第5章數(shù)控銑床程序編程5.1數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)

5.2數(shù)控銑床G指令

5.3刀具補償功能

5.4數(shù)控銑床M指令

習(xí)題與思考題

5.1數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)

5.1.1數(shù)控銑床功能特點不同檔次的數(shù)控銑床的功能有較大的差別，但都具備以下主要功能特點：

(1)銑削加工。數(shù)控銑床一般應(yīng)具有三坐標(biāo)以上的聯(lián)動功能，能夠進(jìn)行直線插補和圓弧插補，自動控制旋轉(zhuǎn)的銑刀相對于工件運動進(jìn)行銑削加工。坐標(biāo)聯(lián)動軸數(shù)越多，對工件的裝夾要求就越低，定位和安裝次數(shù)就越少，所以加工工藝范圍就越大。

(2)孔加工及螺紋加工。可以采用孔加工刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜削等加工；也可以采用銑刀銑削不同尺寸的孔。在數(shù)控銑床上可采用絲錐加工螺紋孔，也可采用螺紋銑刀銑削內(nèi)螺紋和外螺紋，這種方法比傳統(tǒng)的絲錐加工效率要高很多。

(3)刀具半徑自動補償功能。使用這一功能，在編程時可以很方便地按工件實際輪廓形狀和尺寸進(jìn)行編程計算，而加工中可以使刀具中心自動偏離工件輪廓一個刀具半徑，從而加工出符合要求的輪廓表面。也可以利用該功能，通過改變刀具半徑補償量的方法來彌補銑刀造成的尺寸精度誤差，擴(kuò)大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差，還可以利用改變刀具半徑補償值的方法，用同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工或用于提高加工精度。此外，通過改變刀具半徑補償值的正、負(fù)號，還可以用同一加工程序加工某些需要相互配合的工件(如相互配合的凹凸模等)。

(4)刀具長度補償功能。利用該功能可以自動改變切削平面高度，同時可以降低在制造與返修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可以彌補軸向?qū)Φ墩`差。

(5)固定循環(huán)功能。利用數(shù)控銑床對孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪和鏜加工時，加工的基本動作是：刀具中心無切削快速到達(dá)孔位中心—慢速切削進(jìn)給—快速退回。對于這種典型化動作，系統(tǒng)有相應(yīng)的循環(huán)指令，也可以專門設(shè)計一段程序(子程序)，在需要的時候進(jìn)行調(diào)用來實現(xiàn)上述加工循環(huán)。特別是在加工許多相同的孔時，應(yīng)用固定循環(huán)功能可以大大簡化程序。利用數(shù)控銑床的連續(xù)輪廓控制功能時，也常常遇到一些典型化的動作，如銑整圓、方槽等，也可以實現(xiàn)循環(huán)加工。對于大小不等的同類幾何形狀(圓、矩形、三角形、平行四邊形等)，也可以用參數(shù)方式編制出加工各種幾何形狀的子程序，在加工中按需要調(diào)用，并對子程序中設(shè)定的參數(shù)隨時賦值，就可以加工出大小不同或形狀不同的工件輪廓及孔徑、孔深不同的孔，這種程序也叫做宏程序。目前，已有不少數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)附帶有各種已經(jīng)編制好的子程序庫，并可以進(jìn)行多重嵌套，用戶可以直接加以調(diào)用，使得編程更加方便。

(6)鏡像加工功能。鏡像加工也稱為軸對稱加工。對于一個軸對稱形狀的工件來說，利用這一功能，只要編出一半形狀的加工程序就可完成全部加工。數(shù)控銑床一般還有縮放功能，對于完全相似的輪廓也可以通過調(diào)用子程序的方法完成加工。

(7)子程序功能。對于需要多次重復(fù)的加工動作或加工區(qū)域，可以將其編成子程序，在主程序需要的時候調(diào)用它，并且可以實現(xiàn)子程序的多級嵌套，以簡化程序的編寫。

(8)數(shù)據(jù)輸入/輸出及DNC功能。數(shù)控銑床一般通過RS232C接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出，包括加工程序和機(jī)床參數(shù)等，可以在機(jī)床與機(jī)床之間、機(jī)床與計算機(jī)之間進(jìn)行(一般也叫做脫線編程)，以減少編程占機(jī)時間。近來數(shù)控系統(tǒng)有所改進(jìn)，有些數(shù)控機(jī)床可以在加工的同時進(jìn)行其他零件的程序輸入。數(shù)控銑床按照標(biāo)準(zhǔn)配置提供的程序存儲空間一般都比較小，尤其是中、低檔的數(shù)控銑床，大概在幾十K至幾百K之間。當(dāng)加工程序超過存儲空間時，就應(yīng)當(dāng)采用DNC加工，即外部計算機(jī)直接控制數(shù)控銑床進(jìn)行加工，這在加工曲面時經(jīng)常遇到，一般也叫它在線加工。否則，只有將程序分成幾部分分別執(zhí)行，這種方法既操作繁瑣，又影響生產(chǎn)效率。隨著三維造型軟件的升級，利用軟件造型和后置處理，在線加工應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了。

(9)自診斷功能。自診斷是數(shù)控系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中的自我診斷。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)即出現(xiàn)報警，并有相應(yīng)報警信息出現(xiàn)。借助系統(tǒng)的自診斷功能，往往可以迅速、準(zhǔn)確地查明原因并確定故障部位。它是數(shù)控系統(tǒng)的一項重要功能，對數(shù)控機(jī)床的維修具有重要作用。

