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1、第八章 數(shù)控銑床編程 第一節(jié) 數(shù)控銑床編程基礎(chǔ) 數(shù)控銑床是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，在數(shù)控加工中占據(jù)了重要地位。世界上首臺(tái)數(shù)控機(jī)床就是一部三坐標(biāo)銑床，這主要因于銑床具有X、Y、Z三軸向可移動(dòng)的特性，更加靈活，且可完成較多的加工工序。現(xiàn)在數(shù)控銑床已全面向多軸化發(fā)展。目前迅速發(fā)展的加工中心和柔性制造單元也是在數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。當(dāng)前人們?cè)谘芯亢烷_(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，也一直把銑削加工作為重點(diǎn)。 一、數(shù)控銑床的坐標(biāo)系統(tǒng) （一）機(jī)床坐標(biāo)系 數(shù)控銑床的機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)同樣遵循右手笛卡爾直角坐標(biāo)系原則。由于數(shù)控銑床有立式和臥式之分，所以機(jī)床坐標(biāo)軸的方向也因其布局的不同而不同，如圖8-1所示。

2、 圖8-1 數(shù)控銑床的坐標(biāo)系統(tǒng) 圖8-1a)所示為立式升降臺(tái)銑床的坐標(biāo)方向。其Z軸垂直（與主軸軸線重合），且向上為正方向；面對(duì)機(jī)床立柱的左右移動(dòng)方向?yàn)閄軸，且將刀具向右移動(dòng)（工作臺(tái)向左移動(dòng)）定義為正方向；則根據(jù)右手笛卡爾坐標(biāo)系的原則，Y軸應(yīng)同時(shí)與Z軸和X軸垂直，且正方向指向床身立柱。 圖8-1b)所示為臥式升降臺(tái)銑床的坐標(biāo)方向。其Z軸水平，且向里為正方向（面對(duì)工作臺(tái)的平行移動(dòng)方向）；工作臺(tái)的平行向左移動(dòng)方向?yàn)閄軸正方向；Y軸垂直向上。 以上所述的坐標(biāo)軸方向均是刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)方向（即工件不動(dòng)，刀具運(yùn)動(dòng)）而言，在圖8-1中以+X，+Y，+Z表示。+X＇，+Y＇，+Z＇指的是工件

3、相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸方向。+X＇，+Y＇，+Z＇的方向與+X，+Y，+Z的方向相反。 （二）機(jī)床零點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系的建立 機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱為機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)。在機(jī)床經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)制造和調(diào)整后這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來(lái)，它是固定的點(diǎn)。數(shù)控裝置通電后通常要進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，以建立機(jī)床坐標(biāo)系。參考點(diǎn)可以與機(jī)床零點(diǎn)重合，也可以不重合，通過(guò)參數(shù)來(lái)指定機(jī)床參考點(diǎn)到機(jī)床零點(diǎn)的距離。機(jī)床回到了參考點(diǎn)位置也就知道了該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，找到所有坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)，CNC就建立起了機(jī)床坐標(biāo)系。 （三）工件坐標(biāo)系與加工坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)相對(duì)工件建立的坐標(biāo)系，它只與工件有關(guān)

4、，而與機(jī)床坐標(biāo)系無(wú)關(guān)。但考慮到編程的方便性，工件坐標(biāo)系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸方向一致。通常編程人員會(huì)選擇某一滿足編程要求，且使編程簡(jiǎn)單、尺寸換算少和引起的加工誤差小的已知點(diǎn)為原點(diǎn)，即編程原點(diǎn)。編程原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。 在程序開(kāi)頭就要設(shè)置工件坐標(biāo)系，大多的數(shù)控系統(tǒng)可用G92指令建立工件坐標(biāo)系，或用G54～G59指令選擇工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 當(dāng)零件在機(jī)床上被裝卡好后，相應(yīng)的編程原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置就成為加工原點(diǎn)，也稱為程序原點(diǎn)。由程序原點(diǎn)建立起的坐標(biāo)系就是加工坐標(biāo)系。 因此，編程人員在編制程序時(shí)

5、，只要根據(jù)零件圖樣就可以選定編程原點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系、計(jì)算坐標(biāo)數(shù)值，而不必考慮工件毛坯裝卡的實(shí)際位置。對(duì)加工人員來(lái)說(shuō)，則應(yīng)在裝卡工件、調(diào)試程序時(shí)，確定加工原點(diǎn)的位置，并在數(shù)控系統(tǒng)中給于設(shè)定（即給出原點(diǎn)設(shè)定值），這樣數(shù)控機(jī)床才能按照準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)系位置開(kāi)始加工。 二、數(shù)控銑床的主要功能與加工范圍 （一）數(shù)控銑床的主要功能 數(shù)控銑床從結(jié)構(gòu)上可分為立式、臥式和立臥兩用式數(shù)控銑床，配置不同的的數(shù)控系統(tǒng)，其功能也有差別。除各自特點(diǎn)之外，一般具有的主要功能有以下幾方面。 1．點(diǎn)位控制功能 利用這一功能，數(shù)控銑床可以進(jìn)行只需要作點(diǎn)位控制的鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔和鏜孔等加

6、工。 2．連續(xù)輪廓控制功能 數(shù)控銑床通過(guò)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的連續(xù)輪廓控制，加工出有直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)成的平面輪廓工件。對(duì)非圓曲線構(gòu)成的平面輪廓，在經(jīng)過(guò)直線和圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲面。 3．刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能 各數(shù)控銑床大都具有刀具半徑補(bǔ)償功能，為程序的編制提供方便。總的來(lái)說(shuō)，該功能有以下幾方面的用途： (1)利用這一功能，在編程時(shí)可以很方便地按工件實(shí)際輪廓形狀和尺寸進(jìn)行編程計(jì)算，而加工中使刀具中心自動(dòng)偏離工件輪廓一個(gè)刀具半徑，加工出符合要求的輪廓表面。 (2)利用該功能，通過(guò)改變刀具半徑補(bǔ)償量的方法來(lái)彌補(bǔ)銑刀制造的尺寸精

7、度誤差，擴(kuò)大刀具直徑選用范圍和刀具返修刃磨的允許誤差。 (3)利用改變刀具半徑補(bǔ)償值的方法，以同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工，或者用于提高加工精度。 (4)通過(guò)改變刀具半徑補(bǔ)償值的正負(fù)號(hào)，還可以用同一加工程序加工某些需要相互配合的工件，如相互配合的凹凸模等。 4．鏡像加工功能 鏡像加工也稱為軸對(duì)稱加工。對(duì)于一個(gè)軸對(duì)稱形狀的工件來(lái)說(shuō)，利用這一功能，只要編出一半形狀的加工程序就可完成全部加工了。 5．固定循環(huán)功能 利用數(shù)控銑床對(duì)孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸和鏜加工時(shí)，加工的基本動(dòng)作是相同的，即刀具快速到達(dá)孔位——慢速切削進(jìn)給——快速退回。對(duì)于這種典型化動(dòng)作，可以專門設(shè)計(jì)一段程序，在需要的時(shí)候

8、進(jìn)行調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)上述加工循環(huán)。特別是在加工許多相同的孔時(shí)，應(yīng)用固定循環(huán)功能可以大大簡(jiǎn)化程序。在利用數(shù)控銑床的連續(xù)輪廓控制功能時(shí)，也常常遇到一些典型化的動(dòng)作，如銑整圓、方槽等，也可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)加工。 固定循環(huán)功能是一種子程序，采用參數(shù)方式進(jìn)行編制。在加工中根據(jù)不同的需要對(duì)子程序中設(shè)定的參數(shù)賦值并調(diào)用，以此加工出大小不同和形狀不同的工件輪廓及孔徑、孔深不同的孔。目前，已有不少數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)附帶有各種已編好的子程序，并可以進(jìn)行多重嵌套，用戶可以直接加以調(diào)用，編程就更加方便。 除以上的常備功能外，有些數(shù)控銑床還加入了一些特殊功能，如增加了計(jì)算機(jī)仿形加工裝置，使銑床可以在數(shù)控和靠模兩種控制方式中任選

