數(shù)控銑床及加工中心編程

1、第4章 數(shù)控銑床及加工中心編程,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎4.2 FANUC系統(tǒng)加工中心編程原理4.3 加工中心程序編制實例4.4 宏程序編制,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎,4.1.1 數(shù)控銑床及加工中心概述數(shù)控銑床是一種用途廣泛的機床，有立式、臥式及龍門銑3種。加工中心（Machining Center）是一種集成化的數(shù)控加工機床，是在數(shù)控銑床的發(fā)展基礎上衍化而成的，它集銑削、鉆削、鉸削、鏜削及螺紋

2、切削等工藝于一體，通常稱鏜銑類加工中心，習慣稱加工中心。,1．加工中心的工藝特點（1）加工精度高（2）表面質(zhì)量好（3）加工生產(chǎn)率高（4）工藝適應性強（5）勞動強度低、勞動條件好（6）良好的經(jīng)濟效益（7）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化,2．加工中心的分類（1）按照機床形態(tài)及主軸布局形式分類① 立式加工中心 ② 臥式加工中心 ③ 龍門式加工中心 ④ 復合加工中心,（2）按加工中心的換刀形式分類 ① 帶刀庫、機械手的加工中心

3、 ② 無機械手的加工中心 ③ 一般在小型加工中心上采用轉(zhuǎn)塔刀庫形式，主要以孔加工為主。,3．加工中心主要結(jié)構(gòu)部件及其功能加工中心類型繁多，結(jié)構(gòu)各異，但總體來看主要由基礎部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀裝置和輔助裝置等幾部分組成。,4.1.2 數(shù)控銑床及加工中心坐標系統(tǒng)1．加工中心運動部件運動方向的規(guī)定（1）z軸坐標運動規(guī)定與主軸線平行的坐標軸為z坐標（z軸），并取刀具遠離工件的方向為正方向。 當機床有幾根主軸時，則選取

4、一個垂直于工件裝夾表面的主軸為z軸（如龍門銑床）。,（2）x軸坐標運動x軸規(guī)定為水平平行于工件裝夾表面。 （3）y軸坐標運動y坐標軸垂直于x、z坐標軸。當x軸、z軸確定之后，按笛卡兒直角坐標系右手定則法判斷，y軸方向就惟一地被確定了。,（4）旋轉(zhuǎn)運動A、B和C旋轉(zhuǎn)運動用A、B和C表示，規(guī)定其分別為繞x、y和z軸旋轉(zhuǎn)的運動。A、B和C的正方向，相應地表示在x、y和z坐標軸的正方向上，按右手螺旋前進方向。,2．加工中心機械原點及工作

5、坐標系（1）加工中心機械原點機床坐標系的原點也稱機械原點、參考點或零點。 而機床坐標系的原點是三維面的交點，無法直接感覺和測量，只有通過各坐標軸的零點，做相應的平行切面，這些切面的交點，即為機床坐標系的原點（機械原點），這個原點是機床一經(jīng)設計和制造出來，就已經(jīng)確定下來的。,（2）加工中心工作坐標系編程時一般選擇工件上的某一點作為程序原點，并以這個原點作為坐標系的原點，建立一個新的坐標系，這個新的坐標系就是工作坐標系（編程坐標系

6、）。 （3）絕對坐標與增量坐標,4.2 FANUC系統(tǒng)加工中心編程原理,4.2.1 程序結(jié)構(gòu)1．程序號程序號作為程序的標記需要預先設定，一個程序號必須在字母“O”后面緊接最多8個阿拉伯數(shù)字。,2．程序段號程序段號是每個程序功能段的參考代碼，一個程序段號必須在字母“N”后緊接最多5個阿拉伯數(shù)字。,3．程序段一個程序段能完成某一個功能，程序段中含有執(zhí)行一個工序所需的全部數(shù)據(jù)，程序段由若干個字及段結(jié)束符“LF”組成。/N10

