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数控铣床及加工中心编程全解课件_图文


数控铣床及加工中心编程
数控铣床及加工中心编程基础
FANUC系统加工中心编程原理

加工中心程序编制实例
宏程序编制

4.1 数控铣床及加工中心编程基础
4.1.1 数控铣床及加工中心概述

? 数控铣床是一种用途广泛的机床,有立式、
卧式及龙门铣3种。加工中心(Machining Center)是一种集成化的数控加工机床, 是在数控铣床的发展基础上衍化而成的, 它集铣削、钻削、铰削、镗削及螺纹切削 等工艺于一体,通常称镗铣类加工中心, 习惯称加工中心。

1.加工中心的工艺特点
(1)加工精度高 (2)表面质量好 (3)加工生产率高 (4)工艺适应性强 (5)劳动强度低、劳动条件好 (6)良好的经济效益 (7)有利于生产管理的现代化

? 2.加工中心的分类

? (1)按照机床形态及主轴布局形式
分类
? ? ? ?
① 立式加工中心 ② 卧式加工中心 ③ 龙门式加工中心 ④ 复合加工中心

? (2)按加工中心的换刀形式分类

? ① 带刀库、机械手的加工中心
? ② 无机械手的加工中心 ? ③ 一般在小型加工中心上采用转塔刀库
形式,主要以孔加工为主。

? 3.加工中心主要结构部件及其功能

? 加工中心类型繁多,结构各异,但总体
来看主要由基础部件、主轴部件、数控 系统、自动换刀装置和辅助装置等几部

分组成。

4.1.2 数控铣床及加工中心坐标系统

? 1.加工中心运动部件运动方向的规定
? (1)z轴坐标运动

? 规定与主轴线平行的坐标轴为z坐标(z
轴),并取刀具远离工件的方向为正方 向。 ? 当机床有几根主轴时,则选取一个垂直 于工件装夹表面的主轴为z轴(如龙门铣 床)。

? (2)x轴坐标运动

? x轴规定为水平平行于工件装夹表面。
? (3)y轴坐标运动

? y坐标轴垂直于x、z坐标轴。当x轴、z轴
确定之后,按笛卡儿直角坐标系右手定 则法判断,y轴方向就惟一地被确定了。

(4)旋转运动A、B和C

? 旋转运动用A、B和C表示,规定其分别
为绕x、y和z轴旋转的运动。A、B和C的

正方向,相应地表示在x、y和z坐标轴的
正方向上,按右手螺旋前进方向。

? 2.加工中心机械原点及工作坐标系
(1)加工中心机械原点

? 机床坐标系的原点也称机械原点、参考
点或零点。 ? 而机床坐标系的原点是三维面的交点, 无法直接感觉和测量,只有通过各坐标 轴的零点,做相应的平行切面,这些切 面的交点,即为机床坐标系的原点(机 械原点),这个原点是机床一经设计和 制造出来,就已经确定下来的。

(2)加工中心工作坐标系

?

编程时一般选择工件上的某一点作为 程序原点,并以这个原点作为坐标系的 原点,建立一个新的坐标系,这个新的 坐标系就是工作坐标系(编程坐标系)。
(3)绝对坐标与增量坐标

4.2 FANUC系统加工中心编程原理
? 4.2.1 程序结构 ? 1.程序号

? 程序号作为程序的标记需要预先设定,一
个程序号必须在字母“O”后面紧接最多8个 阿拉伯数字。

? 2.程序段号

? 程序段号是每个程序功能段的参考代码,
一个程序段号必须在字母“N”后紧接最 多5个阿拉伯数字。

? 3.程序段

? 一个程序段能完成某一个功能,程序段
中含有执行一个工序所需的全部数据, 程序段由若干个字及段结束符“LF”组成。

? /N10 G03 X10.0 Y30.0 CR=25.0 F100 ;
(注释)LF

? 其中: ? “/” 表示程序段在执行过程中可以 ? ? ? ?
被跳过; “N10” 表示程序段号,主程序段 中可以有字符; “” 表示中间间隔(可以省 略); “G03” 表示程序段具体指令; “(注释)” 表示对程序段进行必 要的说明;

? 4.坐标字

? 用于在轴方向移动和设置坐标系的命令
称为坐标字,坐标字包括轴的地址符及 代表移动量的数值,其基本构成见表4-1。

4.2.2 准备功能指令——G代码
1.尺寸数据输入方式G90/G91 2.英制/公制选择G20/G21

?

