1、數控銑削加工編程桂林電子科技大學工程訓練中心桂林電子科技大學工程訓練中心2011.02 數控銑加工編程數控技術的發展數控銑床概述數控銑加工編程基礎 一.數控技術的發展1.1.數控銑床的慨念數控銑床的慨念 2.2.數控銑床的產生數控銑床的產生3.3.數控技術發展的幾個主要階段數控技術發展的幾個主要階段4.4.數控技術發展趨勢數控技術發展趨勢數控銑床是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一種數控銑床是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一種現代化機床，即現代化機床，即 CNC 機床（機床（ Computer Numerical Control ）。）。 2.1.1 數控銑床加工

2、的對象 2 2.1 .1 數控銑床的特點數控銑床的特點 數控銑床主要用于加工平面和曲面輪廓的零件，還可以加工復雜型面的零件，如凸輪、樣板、模具、螺旋槽及各種箱體類零件。同時也可以對零件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工。 2.1.2 數控銑床加工的特點 1、零件加工的適應性強、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復雜或難以控制 尺寸的零件，如模具、殼體類零件等。 2、能加工普通機床無法加工或很難加工的零件，如用數學模型描述的復雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。 3、能加工一次裝夾定位后，需進行多道工序加工零件。 4、加工精度高、加工質量穩定可靠。 5、生產自動化程度高。 6、生產效率高。 7、屬于斷續切削方

3、式，對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。 二.數控銑床概述 二.數控銑床概述2.2 2.2 數控機床的分類數控機床的分類VAMT1Y the first parallel kinematic prototype machine tool in China. It was showed at 4th China Machine Tool Exhibition in 1998 并聯機構機床（虛擬軸機床、6條腿數控機床）是數控機床在結構上取得的重大突破。 2.3典型數控系統簡介典型數控系統簡介 2.3.12.3.1FANUCFANUC公司的主要數控系統公司的主要數控系統 二.數控銑床

4、概述1高可靠性的power Mate 0系列 2普及型CNC0-D系列 4高性/價比的0i系列 5具有網絡功能CNC16i/18i/21i系列 6. 個性化CNC16/18/160/180系列 3全功能型的0-C系列 2.3典型數控系統簡介典型數控系統簡介 2.3.2 SIEMENS2.3.2 SIEMENS公司的主要數控系統公司的主要數控系統 1SINUMERIK 802S/C 2SINUMERIK802D 4SINUMERIK 840D 3SINUMERIK 810D 二.數控銑床概述 2.3典型數控系統簡介典型數控系統簡介 2.3.32.3.3FAGORFAGOR公司的數控系統公司的數控

5、系統 1CNC8070 28055系列數控系統 48040/8055-i/8055TCO/MCO系列 58040/8055-i/8055TC/MC系列 68025/8035系列 38040/8055-i標準系列 二.數控銑床概述 2.3典型數控系統簡介典型數控系統簡介 2.3.2.3.4 4 華中數控系統華中數控系統 2.3.2.3.5 5 北京航天數控北京航天數控 二.數控銑床概述 三.數控加工編程基礎 3.1 3.1 數控銑編程時應注意的問題數控銑編程時應注意的問題了解數控系統的功能及規格。不同的數控系統在編寫數控加工程序時，在格式及指令上是不完全相同的。熟悉零件的加工工藝。合理選擇刀具、

6、夾具及切削用量、切削液。程序零點的選擇要使數據計算的簡單。合理擬定刀具的走刀路線。刀具切入和切出方式刀具切入和切出方式3.23.2 數控程序編制的方法數控程序編制的方法 數控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。數控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。（1）手工編程）手工編程手工編程指主要由人工來完成數控編程中各個階段的工作手工編程指主要由人工來完成數控編程中各個階段的工作。 三.數控加工編程基礎（2）計算機自動編程）計算機自動編程 自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工

