1 第二節數控銑床編程指令 一 數控系統簡介 國外 以日本FANUC 德國SIEMENS 美國A B公司和西班牙FAGOR生產的數控系統為主 我國 華中數控 北京數控 KND 廣州數控 南京華星等 都是在FANUC系統的基礎上開發改造的 華中數控系統型號 華中I型 HNC 1 和華中世紀星 HNC 21M HNC 21M系統技術性能參數是 可控制軸數和聯動軸數位4軸 X Y Z 4TH 最大編程尺寸為99999 999mm 最小分辨率為0 01m 10m 可設置 2 二 程序結構 1 加工程序編程 用規定的文字 數字 符號等組成的代碼 指令 按一定的格式編寫成的加工程序 控制刀具運動 主軸正或反或停轉 切削液開與關 自動換刀等 由三部分組成 程序開始 程序內容 程序結束 程序開始 O 即程序開始符 程序號 如 0001 0076等 程序內容 由一行行的程序段組成 每個程序段則由一個或若干個指令組成 每個指令又由地址符和數字字符組成 如 N10G92X0Y0Z100N20M03S1500N30G90G01Z10程序結束 M02或M30 3 注意 1 起始符 或O前面不允許有空格或空行 2 程序中字母沒有大小寫之分 3 指令字間有無空格都行 4 程序段以回車鍵結束 5 括號 內或分號后的內容為注釋文字 2 指令 地址字符 字母組成 數字字符 阿拉伯數字組成 指令是組成程序的最基本的單元 1 程序段號指令程序段號 N 數字 4位以內1 9999 程序段序號中的數字排列順序可以遞增 也可任意增大 中間可有間隔 但同一程序中程序段號不能重復 程序段號可省略 2 準備功能指令 規定刀具運動軌跡 坐標平面 刀具補償等加工操作 準備功能指令 G 數字 01 99 G01 直線插補 4 3 坐標指令 確定刀具在機床坐標系中移動方向與位移量 坐標指令 X Y Z 數字 帶正負 X100 刀具向X軸正方向移動100mm 4 進給功能指令 確定刀具相對工件的進給速度 進給指令 F 數字F300 刀具以300mm min移動 5 主軸轉速功能指令S 數字S3000 主軸以3000r p m旋轉6 輔助功能指令 主要用于機床加工操作時的工藝性指令 主軸旋轉方向和停轉 切削液開或關 刀具更換 靠繼電器的通斷來實現控制過程 M 數字M03 主軸正轉 5 3 模態與非模態指令1 非模態指令 只在所在的程序段中有效 程序段結束時被注銷 N50G04P10 暫停10秒 N60G90G01X100Y200F500 2 模態指令 一組可相五注銷的代碼 一旦被執行 則一直有效 直至被同一組的代碼注銷為止 N30G01X100N40Y200 G01有效 N50G02X120Y250R100 G01被G02注銷 G02有效 6 三 華中數控HNC 21M的基本編程指令 1 F S T指令1 F指令 刀具移動速度的進給率 mm min 模態指令F300 刀具以每分鐘300mm速度移動 只對G01 G02 G03有效2 S指令 主軸轉速 r min 模態指令S2000 主軸以每分鐘2000轉的轉速旋轉3 T指令 指定刀具號碼M06T03 換3號刀 7 2 輔助功能M指令 指定主軸旋轉方向和停轉 切削液開或關 刀具更換等 8 3 準備功能G指令 規定刀具運動軌跡 坐標平面 刀具補償等加工操作 表8 3常用G代碼及功能 華中HNC 21 22M 1 G20 G21 G22 單位設定指令G20 英制 英寸 G21 公制 毫米 可缺省 G22 脈沖當量 模態指令 可相互注銷 9 2 G17 G18 G19 加工平面設定指令G17 XY平面 可缺省 G18 ZX平面G19 YZ平面 模態指令 可相互注銷 10 3 G92 工件坐標系設定指令 目的 建立工件坐標系 以確定工件圖中各節點坐標 便于描述走刀路線 建立工件坐標系 確定工件坐標系的原點位置 格式 G92X Y Z X Y Z 起刀點在工件坐標系中的坐標 通過確定起刀點在機床坐標系中的位置 間接地確定工件原點在機床坐標系的具體位置 11 工件加工之前 應先將刀具移至起刀點位置 通過對刀測量的工件坐標系原點在機床坐標系中的坐標值并沒有輸入系統 執行此指令刀具并不會產生機械位移 只建立一個工件坐標系 12 G92X2Y2Z2即將工件坐標系原點設定到距起刀點距離為X2 Y2 Z2的位置上 如經對刀測量出工件坐標系原點在機床坐標系中的坐標值為 110 123 156 526 186 235 則起刀點的機床坐標為 108 