数控铣床的编程与操作

第4章数控铣床的编程与操作（时间：4次课，8学时）第4章数控铣床的编程与操作教学目标：数控铣是数控技术的典型应用，数控铣的编程指令和方法非常丰富。本章以三轴数控铣床为对象介绍数控铣的加工指令、循环指令和简化编程的指令，并通过实例介绍适用的编程技巧，使读者掌握完整的手工编程方法，为解决更复杂的铣削加工问题建立基础。本章的一系列操作实例与主要知识点相对应，指导读者同步掌握数控铣床的操作方法及步骤，在提高技能素质的同时，加深对各种指令功能和用法的理解。第4章数控铣床的编程与操作教学重点和难点：简单循环类指令。简化编程指令。刀具补偿类指令。子程序编程。宏程序。华中世纪星数控铣床功能与操作方法。第4章数控铣床的编程与操作4.1数控铣床程序的编制特点4.2数控铣床的程序指令4.3数控铣床基本操作4.4实训4.5习题数控铣床程序的编制特点铣削是机械加工最常用的方法之一，它包括轮廓铣削和平面铣削。使用数控铣床的目的在于解决复杂的和难以加工工件的加工问题，或是把一些通用机床可以加工、但效率不高的工件采用数控铣床加工，以提高加工效率。数控铣床功能各异，规格繁多。编程选择要考虑如何最大限度地发挥数控机床的特点。两坐标联动数控铣床用于加工平面零件轮廓，三坐标以上的数控铣床用于复杂工件的立体轮廓加工。数控铣床的数控系统有多种插补方法，一般都具有直线插补和圆弧插补功能。有的还具有极坐标插补、抛物线插补、螺旋线插补等多种插补功能。编程时要充分合理选用这些功能，以提高加工精度和效率。程序编制时要充分利用数控铣床齐全的功能，如刀具位置补偿、刀具半径补偿、刀具长度补偿和固定循环、对称加工等多种任选功能。直线、圆弧组成的平面轮廓铣削的数学处理一般比较简单。非圆曲线、空间曲线和曲面的轮廓铣削的数学处理比较复杂，一般要采用计算机辅助计算和自动编程。数控铣床的程序指令4.2.1加工准备类指令4.2.2加工类指令4.2.3简单循环类指令及孔加工指令4.2.4简化编程指令及其他指令4.2.5刀具补偿类指令4.2.6子程序编程4.2.7宏程序数控铣床的程序指令数控铣床配备的数控系统种类很多，本章以华中HNC-21M型数控系统为例，介绍它的各功能指令的用法。加工准备类指令1.准备功能G指令华中HNC-21M型数控系统G功能指令见表4.1。加工准备类指令G代码组功能后续地址字G00◆G01G02G0301快速定位直线插补顺圆插补逆圆插补X,Y,Z,4THX,Y,Z,4THX,Y,Z,I,J,K,RX,Y,Z,I,J,K,RG04G0900暂停准停校验PG0716虚轴指定X,Y,Z,4THG17◆G18G1902X(U)Y(V)平面选择Z(W)X(U)平面选择Y(V)X(U)平面选择X,YX,ZY,ZG20G21◆G2208英寸输入毫米输入脉冲当量G24G25◆03镜像开镜像关X,Y,Z,4THG28G2900返回到参考点由参考点返回X,Y,Z,4THX,Y,Z,4THG40◆G41G4209刀具半径补偿取消左刀补右刀补DDG43G44G49◆10刀具长度正向补偿刀具长度负向补偿刀具长度补偿取消HHG50G5104缩放关缩放开X,Y,Z,PG52G5300局部坐标系设定直接机床坐标系编程X,Y,Z,4TH加工准备类指令G代码组功能后续地址字G54◆G55G56G57G58G5911工件坐标系1选择工件坐标系2选择工件坐标系3选择工件坐标系4选择工件坐标系5选择工件坐标系6选择G6000单方向定位X,Y,Z,4THG61◆G6412精确停止校验方式连续方式G6500子程序调用P,A~ZG68G69◆05旋转变换旋转取消X,Y,Z,RG73G74G76G80◆G81G82G83G84G85G86G87G88G8906深孔钻削循环逆攻丝循环精镗循环固定循环取消定心钻循环钻孔循环深孔钻循环攻丝循环镗孔循环镗孔循环反镗循环镗孔循环镗孔循环X,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RX,Y,Z,P,Q,RG90◆G9113绝对值编程相对值编程G9211工件坐标系设定X,Y,Z,4THG94◆G9514每分钟进给每转进给G98◆G9915固定循环返回到起始点固定循环返回到R点加工准备类指令2.辅助功能M代码华中HNC-21M型数控系统M指令功能见表4.2。加工准备类指令代码模态功能说明代码模态功能说明M02非模态程序结束M03模态主轴正转起动M30非模态程序结束并返回程序起点M04模态主轴反转起动M98非模态调用子程序M05◆模态主轴停止转动M99非模态子程序结束M07模态切削液打开M06非模态换刀M09◆模态切削液停止表4.2M功能指令加工准备类指令3.数控铣床的主轴功能S主轴功能S用来控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度(由于铣床的刀具安装在主轴上，主轴转速即为刀具转速)，单位为转/分钟(r/min)。