9、一種來(lái)進(jìn)行加工，從而擴(kuò)大了機(jī)床使用范圍；具備自適應(yīng)功能的數(shù)控銑床可以在加工過(guò)程中根據(jù)感受到的切削狀況（如切削力、溫度等）的變化，通過(guò)適應(yīng)性控制系統(tǒng)及時(shí)控制機(jī)床改變切削用量，使銑床及刀具始終保持最佳狀態(tài)，從而可獲得較高的切削效率和加工質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具使用壽命；配置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)控銑床可以通過(guò)傳感器（通常為電磁感應(yīng)式、紅外線或激光掃描式）對(duì)工件或?qū)嵨铮影濉⒛Ｐ偷龋┻M(jìn)行測(cè)量和采集所需要的數(shù)據(jù)。這種功能為那些必須按實(shí)物依據(jù)生產(chǎn)的工件實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工帶來(lái)了很大的方便，大大減少了對(duì)實(shí)樣的依賴，為仿制與逆向設(shè)計(jì)──制造一體化工作提供了有效手段。目前已出現(xiàn)既能對(duì)實(shí)物掃描采集數(shù)據(jù)，又能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理

10、并生成數(shù)控加工程序的系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱錄返系統(tǒng)。 (二)數(shù)控銑床的加工工藝范圍 銑削是機(jī)械加工中最常用的加工方法之一，主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對(duì)零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸和鏜孔加工與攻絲等。適于采用數(shù)控銑削的零件有箱體類零件、變斜角類零件和曲面類零件。 1．平面類零件 平面類零件的特點(diǎn)是各個(gè)加工表面是平面，或可以展開(kāi)為平面。目前在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件。平面類零件是數(shù)控銑削加工對(duì)象中最簡(jiǎn)單的一類，一般只須用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（即兩軸半坐標(biāo)加工）就可以加工。 2．變斜角類零件 加工面與水平面的夾角成連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件。加工變斜角類零件最好采用四坐標(biāo)或

11、五坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工，若沒(méi)有上述機(jī)床，也可在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上采用兩軸半控制的行切法進(jìn)行近似加工。 3．曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件。曲面類零件的加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸，一般采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床加工，常用的加工方法主要有下列兩種： (1)采用兩軸半坐標(biāo)行切法加工。行切法是在加工時(shí)只有兩個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，另一個(gè)坐標(biāo)按一定行距周期行進(jìn)給。這種方法常用于不太復(fù)雜的空間曲面的加工。 (2)采用三軸聯(lián)動(dòng)方法加工。所用的銑床必須具有X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工功能，可進(jìn)行空間直線插補(bǔ)。這種方法常用于發(fā)動(dòng)機(jī)及模具等較復(fù)雜空間曲面的加工。 三、數(shù)控銑床的工藝裝備 數(shù)控銑床的工藝裝備主要包

12、括夾具和刀具兩類。 (一)夾具 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，由于工序集中往往是在一次裝卡中完成全部工序。因此，對(duì)零件的定位、夾緊方式要注意以下幾個(gè)方面。 （1）在選用夾具時(shí)應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。在小批量時(shí)應(yīng)盡量采用組合夾具；當(dāng)工件批量較大、精度要求較高時(shí)可以考慮設(shè)計(jì)專用夾具，或采用多工位夾具及氣動(dòng)、液壓夾具。但此類夾具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)往往較高，而且制造周期較長(zhǎng)。 （2）零件定位、夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工、刀具更換以及重要部位的測(cè)量。尤其要避免刀具與工件、刀具與夾具相撞的現(xiàn)象。 （3）夾緊力應(yīng)力求通過(guò)靠近主要支撐點(diǎn)或在支撐點(diǎn)所組成的三角形內(nèi)。應(yīng)力求

13、靠近切削部位，并在剛性較好的地方。盡量不要在被加工孔徑的上方，以減少零件變形。 （4）零件的裝卡、定位要考慮到重復(fù)安裝的一致性，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高同一批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同一定位基準(zhǔn)，同一裝卡方式。 (二)刀具 數(shù)控機(jī)床，特別是加工中心，其主軸轉(zhuǎn)速較普通機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速高1～2倍，某些特殊用途的數(shù)控機(jī)床、加工中心主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)，因此數(shù)控刀具的強(qiáng)度與耐用度至關(guān)重要。目前硬質(zhì)合金涂鍍刀具已廣泛用于加工中心，陶瓷刀具與立方氮化硼等刀具也開(kāi)始在加工中心上運(yùn)用。一般說(shuō)來(lái)，數(shù)控機(jī)床所用刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀具材料抗脆性好，有良好的斷屑性能和可調(diào)、易更換等特點(diǎn)。 （1

14、）平面銑削應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端銑刀粗銑，沿工件表面連續(xù)走刀。 注意選好每次走刀寬度和銑刀直徑，使接刀刀痕不影響精切走刀精度。因此加工余量大又不均勻時(shí)，銑刀直徑要選小些。精加工時(shí)銑刀直徑要選大些，最好能包容加工面的整個(gè)寬度。 （2）立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺(tái)、凹槽和箱口面。 為了提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，加工時(shí)可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補(bǔ)償功能銑槽的兩邊。 （3）銑削平面零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。 （4）加工型面零件和變斜角輪廓外形時(shí)常采用球頭刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀

15、等，如圖8-2所示。 另外，對(duì)于一些成型面還常使用各種成型銑刀。 圖8-2 輪廓加工常用刀具 四、數(shù)控銑床的工藝性分析 數(shù)控銑削加工的工藝性分析是編程前的重要工藝準(zhǔn)備工作之一，關(guān)系到機(jī)械加工的效果和成敗，不容忽視。由于數(shù)控機(jī)床是按照程序來(lái)工作的，因此對(duì)零件加工中所有的要求都要體現(xiàn)在加工中，如加工順序、加工路線、切削用量、加工余量、刀具的尺寸及是否需要切削液等都要預(yù)先確定好并編入程序中。根據(jù)加工實(shí)踐，數(shù)控銑削加工工藝分析所要解決的主要問(wèn)題大致可歸納為以下幾個(gè)方面. (一)選擇并確定數(shù)控銑削加工部位及工序內(nèi)容 數(shù)控銑削加工有著自己的特點(diǎn)和適用對(duì)象，若要充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)和關(guān)鍵

16、作用，就必須正確選擇數(shù)控銑床類型、數(shù)控加工對(duì)象與工序內(nèi)容。通常將下列加工內(nèi)容作為數(shù)控銑削加工的主要選擇對(duì)象： （1）工件上的曲線輪廓，特別是有數(shù)學(xué)表達(dá)式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓； （2）已給出數(shù)學(xué)模型的空間曲面； （3）形狀復(fù)雜、尺寸繁多、劃線與檢測(cè)困難的部位； （4）用通用銑床加工時(shí)難以觀察、測(cè)量和控制進(jìn)給的內(nèi)外凹槽； （5）以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔或面； （6）能在一次安裝中順帶銑出來(lái)的簡(jiǎn)單表面或形狀； （7）采用數(shù)控銑削后能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度的一般加工內(nèi)容。 此外，立式數(shù)控銑床和立式加工中心適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零

