中达电通 CNCH4T车床系统操作和编程.docx
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中达电通CNCH4T车床系统操作和编程
编程4
内容提要
章节
标题
页码
4.1
NC编程的基本原理
4-2
4.1.1
程序结构
4-2
4.1.2
位移指令的绝对值和增量值编程
4-4
4.1.3
直径编程和半径编程
4-4
4.2
G指令码
4-5
4.2.1
G指令码一览表
4-5
4.2.2
G0快速线性移动
4-6
4.2.3
G01带进给率直线插补
4-6
4.2.4
G02,G03圆弧插补
4-7
4.2.5
G04暂停指令
4-8
4.2.6
G08轴向机械坐标清零指令
4-8
4.2.7
G28自动回归第一参考点指令
G30自动回归第二参考点指令
4-8
4.2.8
G29自动由参考点复归
4-9
4.2.9
G31跳跃机能指令
4-9
4.2.10
G32恒螺距螺纹切削指令
4-10
4.2.11
G33攻丝切削循环
4-12
4.2.12
G40G41G42刀具半径补偿
4-13
4.2.13
G70~G76复式切削固定循环
4-15
4.2.14
G90,G92,G94单一切削固定循环
4-25
4.2.15
G20/G21公/英制变换
4-29
4.2.16
G50,G96G97主轴最高转速设定及恒线速控制
4-29
4.2.17
G98/G99进给率设定
4-30
4.2.18
G10资料设定
4-30
4.2.19
G65客户自设程序群(MACRO)指令
4-31
4.3
M,S,T指令码
4-33
4.3.1
S主轴功能
4-33
4.3.2
T刀具功能
4-33
4.3.3
M辅助功能
4-33
4.3.4
M98,M99调用子程序功能
4-34
注释!
:
本章介绍了NC编程的基本原理,并对程序和程序段的基本结构以及系统的控制指令做出了必要的说明。
NC编程时的操作方法,参见2.4.5程式编辑。
4.1NC编程的基本原理
数控车床自动加工零件时需要执行NC程序,NC程序也称为工件程式或者零件程序。
编制的NC程序需要使用各种必要的控制指令,从而满足机床对零件的加工要求。
4.1.1程序结构
表4-1NC程序结构
%
%和程式号码O****在使用DNC软件和PC传输时需要,通过系统面板录入程序,正常编程时不需要。
O0046
单节序号
指令1
指令2
指令3
指令…
注释
N05
G00
Z0.000
U0.000
…
第1单节
N10
T0101
M03
S800
…
第2单节
N15
G01
X50.
F0.1
…
第3单节
N20
/1
G00
W-50.
…
第4单节
N25
M05
…
第5单节
N30
M02
…
第6单节
%
结构和内容
NC程序由各个单节组成,每个单节执行一个加工步骤。
每个单节在屏幕上显示占一行。
单节又是由若干个指令组成。
单节输入时,每一个指令之间不需要留有空间。
最后一个单节包含程序结束指令M02/M30/M99。
指令又是由字母和数值元素组成,不同的字母代表不同指令含义,数值是一个字符串,它可以带正负号和小数点。
正号可以省略不写。
小数点后面的零可以省略,参见本节法则。
在编辑单节输入字母时,建议按如下顺序:
N…G…X…Z…F…S…T…D…M…
表4-2字母代表的含义
O
程式号码
T
刀具指令
N
单节号码
M
机械机能指令
G
功能指令
D
刀具半径补偿号
X
X轴坐标绝对值移动指令
I
圆弧半径X轴向分量
Z
Z轴坐标绝对值移动指令
K
圆弧半径Z轴向分量
U
X轴坐标增量值移动指令
R
圆弧半径值;循环切削参数
W
Z轴坐标增量值移动指令
Q
循环切削参数
F
进给速率指令
P
调用子程序代码;循环切削参数
S
主轴速率指令
L
程序循环次数
单节指令的类型
单节指令可以分为以下4类型:
功能指令-命令机床执行某种动作,如G01直线切削,G02圆弧切削等。
位移指令-命令机床在执行上一项功能指令时,工作台移动的目标点或者位置,如X50.000,W-50.等。
速率指令-指定机床在执行位移指令时的进给速度或者主轴转速。
如F0.1,S800。
辅助功能指令-命令机床执行机械动作,如M08冷却液开,T**刀具选择等。
注释!