7、進行外，其余工作均由計算機輔助完成。人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。分 析分 析零 件零 件圖 樣圖 樣和 制和 制定 工定 工藝 方藝 方案案 數數 學學 處處 理理 編編 寫寫 程程 序序 程程 序序 校校 驗驗修修 改改 三.數控加工編程基礎3.3 數控銑床坐標系數控銑床坐標系3.3.1 3.3.1 機床坐標系的命名原則機床坐標系的命名原則（1）機床相對運動的規定：工件靜止，刀具運動。3.33.3 數控機床坐標系數控機床坐標系 3.3.2 機床坐標系的規定機床坐標系的規定 機床的直線運動用右手笛卡爾直角坐標系決定。機床的直線運動用右手笛卡爾直角坐標系決定。 圍繞圍繞x、y、z各軸

8、的回轉運動及其正方向各軸的回轉運動及其正方向+A、+B、+C分別用右螺旋法則判定。分別用右螺旋法則判定。 三.數控加工編程基礎圖1右手笛卡爾坐標系3.33.3 數控機床坐標系數控機床坐標系 3.3.3坐標軸方向的確定坐標軸方向的確定 （）Z坐標坐標 ：平行于主軸軸線：平行于主軸軸線 ，刀具離開工件的方向為正向。，刀具離開工件的方向為正向。（）X坐標：刀具做旋轉運動，分為兩種情況：坐標：刀具做旋轉運動，分為兩種情況： a. Z坐標水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，坐標水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方。運動方向指向右方。 b. Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，

9、坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右。運動方向指向右。（）Y坐標坐標:根據根據X和和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標的方向。坐標的方向。 3.2.4 機床坐標原點機床坐標原點 機床原點又稱為機械原點，它是機床坐標的原點。該點是機床上的一個固機床原點又稱為機械原點，它是機床坐標的原點。該點是機床上的一個固 定的點，其位置是由機床設計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機床原定的點，其位置是由機床設計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機床原點是工件坐標系、編程坐標系的基準點。點是工件坐標系、編程坐標系的基準點。 三.數控

10、加工編程基礎3.33.3 數控機床坐標系數控機床坐標系 3.3.4 加工坐標系加工坐標系（1）加工坐標系的確定）加工坐標系的確定 加工坐標系：以確定的加工原點為基準建立的坐標系。加工坐標系：以確定的加工原點為基準建立的坐標系。加工原點（程序原點）：零件被裝夾好后，相應的編程原點在機床坐標系中的位置。加工原點（程序原點）：零件被裝夾好后，相應的編程原點在機床坐標系中的位置。 （2）加工坐標系的設定）加工坐標系的設定 方法一：在機床坐標系中直接設定加工原點。方法一：在機床坐標系中直接設定加工原點。 方法二：通過刀具起始點來設定加工坐標系。方法二：通過刀具起始點來設定加工坐標系。（3）選擇工件坐標系

11、的原點的一般原則是：）選擇工件坐標系的原點的一般原則是： 1).盡量選在工件圖樣的基準上，便于計算，減少錯誤，以利于編程。盡量選在工件圖樣的基準上，便于計算，減少錯誤，以利于編程。 2)盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3).要便于測量和檢驗。要便于測量和檢驗。 4).對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上。對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上。 5).對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。 6)Z軸方向的原點，一般設在工件表面。軸方向的原

12、點，一般設在工件表面。 三.數控加工編程基礎3.4 數控銑程序格式數控銑程序格式 (FANUC Series oi-MD)三.數控加工編程基礎1. .數控編程定義數控編程定義:根據被加工零件的圖紙和技術要求、工藝要求 等切削加工的必要 信息，按數控系統所規定的指令和格式編制成加工程序文件。 2.數控程序一般格式（1）程序開始符、結束符 （2）程序名 （3）程序主體 （4）程序結束指令 O2001N10 G54 G91 G00 X30.Y45 .S800M03.; N20G01X54.Y58.F150;N110M98P21001;N200M30;N210 %O1001N10G41G00 X10

13、Y15;N20G01 X35 Y45;N100M99;主程序子程序程序結束指令程序名程序主體程序結束符3.4 數控銑程序段格式數控銑程序段格式 三.數控加工編程基礎 零件加工程序是由程序段組成的，一個程序段表示一個完整的加工工步和動作，每個程序段又由若干個數據字組成，每個字是控制系統的具體指令，它是由表示地址的英文字母、特殊文字和數字集合而成。3.3.舉例：舉例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 D02 M08 ；順序號字順序號字N N： 其后緊跟14位后續數字，對程序的校對和檢索修改 準備功能字準備功能字G G： 建立機床或控制系統工作方式 尺寸字：尺寸字： 確

