数控技术第5章
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第5章 数控编程基础
5.1 数控编程概述 5.1.1 数控编程概念与内容
• 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部 工作过程。编程工作主要包括:分析零件图样和制定工艺 方案、数学处理、编写零件加工程序、程序检验(图51)。
工 艺 分 析 数 学 处 理 编 写 程 序 程 序 校 验
图5-1 程序编制的内容及步骤
5.1.2 数控程序的格式及组成
• 1.程序的结构 O001 // 程序名 N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S1000 // 程序主体 …… N300 M30 // 结束符 2.程序段格式 N_ G_ X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ S_ T_ M N:顺序号字。 G:准备功能字,用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、 坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。 X…J:尺寸字,用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。 F:进给功能字,用于指定切削的进给速度。 S:主轴转速功能字,用于控制主轴转速。 T:刀具功能字,用于指定加工时所用刀具的编号。 M:辅助功能字,用于指定数控机床辅助装置的开关动作。
13.螺纹切削循环指令G92
• 格式:G92 X(U)__Z(W)__F__ 说明:X、Z:为绝对编程时,有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标; U、W:为增量编程时,有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量; F:螺纹导程,即主轴每转一圈,刀具相对于工件的进给值; 例:如图5-17 所示,用G92 指令编程,毛坯外形已加工完成。
• 例:对图5-16所示的圆柱螺纹编程。螺纹导程为1.5mm,δ =1.5mm, δ ′ =1mm ,每次吃刀量(直径值)分别为0.8mm、0.6 mm 、0.4mm、 0.16mm、
•图5-16 螺纹编程实例
• O1009 N1 G50 X50 Z120 N2 M03 S300 N3 G00 X29.2 Z101.5 N4 G32 Z19 F1.5 N5 G00 X40 N6 Z101.5 N7 X28.6 N8 G32 Z19 F1.5
5.1.4 FANUC数控系统编程规则
• 1.小数点编程 任何坐标字(包括X、Z、I、K、U、W、R等)的数值 后必须加小数点。 2.绝对方式与增量方式 车削系统中用U或W表示X方向或Y方向的增量值。同时 允许绝对方式与增量方式混合编程。而铣削系统中则用 G90和G91表示绝对与增量方式的区别。 3.直径编程与半径编程 数控车床出厂时默认用直径编程。但圆弧插补时R、I 和K的值均以半径值计量。
3.快速定位G00指令
• 格式:G00 X(U)__Z(W)__ 说明: (1)X、Z:绝对值编程时,为快速定位终点在工件坐标 系中的坐标; (2)U、W:增量值编程时,为快速定位终点相对于起点 的位移量。 (3)使用G00指令时,进给速度由机床参数指定,不能用 F规定。 (4)为避免刀具可能产生与工件的干涉,应使两轴分别 单动。
图5-6 G02/G03参数说明
• I、K:圆心相对于圆弧起点的增加量(等于圆心的坐标减 去圆弧起点的坐标),无论是绝对值编程还是相对值编程, I,K都是以增量方式指定;X坐标无论是直径编程还是半 径编程,I都以半径值表示; R:圆弧半径(如图5-6所示); 注意: ①R为圆弧半径,当圆弧的圆心角小于等于180°时,R为 正值;大于180°时,R为负值。 ②圆心角为360°的整圆插补表达插补半径只能用I、K形 式,不能用R。 ③一个圆弧插补程序段中同时编入R与I、K时,R有效。
