數(shù)控銑床與加工中心編程加工技術(shù)4

第三章數(shù)控銑床與加工中心編程加工技術(shù)§3.6數(shù)控銑床與加工中心程序編制五、刀具與刀具補(bǔ)償1、刀具功能（T功能）2、刀具半徑補(bǔ)償功能3、刀具長度補(bǔ)償功能（H功能)刀具與刀具補(bǔ)償1、刀具功能（T功能） 實(shí)際上，加工中心的編程和數(shù)控銑床編程的不同之處，主要在于增加了用M06和Txx進(jìn)行自動換刀的功能指令，其他都沒有多大的區(qū)別。 M06--自動換刀指令。本指令將驅(qū)動機(jī)械手進(jìn)行換刀動作，不包括刀庫轉(zhuǎn)動的選刀動作。 T功能指令是銑床所不具備的，因?yàn)門指令即Txx，是用以驅(qū)動刀庫電機(jī)帶動刀庫轉(zhuǎn)動而實(shí)施選刀動作的。T指令后跟的兩位數(shù)字，是將要更換的刀具地址號。 在編寫換刀指令前，必須了解加工中心所采用的刀具存儲和選擇原則?！癟01M06”和“M06T01”的區(qū)別：“T01M06”是先執(zhí)行選刀指令T01，再執(zhí)行換刀指令M06?！癕06T01”是先執(zhí)行換刀指令M06，再執(zhí)行選刀指令T01刀具存儲和選擇原則1）固定刀具選擇 這種換刀方式，其刀具號與刀位號是一一對應(yīng)的。其選刀動作和換刀動作無法分開進(jìn)行，故編程上一般用“TxxM06”的形式。 對于不采用機(jī)械手換刀的立、臥式加工中心而言，它們在進(jìn)行換刀動作之時，必須先取下主軸上的刀具，再進(jìn)行刀庫轉(zhuǎn)位的選刀動作；然后，再換上新的刀具。2）隨機(jī)刀具選擇 這種換刀方式，其刀具號與刀位號不是一一對應(yīng)的。在執(zhí)行程序之前需要登記刀具和刀號的對應(yīng)關(guān)系。并登記到系統(tǒng)內(nèi)部，程序執(zhí)行時，由系統(tǒng)維護(hù)這種關(guān)系。其選刀動作和換刀動作是可以分開進(jìn)行的，故編程上一般把Txx選刀指令和M06換刀指令分開使用，以節(jié)省換刀等待時間。 而對于采用機(jī)械手換刀的加工中心來說，它們在進(jìn)行換刀動作之前，可以先把需要更換的刀具進(jìn)行預(yù)先選擇到換刀位置。固定刀具選擇：隨機(jī)刀具選擇不同刀具存儲和選擇原則的換刀指令的格式N10TXXM06N10M06TXXN10TXXN11M06N10TXX……N20M06N10M06N11TXX例：以知當(dāng)前刀具為T02刀具，試分析程序中主軸上刀具狀態(tài)。N51…N52T03…N75G00Z100N76G28Z100M05N77M01空行N78T03N79M06N80G00X-100S300M03T04N81…T02在主軸上T03號刀具轉(zhuǎn)到換刀位置，T02在主軸上使用T02刀具加工，T02在主軸上T02加工完成后回退，T02在主軸上T02使用完畢，停止轉(zhuǎn)動，回到換刀位置，T02在主軸上選擇性暫停，T02在主軸上刀具間空行，用以區(qū)分不同刀具的程序，便于閱讀重復(fù)調(diào)用T03刀具，T02在主軸上T02退出，T03裝入主軸，T03在主軸上在執(zhí)行快速移動時候?qū)o4號刀具轉(zhuǎn)到換刀位置使用T03加工，T03在主軸上N51…N52T03…N75G00Z100N77M01空行N78T03N79M06N80G00X-100S300M03T04N81… 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刀具半徑值，因而造成過切或少切現(xiàn)象。2、刀具半徑補(bǔ)償功能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，整個周邊向外或向內(nèi)預(yù)先偏離一個刀具半徑值，作出一個刀具刀位點(diǎn)的行走軌跡，求出新的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，然后按這個新的軌跡進(jìn)行編程，這就是人工預(yù)刀補(bǔ)編程。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，計算繁雜，計算量大，并且必須預(yù)先確定刀具直徑大??；當(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，在整個程序中只在少量的地方加上幾個刀補(bǔ)開始及刀補(bǔ)解除的代碼指令。 在加工運(yùn)行時，控制系統(tǒng)將根據(jù)程序中的刀補(bǔ)指令自動進(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)床自動刀補(bǔ)的方法，可大大簡化計算及編程工作，并且還可以利用同一個程序、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。圖紙輪廓刀具半徑補(bǔ)償G40，G41，G42刀具半徑補(bǔ)償指令格式：G17G18G19G00