:
1%和程式号码O****在使用DNC软件和PC传输时需要,通过系统面板录入程序,正常编程时不需要。
2单节中的单节序号N,可以省略不写。
N**只是一个代表符号,其数值大小和零件加工顺序无关。
通常以5为间隔选择。
3同一个单节不能输入两个相同的字母。
4在同一个单节中,若同时使用绝对坐标和增量坐标,来指定相同的移动轴,则只执行增量坐标的数值。
如G01X100.U50.系统只执行U50.。
5在同一个单节中,总共不能超过80个字符,否则出现ERR-18。
注意!
:
数值中小数输入法则!
程式指令中有些指令字母后面跟的数值,是分整数部分和小数部分,是带小数点输入的,输入数值最多7位。
小数点位置的不同,其代表数值大小会发生很大的差异。
所以在程式编辑的过程中,这些数值在输入时候,一定要注意不要忽略了小数点,否则机床会出现不可预料的动作,而导致人员和机床的危险!
需要整数输入的指令
需要小数输入的指令
G,M,N,S,F,
运算变量
X,Y,Z,U,V,W,I,J,R
例X1.0=X1.=1mm小数点后面,零可省略。
X1=0.001mm
可以被跳跃单节指令
有些单节在NC程序自动运行时,可能不需要每次都执行,为此可以在这些单节序号前面都加入“/1”,可以激活跳跃功能。
当跳跃功能被激活后,在NC程序自动运行时,所有带“/1”单节都不予执行,这些单节的指令也同样不予考虑,程序会从下一个没有带“/1”单节开始执行。
4.1.2位移指令的绝对值和增量值编程
CNC-H4-T数控系统NC编程时,坐标点的数值设定可以是绝对值(X**,Z**)也可以是增量值(U**,W**),它们通过位移指令的字母来确定。
绝对值(X**,Z**)编程
在绝对值编程时,尺寸取决与当前坐标系的原点位置(可以是机械原点或者工件原点)。
坐标值在原点正向侧为正,坐标值在原点负向侧为负。
增量值(U**,W**)编程
在增量值编程时,尺寸表示的是待运行的轴位移量。
增量的符号由刀具移动方向决定。
图4-1绝对值编程和增量值编程
注释!
:
1CNC-H4-T数控系统NC编程时,支持绝对值编程和增量值编程混合使用。
2在处理斜线或者圆弧运动指令时,如果使用增量值编程,会存在累计误差,宜使用绝对编程。
4.1.3直径编程和半径编程
车床加工过程中,通常把X轴的尺寸做直径数据编程,控制器把所有X轴输入的数值设定为直径尺寸。
通过系统MCM参数“直径/半径指定”可以设定为半径编程。
编程举例(后刀架)
直径编程半径编程
N05G00X0.Z0.刀具移动到工件原点;N05G00X0.Z0.刀具移动到工件原点;
N10X2.绝对值,直径指定;N10X1.绝对值,半径指定;
N15W-2.增量值,N15W-2.增量值,
N20X4.W1.混合,直径指定;N20X2.W1.混合,半径指定;
N30Z6.绝对值N30Z6.绝对值
注释!
:
系统MCM参数“直径/半径指定”初始值为0,需修改为1设定直径编程。
4.2G指令码
4.2.1G指令码一览表
表4-3G代码指令一览表
G代码
含义
G代码
含义
G00
快速移动
#*A
G50
主轴最高转速设定
G01
直线插补
#A
G70
精车循环
G02
顺时针圆弧插补
#A
G71
复式横向粗车循环
G03
逆时针圆弧插补
#A
G72
复式纵向粗车循环
G04
暂停
G73
复式轮廓粗车循环
G08
机械坐标清零
G74
端面钻孔循环
G10
资料设定
·
G75
外圆车槽循环
G20
英制尺寸输入
#B
G76
复式螺纹切削循环
G21
公制尺寸输入
#*B
G28
回归第1参考点
·
G29
由参考点复归
·
G90
单一横向切削循环
#A
G30
回归第2参考点
·
G92
单一螺纹切削循环
#A
G31
跳跃机能
·
G94
单一纵向切削循环
#A
G32
恒螺距螺纹切削
#·A
G96
主轴恒线速控制
#D
G33
攻丝功能
·
G97
取消主轴恒线速控制
#D
G40
取消刀具半径补偿
#*·C
G98
每分钟进给
#E
G41
左刀具半径补偿
#·C
G99
每转进给
#*E
G42
右刀具半径补偿
#·C
G65
MACRO宏程序指令
·
注释!