(设立坐标系,定义对刀点的位置) (主轴以300r/min旋转) (到螺纹起点,升速段1.5mm,吃刀深0.8mm) (切削螺纹到螺纹切削终点,降速段1mm) (X轴方向快退) (Z轴方向快退到螺纹起点处) (X轴方向快进到螺纹起点处,吃刀深0.6mm) (切削螺纹到螺纹切削终点)
• N9 G00 X40 (X轴方向快退) N10 Z101.5 (Z轴方向快退到螺纹起点处) N11 X28.2 (X轴方向快进到螺纹起点处,吃刀深0.4mm) N12 G32 Z19 F1.5 (切削螺纹到螺纹切削终点) N13 G00 X40 (X轴方向快退) N14 Z101.5 (Z轴方向快退到螺纹起点处) N15 U-11.96 (X轴方向快进到螺纹起点处,吃刀深0.16mm) N16 G32 W-82.5 F1.5 (切削螺纹到螺纹切削终点) N17 G00 X40 (X轴方向快退) N18 X50 Z120 (回对刀点) N19 M05 (主轴停) N20 M30 (主程序结束并复位)
• 数控加工程序的编制方法主要有两种:手工编制程序和自 动编制程序。 手工编程是指手工编写加工程序代码,包括走刀路径, 刀补、数学计算等,对编程人员编程水平要求较高,用于 几何形状不太复杂的零件。 自动编程是指应用机械CAD/CAM软件编程,内容包括 零件模型建立,加工方法、机床选用、路径选取等参数的 设置,加工代码的转换。用于复杂形状的零件。
5.1.3 M、F、S、T指令
• (1)辅助功能字M M功能有非模态和模态两种形式。非模态功能只在该 代码的程序段中有效,模态功能在被同一组的另一个功能 注销前一直有效。(见下页表) (2)进给功能字F FANUC 0i系统数控车床默认为每转进给量,而数控铣床 默认为每分钟进给量。 (3)主轴转速功能字S (4)刀具功能字T 用于指定加工时所用刀具的编号。T代码其后的4位数字, 前两位表示刀具号和后两位表示刀具补偿号。如:T0102 01表示刀具号、02表示刀具补偿号。
的位置)
11.端面切削循环G94
• (1)端平面切削循环 格式: G94 X(U)__Z(W)__F__ 说明:该指令执行如图5-13所示A→B→C→D→A 的轨迹动作。
图5-13 端平面切削循环
图5-15 G94切削循环编程实例
• 例:如图5-15 所示,用G94指令编程,点画线代表毛坯。 O1005 N1 G54 G90 G00 X60 Z45 M03(选定坐标系,主轴正转,到循环起点) N2 G94 X25 Z31.5 K-3.5 F100 (加工第一次循环,吃刀深2mm) N3 X25 Z29.5 K-3.5 (每次吃刀均为2mm,) N4 X25 Z27.5 K-3.5 (每次切削起点位,距工件外圆面 5mm,故K值为-3.5) N5 X25 Z25.5 K-3.5 (加工第四次循环,吃刀深2mm) N6 M05 (主轴停) N7 M30 (主程序结束并复位)
5.圆弧插补G02/G03指令
• 格式:G02 /G03 X(U)__Z(W)__I__K__F__ G02 /G03 X(U)__Z(W)__R__F__
G02:顺时针圆弧插补;G03:逆时针圆弧插补; X、Z:绝对编程时,圆弧终点在工件坐标系中的坐标(见图5-6); U、W:增量编程时,圆弧终点相对于圆弧起点的位移量;
图5-2 G50设立坐标系
2.零点偏置G54~G59
• 说明:G54~G59是系统预定的6个工件坐标系。为模态功能,可相互
注销,G54为缺省值。 图5-3 使用工件坐标系编程
• G54~G59指令与G50指令建立工件坐标系的异同点如下: 不同点: ①书写格式不同。G50指令后要求紧跟程序起点的工件坐 标;而G54~G59指令只需单独写出指令字符; ②执行指令前的要求不同。执行G50指令前,要求对刀后 刀具当前点恰好在对刀点位置;而执行G54~G59指令前, 要求工件零点坐标输入到数控系统的零点偏置寄存器中。
5.2 数控车削编程常用指令 5.2.1 数控车削常用编程指令
• (1)非模态G功能:只在所规定的程序段中有效,程序段 结束时被注销。 模态G功能:一组可相互注销的G功能,这些功能一旦被执 行,则一直有效,直到被同一组的G功能注销为止。 (2)00组中的G代码是非模态的,其他组的G代码是模态 的; (3)标记▲者为缺省值。