G20设定为英制尺寸、G21设定为公 制尺寸,这两个指令均为模态指令。

? 3.快速点定位G00

? 指令格式: ? G00 X(U) Z(W) ;
? 4.直线插补G01

? 指令格式: ? G01X(U) Z(W) F ;

? 5.平面选择G17~G19

? 在计算刀具长度补偿和刀具半径补
偿时必须首先确定一个平面,即确

定一个两坐标轴的坐标平面,在此
平面中可以进行刀具半径补偿,

G17到G19各自的含义见表4-3。

? 6.圆弧插补G02/G03

? 圆弧插补指令G02/G03是圆弧运动指令。
它是用来指令刀具在给定平面内以F进给 的速度,作圆弧插补运动的指令。 G02/G03是一种模态指令。
? (1)指令格式

? G02 ? (G17) ? G03

I J F ;

X Y
R F ;

? 在指令格式中,I、J为圆弧中心地址,R
为圆弧半径,其他内容及字符的含义见 表4-4。

? (2)顺、逆时针圆弧插补的判断 ? 在使用G02或G03指令之前需要判别刀
具在加工零件时,是沿什么路径在作圆 弧插补运动的,是按顺时针还是逆时针 方向路线在前进的。其判别方法简述为: 视线沿着垂直于圆弧所在平面的坐标轴 的负方向观察,刀具插补方向为顺时针 即为G02,相反则为G03。

? 7.暂停功能G04
(1)按时间计的暂停指令:

? (G94)G04 ? 指令格式: ? G94 G04 X_ 或G94 G04 P_; ? 在每分进给方式(G94)中,指定指令
G04按设定的时间延迟了下一个程序段的 执行,对于地址P,不能用小数点,否则 将忽略小数点后的部分。编程规范如下:

? G04 X500;

暂停时间=0.5sec

? G04 X5000;
? G04 X5.0; ? G04 P5000;

暂停时间=5.0 sec
暂停时间=5.0 sec 暂停时间=5.0 sec

? G04 P12.345;

暂停时间=0.012 sec

(2)按圈数计的暂停指令(G95)G04

? 在每转进给方式(G95)下,推迟到主
轴已经旋转了设定的圈数以后,才开始 下一个程序的执行,对于地址P,不能 用小数点,否则将忽略小数点之后的部 分。编程规范如下:

? G04 X500;

暂停时间=0.5r

? G04 X5000;
? G04 X5.0; ? G04 P5000;

暂停时间=5.0 r
暂停时间=5.0 r 暂停时间=5.0 r 暂停时间=0.012 r

? G04 P12.345;

? 8.刀具补偿功能
(1)刀具长度补偿/取消:G43、G44/G49

? G43刀具长度正补偿; ? G44刀具长度负补偿; ? G49取消刀具长度补偿。

(2)刀尖半径补偿/取消

? 刀具补偿地址D中的半径补偿值必须与
G41/G42一起执行方能生效。

9.可设定的零点偏置G54~G59

? G54; ? G55; ? G56; ? G57; ? G58; ? G59;

第一可设定零点偏置 第二可设定零点偏置 第三可设定零点偏置 第四可设定零点偏置 第五可设定零点偏置 第六可设定零点偏置

? 10.自动返回参考点G28

?
?

指令格式:
G91 G28 X…Y…Z…

? 4.2.3 主轴及辅助功能指令 ? 1.主轴功能指令

? 指令格式:S_M03(M04)
? 2.辅助功能指令

? (1)关于停止的辅助功能指令(M00、
M01、M02、M30) ? M00:程序停止。在程序执行过程中, 系统读取到M00指令时,无条件停止程 序执行,待重启动后继续执行;

? M01:选择停止。在程序执行过程中,
系统读取到M01指令时,有条件停止程
序执行,待重启动后继续执行;

? M02:程序结束。程序执行完毕,光标
定于程序结尾处;

