《数控编程技术》教案第六章 1页共27 第6章数控铣床编程 【教学目标】通过本章节的教学:使学生掌握数控铣床加工程序的编制方法:数 控铣加工的特点:刀具补偿的设置及其他指令代码;固定循环代码 【教学重点】编程方法、刀具补偿与固定循环 【教学难点】刀具补偿与固定循环 【教学时数】理论6学时,实验4学时 【课程类型】理论与实验课程 【教学方法】理论联系实际,讲、例、练三结合 【教学内容】 6.1数控铣床加工的特点 6.1.1数控铣床加工的对象 数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件,还可以加工复杂型面的零件 如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加 数控铣削机床的加工对象与数控机床的结构配置有很大关系。 立式结构的铣床一般适应用于加工盘、套、板类零件,一次装夹后,可对上表 面进行铣、钻、扩、镗、锪、攻螺纹等工序以及侧面的轮廓加工: 卧式结构的铣床一般都带有回转工作台,一次装平后可完成除安装面和顶面以 外的其余四个面的各种工序加工,适宜于箱体类零件加工; 万能式数控铣床,主轴可以旋转90°或工作台带着工件旋转90°,一次装夹 后可以完成对工件五个表面的加工; 龙门式铣床适用于大型零件的加工
《数控编程技术》教案 第六章 第1页 共27 第 6 章 数控铣床编程 【教学目标】 通过本章节的教学：使学生掌握数控铣床加工程序的编制方法；数 控铣加工的特点；刀具补偿的设置及其他指令代码；固定循环代码。 【教学重点】 编程方法、刀具补偿与固定循环 【教学难点】 刀具补偿与固定循环 【教学时数】 理论 6 学时，实验 4 学时 【课程类型】 理论与实验课程 【教学方法】 理论联系实际，讲、例、练三结合 【教学内容】 6.1 数控铣床加工的特点 6.1.1 数控铣床加工的对象 数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件， 如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加 工。 数控铣削机床的加工对象与数控机床的结构配置有很大关系。 立式结构的铣床一般适应用于加工盘、套、板类零件，一次装夹后，可对上表 面进行铣、钻、扩、镗、锪、攻螺纹等工序以及侧面的轮廓加工； 卧式结构的铣床一般都带有回转工作台，一次装平后可完成除安装面和顶面以 外的其余四个面的各种工序加工，适宜于箱体类零件加工； 万能式数控铣床，主轴可以旋转 90°或工作台带着工件旋转 90°，一次装夹 后可以完成对工件五个表面的加工； 龙门式铣床适用于大型零件的加工
数控编程技术》教案第六章 2页共27 6.1.2数控铣床加工的特点 数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外,还有如下特点: 1、零件加工的适应性强、灵活性好,能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺 寸的零件,如模具类零件、壳体类零件等 2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件,如用数学模型描述的复杂曲 线零件以及三维空间曲面类零件。 3、能加工一次装夹定位后,需进行多道工序加工的零件 4、加工精度高、加工质量稳定可靠 5、生产自动化程序高,可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。 6、生产效率高 7、从切削原理上讲,无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式,而不像车削 那样连续切削,因此对刀具的要求较高,具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在 干式切削状况下,还要求有良好的红硬性。 6.1.3数控铣床编程时应注意的问题 ·了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时,在格 式及指令上是不完全相同的 熟悉零件的加工工艺 合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。 ·编程尽量使用子程序。 ·程序零点的选择要使数据计算的简单。 6.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 6.2.1刀具半径补偿G40,G41,G42 刀具半径补偿指令格式如下: G17G41(或G42)G00(或G01)XYD