123 154 526 184 235 工件加工之前 將刀移至起刀點 108 123 154 526 184 235 通過直接機床坐標系指令G53來實現 13 4 G90 G91絕對編程G90 輪廓節點坐標值為相對于工件坐標原點而定 增量編程G91 輪廓節點坐標值為相對于前一個節點而定 格式 G90GX Y Z G91GX Y Z 模態指令 可相互注銷 G90可缺省 14 例 刀具由原點按順序向1 2 3點移動再回到1點時用G90 G91指令編程 15 5 G54 G55 G56 G57 G58 G59 工件坐標系選擇指令 是系統預置的六個坐標系 可根據需要選用 在同一個工件上 最多可選擇六個位置建立六個工件坐標系 分別以G54 G59來表示 通過對刀 測量出六個工件坐標系的原點在機床坐標系中的坐標值 并通過MDI的方式 將這六個工件原點坐標輸入數控系統 模態指令 可相互注銷 例 G54G90G00X80Y60Z50 刀具快速移至G54工件坐標系中的點 80 60 50 處 16 17 6 G53 直接機床坐標系編程指令編程格式 G53G90X Y Z G53指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指定位置上 式中X Y Z后的值為機床坐標系中的坐標值 例 G53G90G00X 100Y 80Z20 刀具快速移至機床坐標 100 80 20 處 G53為非模態指令 只在當前程序段有效 應先回參考點 值為負數 18 7 G52 局部坐標系設定編程格式 G52X Y Z 在已有的工件坐標系 G92 G54 G59 中再設置一個子坐標系 式中X Y Z后的值為局部坐標系原點在當前工件坐標系中的坐標值 19 幾個坐標系指令應用舉例如圖所示從A B C D行走路線 20 編程如下N10G54G00G90X30Y40快速移到G54中的A點N20G59將G59置為當前工件坐標系N30G00X30Y30移到G59中的B點N40G52X45Y15在當前工件坐標系G59中建立局部坐標系G52N50G00G90X35Y20移到G52中的C點N60G53X35Y35移到G53 機械坐標系 中的D點 21 8 G28 自動返回參考點 格式 G28X Y Z 其中 X Y Z為指定的中間點位置 22 說明 目的 1 加工中心需回參考點去換刀 2 消除加工過程中的累積誤差執行G28指令時 各軸先以G00的速度快移到程序指令的中間點位置 從安全考慮 然后自動返回參考點 在使用上經常將XY和Z分開來用 先用G28Z 提刀并回Z軸參考點位置 然后再用G28X Y 回到XY方向的參考點 23 G28指令前要求機床在通電后必須 手動 返回過一次參考點 使用G28指令時 必須預先取消刀具補償 G28為非模態指令 在G90時為指定點在工件坐標系中的坐標 在G91時為指令點相對于起點的位移量 24 9 G29 自動從參考點返回格式 G29X Y Z其中 X Y Z為指令的定位終點位置 經G28確定的中間點返回定位終點 與G28同時使用 25 10 G00 快速定位指令 格式 G00X Y Z 其中 X Y Z為快速定位的終點坐標G00所走的軌跡為一折線 各步進電機同時動作 然后再單獨動作 圖右為刀具G00從原點快速定位至B點所走的軌跡 剛開始X與Y二軸的步進電機同時工作 一般速度相同 刀具走一條45直線至A點 然后 X軸步進電機單獨工作至B點 26 G00移動速度由系統設定 與F無關 G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀 為避免干涉 通常的做法是 不輕易三軸聯動 一般先移動一個軸 再在其它兩軸構成的面內聯動 如 進刀時 先在安全高度Z上 移動 聯動 X Y軸 再下移Z軸到工件附近 退刀時 先抬Z軸 再移動X Y軸 27 11 G01 直線插補進給指令 格式 G01X Y Z F 其中 X Y Z為終點 在G90時為終點在工件坐標系中的坐標 在G91時為終點相對于起點的位移量 28 說明 1 G01指令刀具從當前位置以聯動的方式 插補 按程序段中F指令規定的合成進給速度 按合成的直線軌跡 實際上是一條小直線段構成的折線 移動到程序段所指定的終點 X Y二步進電機交替工作 29 插補定義 根據給定進給速度和給定輪廓線形的要求 在輪廓已知點之間 確定一些中間點的方法 這種方法稱為插補方法或插補原理 數控系統中常用的插補算法 