? M30:程序结束。程序执行完毕,光标
返回至程序开始处。

? (2)主轴旋转M代码 ? (M03、M04、M05)

? M03——主轴正转;
? M04——主轴反转; ? M05——主轴停止旋转。

? (3)冷却控制M代码 ? (M07、M08、M09) ? M07——冷却汽雾开; ? M08——冷却液开;

? M09——关闭冷却液、汽。

? (4)子程序功能M代码。 ? M98——子程序调用M代码。 ? 指令格式:M98 P…L…; ? 在这条指令中,子程序程序号由P定义,
并且执行L次。如L省略,执行次数为1 次,子程序最多可重复4次。

? M99——子程序结束。

? 4.2.4 进给功能指令 ? 1.快速进给率

? 每个轴的快速进给率能够分别设定,可设
定的快速进给率的范围是从1mm/min到 240000 mm/min。快速进给率应用于G00, G27,G28,G29,G30和G60等指令。
? 2.切削进给率F

? 切削进给率必须用地址F和一个八位数字
(F8直接指定)来指定。

3.非同步/同步进给G94/G95

? 进给运动速度指令字的单位由切削进给
速度转换功能指令(G94/G95)定义, 如: ? G94——定义分进给,即每分钟进给量 (mm/min)。 ? G95——定义转进给,即每转进给量 (mm/r)。

? 4.2.5 刀具功能指令

? 指令格式:T03 M06 T00; ? 调用刀位号为03的刀具 ? 刀具功能也叫T—代码功能。此功能用来
选择刀具号,对此NC系统,T功能允许 用地址T后跟三位数的指令选择最多 1000个刀号(0到999)。可是,对本机 床能够选择的刀号的最大数量仅为24。

4.2.6 固定循环切削功能指令 ? 1.点钻循环G81

? 指令格式:G81 [Xx Yy] Rr Zz;执行
过程如图4-18所示。 ? Xx Yy——点钻孔的坐标; ? Rr ——点钻参考平面高度; ? Zz ——孔的最后钻深。

? 2.间歇钻循环G83

? G83 [Xx Yy] Rr Zz Qtz Ffo [Ddo ? ? ? ?
Kko Iio Jjo(Bb0)] Xx Yy——点钻孔的坐标; Rr ——点钻参考平面高度; Zz——孔的最后钻深; tz——每次进刀的切削深度;

? io——进给倍率的距离;

? do——快速进给停止的余量;
? jo(b0)——进给倍率(%); ? ko——从R点到切削进给起点的距离;

? fo——进给率。

? 3.高速间歇钻G73

? G73 [Xx Yy] Rr Zz [Qtz] [Ptc] Ffo ? ? ? ? ?
[ Ddo Kko Iio Jjo(Bb0)] tz——每次进刀的切削深度; jo(bo) ——进给倍率(%); tc——停顿时间或主轴旋转的圈数; fo——进给率; do——返回距离;

? f1——加倍率后的进给率; ? ko——从R点到切削进给起点的距离;

? f2——返回速度(固定的);
? io——进给倍率的距离。

? 4.镗孔循环G76

? G76 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc Qq0] Ff1 ? ? ? ? ?
[Ddo Jjo(Bb0)] tc——停顿时间或主轴旋转的圈数; jo(b0)——如果设0或不设,则在结束加 工之后,M03输出,如果设除了0以外的 值,则在结束加工之后,M04输出; f1——进给率; q0——在x?y平面上的让刀量; do——离R点的距离。

? 5.铰孔循环G85

? G85 [Xx Yy] Rr Zz [Ptz] Ffo [Ef1 ? ? ? ? ?
Ddo ] 执行过程如图4-24所示。 tz——停顿时间或主轴旋转的圈数; do——离R点的距离; fo——进给率0; f1——进给率1。

? 6.攻丝循环G84

? G84 [Xx Yy] Rr Zz [Ptc] Ffo [Jjo
(Bb0) Ddo Hho Kko]

? Tc——停留时间; ? d0——离R点的距离;

? f0——进给率;