《数控编程技术》教案 第六章 第2页 共27 6.1.2 数控铣床加工的特点 数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点： 1、 零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺 寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。 2、 能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲 线零件以及三维空间曲面类零件。 3、 能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 4、 加工精度高、加工质量稳定可靠。 5、 生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。 6、 生产效率高。一 7、 从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削 那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在 干式切削状况下，还要求有良好的红硬性。 6.1.3 数控铣床编程时应注意的问题 ·了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格 式及指令上是不完全相同的。 ·熟悉零件的加工工艺。 ·合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。 ·编程尽量使用子程序。 ·程序零点的选择要使数据计算的简单。 6.2 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 6.2.1 刀具半径补偿 G40，G41，G42 刀具半径补偿指令格式如下： G17 G41(或 G42) G00(或 G01) X Y D
《数控编程技术》教案第六章 第3页共27 或G18G41(或G42)G00或G01)XZD 或G19G41(或G42)G00(或G0)YZD 补偿量 刀具旋转方向 具力具旋转方向 刀具进给方向 补偿量 (b) 图6.1刀具补偿方向 G41是相对于刀具前进方向左侧进行补偿,称为左刀补。如图6.1a所示。这 时相当于顺铣 G42是相对于刀具前进方向右侧进行补偿,称为右刀补。如图62b所示。这 时相当于逆铣 从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言,顺铣效果较好,因此G41使用较 多 D是刀补号地址,是系统中记录刀具半径的存储器地址,后面跟的数值是刀具 号,用来调用内存中刀具半径补偿的数值。刀补号地址可以有D01-D99共100个 地址。其中的值可以用MD方式预先输入在内存刀具表中相应的刀具号位置上。 进行刀具补偿时,要用G17G18/G19选择刀补平面,缺省状态是XY平面。 G40是取消刀具半径补偿功能,所有平面上取消刀具半径补偿的指令均为 G40
《数控编程技术》教案 第六章 第3页 共27 或 G18 G41(或 G42) G00(或 G01) X Z D 或 G19 G41(或 G42) G00(或 G01) Y Z D； G40 (a) (b) 图 6.1 刀具补偿方向 G41 是相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补。如图 6.1a 所示。这 时相当于顺铣。 G42 是相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。如图 6.2b 所示。这 时相当于逆铣。 从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言，顺铣效果较好，因此 G41 使用较 多。 D 是刀补号地址，是系统中记录刀具半径的存储器地址，后面跟的数值是刀具 号，用来调用内存中刀具半径补偿的数值。刀补号地址可以有 D01-D99 共 100 个 地址。其中的值可以用 MDI 方式预先输入在内存刀具表中相应的刀具号位置上。 进行刀具补偿时，要用 G17/G18/G19 选择刀补平面，缺省状态是 XY 平面。 G40 是取消刀具半径补偿功能，所有平面上取消刀具半径补偿的指令均为 G40