7、G03 X10.0 Y30.0 CR=25.0 F100 ；（注釋）LF,其中：“/” 表示程序段在執(zhí)行過程中可以被跳過；“N10” 表示程序段號，主程序段中可以有字符；“ ” 表示中間間隔（可以省略）；“G03” 表示程序段具體指令；“（注釋）”表示對程序段進行必要的說明；“LF” 表示程序段結(jié)束。,4．坐標字用于在軸方向移動和設置坐標系的命令稱為坐標字，坐標字包括軸的地址符及代

8、表移動量的數(shù)值，其基本構(gòu)成見表4-1。,4.2.2 準備功能指令——G代碼1．尺寸數(shù)據(jù)輸入方式G90/G912．英制/公制選擇G20/G21G20設定為英制尺寸、G21設定為公制尺寸，這兩個指令均為模態(tài)指令。,3．快速點定位G00指令格式：G00 X（U） Z(W) ；4．直線插補G01指令格式：G01X（U） Z(W) F ；,5．平面選擇G17～G19在計算刀具長度補償和刀具半徑補償時必須首

9、先確定一個平面，即確定一個兩坐標軸的坐標平面，在此平面中可以進行刀具半徑補償，G17到G19各自的含義見表4-3。,6．圓弧插補G02/G03圓弧插補指令G02/G03是圓弧運動指令。它是用來指令刀具在給定平面內(nèi)以F進給的速度，作圓弧插補運動的指令。G02/G03是一種模態(tài)指令。（1）指令格式 G02 I J F ； （G17） X Y

10、 G03 R F ；,在指令格式中，I、J為圓弧中心地址，R為圓弧半徑，其他內(nèi)容及字符的含義見表4-4。,（2）順、逆時針圓弧插補的判斷在使用G02或G03指令之前需要判別刀具在加工零件時，是沿什么路徑在作圓弧插補運動的，是按順時針還是逆時針方向路線在前進的。其判別方法簡述為：視線沿著垂直于圓弧所在平面的坐標軸的負方向觀察，刀具插補方向為順時針即為G02，相反則為G03。,7．暫停功能G04

11、（1）按時間計的暫停指令：（G94）G04指令格式：G94 G04 X_ 或G94 G04 P_；在每分進給方式（G94）中，指定指令G04按設定的時間延遲了下一個程序段的執(zhí)行，對于地址P，不能用小數(shù)點，否則將忽略小數(shù)點后的部分。編程規(guī)范如下：,G04 X500； 暫停時間=0.5secG04 X5000； 暫停時間=5.0 secG04 X5.0； 暫停時間=5.0 secG0

12、4 P5000； 暫停時間=5.0 secG04 P12.345； 暫停時間=0.012 sec,（2）按圈數(shù)計的暫停指令（G95）G04在每轉(zhuǎn)進給方式（G95）下，推遲到主軸已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了設定的圈數(shù)以后，才開始下一個程序的執(zhí)行，對于地址P，不能用小數(shù)點，否則將忽略小數(shù)點之后的部分。編程規(guī)范如下：,G04 X500； 暫停時間=0.5rG04 X5000； 暫停時間=5.0 rG04

13、X5.0； 暫停時間=5.0 rG04 P5000； 暫停時間=5.0 rG04 P12.345； 暫停時間=0.012 r,8．刀具補償功能 （1）刀具長度補償/取消：G43、G44/G49G43刀具長度正補償；G44刀具長度負補償；G49取消刀具長度補償。,（2）刀尖半徑補償/取消刀具補償?shù)刂稤中的半徑補償值必須與G41/G42一起執(zhí)行方能生效。,9．可設定的零點偏置G54~G59

14、G54； 第一可設定零點偏置G55； 第二可設定零點偏置G56； 第三可設定零點偏置G57； 第四可設定零點偏置G58； 第五可設定零點偏置G59； 第六可設定零點偏置,10．自動返回參考點G28指令格式：G91 G28 X…Y…Z…,4.2.3 主軸及輔助功能指令1．主軸功能指令指令格式：S_M03（M04）2．輔助功能指令（1）關于停止的輔助功能指令（M00、M01、M02、M30）M0