? h0——同步/非同步攻丝的选择标志和在 ? ? ? ? ? ?
同步攻丝循环期间的返回速度倍率 (%): h0=0表示非同步攻丝循环 h0>表示同步攻丝循环 jo(b0)——1.M04输出之前在孔底的停 顿 ——2.M04输出之后在孔底的停顿 ——3.M03输出之前在R点的停顿 k0——离R点的距离。

? 4.2.7 子程序

? 在程序编写过程中,常把一些在程序执
行时经常重复使用的程序段写成独立的

一个程序,在适当时候利用一些指令直
接调用,这样的独立程序即为子程序。

4.3 加工中心程序编制实例
? 编程实例:利用LGMAZAK VTC-16A型加
工中心加工如图4-27所示工件。工件毛坯 材料为?65×30mm的45钢,端面及外圆轮 廓均要求铣削。

? 1.刀具选择

? (1)端面加工选用?65mm硬质合金机
夹式端面铣刀;

? (2)外圆及轮廓铣削粗加工选用
?16mm两刃立铣刀;

? (3)外圆及轮廓铣削精加工选用?8mm
四刃立铣刀;

? (4)?10孔粗加工选用?5mm中心钻及
?9.8mm麻花钻;

? (5)?10孔精加工选用?10mm高速钢机
用铰刀;

? 2.工艺路线安排

? 1)调用?65mm硬质合金机夹式端面铣
刀粗、精加工工件端面;

? 2)调用?16mm两刃立铣刀粗加工外圆
及轮廓;

? 3)调用?5mm中心钻钻削?10孔的中心
孔;

? 4)调用?9.8mm麻花钻钻削?10孔的铰
孔基孔;

? 5)调用?8mm四刃立铣刀精铣外圆及轮
廓;

? 6)调用?10mm高速钢机用铰刀铰削
?10+0.015 0孔至尺寸。

4.4 宏程序编制
? 1.宏程序概述

? 在程序中使用变量,通过对变量进行赋值
及处理的方法达到程序功能,这种有变量 的程序叫宏程序。

(1)宏程序的使用格式

? 宏程序格式与子程序一样,结尾用M99 ? ? ? ? ?
返回主程序。 O0100;主程序 T01M06T00; G90 G54 G00 … … G65 P8500(引数和引数值);

? M30; ? O8500;宏程序 ?… ? [变量] ? [运算指令] ? [控制指令] ?… ? M99

? (2)选择程序号

? 程序在存储器中的位置决定了该程序的
一些权限,根据程序的重要程度和使用

频率用户可选择合适的程序号,具体见
表4-8。

? (3)宏程序调用方法 ? ① 非模态调用(单纯调用):指一次性
调用宏程序主体,即宏程序只在一个程 序段内有效,叫非模态调用。其格式为: ? G65 P_ _ _ _(宏程序号)L_(重复次 数) _<指定引数值> ? 一个引数是一个字母,对应于宏程序中 变量的地址,引数后边的数值赋给宏程 序中对应的变量,同一语句中可以有多 个引数 。

? 2.变量
? (1)变量的表示

? 一个变量由#符号和变量号组成,如:# i
(i =1,2,3…),也可用表达式来表示变量 。
? (2)变量的使用 ? (3)变量的赋值 ? ① 直接赋值 ? ② 引数赋值

? (4)变量的种类

? 变量有局部变量、公用变量(全局变量)
和系统变量3种。

? ① 局部变量#1~#33:局部变量是一个在宏程
序中局部使用的变量。 ? ② 公用变量(全局变量):#100~#149、 #500~#509公用变量贯穿整个程序过程,包 括多重调用。 ? ③ 系统变量:宏程序能够对机床内部变量进 行读取和赋值,从而可完成复杂任务。

? (5)未定义变量的性质

? 未定义变量又叫空变量,有其特殊性质,
它与变量值为零的变量是有区别的。变 量#0总是空变量 。
? 3.运算指令

? 宏程序具有赋值、算术运算、逻辑运算、
函数运算等功能 。

? 4.控制指令

? 控制指令起到控制程序流向的作用。
? (1)分支语句(GOTO)

? 其格式为:

? IF [ <条件表达式> ]GOTO n

? (2)循环指令

? WHILE [ <条件表达式> ] DO m
(m=1,2,3…);

? ...
? END m;



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