表5-1 常用M代码及功能
功 能 程 序 控 制 功 能 ( 非 模 态 ) 机 床 功 能 ( 模 态 ) M 09 M 98 M 99 M 03 M 04 M 05 M 06 M 07 M 08 子程序调用 子程序结束及返回 主轴正转 主轴反转 主轴停转 换刀 切削液打开 切削液打开 切削液停止 用于加工中心的换刀动作 顺时针方向转动 逆时针方向转动 M 30 程序结束并返回 M 01 M 02 选择暂停 程序结束 M 00 程序暂停 代码 含义 说明 当执行有 M 00 指令的程序段后,主轴的 转动、进给、切削液都将停止,模态信息全部 保存,按启动键后,继续执行后面的程序 与 M 00 功能相似,只有在按下“选择停止” 后,M 01 才有效 表示执行完所有指令后, 主轴停、 进给停、 切削液关,机床复位。 M 30 除执行 M 02 的内容,还返回到程序 的第一条语句。
例:如图5-7所示,用圆弧插补指令编程。
图5-7 G02/G03编程实例
• O1003 N1 G50X40 Z5 (设立坐标系,定义对刀点 N2 M03 S400 (主轴以400r/min旋转) N3 G00 X0 (到达工件中心) N4 G01 Z0 F60 (工进接触工件毛坯) N5 G03 U24 W-24 R15 (加工R15 圆弧段) N6 G02 X26 Z-31 R5 (加工R5 圆弧段) N7 G01 Z-40 (加工Φ 26 外圆) N8 X40 Z5 (回对刀点) N9 M30 (主轴停、主程序结束并复位)
4.直线插补G01指令
• 格式:G01 X(U)__Z(W)__F__; 说明:(1)X、Z:为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标;
(2)U、W:为增量编程时终点相对于起点的位移量; (3)F_:合成进给速度。
例:如图5-4所示,用直线插补指令编程。
图5-4 G01编程实例
• O1001 N1 G50 X100 Z10 (设立坐标系,定义对刀点的位置) N2 G00 X16 Z2 M03 S600(移到倒角延长线,Z 轴2mm 处) N3 G01 U10 W-5 F300 (倒3×45°角) N4 Z-48 (加工Φ 26 外圆) N5 U34 W-10 (切第一段锥) N6 U20 Z-73 (切第二段锥) N7 X90 (退刀) N8 G00 X100 Z10 (回对刀点) N9 M05 (主轴停) N10 M30 (主程序结束并复位)
1.工件坐标系设定G50
• 格式:G50 X_ Z_ 说明:
X、Z:刀具起点(也称为程序起点,对刀点)在要建立工件坐 标系中的坐标值。G50指令为非模态指令。执行该指令只建立工件坐 标系,刀具并不产生运动。执行该指令前,要通过对刀操作,使刀具 当前点恰好在对刀点位置,即工件坐标(α ,β )的位置。
12.单行程螺纹切削指令G32
• 格式:直螺纹切削G32 Z(W)___F__ 圆锥螺纹切削 G32 X(U)__Z(W)___F__ 端面螺纹切削 G32 X(U)__F__ 说明:X、Z:为绝对编程时,有效螺纹终点在工件坐标系 中的坐标; U、W:为增量编程时,有效螺纹终点相对于螺纹切削起点 的位移量; F:螺纹导程,即主轴每转一圈,刀具相对于工件的进给 值; 螺纹车削加工为成型车削,且切削进给量较大,刀具强度 较差,一般要求分数次进给加工。
图5-17 G92螺纹切削循环编程实例
O1010 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7
G55 M03 G92 G92 G92 G92 M30
wk.baidu.com
G00 X35 Z104 (选定坐标系G55,到循环起点) S300 (主轴以300r/min 正转) X29.2 Z18.5 F3 (第一次循环切螺纹,切深0.8mm) X28.6 Z18.5 F3 (第二次循环切螺纹,切深0.4mm) X28.2 Z18.5 F3 (第三次循环切螺纹,切深0.4mm) X28.04 Z18.5 F3 (第四次循环切螺纹,切深0.16mm) (主轴停、主程序结束并复位)