17、件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式數(shù)控銑床和臥式加工中心適于加工復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等；多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的臥式加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。 (二)加工工序的劃分 在數(shù)控機(jī)床上特別是在加工中心上加工零件，工序十分集中，許多零件只需在一次裝卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯零件的基準(zhǔn)平面、定位面等的加工應(yīng)在普通機(jī)床上完成之后，再裝卡到數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。這樣可以發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，保持?jǐn)?shù)控機(jī)床的精度，延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床的使用壽命，降低數(shù)控機(jī)床的使用成本。在數(shù)控機(jī)床上加工零件其工序劃分的方法有： 1．刀具集中分序法 即按所用刀具劃分工序，用

18、同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第二把刀、第三把刀完成它們可以完成的其它部位。這種分序法可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差。 2．粗、精加工分序法 這種分序法是根據(jù)零件的形狀、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分開(kāi)的原則進(jìn)行分序。對(duì)單個(gè)零件或一批零件先進(jìn)行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之間，最好隔一段時(shí)間，以使粗加工后零件的變形得到充分恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。 3．按加工部位分序法 即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度要求較高的部位。 總之，在數(shù)控機(jī)床上加工零

19、件，其加工工序的劃分要視加工零件的具體情況具體分析。許多工序的安排是綜合了上述各分序方法的。 (三)確定對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn) 對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，在加工開(kāi)始時(shí)，確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，它是通過(guò)對(duì)刀點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！皩?duì)刀點(diǎn)”是指通過(guò)對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。在程序編制時(shí)，不管實(shí)際上是刀具相對(duì)工件移動(dòng)，還是工件相對(duì)刀具移動(dòng)，都把工件看作靜止，而刀具在運(yùn)動(dòng)。對(duì)刀點(diǎn)往往也是零件的加工原點(diǎn)。選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則是： （1）方便數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化程序編制； （2）在機(jī)床上容易找正，便于確定零件的加工原點(diǎn)的位置； （3）加工過(guò)程中便于檢查； （4）引起的加工誤差小。 對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在零件上、夾

20、具上或機(jī)床上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有已知的準(zhǔn)確關(guān)系。當(dāng)對(duì)刀精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。對(duì)于以孔定位的零件，可以取孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。 對(duì)刀時(shí)應(yīng)使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。所謂刀位點(diǎn)，是指確定刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，如平頭立銑刀的刀位點(diǎn)一般為端面中心；球頭銑刀的刀位點(diǎn)取為球心；鉆頭為鉆尖。 “換刀點(diǎn)”應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容來(lái)作安排，為了防止換刀時(shí)刀具碰傷工件，換刀點(diǎn)往往設(shè)在距離零件較遠(yuǎn)的地方。 (四)選擇走刀路線 走刀路線是數(shù)控加工過(guò)程中刀具相對(duì)于被加工件的的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。走刀路線的確定非常重要，因?yàn)樗c零件的加工精度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。確定走刀路線的一般原則是： （1

21、）保證零件的加工精度和表面粗糙度； （2）方便數(shù)值計(jì)算，減少編程工作量； （3）縮短走刀路線，減少進(jìn)退刀時(shí)間和其他輔助時(shí)間； （4）盡量減少程序段數(shù)。 另外，在選擇走刀路線時(shí)還要充分注意以下幾種情況： （1）避免引入反向間隙誤差。數(shù)控機(jī)床在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)反向間隙，如果在走刀路線中將反向間隙帶入，就會(huì)影響刀具的定位精度，增加工件的定位誤差。例如精鏜圖8-3a）中所示的四個(gè)孔，當(dāng)孔的位置精度要求較高時(shí)，安排鏜孔路線的問(wèn)題就顯得比較重要，安排不當(dāng)就有可能把坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，直接影響孔的位置精度。這里給出兩個(gè)方案，方案A如圖8-3a）所示，方案B如圖8-3b）所示。 圖8-3

22、鏜銑加工路線圖 從圖中不難看出，方案A中由于Ⅳ孔與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔的定位方向相反，X向的反向間隙會(huì)使定位誤差增加，而影響Ⅳ孔的位置精度。 在方案B中，當(dāng)加工完Ⅲ孔后并沒(méi)有直接在Ⅳ孔處定位，而是多運(yùn)動(dòng)了一段距離，然后折回來(lái)在Ⅳ孔處定位。這樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔與Ⅳ孔的定位方向是一致的，就可以避免引入反向間隙的誤差，從而提高了Ⅳ孔與各孔之間的孔距精度。 （2）切入切出路徑。在銑削輪廓表面時(shí)一般采用立銑刀側(cè)面刃口進(jìn)行切削，由于主軸系統(tǒng)和刀具的剛度變化，當(dāng)沿法向切入工件時(shí)，會(huì)在切入處產(chǎn)生刀痕，所以應(yīng)盡量避免沿法向切入工件。當(dāng)銑切外表面輪廓形狀時(shí)，應(yīng)安排刀具沿零件輪廓曲線的切向切入工件，并且在其延長(zhǎng)線上加入一

23、段外延距離，以保證零件輪廓的光滑過(guò)渡。同樣，在切出零件輪廓時(shí)也應(yīng)從工件曲線的切向延長(zhǎng)線上切出。如圖8-4a）所示。 當(dāng)銑切內(nèi)表面輪廓形狀時(shí)，也應(yīng)該盡量遵循從切向切入的方法，但此時(shí)切入無(wú)法外延，最好安排從圓弧過(guò)渡到圓弧的加工路線。切出時(shí)也應(yīng)多安排一段過(guò)渡圓弧再退刀，如圖8-4b）所示。當(dāng)實(shí)在無(wú)法沿零件曲線的切向切入、切出時(shí)，銑刀只有沿法線方向切入和切出，在這種情況下，切入切出點(diǎn)應(yīng)選在零件輪廓兩幾何要素的交點(diǎn)上，而且進(jìn)給過(guò)程中要避免停頓。 圖8-4 銑削圓的加工路線 為了消除由于系統(tǒng)剛度變化引起進(jìn)退刀時(shí)的痕跡，可采用多次走刀的方法，減小最后精銑時(shí)的余量，以減小切削力。 在切入工件前應(yīng)

24、該已經(jīng)完成刀具半徑補(bǔ)償，而不能在切入工件時(shí)同時(shí)進(jìn)行刀具補(bǔ)償，如圖8-5a）所示，這樣會(huì)產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象。為此，應(yīng)在切入工件前的切向延長(zhǎng)線上另找一點(diǎn)，作為完成刀具半徑補(bǔ)償點(diǎn)，如圖8-5b）所示。 圖8-5 刀具半徑補(bǔ)償點(diǎn) （3）采用順銑加工方式 在銑削加工中，若銑刀的走刀方向與在切削點(diǎn)的切削速度方向相反，稱為逆銑，其銑削厚度是由零開(kāi)始增大，如圖8-6a）所示；反之則稱為順銑，其銑削厚度由最大減到零，如圖8-6b）所示。由于采用順銑方式時(shí)，零件的表面精度和加工精度較高，并且可以減少機(jī)床的“顫振”，所以在銑削加工零件輪廓時(shí)應(yīng)盡量采用順銑加工方式。 若要銑削如圖8-7所示內(nèi)溝槽的兩側(cè)面，就應(yīng)

25、來(lái)回走刀兩次，保證兩側(cè)面都是順銑加工方式，以使兩側(cè)面具有相同的表面加工精度。 圖8-6 順銑和逆銑 圖8-7 銑削內(nèi)溝槽的側(cè)面 圖8-8 立體輪廓的加工 （4）立體輪廓的加工 加工一個(gè)曲面時(shí)可能采取的三種走刀路線，如圖8-8所示。即沿參數(shù)曲面的u向行切、沿w向行切和環(huán)切。對(duì)于直母線類表面，采用圖8-8b）的方案顯然更有利，每次沿直線走刀，刀位點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段少，而且加工過(guò)程符合直紋面的形成規(guī)律，可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。圖8-8a）方案的優(yōu)點(diǎn)是便于在加工后檢驗(yàn)型面的準(zhǔn)確度。因此實(shí)際生產(chǎn)中最好將以上兩種方案結(jié)合起來(lái)。圖8-