逐點比較法 數字積分法 時間分割法及最小偏差法等 最常用的是逐點比較法 逐點比較法 刀具 或工件 每走一步控制系統都要將加工點與給定的圖形軌跡相比較 以決定下一步進給的方向 使之逼近加工軌跡 逐點比較法是以折線來逼近直線或圓弧 其最大誤差不超過一個設定單位 脈沖當量 插補 30 說明 2 實際進給速度等于指令速度F與進給速度修調倍率的乘積 3 G01和F都是模態代碼 如果后續的程序段不改變加工的線型和進給速度 可以不再書寫這些代碼 4 G01可由G00 G02 G03功能注銷 31 舉例一加工下圖工件輪廓 加工深度2mm 不考慮刀具半徑的影響 32 0001N5G92X0Y 3Z100 確定工件坐標系 N10M03S1500 主軸正轉 1500轉 分 N15G90G00Z10 快速下至工件上方10mm處 N20G01Z 2F100 以100mm min直線下至 2mm處 N25G17Y60F500 以500mm min從起刀點直線加工至B點 N30X30 以500mm min從B點直線加工至C點 N35X50Y0 以500mm min從C點直線加工至D點 N40X 3 以500mm min從D點直線加工至退刀點 N45G00Z100 刀具快速退回至Z100mm高處 N50X0Y 3 刀具快速退回至起刀點高處 N55M05 主軸停轉 N60M02 程序結束 33 F F 指令格式 或 12 G02 G03 圓弧插補指令 G02 順時針圓弧插補G03 逆時針圓弧插補 34 說明 1 加工平面圓弧插補只能在某一加工平面內進行 XY加工平面代碼G17可缺省 G18 ZX平面 和G19 YZ平面 不能省略 35 2 G02 G03判斷 G02為順時針方向圓弧插補 G03為逆時針方向圓弧插補 順時針或逆時針是從垂直于圓弧加工平面的第三軸的正方向看到的回轉方向 36 3 X Y Z 圓弧終點坐標 在G90時為圓弧終點在工件坐標系中的坐標 在G91時為圓弧終點相對于圓弧起點的位移量 37 4 I J K 圓心與圓弧起點對應的X Y Z坐標差 某項為零時可以省略 38 起點 5 圓弧半徑R當圓弧圓心角小于180 時 R為正值 當圓弧圓心角大于180 時 R為負值 整圓編程時不可以使用R 只能用I J K F為編程的兩個軸的合成進給速度 39 6 圓弧編程舉例 每段圓弧可有四種程序段表示 G17G90G03X0Y25R 25F80G17G90G03X0Y25I0J25F80G91G03X 25Y25R 25F80G91G03X 25Y25I0J25F80 大圓弧AB 40 小圓弧AB G17G90G03X0Y25R25F80G17G90G03X0Y25I 25J0F80G91G03X 25Y25R25F80G91G03X 25Y25I 25J0F80 41 例2 整圓編程要求由A點開始 實現逆時針圓弧插補并返回A點 G90G03X30Y0I 40J0F80G91G03X0Y0I 40J0F80 42 8 G02 G03實現空間螺旋線進給格式 G17G02 G03 X Y R Z F 或G18G02 G03 X Z R Y F G19G02 G03 Y Z R X F 即在原G02 G03指令格式程序段后部再增加一個與加工平面相垂直的第三軸移動指令 這樣在進行圓弧進給的同時還進行第三軸方向的進給 其合成軌跡就是一空間螺旋線 X Y Z為投影圓弧終點 第3坐標是與選定平面垂直的軸終點 43 如下圖所示軌跡 G91G17G03X 30 0Y30 0R30 0Z10 0F100或 G90G17G03X0Y30 0R30 0Z10 0F100 44 六 基本指令編程舉例 如圖所示零件以 30的孔定位精銑外輪廓暫不考慮刀具補償 沿此線進入切削 逆時針切削一圈 請計算各節點坐標 沿延長線切出5 10mm 編寫程序 45 程序單 1 0001G92X150 0Y160 0Z120 0G90G00X100 0Y60 0S1000M03Z 2 0G01X35F100G02X15 0R10 0G01Y70 0G03X 15 0R15 0G01Y60 0G02X 35 0R10 0G01X 75 0 主程序號建立工件坐標系 編程零點w快進到X 100 Y 60Z軸快移到Z 2 主軸直線插補至X 35 Y 60順圓插補至X 15 Y 60直線插補至X 15 Y 70逆圓插補至X 15 Y 70直線插補至X 15 Y 60順圓插補至X 35 Y 60直線插補至