15、0：程序停止。在程序執(zhí)行過程中，系統(tǒng)讀取到M00指令時，無條件停止程序執(zhí)行，待重啟動后繼續(xù)執(zhí)行；,M01：選擇停止。在程序執(zhí)行過程中，系統(tǒng)讀取到M01指令時，有條件停止程序執(zhí)行，待重啟動后繼續(xù)執(zhí)行；M02：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標定于程序結(jié)尾處；M30：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標返回至程序開始處。,（2）主軸旋轉(zhuǎn)M代碼（M03、M04、M05）M03——主軸正轉(zhuǎn)；M04——主軸反轉(zhuǎn)；M05——主軸停止旋轉(zhuǎn)。,（3）冷卻

16、控制M代碼（M07、M08、M09）M07——冷卻汽霧開；M08——冷卻液開；M09——關閉冷卻液、汽。,（4）子程序功能M代碼。M98——子程序調(diào)用M代碼。指令格式：M98 P…L…；在這條指令中，子程序程序號由P定義，并且執(zhí)行L次。如L省略，執(zhí)行次數(shù)為1次，子程序最多可重復4次。M99——子程序結(jié)束。,4.2.4 進給功能指令1．快速進給率每個軸的快速進給率能夠分別設定，可設定的快速進給率的范圍是從1mm/mi

17、n到240000 mm/min?？焖龠M給率應用于G00，G27，G28，G29，G30和G60等指令。2．切削進給率F切削進給率必須用地址F和一個八位數(shù)字（F8直接指定）來指定。,3．非同步/同步進給G94/G95進給運動速度指令字的單位由切削進給速度轉(zhuǎn)換功能指令（G94/G95）定義，如：G94——定義分進給，即每分鐘進給量（mm/min）。G95——定義轉(zhuǎn)進給，即每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）。,4.2.5 刀具功能指令指令格

18、式：T03 M06 T00； 調(diào)用刀位號為03的刀具刀具功能也叫T—代碼功能。此功能用來選擇刀具號，對此NC系統(tǒng)，T功能允許用地址T后跟三位數(shù)的指令選擇最多1000個刀號（0到999）?？墒?，對本機床能夠選擇的刀號的最大數(shù)量僅為24。,4.2.6 固定循環(huán)切削功能指令1．點鉆循環(huán)G81指令格式：G81 [Xx Yy] Rr Zz；執(zhí)行過程如圖4-18所示。Xx Yy——點鉆孔的坐標；Rr ——點鉆參考平面高度；

19、Zz ——孔的最后鉆深。,2．間歇鉆循環(huán)G83G83 [Xx Yy] Rr Zz Qtz Ffo [Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）]Xx Yy——點鉆孔的坐標； Rr ——點鉆參考平面高度；Zz——孔的最后鉆深； tz——每次進刀的切削深度；,io——進給倍率的距離； do——快速進給停止的余量；jo(b0)

20、——進給倍率（%）； ko——從R點到切削進給起點的距離；fo——進給率。,3．高速間歇鉆G73G73 [Xx Yy] Rr Zz [Qtz] [Ptc] Ffo [ Ddo Kko Iio Jjo（Bb0）]tz——每次進刀的切削深度； jo(bo) ——進給倍率（%）；tc——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； fo——進給率；do——返

21、回距離；,f1——加倍率后的進給率；ko——從R點到切削進給起點的距離； f2——返回速度（固定的）；io——進給倍率的距離。,4．鏜孔循環(huán)G76G76 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc Qq0] Ff1 [Ddo Jjo（Bb0）]tc——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)；jo(b0)——如果設0或不設，則在結(jié)束加工之后，M03輸出，如果設除了0以外的值，則在結(jié)束加工之后，M04輸出；f1——進給

22、率；q0——在x?y平面上的讓刀量；do——離R點的距離。,5．鉸孔循環(huán)G85G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 Ddo ]執(zhí)行過程如圖4-24所示。tz——停頓時間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)；do——離R點的距離；fo——進給率0；f1——進給率1。,6．攻絲循環(huán)G84G84 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc] Ffo [Jjo（Bb0） Ddo Hho Kko