26、8c）所示的環(huán)切方案一般應(yīng)用在內(nèi)槽加工中，在型面加工中由于編程麻煩，一般不用。但在加工螺旋槳槳葉一類零件時(shí)，工件剛度小，采用從里到外的環(huán)切，有利于減少工件在加工過(guò)程中的變形。 （5）內(nèi)槽加工 圖8-9 內(nèi)槽加工 內(nèi)槽是指以封閉曲線為邊界的平 底凹坑，如圖8-9所示。加工內(nèi)槽 一律使用平底銑刀，刀具邊緣部分 的圓角半徑應(yīng)符合內(nèi)槽的圖紙要求。 內(nèi)槽的切削分兩步，第一步切內(nèi)腔， 第二步切輪廓。切輪廓通常又分為 粗加工和精加工兩步。粗加工時(shí)從 內(nèi)槽輪廓線向里平移銑刀半徑R并 且留出精加工余量y。由此得出的粗加工刀位線形是計(jì)算內(nèi)腔走刀路線的依據(jù)。切削內(nèi)腔時(shí)，環(huán)切和行切在生

27、產(chǎn)中都有應(yīng)用。兩種走刀路線的共同點(diǎn)是都要切凈內(nèi)腔中的全部面積，不留死角，不傷輪廓，同時(shí)盡量減少重復(fù)走刀的搭接量。環(huán)切法的刀位點(diǎn)計(jì)算稍復(fù)雜，需要一次一次向里收縮輪廓線，算法的應(yīng)用局限性稍大，例如當(dāng)內(nèi)槽中帶有局部凸臺(tái)時(shí)，對(duì)于環(huán)切法就難于設(shè)計(jì)通用的算法。 從走刀路線的長(zhǎng)短比較，行切法要略優(yōu)于環(huán)切法。但在加工小面積內(nèi)槽時(shí)，環(huán)切的程序量要比行切小。 第二節(jié) 數(shù)控銑床編程指令 以前我國(guó)的數(shù)控銑床所使用的數(shù)控系統(tǒng)基本是從國(guó)外進(jìn)口的，其中以日本FANUC、德國(guó)SIEMENS、美國(guó)A-B公司和西班牙FAGOR生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)為主。近年來(lái)，我國(guó)也在不斷自行開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，并得到了較廣泛的應(yīng)用。其中較

28、為成功的是華中數(shù)控、北京數(shù)控和廣州數(shù)控。這幾種數(shù)控系統(tǒng)都是在FANUC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)國(guó)情進(jìn)行開(kāi)發(fā)改造的。這里以華中數(shù)控系統(tǒng)為例詳細(xì)講解數(shù)控銑床編程指令的應(yīng)用。 一、華中數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)述 華中數(shù)控系統(tǒng)是武漢華中數(shù)控股份有限公司與華中理工大學(xué)聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的。目前主要的型號(hào)有：華中I 型(HNC-1)和華中世紀(jì)星(HNC-21M)。華中I 型是一種性能較為全面的、高性能數(shù)控裝置；華中世紀(jì)星是在華中I 型的基礎(chǔ)上，為滿足市場(chǎng)要求開(kāi)發(fā)的高性能經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置，是一種基于PC的銑床CNC數(shù)控裝置，其基本編程指令與華中I 型相同。在此以華中世紀(jì)星(HNC-21M)為例進(jìn)行講解。 HNC-21M系統(tǒng)技

29、術(shù)性能參數(shù)是：可控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)位4 軸(X、Y、Z、4TH)；最大編程尺寸為99999.999mm；最小分辨率為0.01m-10m(可設(shè)置)。 另外，該系統(tǒng)還具有直線、圓弧和螺旋線插補(bǔ)功能；刀具長(zhǎng)度與半徑補(bǔ)償功能；用戶宏程序功能；固定循環(huán)功能；旋轉(zhuǎn)、縮放和鏡像功能；反向間隙補(bǔ)償功能；雙向螺距補(bǔ)償(最多5000 點(diǎn)) 功能；主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度倍率控制功能；M、S、T功能；MDI 功能；自動(dòng)加減速控制(S 曲線) 功能；加速度平滑控制功能；加工斷點(diǎn)保護(hù)/恢復(fù)功能；故障自我診斷與報(bào)警功能；全屏幕程序在線編輯與校驗(yàn)功能；CNC 通訊（RS-232）等功能。 二、程序結(jié)構(gòu) （一）程序格式 一

30、個(gè)零件程序是一組被傳送到數(shù)控裝置中去的指令和數(shù)據(jù)。它由遵循一定結(jié)構(gòu)句法和格式規(guī)則的若干個(gè)程序段組成，而每個(gè)程序段又由若干個(gè)指令字組成，如圖8-10所示。 圖8-10 程序格式 一個(gè)零件的加工程序格式因數(shù)控系統(tǒng)而不同，但通常（ISO標(biāo)準(zhǔn)）包括了起始符和結(jié)束符，即由“%”開(kāi)頭和結(jié)尾，以字母O后跟四位數(shù)字構(gòu)成的程序名單列一行，其下是程序主體，M30或M02作為程序結(jié)束指令。華中世紀(jì)星數(shù)控裝置HNC-21M 的程序結(jié)構(gòu)如下： （1）程序起始符：%(或O)符，%(或O)后跟程序號(hào)。 （2）程序結(jié)束：M30或M02。 （3）注釋符：括號(hào)( )內(nèi)或分號(hào)后的內(nèi)容為注釋文字。 值得注意的是，一個(gè)

31、零件程序是按程序段的輸入順序執(zhí)行的，而不是按程序段號(hào)的順序執(zhí)行的，但書寫程序時(shí)建議按升序書寫程序段號(hào)。 圖8-11 程序段格式 （二）程序段格式 每個(gè)程序段由若干個(gè)指令字組成，以“；”或“LT”作為段結(jié)束標(biāo)志。具體格式如圖8-11所示。 指令字是控制系統(tǒng)的具體指令，由地址符(字母)和帶符號(hào)（如尺寸字）或不帶符號(hào)的數(shù)字組成。 三、華中數(shù)控HNC-21M 的基本編程指令 圖8-12 進(jìn)給速率F 編程指令按不同功能劃分為準(zhǔn)備功能G指令、輔助功能M指令和F、S、T指令三大類。 （一）F、S、T指令 1．F功能 F是控制刀具位移速度的進(jìn) 給速率指令，為續(xù)效指令，如圖

32、 8-12所示。但快速定位G00的速 度不受其控制。 在銑削加工中，F(xiàn)的單位一般為mm / min(每分鐘進(jìn)給量)。 2．S功能 S功能用以指定主軸轉(zhuǎn)速，單位是r / min。S是模態(tài)指令。S功能只有在主軸速度可調(diào)節(jié)時(shí)才有效。 3．T功能 T是刀具功能字，后跟兩位數(shù)字指示更換刀具的編號(hào)。在加工中心上執(zhí)行T 指令，則刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)選擇所需的刀具，然后等待直到M06指令作用時(shí)自動(dòng)完成換刀。 T 指令同時(shí)可調(diào)入刀補(bǔ)寄存器中的刀補(bǔ)值(刀補(bǔ)長(zhǎng)度和刀補(bǔ)半徑) 。雖然T 指令為非模態(tài)指令，但被調(diào)用的刀補(bǔ)值會(huì)一直有效，直到再次換刀調(diào)入新的刀補(bǔ)值。 如T0101，前一個(gè)01指的

