数控铣床基本操作

1图9-2圆弧插补指令图9-3G90、G91指令数控铣床基本操作【学习目标】①了解数控铣床指令。②了解数控铣床组成。③了解数控铣床的特点。④了解数控铣床的应用场合。⑤了解数控铣床的加工范围。【知识学习】一、简单编程指令应用1．G00G01例9-1如图9-1所示，进给速度设为F=100mm/min,S=800r/min，其程序如下：O0721；N10G90G54G00X20Y20;N20S800M03;N30G01Y50F100;N40X50;N50Y20;N60X20;N70G00X0Y0M05;N80M30;2．G02、G03－圆弧插补指令G02（G03）指令使刀具按圆弧加工，G02指令刀具相对工件按顺时针方向加工圆弧，是顺圆弧插补指令，反之G03指令使刀具逆时针方向加工圆弧，是逆圆弧插补指令。其中：X、Y、Z表示圆弧终点坐标；I、J表示圆弧中心相对圆弧起点的坐标值；R表示圆弧半径，若圆弧≤180°，则R为正值；若圆＞180°，则R为负值；F是圆弧插补的进给速度，它是刀具轨迹切线方向的进给速度。例9-2对如图9-2的图形编程方法一：用I、J编程G90G00X42X32；G02X30Y20J-12F200；G03X10I-10方法二：用R编程G90G00X42X32；G02X30Y20k-12F200；G03X10k10；3．G90——绝对坐标指令，G91——相对坐标指令。G90、G91表示运动轴的移动方式。使用绝对坐标指令（G90），程序中的位移量用刀具的终点坐标表示。相对坐标指令（G91）用刀具运图9-1直线插补2动的增量表示。如图9-3所示，表示刀具从A点到B点的移动，用以上两种方式的编程分别如下：G90G00X80Y150G91G00X-120Y90这两种编程方式在程序中可以混用，编程员应根据实际情况灵活选用，加快编程速度，提高程序可靠性。二、工件坐标系的建立1．G92--设置加工坐标系格式：G92X～Y～Z～G92指令是将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。例7-3如图9-4所示,先将刀具移至欲设工件坐标系的上方100mm处，执行下列程序，把工件坐标系设在商表面处。……G92X0Y0Z100;G90G00X_Y_;……2．G53--选择机床坐标系格式：G53G90X～Y～Z～；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。如G53G90X-100Y-100Z-20则执行后刀具在机床坐标系中的位置如图9-5所示。3．G54、G55、G56、G57、G58、G59选择1～6号工件坐标系格式：G54G90G00(G01)X～Y～Z～(F～)；该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。6个工件坐标系皆以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示，需提前通过CRT/MDI方式输入机床内部。这些坐标系存储在机床存贮器内，在机床关机时仍然存在。例9-4在图9-6中，用CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系：G54：X-50Y-50Z-10G55：X-100Y-100Z-20这时，建立了原点在O′的G54加工坐标系和原点在O″的G55加工坐标系。若执行下述程序段：N10G53G90X0Y0Z0N20G54G90G01X50Y0Z0F100N30G55G90G01X100Y0Z0F100则刀尖点的运动轨迹如图7-10中OAB所示。例9-5如图9-7所示，对于A、B、C的定位图9-4G92命令图9-5G53选择机床坐标系图9-7工件坐标系图9-6工件坐标系3图9-8刀具的半径补偿图9-9刀具的补偿方向程序如下：N10G00G90G53;N20X226.05Y253.96;A孔定位N30X341.85Y253.96;B孔定位N40X341.85Y186.76;C孔定位从上面的程序可以看出，由于选择了机床零点作为编程零点，使程序计算工作量很大，且零件中的尺寸和编程尺寸完全不同，给检查带来了很大的不便。