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1、刘波劳模创新技能大师工作室 培训教材,数控铣床编程,CNC Milling Machine Programming,一、数控铣床及其控制系统简介,数控系统为FANUC 0i M,二、数控铣床程序编制方法,2.1 程序段的一般格式 一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据，由遵循一定结构句法和格式规则的若干个程序段组成，而每个程序段由若干个指令字组成。1.指令字的格式 一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号(如定义尺寸的字或不带符号(如准备功能字G代码)的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。在数控程序段中包含的主要指令字符如表2.1所示。,地址符
2、+数字,表2.1 指令字符表,2.程序段的格式,一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法，程序段的一般格式如下所示。N(数字)GX(数字)Y(数字)Z(数字)F(数字)S(数字)M；,N(数字)-程序段号，该项为任选项(即可不写)；G-准备功能指令；X(数字)Y(数字)Z(数字)-尺寸字，分别表示沿X、Y、Z坐标方向的位移量；I(数字)J(数字)K(数字)/R(数字)-圆弧插补时圆心相对于圆弧起点的坐标或用半径值表示；D(数字)/H(数字)-刀具补偿号，指定刀具半径/长度补偿存储单元号；F(数字)-进给速度指令；S(数字)-主轴转速指令；M-辅助功
3、能指令；-程序段结束符。,3.程序的一般结构,一个零件程序必须包括起始符和结束符，且零件程序是按程序段的输入顺序执行而不是按程序段号的顺序执行。但书写程序时建议按升序方式书写程序段号。本系统的程序结构为：程序起始符：%(或O)符，%(或O)后跟程序号；程序体；程序结束：M02或M30；注释符：括号()内或分号(；)后的内容为注释文字。,2.2 常用准备功能指令,Often used Preparatory Codes-G codes,1.工件坐标系设定/选择指令(G92/G54G59)1)工件坐标系设定指令(G92)编程格式：G92 X_Y_Z_；该指令功能为设定起刀点相对工件坐标系原点的位置
4、。X、Y、Z即为刀具起点到工件坐标系原点的有向距离。G92指令为非模态指令，一般放在零件加工程序的第一个程序段。,如图所示，在加工工件前，机床首先回参考点，然后将刀具移动至起刀点(对刀点)位置，当执行下例程序段后，G92 X30.0 Y30.0 Z20.0；就建立了工件坐标系，刀具中心在工件坐标系中的位置为X=30.0，Y=30.0，Z=20.0。,2)工件坐标系选择指令(G54G59)该6个指令功能为可分别设定工件坐标系原点相对机床坐标系原点的位置，如图所示。G54G59可根据需要任意选用。G54G59为模态功能，可相互注销。,注意事项(1)G92指令与G54G59指令都用于设定工件坐标系，
5、但在使用中是有区别的，G92指令通过程序来设定、选用工件坐标系，它所设定的工件坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置随当前刀具位置的不同而改变；(2)G54G59指令通过MDI方式设定工件坐标系，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置不变，它与刀具的当前位置无关，除非通过MDI方式修改。因此，在使用G54G59指令前，应先用MDI方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值；(3)G92与G54G59指令一般不能在一同程序中同时使用。,2.绝对/相对坐标编程指令(G90/G91),G90为绝对值编程指令，表示程序段中给出的刀具运动坐标尺寸为绝对坐标值，即给出的
6、坐标值相对于坐标原点。G91为相对值编程指令，表示程序段中给出的刀具运动坐标尺寸为增量坐标值，即相对于前一位置的增量值。,如图所示，若刀具从A点沿直线运动到B点，则：用绝对值方式编程时，程序段如下：G90 G01 X10.0 Y20.0；用增量值方式编程时，程序段如下：G91 G01 X-20.0 Y15.0；G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。,3.坐标平面指定指令(G17，G18，G19),该组指令用来选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面。G17指定XY平面，G18指定ZX平面，G19指定YZ平面，如图所示。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。故
7、立式数控铣床（含数控加工中心）该组指令可隐含不写。此外，需要注意的是：直线移动指令与平面选择无关。例如，当执行指令：G17 G01 Z10.0；时，Z轴移动不受影响。,4.进给控制指令(G00，G01，G02/G03,1）快速定位指令(G00)编程格式：G00 X_Y_Z_；其中X，Y，Z是快速定位至终点的坐标值，在G90编程方式下，终点为相对于工件坐标系原点的坐标；在G91编程方式下，终点为相对于起点的位移量。G00为模态功能指令，可由G01、G02或G03功能指令注销。,需要注意的是，在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。如图所示，使用G00编程，要