33、是選用01號(hào)刀，第二個(gè)01指的是調(diào)入01號(hào)刀補(bǔ)值。當(dāng)?shù)堆a(bǔ)號(hào)為00時(shí)，實(shí)際上是取消刀補(bǔ)。如T0100，則是用01號(hào)刀，且取消刀補(bǔ)。 （二）、輔助功能M指令 輔助功能M指令，由地址字M后跟一至兩位數(shù)字組成，M00～M99。主要用來(lái)設(shè)定數(shù)控機(jī)床電控裝置單純的開(kāi)/關(guān)動(dòng)作，以及控制加工程序的執(zhí)行走向。各M指令功能如表8-1所示： 表8-1 M 代 碼 功 能 表 M 指令 功 能 M 指令 功 能 M00 程序停止 M06 刀具交換 M01 程序選擇性停止 M08 切削液開(kāi)啟 M02 程序結(jié)束 M09 切削液關(guān)閉

34、 M03 主軸正轉(zhuǎn) M30 程序結(jié)束，返回開(kāi)頭 M04 主軸反轉(zhuǎn) M98 調(diào)用子程序 M05 主軸停止 M99 子程序結(jié)束 1．暫停指令M00 當(dāng)CNC 執(zhí)行到M00 指令時(shí)，將暫停執(zhí)行當(dāng)前程序，以方便操作者進(jìn)行刀具更換、工件的尺寸測(cè)量、工件調(diào)頭或手動(dòng)變速等操作。暫停時(shí)機(jī)床的主軸進(jìn)給及冷卻液停止，而全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變。若欲繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序重按操作面板上的“啟動(dòng)鍵”即可。 2．程序結(jié)束指令M02 M02用在主程序的最后一個(gè)程序段中，表示程序結(jié)束。當(dāng)CNC 執(zhí)行到M02 指令時(shí)機(jī)床的主軸、進(jìn)給及冷卻液全部停止。使用M02的程序結(jié)束后，若要重新執(zhí)行該程序

35、就必須重新調(diào)用該程序。 3．程序結(jié)束并返回到零件程序頭指令M30 M30 和M02 功能基本相同，只是M30 指令還兼有控制返回到零件程序頭(%)的作用。 使用M30 的程序結(jié)束后，若要重新執(zhí)行該程序，只需再次按操作面板上的“啟動(dòng)鍵”即可。 4．子程序調(diào)用及返回指令M98、M99 M98 用來(lái)調(diào)用子程序；M99 表示子程序結(jié)束，執(zhí)行M99 使控制返回到主程序。 在子程序開(kāi)頭必須規(guī)定子程序號(hào)，以作為調(diào)用入口地址。在子程序的結(jié)尾用M99，以控制執(zhí)行完該子程序后返回主程序。 在這里可以帶參數(shù)調(diào)用子程序，類似于固定循環(huán)程序方式。有關(guān)內(nèi)容可參見(jiàn)“固定循環(huán)宏程序”。另外，G65指令的功能

36、與M98相同。 5．主軸控制指令M03 、M04和 M05 M03 啟動(dòng)主軸，主軸以順時(shí)針?lè)较颍◤腪 軸正向朝Z 軸負(fù)向看）旋轉(zhuǎn)；M04 啟動(dòng)主軸，主軸以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；M05 主軸停止旋轉(zhuǎn)。 6．換刀指令M06 M06 用于具有刀庫(kù)的數(shù)控銑床或加工中心，用以換刀。通常與刀具功能字T 指令一起使用。如T0303 M06是更換調(diào)用03號(hào)刀具，數(shù)控系統(tǒng)收到指令后，將原刀具換走，而將03號(hào)刀具自動(dòng)地安裝在主軸上。 7．冷卻液開(kāi)停指令M07、M09 M07指令將打開(kāi)冷卻液管道；M09指令將關(guān)閉冷卻液管道。其中M09為缺省功能。 （三）準(zhǔn)備功能G指令 準(zhǔn)備功能G代碼是建立坐標(biāo)平面、坐標(biāo)系

37、偏置、刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡（插補(bǔ)功能）、以及刀具補(bǔ)償?shù)榷喾N加工操作方式的指令。范圍由：G0(等效于G00) ～G99。G代碼指令的功能如表8-2所示。 表8-2 常用G代碼及功能 G 代 碼 組 別 功 能 G00 01 快速定位 G01 直線插補(bǔ) G02 順（時(shí)針）圓弧插補(bǔ) G03 逆（時(shí)針）圓弧插補(bǔ) G04 00 暫停 G17 02 X-Y平面設(shè)定 G18 X-Z平面設(shè)定 G19 Y-Z平面設(shè)定 G20 06 英制單位輸入 G21 公制單位輸入 G28 00 經(jīng)參考點(diǎn)返回機(jī)床原點(diǎn)

38、G29 由參考點(diǎn)返回 G40 07 刀具半徑補(bǔ)償取消 G41 刀具半徑左補(bǔ)償 G42 刀具半徑右補(bǔ)償 G43 08 正向長(zhǎng)度補(bǔ)償 G44 負(fù)向長(zhǎng)度補(bǔ)償 G49 長(zhǎng)度補(bǔ)償取消 G52 00 局部坐標(biāo)系設(shè)定 G54 14 第一工作坐標(biāo)系 G55 第二工作坐標(biāo)系 G56 第三工作坐標(biāo)系 G57 第四工作坐標(biāo)系 G58 第五工作坐標(biāo)系 G59 第六工作坐標(biāo)系 G73 09 分級(jí)進(jìn)給鉆削循環(huán) G74 反攻螺紋循環(huán) G80 固定循環(huán)注銷 G81～G89 鉆、攻螺紋、鏜孔固定循環(huán) G90 03 絕對(duì)值編程 G91 增量

39、值編程 G92 00 工件坐標(biāo)系設(shè)定 G98 10 固定循環(huán)退回起始點(diǎn) G99 固定循環(huán)退回R點(diǎn) 注：⑴黑體字指令為系統(tǒng)上電時(shí)的默認(rèn)設(shè)置； ⑵00組代碼是一次性代碼，僅在所在的程序行內(nèi)有效； ⑶其他組別的G指令為模態(tài)代碼，此類指令一經(jīng)設(shè)定一直有效，直到被同組G代碼取代。 1．單位設(shè)定指令G20、G21、G22 G20是英制輸入制式；G21是公制輸入制式；G22是脈沖當(dāng)量輸入制式。3 種制式下線性軸和旋轉(zhuǎn)軸的尺寸單位如表8-3所示。 表8-3 尺寸輸入制式及單位 指令 線性軸 旋轉(zhuǎn)軸 G20（英制） 英寸 度 G21（公制） 毫米

40、 度 G22（脈沖當(dāng)量） 移動(dòng)軸脈沖當(dāng)量 旋轉(zhuǎn)軸脈沖當(dāng)量 2．絕對(duì)值編程G90 與相對(duì)值編程G91 G90是絕對(duì)值編程，即每個(gè)編程坐標(biāo)軸上的編程值是相對(duì)于程序原點(diǎn)的；G91是相對(duì)值編程，即每個(gè)編程坐標(biāo)軸上的編程值是相對(duì)于前一位置而言的，該值等于沿軸移動(dòng)的距離。G90和G91可以用于同一個(gè)程序段中，但要注意其順序所造成的差異。 如圖8-13a)所示的圖形，要求刀具由原點(diǎn)按順序移動(dòng)到1、2、3點(diǎn)，使用G90和G91編程如圖8-13b)、c)所示。 圖8-13 絕對(duì)值編程與相對(duì)值編程 選擇合適的編程方式將使編程可以簡(jiǎn)化。通常當(dāng)圖紙尺寸由一個(gè)固定基準(zhǔn)給定時(shí)，采用絕對(duì)方式編程較為方