:
*系统上电后的状态
#模态代码,被指定后直到同一组(A.B.C.D.E)代码出现或被取消为止都有效。
其余为非模态代码,只在被指定的单节内有效。
·非标准配置功能,根据系统版本不同,有些功能需要系统用户自行二次开发,配合机床其他配置,才能够实现,参见机床使用手册。
4.2.2G0快速线性移动
功能
轴快速移动G0用于快速定位刀具,不对零件进行加工。
移动速度为系统参数“最高进给速率”设定值。
如果快速移动在两个轴同时执行,则移动速度为其中设定较低的进给率移动。
用G0快速移动时,单节中F指定的进给速率无效。
指令格式
G00X(U)——Z(W)——
X,Z刀具移动终点的绝对坐标值。
U,W刀具移动起点到终点的增量值
编程举例
G00X2.00Z5.6...绝对指令
或者
G00U-3.00W-3.05...增量指令
图4-3G00快速定位
4.2.3G01带进给率直线插补
功能
刀具以直线从起点移动到目标位置,以切削进给速率F值设定的速度运行。
所有轴可以同时运行。
指令格式
G01X(U)——Z(W)——F——
X,Z刀具移动终点的绝对坐标值。
U,W刀具移动起点到终点的增量值。
F切削进给速率
F值最小可设定0.002mm/min。
切削进给速率计算公式如下:
FX-X轴进给速率;FZ-Z-轴进给速率;U,W实际增量值。
编程举例
刀具起点A在X=2.0(直径表示),Z=4.60。
G01X4.0Z2.01F0.300...绝对指令
或者
G01U2.0W-2.59F0.300...增量指令
图4-4G01直线插补
4.2.4G02,G03圆弧插补
功能
刀具以圆弧轨迹从起始点移动到终点,以切削进给速率F值设定速度运行。
方向由G指令代码确定:
G02-顺时针方向
G03-逆时针方向
指令格式
圆弧可以按照下面两种方式表示:
1圆心坐标和终点坐标
G02X(U)——Z(W)——I——K——F——
G03X(U)——Z(W)——I——K——F——
X,Z圆弧终点的绝对坐标值。
U,W圆弧起点到终点的增量值。
F切削进给速率。
I,K值是由圆弧起点指向圆心的相对坐标差值,此值包括正负号。
2半径和终点坐标
G02X(U)——Z(W)——R——F——
G03X(U)——Z(W)——R——F——
X,Z圆弧终点的绝对坐标值。
U,W圆弧起点到终点的增量值。
F进给速率。
R值是圆弧半径,要切削小于180度圆弧时,R为正;切削大于180度圆弧时,R为负。
编程举例
圆心坐标和终点坐标
G02X5.000Z3.000I2.500F0.3
G02U2.000W-2.000I2.500F0.3
半径和终点坐标
G02X5.000Z3.000R2.500F0.3
G02U2.000W-2.000R2.500F0.3图4-5G02圆弧插补
注释!
:
1G02,G03-的方向,根据机械上前(后)刀架装配的位置不同,坐标系X轴正方向定义不同,而存在差异。
详见图2-3及2.3.2机械坐标系相关内容。
2由于数控系统采用固定弦高误差(弦高误差:
圆弧与弦之间的最大差距,此误差在1μm)。
在圆弧插补中设定的进给速率F,指的是圆弧切线方向速度,它受圆弧半径和设定的速度限制。
3当计算之圆弧切线速率大于程序设定之速度时,则以程序所下之速度为切线速率。
反之,当计算之圆弧切线速率小于程序设定之速度时,则以计算之速度为切线速率。
4最大切线速率,约略计算公式为:
mm/minR=圆弧半径,单位毫米(mm)
4.2.5G04暂停指令
功能
通过在两个单节之间插入一个G4程序段,可以使加工中断指定的时间。
指令格式
G04X——
X表示暂停时间,单位秒。
暂停最小单位为0.01秒,最长可以设定到8000.0秒。
编程举例
N1G1X10.000Z10.000F0.1
N2G4X2.000 .....加工暂停2秒
N3G0X0.000Z0.000
4.2.6G08轴向机械坐标清零指令
功能
执行后,机床所指定轴向的当前机械坐标将归零。
指令格式
G08指令格式有以下4种:
G08清除所有轴向
G08X——Z——清除X,Z-轴向
G08X——清除X-轴向机械坐标
G08Z——清除Z-轴向机械坐标
指令中X,Z指定机械坐标清零的轴向,X,Z后面所带数值不论为何值均无意义,但必须有数值。
4.2.7G28自动回归第一参考点指令G30自动回归第二参考点指令
功能
G28执行后,机床所指定的轴向将自动回归到第一参考点,第一参考点的位置由MCM参数52项~54项设定。
G30执行后,机床所指定的轴向将自动回归到第二参考点,第二参考点的位置由MCM参数55项~54项设定。
指令格式
G28所有轴向回归到第一参考点
G28X——Z——X,Z-轴向回归到第一参考点
G28X——X-轴向回归到第一参考点
G28Z——Z-轴向回归到第一参考点
指令中X,Z指定回归参考点的轴向,X,Z后面所带数值不论为何值均无意义,但必须有数值。
注释!