5.1.2數(shù)控銑床坐標(biāo)系和參考點

1．?dāng)?shù)控銑床坐標(biāo)系

1)坐標(biāo)系的確定原則

我國機(jī)械工業(yè)部1982年頒布了JB3052—82標(biāo)準(zhǔn)，其中規(guī)定數(shù)控銑床坐標(biāo)系的命名原則如下：

(1)刀具相對于靜止工件而運動的原則。這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。也就是說，在編程時，總是把工件看作靜止的，刀具的關(guān)鍵點沿著工件輪廓運動進(jìn)行加工。

(2)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)(機(jī)床坐標(biāo))系的規(guī)定。在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定機(jī)床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機(jī)床上運動的方向和運動的距離，這就需要一個坐標(biāo)系才能實現(xiàn)，這個坐標(biāo)系就稱為機(jī)床坐標(biāo)系。標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床坐標(biāo)系是一個右手笛卡爾直角坐標(biāo)系。這個坐標(biāo)系的X、Y、Z坐標(biāo)軸與機(jī)床的主要導(dǎo)軌相平行，它與安裝在機(jī)床上并且按機(jī)床的主要直線導(dǎo)軌找正的工件相關(guān)。主運動是Z軸，X軸是水平的，根據(jù)右手螺旋法則，確定Y軸，并且可以很方便地確定出A、B、C三個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的方向。

(3)運動的方向。數(shù)控機(jī)床的某一部件運動的正方向，是增大工件和刀具之間距離的方向為坐標(biāo)軸的正方向，即刀具遠(yuǎn)離工件的方向。

2)坐標(biāo)軸的規(guī)定

Z軸定義為機(jī)床主軸或平行于主軸的坐標(biāo)軸，如果機(jī)床有一系列主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸，其正方向定義為從工作臺到刀具夾持的方向，即刀具遠(yuǎn)離工作臺的運動方向。

X軸為水平的、平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸，它平行于主要的切削方向，且以此方向為正方向。

Y軸的正方向則根據(jù)X軸和Z軸的方向按右手螺旋法則確定。相應(yīng)地，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B和C的正方向可在X、Y、Z坐標(biāo)軸的正方向上按右手螺旋前進(jìn)的方向來確定。圖5-1(a)、(b)所示分別為典型立式數(shù)控銑床和臥式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系。

圖5-1數(shù)控銑床坐標(biāo)系(a)立式數(shù)控銑床；(b)臥式數(shù)控銑床

3)機(jī)床坐標(biāo)系的原點

在確定了機(jī)床各坐標(biāo)軸及方向后，還應(yīng)進(jìn)一步確定坐標(biāo)系原點的位置。機(jī)床坐標(biāo)系的原點即機(jī)床原點，是指在機(jī)床上設(shè)置的一個固定點。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時就已確定下來了，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運動的基準(zhǔn)點，由機(jī)床制造廠家確定。

2．?dāng)?shù)控銑床參考點在數(shù)控銑床上，機(jī)床參考點一般取在X、Y、Z三個直角坐標(biāo)軸正方向的極限位置上。在數(shù)控機(jī)床回參考點(也叫做回零)操作后，CRT顯示的是機(jī)床參考點相對機(jī)床坐標(biāo)原點的相對位置的數(shù)值。對于編程人員和操作人員來說，它比機(jī)床原點更重要。對于某些數(shù)控機(jī)床來說，坐標(biāo)原點就是參考點。機(jī)床參考點也稱為機(jī)床零點。機(jī)床啟動后，首先要將機(jī)床返回參考點(回零)，即執(zhí)行手動返回參考點操作，使各軸都移至機(jī)床參考點。這樣在執(zhí)行加工程序時，才能有正確的工件坐標(biāo)系。數(shù)控銑床的坐標(biāo)原點和參考點往往不重合，由于系統(tǒng)能夠記憶和控制參考點的準(zhǔn)確位置，因此對操作者來說，參考點顯得比坐標(biāo)原點更重要。

5.1.3工件坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床總是按照自己的坐標(biāo)系作相應(yīng)的運動，要想使工件的關(guān)鍵點擺放在數(shù)控機(jī)床的某一特定位置上是難以實現(xiàn)的，根據(jù)機(jī)床的坐標(biāo)系編制相應(yīng)的加工程序也是十分麻煩的。因此，為了編程方便和裝夾工件方便，必須建立工件坐標(biāo)系。

1)工件坐標(biāo)

工件坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸名稱和方向必須與所使用的數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系相應(yīng)的名稱和方向相同。

2)工件坐標(biāo)系的原點

工件坐標(biāo)系的原點是指根據(jù)加工零件圖樣選定的編制零件程序的原點，即編程坐標(biāo)系的原點。編程原點由編程人員自己確定，應(yīng)該盡量選擇在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，或者是工件的對稱中心上，并考慮到編程的方便性。

3)機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系之間的聯(lián)系

機(jī)床有自己的坐標(biāo)系，是按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定建立起來的，各數(shù)控機(jī)床制造廠商必須嚴(yán)格執(zhí)行。工件也有自己的坐標(biāo)系，是由編程人員根據(jù)加工實際情況和所用機(jī)床來確定的。兩者各對應(yīng)坐標(biāo)軸的名稱和方向是相同的，差別在于工件的坐標(biāo)原點和機(jī)床的坐標(biāo)原點不同。當(dāng)工件安裝在機(jī)床上以后，二者的原點是絕對不可能重合的，工件的原點相對于機(jī)床的原點，在X、Y、Z方向有位移量，通過對刀操作可以測定。因此，編程人員在編制程序時，只要根據(jù)零件圖樣就可以選定編程原點，建立編程坐標(biāo)系，計算坐標(biāo)數(shù)值，而不必考慮工件毛坯裝夾的實際位置。