8、求刀具从A点快速定位到B点。绝对坐标编程：G90 G00 X90 Y45.0；增量坐标编程：G91 G00 X70 Y30.0；为避免刀具与工件发生碰撞，常见的做法是将Z轴移动到安全高度，再执行G00指令。,2)直线插补指令(G01)编程格式：G01 X_Y_Z_F_；其中X，Y，Z是直线插补进给终点，在G90编程方式下，终点为相对于工件坐标系原点的坐标；在G91编程方式下，终点为相对于起点的位移量。F为合成进给速度，在没有新的F指令以前一直有效，不必在每个程序段中都写入F指令。G01是模态代码指令，可由G01、G02或G03功能指令注销。,G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，
9、从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点。如图所示，使用G01编程，要求从A点经B点线性进给到C点(此时进给路线是从ABC的折线)。绝对坐标编程：G90 G01 X25.0 Y30.0 F100；X40.0 Y35.0；增量坐标编程：G91 G01 X15.0 Y20.0 F100；X15.0 Y5.0；,3)圆弧插补指令(G02/G03)编程格式(XY平面)：；其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补；X、Y是圆弧终点坐标值，在G90编程方式下，终点为相对于工件坐标系原点的坐标；在G91编程方式下，为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I、J为圆心相对于
10、圆弧起点的偏移值，如图所示，无论在G90还是在G91编程方式下，都是以增量方式指定。若某一分量为零时，圆心起点终点可省略；圆心位置亦可用圆弧半径R表示，当圆弧圆心角180时R为正值；180时R为负值；圆心角=360时为一整圆，则不能用 R编程，只能用I、J编程。,(1)劣弧AB绝对坐标编程：G90 G02 X0 Y30.0 R30.0 F80；或 G90 G02 X0 Y30.0 I30.0 F80；增量坐标编程：G91 G02 X30.0 Y30.0 R30.0 F80；或 G91 G02 X30.0 Y30.0 I30.0 F80；(2)优弧BCA绝对坐标编程：G90 G03 X-30.0
11、 Y0 R-30.0 F80；或 G90 G03 X-30.0 Y0 J-30.0 F80；增量坐标编程:G91 G03 X-30.0 Y-30.0 R-30.0 F80；或 G91 G03 X-30.0 Y-30 J-30.0 F80；,如图所示整圆，程序段为：(1)从A点顺时针一周时：绝对坐标编程：G90 G02 X30.0 Y0 I30.0 F80；增量坐标编程：G91 G02 X0 Y0 I30.0 F80；(2)从B点逆时针一周时：绝对坐标编程：G90 G03 X0 Y30.0 J30 F80；增量坐标编程：G91 G03 X0 Y0 J30.0 F80；,注意事项：(1)顺时针或逆
12、时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向；(2)同时编入R与I，J，K时，R有效；(3)在XZ平面或YZ平面圆弧插补指令格式分别为：其编程方法同XY平面。,5.刀具补偿功能指令 Cutter Compensation,1)刀具半径补偿指令(G41，G42，G40)编程格式：G41为刀具半径左补偿，沿刀具运动方向向前看，刀具位于零件左侧。G42为刀具半径右补偿，沿刀具运动方向向前看，刀具位于零件右侧。G40为撤销刀具补偿指令。D为控制系统存放刀具半径补偿量寄存器单元的代码(称为刀补号),G41，G42，G40都是模态代码，可相互注销，G40为缺省值。,注意：(1)刀具半径补偿平面
13、的切换必须在补偿取消方式下进行；(2)刀具半径补偿值，由操作者输入到刀具补偿寄存器中；(3)刀具半径补偿的建立与取消，只能用G00或G01指令，而不能是G02或G03指令。所谓刀具半径补偿建立，就是刀具从无半径补偿运动到所希望的刀具半径补偿起点的过程，而刀具半径补偿取消则恰好与此相反。,2)刀具长度补偿指令(G43，G44，G49)Tool Length Offset 编程格式：G43为刀长正补，即Z坐标实际移动的坐标值为将Z坐标尺寸字与刀具长度补偿值相加所得的量。G44为刀长负补，即Z坐标实际移动的坐标值为将Z坐标尺寸字与刀具长度补偿值相减所得的量。H为控制系统存放刀具长度补偿量寄存器单元的
14、代码。G43，G44，G49都是模态代码，可相互注销，G49为缺省值。,6.其他功能指令 1)暂停指令DWELL(G04)编程格式：G04 P(X)_；其中P为暂停时间，单位为毫秒(ms)。X单位为秒(根据系统设定)G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。G04为非模态指令，仅在其被规定的程序段中有效。2)单位设定指令(1)尺寸单位选择指令 G20，G21G20英制输入制式，G21公制输入制式。G20、G21为模态功能，可相互注销。G21为缺省值，(2)进给速度单位设定指令 G94，G95 编程格式：G94 F_ G95 F_；其中G94为每分钟进给。G95为每转进给，即主轴转一