41、便，而當(dāng)圖紙尺寸是以輪廓頂點(diǎn)之間的間距給出時(shí)，采用相對(duì)方式編程較為方便。 圖8-14 加工平面設(shè)定 圖8-15 設(shè)定工件坐標(biāo)系指令G92 3．加工平面設(shè)定指令G17、G18、G19： G17選擇XY平面；G18選擇ZX平面；G19選擇YZ平面，如圖8-14所示。一般系統(tǒng)默認(rèn)為G17。該組指令用于選擇進(jìn)行圓弧插補(bǔ)和刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠矫妗? 注意的是，移動(dòng)指令與平面選擇無(wú)關(guān)，例如指令“G17 G01 Z10”時(shí)，Z軸照樣會(huì)移動(dòng)。 4．坐標(biāo)系設(shè)定指令： （1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G92 指令格式為：G92 X_ Y_ Z_ G92并不驅(qū)使機(jī)床刀具或工作

42、臺(tái)運(yùn)動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)G92命令確定刀具當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)位置相對(duì)于加工原點(diǎn)（編程起點(diǎn)）的距離關(guān)系，以求建立起工件坐標(biāo)系。格式中的尺寸字X、Y、Z指定起刀點(diǎn)相對(duì)于工件原定的位置。要建立如圖8-15所示工件的坐標(biāo)系。使用G92 設(shè)定坐標(biāo)系的程序?yàn)镚92 X30 Y30 Z20 。G92指令一般放在一個(gè)零件程序的第一段。 （2）工件坐標(biāo)系選擇指令G54～G59 G54～G59 是系統(tǒng)預(yù)定的6 個(gè)工件坐標(biāo)系，可根據(jù)需要任意選用。這6 個(gè)預(yù)定工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的值(工件零點(diǎn)偏置值)可用MDI 方式輸入，系統(tǒng)自動(dòng)記憶。工件坐標(biāo)系一旦選定，后續(xù)程序段中絕對(duì)值編程時(shí)的指令值均為相對(duì)此工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的

43、值。采用G54～G59選擇工件坐標(biāo)系方式如圖8-16所示。 圖8-16 選擇坐標(biāo)系指令G54～G59 在圖8-17a)所示坐標(biāo)系中，要求刀具從當(dāng)前點(diǎn)移動(dòng)到A 點(diǎn)，再?gòu)腁 點(diǎn)移動(dòng)到B 點(diǎn)。使用工件坐標(biāo)系G54和G59的程序如圖8-17b)所示。 在使用G54～G59時(shí)應(yīng)注意，用該組指令前，應(yīng)先用MDI方式輸入各坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。 圖8-17 G54～G59的使用 （3）局部坐標(biāo)系設(shè)定指令G52 指令格式為：G52 X_Y_Z_A_ 其中X 、Y、 Z 、A 是局部坐標(biāo)系原點(diǎn)在當(dāng)前工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。 G52 指令能在所有的工件坐標(biāo)系(G9

44、2、G54～G59)內(nèi)形成子坐標(biāo)系，即局部坐標(biāo)系。含有G52 指令的程序段中，絕對(duì)值編程方式的指令值就是在該局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。設(shè)定局部坐標(biāo)系后，工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系保持不變。G52 指令為非模態(tài)指令。在縮放及旋轉(zhuǎn)功能下不能使用G52指令，但在G52下能進(jìn)行縮放及坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。 （4）直接機(jī)床坐標(biāo)系編程指令G53 指令格式為：G53 X_ Y_ Z_ G53 是機(jī)床坐標(biāo)系編程，該指令使刀具快速定位到機(jī)床坐標(biāo)系中的指定位置上。在含有G53 的程序段中，應(yīng)采用絕對(duì)值編程。且X、Y、Z均為負(fù)值。 5．進(jìn)給控制指令 （1）快速定位指令G00 指令格式為：G00 X_ Y_ Z_ A_

45、其中X、Y、Z、A 是快速定位終點(diǎn)，在G90 時(shí)為終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，在G91 時(shí)為終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的位移量。 G00指令刀具相對(duì)于工件以各軸預(yù)先設(shè)定的速度，從當(dāng)前位置快速移動(dòng)到程序段指令的定位目標(biāo)點(diǎn)。其快移速度由機(jī)床參數(shù)“快移進(jìn)給速度”對(duì)各軸分別設(shè)定，而不能用F規(guī)定。G00一般用于加工前的快速定位或加工后的快速退刀。注意在執(zhí)行G00 指令時(shí)，由于各軸以各自速度移動(dòng)，不能保證各軸同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，因而聯(lián)動(dòng)直線軸的合成軌跡不一定是直線。所以操作者必須格外小心，以免刀具與工件發(fā)生碰撞。常見(jiàn)的做法是將Z 軸移動(dòng)到安全高度，再放心地執(zhí)行G00 指令。 (2)單方向定位G60 指令格式為：G60

46、X_ Y_ Z_ A_ 其中X、Y、Z、A 是單向定位終點(diǎn)。G60 單方向定位過(guò)程是：各軸先以G00 速度快速定位到一中間點(diǎn)，然后以一固定速度移動(dòng)到定位終點(diǎn)。各軸的定位方向(從中間點(diǎn)到定位終點(diǎn)的方向)以及中間點(diǎn)與定位終點(diǎn)的距離，由機(jī)床參數(shù)單向定位偏移值設(shè)定。當(dāng)該參數(shù)值小于0時(shí)，定位方向?yàn)樨?fù)；當(dāng)該參數(shù)值大于0 時(shí)，定位方向?yàn)檎60 指令僅在其被規(guī)定的程序段中有效。 6．直線插補(bǔ)指令G01 數(shù)控機(jī)床的刀具（或工作臺(tái)）沿各坐標(biāo)軸位移是以脈沖當(dāng)量為單位的（mm/脈沖）。刀具加工直線或圓弧時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)按程序給定的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值，在其間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”——求出一系列中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后依順

47、序按這些坐標(biāo)軸的數(shù)值向各坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出脈沖。數(shù)控裝置進(jìn)行的這種“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”叫做插補(bǔ)功能。 G01是直線插補(bǔ)指令。它指定刀具從當(dāng)前位置，以兩軸或三軸聯(lián)動(dòng)方式向給定目標(biāo)按F指定進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)，加工出任意斜率的平面(或空間)直線。 指令格式為：G01 X_ Y_ Z_ F_ 其中X、Y、Z是線性進(jìn)給的終點(diǎn)，F(xiàn)是合成進(jìn)給速度。 G01 指令是要求刀具以聯(lián)動(dòng)的方式，按F規(guī)定的合成進(jìn)給速度，從當(dāng)前位置按線性路線(聯(lián)動(dòng)直線軸的合成軌跡為直線)移動(dòng)到程序段指令的終點(diǎn)。G01是模態(tài)指令，可由G00、 G02、 G03 或G33功能注銷。 7．圓弧插補(bǔ)指令G02、G03 G02、G03按指定進(jìn)給