《数控编程技术》教案第六章 第4页共27 G40,G41,G42是模态代码,它们可以互相注销。 使用刀具补偿功能的优越性在于: 在编程时可以不考虑刀具的半径,直接按图样所给尺寸进行编程,只要在实 际加工时输入刀具的半径值即可。 可以使粗加工的程序简化。利用有意识的改变刀具半径补偿量,则可用同 刀具、同一程序、不同的切削余量完成加工。 下面结合图62来介绍刀补的运动。 上20450X 图62刀补动作 按增量方式编程 O0001 N1O G54 G91 G17 GO0 M03 G17指定刀补平面(XOY平面) N20G41X20.0Y10.0DO1 建立刀补(刀补号为01) N30G0lY40.0F200 N40X30.0 N50Y30.0
《数控编程技术》教案 第六章 第4页 共27 G40，G41，G42 是模态代码，它们可以互相注销。 使用刀具补偿功能的优越性在于： ·在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按图样所给尺寸进行编程，只要在实 际加工时输入刀具的半径值即可。 ·可以使粗加工的程序简化。利用有意识的改变刀具半径补偿量，则可用同一 刀具、同一程序、不同的切削余量完成加工。 下面结合图 6.2 来介绍刀补的运动。 图 6.2 刀补动作 按增量方式编程： O0001 N10 G54 G91 G17 G00 M03 G17 指定刀补平面（XOY 平面） N20 G41 X20.0 Y10.0 D01 建立刀补（刀补号为 01） N30 G01 Y40.0 F200 N40 X30.0 N50 Y-30.0
《数控编程技术》教案第六章 第5页共27 N60X40.0 N70G00G40X-10.0Y20.0M05 解除刀补 N80M02 按绝对方式编程 N1O G54 G90 G17 GO0 M03 G7指定刀补平面(XOY平面) N20G41X20.0Y10.0DOl 建立刀补(刀补号为01) N30GolY50.0F200 N40X50.0 N50Y20.0 N60X10.0 N70G00G40X0Y0M05 解除刀补 N80M02 刀补动作为 1、启动阶段 2、刀补状态 3、取消刀补 这里特别提醒要注意的是,在启动阶段开始后的刀补状态中,如果存在有两段 以上的没有移动指令或存在非指定平面轴的移动指令段,则可能产生进刀不足或进 刀超差。其原因是因为进入刀具状态后,只能读出连续的两段,这两段都没有进给, 也就作不出矢量,确定不了前进的方向 6.2.2刀具长度补偿G43、G44、G49 刀具长度补偿指令格式如下 格式:G43(G44)ZH 其中:Z为补偿轴的终点值。H为刀具长度偏移量的存储器地址
《数控编程技术》教案 第六章 第5页 共27 N60 X-40.0 N70 G00 G40 X-10.0 Y-20.0 M05 解除刀补 N80 M02 按绝对方式编程： O0002 N10 G54 G90 G17 G00 M03 G17 指定刀补平面（XOY 平面） N20 G41 X20.0 Y10.0 D01 建立刀补（刀补号为 01） N30 G01 Y50.0 F200 N40 X50.0 N50 Y20.0 N60 X10.0 N70 G00 G40 X0 Y0 M05 解除刀补 N80 M02 刀补动作为： 1、 启动阶段 2、 刀补状态 3、 取消刀补 这里特别提醒要注意的是，在启动阶段开始后的刀补状态中，如果存在有两段 以上的没有移动指令或存在非指定平面轴的移动指令段，则可能产生进刀不足或进 刀超差。其原因是因为进入刀具状态后，只能读出连续的两段，这两段都没有进给， 也就作不出矢量，确定不了前进的方向。 6.2.2 刀具长度补偿 G43、G44、G49 刀具长度补偿指令格式如下： 格式：G43(G44) Z H 其中： Z 为补偿轴的终点值。H 为刀具长度偏移量的存储器地址
数控编程技术》教案第六章 第6页共27 把编程时假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏 置存储器中,该指令不改变程序就可以实现对Z轴(或X、Y轴)运动指令的终点位 置进行正向或负向补偿 使用G43指令时,实现正向偏置;用G44指令时,实现负向偏置。无论是绝 对指令还是增量指令,由H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在G43时加, 在G44时则是从Z轴或Ⅹ、Y轴)运动指令的终点坐标值中减去。计算后的坐标值 成为终点 取消长度补偿指令格式: G49Z(或Ⅹ或Y) 实际上,它和指令G44G43ZH00的功能是一样的。G43、G44、G49为模态 指令,它们可以相互注销。 下面是一包含刀具长度补偿指令的程序,其刀具运动过程如图63所示 分 补偿量 实际位置 编程位置 图6.3刀具长度补偿加工
