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(chǔ)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(shí)例4.4 宏程序編制,4.1 數(shù)控銑床及加工中心編程基礎(chǔ),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(jī)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(jī)床，是在數(shù)控銑床的發(fā)展基礎(chǔ)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(xí)慣稱加工中心。,1．加工中心的工藝特點(diǎn)（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(yīng)性強(qiáng)（5）勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)條件好（6）良好的經(jīng)濟(jì)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(jī)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(fù)合加工中心,（2）按加工中心的換刀形式分類 ① 帶刀庫(kù)、機(jī)械手的加工中心

3、 ② 無(wú)機(jī)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(kù)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(lái)看主要由基礎(chǔ)部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)、自動(dòng)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(biāo)系統(tǒng)1．加工中心運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定（1）z軸坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)定與主軸線平行的坐標(biāo)軸為z坐標(biāo)（z軸），并取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较颉?當(dāng)機(jī)床有幾根主軸時(shí)，則選取

4、一個(gè)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(biāo)運(yùn)動(dòng)x軸規(guī)定為水平平行于工件裝夾表面。 （3）y軸坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)y坐標(biāo)軸垂直于x、z坐標(biāo)軸。當(dāng)x軸、z軸確定之后，按笛卡兒直角坐標(biāo)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(yùn)動(dòng)A、B和C旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。A、B和C的正方向，相應(yīng)地表示在x、y和z坐標(biāo)軸的正方向上，按右手螺旋前進(jìn)方向。,2．加工中心機(jī)械原點(diǎn)及工作

5、坐標(biāo)系（1）加工中心機(jī)械原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱機(jī)械原點(diǎn)、參考點(diǎn)或零點(diǎn)。 而機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)是三維面的交點(diǎn)，無(wú)法直接感覺(jué)和測(cè)量，只有通過(guò)各坐標(biāo)軸的零點(diǎn)，做相應(yīng)的平行切面，這些切面的交點(diǎn)，即為機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)（機(jī)械原點(diǎn)），這個(gè)原點(diǎn)是機(jī)床一經(jīng)設(shè)計(jì)和制造出來(lái)，就已經(jīng)確定下來(lái)的。,（2）加工中心工作坐標(biāo)系編程時(shí)一般選擇工件上的某一點(diǎn)作為程序原點(diǎn)，并以這個(gè)原點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，這個(gè)新的坐標(biāo)系就是工作坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系

6、）。 （3）絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo),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(hào)程序號(hào)作為程序的標(biāo)記需要預(yù)先設(shè)定，一個(gè)程序號(hào)必須在字母“O”后面緊接最多8個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。,2．程序段號(hào)程序段號(hào)是每個(gè)程序功能段的參考代碼，一個(gè)程序段號(hào)必須在字母“N”后緊接最多5個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。,3．程序段一個(gè)程序段能完成某一個(gè)功能，程序段中含有執(zhí)行一個(gè)工序所需的全部數(shù)據(jù)，程序段由若干個(gè)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(guò)程中可以被跳過(guò)；“N10” 表示程序段號(hào)，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(duì)程序段進(jìn)行必要的說(shuō)明；“LF” 表示程序段結(jié)束。,4．坐標(biāo)字用于在軸方向移動(dòng)和設(shè)置坐標(biāo)系的命令稱為坐標(biāo)字，坐標(biāo)字包括軸的地址符及代

8、表移動(dòng)量的數(shù)值，其基本構(gòu)成見(jiàn)表4-1。,4.2.2 準(zhǔn)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(shè)定為英制尺寸、G21設(shè)定為公制尺寸，這兩個(gè)指令均為模態(tài)指令。,3．快速點(diǎn)定位G00指令格式：G00 X（U） Z(W) ；4．直線插補(bǔ)G01指令格式：G01X（U） Z(W) F ；,5．平面選擇G17～G19在計(jì)算刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償時(shí)必須首

9、先確定一個(gè)平面，即確定一個(gè)兩坐標(biāo)軸的坐標(biāo)平面，在此平面中可以進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，G17到G19各自的含義見(jiàn)表4-3。,6．圓弧插補(bǔ)G02/G03圓弧插補(bǔ)指令G02/G03是圓弧運(yùn)動(dòng)指令。它是用來(lái)指令刀具在給定平面內(nèi)以F進(jìn)給的速度，作圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)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(jiàn)表4-4。,（2）順、逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)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(shí)，是沿什么路徑在作圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的，是按順時(shí)針還是逆時(shí)針?lè)较蚵肪€在前進(jìn)的。其判別方法簡(jiǎn)述為：視線沿著垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸的負(fù)方向觀察，刀具插補(bǔ)方向?yàn)轫槙r(shí)針即為G02，相反則為G03。,7．暫停功能G04