對加工人員來說，則應(yīng)在裝夾工件、調(diào)試程序時，確定加工原點的位置，并在數(shù)控系統(tǒng)中給予設(shè)定(即給出原點設(shè)定值)，這樣數(shù)控機(jī)床才能按照準(zhǔn)確的加工位置進(jìn)行加工。數(shù)控操作人員確定工件原點相對機(jī)床原點的操作過程，稱為對刀。有兩點需要特別說明：其一，寄存器中填寫的數(shù)值是基準(zhǔn)刀的關(guān)鍵點與工件原點重合時CRT顯示的相應(yīng)坐標(biāo)值；其二，加工同一個工件時所用到的所有刀具都需要對刀(也可以機(jī)外對刀)。程序在執(zhí)行時，系統(tǒng)首先把對刀設(shè)定值從寄存器中讀出，然后附加在程序的相應(yīng)值上，并按機(jī)床的坐標(biāo)系作相應(yīng)的運動，這樣刀具就能沿著理想的路徑加工出工件的輪廓。

5.1.4數(shù)控銑削基本功能指令

1．準(zhǔn)備功能G指令

數(shù)控銑床加工中最常用的指令就是G指令，如表5-1所示。

表5-1FANUC15系統(tǒng)的編程指令G功能代碼

2．輔助功能M指令在數(shù)控機(jī)床加工過程中，利用程序控制機(jī)床動作時，主要利用輔助功能M指令，如表5-2所示。

表5-2FANUC15系統(tǒng)的編程指令M功能代碼

3．其他功能系統(tǒng)指令F功能控制進(jìn)給，它后面的數(shù)字表示進(jìn)給量的大小。系統(tǒng)指令S功能控制主軸，它后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速的大小。系統(tǒng)指令T功能是刀具功能，它后面的數(shù)字表示刀具號。

5.2數(shù)控銑床G指令

5.2.1坐標(biāo)系設(shè)定指令

1．設(shè)定指令G92

格式：G92X_Y_Z_； 例如：G92X200.0Y200.0Z200.0；

2．工作坐標(biāo)系的原點設(shè)置選擇指令G54～G59如圖5-2所示，銑凸臺時用G54設(shè)置原點，銑槽用G55設(shè)置原點，編程時比較方便。工件可設(shè)置G54～G59共六個工作坐標(biāo)系原點。工作原點數(shù)據(jù)值可通過對刀操作后，預(yù)先輸入機(jī)床的偏置寄存器中，編程時不體現(xiàn)。

圖5-2同一零件的兩個坐標(biāo)原點設(shè)定

3．絕對值坐標(biāo)指令G90和增量值坐標(biāo)指令G91對于這兩個指令，需要說明以下兩點：

(1)編程時注意G90、G91模式間的轉(zhuǎn)換。

(2)使用G90、G91時無混合編程。

4．平面選擇指令G17、G18和G19平面選擇指令G17、G18和G19分別用來指定程序段中刀具的圓弧插補平面和刀具半徑補償平面。其中，G17指定XY平面；G18指定ZX平面；G19指定YZ平面。數(shù)控銑床初始狀態(tài)為G17。

5.2.2基本指令

1．快速點定位指令G00和直線插補指令G01格式：G00X_Y_Z_；

G01X_Y_Z_F_；其中，F(xiàn)指定進(jìn)給速度，單位為mm/min。

圖5-3G00、G01指令的使用例5-1

使用G00、G01指令，完成圖5-3所示路徑的編程。程序如下：

O0001；

G90G54；

M03S500F200；

G00X0.0Y0.0；

Z–5.0；

G01X20.0Y20.0F100； Y50.0； X40.0； X50.0Y40.0； Y20.0； X20.0；G00X0Y0；Z100.0；M05；M30；

2．圓弧插補指令G02、G03格式：G17G02/G03X_Y_I_J_F_/R_；

G18G02/G03X_Z_I_K_F_/R_；

G19G02/G03X_Z_J_K_F_/R_；其中，X_、Y_、Z_為圓弧終點坐標(biāo)，相對編程時是圓弧終點相對于圓弧起點的坐標(biāo)；I_、J_、K_為圓心在X、Y、Z軸上相對于圓弧起點的坐標(biāo)；F_表示進(jìn)給量；R_為圓弧半徑?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)中，采用

I、J、K指令，則圓弧是惟一的；用R指令時須規(guī)定圓弧角，當(dāng)圓弧角θ>180°時，R值為負(fù)