S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时才有效。加工准备类指令4.数控铣床的进给速度FF指令用来控制加工工件时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94(每分钟给进量，单位为mm/min)或G95(每转进给量，单位为mm/r)。当工作在G01、G02或G03方式时，编程的F值一直有效，直到被新的F值所取代为止。当工作在G00、G60方式时，快速定位的速度是各轴的最高速度，与所指定的F值无关。借助操作面板上的倍率选择开关，F值可在一定范围内进行倍率修调。当执行攻丝循环G84、螺纹切削G33时，倍率选择开关失效，进给倍率固定在100%。加工准备类指令5.数控铣床与加工中心的刀具功能TT代码用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号，T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的。在加工中心执行T指令时，首先刀库转动并选择所需的刀具，然后等待，直到M06指令作用时自动完成换刀。T指令同时调入刀补寄存器中的刀补值(刀补长度和刀补半径)。T指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效，直到再次换刀调入新的刀补值。加工类指令(1)数控铣的主要加工指令有线性进给指令G01，圆弧进给指令G02、G03。编程实例4-1：使用G02/G03对如图4.1所示的整圆编程。从A点顺时针转一周时：G90G02X30Y0I-30J0F300G91G02X30Y0I-30J0F300从B点逆时针转一周时：G90G03X0Y-30I0J30F300G91G03X0Y0I0J30F300加工类指令图4.1整圆编程图4.1整圆编程简单循环类指令及孔加工指令在数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是由孔位平面定位、快速进给、工作进给、快速退回等组成，这样一系列典型的加工动作可以预先编好程序，存储在内存中，可用称为固定循环的一个G代码程序段调用，从而简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73、G74、G76、G80～G89，通常由下述6个动作构成(如图4.2所示)。通常，带箭头实线表示切削进给，带箭头虚线表示快速移动。①X、Y轴定位。②定位到R点(定位方式取决于上次是G00还是G01)。③孔加工。④在孔底的动作。⑤退回到R点(参考点)。⑥快速返回到初始点。简单循环类指令及孔加工指令固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和相对坐标(G91)表示。如图4.3所示，其中图4.3(a)是采用G90的表示，图4.3(b)是采用G91的表示。固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式(G90或G91)在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下。格式：G98(G99)G＿X＿Y＿Z＿R＿Q＿P＿I＿J__K__F__L__说明：该组指令用于控制孔加工固定循环。G98为返回初始平面；G99为返回R点平面；G为固定循环代码G73、G74、G76和G81～G89中之一；X、Y在G91时为加工起点到孔位的距离，在G90时为孔位坐标；R在G91时为初始点到R点的距离，在G90时为R点的坐标；Z在G91时为R点到孔底的距离，在G90时为孔底坐标；Q为每次进给深度(G73/G83)；I、J为刀具在轴反向的位移增量(G76/G87)；P为刀具在孔底的暂停时间；K指定每次退刀(G73或G83时)刀具位移增量，K≥0；F为切削进给速度；L为固定循环的次数。G73、G74、G76和G81～G89是同组的模态指令。其中定义的Z、R、P、F、Q、I、J、K地址在各个指令中是模态值，改变指令后需重新定义。G80、G01－G03等代码可以取消固定循环。简单循环类指令及孔加工指令图4.2孔加工固定循环简单循环类指令及孔加工指令图4.3固定循环的数据形式简单循环类指令及孔加工指令1.高速深孔加工循环指令G73格式：G98(G99)G73X＿Y＿Z＿R＿Q＿P＿K__F__L__说明：G73用于高速深孔加工循环，其指令动作循环如图4.4所示。Q为每次进给深度；K为每次退刀距离。简单循环类指令及孔加工指令图4.4G73指令动作循环实例简单循环类指令及孔加工指令2.反攻丝循环指令G74格式：G98(G99)G74X＿Y＿Z＿R＿P＿F__L__说明：G74用于反攻丝循环，其指令动作循环如图4.5所示。简单循环类指令及孔加工指令图4.5G74指令动作循环实例简单循环类指令及孔加工指令3.精镗循