这时若采用工件坐标系，选择O1点作为工件坐标系G54的零点，则偏置尺寸为X-278.35，Y-186.76，这样程序就会大大简化，其程序如下：N10G00G90G54;N20X-52.3Y67.2;A孔定位N30X63.5Y76.2;B孔定位N40X63.5Y0;C孔定位4．G92与G54～G59的区别G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。G54～G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非再通过MDI方式修改。G92指令后虽有坐标值，但不产生轴的移动。若G54~G59指令后有坐标值，轴将会移动到目的点。G92设定的坐标系在系统断电后，基准点将消失，下一次使用需重新设定。G54~G59设定的坐标系无论电源关断否，都存在于系统内存中，每一次直接调用即可。四、刀具半径补偿G41、G42——刀具半径补偿指令G40——刀具半径补偿取消指令。如用半径为R的刀具加工工件外形轮廓时如图9-8所示，刀具中心必须沿着与轮廓偏离R距离的轨道移动。刀具半径补偿计算就是根据轮廓和刀具半径R值计算出刀具中心轨迹，数据机床中的数控装置能自动根据R值算出刀心轨迹，并按刀心轨迹运动，这就是数控系统的刀具半径自动补偿功能。G41——左刀偏指令，即顺着刀具前进方向看，刀具在工件的左边。G42——右刀偏指令，即顺着刀具前进方向看，刀具在工件的右边如图9-9所示。当G41或G42程序段完成后，用G40消去偏置值，使刀具中心与编程轨迹重合。说明：X、Y、Z：建立刀具半径补偿运动的始点。4G17——刀具半径补偿平面为XY平面G17——刀具半径补偿平面为XY平面G18——刀具半径补偿平面为ZX平面G19——刀具半径补偿平面为YZ平面G41——左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)如图9-9G42——右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)如图9-9G40——取消刀具半径补偿D——偏置号，D后是多位自然数，每个偏置号都是内存地址，在这些地址中存放刀具半径值。D00地址中的值永远是零。刀具半径补偿的建立，只能在G00或G01方式下完成，一旦建立了刀具半径补偿，在没被取消之前一直有效。例9-6如图9-10所示，在XY平面内使用半径补偿（没有Z轴移动）进行轮廓铣削,程序如下：O0723；N10G90G54G17G00X0Y0N20S1000M03;N30G41X20Y10D01;N40G01Y50F100;N50X50;N60Y20;N70X10;N80G40G00X0Y0M05;N90M30;说明：1）刀具半径补偿的建立或取消，只能在G00或G01方式下完成，一旦建立了刀具半径偿补，在没被取消之前一直有效。2）当刀具补偿号为D00时，等同于取消刀具半径补偿。3)一般情况下刀具半径补偿号要在刀补取消后才能比变幻，如果在补偿方式下变换补偿号，当前句目的地补偿量将按新的给定值，而当前局开始点补偿则不便。4)刀具半径补偿可以利用在同一程序改变刀补大小实现粗、精加工。粗加工刀补=刀具半径+精加工余量精加工刀补=刀具半径+(修正量)5）在进行刀补的时候，向扩大刀具中心轨迹方向的补偿，对刀具直径的要求较小。对于缩小刀具中心轨迹方向的补偿，对刀具的直径有一定的要求，刀具的半径应当小于轮廓的最小半径，否则将形成刀路的自交叉或缩小成点的情况。6）在偏置方式中如果有相邻两句或两句以上程序段无刀具补偿平面内轴的移动，刀具就有可能将产生过切。五、刀具长度补偿G43、G44——刀具长度偏置指令G49——刀具长度偏置取消指令当一个加工程序内要使用几把不同刀具时，由于所选用的刀具长度各异，或者刀具磨损后长度发生变化，因而在同一坐标系内，在Z值不变的情况下可能是刀具的端面在Z轴方向的实际位置有所不同，这就给编程带来了困难。