48、速度的圓弧切削，G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。 圖8-18 圓弧插補(bǔ)方向 所謂順圓、逆圓指的是從第三軸正向朝零點(diǎn)或朝負(fù)方向看，如X-Y平面內(nèi)，從Z軸正向向原點(diǎn)觀察，順時(shí)針轉(zhuǎn)為順圓，反之逆圓。如圖8-18所示。 指令格式為： 其中：X、Y、Z ——X軸、Y軸、Z軸的終點(diǎn)坐標(biāo)； I、J、K ——圓弧起點(diǎn)相對(duì)于圓心點(diǎn)在X、Y、Z軸向的增量值； R ——圓弧半徑； F ——進(jìn)給速率。 終點(diǎn)坐標(biāo)可以用絕對(duì)坐標(biāo)G90時(shí)或增量坐標(biāo)G91表示，但是I、J、K的值總是以增量方式表示。 【例8-1】 使用G

49、02 對(duì)圖8-19所示劣弧a 和優(yōu)弧b 進(jìn)行編程。 圖8-19優(yōu)弧與劣弧的編程 圖8-20 整圓編程 分析：在圖中，a弧與b弧的起點(diǎn)相同、終點(diǎn)相同、方向相同、半徑相同，僅僅旋轉(zhuǎn)角度a＜180°，b＞180°。所以a弧半徑以R30表示，b弧半徑以R-30表示。程序編制如表8-4。 表8-4 劣弧a 和優(yōu)弧b 的編程 類別 劣?。╝?。? 優(yōu)?。╞?。? 增量編程 G91 G02 X30 Y30 R30 F300 G91 G02 X30 Y30 R-30 F300 G91 G02 X30 Y30 R30 F3

50、00 G91 G02 X30 Y30 I0 J30 F300 絕對(duì)編程 G90 G02 X0 Y30 R30 F300 G90 G02 X0 Y30 R-30 F300 G90 G02 X0 Y30 I30 J0 F300 G90 G02 X0 Y30 I0 J30 F300 【例8-2】使用G02/G03 對(duì)圖8-20所示的整圓編程。 解：整圓的程序編制見(jiàn)表8-5。 表8-5 整圓的程序 類別 從A 點(diǎn)順時(shí)針一周 從B 點(diǎn)逆時(shí)針一周 增量編程 G91 G02 X0 Y0 I30 J0 F300 G9

51、1 G03 X0 Y0 I0 J30 F300 絕對(duì)編程 G90 G02 X30 Y0 I30 J0 F300 G90 G03 X0 Y-30 I0 J30 F300 注意： ①所謂順時(shí)針或逆時(shí)針，是從垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸的正方向看到的回轉(zhuǎn)方向； ②整圓編程時(shí)不可以使用R方式，只能用I、J、K方式； ③同時(shí)編入R 與I、J、K 時(shí)，只有R 有效。 8．螺旋線進(jìn)給指令G02/G03 指令格式為： 其中X, Y, Z 是由G17/G18/G19 平面選定的兩個(gè)坐標(biāo)為螺旋線投影圓弧的終點(diǎn)，意義同圓弧進(jìn)給，第3 坐標(biāo)是與選定平面

52、相垂直軸的終點(diǎn)。其余參數(shù)的意義同圓弧進(jìn)給。該指令對(duì)另一個(gè)不在圓弧平面上的坐標(biāo)軸施加運(yùn)動(dòng)指令，對(duì)于任何小于360 的圓弧，可附加任一數(shù)值的單軸指令。圖8-21a)所示螺旋線編程的程序見(jiàn)圖8-21b）。 圖8-21 螺旋線進(jìn)給指令 9．刀具補(bǔ)償指令 （1）刀具半徑補(bǔ)償指令G40、G41、G42 指令格式為： ； G01 G40 X_Y_； 圖8-22 刀具半徑補(bǔ)償 其中：G41——左偏半徑補(bǔ)償，指沿著刀具前進(jìn)方向，向左側(cè)偏移一個(gè)刀具半徑，如圖8-22a)所示。 G42——右偏半徑補(bǔ)償，指沿著刀具前進(jìn)方向，向右側(cè)補(bǔ)償一個(gè)刀具半徑，如圖8-2

53、2b)所示。 X,Y——建立刀補(bǔ)直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)值。 D ——數(shù)控系統(tǒng)存放刀具半徑值的內(nèi)存地址，后有兩位數(shù)字。如：D01代表了存儲(chǔ)在刀補(bǔ)內(nèi)存表第1號(hào)中的刀具的半徑值。刀具的半徑值需預(yù)先用手工輸入。 G40——刀具半徑補(bǔ)償撤消指令。 注意： ①刀具半徑補(bǔ)償平面的切換，必須在補(bǔ)償取消方式下進(jìn)行。 ②刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消只能用G00 或G01 指令，不得是G02 或G03。 【例8-3】考慮刀具半徑補(bǔ)償，編制圖8-23所示零件的加工程序。要求建立如圖所示的工件坐標(biāo)系，按箭頭所指示的路徑進(jìn)行加工。設(shè)加工開(kāi)始時(shí)刀具距離工件上表面50mm，切削深度為2mm。 圖8-23 刀

54、補(bǔ)指令的應(yīng)用 解：一個(gè)完整的零件程序如表8-6。 表8-6 刀具半徑補(bǔ)償指令的應(yīng)用 程 序 說(shuō) 明 %8031 程序名 N10 G92 X-10 Y-10 Z50 確定對(duì)刀點(diǎn) N20 G90 G17 在XY平面，絕對(duì)坐標(biāo)編程 N30 G42 G00 X4 Y10 D01 右刀補(bǔ)，進(jìn)刀到（4，10）的位置 N40 Z2 M03 S900 Z軸進(jìn)到離表面2mm的位置，主軸正轉(zhuǎn) N50 G01 Z-2 F800 進(jìn)給切削深度 N60 X30 插補(bǔ)直線A→B N70 G03 X40 Y20 I0 J10 插補(bǔ)圓

55、弧B→C N80 G02 X30 Y30 I0 J10 插補(bǔ)圓弧C→D N90 G01 X10 Y20 插補(bǔ)直線D→E N100 Y5 插補(bǔ)直線E→（10，5） N110 G00 Z50 M05 返回Z方向的安全高度，主軸停轉(zhuǎn) N120 G40 X-10 Y-10 返回到對(duì)刀點(diǎn) N130 M02 程序結(jié)束 注意： ①加工前應(yīng)先用手動(dòng)方式對(duì)刀，將刀具移動(dòng)到相對(duì)于編程原點(diǎn)(-10，-10，50)的對(duì)刀點(diǎn)處。 ②圖中帶箭頭的實(shí)線為編程輪廓，不帶箭頭的虛線為刀具中心的實(shí)際路線。 （2）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令G43、G44、G49

56、 G43使刀具在終點(diǎn)坐標(biāo)處向正方向多移動(dòng)一個(gè)偏差量e；G44則把刀具在終點(diǎn)坐標(biāo)值減去一個(gè)偏差量e（向負(fù)方向移動(dòng)e）；G49（或D00）撤銷刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。其格式與刀具半徑補(bǔ)償指令相類似。 10．回參考點(diǎn)控制指令 （1）自動(dòng)返回參考點(diǎn)G28 指令格式為：G28 X_ Y_ Z_ A_ 其中X、Y、Z、A 是回參考點(diǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)的中間點(diǎn)（非參考點(diǎn)）。 G28 指令首先使所有的編程軸都快速定位到中間點(diǎn)，然后再?gòu)闹虚g點(diǎn)返回到參考點(diǎn)。一般G28 指令用于刀具自動(dòng)更換或者消除機(jī)械誤差，在執(zhí)行該指令之前，應(yīng)取消刀具補(bǔ)償。在G28 的程序段中不僅產(chǎn)生坐標(biāo)軸移動(dòng)指令，而且記憶了中間點(diǎn)坐標(biāo)值，以供G29 使用