G01G41

G42XYDXZDYZDG00

G01G40XYXZYZ取消刀具半徑補(bǔ)償指令格式：G41刀具半徑左補(bǔ)償G42刀具半徑右補(bǔ)償Ｄ為刀補(bǔ)號地址G41G42的判斷G41刀具半徑左補(bǔ)償（沿著刀具前進(jìn)的方向看，刀具位于工件輪廓的左邊）G42刀具半徑右補(bǔ)償（沿著刀具前進(jìn)的方向看，刀具位于工件輪廓的右邊）G40取消刀具半徑補(bǔ)償（刀具位于工件輪廓上）G41G42與順逆銑的關(guān)系：當(dāng)以右旋轉(zhuǎn)刀具加工時，主軸必須以M03（順時針旋轉(zhuǎn)）進(jìn)行加工。此時G41對應(yīng)于順銑，G42對應(yīng)于逆銑。刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑦^程：刀徑補(bǔ)償在整個程序中的應(yīng)用共分刀補(bǔ)引入，刀補(bǔ)方式進(jìn)行中和刀補(bǔ)解除三個過程。2：刀補(bǔ)方式引入過程需要對后續(xù)刀具運(yùn)動進(jìn)行預(yù)覽以確定正確的刀具位置，因此刀補(bǔ)方式引入程序段后一到兩個程序段需要包含刀具運(yùn)動指令。1：刀補(bǔ)方式引入過程必須且只能與刀具運(yùn)動G00、G01同時使用。說明：G01G41X0D01G01G41X0D01刀具半徑補(bǔ)償中下一刀運(yùn)動的重要性因后續(xù)程序段沒有刀具運(yùn)動導(dǎo)致運(yùn)動錯誤G01G41X0D01M08G04P100(實(shí)際移動到X0）Y2.5X3.5…Y20（下一刀）Y-20（下一刀）3：在刀具補(bǔ)償運(yùn)動中，應(yīng)該避免出現(xiàn)刀具補(bǔ)償干涉情況發(fā)生。1）、編程過程中的最小運(yùn)動長度應(yīng)該大于刀具半徑。2）、在銑削內(nèi)圓弧時，圓弧半徑必須大于等于刀具半徑。3）、在進(jìn)行內(nèi)部切削時，不正確的刀補(bǔ)引入可能引起干涉。應(yīng)用舉例使用半徑為R5mm的刀具加工如圖所示的零件，加工深度為5mm，加工程序編制如下：編程4：當(dāng)加工后測量發(fā)現(xiàn)尺寸有誤差時候可以改變刀具半徑補(bǔ)償值的大小或者使用刀具磨損補(bǔ)償來控制尺寸公差。1）、正的刀具補(bǔ)償值使刀具遠(yuǎn)離工件表面。2）、負(fù)的刀具補(bǔ)償值使刀具移近工件表面。3）、刀具磨損補(bǔ)償值使用的是半徑值，形狀補(bǔ)償使用直徑值。例：已知加工外圓柱，刀具直徑為10mm，圓柱尺寸為加工完成后測量為99.89mm。試分別用刀具半徑補(bǔ)償值的大小和使用刀具磨損補(bǔ)償來控制尺寸公差。形狀D：遠(yuǎn)離工件10+2*0.11=10.22磨損D：遠(yuǎn)離工件0.113、長度補(bǔ)償功能（H功能) 刀具長度補(bǔ)償功能，一般用于對刀調(diào)整或刀具磨損后刀具長度變短時進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整。