(當(dāng)然各系統(tǒng)規(guī)定有所不同)。一般圓弧角θ≤180°的圓弧用R指令，其余用I、J、K指令。

例5-2

完成圖5-4所示加工路徑的程序編制。程序如下(刀具現(xiàn)位于A點上方，只描述軌跡運動)：

O0002；

G90G54G00X0Y25.0；

G02X25.0Y0I0J-25.0；

A-B點

G02X0Y-25.0I-25.0J0；

B-C點

G02X-25.0Y0I0J25.0；

C-D點

G02X0Y25.0I25.0J0；

D-A點…或

G90G54G00X0Y25.0；G02X0Y25.0I0J-25.0；

A-A點整圓…圖5-4G02、G03指令的使用3．自動返回參考點指令G28格式：G91/G90G28X_Y_Z_；例如：(1)?G91G28Z0；

(2)?G91G28X0Y0Z0；表示刀具從當(dāng)前點返回參考點

(3)?G90G28X_Y_Z_；

表示刀具經(jīng)過某一點后回參考點，避免碰撞

4．暫停指令G04格式：G04X_/P_；例如：G04X5.0；

暫停5s或

G04P5000；

暫停5s5.2.3固定循環(huán)加工指令

1．孔加工循環(huán)的6個動作加工一個孔可以分解為6個動作。數(shù)控系統(tǒng)提供有相應(yīng)的指令，將6個動作用一個復(fù)合循環(huán)指令即可完成，簡化了程序的編寫步驟。這6個動作的分解如圖5-5所示。

圖5-5孔加工的6個動作分解

(1)?A→B為刀具快速定位到孔位坐標(biāo)(X，Y)?(即循環(huán)起點B)，Z值進(jìn)至起始高度。

(2)?B→R為刀具沿Z軸方向快進(jìn)至安全平面(即R點平面)。

(3)?R→E為孔加工過程(如鉆孔、鏜孔、攻螺紋等)，此時的進(jìn)給為工作進(jìn)給速度。

(4)?E點為孔底動作(如進(jìn)給暫停、刀具偏移、主軸準(zhǔn)停、主軸反轉(zhuǎn)等)。

(5)?E→R為刀具快速返回R點平面。

(6)?R→B為刀具快退至起始高度(B點高度)。

2．固定循環(huán)指令根據(jù)孔的長徑比，可以把孔分為一般孔和深孔。根據(jù)孔的精度，可以把孔分為一般孔和高精度孔。還可以把孔分為光孔和螺紋孔。這些孔的加工各有自己的工藝特點。數(shù)控銑床不僅可以完成銑削加工任務(wù)，還可以進(jìn)行鉆孔、鏜孔和攻絲加工。為此，數(shù)控銑床系統(tǒng)提供了多種適合于不同情況下的孔加工固定循環(huán)指令，見表5-1。

1)固定循環(huán)指令格式固定循環(huán)指令格式：G90/G91G98/G99G××X_Y_Z_R_Q_P_F_L_；說明：

(1)?G90、G91分別為絕對值指令與增量值指令。

(2)?G98和G99兩個模態(tài)指令控制孔加工循環(huán)結(jié)束后的刀具返回平面，如圖5-6所示。①

G98：刀具返回平面為啟始平面(B點平面)，為缺省方式，如圖5-6(a)所示。②

G99：刀具返回平面為安全平面(R點平面)，如圖5-6(b)所示。

圖5-6刀具返回平面選擇(a)返回初始平面；(b)返回R點平面

(3)?G××

為孔加工方式，對應(yīng)于表5-3的固定循環(huán)指令。

(4)?X、Y值為孔位坐標(biāo)值，刀具以快進(jìn)的方式到達(dá)(X，Y)點。

(5)?Z值為孔深，如圖5-7所示。在G90方式下，Z值為孔底的絕對值，如圖5-7(a)所示；在G91方式下，Z值是從R點平面到孔底的距離，如圖5-7(b)所示。

(6)?R值用來確定安全平面(R點平面)，如圖5-7所示。R點平面高于工件表面。在G90方式下，R值為絕對值；在G91方式下，R值為從初始平面(B點平面)到R點平面的增量。

(7)?Q值在G73或G83方式下，規(guī)定分步切深；在G76或G87方式中規(guī)定刀具的退讓值。Q值通常在孔較深時使用，以使排屑和切削液進(jìn)入切削區(qū)。

圖5-7孔深Z值的確定(a)?G90方式；(b)?G91方式

(8)?P值規(guī)定在孔底的暫停時間，單位為ms，用整數(shù)表示。

(9)?F值為進(jìn)給速度，單位為mm/min。

(10)?L值為循環(huán)次數(shù)，執(zhí)行一次可不寫L1；如果是L0，則系統(tǒng)存儲加工數(shù)據(jù)，但不執(zhí)行加工。固定循環(huán)指令是模態(tài)指令，可用G80取消循環(huán)。此外，G00、G01、G02、G03也起取消固定循環(huán)指令的作用。

2)固定循環(huán)指令

(1)?G73：高速深孔鉆削循環(huán)指令，如圖5-8所示。G73指令是在鉆孔時間斷進(jìn)給，有利于斷屑和排屑，適于深孔加工。其中q為分步切深，最后一次進(jìn)給深度≤q，退刀距離為d(由系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定)。

圖5-8G73高速深孔鉆削循環(huán)

(2)?G74：左旋攻螺紋循環(huán)指令，如圖5-9所示。主軸在R點反向切削至E點，正轉(zhuǎn)退刀。

圖5-9G74左旋攻螺紋循環(huán)指令

(3)G76：精鏜孔循環(huán)指令，如圖5-10所示。執(zhí)行G76指令精鏜至孔底后，有三個孔底動作：進(jìn)給暫停(P)、主軸準(zhǔn)停即定向停止(OSS)及刀具偏移q距離，然后刀具退出，這樣可使刀尖不劃傷精鏜表面。