为编程方便，调试刀具容易，就需要统一刀具长度方向定位基准，这样就产生了刀具长度偏置功能如图9-11所示。刀具长度偏置指令图9-10半径补偿5图9-11刀具长度补偿的设定图9-12刀具长度补偿用于刀具轴向的补偿，它使刀具在Z方向上的实际位移量等于补偿轴终点坐标值加上（或减去）补偿值。G17——刀具长度补偿轴为Z轴G18——刀具长度补偿轴为Y轴G19——刀具长度补偿轴为X轴G49——取消刀具长度补偿G43——正向偏置(补偿轴终点加上偏置值)G44——负向偏置(补偿轴终点减去偏置值)X,Y,Z——G00/G01的参数即刀补建立或取消的终点H——刀具长度补偿偏置号(H00~H99)。H字是内存地址，在该地址中装有刀具的偏置量（刀柄锥部的基准面到刀尖的距离），该偏置量代表了刀补表中对应的长度补偿值。G43、G44、G49指令都是模态代码可相互注销，并且G43、G44只能在G00或G01方式完成，在没有被G49取消前一直有效。采用G43（G44）指令后，编程人员就不一定要知道实际使用的刀具长度，可按假定的刀具长度进行编程。或者在加工过程中，若刀具长度发生变化或更新刀具时，不需要变更程序，只要改变刀具长度偏置值即可。例9-7如图9-12，用装在主轴上的立铣刀加工Ⅲ、Ⅳ面，必须把刀具从基准面Ⅰ移近工件上表面，再作Z向切入进给，这两个动作程序如下：N1G91G00G43H01Z-348；N2G01Z-12F100；…NiG00G49Z360；N1句程序使主轴沿Z向以G00方按G91指令相对移动，移动距离为-348+H01即-348+100=-248mm。N2句程序主轴Z向直线插补切入12mm，完成加工后。Ni句取消刀具长度补偿，主轴Z向移动距离360mm回到原始位置。例9-8刀具补偿编程举例。如图9-12为用铣刀加工ABCDA轮廓线示意图，立铣刀装在主轴上，铣刀测量基准面Ⅰ到共建上表面的距离为350mm，要加工Ⅲ、Ⅳ面，必须把刀具从基准面Ⅰ移近工件表面，在作Z向切入进给。图中装刀的基准点是O，铣刀长度是100mm，半径是9mm，编写加工ABCDA轮廓线的程序：6(a)G90方式(b)G91方式图9-14固定循环的G90、G91方式O0725N10G92X0Y0Z0；设定坐标系N20G91G00G41D01X200Y200；建立刀具半径补偿N30G43H01Z-348；建立刀具长度补偿N40G01Z-12F100；Z向切入N50Y30；加工AB轮廓N60X20；加工BC轮廓N70G02X30Y-30I0J-30；加工CD轮廓N80G10X-50；加工DA轮廓N90G00G49Z-360；取消长度补偿N100G40X-200Y-200；取消长半径补偿回原点N110M30；程序结束六、固定循环指令G73，G74，G76，G81～G89——固定循环指令。1.固定循环参数在数控加工中，一些典型的加工工序，如钻孔，一般需要快速接近工件、慢速钻孔、快速回退等固定的动作。又如在车螺纹时，需要切入、切螺纹、径向退出，再快速返回四个固定动作。将这些典型的、固定的几个连续动作，用一条G指令来代表，这样。只须用单一程序段的指令程序即可完成加工，这样的指令称为固定循环指令。一般固定循环由如下六个动作顺序组成如图9-13所示。动作1X、Y轴定位（初始点）；动作2快速移动到R点；动作3切削进给；动作4在孔底位置的动作；动作5退回到R点；动作6快速移动到初始点。格式：其中：G98——返回初始平面G99——返回R点平面G__——钻孔方式，G73，G74，G76，G81～G89等X、Y——孔位置数据；Z——从R点到孔底的距离，以增量值指定；R——从初始点到R点的距离，以增量值指定；Q——G83指定每次的切削量，G87指定移动量；P——在孔底的暂停时间；F——切削进给速度；L——1～6动作的重复次数。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和