《工程訓(xùn)練》（第4版）郭永環(huán)升級(jí)課件3-2 數(shù)控加工技術(shù)

3.6數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的指令稱為程序，制作程序的過(guò)程稱為編程。編程的方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。

手工編程圖樣分析工藝處理坐標(biāo)計(jì)算編制程序單輸入程序程序的校驗(yàn)3.6.1數(shù)控編程的格式數(shù)控編程中，程序號(hào)、程序結(jié)束標(biāo)記、程序段是數(shù)控程序都必須具備的三要素，按一定的格式編寫在程序中。程序程序段程序字地址數(shù)字1.程序號(hào)程序號(hào)位于程序的開(kāi)頭，是工件加工程序的代號(hào)或識(shí)別標(biāo)記。程序號(hào)必須單獨(dú)占一程序段。程序號(hào)：OXXXX——字母O后加幾位數(shù)字組成。有些系統(tǒng)如SIEMENS802S系統(tǒng)是兩個(gè)或多個(gè)字母做程序號(hào)，字母后也可加數(shù)字，如ABC.MPF、ABC12.MPF。2.程序結(jié)束標(biāo)記程序結(jié)束標(biāo)記用M代碼表示，必須寫在程序的最后，單獨(dú)占用一個(gè)程序段，代表一個(gè)加工程序的結(jié)束。M02或M30，代表工件加工主程序結(jié)束。M99或M17代表的是子程序的結(jié)束。3.程序段的格式數(shù)控程序的主要組成部分是程序段，由N及后綴的數(shù)字開(kāi)頭，以符號(hào)“；”作為結(jié)束標(biāo)記。完整程序如下：O8018;N10G90G01X100Y100F120S500M03;...;N180M30;4.主程序、子程序數(shù)控程序分為主程序與子程序兩種。子程序的調(diào)用格式：M98P□□□□；作用：調(diào)用子程序O□□□□一次，如N80M98P8101為調(diào)用子程序O8101一次。子程序格式：O8101；子程序號(hào)...；M99；子程序結(jié)束子程序結(jié)束后，自動(dòng)返回主程序，執(zhí)行下一程序段的程序內(nèi)容。3.6.2數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼類型數(shù)控指令代碼準(zhǔn)備功能G代碼輔助功能M代碼進(jìn)給功能F代碼主軸功能S代碼刀具功能T代碼1.準(zhǔn)備功能G代碼使機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令，G代碼由地址碼G后跟二位數(shù)字組成，從G00～G99共100種。G代碼分為模態(tài)代碼（又稱續(xù)效代碼）和非模態(tài)代碼（又稱非續(xù)效代碼）兩類。模態(tài)代碼表示該代碼在一個(gè)程序段被使用后就一直有效，直到出現(xiàn)同組代碼中的其他任一G代碼。同一組的G代碼在同一程序段中不能同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)出現(xiàn)時(shí)只有最后一個(gè)G代碼生效。2.輔助功能M代碼M代碼是控制機(jī)床輔助動(dòng)作的指令，如主軸正反轉(zhuǎn)、停止等。M代碼由地址碼M后跟二位數(shù)字組成，從M00～M99共100種，大多數(shù)為模態(tài)代碼。常用輔助功能M代碼指令見(jiàn)表3-1。M代碼也進(jìn)行分組，如M03、M04、M05為一組；M00、M01為一組；M07、M08、M09屬同一組；程序段結(jié)束標(biāo)記M02或M30、子程序調(diào)用指令M98、子程序結(jié)束標(biāo)記M99等指令應(yīng)占有單獨(dú)的程序段進(jìn)行編程。3.進(jìn)給功能F代碼F代碼是進(jìn)給速度功能代碼，它是模態(tài)代碼，用于指定進(jìn)給速度，單位一般為mm/min，當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)，單位為mm/r。指定方法進(jìn)給速度F1位數(shù)法查表F2位數(shù)法查表直接指令法（常用）F后綴數(shù)字與進(jìn)給方式有關(guān)的準(zhǔn)備功能G代碼：指令含義單位G94每分進(jìn)給率mm/minG95每轉(zhuǎn)進(jìn)給率mm/rG98（FANUC車床）每分進(jìn)給率mm/minG99（FANUC車床）每轉(zhuǎn)進(jìn)給率mm/r4.主軸功能S代碼控制主軸轉(zhuǎn)速的功能稱為主軸功能，即S代碼。用地址S及后綴的數(shù)字來(lái)指令，單位為r/min。指定方法主軸轉(zhuǎn)速S1位數(shù)法查表S2位數(shù)法查表直接指令法s后綴數(shù)字5.刀具功能T代碼指定或選擇刀具的功能稱為刀具功能，即T代碼。用地址T及后綴的數(shù)字來(lái)指令。指定方法功能應(yīng)用T2指定刀具銑床，加工中心T4指定刀具，選擇刀補(bǔ)車床3.6.