圖5-10G76精鏜孔循環(huán)

(4)?G81：鉆孔循環(huán)指令。用于一般孔鉆削，如圖5-11所示

圖5-11一般孔鉆削循環(huán)

(5)?G82：鉆孔、鏜孔循環(huán)指令。如圖5-12所示，G82與G81的區(qū)別在于，G82指令使刀具在孔底暫停，暫停時間用P來指定。

圖5-12G82鉆孔、鏜孔循環(huán)

(6)?G83：深孔鉆削循環(huán)指令。如圖5-13所示，其中q、d與G73相同；G83與G73的區(qū)別在于，G83指令在每次進(jìn)刀q距離后返回R點，這樣對深孔鉆削時排屑有利。

圖5-13G83深孔鉆削循環(huán)

(7)?G84：右旋攻螺紋循環(huán)指令。G84指令與G74指令中的主軸旋向相反，其他與G74指令相同。

(8)?G85：鏜孔循環(huán)指令。如圖5-14所示，主軸正轉(zhuǎn)，刀具以進(jìn)給速度鏜孔至孔底后以進(jìn)給速度退出(無孔底動作)。

(9)?G86：鏜孔循環(huán)指令。G86與G85的區(qū)別在于，執(zhí)行G86指令刀具到達(dá)孔底位置后，主軸停止，并快速退回。

(10)?G87：背鏜孔循環(huán)指令。如圖5-15所示，刀具運動到起始點B(X，Y)后，主軸準(zhǔn)停，刀具沿刀尖的反方向偏移g值，然后快速運動到孔底位置，主軸正轉(zhuǎn)，刀具沿偏移值q正向返回，并向上進(jìn)給運動至R點，再一次進(jìn)行主軸準(zhǔn)停，刀具沿刀尖的反方向偏移q值并快退，接著沿刀尖正方向偏移到B點，主軸正轉(zhuǎn)，本加工循環(huán)結(jié)束，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。

圖5-14G85鏜孔循環(huán)

圖5-15G87背鏜孔循環(huán)

3．固定循環(huán)加工實例常用固定循環(huán)指令格式如下：鉆孔格式：G73X_Y_Z_R_Q_F_L_；

G81X_Y_Z_R_F_L_；

G83X_Y_Z_R_Q_P_F_L_；鏜孔格式：G76X_Y_Z_R_Q_P_F_L_；攻螺紋格式：G84X_Y_Z_R_P_F_L_；

圖5-16G81鉆孔應(yīng)用例5-3

完成圖5-16所示零件的4孔加工，為其編制程序。 程序如下(使用G81指令)：

O0341；

G90G54G00X0Y0；

S500M03F100；

Z50.0；

G99G81X20.0Z－20.0R2.0F50；X0Y20.0；X－20.0Y0；G98X0Y－20.0；G80X0Y0；M05；M30；

例5-4

使用G73指令，完成圖5-17所示孔的加工，并為其編程。

圖5-17G73高速鉆孔循環(huán)指令應(yīng)用

程序如下：O0002；G90G54G00X0Y0；

建立工件坐標(biāo)系M03S600F100；

主軸正轉(zhuǎn)G99G73X25.0Y25.0Z-30.0R3.0Q6.0F50；加工A孔G91X40.0L3；

加工B、C、D孔

Y35.0；

加工H孔

X-40.0L3；

加工G、F、E孔G90G80X0Y0；

取消循環(huán)M05；

主軸停轉(zhuǎn)G00Z50.0；

提刀M05；M30；

結(jié)束程序并返回

5.3刀具補償功能

圖5-18刀具半徑補償原理

5.3.1刀具半徑補償

1．不同平面內(nèi)的刀具半徑補償?shù)毒甙霃窖a償用G17、G18、G19指令在被選擇的工作平面內(nèi)進(jìn)行補償。比如當(dāng)G17指令執(zhí)行后，刀具半徑補償僅影響X、Y軸的移動，而對Z軸不起補償作用。

2．刀具半徑左補償指令G41與刀具半徑右補償指令G42由于立銑刀可以在垂直刀具軸線的任意方向作進(jìn)給運動，因此銑削方式可分為兩種，即沿著刀具進(jìn)給方向看，刀具在加工工件輪廓的左邊叫左刀補，用G41指令；刀具在加工工件輪廓的右邊叫右刀補，用G42指令。如圖5-19所示，圖(a)、(b)為外輪廓加工，圖(c)、(d)為內(nèi)輪廓加工。無論是內(nèi)輪廓加工還是外輪廓加工，順銑用左刀補G41，逆銑用右刀補G42。

圖5-19刀具半徑補償原理

利用球頭銑刀進(jìn)行行切時，需要判別左右刀補。在其他平面內(nèi)的判別方法與在XY平面內(nèi)的判別方法是一樣的。

G40為取消刀具半徑補償指令，它和G41、G42為同一組指令。調(diào)用和取消刀具補償指令是在刀具的移動過程中完成的。

例5-5在G17選擇的平面(XY平面)內(nèi)，使用刀具半徑補償完成輪廓加工編程，如圖5-20所示(注：刀具長度刀補未加)。

圖5-20應(yīng)用刀具半徑補償時的刀具軌跡

程序如下(刀具的半徑值事先存儲在系統(tǒng)的記存器中)：O0005N5T1M06調(diào)用1號刀(平底刀)N10G90G54G00X0Y0M03S800F50；N15G00Z50.0；