14、定機床上刀具運動終點的坐標位置。 進給功能字進給功能字F F：指定切削的進給速度。 主軸轉速功能字主軸轉速功能字S S：指定主軸轉速。刀具功能字刀具功能字D D：指定加工時所用刀具的編號。 輔助功能字輔助功能字M M：指定數控機床輔助裝置的開關動作。 3.5 常用編程常用編程G指令指令三.數控加工編程基礎兩個定義：兩個定義：模態代碼：模態代碼：一經在一個程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出現 同組的另一代碼時才失效。非模態代碼：非模態代碼：只有在一個程序段中書寫了該代碼才有效。1. 絕對尺寸指令絕對尺寸指令G90:指定尺寸值為絕對尺寸絕對尺寸：絕對尺寸：機床運動部件的坐標尺寸值相對于坐標

15、原點給出。 G90 G01 X30 Y37； 3.5 常用編程常用編程G指令指令三.數控加工編程基礎2.增量尺寸指令增量尺寸指令G91：指定尺寸值為增量尺寸 增量尺寸：增量尺寸：機床運動部件的坐標尺寸值相對于前一位置給出。 G91 G01 X20 Y25； 3.5 常用編程常用編程G指令指令三.數控加工編程基礎3. 工件坐標系預置寄存指令工件坐標系預置寄存指令G92：按照程序規定的尺寸字值，通過當前刀具所在位置來設定加工坐標系的原點，這一指令不產生機床運動 。例：G92 X20 Y10 Z10 其確立的加工原點在距離刀具起始點X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上如圖3所示G92 設置加工

16、坐標系設置加工坐標系 編程格式：編程格式：G92 XY Z（X、Y、Z的值為刀位點在工件坐標系中的初始位置的值為刀位點在工件坐標系中的初始位置.） 三.數控銑床編程基礎4. 快速點定位指令快速點定位指令G00（空走刀指令）（空走刀指令）編程格式：（編程格式：（X、Y、Z的值：快速點定位的終點坐標值）的值：快速點定位的終點坐標值） G00為快速定位指令，刀具以點位控制方式從刀具所在位置以各軸設定的最高允許速度移動到指定位置，屬于模態指令。程序段格式為： G00 X Y Z ，X Y Z為目標點坐標。例：從例：從A點到點到B點快速移動的程序段為：點快速移動的程序段為： G90 G00 X20 Y3

17、0； 同同時時移移動動到到達達終終點點單單向向移移動動到到達達終終點點3.5 常用編程常用編程G指令指令 指令F對G00程序 段是否有效？ 三. 數控銑床編程基礎5. 直線插補指令直線插補指令G01作用：產生按指定進給速度F實現的空間直線運動。插補定義：以脈沖當量為單位進行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分插補定義：以脈沖當量為單位進行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，段逼近， 相連成軌跡。相連成軌跡。3.5 常用編程常用編程G指令指令直線插補和圓弧插補b圓弧插補a直線插補(b)(a) 三. 數控加工編程基礎5. 直線插補指令直線插補指令G01作用：產生按指定進給速度F

18、實現的空間直線運動。程序格式：程序格式：G01 X Y Z F 其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值。例：實現左圖中所示輪廓的直線插補運動。例：實現左圖中所示輪廓的直線插補運動。增量方式編程：N10 G91 G00 X10. Y6. S100 M03；N20 G01 X16 .Y20. F100；N30 X-24. Y-12.；N40 X8. Y-8.；N50 G00 X-10. Y-6.;N60 M30；3.5 常用編程常用編程G指令指令 6 6 圓弧插補指令圓弧插補指令G02為按指定進給速度的順時針圓弧插補。G03為按指定進給速度的逆時針圓弧插補。圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面