《数控编程技术》教案 第六章 第6页 共27 把编程时假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏 置存储器中，该指令不改变程序就可以实现对 Z 轴(或 X、Y 轴)运动指令的终点位 置进行正向或负向补偿。 使用 G43 指令时，实现正向偏置；用 G44 指令时，实现负向偏置。无论是绝 对指令还是增量指令，由 H 代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在 G43 时加， 在 G44 时则是从 Z 轴(或 X、Y 轴)运动指令的终点坐标值中减去。计算后的坐标值 成为终点。 取消长度补偿指令格式： G49 Z(或 X 或 Y) 实际上，它和指令 G44/G43 Z H00 的功能是一样的。G43、G44、G49 为模态 指令，它们可以相互注销。 下面是一包含刀具长度补偿指令的程序，其刀具运动过程如图 6.3 所示。 图 6.3 刀具长度补偿加工
《数控编程技术》教案第六章 第7页共27 H01=40(偏移值) NI0G9lG00X120.0Y80.0MO3S500 N20G432-320H0l; N30G0lZ-21.0F1000 N40G04P2000 N50G00Z21.0 N60X30.0Y50.0; N70G01Z-41.0 N80G00Z41.0; N90X50.0Y30.0 Nl00G0lZ-25.0; Nl10G04P2000 Nl20G00Z57.0H00; Nl30X-200.0Y-60.0M05M03: 由于偏置号的改变而造成偏置值的改变时,新的偏置值并不加到旧偏置值上。 例如,HO1的偏置值为20.0,H02的偏置值为30.0时 G90G43Z100.0Ho1 Z将达到120.0 G90G43Z100.0H02 Z将达到1300 刀具长度补偿同时只能加在一个轴上,下面的指令将出现报警。在必须进行刀 具长度补偿轴的切换时,要取消一次刀具长度补偿 G43ZH G43XH 6.2.3其他功能指令 1、段间过渡方式指令G09,G61,G64 (1)准停检验指令G09,G61,G64
《数控编程技术》教案 第六章 第7页 共27 H01=-4.0（偏移值） N10 G91 G00 X120.0 Y80.0 M03 S500； N20 G43 Z-32.0 H01； N30 G01 Z-21.0 F1000； N40 G04 P2000； N50 G00 Z21.0； N60 X30.0 Y-50.0； N70 G01 Z-41.0； N80 G00 Z41.0； N90 X50.0 Y30.0； N100 G01 Z-25.0； N110 G04 P2000； N120 G00 Z57.0 H00； N130 X-200.0 Y-60.0 M05 M03； 由于偏置号的改变而造成偏置值的改变时，新的偏置值并不加到旧偏置值上。 例如，H01 的偏置值为 20.0，H02 的偏置值为 30.0 时 G90 G43 Z100.0 H01 Z 将达到 120.0 G90 G43 Z100.0 H02 Z 将达到 130.0 刀具长度补偿同时只能加在一个轴上，下面的指令将出现报警。在必须进行刀 具长度补偿轴的切换时，要取消一次刀具长度补偿。 G43 Z H G43 X H 6.2.3 其他功能指令 1、段间过渡方式指令 G09，G61，G64。 (1)准停检验指令 G09，G61，G64
《数控编程技术》教案第六章 第8页共27 格式:G09: 个包括G09的程序段在继续执行下个程序段前,准确停止在本程序段的终 点。该功能用于加工尖锐的棱角。G09仅在其被规定的程序段中有效。 (2)精确停止检验G61。 格式:G61。 在G61后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点,然后再继续 执行下个程序段。此时,编辑轮廓与实际轮廓相符。 G61与G09的区别在于G61为模态指令。G61可由G64注销 (3)连续切削方式G64。 格式:G64: 2、简化编程的指令 (1)镜像功能指令G24,G25 格式:G2 M98 P G25XY Z 例:如图6.6所示的镜像功能程序 图66镜像功能