起始高度(僅用一把刀具，可不加刀長補償)N20Z10.0；

安全高度N25G41X20.0Y10.0D01；刀具半徑補償，D01為刀具半徑補償號N30G01Z-10.0；

落刀，切深10mmN35Y50.0；N40X50.0；N45Y20.0；

N50X10.0；

N55G00Z50.0；

抬刀到起始高度N60G40X0Y0M05；

取消補償N65M30；

3．刀具半徑補償過程描述在例5-5中，當(dāng)G41被指定時，包含G41句子的下面兩句被預(yù)讀(N30、N35)。N25指令執(zhí)行完成后，機(jī)床的坐標(biāo)位置由以下方法確定：將含有G41句子的坐標(biāo)點與下面兩句中最近的、在選定平面內(nèi)有坐標(biāo)移動語句的坐標(biāo)點相連，其連線垂直方向為偏置方向，G41左偏，G42右偏，偏置大小為指定的偏置號(D01)地址中的數(shù)值。在這里N25坐標(biāo)點與N35坐標(biāo)點運動方向垂直于X軸，所以刀具中心的位置應(yīng)在(X20.0，Y10.0)左面刀具半徑處。

例5-6(刀具半徑補償使用不當(dāng)出現(xiàn)過切削程序?qū)嵗?如圖5-21所示，起始點在(X0，Y0)，高度為50mm處，使用刀具半徑補償時，由于接近工件及切削工件時要有Z軸的移動，這時容易出現(xiàn)過切削現(xiàn)象，切削時應(yīng)避免過切削現(xiàn)象。

圖5-21刀具半徑補償應(yīng)用不當(dāng)出現(xiàn)過切現(xiàn)象

程序如下：

O0004；

N5T1M06；

調(diào)用

T1號刀(平底刀)N10G90G54G00X0Y0M03S500；N15G00Z50.0；起始高度(僅用一把刀具，可不加刀長補償)N20G41X20.0Y10．0D01；

刀具半徑補償，D01為刀具半徑補償號N25Z10.0；N30G01Z-10.0F50；

連續(xù)兩句Z軸移動(只能有一句與刀具半徑補償無關(guān)的語句，此時會出現(xiàn)過切削)N35Y50.0；N40X50.0；N45Y20.0；N50X10.0；N55G00Z50.0；

抬刀到起始高度N60G40X0Y0M05；

取消補償N65M30；

當(dāng)補償從N20開始建立的時候，系統(tǒng)只能預(yù)讀兩句，而

N25、N30都為Z軸的移動，沒有X、Y軸移動，系統(tǒng)無法判斷下一步補償?shù)氖噶糠较?，這時系統(tǒng)不會報警，補償照常進(jìn)行，只是N20的目的點發(fā)生變化。刀具中心將會運動到P1點，其位置是N20的目的點，由目標(biāo)點看原點，目標(biāo)點與原點連線垂直方向左偏D01值，于是發(fā)生過切削。

4．使用刀具半徑補償?shù)淖⒁馐马?/p>

(1)使用刀具半徑補償時應(yīng)避免過切削現(xiàn)象。這又包括以下三種情況：①

使用刀具半徑補償和取消刀具半徑補償時，刀具必須在所補償?shù)钠矫鎯?nèi)移動，移動距離應(yīng)大于刀具補償值。②

加工半徑小于刀具半徑的內(nèi)圓弧時，進(jìn)行半徑補償將產(chǎn)生過切削，如圖5-22所示。只有過渡圓角R≥刀具半徑r＋精加工余量的情況下才能正常切削。③

被銑削槽底寬小于刀具直徑時將產(chǎn)生過切削，如圖5-23所示。

圖5-22刀具半徑大于工件內(nèi)凹圓弧半徑

圖5-23刀具半徑大于工件槽底寬度

(2)?G41、G42、G40須在G00或G01模式下使用，現(xiàn)在有一些系統(tǒng)也可以在G02、G03模式下使用。

(3)?D00～D99為刀具補償號，D00意味著取消刀具補償。刀具補償值在加工或試運行之前須設(shè)定在刀具半徑補償存儲器中。

5．刀具半徑補償?shù)淖饔玫毒甙霃窖a償除了方便編程外，還可以通過改變刀具半徑補償大小的方法，利用同一程序?qū)崿F(xiàn)粗、精加工。其中：粗加工刀具半徑補償＝刀具半徑＋精加工余量；精加工刀具半徑補償＝刀具半徑＋修正量。利用刀具半徑補償并用同一把刀具進(jìn)行粗、精加工時，刀具半徑補償原理如圖5-24所示。