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

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

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

14、G54； 第一可設(shè)定零點(diǎn)偏置G55； 第二可設(shè)定零點(diǎn)偏置G56； 第三可設(shè)定零點(diǎn)偏置G57； 第四可設(shè)定零點(diǎn)偏置G58； 第五可設(shè)定零點(diǎn)偏置G59； 第六可設(shè)定零點(diǎn)偏置,10．自動(dòng)返回參考點(diǎn)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(guān)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(guò)程中，系統(tǒng)讀取到M00指令時(shí)，無(wú)條件停止程序執(zhí)行，待重啟動(dòng)后繼續(xù)執(zhí)行；,M01：選擇停止。在程序執(zhí)行過(guò)程中，系統(tǒng)讀取到M01指令時(shí)，有條件停止程序執(zhí)行，待重啟動(dòng)后繼續(xù)執(zhí)行；M02：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標(biāo)定于程序結(jié)尾處；M30：程序結(jié)束。程序執(zhí)行完畢，光標(biāo)返回至程序開(kāi)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(kāi)；M08——冷卻液開(kāi)；M09——關(guān)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(hào)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(fù)4次。M99——子程序結(jié)束。,4.2.4 進(jìn)給功能指令1．快速進(jìn)給率每個(gè)軸的快速進(jìn)給率能夠分別設(shè)定，可設(shè)定的快速進(jìn)給率的范圍是從1mm/mi

17、n到240000 mm/min。快速進(jìn)給率應(yīng)用于G00，G27，G28，G29，G30和G60等指令。2．切削進(jìn)給率F切削進(jìn)給率必須用地址F和一個(gè)八位數(shù)字（F8直接指定）來(lái)指定。,3．非同步/同步進(jìn)給G94/G95進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度指令字的單位由切削進(jìn)給速度轉(zhuǎn)換功能指令（G94/G95）定義，如：G94——定義分進(jìn)給，即每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。G95——定義轉(zhuǎn)進(jìn)給，即每轉(zhuǎn)進(jìn)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(hào)為03的刀具刀具功能也叫T—代碼功能。此功能用來(lái)選擇刀具號(hào)，對(duì)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(gè)刀號(hào)（0到999）?？墒牵瑢?duì)本機(jī)床能夠選擇的刀號(hào)的最大數(shù)量?jī)H為24。,4.2.6 固定循環(huán)切削功能指令1．點(diǎn)鉆循環(huán)G81指令格式：G81 [Xx Yy] Rr Zz；執(zhí)行過(guò)程如圖4-18所示。Xx Yy——點(diǎn)鉆孔的坐標(biāo)；Rr ——點(diǎn)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(diǎn)鉆孔的坐標(biāo)； Rr ——點(diǎn)鉆參考平面高度；Zz——孔的最后鉆深； tz——每次進(jìn)刀的切削深度；,io——進(jìn)給倍率的距離； do——快速進(jìn)給停止的余量；jo(b0)

20、——進(jìn)給倍率（%）； ko——從R點(diǎn)到切削進(jìn)給起點(diǎn)的距離；fo——進(jìn)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(jìn)刀的切削深度； jo(bo) ——進(jìn)給倍率（%）；tc——停頓時(shí)間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)； fo——進(jìn)給率；do——返

21、回距離；,f1——加倍率后的進(jìn)給率；ko——從R點(diǎn)到切削進(jìn)給起點(diǎn)的距離； f2——返回速度（固定的）；io——進(jìn)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(shí)間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)；jo(b0)——如果設(shè)0或不設(shè)，則在結(jié)束加工之后，M03輸出，如果設(shè)除了0以外的值，則在結(jié)束加工之后，M04輸出；f1——進(jìn)給

22、率；q0——在x?y平面上的讓刀量；do——離R點(diǎn)的距離。,5．鉸孔循環(huán)G85G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 Ddo ]執(zhí)行過(guò)程如圖4-24所示。tz——停頓時(shí)間或主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)；do——離R點(diǎn)的距離；fo——進(jìn)給率0；f1——進(jìn)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(shí)間；d0——離R點(diǎn)的距離；f0——進(jìn)給率；,h0——同步/非同步攻絲的選擇標(biāo)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(diǎn)的停頓k0——離R點(diǎn)的距離。,4.2.7 子程序在程序編寫過(guò)程中，常把一些在程序執(zhí)行時(shí)經(jīng)常重復(fù)使用的

24、程序段寫成獨(dú)立的一個(gè)程序，在適當(dāng)時(shí)候利用一些指令直接調(diào)用，這樣的獨(dú)立程序即為子程序。,4.3 加工中心程序編制實(shí)例,編程實(shí)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(jī)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(jī)用鉸刀；,2．工藝路線安排1）調(diào)用?65mm硬質(zhì)合金機(jī)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(jī)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(guò)對(duì)變量進(jìn)行賦值及處理的方法達(dá)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(yùn)算指令][控制指令]…M99,（2）選擇程序號(hào)

27、程序在存儲(chǔ)器中的位置決定了該程序的一些權(quán)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(hào)，具體見(jiàn)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(gè)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(hào)）L_（重復(fù)次數(shù)） _ 一個(gè)引數(shù)是一個(gè)字母，對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的變量，同一語(yǔ)句中可以有多個(gè)引數(shù) 。,2．變量（1）變量的

28、表示一個(gè)變量由#符號(hào)和變量號(hào)組成，如：# i (i =1,2,3…)，也可用表達(dá)式來(lái)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(gè)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(gè)程序過(guò)程，包括多重調(diào)用。③ 系統(tǒng)變量：宏程序能夠?qū)C(jī)

29、床內(nèi)部變量進(jìn)行讀取和賦值，從而可完成復(fù)雜任務(wù)。,（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(yùn)算指令宏程序具有賦值、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)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(yǔ)句（GOTO）其格式為：IF [ ]GOTO n,（2）循環(huán)指令WHILE [ ] DO m (m=1，2，3…)；．．．EN