刀具長度補(bǔ)償指令有G43Z~H~刀具長度正補(bǔ)償：將H的偏置值加到目標(biāo)Z位置G44Z~H~刀具長度負(fù)補(bǔ)償：從目標(biāo)Z位置減去將H的偏置值G49取消刀具長度補(bǔ)償。機(jī)床內(nèi)部編譯過程：Zd=Zw+Z+HZd：Z軸需要移動到的目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)（機(jī)床坐標(biāo)系中）Zw：工件坐標(biāo)系選擇指令（G54~G59）中的Z值Z：程序中的坐標(biāo)（在工件坐標(biāo)系中）H：刀具長度補(bǔ)償寄存器中的值刀具長度補(bǔ)償?shù)娜N方法：方法i：刀具預(yù)先設(shè)置方法1）確定G54~G59中的Zw值（負(fù)值）2）確定刀具長度值作為刀具長度補(bǔ)償（正值）例：G54G43H~G00Z5則Zd=Zw+Z+H在機(jī)床坐標(biāo)系下可以看成如下三步運(yùn)動：a)主軸端面按照Zw值移動到Z0處G54b)主軸向上移動H距離，刀位點(diǎn)移動到Z0處。G43H~c)主軸再移動工件坐標(biāo)系中的Z值，刀位點(diǎn)到達(dá)正確的位置。Z5刀具長度補(bǔ)償?shù)娜N方法：方法ii：接觸法進(jìn)行z向?qū)Φ?）G54~G59中的Zw值為02）確定刀具長度值作為刀具長度補(bǔ)償（負(fù)值）例：G54G43H~G00Z5則Zd=Zw+Z+H在機(jī)床坐標(biāo)系下可以看成如下三步運(yùn)動：a)主軸端面不移動b)刀位點(diǎn)向下移動H距離，移動到Z0處。c)主軸再移動工件坐標(biāo)系中的Z值，刀位點(diǎn)到達(dá)正確的位置。方法iii：用主刀長度法⑴確定主刀具的G54~G59中的Zw值(為負(fù)值)其刀具長度補(bǔ)償值為0。⑵其他刀具到主刀具之間的距離沿Z軸方向的矢量分量為各自刀具的刀具長度補(bǔ)償值。（圖中H01、H03為負(fù)值，H04為正值）例：G54G43H~G00Z5則Zd=Zw+Z+H在機(jī)床坐標(biāo)系下可以看成如下運(yùn)動：a)主刀具：刀位點(diǎn)向下移動Zw距離，刀位點(diǎn)移動到Z0處。其他刀具：刀位點(diǎn)向下移動Zw距離，刀位點(diǎn)移動到距離Z0處距離為各自刀具補(bǔ)償值的位置。b)對于主刀具H值為0。對于其他刀具再移動各自的刀具長度補(bǔ)償值到達(dá)各自刀位點(diǎn)的Z0值。c)再移動工件坐標(biāo)系中的Z值，刀位點(diǎn)到達(dá)正確的位置。刀具長度補(bǔ)償中的磨損補(bǔ)償:當(dāng)磨損補(bǔ)償值為正值時，刀具沿Z軸正方向偏置當(dāng)磨損補(bǔ)償值為負(fù)值時，刀具沿Z軸負(fù)方向偏置O0027……M99子程序號子程序體子程序結(jié)束2、子程序調(diào)用M98POOO

OOOO

↑

↑子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)