圖5-24利用刀具半徑補償進(jìn)行粗、精加工

例如，如圖5-24所示，刀具為￠20立銑刀，現(xiàn)零件粗加工后給精加工留單邊余量為1.0mm，則粗加工刀具半徑補償D01的值為

R補＝R刀＋1.0＝10.0＋1.0＝11.0mm粗加工后實測尺寸為L＋0.08，則精加工刀具半徑補償D11的值應(yīng)為

R補＝11.0－＝10.945mm則加工后工件實際值為L－0.03。

例5-7

如圖5-25所示，用14的平鍵槽銑刀，切深為5mm，完成工件外輪廓的銑削加工。不考慮加工工藝問題，編寫加工程序。

程序如下：O05671；G90G54G00X0Y0；

Y-40.0；S500M03F200；

Z100.0；

Z2.0；G01Z-5.0F50；G41X10.0D01；

調(diào)入一號刀具半徑補償(O→A)G03X0Y-30.0R10.0；

圓弧切入(A→B)G02X0Y-30.0I0J30.0；

銑削整圓(B→C→D→E→B)G03X-10.0Y-40.0R10.0；

圓弧切出(B→F)G0lG40X0；

取消刀具半徑補償(F→O)G00Z2.0；G00Z100.0；M05；M30；

圖5-25切向切入、切向切出外輪廓加工

5.3.2刀具長度補償數(shù)控銑床的主軸內(nèi)孔為標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐孔，刀柄為標(biāo)準(zhǔn)莫氏外圓錐。安裝時，以數(shù)控銑床的錐孔作為定位基準(zhǔn)面，把刀柄的端面與主軸軸線的交點定為刀具的零點。刀頭的端面到刀柄的端面(刀具零點)的距離叫刀具的長度，如圖5-26所示。其值可在刀具預(yù)調(diào)儀或自動測長裝置上測出，并填寫到數(shù)控系統(tǒng)的刀具長度補償寄存器中。

加工同一個零件可能需要多把刀具，相同或不同的刀具安裝在刀柄上其長度不可能相等，因此要使用的每一把刀具都需要對刀操作。當(dāng)然，也可以通過自動測長儀和基準(zhǔn)刀，實現(xiàn)機(jī)外對刀。刀具的長度補償非常重要，如果不使用，將發(fā)生嚴(yán)重的撞車事故。調(diào)用和取消刀具長度補償?shù)闹噶钍荊43、G44和G49。G43是刀具長度正補償，G44是刀具長度負(fù)補償。因為刀具的長度補償值可以是正值或負(fù)值，所以常用G43，而很少用G44。G49是取消刀具長度補償值的指令。G43、G44和G49是同一組指令。

圖5-26刀具長度

圖5-27刀具長度補償原理

刀具長度補償?shù)氖褂酶袷饺缦拢?/p>

G43/G44/G49G00/G01Z_H_；其中，Z地址符后面的數(shù)字表示刀具在Z方向上運動的距離或絕對坐標(biāo)值；H地址符后面的數(shù)字表示刀具號。按照上面的格式就可以將相應(yīng)刀具的長度補償值從系統(tǒng)長度補償寄存器中調(diào)出。使用G43/G44/G49指令時應(yīng)該注意：刀具在Z方向要有直線運動G00/G01，同時要在一定的安全高度上，否則會造成事故。使用G43調(diào)用刀具長度補償?shù)膽?yīng)用如圖5-28所示。

圖5-28刀具長度補償?shù)膽?yīng)用

5.4數(shù)控銑床M指令

5.4.1常用的M指令

1．輔助功能輔助功能也稱M功能，它是命令機(jī)床做一些輔助動作的代碼。例如，主軸的旋轉(zhuǎn)，冷卻液的開、關(guān)等。ISO標(biāo)準(zhǔn)中M功能從M00至M99，共100種。由于所需輔助功能有限，部分代碼沒作定義，也就是說并沒有100種M指令。不同的數(shù)控系統(tǒng)M代碼的含義是有差別的，表5-3列出了FANUC銑床數(shù)控系統(tǒng)的主要M代碼及其功能。

表5-3FANUC數(shù)控系統(tǒng)的主要M代碼及其功能

2．主要輔助功能簡介

(1)?M00：程序暫停。執(zhí)行M00后，機(jī)床的所有動作均被切斷，機(jī)床處于暫停狀態(tài)，系統(tǒng)現(xiàn)場保護(hù)。按循環(huán)啟動按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段。例如：

N10G00X100.0Z100.0；

N20M00；

N30X50.0Z50.0；…執(zhí)行到N20程序段時，進(jìn)入暫停狀態(tài)，重新啟動后將從N30程序段開始繼續(xù)進(jìn)行。如進(jìn)行尺寸檢驗、清理切屑或插入必要的手工動作時，用此功能很方便。對于銑床來說，不像加工中心可以自動換刀，如果同一工件需要多把刀具時，需要手工換刀，這時也需要使用此指令。另外有兩點需要說明：一是M00須單獨設(shè)一程序段；二是在M00狀態(tài)下，按復(fù)位鍵，則程序?qū)⒒氐介_始位置。

(2)M01：選擇停止。在機(jī)床的操作面板上有一“任選停止”開關(guān)，當(dāng)該開關(guān)處于“ON”位置時，程序中如遇到M01代碼時，其執(zhí)行過程與M00相同；當(dāng)該開關(guān)處于“OFF”位置時，數(shù)控系統(tǒng)對M01不予理睬。例如：N10G00X100.0Z200.0；

N20M01；N30X50.0Z110.0；

如“任選停止”開關(guān)處于斷開位置，則當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行到N20程序段時，不影響原有的任何動作，而是接著往下執(zhí)行N30程序段。此功能通常是用來進(jìn)行尺寸檢查，而且M01應(yīng)作為一個程序段單獨設(shè)定。它與M00比較優(yōu)點在于，調(diào)試程序時“任選停止”開關(guān)處于開位置，正常加工時可以將“任選停止”開關(guān)處于關(guān)位置。

(3)?M02：程序結(jié)束。執(zhí)行M02后，主程序結(jié)束，切斷機(jī)床所有動作，并使程序復(fù)位。M02也應(yīng)單獨作為一個程序段設(shè)定。

