diǎn)BN5G00G49Z0 實(shí)際返回點(diǎn)O...設(shè)(H02)=?200mm時(shí)： N1G92X0Y0Z0 N2G90G00G43Z10.0H02 N3G91G01Z?30.0 N4Z30.0 N5G00G49Z?10.0...從上述程序例中可以看出，使用G43、G44相當(dāng)于平移了Z軸原點(diǎn)，即將坐標(biāo)原點(diǎn)O平移到了O'點(diǎn)處，后續(xù)程序中的Z坐標(biāo)均相對(duì)于O'進(jìn)行計(jì)算。使用G49時(shí)則又將Z軸原點(diǎn)平移回到了O點(diǎn)。同樣地，也可采用G43...H00或G44...H00來替代G49的取消刀具長度補(bǔ)償功能。刀長補(bǔ)償數(shù)據(jù)的設(shè)定如圖3-28所示，將多把刀具中最長或最短的刀具作為基準(zhǔn)刀具，用Z向設(shè)定器對(duì)刀。在保持機(jī)床坐標(biāo)值不變(刀座等高)的情況下，若分別測(cè)得各刀具到工件基準(zhǔn)面的距離為A、B、C，以A為基準(zhǔn)設(shè)