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的加工和程序編制建立坐標(biāo)系選擇尺寸單位和編程方式確定刀具與切削參數(shù)確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡1.機(jī)床坐標(biāo)系的選擇(G53)指令格式：G53XxYyZz；通過(guò)“回參考點(diǎn)”建立機(jī)床坐標(biāo)系，可以用G53進(jìn)行選用，如上執(zhí)行G53指令可將刀具移動(dòng)到機(jī)床坐標(biāo)系的（x、y、z）點(diǎn)上。G53指令為非模態(tài)代碼，只是單段有效，且必須在機(jī)床進(jìn)行了“回參考點(diǎn)”操作后才能使用。2.工件坐標(biāo)系的建立與選擇指令

1）工件坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系的建立保證了刀具在機(jī)床上的正確運(yùn)動(dòng)，為了簡(jiǎn)化編程，應(yīng)使坐標(biāo)系與零件圖的尺寸基準(zhǔn)相一致，因此不能直接使用機(jī)床坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系就是針對(duì)某一工件，根據(jù)零件圖建立的坐標(biāo)系。2）建立工件坐標(biāo)系建立工件坐標(biāo)系的方法，大多采用通過(guò)手動(dòng)操作各坐標(biāo)軸到某一特定基準(zhǔn)位置進(jìn)行定位，通過(guò)面板操作進(jìn)行，通過(guò)輸入不同的“零點(diǎn)偏置”數(shù)據(jù)，設(shè)定G54～G59六個(gè)不同的工件坐標(biāo)系，直接建立工件坐標(biāo)系?！傲泓c(diǎn)偏置”值就是工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置值。3.6.4尺寸的米制、英制選擇與小數(shù)點(diǎn)輸入

1）米制、英制選擇G70（或G20）指令，選擇英制尺寸，最小單位為0.001in。G71（或G21）指令，選擇米制尺寸，最小單位為0.0001mm。米制、英制選擇指令對(duì)旋轉(zhuǎn)軸無(wú)效，旋轉(zhuǎn)軸單位總是度（deg）。米制、英制選擇指令將影響進(jìn)給速度、刀具補(bǔ)償、工件坐標(biāo)系“零點(diǎn)偏置”值等相關(guān)尺寸單位。所以這一指令應(yīng)編輯在程序的起始程序段中；并且同一程序中不可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2）小數(shù)點(diǎn)輸入通常小數(shù)點(diǎn)輸入方式：輸入方式單位示例不帶小數(shù)點(diǎn)的值數(shù)控機(jī)床最小設(shè)定單位（例如0.001）輸入X10代表0.01mm帶小數(shù)點(diǎn)的值基本單位制單位輸入x10.代表10mm計(jì)算機(jī)小數(shù)點(diǎn)輸入方式：不帶小數(shù)點(diǎn)的值是以基本單位制單位作為輸入單位，即x10.或x10都代表10mm(10in，10deg)。為編輯方便，本章全部程序均采用計(jì)算機(jī)小數(shù)點(diǎn)輸入方式進(jìn)行編寫。3.6.5絕對(duì)、增量式編程G90、G91是同組模態(tài)代碼，可相互取消，在編程過(guò)程中可以根據(jù)需要隨時(shí)轉(zhuǎn)換。G90絕對(duì)式編程以坐標(biāo)原點(diǎn)為基準(zhǔn)給出絕對(duì)位置值G91相對(duì)式編程以刀具位置為基準(zhǔn)，給出相對(duì)移動(dòng)位置值3.6.6基本移動(dòng)指令1）快速定位(G00)指令格式：G00XxYyZz；執(zhí)行G00指令，刀具按照數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的快進(jìn)速度移動(dòng)到終點(diǎn)（x、y、z），快速定位。在絕對(duì)編程方式中，x、y、z代表刀具運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)；在增量編程方式中，x、y、z代表X、Y、Z坐標(biāo)軸移動(dòng)的距離。2）直線插補(bǔ)(G01)指令格式：G01XxYyZzFfG01為模態(tài)代碼，進(jìn)給速度通過(guò)F代碼編程，F(xiàn)代碼亦為模態(tài)代碼，運(yùn)動(dòng)速度為機(jī)床各坐標(biāo)軸的合成速度。刀具移動(dòng)軌跡為連接起點(diǎn)與終點(diǎn)的直線，運(yùn)動(dòng)開(kāi)始階段與接近終點(diǎn)的過(guò)程，各坐標(biāo)軸都能自動(dòng)進(jìn)行加、減速。移動(dòng)過(guò)程中可以進(jìn)行切削加工。3）加工平面的選擇(G17、G18、G19)數(shù)控加工中，根據(jù)工件坐標(biāo)系選擇加工表面。