23、]Tc——停留時間；d0——離R點的距離；f0——進給率；,h0——同步/非同步攻絲的選擇標志和在同步攻絲循環(huán)期間的返回速度倍率（%）： h0=0表示非同步攻絲循環(huán) h0>表示同步攻絲循環(huán)jo(b0)——1．M04輸出之前在孔底的停頓——2．M04輸出之后在孔底的停頓——3．M03輸出之前在R點的停頓k0——離R點的距離。,4.2.7 子程序在程序編寫過程中，常把一些在程序執(zhí)行時經(jīng)常重復使用的

24、程序段寫成獨立的一個程序，在適當時候利用一些指令直接調(diào)用，這樣的獨立程序即為子程序。,4.3 加工中心程序編制實例,編程實例：利用LGMAZAK VTC-16A型加工中心加工如圖4-27所示工件。工件毛坯材料為?65×30mm的45鋼，端面及外圓輪廓均要求銑削。,1．刀具選擇（1）端面加工選用?65mm硬質(zhì)合金機夾式端面銑刀；（2）外圓及輪廓銑削粗加工選用?16mm兩刃立銑刀；（3）外圓及輪廓銑削精加工選用?8mm四刃

25、立銑刀；,（4）?10孔粗加工選用?5mm中心鉆及?9.8mm麻花鉆；（5）?10孔精加工選用?10mm高速鋼機用鉸刀；,2．工藝路線安排1）調(diào)用?65mm硬質(zhì)合金機夾式端面銑刀粗、精加工工件端面；2）調(diào)用?16mm兩刃立銑刀粗加工外圓及輪廓；3）調(diào)用?5mm中心鉆鉆削?10孔的中心孔；,4）調(diào)用?9.8mm麻花鉆鉆削?10孔的鉸孔基孔；5）調(diào)用?8mm四刃立銑刀精銑外圓及輪廓；6）調(diào)用?10mm高速鋼機用鉸刀鉸削?10+0

26、.015 0孔至尺寸。,4.4 宏程序編制,1．宏程序概述在程序中使用變量，通過對變量進行賦值及處理的方法達到程序功能，這種有變量的程序叫宏程序。,（1）宏程序的使用格式宏程序格式與子程序一樣，結(jié)尾用M99返回主程序。O0100；主程序T01M06T00；G90 G54 G00 ……G65 P8500（引數(shù)和引數(shù)值）；,M30；O8500；宏程序…[變量][運算指令][控制指令]…M99,（2）選擇程序號

27、程序在存儲器中的位置決定了該程序的一些權限，根據(jù)程序的重要程度和使用頻率用戶可選擇合適的程序號，具體見表4-8。,（3）宏程序調(diào)用方法① 非模態(tài)調(diào)用（單純調(diào)用）：指一次性調(diào)用宏程序主體，即宏程序只在一個程序段內(nèi)有效，叫非模態(tài)調(diào)用。其格式為：G65 P_ _ _ _（宏程序號）L_（重復次數(shù)） _ 一個引數(shù)是一個字母，對應于宏程序中變量的地址，引數(shù)后邊的數(shù)值賦給宏程序中對應的變量，同一語句中可以有多個引數(shù) 。,2．變量（1）變量的

28、表示一個變量由#符號和變量號組成，如：# i (i =1,2,3…)，也可用表達式來表示變量 。（2）變量的使用（3）變量的賦值① 直接賦值② 引數(shù)賦值,（4）變量的種類變量有局部變量、公用變量（全局變量）和系統(tǒng)變量3種。① 局部變量#1～#33：局部變量是一個在宏程序中局部使用的變量。 ② 公用變量（全局變量）：#100～#149、#500～#509公用變量貫穿整個程序過程，包括多重調(diào)用。③ 系統(tǒng)變量：宏程序能夠?qū)C

29、床內(nèi)部變量進行讀取和賦值，從而可完成復雜任務。,（5）未定義變量的性質(zhì)未定義變量又叫空變量，有其特殊性質(zhì)，它與變量值為零的變量是有區(qū)別的。變量#0總是空變量 。3．運算指令宏程序具有賦值、算術運算、邏輯運算、函數(shù)運算等功能 。,4．控制指令控制指令起到控制程序流向的作用。（1）分支語句（GOTO）其格式為：IF [ ]GOTO n,（2）循環(huán)指令WHILE [ ] DO m (m=1，2，3…)；．．．EN