15、周时刀具的进给量。G94、G95为模态功能，可相互注销，G94为缺省值。,7.简化编程指令1)镜像功能指令(G51.1，G50.1)编程格式：G51.1 X_Y_Z_；G50.1 X_Y_Z_；其中G51.1为建立镜像指令，G50.1为取消镜像指令。X，Y，Z为镜像位置。（X0:Y轴对称；Y0：X轴对称；X0Y0：原点对称）G51.1，G50.1为模态指令，可相互注销。2)缩放功能指令(G50，G51)编程格式：G51 X_Y_Z_P_；其中G51为建立缩放指令，G50为取消缩放指令；X、Y、Z为缩放中心的坐标值；P为缩放倍数。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度
16、补偿。G51、G50为模态指令，可相互注销。,3)旋转变换指令(G68，G69)编程格式：G68 X_Y_R_；其中G68为建立旋转指令，G69为取消旋转指令；X、Y、Z为旋转中心的坐标值；R为旋转角度，单位是度，0R360。在有刀具补偿的情况下，先旋转后刀补(刀具半径补偿、长度补偿)，在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。G68，G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。,2.2.3 常用辅助功能指令与其它功能指令,1.常用辅助功能指令1)程序暂停(M00)Program Stop 当CNC执行到M00指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操
17、作。暂停时机床的主轴、进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的“循环启动”键。2)程序结束(M02)End of Program M02编在主程序的最后一个程序段中，当CNC执行到M02指令时，机床的主轴、进给、冷却液全部停止，并使机床和数控系统复位。3)程序结束并返回到零件程序头(M30)End of Program M30和M02功能基本相同，区别在于，M02结束程序时，自动运行结束后光标停在程序结束处，而用M30结束程序时，自动运行结束后光标能自动返回程序开头处，若要重新执行该程序，只需再次按操作面板上的“循环启动”键。,4)主轴控制指令(M0
18、3，M04，M05)M03启动主轴，以程序中编制的主轴速度顺时针方向(从Z轴正向朝Z轴负向看)旋转；M04启动主轴，以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转；M05使主轴停止旋转。M03、M04、M05可相互注销。5)冷却液打开、停止指令(M07、M08、M09)M07、M08指令将打开冷却液；M09指令将关闭冷却液。,注意：在同一个程序段内只能有一个M功能指令，若出现多个M功能指令，则该程序段中最后一个M功能指令有效。,2.其它常用功能指令1)主轴功能S 主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min)。S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。例如S600表
19、示主轴转速为600r/min。2)进给速度F F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。当工作在G01、G02或G03方式下，编程的F值一直有效，直到被新的F值所取代。而工作在G00方式下，快速定位的速度是各轴的最高速度，与程序中的F指令无关。,2.2.4 子程序及其调用,子程序调用指令为M98，从子程序返回指令为M99。M98用来调用子程序，M99表示子程序结束，执行M99使控制返回到主程序。子程序的格式如下：OXXXX；子程序号；子程序体 M99；子程序结束，返回主程序在子程序开头，必须规定子程序号，
20、以作为调用入口地址。在子程序的结尾用M99，以控制执行完该子程序后返回主程序。调用子程序的格式如下：M98 P_ L_ P为被调用的子程序号；L为重复调用次数。,例如:使用子程序与旋转功能，编制如图所示轮廓的加工程序。设刀具起点距工件上表面50mm，切削深度5mm。程序单：O0068；主程序N10 G92 X0 Y0 Z50.0；N15 M03 S600；N20 G00 G43 Z-5.0 H02；N25 M98 P2000；转子程序，加工N30 G68 X0 Y0 R45；旋转45N40 M98 P2000；加工N60 G68 X0 Y0 R90；旋转90N70 M98 P2000；加工N2
21、0 G49 Z50.0；N80 G69；取消旋转N90 M30；O2000；子程序：的加工程序100 G41 G01 X20.0 Y-5.0 D02 F80；N105 Y0；N110 G02 X40.0 R10.0；N120 X30.0 R5.0；N130 G03 X20.0 R5.0；N140 G00 Y-5.0；N145 G40 X0 Y0；N150 M99；返回主程序,2.3 数控铣床编程实例,编制如图所示零件的数控铣削加工程序。起刀点和终刀点为P。工件坐标系OXYZ以及走刀路线如图所示。选择直径10mm的立铣刀。加工过程中主轴转速为：800r/min，进给速度：40mm/min，半径补偿值存放在D01寄存器中。,编制如图所示凸轮（对称于Y轴）轮廓的数控铣削加工程序。小批量生产，材料40Cr。1.根据图纸要求，确定加工工艺1)加工方式：立铣。2)加工设备和材料：12010010mm板材。3)加工刀具：直径12的立铣刀。4)切削用量：S=600rpm，F=200mm/min。5)工艺路线：工艺路线如图的箭头所示。6)定位夹紧：用20孔(已加工)定位，并用螺栓夹板夹紧，通过垫块安装在工作台上。,内容仅供参考，谢谢-刘波,