加工表面指令有G17、G18、G19。指令加工表面作為默認(rèn)平面所在系統(tǒng)G17XOY數(shù)控銑床G18XOZ數(shù)控車床G19YOZ/4）圓弧插補(bǔ)(G02、G03)G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令；G03為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令。G02、G03均為模態(tài)代碼。指令格式Ⅰ：G17G02XxYyIiJjFf；（XOY平面圓弧插補(bǔ)）G18G02XxZzIiKkFf；（XOZ平面圓弧插補(bǔ)）G19G02YyZzJjKkFf；（YOZ平面圓弧插補(bǔ)）指令格式Ⅱ：G17G02XxYyRrFf；（XOY平面圓弧插補(bǔ)）G18G02XxZzRrFf；（XOZ平面圓弧插補(bǔ)）G19G02YyZzRrFf；（YOZ平面圓弧插補(bǔ)）格式Ⅰ中i、j、k用于指定圓弧插補(bǔ)圓心，無(wú)論是絕對(duì)式編程還是增量式編程，其必須是圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的增量距離，可能是正值，也可能是負(fù)值。格式Ⅱ中，用r指定圓弧半徑，為了區(qū)分不同的圓弧，規(guī)定對(duì)于小于等于180°的圓弧，r為正值；大于180°的圓弧，r為負(fù)值；加工整圓（360°）時(shí)，采用格式Ⅰ方式編程。5）程序暫停(G04)指令格式：G04XxG04指令可以使程序進(jìn)入暫停狀態(tài)，即機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)暫停，其余工作狀態(tài)（如主軸）保持不變。G04為非模態(tài)代碼，只在單程序段有效。暫停時(shí)間通過(guò)編程設(shè)定。指令格式中的x在G04指令中，指定的是暫停時(shí)間，單位可以使s或ms。3.6.7刀具補(bǔ)償指令1.刀具半徑補(bǔ)償指令(G40、G41、G42)刀具半徑補(bǔ)償就是根據(jù)刀具半徑和編程工件輪廓，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算刀具中心點(diǎn)移動(dòng)軌跡的功能。采用刀具半徑補(bǔ)償功能的目的，是為簡(jiǎn)化編程過(guò)程中坐標(biāo)數(shù)值計(jì)算的工作量。1）指定刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒ň幊虝r(shí)指定刀具補(bǔ)償號(hào)（D代碼）選擇“刀具偏置值”存儲(chǔ)器，這一方法適用所有數(shù)控鏜、銑與加工中心。編程時(shí)通過(guò)刀具T代碼指令的附加位選擇（如T0102中的02），不需要再選擇“刀具偏置值”存儲(chǔ)器，此方法適用數(shù)控車床。2）刀具快速移動(dòng)時(shí)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)母袷紾00G41X□□□□Y□□□□（D□□）；（數(shù)控車床不需要D代碼）或G00G42X□□□□Y□□□□（D□□）在切削進(jìn)給時(shí)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償?shù)母袷剑篏01G41X□□□□Y□□□□（D□□）；或G01G42X□□□□Y□□□□（D□□）指令定義解釋G41刀具半徑左補(bǔ)償沿刀具移動(dòng)方向，刀具在工件左側(cè)G42刀具半徑右補(bǔ)償沿刀具移動(dòng)方向，刀具在工件右側(cè)G40刀具半徑補(bǔ)償取消/2.刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令(G43、G44、G49)數(shù)控車床的刀尖補(bǔ)償，在輸入“刀具偏置值”、選擇“刀具偏置”存儲(chǔ)器號(hào)后，即能生效。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令格式：G43Z□□□□H□□；G44Z□□□□H□□；G43是選擇Z向移動(dòng)距離與“刀具偏置值”相加；G44是選擇Z向移動(dòng)距離與“刀具偏置值”相減。G43、G44都是模態(tài)代碼，G49是取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)闹噶睢?.7數(shù)控機(jī)床加工數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。數(shù)控加工過(guò)程包括編寫加工程序、輸入程序、程序譯碼與運(yùn)算處理、刀具補(bǔ)償與插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制與機(jī)床加工等。3.7.1數(shù)控車床加工數(shù)控車床主要用于軸類和盤、套類回轉(zhuǎn)體工件的加工。