第三章_数控编程原理

第三章数控编程基础教学目标熟悉常用的数控指令通过案例教学掌握数控指令的使用数控铣床常用指令一、数控铣床的坐标系和运动方向常见铣床的坐标轴方向如图所示：铣刀+Z+X+Y+Z’+X’+Y’立式升降台铣床坐标系二、G准备功能（一）铣镗类数控系统常用G功能指令G00快速定位G01直线插补G02圆弧插补（顺时针）G03圆弧插补（逆时针）G04暂停G10数据设定（刀具、工件零点偏移）G15极坐标取消G16极坐标设定G17X-Y平面选择G18Z-X平面选择G19Y-Z平面选择G20英制输入G21公制输入G22存储行程极限有效（ON）G23存储行程极限无效（OFF）G27返回参考点校验G28自动返回参考点G29由参考点返回G30返回第二参考点G33螺纹切削G40刀具半径补偿取消G41刀具半径补偿（左）G42刀具半径补偿（右）G43刀具长度补偿（+）G44刀具长度补偿（—）G45刀具半径补偿增加G46刀具半径补偿减少G47刀具半径补偿二倍增加G48刀具半径补偿二倍减少G49刀具长度补偿取消G50比例取消G51设定比例G53机械坐标系统选择G54工件坐标系统选择1G55工件坐标系统选择2G56工件坐标系统选择3G57工件坐标系统选择4G58工件坐标系统选择5G59工件坐标系统选择6G60单方向定位（精）G61准确停止（中）G62快速定位（粗）G63攻丝G65宏指令G66调用模态宏指令G67取消模态宏指令G68坐标系统旋转G69坐标系统旋转取消G73深孔钻循环G74攻丝循环G76精镗循环G80固定循环取消G81钻孔循环镗孔G82钻孔循环镗阶梯孔G83～G89循环指令G90绝对坐标编程G91相对坐标编程G92坐标系设定G94每分钟进给G95每转进给G96恒线速切削G97每分钟转速（主轴）G98固定循环返回起始点位置G99固定循环返回R点位置（二）坐标系设定1、工件坐标系的建立（G92）G92指令编程格式为：G92X____Y____Z____;G50指令是一个非运动指令。2、编程的坐标方式绝对坐标指令（G90）和相对坐标指令（G91）（三）快速定位指令（G00）格式为：G00X____Y___Z____;例：若刀具快速定位到A点，则程序为：G90G00X40.0Y20.0;XoY(40,20)A刀具轨迹（四）直线插补指令（G01）格式为：G01X____Y____Z____F____;例：若刀具的当前位置为O点，要加工直线OA，则程序为：G01X40.0Y20.0F100;XoY(40,20)A（五）圆弧插补指令（G02,G03）顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。G17，G18，G19指令分别表示在XY、ZX和YZ坐标平面内进行加工。在三坐标机床上加工，这些指令在进行圆弧插补和刀具补偿时必须使用。XYZG02G03G02G03G02G03G17G18G19格式为：G17G02(或G03)X____Y____I____J____(或R____)F____;G18G02(或G03)X____Z____I____K____(或R____)F____;G19G02(或G03)Y____Z____J____K____(或R____)F____;其中X、Y、Z表示圆弧终点坐标，而I、J、K分别为圆弧起点到圆心的矢量（方向指向圆心）在X、Y、Z轴方向的分量。若与X、Y、Z轴的正方向一致，则该值为正，反之为负。如图示：则在XY平面内，I的值为－25，J的值为－10；则在XZ平面内，I的值为－10，K的值为－25；则在YZ平面内，J的值为－25，K的值为－10；终点始点中心X(Z,Y)Y(X,Z)J(I,K)I(K,J)(25,10)(10,25)如图示：现加工始点到终点的圆弧，设起刀点在机床原点，且与编程原点重合，加工时刀具从O点快速到达始点，并沿逆时针方向加工至终点，再快速返回O点。