5.1 数控编程概述 5.1.1 数控编程概念与内容
• 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部 工作过程。编程工作主要包括:分析零件图样和制定工艺 方案、数学处理、编写零件加工程序、程序检验(图51)。
工 艺 分 析 数 学 处 理 编 写 程 序 程 序 校 验
图5-1 程序编制的内容及步骤
5.1.2 数控程序的格式及组成
• 1.程序的结构 O001 // 程序名 N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S1000 // 程序主体 …… N300 M30 // 结束符 2.程序段格式 N_ G_ X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ S_ T_ M N:顺序号字。 G:准备功能字,用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、 坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。 X…J:尺寸字,用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。 F:进给功能字,用于指定切削的进给速度。 S:主轴转速功能字,用于控制主轴转速。 T:刀具功能字,用于指定加工时所用刀具的编号。 M:辅助功能字,用于指定数控机床辅助装置的开关动作。
13.螺纹切削循环指令G92
• 格式:G92 X(U)__Z(W)__F__ 说明:X、Z:为绝对编程时,有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标; U、W:为增量编程时,有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量; F:螺纹导程,即主轴每转一圈,刀具相对于工件的进给值; 例:如图5-17 所示,用G92 指令编程,毛坯外形已加工完成。
• 例:对图5-16所示的圆柱螺纹编程。螺纹导程为1.5mm,δ =1.5mm, δ ′ =1mm ,每次吃刀量(直径值)分别为0.8mm、0.6 mm 、0.4mm、 0.16mm、
•图5-16 螺纹编程实例
• O1009 N1 G50 X50 Z120 N2 M03 S300 N3 G00 X29.2 Z101.5 N4 G32 Z19 F1.5 N5 G00 X40 N6 Z101.5 N7 X28.6 N8 G32 Z19 F1.5
5.1.4 FANUC数控系统编程规则
• 1.小数点编程 任何坐标字(包括X、Z、I、K、U、W、R等)的数值 后必须加小数点。 2.绝对方式与增量方式 车削系统中用U或W表示X方向或Y方向的增量值。同时 允许绝对方式与增量方式混合编程。而铣削系统中则用 G90和G91表示绝对与增量方式的区别。 3.直径编程与半径编程 数控车床出厂时默认用直径编程。但圆弧插补时R、I 和K的值均以半径值计量。
3.快速定位G00指令
• 格式:G00 X(U)__Z(W)__ 说明: (1)X、Z:绝对值编程时,为快速定位终点在工件坐标 系中的坐标; (2)U、W:增量值编程时,为快速定位终点相对于起点 的位移量。 (3)使用G00指令时,进给速度由机床参数指定,不能用 F规定。 (4)为避免刀具可能产生与工件的干涉,应使两轴分别 单动。
图5-6 G02/G03参数说明
• I、K:圆心相对于圆弧起点的增加量(等于圆心的坐标减 去圆弧起点的坐标),无论是绝对值编程还是相对值编程, I,K都是以增量方式指定;X坐标无论是直径编程还是半 径编程,I都以半径值表示; R:圆弧半径(如图5-6所示); 注意: ①R为圆弧半径,当圆弧的圆心角小于等于180°时,R为 正值;大于180°时,R为负值。 ②圆心角为360°的整圆插补表达插补半径只能用I、K形 式,不能用R。 ③一个圆弧插补程序段中同时编入R与I、K时,R有效。