子程序號當(dāng)不指定重復(fù)次數(shù)時子程序只調(diào)用一次，如果指定最多達(dá)9999次重復(fù)調(diào)用次數(shù)六、子程序1、子程序的結(jié)構(gòu)使用子程序時應(yīng)注意：1、主程序可以調(diào)用子程序，子程序也可以調(diào)用其它子程序，但子程序不能調(diào)用主程序和自身。2、主程序中模態(tài)代碼可被子程序中同一組的其它代碼所更改，也就是說，由子程序返回主程序時，同組中的模態(tài)代碼已經(jīng)改為子程序中的狀態(tài)。3、當(dāng)子程序結(jié)束時，如果M99用P指定一個順序號，則控制不返回到調(diào)用程序號作為返回的目標(biāo)序段之后的程序段，而返回到由P指定的順序號的程序段。概述：在前面介紹的數(shù)控銑床及加工中心的加工指令中，每一個G指令一般都對應(yīng)機(jī)床的一個動作，它需要用一個程序段來實(shí)現(xiàn)。七、固定循環(huán)基本指令編程%0008G92X0.0Y0.0Z50.0G90G00X-50.0Y0.0Z-15.0（下刀）S1000M03M08G01Z-52.0F70.0（鉆1）G00Z-15.0（抬刀)X-50.0Y-30.0（定位2）G01Z-52.0（鉆2）G00Z50.0（抬刀）X0.0Y30.0（定位3）Z5.0（下刀）G01Z-52.0（鉆3）。。。。。。為了進(jìn)一步提高編程工作效率，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)設(shè)計有固定循環(huán)功能，它規(guī)定對于一些典型孔加工中的固定、連續(xù)的動作，用一個G指令表達(dá)，即用固定循環(huán)指令來選擇孔加工方式。 固定循環(huán)編程%0008G92X0.0Y0.0Z50.0S1000M03M08G90G98G81X-50Y0R-15Z-52F70.0（鉆1）X-50.0Y-30.0（鉆2）X0.0Y30.0R5（鉆3）。。。。。。數(shù)控加工中，某些加工動作循環(huán)已經(jīng)典型化。例如，鉆孔、鏜孔的動作是孔位平面定位、快速引進(jìn)、工作進(jìn)給、快速退回等。 將這樣一系列典型加工動作預(yù)先編好程序存儲在系統(tǒng)中，再用包含G代碼的一個程序段調(diào)用，可簡化編程工作。這種包含了典型動作循環(huán)的G代碼稱為循環(huán)指令。常用的固定循環(huán)指令能完成的工作有：鉆孔、攻螺紋和鏜孔等。這些循環(huán)通常包括下列六個基本操作動作：①X、Y軸快速定位到孔中心位置②Z軸快速運(yùn)行到靠近孔上方的安全高度平面R點(diǎn)(參考點(diǎn))③孔加工（工作進(jìn)給）④在孔底做需要的動作⑤退回到安全平面高度或初始平面高度⑥快速返回到初始點(diǎn)位置。1、固定循環(huán)的基本動作固定循環(huán)的動作示意圖初始高度安全高度孔底動作G99快速定位快速移至R面安全高度12345工進(jìn)退回工進(jìn)加工孔快速退回孔底平面①X、Y軸快速定位到孔中心位置（起始點(diǎn)）②Z軸快速運(yùn)行到靠近孔上方的安全高度平面R點(diǎn)(參考點(diǎn))③孔加工（工作進(jìn)給）④孔底動作⑤退回到安全平面高度⑥快速返回到初始平面。6不同的固定循環(huán)動作可能不同，有的沒有孔底動作，有的直徑回退到初始平面。G90（G91）G98（G99）G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_固定循環(huán)指令格式總體說明ZZG90：X、Y、Z、R的數(shù)值為相對于工件坐標(biāo)系的數(shù)值。G91：X、Y、Z、R的數(shù)值為相對于前一點(diǎn)的距離。固定循環(huán)指令格式說明G90（G91）

G98（G99)G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_G98—返回初始平面。初始點(diǎn)是為安全下刀而規(guī)定的點(diǎn)。該點(diǎn)到零件表面的距離可以任意設(shè)定在一個安全高度上。執(zhí)行循環(huán)指令前刀具所在的高度位置既視為初始點(diǎn)。G99—返回安全（R點(diǎn)）平面R點(diǎn)平面是刀具下刀時由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的轉(zhuǎn)換起點(diǎn)。距工件表面的距離主要考慮工件表面尺寸的變化，一般可取2～5mm。G指令用途Z向加工動作孔底動作Z向回退動作G73高速深孔鉆間歇進(jìn)給主軸保持轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速快速回退(不完全)G74攻左螺紋M04切削進(jìn)給主軸M03保持轉(zhuǎn)速M(fèi)03切