:
G30指令与G28指令格式相同,但由不同MCM参数设定。
在执行G30指令与G28指令前,必须执行T0000取消刀具长度补正。
4.2.8G29自动由参考点复归
功能
G29执行后,机床所指定的轴向将自动复归到,执行G28或者G30前的机械坐标位置。
在G29执行前必须先执行过G28或者G30指令。
指令格式
G29所有轴向由参考点复归
G29X——Z——X,Z轴向由参考点复归
G29X——X轴向由参考点复归
G29Z——Z轴向由参考点复归
指令中X,Z指定由参考点复归的轴向,X,Z后面所带数值不论为何值均无意义,但必须有数值。
注意!
:
1在执行G30指令与G28指令前,必须执行T0000,取消刀具长度补正。
并且不可与G28或G30指令存在同一个单节
2在执行G28,G29,G30指令前,必须确认刀具的运动轨迹没有干涉物,不会发生碰撞。
编程举例
N0T0000取消刀具长度补正
N1G00X60.Z30.机床执行至坐标位置X60.,Z30.
N2G28机床从上单节N1坐标点返回第一参考点
N3G29机床从第一参考点复归到N1坐标点X60.,Z30.
4.2.9G31跳跃机能指令
功能
G31跳跃机能必须配合外部INPUT信号。
当跳跃信号OFF时,G31单节的轴向位移可以与G01同样直线插补。
但跳跃信号ON时,机床会中断执行G31单节剩余部分,而会跳转到下一个单节执行。
当G31执行直线切削时,其进给速率根据当前有效F值执行(G00或G01)。
指令格式
G31X(U)——Z(W)——
X,Z预定到达终点的绝对坐标值。
U,W预定到达终点相对于起点的增量值。
注意!
:
1执行G31指令前,必须先用G40指令取消刀具半径补正
2G31功能,在程序预演时(DryRun),。
执行时,进给率调整及自动加减速无效。
编程举例
N50G31W100.000
N60G01U50.000
N70Z90.X60.
图中虚线部分为程序原设定路线
实线部分为信号ON后的刀具轨迹。
图4-6G31跳跃机能
4.2.10G32恒螺距螺纹切削指令
功能
使用G32指令能够加工下列类型的恒螺距螺纹:
等径圆柱螺纹,圆锥螺纹,英制螺纹等。
指令格式
等径圆柱螺纹
G32X(U)——Z(W)——F——
圆锥螺纹
G32X(U)——Z(W)——F——R——
英制螺纹
G32X(U)——Z(W)——E——
X,Z螺纹终点的绝对坐标值。
U,W螺纹起点到终点的增量值。
F表示螺距值。
R表示圆锥螺纹大小端直径差值的1/2。
E表示牙/英寸
左/右螺纹
左旋和右旋螺纹由主轴旋转方向M3/M4确定。
M3右旋,M4左旋。
螺纹导程
螺纹切削时,从粗车到精车都是沿着相同的路径切削,因此在螺纹切削开始时,会等待一个安装在主轴上编码器检出(GRID)信号,Z-轴向才开始切削动作,且重复切削时都是在这一固定点开始切削。
通常因伺服系统的时间落后,致使螺纹两端点产生不完全螺纹(S1和S2),所以指定螺纹长度必须比加工螺纹长度稍长,S1和S2称为螺纹导程,如图4-7。
计算方式如下
表4-4螺纹导程
S1和S2长度简易计算方式如下:
A与(-1-LnA)的关系如下:
S1=(S*F/1800)*(-1-LnA)
S2=(S*F/1800)
当
S1,S2导程,mm
A
-1-LnA
S主轴转速,rpm
0.005
4.298
F螺距值,mm
0.010
3.605
A螺纹容许误差
0.015
3.200
当S2切削完毕,刀具会根据系统参数界面“螺纹退刀参数”的设定值及程序中F-值做45度倒角退刀。
对于圆锥螺纹,当斜面与Z-轴的角度在45°以下时,螺距以Z-轴方向值设定;当斜面角度在45°以上时,螺距以X-轴方向值设定。
编程举例
等径圆柱螺纹
切削规格:
螺距F=2mm,