(设立坐标系,定义对刀点的位置) (主轴以300r/min旋转) (到螺纹起点,升速段1.5mm,吃刀深0.8mm) (切削螺纹到螺纹切削终点,降速段1mm) (X轴方向快退) (Z轴方向快退到螺纹起点处) (X轴方向快进到螺纹起点处,吃刀深0.6mm) (切削螺纹到螺纹切削终点)
• N9 G00 X40 (X轴方向快退) N10 Z101.5 (Z轴方向快退到螺纹起点处) N11 X28.2 (X轴方向快进到螺纹起点处,吃刀深0.4mm) N12 G32 Z19 F1.5 (切削螺纹到螺纹切削终点) N13 G00 X40 (X轴方向快退) N14 Z101.5 (Z轴方向快退到螺纹起点处) N15 U-11.96 (X轴方向快进到螺纹起点处,吃刀深0.16mm) N16 G32 W-82.5 F1.5 (切削螺纹到螺纹切削终点) N17 G00 X40 (X轴方向快退) N18 X50 Z120 (回对刀点) N19 M05 (主轴停) N20 M30 (主程序结束并复位)
• 数控加工程序的编制方法主要有两种:手工编制程序和自 动编制程序。 手工编程是指手工编写加工程序代码,包括走刀路径, 刀补、数学计算等,对编程人员编程水平要求较高,用于 几何形状不太复杂的零件。 自动编程是指应用机械CAD/CAM软件编程,内容包括 零件模型建立,加工方法、机床选用、路径选取等参数的 设置,加工代码的转换。用于复杂形状的零件。
5.1.3 M、F、S、T指令
• (1)辅助功能字M M功能有非模态和模态两种形式。非模态功能只在该 代码的程序段中有效,模态功能在被同一组的另一个功能 注销前一直有效。(见下页表) (2)进给功能字F FANUC 0i系统数控车床默认为每转进给量,而数控铣床 默认为每分钟进给量。 (3)主轴转速功能字S (4)刀具功能字T 用于指定加工时所用刀具的编号。T代码其后的4位数字, 前两位表示刀具号和后两位表示刀具补偿号。如:T0102 01表示刀具号、02表示刀具补偿号。
的位置)
11.端面切削循环G94
• (1)端平面切削循环 格式: G94 X(U)__Z(W)__F__ 说明:该指令执行如图5-13所示A→B→C→D→A 的轨迹动作。
图5-13 端平面切削循环
图5-15 G94切削循环编程实例
• 例:如图5-15 所示,用G94指令编程,点画线代表毛坯。 O1005 N1 G54 G90 G00 X60 Z45 M03(选定坐标系,主轴正转,到循环起点) N2 G94 X25 Z31.5 K-3.5 F100 (加工第一次循环,吃刀深2mm) N3 X25 Z29.5 K-3.5 (每次吃刀均为2mm,) N4 X25 Z27.5 K-3.5 (每次切削起点位,距工件外圆面 5mm,故K值为-3.5) N5 X25 Z25.5 K-3.5 (加工第四次循环,吃刀深2mm) N6 M05 (主轴停) N7 M30 (主程序结束并复位)
5.圆弧插补G02/G03指令
• 格式:G02 /G03 X(U)__Z(W)__I__K__F__ G02 /G03 X(U)__Z(W)__R__F__
G02:顺时针圆弧插补;G03:逆时针圆弧插补; X、Z:绝对编程时,圆弧终点在工件坐标系中的坐标(见图5-6); U、W:增量编程时,圆弧终点相对于圆弧起点的位移量;
图5-2 G50设立坐标系
2.零点偏置G54~G59
• 说明:G54~G59是系统预定的6个工件坐标系。为模态功能,可相互
注销,G54为缺省值。 图5-3 使用工件坐标系编程
• G54~G59指令与G50指令建立工件坐标系的异同点如下: 不同点: ①书写格式不同。G50指令后要求紧跟程序起点的工件坐 标;而G54~G59指令只需单独写出指令字符; ②执行指令前的要求不同。执行G50指令前,要求对刀后 刀具当前点恰好在对刀点位置;而执行G54~G59指令前, 要求工件零点坐标输入到数控系统的零点偏置寄存器中。
5.2 数控车削编程常用指令 5.2.1 数控车削常用编程指令
• (1)非模态G功能:只在所规定的程序段中有效,程序段 结束时被注销。 模态G功能:一组可相互注销的G功能,这些功能一旦被执 行,则一直有效,直到被同一组的G功能注销为止。 (2)00组中的G代码是非模态的,其他组的G代码是模态 的; (3)标记▲者为缺省值。