《数控编程技术》教案 第六章 第8页 共27 格式：G09； 一个包括 G09 的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终 点。该功能用于加工尖锐的棱角。G09 仅在其被规定的程序段中有效。 (2)精确停止检验 G61。 格式：G61。 在 G61 后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点，然后再继续 执行下个程序段。此时，编辑轮廓与实际轮廓相符。 G61 与 G09 的区别在于 G61 为模态指令。G61 可由 G64 注销。 (3)连续切削方式 G64。 格式：G64： 2、简化编程的指令 (1）镜像功能指令 G24，G25。 格式：G24 X Y Z M98 P G25 X Y Z 例：如图 6.6 所示的镜像功能程序 图 6.6 镜像功能
《数控编程技术》教案第六章 第9页共27 %0003 主程序 N10G91G17Mo3; N20M98P100 加工 N30G24X0 Y轴镜像,镜像位置为X=0 N40M98P100 加工② N50G24X0Y0: X轴、Y轴镜像,镜像位置为(0,0) N60M98P100; 加工③ N70G25X0 取消Y轴镜像 N80G24Y0 X轴镜像 N90M98P100 加工④ N100G25Y 取消镜像 N110M05 N120M30; 子程序(①的加工程序): N200G41G00X10.0Y4.0D01 N210Y1.0 N220Z-98 N230G01Z-7.0F100 N240Y25.0; N250X10.0; N260G03X10.0Y-10.0I10.0 N270G01Y-10.0: N280X-25.0; N290G00Z105.0
《数控编程技术》教案 第六章 第9页 共27 ％0003 主程序 N10 G91 G17 M03； N20 M98 P100； 加工① N30 G24 X0； Y 轴镜像，镜像位置为 X=0 N40 M98 P100； 加工② N50 G24 X0 Y0； X 轴、Y 轴镜像，镜像位置为（0，0） N60 M98 P100； 加工③ N70 G25 X0； 取消 Y 轴镜像 N80 G24 Y0； X 轴镜像 N90 M98 P100； 加工④ N100 G25 Y0； 取消镜像 N110 M05； N120 M30； 子程序（①的加工程序）： ％100 N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01； N210 Y1.0 N220 Z-98.0； N230 G01 Z-7.0 F100； N240 Y25.0； N250 X10.0； N260 G03 X10.0 Y-10.0 I10.0； N270 G01 Y-10.0； N280 X-25.0； N290 G00 Z105.0；
《数控編程技术》教案第六章 第10页共27 N300G40X-5.0Y-10.0; N310M99; (2)缩放功能指令G50、G51 格式:G51XYZP M98P G50 例:如图67所示的三角形ABC,顶点为A30,40),B(70,40),C(50,80 若D(50,50)为中心,放大2倍,则缩放程序为 G51 X50 Y50 P2 (50,110) 图6.7缩放功能 执行该程序,将自动计算出A、B'、C′三点坐标数据为A′(10,30),B (90,30),C′(50,110)从而获得放大一倍的△A′B′C 缩放不能用于补偿量,并且对A、B、C、U、V、W轴无效。 (3)旋转变换指令G68,G69 G68为坐标旋转功能指令,G69为取消坐标旋转功能指令 在XY平面: 格式:G68XYP 例:如图6.8所示的旋转变换功能程序
《数控编程技术》教案 第六章 第10页 共27 N300 G40 X-5.0 Y-10.0； N310 M99； (2）缩放功能指令 G50、G51 格式：G51 X Y Z P M98P G50 例：如图 6.7 所示的三角形 ABC，顶点为 A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)， 若 D(50，50)为中心，放大 2 倍，则缩放程序为 G51 X50 Y50 P2 图 6.7 缩放功能 执行该程序，将自动计算出 A＇、B＇、C＇三点坐标数据为 A＇（10，30），B＇ （90，30），C＇（50，110）从而获得放大一倍的 A＇B＇C＇。 缩放不能用于补偿量，并且对 A、B、C、U、V、W 轴无效。 (3）旋转变换指令 G68，G69 G68 为坐标旋转功能指令，G69 为取消坐标旋转功能指令。 在 XY 平面： 格式：G68 X Y P G69； 例：如图 6.8 所示的旋转变换功能程序