19、內的坐標軸，由正方向向負方向看，順時針方向G02，逆時針方向G03，如下圖所示。三. 數控加工編程基礎3.5 常用編程常用編程G指令指令 三. 數控加工編程基礎6. 圓弧插補指令圓弧插補指令3.5 常用編程常用編程G指令指令程序格式： (1) G02/03 X Y(Z )R F (2) G02/03 X Y(Z ) I J(K ) F其中：其中：1）X、Y、Z的值是指圓弧插補的終點坐標值；的值是指圓弧插補的終點坐標值；2）R為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角180o時，時，R值為正，當圓弧的圓心角值為正，當圓弧的圓心角1800時，時，R值為負值為負。 3）I、J、K是

20、指圓弧起點到圓心的增量坐標，是指圓弧起點到圓心的增量坐標，與與G90,G91無關；無關； 三. 數控加工編程基礎6. 圓弧插補指令圓弧插補指令G02 /03033.5 常用編程常用編程G指令指令例、實現左圖中箭頭所示的圓弧插補運動。例、實現左圖中箭頭所示的圓弧插補運動。(1)R編程方式編程方式N10 G91 G02 X30. Y0. R15. S100 F200 M03；N20 G03 X20. Y20. R20.；N30 M30；(2)圓心增量編程方式圓心增量編程方式N10 G91 G02 X30. Y0. I15. J0 S100 F200 M03；N20 G03 X20 .Y20. I0

21、 J20.；N30 M30； 7 7 刀具半徑補償指令刀具半徑補償指令: : G41.G42.G40G41.G42.G40 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數控系統提供了刀具半徑補償功能，見下圖。三. 數控加工編程基礎 (1)、編程格式G41為左偏刀具半徑補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側的刀具半徑補償，見下圖。G42為右偏刀具半徑補償，定義為假設工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側的刀具半徑補償。G40 為補償撤消指令。 程序格式程序格式: :G00

22、/G01 G41/G42 XG00/G01 G41/G42 X Y Y H H /建立補償程序段建立補償程序段 / /輪廓切削程序段輪廓切削程序段 G00/G01 G40 X Y /補償撤消程序段補償撤消程序段 三. 數控加工編程基礎 三數控加工編程基礎7. 刀具半徑補償 G40，G41，G42 按增量方式編程：O0001N10 G54 G91 G00 G41 X20.0. Y10.0. D01 S800 M03 ； 建立刀補（刀補號為01）N15 G01 Z-9. F200； N20 Y40.0.;N30 X30.0.；N40 Y-30.0.；N50 X-40.0.；N60 Z9.;N70

23、G00 G40 X-10.0. Y-20.0 .; 解除刀補N80 M30； 程序結束N90 %例：加工下圖所示的零件，工件材料為加工下圖所示的零件，工件材料為A3鋼，鋼，,工件坐標系原點（工件坐標系原點（X，Y）如圖所示，）如圖所示，Z向刀距離工件上表面向刀距離工件上表面5mm處處,工件切削深度為工件切削深度為4mm4mm，采用，采用10 mm立銑刀，主軸轉速立銑刀，主軸轉速S=800r/min, 進給速度進給速度f=300mm/min.按要求完成該零件程序編制。按要求完成該零件程序編制。v例三數控銑床編程基礎8. 刀具半徑補償 G40，G41，G42 三數控銑床編程基礎8. 刀具半徑補償

24、G40，G41，G42 數學計算： 取 P0（-65，-95）P1（-45，-75）， P2（-45，-40）， P3（-25，-40） ，P4（-20，-15）， P5（20，-15）， P6（25，-40） ，P7（45，-40）， P8（45，-75）， P9（0，-65） 加工圓弧時，需要計算圓心相對于圓弧起點的坐標 (I.J) C1圓弧相對于點 P3的坐標 x=0， y=13C2圓弧相對于點P4的坐標 x=20， y=15C3圓弧相對 于點P5 的坐標 x=5， y = -12例： 三數控銑床編程基礎8. 刀具半徑補償 G40，G41，G42 例：圖紙分析工藝處理圖紙分析工藝處理 由直線和圓弧段組成，由直線和圓弧段組成， O為定位中為定位中心心（編程原點），（編程原點），選選 10mm銑刀銑刀 加工路線：對刀點加工路線：對刀點P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P1 P0 脈沖當量脈沖當量=0.001mm/ min，切削參數切削參數 S=300r/min ，