(4)?M03：主軸正轉(zhuǎn)。此代碼啟動主軸正轉(zhuǎn)(逆時針，對著主軸端面觀察)。

(5)M04：主軸反轉(zhuǎn)。此代碼啟動主軸反轉(zhuǎn)(順時針，對著主軸端面觀察)。對于銑床來說，只有攻絲時主軸反轉(zhuǎn)，不過此時由攻絲復(fù)合(攻絲循環(huán))指令控制，所以一般不用M04主軸反轉(zhuǎn)指令。

(6)?M05：主軸停止。

(7)?M06：換刀。它可以配合T指令完成自動換刀動作，加工中心常用。在銑床上有時也利用此功能實現(xiàn)粗、精加工轉(zhuǎn)換。例如，粗加工時，把刀具的半徑值按真實半徑與精加工余量之和填寫在半徑補償寄存器中，真實半徑作為另一個刀號處理。有的數(shù)控系統(tǒng)表示對刀儀擺出。

(8)?M08：切削液開。

(9)?M09：切削液關(guān)。M00、M01和M02也可以將切削液關(guān)掉。

5.4.2子程序在一次裝夾中，要加工多個相同零件或一個零件有重復(fù)加工部分的情況下，可使用子程序。使用子程序可以縮短并簡化程序。子程序是相對主程序而言的，子程序和主程序一樣都是獨立的程序，都必須符合程序的一般結(jié)構(gòu)。不同的是主程序可以調(diào)用子程序，子程序結(jié)束必須返回到主程序的原來位置并執(zhí)行主程序的下一程序段。主程序的特點是包含M98指令，子程序的特點是以M99結(jié)尾。

例5-8

如圖5-29所示，Z起始高度為100mm，切削深度為20mm，外輪廓切削，試編寫加工程序。程序如下：

O0008；

(主程序)G90G54G00X0Y0；

M03S500F100；

G00Z100.0；

M98P100L2；

子程序調(diào)用，循環(huán)兩次

G90G00X0Y01；

M05；

圖5-29子程序應(yīng)用舉例M30；O0100；

(子程序)G91G00Z-95.0；G41X20.0Y10.0D01G0lZ-25.0F50；

Y70.0；

X20.0；

Y-60.0；

X-30.0；

Z120.0；G00G40X-10.0Y-20.0；

X40.0；M99；

例5-9子程序嵌套應(yīng)用。程序如下：O0009；(主程序)G90G54G00X0Y0；M03S500F100；G00Z100；M98P110L2；G90G00X0Y0；M05；M30；

O0110；

(一級子程序)M98P111L2；G91X40.0；M99；

O0111；

(二級子程序)G91G00Z-95.0；G41X20.0Y10.0D0l；G01Z-25.0F50；

Y70.0；

X20.0；Y-60.0；X-30.0；Z120.0；G00G40X-10.0Y-20.0；X40.0；M99；

例5-10

如圖5-30所示，加工凸臺(深10mm)時采用不同的刀具補償，調(diào)用子程序，完成同一位置的加工，為其編程。

根據(jù)加工圖，采用10立銑刀加工，刀長為177.10mm。刀具補償：D01值為10.50，H01值為177.6，用于粗加工；D11值為10.0，H11值為177.1，用于精加工。

圖5-30刀具半徑補償舉例

程序如下：O0010；

(主程序)T1M06；G90G54G00X0Y-62.0S500M03；G43Z50.0H01；D01M98P400；G43Z50.0H11；D11M98P0400；G00Z50.0；G91G28Z0M05；M30；

O0400；

(子程序)G00Z10.0；G01Z-10.0；G4lX22.0；G03X0Y-40.0R22.0；G01X-40.0；Y40.0；X40.0；Y-40.0；X0；G03X-22.0Y-62.0R22.0；G01G40X0；

Z20.0；M99;5.4.3鏡像加工鏡像加工編程也叫做軸對稱加工編程，它是將數(shù)控加工的刀具軌跡沿某坐標(biāo)軸作鏡像變換而形成加工軸對稱零件的刀具軌跡。對稱軸(鏡像軸)可以是X軸、Y軸或原點。1．鏡像指令M21：X軸鏡像加工；M22：Y軸鏡像加工；M23：取消軸鏡像加工。

2．使用鏡像指令時的注意事項

(1)當(dāng)只對X軸或Y軸進(jìn)行鏡像加工時，刀具的實際切削順序?qū)⑴c原程序描述的切削順序、刀具矢量方向及圓弧插補方向相反。當(dāng)同時對X軸和Y軸進(jìn)行鏡像加工時，切削順序、刀具補償方向、圓弧插補方向均不變，如圖5-31所示。

圖5-31鏡像時刀具補償變化的刀具運動軌跡

(2)使用鏡像指令后，必須用M23取消鏡像指令。

(3)在G90模式下，鏡像功能必須在工件坐標(biāo)系原點開始使用，取消鏡像也要回到該點。例5-11

如圖5-32所示，用鏡像指令進(jìn)行鏡像加工編程。程序如下：

O0011；

(主程序) G90G54G00X0Y0S500M03；

Z100.0；

M98P0500；

M23；

M98P0500；

M23；

M05；

M30；

圖5-32鏡像加工舉例O0500；

(子程序)Z5.0；G41X20.0Y10.0D0l；G01Z-10.0F50；Y40.0；G03X40.0Y60.0R20.0；G01X50.0；G02