57、。 電源接通后，在沒(méi)有手動(dòng)返回參考點(diǎn)的狀態(tài)下指定G28 時(shí)，從中間點(diǎn)自動(dòng)返回參考點(diǎn)與手動(dòng)返回參考點(diǎn)相同。這時(shí)從中間點(diǎn)到參考點(diǎn)的方向，就是機(jī)床參數(shù)“回參考點(diǎn)方向”設(shè)定的方向。G28 指令僅在其被規(guī)定的程序段中有效。 （2）自動(dòng)從參考點(diǎn)返回G29 指令格式為：G29 X_ Y_ Z_ A_ 其中X、Y、Z、A 是返回的定位終點(diǎn)。 G29可使所有編程軸以快速進(jìn)給經(jīng)過(guò)由G28 指令定義的中間點(diǎn)，然后再到達(dá)指定點(diǎn)。通常該指令緊跟在G28指令之后。G29指令僅在其被規(guī)定的程序段中有效。 圖8-24 G28指令的應(yīng)用 圖8-25 暫停指令的

58、應(yīng)用 11．暫停指令G04 指令格式為：G04 P_ 其中：P——暫停時(shí)間，單位為s（秒）。 G04在前一程序段的進(jìn)給速度降到零之后才開(kāi)始暫停動(dòng)作。在執(zhí)行含G04 指令的程序段時(shí)，先執(zhí)行暫停功能。G04為非模態(tài)指令，僅在其被規(guī)定的程序段中有效。圖8-25a）所示零件的鉆孔加工程序如圖8-25b）所示。 在零件的鉆孔加工程序中，G04可使刀具作短暫停留，以獲得圓整而光滑的表面。如對(duì)不通孔作深度控制時(shí)，在刀具進(jìn)給到規(guī)定深度后，用暫停指令使刀具作非進(jìn)給光整切削，然后退刀，確保孔底平整。 12．簡(jiǎn)化編程指令 （1）鏡像功能G24、G25 指令格式為：G24 X__ Y__ Z__ A_

59、_ M98 P_ G25 X__ Y__ Z__ A__ 其中：G24——建立鏡像； G25——取消鏡像； X、Y、Z、A——鏡像位置。 當(dāng)工件相對(duì)于某一軸具有對(duì)稱形狀時(shí)，可以利用鏡像功能和子程序，只對(duì)工件的一部分進(jìn)行編程，而能加工出工件的對(duì)稱部分，這就是鏡像功能。當(dāng)某一軸的鏡像有效時(shí)，該軸執(zhí)行與編程方向相反的運(yùn)動(dòng)。 【例8-4】 使用鏡像功能編制如圖8-26所示輪廓的加工程序。設(shè)刀具起點(diǎn)距工件上表面100mm，切削深度5mm。 圖8-26 鏡像功能應(yīng)用實(shí)例 解：輪廓的加工程序見(jiàn)表8-7。 表8-7 鏡像功能實(shí)例程序 程

60、 序 說(shuō) 明 %8041 主程序 N10 G17 G00 M03 N20 G98 P100 加工① N30 G24 X0 Y軸鏡像，鏡像位置為X=0 N40 G98 P100 加工② N50 G24 X0 Y0 X軸、Y軸鏡像，鏡像位置為（0，0） N60 G98 P100 加工③ N70 G25 X0 取消Y軸鏡像 N80 G24 Y0 X軸鏡像 N90 G98 P100 加工④ N100 G25 Y0 取消鏡像 N110 M05 N120 M30 %200

61、 子程序 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 N300 G40 X-5.0 Y-10.0 N310 M99 （2）縮放功能G50、G51 指令格式為：G51 X_Y_Z_P_ M98 P_ G50 其中：G51——建立縮放；

62、 G50——取消縮放； X、Y、Z——縮放中心的坐標(biāo)值； P——縮放倍數(shù)。 圖8-27 縮放功能的應(yīng)用實(shí)例 G51既可指定平面縮放也可指定空間縮放。在G51 后運(yùn)動(dòng)指令的坐標(biāo)值以X、Y、Z為縮放中心，按P規(guī)定的縮放比例進(jìn)行計(jì)算。在有刀具補(bǔ)償?shù)那闆r下，先進(jìn)行縮放，然后才進(jìn)行刀具 半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 【例8-5】用縮放功能編制如 圖8-27所示輪廓的加工程序，已知 三角形ABC的頂點(diǎn)為A(10, 30)，B (90, 30) ，C(50, 110) ，三角形 A′B′C′是縮放后的圖形，其縮放 中心為D(50, 50)，縮放系數(shù)為0.5 倍，設(shè)刀具起點(diǎn)距工件上表

63、面為50mm。 解：該工件的加工程序見(jiàn)表8-8。 表8-8 縮放功能實(shí)例程序 程 序 說(shuō) 明 %8051 主程序 N10 G92 X0 Y0 Z50 建立工件坐標(biāo)系 N20 G91 G17 M03 S600 N30 G43 G00 X50 Y50 Z-46 H01 F300 快速定位至工件中心，距表面4mm，建立長(zhǎng)度補(bǔ)償 N40 #51=14 給局部變量#51賦予14的值 N50 M98 P100 調(diào)用子程序，加工三角形ABC N60 #51=8 重新給局部變量#51賦予8的值 N70

64、 G51 X50 Y50 P0.5 縮放中心(50, 50)， 縮放系數(shù)0.5 N80 M98 P100 調(diào)用子程序，加工三角形A′B′C′ N90 G50 取消縮放 N100 G49 Z46 取消長(zhǎng)度補(bǔ)償 N110 M05 M30 %100 子程序(三角形ABC的加工程序) N100 G42 G00 X-44 Y-20 D01 快速移動(dòng)到XOY平面的加工起點(diǎn)，建立半徑補(bǔ)償 N120 Z[-#51] Z軸快速向下移動(dòng)局部變量#51的值 N150 G01 X84 加工A→B或A′→B′ N160 X-40 Y80 加

65、工B→C或B′→C′ N170 X.44 Y-88 加工C→加工始點(diǎn)或C′→加工始點(diǎn) N180 Z[#51] 提刀 N200 G40 G00 X44 Y 返回工件中心，并取消半徑補(bǔ)償 N210 M99 返回主程序 (3)旋轉(zhuǎn)變換G68、G69 指令格式為：G17 G68 X__Y__P__ M98 P_ G69 其中：G68——建立旋轉(zhuǎn)； G69——取消旋轉(zhuǎn)； X、Y、Z——旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值； P——旋轉(zhuǎn)角度，單位是(°)， 圖8-28 旋轉(zhuǎn)變換功能示例 0°≤P≤360°。 在有刀具補(bǔ)償?shù)那闆r下，先旋轉(zhuǎn)后刀補(bǔ)（刀具半徑補(bǔ)償、長(zhǎng)度補(bǔ)償），在有

66、縮放功能的情況下，先縮放后旋轉(zhuǎn)。 【例8-6】 使用旋轉(zhuǎn)功能編制如圖8-28所示輪廓的加工程序，設(shè)刀具起點(diǎn)距工件上表面50mm， 切削深度5mm。 解：該工件的加工程序見(jiàn)表8-9。 表8-9 旋轉(zhuǎn)功能應(yīng)用實(shí)例程序 程 序 說(shuō) 明 %8061 主程序 N10 G92 X0 Y0 Z50 N15 G90 G17 M03 S600 N20 G43 Z-5 H02 N25 M98 P200 加工① N30 G68 X0 Y0 P45 旋轉(zhuǎn)45° N40 M98 P200 加工② N60 G68 X0 Y0 P90 旋轉(zhuǎn)90° N70 M98 P200 加工③ N20 G49 Z50 N80 G69 M05 M30 取消旋轉(zhuǎn) %200 子程序(①的加工程序) N100 G41 G01 X20 Y-5 D02 F300 N105 Y0