则在XY平面，按绝对坐标编程为：G92X0Y0N01G90G00X25Y10;N02G17G03X10Y25I-25J-10F50;N03G00X0Y0M02;终点始点中心X(Z,Y)Y(X,Z)J(I,K)I(K,J)(25,10)(10,25)o按相对坐标编程为：N01G91G00X25Y10;N02G17G03X-15Y15I-25J-10F50;N03G00X-10Y-25M02;终点始点中心X(Z,Y)Y(X,Z)J(I,K)I(K,J)(25,10)(10,25)o则图中的程序还可以写成：G92X0Y0N01G90G00X25Y10;N02G17G03X10Y25R26.93F50;N03G00X0Y0M02;终点始点中心X(Z,Y)Y(X,Z)J(I,K)I(K,J)(25,10)(10,25)o例：加工如图所示的一个整圆，设起刀点在机床的原点，且与编程原点重合，加工时刀具从O点快速到达A点，由A点逆时针方向加工整圆回到A点，再快速返回O点。则在XY平面，按绝对坐标编程为：G92X0Y0N01G90G00X30Y0;N02G17G03X30Y0I-30F50;N03G00X0Y0M02;XYoAG03按相对坐标编程为：N01G91G00X30Y0;N02G17G03X0Y0I-30F50;N03G00X-30Y0M02;XYoAG03*当数控铣床具有三轴联动的功能，圆弧插补可以产生螺旋插补功能。即在选择的平面内，一边做圆弧插补，一边做第三轴的直线插补。指令格式为：G02/G03X_Y_Z_I_J_K_F_;其中，G02/G03---分别为顺时针和逆时针螺旋线,也称右螺旋线和左螺旋线。X_Y_Z_—为螺旋线终点坐标I_J_—圆心坐标；K_—为螺距;（五）刀具补偿功能1、刀具长度补偿(G43、G44和G49)通常把实际刀具长度与编程刀具长度之差称为偏置值（或称为补偿量）。他通过偏置页面设置在偏置存储器中，用H代码指令偏置号。G43指令为正向刀补（与偏置值相加），G44指令为负向刀补（与偏置值相减），G49时取消刀具补偿。指令格式为：G90/G91G43/G44Z_H_;例如：刀具端面到工件表面的距离为150mm，设H01的偏置值为-20mm。如果：N02G91G00G43Z-150H01;则刀具向工件实际移动的距离为170mm，即-150+（-20）=-170若变为：N02G91G00G44Z-150H01;则刀具向工件实际移动的距离为130mm，即-150—（-20）=-1302、刀具半径补偿指令（G40、G41、G42）3、刀具位置偏置（G45、G46、G47、G48）刀具沿刀具运动方向上偏置一个位置叫做刀具位置偏置。偏置量可以通过D或H代码进行设定。G45表示沿刀具运动方向上增加一个偏置值；G46表示沿刀具运动方向上减少一个偏置值；G47表示沿刀具运动方向上增加两倍偏置值；G48表示沿刀具运动方向上减少两倍偏置值。例如：工件零点编程轨迹刀具中心运动轨迹G46G47（六）固定循环加工功能指令对于一些典型的加工工序，如钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削等典型的动作已经预先编好并固化存储在存储器中。需要时可用固定循环的G代码进行指令。1、固定循环的G代码的组成及其动作它是由数据形式，返回点平面和运动方式三种G代码组合而成，动作包括六种。（1）数据形式G90或G91任选一种。（2）返回平面点G98为返回初始点，G99为返回到R点，两者任选一种。（3）运动方式G73～G89根据工作情况选择一种。（4）固定循环的动作初始点动作1动作2R点动作3动作4动作5动作62、固定循环的取消固定循环结束时，用G80取消固定循环。3、固定循环的程序格式G_G_G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_其中，G_为G90或G91表示方式。G_为返回平面点（G98或G99）G_为孔加工方式（为G73～G89）X_Y_为被加工孔的位置。Z_G90时为孔底的绝对坐标，G91为R点到孔底的距离。G_G_G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_R_G90时为R点的绝对坐标，G91时为初始点到R点的距离。