數(shù)控車床加工精度高，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，加工過(guò)程中能夠自動(dòng)變速，其加工范圍比普通機(jī)床更寬。1.SIEMENS802S系統(tǒng)數(shù)控車床加工1）準(zhǔn)備功能指令SIEMENS802S數(shù)控系統(tǒng)的G代碼功能見(jiàn)表3-2。數(shù)控車床有直徑編程、半徑編程兩種方式，一般常采用直徑編程方式，編程中絕對(duì)，相對(duì)尺寸轉(zhuǎn)換時(shí)，相對(duì)尺寸一般采用變地址U、W方式實(shí)現(xiàn)。絕對(duì)和相對(duì)尺寸在程序中可以混編。2）可編程的零點(diǎn)偏置：G158。指令格式：G158X…Z…；如果工件在不同的位置有重復(fù)出現(xiàn)的形狀或結(jié)構(gòu)；或者選用了新的參考，在這樣的情況下就需要使用可編程的零點(diǎn)偏置。由此就產(chǎn)生一個(gè)當(dāng)前工件坐標(biāo)系，新輸入的尺寸均是在該坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)尺寸。3）恒螺距螺紋切削：G33。指令格式：G33Z…K…;該格式為圓柱螺紋編程格式，其中，K為螺距，單位為mm/r。G33指令可以加工恒螺距螺紋的類型：圓柱螺紋、圓錐螺紋、外螺紋/內(nèi)螺紋、單頭螺紋和多頭螺紋、多段連續(xù)螺紋。螺紋左旋/右旋由主軸轉(zhuǎn)向指令M03/M04指令實(shí)現(xiàn)。4）固定循環(huán)指令在SIEMENS802S數(shù)控車床編程時(shí)，為簡(jiǎn)化編程數(shù)控系統(tǒng)，廠家將一些復(fù)雜、重復(fù)的機(jī)床動(dòng)作編寫為L(zhǎng)CYC…標(biāo)準(zhǔn)固定循環(huán)指令，方便操作者編程，要求在調(diào)用固定循環(huán)指令之前G23（直徑編程）指令必須有效。常用標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)指令如表3-3。2.FANUCOi系統(tǒng)數(shù)控車床加工1）準(zhǔn)備功能指令準(zhǔn)備功能指令如表3-4所示。2）螺紋車削指令螺紋切削進(jìn)給速度（mm/r）指令格式：G32/G76/G92F_；其中，F(xiàn)_為指定螺紋的螺距。3）單一固定循環(huán)指令利用單一固定循環(huán)可以將一系列連續(xù)的動(dòng)作，如“切入→切削→退刀→返回”，用一個(gè)循環(huán)指令完成。指令格式：G90/G94X(U)_Z(W)_F_；4）復(fù)合循環(huán)(G70～G76)運(yùn)用復(fù)合循環(huán)G代碼，只需指定精車加工路線和粗車加工的背吃刀量，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)計(jì)算出粗加工路線和加工次數(shù)，因此可大大簡(jiǎn)化編程。3.7.2數(shù)控銑床加工與數(shù)控車床等相比較，數(shù)控銑床能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，控制刀具按數(shù)控程序規(guī)定的平面或空間軌跡運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜輪廓的工件連續(xù)加工。數(shù)控銑床主軸部件具有自動(dòng)緊刀、松刀裝置，能快速完成刀具裝卸，主軸部件剛度高、能傳遞較大扭矩帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。數(shù)控銑床采用的數(shù)控系統(tǒng)種類較多，下面介紹BEIJINGFANUCOi-MC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控銑床加工。1.準(zhǔn)備功能BEIJINGFANUCOi-MC數(shù)控系統(tǒng)常用G代碼及功能見(jiàn)表3-5。2.孔加工固定循環(huán)指令固定循環(huán)通常是用含有G功能的一個(gè)程序段完成用多個(gè)程序段指令才能完成的加工動(dòng)作，使程序得以簡(jiǎn)化。其常用參數(shù)的含義見(jiàn)表3-6。3.7.3數(shù)控銑削加工中心加工加工中心是一種裝備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。應(yīng)用加工中心加工工件可減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整時(shí)間，具有較好的加工一致性、較高生產(chǎn)率、較好的質(zhì)量穩(wěn)定性。由于裝備了自動(dòng)換刀裝置和刀庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，編程中可以使用M06指令換刀，采用主、子程序編程。編程中安排M00暫停指令進(jìn)行工件粗、精加工尺寸測(cè)量，便于實(shí)時(shí)調(diào)整刀具補(bǔ)償值，保