开始切削导程S1=3mm,
结束切削导程S2=3mm,
切削深度=1.4mm(直径值),
分两次切削
N10G0X30.0Z50.0图4-7圆柱螺纹切削和螺纹导程
N20M03S2000
N30G0U-17.000(第一次切削1.0/2mm)
N40G32W-26.000F2.00
N50G0U17.000
N60W26.000
N70G0U-17.400(第二次再切削0.4/2mm)
N80G32W-26.000F2.00
N90G0U17.400
N100W26.000
N110M05
N120M02
圆锥螺纹
切削规格:
牙距F=2mm,
开始切削导程S1=2mm,
结束切削导程S2=2mm,
切削深度=1.4mm(直径值),
分两次切削
图4-8圆锥螺纹切削
N10G0X60.0Z100.0
N20M03S2000
N30G0X23.000Z72.000(第一次切削1.0/2mm)
N40G32X32.000Z28.000F2.00R-4.5
N50G0X40.000
N60Z72.000
N70G0X22.600(第二次再切削0.4/2mm)
N80G32X31.600Z28.000F2.00R-4.5
N90G0X40.000
N100Z72.000
N110M05
N120M02
注释!
:
1螺纹切削期间进给率调整(MFO%)是无效的。
2螺纹切削时,主轴转速必须保持100%,否则会产生不正确螺纹。
3螺纹深度值一律为直径值。
4螺纹切削期间按程序暂停键(FEEDHOLD),刀具会停在没有指定螺纹切削的单节。
5螺纹切削的前后单节不得指定圆弧或斜线位移。
4.2.11G33攻丝切削循环
功能
使用G33指令能够对零件刚性攻牙。
指令格式
G33Z(W)——F——
Z(W):
攻牙的终点坐标或攻牙长度F:
牙距
G33Z轴攻牙循环的执行过程
1.Z轴进刀攻牙。
2.关掉主轴。
3.等待主轴完全停止,主轴暂停
4.主轴反转(与原来旋转方向相反)
5.Z轴退刀。
6.主轴停止。
攻牙前应根据可攻牙的旋转方向确定主轴的旋转方向,攻牙结束后主轴将停止转动,
若需继续加工则依据需要重新启动主轴
主轴暂停的时间由系统参数界面“G33主轴暂停时间”设定值确定,单位秒。
编程举例
牙距为1MM的单头螺纹
N10M3S800
N20G33Z100.F1.0
N30…
注释!
:
1由于本指令为钢性攻牙,攻丝的效果和主轴制动时间,加减速时间等,多种因素有很大的关系。
因此除正确设定控制器参数外,还要与机械结构,其他电气部件的调试配合实现。
2.由于本指令为刚性攻牙,在主轴停止信号有效后主轴还将有一定的减速时间,此时Z轴将仍然跟随主轴的转动移动,直到主轴完全停止。
因此实际加工的螺纹底孔要比实际需要螺纹部分深一些。
3.其它注意事项同G32螺纹切削
4.2.12G40G41G42刀具半径补偿
功能
刀具必须已经在控制器设定了刀具半径参数R和刀尖方位T。
通过,G41/G42,使刀具半径补偿生效。
控制器能够自动计算出当前刀具和编程轮廓等距离的运行轨迹,补偿由于刀尖圆弧半径引起的工件形状误差。
在G41/G42刀具半径补偿生效的情况下,通过G40取消刀具半径补偿,恢复编程开始状态。
指令格式
左刀补-工件轮廓左边补偿有效
G41D——
右刀补-工件轮廓右边补偿有效
G42D——
取消刀补
G40
D刀具半径补偿组别。
图4-9刀具半径补偿(右刀补)
刀尖半径R和刀尖方位T
编制NC程序时,我们将车刀刀尖看作一个点,但为了提高刀具寿命降低工件表面粗糙度,实际车刀刀尖是半径为R的小圆弧。
如图4-9
我们将车刀的形状和位置参数称为刀尖方位T,其中P
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