表5-1 常用M代码及功能
功 能 程 序 控 制 功 能 ( 非 模 态 ) 机 床 功 能 ( 模 态 ) M 09 M 98 M 99 M 03 M 04 M 05 M 06 M 07 M 08 子程序调用 子程序结束及返回 主轴正转 主轴反转 主轴停转 换刀 切削液打开 切削液打开 切削液停止 用于加工中心的换刀动作 顺时针方向转动 逆时针方向转动 M 30 程序结束并返回 M 01 M 02 选择暂停 程序结束 M 00 程序暂停 代码 含义 说明 当执行有 M 00 指令的程序段后,主轴的 转动、进给、切削液都将停止,模态信息全部 保存,按启动键后,继续执行后面的程序 与 M 00 功能相似,只有在按下“选择停止” 后,M 01 才有效 表示执行完所有指令后, 主轴停、 进给停、 切削液关,机床复位。 M 30 除执行 M 02 的内容,还返回到程序 的第一条语句。
例:如图5-7所示,用圆弧插补指令编程。
图5-7 G02/G03编程实例
• O1003 N1 G50X40 Z5 (设立坐标系,定义对刀点 N2 M03 S400 (主轴以400r/min旋转) N3 G00 X0 (到达工件中心) N4 G01 Z0 F60 (工进接触工件毛坯) N5 G03 U24 W-24 R15 (加工R15 圆弧段) N6 G02 X26 Z-31 R5 (加工R5 圆弧段) N7 G01 Z-40 (加工Φ 26 外圆) N8 X40 Z5 (回对刀点) N9 M30 (主轴停、主程序结束并复位)
4.直线插补G01指令
• 格式:G01 X(U)__Z(W)__F__; 说明:(1)X、Z:为绝对编程时终点在工件坐标系中的坐标;
(2)U、W:为增量编程时终点相对于起点的位移量; (3)F_:合成进给速度。
例:如图5-4所示,用直线插补指令编程。
图5-4 G01编程实例
• O1001 N1 G50 X100 Z10 (设立坐标系,定义对刀点的位置) N2 G00 X16 Z2 M03 S600(移到倒角延长线,Z 轴2mm 处) N3 G01 U10 W-5 F300 (倒3×45°角) N4 Z-48 (加工Φ 26 外圆) N5 U34 W-10 (切第一段锥) N6 U20 Z-73 (切第二段锥) N7 X90 (退刀) N8 G00 X100 Z10 (回对刀点) N9 M05 (主轴停) N10 M30 (主程序结束并复位)
1.工件坐标系设定G50
• 格式:G50 X_ Z_ 说明:
X、Z:刀具起点(也称为程序起点,对刀点)在要建立工件坐 标系中的坐标值。G50指令为非模态指令。执行该指令只建立工件坐 标系,刀具并不产生运动。执行该指令前,要通过对刀操作,使刀具 当前点恰好在对刀点位置,即工件坐标(α ,β )的位置。
12.单行程螺纹切削指令G32
• 格式:直螺纹切削G32 Z(W)___F__ 圆锥螺纹切削 G32 X(U)__Z(W)___F__ 端面螺纹切削 G32 X(U)__F__ 说明:X、Z:为绝对编程时,有效螺纹终点在工件坐标系 中的坐标; U、W:为增量编程时,有效螺纹终点相对于螺纹切削起点 的位移量; F:螺纹导程,即主轴每转一圈,刀具相对于工件的进给 值; 螺纹车削加工为成型车削,且切削进给量较大,刀具强度 较差,一般要求分数次进给加工。
图5-17 G92螺纹切削循环编程实例
O1010 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7
G55 M03 G92 G92 G92 G92 M30
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G00 X35 Z104 (选定坐标系G55,到循环起点) S300 (主轴以300r/min 正转) X29.2 Z18.5 F3 (第一次循环切螺纹,切深0.8mm) X28.6 Z18.5 F3 (第二次循环切螺纹,切深0.4mm) X28.2 Z18.5 F3 (第三次循环切螺纹,切深0.4mm) X28.04 Z18.5 F3 (第四次循环切螺纹,切深0.16mm) (主轴停、主程序结束并复位)