Q_为每次进给深度或指定刀具位移量。P—为刀具在孔底停留时间。F_为进给速度。L_为固定循环次数。（1）高速深孔钻削循环（G73）（2）反向攻螺纹循环（G74）该指令用于攻左旋螺纹，主轴反转进刀，正转返回。（3）精镗循环（G76）（4）攻螺纹循环（G84）该指令用于攻右旋螺纹，主轴正转进刀，反转返回。（5）钻孔循环（G81、G82）这两个指令在使用中等效。（6）深孔钻削循环（G83）该指令同G73在钻孔时都采取间断进给，区别是G83指令在每次进刀Q距离后都要返回R点，以便于排屑，而G73不必。（7）镗孔循环（G85、G89）这两个指令在使用中等效。而且到达孔底时，以F指定的进给速度返回。（9）镗孔循环（G86）该指令在到达孔底时，暂停Ps（可省略）后，主轴停转，快速返回R点或指定点，然后主轴恢复原正转（以便加工下一个孔）。（10）反向镗孔循环（G87）该指令用于反方向镗孔。（11）镗孔循环（G88）该指令表示在到达孔底时，主轴停转，暂停Ps后，主轴恢复原正转，快速返回R点或指定点。4、钻孔路径循环（G70、G71、G72）这些循环指令适用于钻有规律分布的空，该功能要与固定循环（G73、G74、G76、G77、G81---G89）中的一个指令一同使用。（1）圆周孔循环（G70）该指令可以在半径为I圆周上完成对L个等间距分布的孔进行精确的定位，与孔加工固定循环配合，完成圆周上均布的孔系加工。指令格式为：G70X_Y_I_J_L_;其中，X、Y—为圆周中心坐标，G90、G91确定。I—圆周孔分布圆的半径。J—第一个孔的夹角位置。L—圆周分布段，逆时针为正。如图所示：加工六个圆周孔G81G98G90Z-50.R-20.F20L0;(钻孔固定循环，返回到初始点）G70X90.Y30.I40.J20.L6;（圆周钻孔路径循环）G80G00X0Y0;123456XOY(90,30)J=20（2）圆弧循环（G71）该指令是在圆弧上钻等间距孔的路径循环指令。格式为：G71X_Y_I_J_K_L_;其中，X_Y_—表示圆弧中心坐标。I_—为孔所分布的圆弧半径。J_—为第一个孔的夹角位置。K_—为精度为0.001度的孔间距夹角，逆时针为正。L_—圆弧上所分布的孔数。如图所示：加工六个孔G81G98G90Z-50.R-20.F20L0;(钻孔固定循环，返回到初始点）G71X70.Y30.I110.J20.K15.2L6;（圆周钻孔路径循环）G80G00X0Y0;J=20KKKKK110XOY(70,30)16（3）斜线钻孔路径循环（G72）该指令是在斜线上钻等间距孔的路径循环指令。即刀具会自动定位于与X轴成增夹角（J）的斜线上分布的等间距的点上。格式为：G72X_Y_I_J_L_;其中，X_Y_—钻孔起点坐标。I_—孔间距，当I为负值时，道具定位于斜线的负方向。J_—斜线与X轴的夹角，逆时针为正。L_—斜线上分布的孔数。如图所示：加工六个孔G81G98G90Z-50.R-20.F20L0;(钻孔固定循环，返回到初始点）G72X70.Y30.I25.J45.L6;（斜线钻孔路径循环）G80G00X0Y0;XOYJ=45(70,30)I=25mm（七）其他指令1、极坐标系指令（G15、G16）G15是极坐标系取消指令，G16是极坐标系设定指令。他们是用半径及夹角表示点的坐标。在使用中，要用G17、G18、G19指令极坐标系所在平面，用指令平面的第一轴指令半径，第二轴指令角度。如：G17G90G16X100.Y30.;2、选择工件坐标系的指令（G54---G59）这六个工件坐标系是在机床坐标系设定（手动返回参考点）后，通过面板用参数设定每个工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量。格式为：G90G54G00X40.Y20.;或G90G55G00X20.Y25.;XOYXOYG54G55机床原点CNC控制器结构NC-Gcode的读取和解释PLC操作人机界面NC程序的功能NC控制器读入NC程序后，其大部分工作在利用坐标变